2014年高考山东卷物理试题 全解全析

2014山东理综（物理部分）
选择题
（2014年 山东卷）14.如图，用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上的等高的两点，制成一简易秋千。某次维修时将两绳各剪去一小段，但仍保持等长且悬挂点不变。木板静止时，表示木板所受合力的大小，表示单根轻绳对木板拉力的大小，则维修后： （ ）
A.不变，变大 B.不变，变小
C.变大，变大 D.变小，变小
14、【答案】A
【解析】木板静止，所受合力为零，所以F1不变，将两轻绳各减去一小段，木板再次静止，两绳之间的夹角变大，木板重力沿绳方向的分力变大，故F2变大，正确选项B。
（2014年 山东卷）
一质点在外力作用下做直线运动，其速度v随时间t变化的图像如图所示。在图中所标注的时刻中，质点所受合外力的方向与速度方向相同的有 （ ）
B. C. D.
15、【答案】AC
【解析】当物体做加速运动时，加速度的方向和速度方向相同，合外力的方向与加速度的方向相同，图中t1和t3时刻质点所受合外力的方向与速度方向相同，正确选项AC。
（2014年 山东卷）
如图，一端接有定值电阻R的平行金属导轨固定在水平面内，通有恒定电流的绝缘长直导线垂直于导轨紧靠导轨固定，导体棒与导轨垂直且接触良好。在向右匀速通过M、N两区的过程中导体棒所受安培力分别用、表示。不计轨道电阻。以下叙述正确的是（）

向右 B.向左 C.逐渐增大 D.逐渐减小
16、【答案】BCD
【解析】由安培定则可知，通电导线在M、N区产生的磁场方向分别为垂直纸面向外、垂直纸面向里，导体棒向右通过M区时，由右手定则可知产生的电流方向向下，由左手定则可知，FM向左，同理可以判断，FN向左，越靠近通电导线磁场越强，导体棒匀速运动，由可知，FM逐渐增大，，FN逐渐减小，正确选项BCD。
（2014年 山东卷）
如图，将额定电压为60V的用电器通过一理想变压器接在正弦交变电源上。闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表（均为理想电表）的示数分别为220V、2.2A，以下判断正确的是 （ ）

变压器的输入功率为484V
通过原线圈电流的有效值为0.6A
通过副线圈电流的最大值为2.2A
变压器原副线圈的匝数比为11：3
17、【答案】BD
【解析】用电器正常工作，输出变压器输出电压为60V，理想变压器输入功率等于输出功率：；通过原线圈的电流为：；通过副线圈的电流最大值为：；变压器原副线圈匝数比为：，正确选项为BD。
（2014年 山东卷）
如图，场强大小为E、方向竖直向下的匀强电场中有一矩形区域abcd，水平边长为s，竖直边ad长为h。质量均为m、带电量分别为+q、—q的两粒子，由a、c两点先后沿ab和cd方向以速率进入矩形区（两粒子不同时出现在电场中），不计重力。两粒子轨迹恰好相切，则等于 （ ）

B. C. D.
18、【答案】B
【解析】粒子轨迹恰好相切，由对称性可知，切点为矩形的几何中心，由，可得，，正确选项B。
（2014年 山东卷）
如图，半径为R的均匀带正电薄球壳，其上有一小孔A.已知壳内的场强处处为0；壳外空间的电场与将球壳上的全部电荷集中于球心O时在壳外产生的电场一样。一带正电的试探电荷（不计重力）从球心以初动能沿OA方向射出。下列关于试探电荷的动能与电荷离开球心的距离r的关系图线，可能正确的是 （ ）


19、【答案】A
【解析】壳内场强处处为零，试探电荷在壳内运动时动能不变，排除选项CD；假设试探电荷在匀强电场中由静止开始运动，由动能定理可得，，则，Ek图像的斜率数值上等于电场力的大小，距离球壳越远试探电荷所受电场力越小，图像的斜率越小，正确选项为A。
（2014年 山东卷）
20.2013年我国相继完成“神十”与“天宫”对接，“嫦娥”携“玉兔”落月两大工程。某航天爱好者提出“玉兔”回家的设想：如图，将携带“玉兔”的返回系统由月球表面发射到h高度的轨道上，与在该轨道绕月球做圆周运动的飞船对接，然后由飞船送“玉兔”返回地球。设“玉兔”质量为m，月球半径为R,月球表面的重力加速度为，以月球表面为零势能面，“玉兔”在h高度的引力势能可表示为，其中G为引力常量，M为月球质量。若忽略月球的自转，从开始发射到对接完成需要对“玉兔”做的功为 （ ）

B.
C. D.
20、【答案】D
【解析】设玉兔在h高度的速度为v，则由可知，玉兔在该轨道上的动能为：，由能的转化和守恒定律可知对玉兔做的功为：，结合在月球表面：，整理可知正确选项为D。
第二卷 非选择题
（2014年 山东卷）
某实验小组利用弹簧秤和刻度尺,测量滑块在木板上运动的最大速度。
实验步骤：
①用弹簧秤测量滑块和橡皮泥的总重力,记作G.
②将装有橡皮泥的滑块放到水平木板上，通过水平细绳和弹簧秤相连，如图甲所示。在A端向右拉动木板，待弹簧秤示数稳定后，将读数记作F.
③改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤①②，实验数据如下表所示：
G/N
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
F/N
0.59
0.83
0.99
1.22
1.37
1.61
④如图乙所示，将木板固定在水平桌面上，滑块置于木板上左端C处，细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物P连接，保持滑块静止，测量重物P离地面的高度h。
⑤滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的D点（未与滑轮相碰），测量C、D间的距离s。
根据表中数据在给定坐标纸（见答题卡）上做出F-G图像。
由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数_______.(保留两位有效数字)
滑块最大速度的大小v=_______.(用h,s,和重力加速度g表示)
21、【答案】
(1)如右图所示：
（2）0.40（0.38、0.39、0.41、0.42均正确）
（3）
【解析】（1）如图
（2）由可知，
(3)滑块运动h达到最大速度v，之后继续滑行直到停到D点，由动能定理可得：解得：
（2014年 山东卷）
实验室购买了一捆标称长度为100m的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度。该同学首先测得铜导线横截面积为1.0，查得铜的电阻率为，再利用图甲所示的电路测出铜导线的电阻，从而确定导线的实际长度。

可供使用的器材有：
电流表：量程0.6A，内阻约0.2Ω，
电压表：量程3V，内阻约9kΩ，
滑动变阻器R1:最大阻值5Ω
滑动变阻器R2：最大阻值20Ω
定值电阻R0=3Ω,
电源：电动势6V，内阻可不计。
开关导线若干。
回答下列问题：
实验中滑动变阻器应选______(填R1或R2)，闭合开关S前应将划片移至_____端（填a或b）。
在实物图中，已正确连接了部分导线，请根据图甲电路完成剩余部分的连线。

调节滑动变阻器，当电流表的读数为0.50A时，电压表示数如图所示，读数为_____V。
导线实际长度为_____m（保留两位有效数字）。
22、【答案】（1）R2；a
（2）如图所示
（3）2.30（2.29、2.31均正确）
（4）94（93、95均正确）
【解析】（1）由（3）中电流表的读数为0.50A时，电压表的读数为2.30v可知，Rx和R0的总阻值约为4.60欧姆，若选用滑动变阻器R1，电源电压为6伏特，电流表的量程只有0.6A，会把电流表烧坏，故滑动变阻器应该选R2。
（3）2.30v
（4）Rx的阻值为1.60欧姆，由可知，。
（2014年 山东卷）
研究表明，一般人的刹车反应时间（即图甲中的刹车反应过程所用时间），，但饮酒会引起反应时间延长。在某次试验中，志愿者少量饮酒后驾车以的速度在试验场的水平路面上匀速行驶。从发现情况到汽车停止，行驶距离为L=39m，减速过程中汽车位移x和速度v的关系曲线如图所示，此过程可以视为匀变速直线运动。取重力加速度，求
减速过程中的加速的大小和所用时间
饮酒使试验者的反应时间延长了多少？
减速过程中汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值。

23、【答案】（1）； t=2.5s （2） （3）
【解析】解：（1）设减速过程汽车加速度的大小为a，所用时间为t，由题可得初速度v0=20m/s，末速度vt=0，位移s=25m，由运动学公式得：
①
②
联立① ②式，代入数据得：
③
t=2.5s ④
（2）设志愿者反应时间为，反应时间的增量为，由运动学公式得
⑤
⑥
联立⑤⑥式，代入数据得
⑦
（3）设志愿者所受合外力的大小为F，汽车对志愿者作用力的大小为F0，志愿者质量为m，由牛顿第二定律得
F=ma ⑧
由平行四边形定则得：
⑨
联立③⑧⑨式，代入数据得：
（2014年 山东卷）
如图甲所示，间距为d，垂直于纸面的两平行板P、Q间存在匀强磁场。取垂直与纸面向里为磁场的正方向，磁感应强度的变化规律如图乙所示。t=0时刻，一质量为m，带电荷量为+q的粒子（不计重力），以初速度由Q板左端靠近板面的位置，沿垂直于磁场且平行于板面的方向射入磁场区。当和取某些特定值时，可使t=0时刻射入的粒子经时间恰能垂直打到P板上（不考虑粒子反弹）。上述m，q，d，为已知量。

若，求
若，求粒子在磁场中运动的加速度大小。
若，为使粒子仍能垂直打到P板上，求
24、【答案】（1）（2）（3）；
【解析】解：（1）设粒子做圆周运动的半径为R，由牛顿第二定律得
①
据题意由几何关系得
R1=d ②
联立①②式得
③
（2）设粒子做圆周运动的半径为R2，加速度大小为a，由圆周运动公式得
④
据题意由几何关系得
⑤
联立④⑤式得
⑥
（3）设粒子做圆周运动的半径为R，周期为T，由圆周运动公式得
⑦
由牛顿第二定律得
⑧
由题意知，代入⑧式得
d=4R ⑨
粒子运动轨迹如图所示，
O1、O2为圆心，连线与水平方向的夹角为，在每个TB内，只有A、B两个位置才有可能垂直击中P板，且均要求，由题意可知
⑩
设经历完整TB的个数为n（n=0,1,2,3……）
若在A点击中P板，据题意由几何关系得

当n=0时，无解 
当n=1时，联立⑨式得

联立⑦⑨⑩式得

当时，不满足的要求 
若在B点击中P板，据题意由几何关系得

当n=1时，无解 
当n=1时，联立⑨式得

联立⑦⑨⑩式得

当时，不满足的要求 
（2014年 山东卷）
37.【选修3-3】
（1）如图，内壁光滑、导热良好的气缸中装有一定质量的理想气体。当环境温度升高时，
内能增大 b.对外做功
c.压强增大 d.分子间的引力和斥力都增大
一种水下重物的打捞方法的工作原理如图所示。将一质量为、体积的重物捆绑在开口朝下的浮筒上，向浮筒内充入一定量的气体，开始时筒内液面距水面的距离为，筒内气体的体积为，在拉力的作用下浮筒慢慢上升，当筒内的页面距水面距离为时，拉力减为零，此时气体的体积为，随后浮筒与重物自动上浮。求和。
（已知大气压强，水的密度为，重力加速度的大小，不计水温变化筒内气体质量不变且为理想气体，浮筒质量和浮筒壁厚可以忽略）
37、【答案】（1）ab （2）h2=10m
【解析】（1）当环境温度升高时，压强不变，缸内气体膨胀对外做功，理想气体不考虑分子力，内能仅由物质的量和温度决定，温度升高，气体的内能增加，正确选项ab。
（2）解：当F=0时，由平衡条件得
①
代入数据得
②
设筒内气体初态、末态的压强分别为P1、P2，由题意得
③
④
在此过程中筒内气体的温度和质量不变，由玻意耳定律得
⑤
联立②③④⑤式代入数据得
h2=10m ⑥
38.（12分）【物理－物理3－4】
（1）一列简谐横波沿直线传播。以波源O由平衡位置开始振动为计时零点，质点A的振动图像如图所示，已知O、A的平衡位置相距0.9m.以下判断正确的是___________.（双选，填正确答案标号）
a、波长为1.2m b、波源起振方向沿y轴正方向
c、波速大小为0.4m/s d、质点A的动能在时最大
（2）如图，三角形ABC为某透明介质的横截面，O为BC边的中点，位于截面所在平面内的束光线自O以角入射，第一次到达AB边恰好发生全反射。已知，BC边长为2L，该介质的折射率为。求：
（ⅰ）入射角i；
（ⅱ）从入射到发生第一次全反射手忙脚乱的时间（设光在真空中的速度为c，可能用到或）。
38、【答案】（1）ab
（2）（i）i=450 (ii)
【解析】（1）由A的振动图像可知，A经过3s开始振动，OA间距0.9m，波速；振动的周期T=4s，所以波长；介质中质点的起振方向和波源的起振方向相同，由A质点的起振方向可以判断波源的起振方向沿y轴的正方向；t=4s时A距离平衡位置最远，速度最小，动能最小，正确选项ab。
（2）解：（i）根据全反射规律可知，光线在AB面上P点的入射角等于临界角C，由折射定律得
①
代入数据得
C=450 ②
设光线在BC面上的折射角为r，由几何关系得
r=300 ③
由折射定律得
④
联立③④式，代入数据得
i=450 ⑤
(ii)在中，根据正弦定律得
⑥
设所用时间为t，光线在介质中的速度为v，得
⑦
⑧
联立⑥⑦⑧式，代入数据得
⑨
39.（12分）【物理－物理3－5】
（1）氢原子能级如图，当氢原子从跃迁到的能级时，辐射光的波长为656nm。以下判断正确的是________.（双选，填正确答案标号）
a、氢原子从跃迁到的能级时，辐射光的波长大于656nm
b、用波长为325nm的光照射，可使氢原子从跃迁到的能级
c、一群处于能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线
d、用波长为633nm的光照射，不能使氢原子从跃迁到的能级
（2）如图，光滑水平直轨道上两滑块A、B用橡皮筋连接，A的质量为m。开始时橡皮筋松驰，B静止，给A向左的初速度v0。一段时间后，B与A同向运动发生碰撞并粘在一起。碰撞后的共同速度是碰撞前瞬间A的速度的两倍，也是碰撞前瞬间B的速度的一半。求：
（ⅰ）B的质量;
（ⅱ）碰撞过程中A、B系统机械能的损失。
39、【答案】（1）cd（2）（i）（ii）
【解析】（1）能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子频率越大，波长越小，a错误；由可知，b错误，d正确；根据可知，辐射的光子频率最多3种c正确；正确选项cd。
（2）解（i）以初速度的方向为正方向，设B的质量为，A、B碰撞后的共同速度为v，由题意知：碰撞前瞬间A的速度为，碰撞瞬间B的速度为2v，由动量守恒定律得
①
由①式得
②
（ii）从开始到碰撞后的全过程，由动量守恒定律得
③
设碰撞过程A、B系统机械能的损失为,则
④
联立②③④式得
⑤