2015年高考真题（天津卷）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（天津卷）
理科综合
物理部分
物理试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷两部分，第Ⅰ卷1至3页，第Ⅱ卷4至7页，共120分。
答卷前，考生务必将自己的姓名、准考号填写
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)在答题卡上，并在规定位置粘贴考试用条形码。答卷时，考生务必将答案涂写在答题卡上，答在试卷上的无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
祝各位考生考试顺利！
第Ⅰ卷
注意事项：
1．每题选出答案后，用铅笔将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。【版权所有：21教育】
2．本卷共8题，每题6分，共48分。
一、单项选择题（每小题6分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）
1．物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上，下列说法正确的是
A．天然放射现象说明原子核内部是有结构的
B．电子的发现使人认识到原子具有核式结构
C．粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的
D．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的
【答案】A
2．中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在《玄真子?涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹”。从物理学的角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的，右图是彩虹成因的简化示意图，其中a、b是两种不同频率的单色光，则两光www-2-1-cnjy-com
A．在同种玻璃种传播，a光的传播速度一定大于b光
B．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量大
C．分别照射同一光电管，若b光能引起光电效应，a光一定也能
D．以相同的入射角从水中射入空气，在空气张只能看到一种光时，一定是a光
【答案】C
3．图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别为和，图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象，下列说法正确的是21
cnjy
com
A．该波沿+x方向传播，波速为1m/s
B．质点a经过4s振动的路程为4m
C．此时刻质点a的速度沿+y方向
D．质点a在t=2s时速度为零
【答案】D
4．未来的星际航行中，宇航员长期处于零重力
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)状态，为缓解这种状态带来的不适，有人设想在未来的航天器上加装一段圆柱形“旋转舱”，如图所示。当旋转舱绕其轴线匀速旋转时，宇航员站在旋转舱内圆柱形侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力，为达到目的，下列说法正确的是21世纪教育网版权所有
A．旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越大
B．旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越小
C．宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越大
D．宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越小
【答案】B
5、如图所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，并且处于原长状态，现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为L，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L（未超过弹性限度），则在圆环下滑到最大距离的过程中
A．圆环的机械能守恒
B．弹簧弹性势能变化了
C．圆环下滑到最大距离时，所受合力为零
D．圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变
【答案】B
二、不定项选择题（每小题6分，共18分。每
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的，全部选对得6分，选对但选不全的得3分，选错或者不答的得0分）
6．如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头，在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则
A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大
B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小
C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大
D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小
【答案】BC
7．如图所示，氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速地飘入电场线水平向右的加速电场，之后进入电场线竖直向下的匀强电场发生偏转，最后打在屏上。整个装置处于真空中，不计粒子重力及其相互作用，那么
A．偏转电场对三种粒子做功一样多
B．三种粒子打到屏上时速度一样大
C．三种粒子运动到屏上所用时间相同
D．三种粒子一定打到屏上的同一位置，
【答案】AD
8．、为相距遥远的两颗行星，距各自表面相同高度处各有一颗卫星、做匀速圆周运动，图中纵坐标表示行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度a，横坐标表示物体到行星中心的距离r的平方，两条曲线分别表示、周围的a与的反比关系，它们左端点横坐标相同。则　　21
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A．的平均密度比的大
B．的“第一宇宙速度”比的小
C．的向心加速度比的大
D．的公转周期比的大
【答案】AC
第II卷
注意事项：
1．用黑色黑水的钢笔或者签字笔将答案写在答题卡上。
2．本卷共4题，共72分。
9．（18分）
（1）如图所示，在光滑水平面的左侧固定一竖直挡板，A球在水平面上静止放置，B球向左运动与A球发生正碰，B球碰撞前、后的速率之比为3:1，A球垂直撞向挡板，碰后原速率返回。两球刚好不发生碰撞，A、B两球的质量之比为__________，A、B碰撞前、后两球总动能之比为__________。21cnjy.com
【答案】4:1
9:5
（2）某同学利用单摆测量重力加速度。
①为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是_________。
A．组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球
B．组装单摆须选用轻且不易伸长的细线
C．实验时须使摆球在同一竖直面内摆动
D．摆长一定的情况下，摆的振幅尽量大
②如图所示，在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约为1m的单摆，实验时，由于仅有量程为20cm、精度为1mm的钢板刻度尺，于是他先使摆球自然下垂，在竖直立柱上与摆球最下端处于同一水平面的位置做一标记点，测出单摆的周期；然后保持悬点位置不变，设法将摆长缩短一些，再次使摆球自然下垂，用同样方法在竖直立柱上做另一标记点，并测出单摆周期；最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离．用上述测量结果，写出重力加速度的表达式g=____________【来源：21·世纪·教育·网】
【答案】①BC
②
（3）用电流表和电压表测定
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)由三节干电池串联组成的电池组（电动势约为4.5V，内电阻约为1Ω）的电动势和内电阻，除了待测电池组，电键，导线外，还有下列器材供选用；21·世纪
教育网
A．电流表：量程0.6A，内电阻约为1Ω
B．电流表：量程3A，内电阻约为0.2Ω
C．电压表：量程3V，内电阻约为30kΩ
D．电压表：量程6V，内电阻约为60kΩ
E．滑动变阻器：0~1000Ω，额定电流0.5A
F．滑动变阻器：0~20Ω，额定电流2A
①为了使测量结果尽量准确，电流表应选用_____，电压表选用_____，滑动变阻器选用_____（均填仪器的字母代号）
②如图为正确选择仪器后，连好的部分电路
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)，为了使测量误差尽量小，还需要在电路中用导线将_______和_______相连、_______和_______相连、_______和_______相连（均填仪器上接线柱的字母代号）
③实验时发现电流表坏了，于是不再使
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)用电流表，剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器，重新连接电路，仍能完成实验，实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U；用图像法处理采集到数据，为在直角坐标系中得到的函数图像是一条直线，则可以______为纵坐标，以______为横坐标
【答案】①
A
D
F
②ad
cg
fh
③
R（横纵坐标互换亦可）
10．（16分）
某快递公司分拣邮件的水平传输装置示意图如图，皮带在电动机的带动下保持的恒定速度向右运动，现将一质量为的邮件轻放在皮带上，邮件和皮带间的动摩擦力因数．设皮带足够长，取，在邮件与皮带发生相对滑动的过程中，求
（1）邮件滑动的时间t
（2）邮件对地的位移大小x
（3）邮件与皮带间的摩擦力对皮带做的功W
【答案】(1)0.2s
(2)
0.2m
(3)–2J
【解析】（1）设邮件放到皮带上与皮带发生相对滑动过程中受到的滑动摩擦力为F，则
Fm=μmg
①
取向右为正方向，对邮件应用动量定理，有
Ft=mv–0
②
由①②式并代入数据得
t=0.2s
③
（2）邮件与皮带发生相对滑动的过程中，对邮件应用动能定理，有
Fx=mv2/2–0
④
由①④式并代入数据得
x=0.1m
⑤
（3）邮件与皮带发生相对滑动的过程中，设皮带相对地面的位移为s，则
s=vt
⑥2-1-c-n-j-y
摩擦力对皮带做的功
W=–Fs
⑦
由①③⑥⑦式并代入数据得
W=–2J
⑧21教育网
11．（18分）
如图所示，“凸”字形硬质金属线框质
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)量为m，相邻各边互相垂直，且处于同一竖直平面内，ab边长为l，cd边长为2l，ab与cd平行，间距为2l．匀强磁场区域的上下边界均水平，磁场方向垂直于线框所在平面。开始时，cd边到磁场上边界的距离为2l，线框由静止释放，从cd边进入磁场直到ef、pq边进入磁场前，线框做匀速运动，在ef、pq边离开磁场后，ab边离开磁场之前，线框又做匀速运动。线框完全穿过磁场过程中产生的热量为Q．线框在下落过程中始终处于原竖直平面内，且ab、cd边保持水平，重力加速度为g；求
（1）线框ab边将离开磁场时做匀速运动的速度大小是cd边刚进入磁场时的几倍；
（2）磁场上下边界间的距离H．
【答案】(1)
4倍
(2)
【解析】（1）设磁场的磁感应强度大小为B，cd边刚进磁场时，线框做匀速运动的速度为v1
E1=2Blv1
①
设线框总电阻为R，此时线框中电流为I1，闭合电路欧姆定律，有
②【出处：21教育名师】
设此时线框所受安培力为F1，有
③21教育名师原创作品
由于线框做匀速运动，其受力平衡，有
mg=F1
④
由①②③④式得
⑤
设ab边离开磁场之前，线框做匀速运动的速度为v2，同理可得
⑥
由⑤⑥式得
v2=4v1
⑦
（2）线框自释放直到cd边进入磁场前，有机械能守恒定律，有
2mgl=m/2
⑧
线框完全穿过磁场的过程中，由能量守恒定律，有
⑨
由⑦⑧⑨式得
⑩
12、（20分）
现代科学仪器常利用电场、磁
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)场控制带电粒子的运动。在真空中存在着如图所示的多层紧密相邻的匀强电场和匀强磁场，电场和磁场的宽度均为d．电场强度为E，方向水平向右；磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。电场、磁场的边界互相平行且与电场方向垂直，一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子在第1层电场左侧边界某处由静止释放，粒子始终在电场、磁场中运动，不计粒子重力及运动时的电磁辐射
（1）求粒子在第2层磁场中运动时速度的大小与轨迹半径；
（2）粒子从第n层磁场右侧边界穿出时，速度的方向与水平方向的夹角为，试求；
（3）若粒子恰好不能从第
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)n层磁场右侧边界穿出，试问在其他条件不变的情况下，也进入第n层磁场，但比荷较该粒子大的粒子能否穿出该层磁场右侧边界，请简要推理说明之。
【答案】(1)
　　
(2)
(3)见解析
（1）粒子在进入第2层磁场时，经过两次电场加速，中间穿过磁场时洛伦兹力不做功。
由动能定理，有
①
由式①解得
②21·cn·jy·com
粒子在第二层磁场中受到的洛伦兹力充当向心力，有
③
由②③式解得
④2·1·c·n·j·y
（2）设粒子在第n层磁场中运动的速度为，轨迹半径为（各量的下标均代表粒子所在层数，下同）。
⑤
⑥
粒子进入第n层磁场时，速度的方向与水平方向的夹角为，从第n层磁场右侧边界穿出时速度方向与水平方向的夹角为，粒子在电场中运动时，垂直于电场线方向的速度分量不变，有
⑦
由图1看
⑧
由⑥⑦⑧式得
⑨
由⑨式看出为一等差数列，公差为d，可得
⑩
当n=1时，由图2看出
?www.21-cn-jy.com
由⑤⑥⑩?式得
?
（3）若粒子恰好不能从第n层磁场右侧边界穿出，则
在其他条件不变的情况下，换用比荷更大的粒子，设其比荷为，假设能穿出第n层磁场右侧边界，粒子穿出时速度方向与水平方向的夹角为，由于>
【来源：21cnj
y.co
m】
则导致
说明不存在，即原假设不成立。所以比荷较该粒子大的粒子不能穿出该层磁场右侧边界。
a
b
x/m
y/m
O
0.5
–0.5
2
4
6
8
10
图甲
t/s
y/m
O
0.5
–0.5
2
4
6
8
10
图乙
旋转舱
m
L
R
R0
P
Q
A
+
+
–
–
屏
r2
a
O
P1
P2
A
B
+
–
+
+
–
–
a
b
b
c
c
d
d
e
f
f
g
h
v
m
a
b
c
d
e
f
p
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2l
磁场区
……
……
第2层
第1层
第n层
q
d
rn
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图1
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图2
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