2012年高考物理真题(Word版)——天津卷(试题+答案解析)1

2012年普通高等学校招生全国统一考试（天津卷）物理试题第Ⅰ卷一、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．下列说法正确的是（ ）A ．采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期B ．由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子C ．从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力D ．原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量2．如图所示，金属棒MN 两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M 向N 的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ．如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是（ ）A ．棒中的电流变大，θ角变大B ．两悬线等长变短，θ角变小C ．金属棒质量变大，θ角变大D ．磁感应强度变大，θ角变小3．一人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，假如该卫星变轨后仍做匀速圆周运动，动能减小为原来的14，不考虑卫星质量的变化，则变轨前后卫星的（ ） A ．向心加速度大小之比为4∶1 B ．角速度大小之比为2∶1 C ．周期之比为1∶8D ．轨道半径之比为1∶24．通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P ，原线圈的电压U 保持不变，输电线路的总电阻为R ．当副线圈与原线圈的匝数比为k 时，线路损耗的电功率为P 1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk ，线路损耗的电功率为P 2，则P 1和21P P 分别为（ ） A ．1,PR kU n B ．21,P R kU n ⎛⎫ ⎪⎝⎭ C ．21,PR kU n D ．221,P R kU n ⎛⎫⎪⎝⎭5．两个固定的等量异号点电荷所产生电场的等势面如图中虚线所示，一带负电的粒子以某一速度从图中A 点沿图示方向进入电场在纸面内飞行，最后离开电场，粒子只受静电力作用，则粒子在电场中（ ）A ．做直线运动，电势能先变小后变大B ．做直线运动，电势能先变大后变小C ．做曲线运动，电势能先变小后变大D ．做曲线运动，电势能先变大后变小二、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分，选错或不答的得0分）6．半圆形玻璃砖横截面如图，AB 为直径，O 点为圆心．在该截面内有a 、b 两束单色可见光从空气垂直于AB 射入玻璃砖，两入射点到O 的距离相等．两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示，则a 、b 两束光（ ）A ．在同种均匀介质中传播，a 光的传播速度较大B ．以相同的入射角从空气斜射入水中，b 光的折射角大C ．若a 光照射某金属表面能发生光电效应，b 光也一定能D ．分别通过同一双缝干涉装置，a 光的相邻亮条纹间距大7．沿x 轴正向传播的一列简谐横波在t ＝0时刻的波形如图所示，M 为介质中的一个质点，该波的传播速度为40 m/s ，则1s 40t时（ ）A ．质点M 对平衡位置的位移一定为负值B ．质点M 的速度方向与对平衡位置的位移方向相同C ．质点M 的加速度方向与速度方向一定相同D ．质点M 的加速度方向与对平衡位置的位移方向相反8．如图甲所示，静止在水平地面的物块A ，受到水平向右的拉力F 作用，F 与时间t 的关系如图乙所示，设物块与地面的静摩擦力最大值f m 与滑动摩擦力大小相等，则（ ）A ．0～t 1时间内F 的功率逐渐增大B ．t 2时刻物块A 的加速度最大C ．t 2时刻后物块A 做反向运动D ．t 3时刻物块A 的动能最大第Ⅱ卷9．（18分）（1）质量为0.2 kg的小球竖直向下以6 m/s的速度落至水平地面，再以4 m/s 的速度反向弹回，取竖直向上为正方向，则小球与地面碰撞前后的动量变化为______ kg·m/s．若小球与地面的作用时间为0.2 s，则小球受到地面的平均作用力大小为______ N（取g＝10 m/s2）．（2）某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素．①他组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图所示．这样做的目的是_________（填字母代号）．A．保证摆动过程中摆长不变B．可使周期测量得更加准确C．需要改变摆长时便于调节D．保证摆球在同一竖直平面内摆动②他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度L=0.999 0m，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图所示，则该摆球的直径为___________mm，单摆摆长为__________m．③下列振动图象真实地描述了对摆长约为1 m的单摆进行周期测量的四种操作过程，图中横坐标原点表示计时开始，A、B、C均为30次全振动的图象，已知sin5°＝0.087，sin15°＝0.26，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是______（填字母代号）．（3）某同学在进行扩大电流表量程的实验时，需要知道电流表的满偏电流和内阻．他设计了一个用标准电流表G1来校对待测电流表G2的满偏电流和测定G2内阻的电路，如图所示．已知G1的量程略大于G2的量程．图中R1为滑动变阻器，R2为电阻箱．该同学顺利完成了这个实验．①实验过程包含以下步骤，其合理的顺序依次为______（填步骤的字母代号）；A．合上开关S2B．分别将R1和R2的阻值调至最大C．记下R2的最终读数D．反复调节R1和R2的阻值，使G1的示数仍为I1，使G2的指针偏转到满刻度的一半，此时R2的最终读数为rE．合上开关S1F．调节R1使G2的指针偏转到满刻度，此时G1的示数为I1，记下此时G1的示数②仅从实验设计原理上看，用上述方法得到的G2内阻的测量值与真实值相比______（填“偏大”“偏小”或“相等”）；③若要将G2的量程扩大为I，并结合前述实验过程中测量的结果，写出须在G2上并联的分流电阻R S的表达式，R S＝______．10．（16分）如图所示，水平地面上固定有高为h的平台，台面上有固定的光滑坡道，坡道顶端距台面高也为h，坡道底端与台面相切．小球A从坡道顶端由静止开始滑下，到达水平光滑的台面后与静止在台面上的小球B发生碰撞，并粘连在一起，共同沿台面滑行并从台面边缘飞出，落地点与飞出点的水平距离恰好为台高的一半．两球均可视为质点，忽略空气阻力，重力加速度为g．求（1）小球A刚滑至水平台面的速度v A；（2）A、B两球的质量之比m A∶m B．11．（18分）如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l＝0.5 m，左端接有阻值R＝0.3 Ω的电阻．一质量m＝0.1 kg，电阻r＝0.1 Ω的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B＝0.4 T．棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a＝2 m/s2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x＝9 m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1∶Q2＝2∶1．导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触．求（1）棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q；（2）撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2；（3）外力做的功W F．12．（20分）对铀235的进一步研究在核能的开发和利用中具有重要意义．如图所示，质量为m、电荷量为q的铀235离子，从容器A下方的小孔S1不断飘入加速电场，其初速度可视为零，然后经过小孔S2垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，做半径为R的匀速圆周运动．离子行进半个圆周后离开磁场并被收集，离开磁场时离子束的等效电流为I．不考虑离子重力及离子间的相互作用．（1）求加速电场的电压U；（2）求出在离子被收集的过程中任意时间t内收集到离子的质量M；（3）实际上加速电压的大小会在U±∆U范围内微小变化．若容器A中有电荷量相同的铀235和铀238两种离子，如前述情况它们经电场加速后进入磁场中会发生分离，为使这两种离子在磁场中运动的轨迹不发生交叠，UU∆应小于多少？（结果用百分数表示，保留两位有效数字）答案解析1．B 半衰期由原子核内部因素决定，不受原子所处物理、化学条件的影响，A 项错误；氢原子从高能级跃迁到低能级时，要放出光子，B 项正确；从高空对地面进行遥感摄影是利用的红外线的穿透能力，C 项错误；由于轻核聚变要释放能量，根据质能方程可知D 项说法错误．2．A 以导体棒为研究对象，从M 端向N 端看，导体棒受重力G 、安培力F 和绳子拉力T 三个共点力而处于平衡状态，三力首尾相连可构成闭合矢量三角形，如图．其中安培力和重力方向始终保持不变，据此可知棒中电流变大，则安培力变大，使得θ角变大，A 项正确；两悬线长度变短，θ角不变，B 项错误；金属棒质量变大，θ角变小，C 项错误；磁感应强度变大，安培力变大，θ角变大，D 项错误．3．C 卫星变轨后动能减小为原来的14，则其速度变为原来的12，由222224πMm v G m m r m r ma r r Tω==＝＝可得：v =4倍，D 项错误；2GM a r =知加速度变为原来的116，A项错误；由ω=ω变为原来的18，B项错；由T =8倍，C 项正确．4．D 设副线圈与原线圈匝数比为k 时，副线圈输出电压为U 1，输出电流为I 1，电路损耗功率为P 1，设副线圈与原线圈匝数比为nk 时，副线圈输出电压为U 2，输出电流为I 2，电路损耗功率为P 2，根据理想变压器原副线圈电压与匝数成正比可得1U k U =；2Unk U=；且P ＝U 1I 1＝U 2I 2；线路损耗功率分别为P 1＝I 12R ；P 2＝I 22R ．由①④联立解得21P P R kU ⎛⎫= ⎪⎝⎭，据此排除A 、C 两项；联立解得2211P P n =，所以B 项错误、D 项正确．5．C 根据图示可画出电场线，判断出粒子将受向上的电场力而做曲线运动，电场力对其先做正功后做负功，所以其电势能先减小后变大，故C 项正确．6．ACD 根据题意，a 、b 两束光在圆弧玻璃界面以相同入射角入射时b 光发生了全反射而a 光没有发生全反射，根据1sin C n =可知b 光折射率大，根据折射率定义式sin sin in r=可知B 项错误；又根据cn v=可知b 光在同一均匀介质中传播速度小于a 光，A 项正确；b 光折射率大，其频率也大，则a 光若能使某种金属发生光电效应，b 光也一定能使该金属发生光电效应，C 项正确；a 光频率低则波长长，根据Lx dλ∆=可知a 光双缝干涉条纹间距大，D 项正确．7．CD 根据波的图象可知波长为λ＝4 m ，v Tλ=可得该波周期为0.1s T vλ==，则由题中图示状态再经过1s 40即14T 后质点M 相对平衡位置的位移仍为正值，但正在向下振动，可知其在1s 40t =时的速度方向与其相对平衡位置位移方向相反，而与加速度方向相同，A 、B 两项错误、C 、D 两项正确．8．BD 根据图乙可知：在0～t 1时间内拉力F 没有达到最大静摩擦力f m ，物块A 处于静止状态，则拉力F 的功率为零，A 项错误；对物块A 由牛顿第二定律有F －f m ＝ma ，由于t 2时刻拉力F 最大，则t 2时刻物块A 加速度a 最大，B 项正确；t 2到t 3这段时间内拉力F 大于f m ，所以物块A 做加速运动，t 3时刻速度达到最大，C 项错误、D 正确．9．答案：（1）2 12 （2）①AC ②12.0 0.993 0 ③A（3）①BEFADC ②相等 ③11I rI I - 解析：（1）①取反弹速度方向为正方向，动量变化为∆p ＝mv －mv 0＝0.2×4 kg·m/s －（－0.2×6）kg·m/s ＝2 kg·m/s ；②由动量定理有（F N －mg ）t ＝∆p ，代入数据解得F N ＝12 N ．（2）①橡皮的作用是使摆线摆动过程中悬点位置不变，从而保证摆长不变，同时又便于调节摆长，A 、C 两项正确；②根据游标卡尺读数规则可得摆球直径为d ＝12 mm ＋0.1 mm ×0＝12.0 mm ，则单摆摆长为L 0＝L －d /2＝0.993 0 m （注意统一单位）；③单摆摆角不超过5°，且计时位置应从最低点（即速度最大位置）开始，故A 项的操作符合要求．（3）①根据实验原理确定操作步骤顺序应为BEFADC ；②该设计原理没有系统误差；③分流电阻R S 与电流表G 2并联，满偏时二者两端电压相等，即有（I －I 1）R S ＝I 1r ，解得11S I rR I I =-． 10．答案：（1（2）1∶3解析：（1）小球从坡道顶端滑至水平台面的过程中，由机械能守恒定律得m A gh ＝12m A V A 2解得A v =．（2）设两球碰撞后共同的速度为v ，由动量守恒定律得 m A v A ＝（m A ＋m B ）v粘在一起的两球飞出台面后做平抛运动，设运动时间为t ，由运动学公式，在竖直方向上有212h gt =在水平方向上有2hvt = 联立上述各式得m A ∶m B ＝1∶3． 11．答案：（1）4.5 C （2）1.8 J （3）5.4 J解析：（1）设棒匀加速运动的时间为∆t ，回路的磁通量变化量为∆Φ，回路中的平均感应电动势为E ，由法拉第电磁感应定律得E tΦ∆=∆① 其中∆Φ＝Blx ②设回路中的平均电流为I ，由闭合电路的欧姆定律得EI R r=+③ 则通过电阻R 的电荷量为q I t =∆④ 联立①②③④式，代入数据得q ＝4.5 C ⑤（2）设撤去外力时棒的速度为v ，对棒的匀加速运动过程，由运动学公式得v 2＝2ax ⑥ 设棒在撤去外力后的运动过程中安培力做功为W ，由动能定理得W ＝0－12mv 2⑦ 撤去外力后回路中产生的焦耳热 Q 2＝－W ⑧联立⑥⑦⑧式，代入数据得 Q 2＝1.8 J ⑨（3）由题意知，撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q 1∶Q 2＝2∶1，可得Q 1＝3.6 J ⑩ 在棒运动的整个过程中，由功能关系可知W F ＝Q 1＋Q 2⑪ 由⑨⑩⑪式得W F ＝5.4 J ．12．答案：（1）222qB R m （2）mItq（3）0.63%解析：（1）设离子经电场加速后进入磁场时的速度为v ，由动能定理得qU ＝12mv 2① 离子在磁场中做匀速圆周运动，所受洛伦兹力充当向心力，即2v qvB m R= ②由①②式解得222qB R U m=③（2）设在t 时间内收集到的离子个数为N ，总电荷量为Q ，则Q ＝It ④QN q=⑤ M ＝Nm ⑥由④⑤⑥式解得mItM q=．（3）由①②式有R =设m ′为铀238离子质量，由于电压在U ±∆U 之间有微小变化，铀235离子在磁场中最大半径为max R =铀238离子在磁场中最小半径为min R '=这两种离子在磁场中运动的轨迹不发生交叠的条件为 R max ＜R min ′<则有m （U ＋U ）＜m ′（U －U ）U m mU m m∆'-<'+ 其中铀235离子的质量m ＝235 u （u 为原子质量单位），铀238离子的质量m ′＝238 u ，故238u 235u238u 235uU U ∆-<+ 解得0.63%U U∆<．。