1、2011 年高考天津理综物理试题解析广西合浦廉州中学 秦付平一、单项选择题（每小题 6 分，共 30 分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的。）1下列能揭示原子具有核式结构的实验是A光电效应实验 B伦琴射线的发现 C 粒子散射实验 D氢原子光谱的发现【精讲精析】物理学史、常识考查题，简单题，其中光电效应实验说明光具有粒子性，A 选项错误；X 射线（伦琴射线）的发现是 19 世纪末 20 世纪初物理学的三大发现（X 射线 1896 年、放射线 1896 年、电子 1897 年）之一，这一发现标志着现代物理学的产生，B 选项错误；氢原子光谱的发现解释了原子的稳定性以及原子光谱的分立特征，
2、D 选项错误；所以选择 C。【答案】C2如图所示，A、B 两物块叠放在一起，在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动，运动过程中 B 受到的摩擦力A方向向左，大小不变 B方向向左，逐渐减小C方向向右，大小不变 D方向向右，逐渐减小【精讲精析】考查牛顿运动定律处理连接体问题的基本方法，简单题。对于多个物体组成的物体系统，若系统内各个物体具有相同的运动状态，应优先选取整体法分析，再采用隔离法求解。取 A、B 系统整体分析有 ，a=g，B 与 A 具有共同的运动状态，取 B 为研究对象，由牛顿第二定律有：，物体 B 做速度方向向右的匀减速运动，故而加速度方向向左。【答案】：A3质点做直线运
3、动的位移 x 与时间 t 的关系为 x = 5t + t2 （各物理量均采用国际单位制单位），则该质点A第 1s 内的位移是 5m B前 2s 内的平均速度是 6m/sC任意相邻 1s 内的位移差都是 1m D任意 1s 内的速度增量都是 2m/s【精讲精析】匀变速直线运动的考查，简单题。第 1s 内的位移只需将 t=1 代入即可求出 x=6m，A 错误；前 2s 内的平均速度为 ，B 错；由题给解析式可以求得加速度为 a=2m/s2 ，C 错；由加速的定义可知 D 选项正确【答案】D4在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图 1 所示，产生的交变电动势的图象如图 2 所
4、示，则 At =0.005s 时线框的磁通量变化率为零Bt =0.01s 时线框平面与中性面重合C线框产生的交变电动势有效值为 311VD线框产生的交变电动势的频率为 100Hz【精讲精析】交变电流知识的考查。由图 2 可知，该交变电动势瞬时值的表达式为 。当 t=0.005s 时，瞬时值 e=311V，此时磁通量变化率最大，A 错；同理当 t=0.01s 时，e =0V，此时线框处于中性面位置，磁通量最大，磁通量的变化率为零，B 正确；对于正弦交变电流其有效值为 Emax/，题给电动势的有效值为 220V，C错；交变电流的频率为 f=1/T=/2=50Hz，D 错。【答案】B5板间距为 d
5、的平行板电容器所带电荷量为 Q 时，两极板间的电势差为 U1，板间场强为 E1。现将电容器所带电荷量变为 2Q，板间距变为 ，其他条件不变，这时两极板间电势差为 U2，板间场强为 E2，下列说法正确的是AU 2 = U1，E 2 = E1 BU 2 = 2U1，E 2 = 4E1CU 2 = U1，E 2 = 2E1 DU 2 = 2U1，E 2 = 2E1【精讲精析】考查平行板电容器的相关知识。 ， ，当电荷量变为 2Q 时， ， ，C 选项正确。【答案】C二、不定项选择题（每小题 6 分，共 18 分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得 6 分，选对但不全的得 3
6、分，选错或不答的得 0 分。）6甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为 ，若 ，则下列说法正确的是A甲光能发生偏振现象，则乙光不能 B真空中甲光的波长一定大于乙光的波长C甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量 D在同一种均匀介质中甲光的传播速度大于乙光【精讲精析】考查光的综合应用。偏振现象是横波特有的现象，甲乙都可以有偏振现象发生，A 错；由 ， 可知甲光的波长大于乙光，B 正确；光子能量取决于光子的频率，而光子频率与波长成反比，C 错；波速与波长之间同步变化，D 正确。【答案】BD7位于坐标原点处的波源 A 沿 y 轴做简谐运动，A 刚好完成一次
7、全振动时，在介质中形成的简谐横波的波形如图所示，B 是沿波传播方向上介质的一个质点，则A波源 A 开始振动时的运动方向沿 y 轴负方向B此后 周期内回复力对波源 A 一直做负功C经半个周期时间质点 B 将向右迁移半个波长D在一个周期时间内 A 所受回复力的冲量为零【精讲精析】由 A 刚好完成一次全振动时的图线可知波源 A 的起振方向沿 y 轴负方向，A 选项正确；经过 周期之后质点 A 将向负向最大位移运动，回复力做负功，B 正确；质点不随波迁移，C 选项错误；由简谐运动的对称性可知回复力在一个周期内的冲量为零，D 选项正确。【答案】ABD8 质量为 m 的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行
8、，其运动视为匀速圆周运动。已知月球质量为 M，月球半径为 R，月球表面重力加速度为 g，引力常量为G，不考虑月球自转的影响，则航天器的A线速度 B角速度 C运行周期 D向心加速度【精讲精析】万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，代入相关公式即可。【答案】AC9（18 分）（1）某同学用测力计研究在竖直方向运行的电梯运动状态。他在地面上用测力计测量砝码的重力，示数为 G。他在电梯中用测力计仍测量同一砝码的重力，发现测力计的示数小于 G，由此判断此时电梯的运动状态可能是减速上升或加速下降。【精讲精析】物体处于失重状态，加速度方向向下，故而可能是减速上升或加速下降。（2）用螺旋测微器测量某金属丝直径的
9、结果如图所示。该金属丝的直径是1.706mm【精讲精析】注意副尺一定要有估读。读数为 1.5+20.60.01mm=1.706mm。因为个人情况不同，估读不一定一致，本题读数 1.704-1.708 都算正确。（3）某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率。开始玻璃砖的位置如图中实线所示，使大头针 P1、P 2 与圆心 O 在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心 O 缓慢转动，同时在玻璃砖直径边一侧观察P1、P 2 的像，且 P2 的像挡住 P1 的像。如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失。此时只需测量出玻璃砖直径边绕 O 点转过的角度
10、，即可计算出玻璃砖的折射率。请用你的测量量表示出折射率 。【精讲精析】由题意可知，当玻璃砖转过某一角度 时，刚好发生全反射，在直径边一侧观察不到 P1、P 2 的像，做出如图所示的光路图可知，当转过角度 时有。（4）某同学测量阻值约为 25k的电阻 Rx，现备有下列器材：A电流表（量程 100 A，内阻约为 2 k）；B电流表（量程 500 A，内阻约为 300 ）；C电压表（量程 15 V，内阻约为 100 k）；D电流表（量程 50 V，内阻约为 500 k）；E直流电源（20 V，允许最大电流 1 A）；F滑动变阻器（最大阻值 1 k，额定功率 1 W）；G电键和导线若干。电流表应选 B
11、 ，电压表应选 C 。（填字母代号）该同学正确选择仪器后连接了以下电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的问题：电流表应采用内接的方法；滑动变阻器应采用分压器方式的接法 。【精讲精析】：电学实验选择仪器的一般步骤如下： 根据量程选择电流表和电压表，不能超过表的量程，不能量程太大导致表的读数偏小； 根据题中关键语句，如精确测量，从零开始连续可调等等选择分压电路亦或是限流电路；分压电路滑动变阻器选择小阻值，限流电路滑动变阻器选择大阻值； 选择电流表的内外接法，一般的原则是“大内偏大，小外偏小”；也可以根据 与 之间的关系来判断，当 时，采用电流表
12、的外接法，反之选择电流表内接法。（1）本题中，待测电阻 Rx 的阻值约为 25k，直流电源电动势为 20V，经粗略计算电路中最大的电流约为 ，所以电流表选择 B；虽然电压表 C 的量程不足，但是相比起来电压表 D 的量程超过太多，读数偏小，所以电压表选择 C 表。（2）根据本题解析的第、两条原则可知电路图的问题为：电流表应采用内接的方法；滑动变阻器应采用分压器方式的接法 。10（16 分）如图所示，圆管构成的半圆形竖直轨道固定在水平地面上，轨道半径为 R， MN 为直径且与水平面垂直，直径略小于圆管内径的小球 A 以某一初速度冲进轨道，到达半圆轨道最高点 M 时与静止于该处的质量与 A 相同的
13、小球 B 发生碰撞，碰后两球粘在一起飞出轨道，落地点距 N 为 2R。重力加速度为 g，忽略圆管内径，空气阻力及各处摩擦均不计，求：（1）粘合后的两球从飞出轨道到落地的时间 t；（2）小球 A 冲进轨道时速度 v 的大小。【精讲精析】（1）粘合后的两球飞出轨道后做平抛运动，竖直方向分运动为自由落体运动，有： 。解得 （2）设球 A 的质量为 m，碰撞前速度大小为 v1，把球 A 冲进轨道最低点时的重力势能定为 0，由机械能守恒定律知： ，设碰撞后粘合在一起的两球速度大小为 v2，由动量守恒定律知 ，飞出轨道后做平抛运动，水平方向分运动为匀速直线运动，有 综合式得 11（18 分）如图所示，两根
14、足够长的光滑金属导轨 MN、PQ 间距为 l=0.5m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成 30角。完全相同的两金属棒ab、cd 分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒的质量均为0.02kg，电阻均为 R=0.1，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为 B=0.2T，棒 ab 在平行于导轨向上的力 F 作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd 恰好能保持静止。取 g=10m/s2，问：（1）通过 cd 棒的电流 I 是多少，方向如何？（2）棒 ab 受到的力 F 多大？（3）棒 cd 每产生 Q=0.1J 的热量，力 F 做的功 W 是多少？【精讲精
15、析】（1）棒 cd 受到的安培力 ，棒 cd 在共点力作用下平衡，则 ，由 式代入数据解得 I=1A，方向由右手定则可知由 d 到c。（2）棒 ab 与棒 cd 受到的安培力大小相等 Fab=Fcd，对棒 ab 由共点力平衡有 。代入数据解得 F=0.2N（3）设在时间 t 内棒 cd 产生 Q=0.1J 热量，由焦耳定律可知 ，设 ab棒匀速运动的速度大小为 v，则产生的感应电动势 E=Blv，由闭合电路欧姆定律知 ，由运动学公式知，在时间 t 内，棒 ab 沿导轨的位移 x=vt，力 F 做的功 W=Fx综合上述各式，代入数据解得 W=0.4J12（20 分）回旋加速器在核科学、核技术、核
16、医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展。（1）当今医学成像诊断设备 PET/CT 堪称“现代医学高科技之冠”，它在医疗诊断中，常利用能放射电子的同位素碳 11 为示踪原子，碳 11 是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮 14 获得，同时还产生另一粒子，试写出核反应方程。若碳 11 的半衰期 为 20min，经 2.0h 剩余碳 11 的质量占原来的百分之几？（结果取 2 位有效数字）（2）回旋加速器的原理如图，D 1 和 D2 是两个中空的半径为 R 的半圆金属盒，它们接在电压一定、频率为 f 的交流电源上，位于 D1 圆心处的质子源 A 能不断产生质子（初速度可以
17、忽略，重力不计），它们在两盒之间被电场加速，D 1、D 2 置于与盒面垂直的磁感应强度为 B 的匀强磁场中。若质子束从回旋加速器输出时的平均功率为 P，求输出时质子束的等效电流 I 与 P、B、R、f 的关系式（忽略质子在电场中运动的时间，其最大速度远小于光速）（3）试推理说明：质子在回旋加速器中运动时，随轨道半径 r 的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差 是增大、减小还是不变？【精讲精析】（1）核反应方程为 ，设碳 11 原有质量为 m0，经过 t=2.0h 剩余的质量为 mt，根据半衰期定义，有： （2）设质子质量为 m，电荷量为 q，质子离开加速器时速度大小为 v，由牛顿第二定律知： ，质子运动的回旋周期为： ，由回旋加速器工作原理可知，交变电源的频率与质子回旋频率相同，由周期 T 与频率 f 的关系可得： 。设在 t 时间内离开加速器的质子数为 N，则质子束从回旋加速器输出时的平均功率 输出时质子束的等效电流为： 。由上述各式得
