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2015年普通高等学校招生全国统一考试(江苏卷)


2015 年普通高等学校招生全国统一考试(江苏卷) 物理
一、单项选择题:本题共 5 小题,每小题 3 分,共计 15 分。每小题只有一个 选项符合题意。 .... 1.一电器中的变压器可视为理想变压器,它将220 V交变电流改变为110 V.已知变压器原线圈匝数为800, 则副线圈匝数为 A.200B.400C.1600D.3200 【答案】B 2.静电现象在自然界中

普遍存在,我国早在西汉末年已有对静电现象的记载,《春秋纬· 考异邮》中有“玳 瑁吸 ”之说,但下列不属于 静电现象的是 ... A.梳过头发的塑料梳子吸起纸屑 B.带电小球移至不带电金属球附近,两者相互吸引 C.小线圈接近通电线圈过程中,小线圈中产生电流 D.从干燥的地毯上走过,手碰到金属把手时有被电击的感觉 【答案】C 3.过去几千年来,人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内,行星“51 peg b”的发现拉开了研究太阳系外 行星的序幕。 “51peg b”绕其中心恒星做匀速圆周运动,周期约为4天,轨道半径约为地球绕太阳运动 半径的1/20.该中心恒星与太阳的质量比约为 A.1/10B.1C.5D.10 【答案】B 4.如图所示,用天平测量匀强磁场的磁感应强度。下列各选项所示的载流线圈匝数相同,边长MN相等, 将它们分别挂在天平的右臂下方。线圈中通有大小相同的电流,天平处于平衡状态。若磁场发生微小变 化,天平最容易失去平衡的是

ABCD 【答案】A 5.如图所示,某“闯关游戏”的笔直通道上每隔8 m设有一 关卡 1 关卡 2 关卡 3 关卡 4 关卡 5 个关卡,各关卡同步放行和关闭,放行和关闭的时间分别 为5 s和2 s.关卡刚放行时,一同学立即在关卡1处以加速 度2 m/ s2由静止加速到2 m/ s, 然后匀速向前, 则最先挡住 8m 8m 8m 8m 他前进的关卡是 A.关卡2B.关卡3C.关卡4D.关卡5 【答案】C 二、多项选择题:本题共4小题,每小题4分,共计16分。每小题有多个选 项符合题意。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,错选或不答的 得0分。 6.一人乘电梯上楼,在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如 图所示,以竖直向上为a的正方向,则人对地板的压力 A.t =2 s 时最大 B.t =2 s 时最小 C.t =8. 5 s 时最大 D.t =8. 5 s 时最小 【答案】AD 7. 一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场, 电场方向水平向左。 不计空气阻力,则小球 A.做直线运动 B.做曲线运动 C.速率先减小后增大

D.速率先增大后减小 【答案】BC 8.两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示。 c是两负电荷连 线的中点,d点在正电荷的正上方,c、d到正电荷的距离相等,则 A.a 点的电场强度比b 点的大 B.a 点的电势比b点的高 C.c 点的电场强度比d 点的大 D.c 点的电势比d点的低 【答案】ACD 9.如图所示,轻质弹簧一端固定,另一端与一质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连,弹簧水平 且处于原长。圆环从A处由静止开始下滑,经过B处的速度最大,到达C处的速度为零,AC =h.圆环在 C处获得一竖直向上的速度v,恰好能回到A.弹簧始终在弹性限度内,重力加 速度为g.则圆环 A.下滑过程中,加速度一直减小 B.下滑过程中,克服摩擦力做的功为 C.在C 处,弹簧的弹性势能为

1 2 mv 4

1 2 mv ? mgh 4

D.上滑经过B的速度大于下滑经过B的速度 【答案】BD 三、简答题:本题分必做题(第10、11 题)和选做题(第12 题)两部分,共计42 分。 【必做题】 10.(8分)小明利用如图所示的实验装置测量一干电池的电动 势和内阻。 (1)图中电流表的示数为_____A. (2)调节滑动变阻器,电压表和电流表的示数记录如下:
U(V) I(A) 1. 45 0. 12 1. 36 0. 20 1. 27 0. 28 1. 16 0. 36 1. 06 0. 44

请根据表中的数据,在答题卡的方格纸上作出U-I 图线。

由图线求得:电动势E =____V;内阻r =____Ω. (3)实验时,小明进行了多次测量,花费了较长时间,测量期间一直保持电路闭合。其实,从实验误差 考虑,这样的操作不妥,因为____________。 【答案】(1)0.44 (2) (U-I图线见右上图) 1. 60 (1. 58 ~ 1. 62 都算对) 1. 2(1. 18 ~1. 26 都算对) (3)干电池长时间使用后,电动势和内阻会发生变化,导致实验误差增大。

11. (10分)某同学探究小磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律。实验装 置如图所示,打点计时器的电源为50Hz的交流电。 (1)下列实验操作中,不正确 的有____。 ... A.将铜管竖直地固定在限位孔的正下方 B.纸带穿过限位孔,压在复写纸下面 C.用手捏紧磁铁保持静止,然后轻轻地松开让磁铁下落 D.在磁铁下落的同时接通打点计时器的电源 (2)该同学按正确的步骤进行实验(记为“实验①”),将磁铁从管口处释放,打 出一条纸带,取开始下落的一段,确定一合适的点为O点,每隔一个计时点取 一个计数点,标为1,2,?,8.用刻度尺量出各计数点的相邻两计时点到O点 的距离,记录在纸带上,如图所示。

计算相邻计时点间的平均速度 v ,粗略地表示各计数点的速度,抄入下表。请将表中的数据补充完整。
位置 v(cm/ s) 1 24. 5 2 33. 8 3 37. 8 4 ___ 5 39. 5 6 39. 8 7 39. 8 8 39. 8

(3)分析上表的实验数据可知:在这段纸带记录的时间内,磁铁运动速度的变化情况是_______ __;磁铁受到阻尼作用的变化情况是_________。 (4)该同学将装置中的铜管更换为相同尺寸的塑料管,重复上述实验操作(记为“实验②”),结果表明 磁铁下落的运动规律与自由落体运动规律几乎相同。请问实验②是为了说明什么? 对比实验①和②的 结果可得到什么结论? ___________________________________________ _________________________ 【答案】(1)CD (2)39.0 (3)逐渐增大到39. 8 cm/ s逐渐增大到等于重力 (4)为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用。 磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用。 12.【选做题】本题包括 A、B、C 三小题,请选定其中两小题 ,并在相应的答题区域内作答 。若多做, ........ ............ 则按A、B 两小题评分。 A. [选修3-3](12分) (1)对下列几种固体物质的认识,正确的有____。 A.食盐熔化过程中,温度保持不变,说明食盐是晶体 B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面,熔化的蜂蜡呈椭圆形,说明蜂蜡是晶体 C.天然石英表现为各向异性,是由于该物质的微粒在空间的排列不规则 D.石墨和金刚石的物理性质不同,是由于组成它们的物质微粒排列结构不同 【答案】CD (2)在装有食品的包装袋中充入氮气,可以起到保质作用。某厂家为检测包装袋的密封性, 在包装袋中 充满一定量的氮气,然后密封进行加压测试。测试时,对包装袋缓慢地施加压力。将袋内的氮气视为 理想气体,则加压测试过程中,包装袋内壁单位面积上所受气体分子撞击的作用力____(选填“增 大”、“减小”或“不变”),包装袋内氮气的内能____(选填“增大”、“减小”或“不变”)。 【答案】增大不变 (3)给某包装袋充入氮气后密封,在室温下,袋中气体压强为1个标准大气压、体积为1 L.将其缓慢压 缩到压强为2个标准大气压时,气体的体积变为0. 45 L.请通过计算判断该包装袋是否漏气. 【答案】若不漏气,设加压后的体积为V1,由等温过程得 p0V0 =p1V1 代入数据得V1 = 0. 5 L 因为0. 45 L < 0. 5 L,故包装袋漏气. B. [选修3-4](12分) (1)一渔船向鱼群发出超声波,若鱼群正向渔船靠近,则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比 ____。 A.波速变大B.波速不变C.频率变高D.频率不变

【答案】BC (2)用2× 106 Hz的超声波检查胆结石,该超声波在结石和胆汁中的波速分别为 2250 m/ s 和1500 m/ s,则该超声波在结石中的波长是胆汁中的____倍。 用超声波检查胆结石是因为超声波的波长较短,遇到结石时____(选填 “容易”或“不容易”)发生衍射。 【答案】1.5 不容易 (3)人造树脂是常用的眼镜镜片材料。如图所示,光线射在一人造树脂立方体 上,经折射后,射在桌面上的P点。已知光线的入射角为30° ,OA = 5 cm, AB = 20 cm,BP = 12 cm,求该人造树脂材料的折射率n. 【答案】设折射角为γ,由折射定律sin30°=nsinγ 由几何关系知sinγ=

PB ? OA 2 2 ,且 OP ? ( PB ? OA) ? AB OP 449 代入数据解得n = (或n≈1.5) 14

C. [选修3-5](12 分) (1)波粒二象性是微观世界的基本特征,以下说法正确的有____. A.光电效应现象揭示了光的粒子性 B.热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性 C.黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 D.动能相等的质子和电子,它们的德布罗意波长也相等 【答案】AB 235 (2)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电, 235 92U 是核电站常用的核燃料。 92U 受一个
89 中子轰击后裂变成 144 56 Ba 和 36 Kr 两部分,并产生____个中子。要使链式反应发生,裂变物质的体

积要____(选填“大于”或“小于”)它的临界体积。 【答案】3 大于 - - (3)取质子的质量mp = 1. 6726× 10 27 kg,中子的质量mn = 1. 6749× 10 27 kg,α粒子的质量mα=6. 6467× 10 -27 8 kg,光速c =3. 0× 10 m/ s.请计算α粒子的结合能。 (计算结果保留两位有效数字) 【答案】组成α粒子的核子与α粒子的质量差 Δm =(2mp +2mn)-mα 结合能 ΔE =Δmc2 - 代入数据得 ΔE =4. 3× 10 12 J 四、计算题:本题共3小题,共计47分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出 最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。 13.(15分)做磁共振(MRI)检查时,对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流。某同学为 了估算该感应电流对肌肉组织的影响,将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织等效成单匝线圈,线圈的半径 r = 5. 0 cm,线圈导线的截面积A = 0. 80 cm2,电阻率ρ= 1. 5 Ω·m.如图所示,匀强磁场方向与线圈平面 垂直,若磁感应强度B在0. 3 s 内从1. 5 T 均匀地减为零,求:(计算结果保留一位有效数字) (1)该圈肌肉组织的电阻R; (2)该圈肌肉组织中的感应电动势E; (3)0. 3 s 内该圈肌肉组织中产生的热量Q. 解:(1)由电阻定律得

2? r A ?B? r 2 (2)感应电动势 E ? ?t E2 ?t (3)由焦耳定律得 Q ? R R??

代入数据得R =6× 103Ω 代入数据得 E =4× 10
-2

V J

代入数据得 Q =8× 10

-8

14.(16分) 一转动装置如图所示,四根轻杆OA、OC、AB和CB与两小球及一小环通 过铰链连接, 轻杆长均为l, 球和环的质量均为m, O端固定在竖直的轻质转轴上。 套在转轴上的轻质弹簧连接在O与小环之间。原长为L.装置静止时,弹簧长为 3L/2.转动该装置并缓慢增大转速,小环缓慢上升。弹簧始终在弹性限度内, 忽略一切摩擦和空气阻力,重力加速度为g.求:

(1)弹簧的劲度系数k; (2)AB杆中弹力为零时,装置转动的角速度ω0; (3)弹簧长度从3L/2缓慢缩短为L/2的过程中,外界对转动装置所做的功W. 解:(1)装置静止时,设OA、AB 杆中的弹力分别为F1、T1,OA 杆与转轴的夹角为θ1. 小环受到弹簧的弹力 F弹1 =kL/2 小环受力平衡 F弹1 =mg+2T1cosθ1 小球受力平衡 F1cosθ1 +T1cosθ1 =mg; F1sinθ1 =T1sinθ1 解得 k =4mg/L (2)设OA、AB杆中的弹力分别为F2、T2,OA杆与转轴的夹角为θ2,弹簧长度为x. 小环受到弹簧的弹力 F弹2 =k(x-L) 小环受力平衡 F弹2 =mg 得 x =5L/4 对小球 F2cosθ2 =mg; F2sinθ2 =mω02lsinθ2 且cosθ2 =x/2L 解得

?0 ?

8g 5L

(3)弹簧长度为L/2时,设OA、AB杆中的弹力分别为F3、T3,OA杆与弹簧的夹角为θ3. 小环受到弹簧的弹力 F弹3 =kL/2 小环受力平衡 2T3cosθ3 =mg+F弹3 且 cosθ3 =L/4l 对小球 F3cosθ3 =T3cosθ3 +mg; F3sinθ3 +T3sinθ3 =mω32lsinθ3 解得 ?3 ?

16 g L

整个过程弹簧弹性势能变化为零,则弹力做的功为零,由动能定理

3L L 3L L 1 ? ) ? 2mg ( ? ) ? 2 ? m(?3l sin ?3 ) 2 2 2 4 4 2 2 16mgl 解得 W ? mgL ? L W ? mg (
15.(16分)一台质谱仪的工作原理如图所示,电荷量均为+q、质量不同的离子飘入电压为U0的加速电场, 其初速度几乎为零。 这些离子经加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁 场,最后打在底片上。已知放置底片的区域MN =L。且OM =L.某次测量发现MN中左侧2/3区域MQ损 坏,检测不到离子,但右侧1/3区域QN仍能正常检测到离子。在适当调节加速电压后,原本打在MQ的 离子即可在QN检测到。 (1)求原本打在MN中点P的离子质量m; (2)为使原本打在P的离子能打在QN区域,求加速电压U的调节范围; (3)为了在QN区域将原本打在MQ区域的所有离子检测完整, 求需要调节U的最少次数。(取lg2 =0. 301, lg3=0. 477,lg5=0. 699) 解: (1)离子在电场中加速

qU 0 ?

1 2 mv 2

在磁场中做匀速圆周运动 解得 r ? 代入 r0 ?

q v? b

v2 m r

1 2mU0 B q
3 9qB 2 L2 L ,解得 m ? 4 32U 0

(2)由(1)知, U ?

16U 0 r 2 9 L2

离子打在Q 点 r ?

离子打在N点r =L, U ? (3)由(1)可知, r ? U

16U 0 9

100U 0 5 L ,U ? 6 81 100U 0 16U 0 ?U ? 则电压的范围 81 9

由题意知,第1次调节电压到U1,使原本Q点的离子打在N点

U1 L ? 5 U0 L 6

此时,原本半径为r1的打在Q1的离子打在Q 上 解得 r1 ? ( ) L
2

5 L 6 ? U1 r1 U0

5 6

第2次调节电压到U2,原本打在Q1的离子打在N点,原本半径为r2的打在Q2的离子打在Q上,则

5 L U2 U2 L ,6 ? ? r1 r2 U0 U0

解得 r2 ? ( ) L
3

5 6

同理,第n次调节电压,有 rn ? ( ) 检测完整,有 rn ? 最少次数为 3 次.

L 2

5 n ?1 L 6 lg 2 解得 n ? ? 1 ? 2.8 6 lg( ) 5


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