2015年高考真题（海南卷）物理试题详尽解析（Word版）

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2015年普通高等学校招生全国统一考试（海南卷）
物
理
注意事项：
1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答第I卷时，选出每小题的答
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)案后，用2B铅笔在答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。
3．回答第II卷时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
4．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
第I卷
一、单项选择题：本题共6小题，每小题3分，共18分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。2-1-c-n-j-y
1．如图，a是竖直平面P上的一点。P前有一条形磁铁垂直于P，且S极朝向a点，P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过a点。在电子经过a点的瞬间。条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向21
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A．向上
B．向下
C．向左
D．向右
【答案】A
【解析】条形磁铁的磁感线方向在a点为垂直P
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)向外，粒子在条形磁铁的磁场中向右运动，所以根据左手定则可得电子受到的洛伦兹力方向向上，选项A正确。
2．如图，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小ε；将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折弯，置于磁感应强度相垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时，棒两端的感应电动势大小为，则等于
A．
B．
C．1
D．
【答案】B
【解析】设折弯前导体切割磁感线的长度为l，产生的感应电动势为；折弯后，导体切割磁场的有效长度为，产生的感应电动势为，所以，选项B正确。
3．假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率。如果摩托艇发动机的输出功率变为原来的2倍，则摩托艇的最大速率变为原来的
A．4倍
B．2倍
C．倍
D．倍
【答案】D
【解析】设，当阻力等于牵引力时，速度最大，输出功率变化前，有，变化后有，联立解得，选项D正确。
4．如图，一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端登高；质量为m的质点自轨道端点P由静止开始滑下，滑到最低点Q时，对轨道的正压力为2mg，重力加速度大小为g．质点自P滑到Q的过程中，克服摩擦力所做的功为
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【解析】在Q点质点受到重力和支持力作用，其合力提供向心力，有，，联立解得，，下落过程中重力做正功，摩擦力做负功，根据动能定理可得，解得，所以克服摩擦力做功，选项C正确。
5．如图，一充电后的平行板电容器的两极板相距l．在正极板附近有一质量为M、电荷量为q（q＞0）的粒子；在负极板附近有另一质量为m、电荷量为–q的粒子。在电场力的作用下，两粒子同时从静止开始运动。已知两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距的平面。若两粒子间相互作用力可忽略，不计重力，则M
?
m为
A．3
?
2
B．2
?
1
C．5
?
2
D．3
?
1
【答案】A
【解析】设电场强度为E，两粒子的运动时间相同，对M有：；对m有：，联立解得，选项A正确。
6．若在某行星和地球上相对于各自水平地面附近相同的高度处、以相同的速率平抛一物体，它们在水平方向运动的距离之比为2
?．已知该行星质量约为地球的7倍，地球的半径为R．由此可知，该行星的半径为21教育名师原创作品
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【解析】由平抛运动规律：得，两种情况下，抛出的速度相同，高度相同，故；由，故，解得：，选项C正确。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分；选对但不全的得3分；有选错的得0分。
7．如图，两电荷量分别为Q（Q＞0）和–Q的点电荷对称地放置在x轴上原点O的两侧，a点位于x轴上O点与点电荷Q之间，b位于y轴O点上方，取无穷远处的电势为零。下列说法正确的是www-2-1-cnjy-com
A．b点的电势为零，电场强度也为零
B．正的试探电荷在a点的电势能大于零，所受电场力方向向右
C．将正的试探电荷从O点移到a点，必须克服电场力做功
D．将同一正的试探电荷先后从O、b点移到a点，后者电势能的变化较大
【答案】BC
【解析】因为等量异种电荷在
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)其连线的中垂线上的电场方向为水平指向负电荷，所以电场方向与中垂线方向垂直，故中垂线为等势线，因为中垂线延伸到无穷远处，所以中垂线的电势为零，故b点的电势为零，但是电场强度不为零，A错误；等量异种电荷连线上，电场方向由正电荷指向负电荷，方向水平向右，在中点O处电势为零，O点左侧电势为正，右侧电势为负，又知道正电荷在正电势处电势能为正，故B正确；O点的电势低于a点的电势，电场力做负功，所以必须克服电场力做功，C正确；O点和b点的电势相等，所以先后从O、b点移到a点，电场力做功相等，电势能变化相同，D错误；
8．如图，物块a、b和c的质量相同，a和b、b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连，通过系在a上的细线悬挂于固定点O．整个系统处于静止状态，现将细绳剪断，将物块a的加速度记为a1，S1和S2相对原长的伸长分别为Δl1和Δl2，重力加速度大小为g，在剪断瞬间
A．a1=3g
B．a1=0
C．Δl1=2Δl2
D．Δl1=Δl2
【答案】AC
【解析】设物体的质量为m，剪断细绳的瞬
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)间，绳子的拉力消失，弹簧还没有来得及改变，所以剪断细绳的瞬间a受到重力和弹簧Sl的拉力T1，剪断前对b、c和弹簧组成的整体分析可知T1=2mg，故a受到的合力F=mg+T1=3mg，故加速度al=F/m=3g，A正确、B错误；设弹簧S2的拉力为T2，则T2=mg，根据胡克定律F=kΔx可得Δl1=2△l2，C正确、D错误；选项AC正确。
9．如图，升降机内有一固定斜面，斜面上放一物体。开始时升降机做匀速运动，物块相对斜面匀速下滑，当升降机加速上升时，
A．物块与斜面间的摩擦力减小
B．物块与斜面间的正压力增大
C．物块相对于斜面减速下滑
D．物块相对于斜面匀速下滑
【答案】BD
【解析】当升降机加速上升时，物体有竖直向上的加速度，则物块与斜面间的正压力增大，根据滑动摩擦力公式可知接触面间的正压力增大，物体与斜面间的摩擦力增大，故A错误、B正确；设斜面的倾角为θ，物体的质量为m，当匀速运动时有，即，假设物体以加速度a向上运动时，有，，因为，所以，故物体仍做匀速下滑运动，C错误、D正确；选项BD正确。
10．如图，一理想变压器原、副线圈
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)匝数比为4:
1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R=11R0，是理想电压表。现将负载电阻的阻值减小为R=5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表读数为5.0V，则]21·cn·jy·com
A．此时原线圈两端电压的最大值约为34V
B．此时原线圈两端电压的最大值约为24V
C．原线圈两端原来的电压有效值约为68V
D．原线圈两端原来的电压有效值约为48V
【答案】AD
【解析】当负载电阻的阻值减小为R=5R0时，由串并联电路规律，R两端电压为R0两端电压的5倍，因为电压表测量R两端的电压，所以，副线圈两端电压为U2=6V，根据公式可得此时原线圈两端电压的有效值U1=24V，所以此时原线圈两端电压的最大值约为，A正确、B错误；因为变化过程中变压器的输入电流不变，所以对于副线圈中变化前后电流也不变，则变化后电压U2=IR0+5IR0=6IR0，变化前，U?2=
IR0+
11IR0=
12IR0，所以U?2=2U2=12V，根据公式可得原线圈两端原来的电压有效值约为48V，
C错误、D正确；选项AD正确。【来源：21cnj
y.co
m】
第Ⅱ卷
本卷包括必考题和选考题两部分，第11题~第14题为必考题，每个试题都必须做答，第15题~第17题为选考题，根据要求做答。　　21
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三、实验题：本题共2小题，第11题6分，第12题9分，共15分。把答案写在答题卡中指定的答题处。
11．某同学利用游标卡尺和螺旋测微
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图（a）和（b）所示。该工件的直径为______cm，高度为________mm。
图(a)
图(b)
【答案】1.220
6.861（6.859或6.861，同样给分）
【解析】由题图(a)读得工件的直径为：12m
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)m+4×0.05mm=12.20mm=1.220cm．由题图(b)读得工件的高度为6.5mm+0.360mm=6.860mm．
12．某同学利用图（a）所
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)示电路测量电容器充电时两极板间的电压随时间的变化。实验中使用的器材为：电池E（内阻很小）、开关S1和S2、电容器C（约100μF）、电阻R1（约200kΩ）、电阻R2（1kΩ）、电压表（量程6V）、秒表、导线若干。
(1)按图（a）所示的电路原理将图（b）中实物图连线。
(2)先闭合开关S2，
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)再断开开关S2；闭合开关S1，同时按下秒表开始计时。若某时刻电压表示数如图（c）所示，电压表的读数为________V（保留2位小数）。21cnjy.com
(3)该同学每隔10s记录一次电压表的
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)读数U，记录的数据如下表所示，在给出的坐标纸上绘出U-t图线，已知只有一个数据点误差较大，该数据点对应的表中的时间是______s．
时间t/s
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
电压U/V
2.14
3.45
4.23
4.51
5.00
5.18
(4)
电路中C、R2和S1构成的回路的作用是___________。
【答案】（1）连线如图所示
（2）3.60V（3.59或3.61，同样给分）
（3）U-t图线如图所示
40s
（4）使充电的电容器很快放电，以便多次测量
【解析】(2)电压表的量程为6V，最小
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)分度值为0.1V，读数为3.60V．
(3)U-t图像如图，由图像可得一个数据点误差较大的是40s．(4)
电路中C、R2和S1构成的回路的作用使充电的电容器很快放电，以便多次测量。21·世纪
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四、计算题：本题共2小题，第13题10分，第14题13分，共23分。把解答写在指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13．如图，两平行金属导轨位于同一
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)水平面上，相距l，左端与一电阻R相连；整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向竖直向下。一质量为m的导体棒置于导轨上，在水平外力作用下沿导轨以速度v匀速向右滑动，滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好。已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g．导轨和导体棒的电阻均可忽略。求
（1）电阻R消耗的功率；
（2）水平外力的大小。
【答案】（1）
（2）
【解析】（1）导体棒上的电动势为
①
电阻R消耗的功率为
②
联立①②式得
③
（2）导体棒所受到的导轨的摩擦力为
④
所受到的磁场施加的安培力为
⑤
式中I为感应电流。由于导体棒做匀速直线运动，作用在导体棒上的外力F应满足力的平衡条件
F=f1+f2
⑥21世纪教育网版权所有
由欧姆定律得
E=IR
⑦
联立⑤⑥⑦式得
⑧
14．如图，位于竖直水平面内的光滑轨道由四分之一圆弧ab和抛物线bc组成，圆弧半径Oa水平，b点为抛物线顶点。已知h=2m，s=．取重力加速度大小g=10m/s2．【来源：21·世纪·教育·网】
（1）一小环套在轨道上从a点由静止滑下，当其在bc段轨道运动时，与轨道之间无相互作用力，求圆弧轨道的半径；
（2）若环从b点由静止因微小扰动而开始滑下，求环到达c点时速度的水平分量的大小。
【答案】（1）0.25m
（2）
【解析】（1）一小环套在bc段与轨道无相互作用，必然在该段以某一初速度vb做平抛运动，运动的轨迹与轨道相同。由平抛运动公式有
①
②
设圆弧轨道半径为R，由机械能守恒定律得
③
联立①②③式，并代入题给条件得
R=0.25m
④www.21-cn-jy.com
（2）环由b处静止下滑过程中机械能守恒，设下滑至c点的速度大小为v，有
⑤
环在c点速度的水平分量为
⑥
式中θ为环在c点速度方向与水平方向的夹角。由题意知，环在c点速度方向和以初速度vb做平抛运动的物体在c点速度方向相同；而做平抛运动的物体末速度的水平分量为，竖直分量
⑦
因此
⑧
联立①②⑤⑥⑦⑧式得
⑨
五、选择题：请考生在15、16、17三题
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)中任选二题做答，如果多做，则按所做题的第一、二题计分，做答时用2B铅笔在答题卡上把所选题目的题号涂黑，计算题请写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
15．模块3-3试题（12分）
（1）（4分）已知地球大气层的厚度h
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)远小于地球半径R，空气平均摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数为NA，地面大气压强为p0，重力加速度大小为g．由此可以估算得，地球大气层空气分子总数为
，空气分子之间的平均距离为
。
【答案】，（或）
【解析】设大气层中气体的质量为m，由大气压强产生，，而分子数，地球表面积，故地球大气层空气分子总数，假设每个分子占据一个小立方体，各小立方体紧密排列，则小立方体边长即为空气分子平均间距设为a，则：；大气层中气体总体积为，所以。
（2）（8分）如图，一底面积为S、内壁光滑的圆柱形容器竖直放置在水平地面上，开口向上，内有两个质量均为m的相同活塞A和B
；在A与B之间、B与容器底面之间分别封有一定量的同样的理想气体，平衡时体积均为V．已知容器内气体温度始终不变，重力加速度大小为g，外界大气压强为p0．现假设活塞B发生缓慢漏气，致使B最终与容器底面接触，求活塞A移动的距离。
【答案】
【解析】设平衡时，在A与B之间、B与容器底面之间的气体压强分别为p1、p2，由力的平衡条件有
①
②
漏气发生后，设整个封闭气体体积为V?，压强为p?，由力的平衡条件有
③21教育网
由玻意耳定律得
④
⑤
式中，是原来A与B之间的气体在漏气发生后所占的体积。
设活塞A移动的距离为l（取升高时为正），按几何关系有
⑥
联立①②③④⑤⑥式的
16．模块3-4试题（12分）
（1）（4分）一列沿x轴正方向传播的简谱横波在t=0时刻的波形如图所示，质点P的x坐标为3m．已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s。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3分，选3个得4分；每选错1个扣2分，最低得分为0分)。2·1·c·n·j·y
A．波速为4m/s
B．波的频率为1.25Hz
C．x坐标为15m的质点在t=0.2s时恰好位于波谷
D．x的坐标为22m的质点在t=0.2s时恰好位于波峰
E．当质点P位于波峰时，x坐标为17m的质点恰好位于波谷
【答案】BDE
【解析】任意振动质点连续2次经过平衡位
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)置的时间间隔为0.4s，则T=0.8s，波的频率为1.25Hz，B正确；从图像中可知λ=4m，根据公式得v=λ/T=5m/s，故A错误；
x坐标为15m的质点和x坐标为3m的质点相隔12m，为波长的整数倍，即两质点为同相点，而x坐标为3m的质点经过t=0.2s即四分之一周期振动到平衡位置，所以x坐标为15m的质点在t=0.2s时振动到平衡位置，C错误；x的坐标为22m的质点和x的坐标为2m的质点为同相点，x的坐标为2m的质点经过t=0.2s即四分之一周期恰好位于波峰，故x的坐标为22m的质点在t=0.2s时恰好位于波峰，D正确；当质点P位于波峰时，经过了半个周期，而x坐标为17m的质点和x坐标为1m的质点为同相点，经过半个周期x坐标为1m的质点恰好位于波谷，E正确；选项BDE正确。【出处：21教育名师】
（2）（8分）一半径为R的半圆形玻璃砖，横截面如图所示。已知玻璃的全反射临界角（）。与玻璃砖的底平面成（）角度、且与玻璃砖横截面平行的平行光射到玻璃砖的半圆柱面上。经柱面折射后，有部分光（包括与柱面相切的入射光）能直接从玻璃砖底面射出。若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光，求底面透光部分的宽度。
【答案】
【解析】在半圆柱形玻璃砖横截面
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)内，考虑沿半径方向射到圆心O的光线1（如图）它在圆心处的入射角θ1为
θ1=γ
①
恰好等于临界角，发生全反射。
在光线1左侧的光线（例如光线2），经柱面折射后，射在玻璃砖底面上的入射角θ2满足
θ2>γ
②
因而在底面上发生全反射，不能直接折射出。
在光线1右侧的光线（例如光线3），经柱面折射后，射在玻璃砖底面上的入射角θ3满足
θ3<γ
③
因而在底面上不能发生全反射，能从玻璃砖底面射出。
射到半圆柱面最右侧的光线4与柱面相切，入射角i为
i=π/2
④
由折射定律知，经圆柱面折射后的折射角∠OAB=θ4满足
sini=nsinθ4
⑤
式中，n是玻璃的折射率。由全反射角的定义知
1=nsinγ
⑥
联立④⑤⑥式得
θ4=γ
⑦
由几何关系知∠AOB=γ，故底面上透光部分的宽度OB为
17．模块3-5试题（12分）
（1）（4分）氢原子基态的能量为E1=–13.6eV．大量氢原子处于某一激发态。由这些氢原子可能发出的所有光子中，频率最大的光子能量为0.96E1，频率最小的光子的能量为
eV（保留2位有效数字），这些光子可具有
种不同的频率。【版权所有：21教育】
【答案】0.31，10
【解析】频率最大的光子能量为–0.96
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)E1，即En–(–13.6eV)=
–0.96×(–13.6eV)，得En=–0.54eV．又En=E1/n2故n=5；从n=5能级开始，共有5→1，5→2，5→3，5→4，4→1，4→2，4→3，3→1，3→2，2→1，10种不同频率的光子。频率最小的光子的能量应为5→4跃迁时发出的光子，且E5=–0.54eV、E4=–0.85eV，所以ΔE=
E5–E4=0.31eV．
（2）（8分）运动的原子核放出α粒子后变成静止的原子核Y．已知X、Y和α粒子的质量分别是M、m1和m2，真空中的光速为c，α粒子的速度远小于光速。求反应后与反应前的总动能之差以及α粒子的动能。
【答案】，
【解析】反应后由于存在质量亏损，所以反应前后总动能之差等于质量亏损而释放出的能量，故根据爱因斯坦质能方程可得
；反应过程中三个粒子组成的系统动量守恒，故有，联立①②可得．
P
a
e
v
v
P
Q
O
R
l
+
–
q
–q
x
y
–Q
Q
O
a
b
S2
S1
O
b
a
c
V
R
R0
1
2
3
10
20
0
5
0
35
40
30
V
+
-
C
R2
R1
S2
S1
E
+
-
-
V
C
R1
R2
S1
S2
E
图(a)
图(b)
图(c)
t/s
U/V
0
10
20
30
40
50
60
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
t/s
U/V
0
10
20
30
40
50
60
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
+
-
C
R2
R1
S2
S1
E
+
-
-
R
B
v
O
b
a
c
h
s
B
A
1
x/m
y/cm
2
3
4
5
P
0
O
θ1
θ2
θ3
A
B
1
2
3
4
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