2014年普通高等学校招生全国统一考试
理综物理部分 （全国2-甲卷）
二、选择题：本题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第14~18题只有一项符合题目要求，第19~21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
14．甲乙两汽车在一平直公路上同向行驶。在t=0到t=t1的时间内，它们的v-tv 图像如图所示。在这段时间内 v2 甲 A．汽车甲的平均速度比乙大
B．汽车乙的平均速度等于
v1?v2 2v1 乙 t1 t C．甲乙两汽车的位移相同 O D．汽车甲的加速度大小逐渐减小，汽车乙的加速度大小逐渐增大
【答案】A
【解析】由于图线与坐标轴所夹的面积表示物体的位移，在0-t1时间内，甲车的位移大于乙车，由v?知，甲车的平均速度大于乙车，A正确， C错误；因为乙车做变减速运动故平均速度不等于
x可tv1?v2，B2错误；又图线的切线的斜率等于物体的加速度，则甲乙两车的加速度均逐渐减小，选项D错误。
15．取水平地面为重力势能零点。一物块从某一高度水平抛出，在抛出点其动
能与重力势能恰好相等。不计空气阻力，该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角为
A． B． C． D．
【答案】 B
【解析】设物体水平抛出的初速度为v0，抛出时的高度为h，则
?6?4?35? 1212mv0?mgh，故v0?2gh物体落地的2vyvy?竖直速度vy?2gh，则落地时速度方向与水平方向的夹角tan??则??，选项B正确。 ??1，
4vxv016．一物体静止在粗糙水平地面上，现用一大小为F1的水平拉力拉动物体，经
过一段时间后其速度变为v，若将水平拉力的大小改为F2，物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v，对于上述两个过程，用WF1、WF2分别表示拉力F1、F2所做的功，Wf1、Wf2分别表示前后两次克服摩擦力所做的功，
则
A．WF2?4WF1，Wf2?2Wf1 B．WF2?4WF1，Wf2?2Wf1 C．WF2?4WF1，Wf2?2Wf1 D．WF2?4WF1，Wf2?2Wf1
【答案】C 【解析】由于物体两次受恒力作用做匀加速运动，由于时间相等，末速度之比为1:2，则加速度之比为1:2，
位移之比为1:2。而摩擦力不变，由Wf??Ff?x得：Wf2?2Wf1；由动能定理：WF1?Wf1?12mv?0，2WF2?Wf2?1m(2v)2?0，整理得：4WF1?WF2?2Wf1?WF2?2Ff?x1，故 WF2?4WF1。C正确。 217．如图，一质量为M的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内；套在大
环上质量为m的小环（可视为质点），从大环的最高处由静止滑下。重力加速度大小为g，当小环滑到大环的最低点时，大环对轻杆拉力的大小为 Ａ．Mg－5Mg B．Mg+mg C．Mg+5mg D．Mg+10mg
【答案】 C
【解析】小圆环到达大圆环低端过程机械能守恒：mg?2R2?12mv，小圆环在最低点，根据牛顿第二2vF-mg=m定律可得：N；对大圆环，由平衡可得：FT=Mg+5mg，T=Mg+FN，解得FR选项C正确。
18．假设地球可视为质量均匀分布的球体。已知地球表面重力加速度在两极的大小为g０；在赤道的大小为g；地球自转的周期为T；引力常量为G。地球的密度为
A．
3?go3?go3?go?g3? B． C. D． 2222GTGTgGTgoGTgo?g【答案】 B
【解析】地球表面的物体在两极万有引力等于重力：G物体随地球自转所需向心力的合力：G立可得：?=MmR2=mg0，在地球的赤道上万有引力为重力和
MmR2=m(432?2)R+mg，地球的质量：M=???R，联
3Tg0，选项B正确 2g-gGT03?19．关于静电场的电场强度和电势，下列说法正确的是
Ａ．电场强度的方向处处与等电势面垂直 Ｂ．电场强度为零的地方，电势也为零
Ｃ．随着电场强度的大小逐渐减小，电势也逐渐降低 Ｄ．任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向
【答案】AD 【解析】由于电场线与等势面垂直，而电场强度的方向为电场线的方向，故电场强度的方向与等势面垂直， A正确；场强为零的地方电势不一定为零，如等量同种正电荷连线的中点处的场强为零，但电势大于零，B错误；场强大小与电场线的疏密有关，而沿着电场线的方向电势逐点降低，电场线的疏密与电场线的方向没有必然联系，C错误；任一点的电场强度方向总是和电场线方向一致，沿电场线的方向是电势降落最快的方向，D正确。
20．图为某磁谱仪部分构件的示意图。图中，永磁铁提供匀强磁场，硅微条径
迹探测器可以探测粒子在其中运动的轨迹。宇宙射线中有大量的电子、正永 电子和质子。当这些粒子从上部垂直进入磁场时，下列说法正确的是 永 硅微条径 磁 磁 Ａ．电子与正电子的偏转方向一定不同 迹探测器 铁 铁 Ｂ．电子与正电子在磁场中运动轨迹的半径一定相同
Ｃ．仅依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是正电子 Ｄ．粒子的动能越大，它在磁场中运动轨迹的半径越小
【答案】AC
【解析】由于电子和正电子带电性相反，若入射速度方向相同时，受力方向相反，则偏转方向一定相反，
v2mvA正确；由于电子和正电子的入射速度大小来知，由qvB?m得r?可知，运动半径不一定相同，
rqBB错误；虽然质子和正电子带电量及电性相同，但是两者的动量大小未知，无法判断粒子是质子还是正电子， C正确；由Ek?D错误。
2mEk12mvmv，则r?，粒子的动能越大，它在磁场中运动轨迹的半径越大?2qBqB21．如图，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。原线圈通过一理想电
流表○A接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的a A c 负载电阻串联后接到副线圈的两端。假设该二极管
n1 n2 R 的正向电阻为零，反向电阻为无穷大。用交流电压
表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，b d 则
A．Uab:Ucd=n1:n2
B．增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小 C．负载电阻的阻值越小，cd间的电压Ucd越大 D．将二极管短路，电流表的读数加倍
【答案】BD
【解析】若变压器初级电压为Uab，则次级电压为U2=压为Ucd?n2Uab；由于二级管的单向导电性使得cd间电n1U2U2n，故ab?1，A错误；增大负载的阻值R，输出功率减小，则输入电流减小，即电流2Ucdn2表的读数减小，B正确，cd间的电压由变压器的初级电压诀定，与负载电阻R的大小无关，C 错误；若
二极管短路则Ucd?U2，则次级电流会加倍，则初级电流也加倍， D正确。
三、非选择题：包括必考题和选考题两部分。第22题~第32题为必考题，每个试题考生都必须做答。第33题~第40题为选做题，考生根据要求做答。 （一）必考题（共129分） 22．（6分）
在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200Ω，
V 电压表○V的内阻的为2kΩ，电流表○A的内阻约为10Ω，Rx A 测量电路中电流表的连接表的连接方式如图（a）或图图(a)
（b）所示，结果由公式Rx?U计算得出，式中U与II分别为电压表和电流表的示数。若将图（a）和图（b）A 中电路图测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则________图(b) （填“Rx1”或“Rx2”）更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1_______（填“大于”、“等于”或“小于”）真实值，测量值Rx2__________（填“大于”、“等于”或“小于”）真实值。
【答案】Rx1 大于 小于 【解析】由于
V Rx RVR?10； x?20，可认为是大电阻，采取电流表内接法测量更准确，即图a电路测量，RxRARx1更接近待测电阻真实值；图a电路测量由于电流表的分压使测量值大于真实值；图b电路测量由于电压
表的分流使测量值小于真实值。
23．(9分)
某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度（圈数）的关系。实验装置如图（a）所示；一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、
刻度尺 P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈
P0 0 处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P0
P1 指同0刻度。设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0;
P2 挂有质量为0.100kg的砝码时，各指针的位置记为x。测量结P3 P4 果及部分计算结果如下表所示（n为弹簧的圈数，取重力加速
P5 度为9.80ms2）。已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧
P6 的自由长度为11.88cm。 图(a) P1 P2 P3 P4 P5 P6 x0（cm） 2.04 4.06 6.06 8.05 10.03 12.01 x（cm） 2.64 5.26 7.81 10.30 12.93 15.41 n 10 20 30 40 50 60 k（N/m） 163 ① 56.0 43.6 33.8 28.8 1/k（m / 0.006② 0.0170.0220.0290.034N） 1 9 9 6 7 （1）将表中数据补充完整：① ， ② 。
（2）以n为横坐标，1/k为纵坐标，在图（b）给出的坐标纸上画出1/k-n图像。
1/k(m/N) 0.04 0.03 0.02 0.01 0 10 20 图(b)
30 40 50 60 n （3）图（b）中画出的直线可以近似认为通过原点，若从试验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系表达式为k= N/m；该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0（单位为m）的关系表达式为k= N/m
【答案】（1）①81.7 ②0.0122
（2）如图所示
1.75?101.67?101.83?10k??（3）(N/m) (在之间均可)
nnn k?【解析】（1）k?3333.473.313.62 (在之间均可) ~lll00011mg0.1?9.8?m/N?0.0122m/N ，故?N/m?81.7N/m?2k81.7?x2(5.26?4.06)?101/k(m/N) 0.04 （2）如图所示
0.03 0.02 0.01 0 10 20 30 40 50 60 n （3）由图线可得其斜率为：
0.0347?0.0061?0.000572
60?1033
1.75?101.67?101.83?101k?? 故直线满足?0.000572n即(N/m) (在之间均可)
knnn 由于60匝弹簧总长度为11.88cm；则n匝弹簧的为l0满足
33n60 ?l011.88?10?21.75?103.473.313.62~代入k?得：k?(在之间均可) l0l0nl0
24．（13分）
2012年10月，奥地利极限运动员菲利克斯·鲍姆加特纳乘气球升至约39km的高空后跳下，经过4分20秒到达距地面约1.5km高度处，打开降落伞并成功落地，打破了跳伞运动的多项世v/(ms-1) 界纪录，取重力加速度的大小g?10m/s2 400 （1）忽略空气阻力，求该运动员从350 静止开始下落到1.5km高度处所需要的300 时间及其在此处速度的大小； 250 （2）实际上物体在空气中运动时会
200 受到空气阻力，高速运动受阻力大小可近似表示为f?kv2，其中v为速率，k为阻力150 20 30 40 50 60 70 80 90 100 t/s 系数，其数值与物体的形状，横截面积及空气密度有关。已知该运动员在某段时间内高速下落的v?t图象如图所示，着陆过程中，运动员和所携装备的总质量m?100kg，试估算该运动员在达到最大速度时所受阻力的阻力系数（结果保留1位有效数字）
【答案】（1）87s 8.7×102m/s （2）0.008kg/m 【解析】（1）设运动员从开始自由下落至1.5km高度处的时间为t ，下落距离为h，在1.5km高度处的速度大小为v，由运动学公式有：
v?gt12 gt2434 且h?3.9?10m?1.5?10m?3.75?10m
h? 联立解得：t=87s v=8.7×102m/s
（2）运动员在达到最大速度vm时，加速度为零，由牛顿第二定律有：
2 Mg?kvm
由题图可读出vm?360m/s 代入得：k=0.008kg/m
25．（19分）
半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平
ω 面内，一长为r，质量为m且质量分布均匀的直导体棒
AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨中心O，装B A 置的俯视图如图所示，整个装置位于一匀强磁场中，磁O 感应强度的大小为B，方向竖直向下，在内圆导轨的C点
C 和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻（图中未
D 画出）。直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O逆时
针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触。设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒和导轨的电阻均可忽略。重力加速度大小为g。求
（1）通过电阻R的感应电流的方向和大小； （2）外力的功率。
39?Br3?Br2【答案】（1）C端流向D端 （2）?mg?r+
2R24R122【解析】（1）在Δt时间内，导体棒扫过的面积为：?S???t[(2r)?r] ①
2B?S 根据法拉第电磁感应定律，导体棒产生的感应电动势大小为：E? ②
?t 根据右手定则，感应电流的方向是从B端流向A端，因此流过导体又的电流方向是从C端流向
D端；由欧姆定律流过导体又的电流满足：I?224E ③ R3?Br2 联立①②③可得：I? ④
2R （2）在竖直方向有：mg?2FN?0 ⑤
式中，由于质量分布均匀，内外圆导轨对导体棒的正压力相等，其值为FN，两导轨对运动的导体
棒的滑动摩擦力均为：Ff??FN ⑥ 在Δt时间内，导体棒在内外圆导轨上扫过的弧长分别为：l1?r??t ⑦ l2?2r??t ⑧
克服摩擦力做的总功为：Wf?Ff(l1?l2) ⑨ 在Δt时间内，消耗在电阻R上的功为：WR?I2R?t ○10 根据能量转化和守恒定律，外力在Δt时间内做的功为W?Wf?WR ○11 外力的功率为：P?W ○12 ?t22439?Br由④至○12式可得：P=?mg?r+ ○13
24R
（二）选考题：共45分。请考生从给出的3道物理题，3道化学题，2道生物
题中每科任选一题做答，并用2B铅笔在答题卡上把所选题目的题号涂黑。注意所做题目的题号必须与所涂题目的题号一致，在答题卡选答区域指定位置答题，如果多做，则每学科按所做的第一题计分。 33．[物理——选修3-3]（15分）
(1) ( 5分）下列说法正确的是 。（填正确答案标号。选对1个
得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．悬浮在水中的花粉的布期运动反映了花粉分子的热运动 B．空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果
C．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点 D．高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故
E．干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中水蒸发吸热的结果
【答案】BCE
【解析】悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了水分子的无规则热运动，A错误；空中的小雨滴呈球形是水
的表面张力作用的结果，B正确；彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，C正确；高原地区水的沸点较低，是由于高原地区气压低，故水的沸点也较低，D错误；干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，是由于湿泡外纱布中水蒸发吸收热量，使湿泡的温度降低的缘故，E正确。 (2) ( 10
分）如图，两气缸A、B粗细均匀、等高且内壁光滑。其下部由体积可忽略的细管连通；A的直径是B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两气缸除A顶部导热外，其余部分均绝热。两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充由氮气，活塞a上方充有氧气。当大气压为P0，外界和气缸内气体温度均为7℃
14a b A B 且平衡时，活塞a离气缸顶的距离是气缸高度的，活塞b在气缸正中间。 （i）现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b恰好升至顶部时，求氮气的温度； （ii）继续缓慢加热，使活塞a上升，当活塞a上升的距离是气缸高度的时，求氧气的压强。
【答案】（i）320K （ii）4P0/3 【解析】（i）活塞b升至顶部的过程中，活塞a不动，活塞ab下方的氮气经历等压过程，设气缸A的容
积为V0，氮气初始状态的体积为Vl，温度为T1，末态体积V2，温度为T2，按题意，气缸B的容积
为V0/4，由题给数据及盖吕萨克定律有：
116V1V2? ① T1T231V07?V0 ② 且V1?V0?4248V3V2?V0?0?V0 ③
44由①②③式及所给的数据可得： T2＝320K ④
（ii）活塞b升至顶部后，由于继续缓慢加热，活塞a开始向上移动，直至活塞上升的距离是气缸
?高度的1/16时，活塞a上方的氮气经历等温过程，设氮气初始状态的体积为V1?，压强为P1；末态体
积为V2?，压强为P2?，由所给数据及玻意耳定律可得
13??V1??V0, P?P， V?V0 ⑤ 102416????P1V1?P2V2 ⑥
由⑤⑥式可得： P2??
4P0 ⑦ 334．[物理——选修3-4]（15分）
(1)（5分）图(a)为一列简谐横波在t=0.10s时的波形图，P是平衡位置在
x=1.0m处的质点，Q是平衡位置在x=4.0m处的质点；图(b)为质点Q的振动图形。下列说法正确的是 。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）
y/cm 10 P O -10 图(a) Q 4 8 12 x/m 10 O -10 y/cm 0.1 0.2 图(b) 0.3 t/s A．在t=0.10s时，质点Q向y轴正方向运动
B．在t=0.25s时，质点P的加速度方向与y轴正方向相问 C．从t=0. 10s到t =0. 25s，该波沿x轴负方向传播了6m D．从t=0. 10s到t =0. 25s，质点P通过的路程为30cm E．质点Q简谐运动的表达式为y?0.10sin10?t（国际单位侧）
【答案】BCE
【解析】由Q点的振动图线可知，t=0.10s时质点Q向y轴负方向振动，A错误；由波的图像可知，波向左传播，波的周期为T =0.2s，t=0.10s时质点P向上振动，经过0.15s=3T/4时，即在t = 0.25s时，质点振
8m/s?40m/s，
T0.2故从t = 0.10s到t = 0.25s，该波沿x负方间传播的距离为：x?vt?40?0.15m?6m， C 正确；由于P
动到x轴下方位置，且速度方向向上，加速度方向也沿y轴正向，B正确；波速v???点不是在波峰或波谷或者平衡位置，故从t = 0.10s到t=0.25的3/4周期内，通过的路程不等于3A = 30cm，选项D错误；质点Q做简谐振动的表达式为：y?Asin(2?)t?0.10sin10?t（国际单位），选项E正确。 T(2) ( 10分）一厚度为h的大平板玻瑞水平放置，共下表面贴有一半径为r的圆形发光面。在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直钱上。已知圆纸片恰好能完全遮档住从圆形发光面发出的光线（不考虑反射），求平板玻璃的折射率。
【答案】1?(h2) R?r【解析】如图，考虑从圆形发光面边缘的A点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃上表面的A点折射，根据折射定律有：nsin??sin?
R 式中， n是玻璃的折射率，θ是入射角，α是折射角
A? L O? ?现假设A恰好在纸片边缘，由题意，在A刚好发生全反射，故?? θ 2h LO 设AA?线段在玻璃上表面的投影长为L，由几何关系有：sin?? A B 2r L2?h2由题意纸片的半径应为R=L－r
联立以上各式可得：n?1?(
h2) R?r35．[物理——选修3-5]（15分）
(1) ( 5分）在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是 。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值
B．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核 C．居里夫妇从沥青铀矿中分离出钋（Po）和镭（Ra）两种新元素 D．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了原子核内部存在质子
E．汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷
【答案】 ACE
【解析】 密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值为1.6×10-19C，A正确；贝克勒尔通过对天然放射性研究发现了中子， B错误；居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋（Po）和镭（Ra）两种新元素，C正确；卢瑟福通过α粒子散射实验，得出了原子的核式结构理论， D错误；汤姆逊通过对阴极射线在电场及在磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测定了粒子的比荷，E正确。
(2)（10分）现利用图(a)所示装置验证动量守恒定纸带 光电门 遮光片 律。在图(a)中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑A B 块A右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器（图中
气垫导轨 图(a) 未画出）的纸带相连；滑块B左侧也带有一弹簧片，
上面固定一遮光片，光电计数器（未完全画出）可以记录遮光片通过光电门的时间。
实验测得滑块A的质量m1=0.301kg，滑块B的质量m2=0.108kg，遮光片的宽度d=1.00cm；打点计时器所用交流电的频率f=50.0Hz。
将光电门固定在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块A一向右的初速度，使它与B相碰。碰后光电计数器显示的时间为ΔtB=3.500ms，碰撞前后打出的纸带如图(b)所示。
（cm） 1.91 1.92 1.93 1.94 3.25 4.00 图(b)
4.02 4.03 4.05 若实验允许的相对误差绝对值（
【答案】
【解析】按定义，物体运动的瞬时速度大小v为：v? 碰撞前后总动量之差?100%）最大为
碰前总动量5%，本
实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律？写出运算过程。
?x ?t 式中Δx为物块在很短的时间Δt内的位移，设纸带上打出相邻两点的时间间隔为ΔtA，则 ΔtA=1/f=0.02s ΔtA可视为很短 设在A碰撞前后瞬时速度大小分别为v0和v1 由图(b)所给数据可得：v0=2.00m/s v1=0.790m/s 设B碰撞后瞬时速度大小为v2 v2?d?2.56m/s ?tB 设两滑块在碰撞前后的动量分别为P和P?，则
P?m1v0
P??m1v1?m2v2 两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为
P?P??100% P 联立各式代入数据得：?r?1.7%?5%
?r?
因此，本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律。
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