2010年高考物理试题天津卷试题和答案

2010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

理科综合共300分，考试用时150分钟。

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6页，共120分。 答卷前，考生务必将自己的姓名、准考号填写在答题卡上，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。

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。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的） 1．下列关于电磁波的说法正确的是

A．均匀变化的磁场能够在空间产生电场 B．电磁波在真空和介质中传播速度相同 C．只要有电场和磁场，就能产生电磁波 D．电磁波在同种介质中只能沿直线传播 【答案】A

【解析】变化的磁场可以产生电场，变化的电场可以产生磁场。A正确。电磁波在真空和介质中传播速度不同，B错误。电磁波是由变化的电场和变化的磁场由近及远的传播形成，C错误。电磁波可以产生反射、折射、衍射和干涉，D错误。

2．下列关于原子和原子核的说法正确的是 A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分 B．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化 C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短

D．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固 【答案】B

【解析】β衰变是原子核中的质子转化为中子和电子，但电子不是原子核的组成部分，A错误。玻尔理论的假设是把量子化代入到原子能量，B正确。放射性元素的半衰期不随温度、状态及化学变化而变化。C错误。比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，D错误。

3．质点做直线运动的v—t图象如图所示，规定向右为正方向，则该质点在前8s内平均速度的大小和方向分别为 A．0.25m/s 向右 B．0.25m/s 向左 C．1m/s 向右 D．1m/s 向左 【答案】B

【解析】由题图得前8s内的位移x11x232m5(2)m2m，则平均速度vm/s=22t8－0.25m/s，负号表示方向向左。B正确。

4．一列简谐横波沿x轴正向传播，传到M点时波形如图所示，再经0.6s，N点开始振动，则该波的振幅A和频率f为

A．A=1m f=5Hz B．A=0.5m f=5Hz C．A=1m f=2.5Hz D．A=0.5m f=2.5Hz 【答案】D

【解析】由题图的振幅A=0.5m，波长λ=4m。经0.6s，N点开始振动得波速v所以频率f115m/s10m/s，0.6v10Hz2.5Hz，D正确。 4

5．在静电场中，将一正电荷从a移动到b点，电场力做了负功，则 A．b点的电场强度一定比a点大 B．电场线方向一定从b指向a C．b点的电势一定比a点高 D．该电荷的动能一定减小 【答案】C

【解析】正电荷从a移动到b点，电场力做了负功，电势能增加，说明b点的电势一定比a点高，选项C正确。电场强度的大小与电势的高低无关，无法确定， A错误。b点的电势比a点高，即a、b在不同的等势面上，但电场线方向不一定从b指向a，B错误。虽然电荷的电势能增加，如有重力做功，该电荷的动能不一定减小，D错误。 [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，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确。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．探测器绕月球做匀速圆周运动，变轨后在周期较小的轨道上仍做匀速圆周运动，则变轨后与变轨前相比

A．轨道半径变小 B．向心加速度变小 C．线速度变小 D．角速度变小 【答案】A

2Mm22MmGMT【解析】由于G2m(，T变小，r变小，A正确。又)r，所以r3Gman，

rTr242anGM， r2GMMmv2Mm2r变小，an增大，B错误。由G2m，v，r变小，v增大，C错误。由G2mr，

rrrrGM，r变小，ω增大，D错误 3r

7．为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示。当开关S闭合后

A．A1示数变大，A1与A2示数的比值不变 B．A1示数变大，A1与A2示数的比值变大 C．V2示数变小，V1与V2示数的比值变大

D．V2示数不变，V1与V2示数的比值不变 【答案】AD

【解析】由于理想变压器原线圈接到电压有效值不变，则副线圈电压不变，V2示数不变，V1与V2示数的比值不变，C错误、D正确。开关S闭合后，变压器副线圈的负载电阻减小，V2不变，由欧姆定律可得A1示数变大，由于理想变压器P2=P1，V1与V2示数的比值不变，所以A1与A2示数的比值不变，A正确、B错误。正确选项AD。

8．用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图。则这两种光

A．照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大 B．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大 C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大 D．通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大 【答案】BC

12由题图可得b光照射光电管时使其逸出的光电子最大初动能mvmhW0，

21大，b光的频率大，波长小。 A错误。b光的频率大，在玻璃中的折射率nb大，由Carcsin从同种

nd玻璃射入空气发生全反射时，b光的临界角小，a光大，B正确。发生双缝干涉时，x，b光波

L【解析】由光电效应方程

长小，相邻条纹间距b光小，a光大，C正确。在玻璃中的折射率nb>na，b光的偏折程度大，D错误。

正确选项BC。

2010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

第Ⅱ卷

注意事项：

1．用黑色墨水的钢笔或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，在高为h的平台边缘抛出小球A，同时在水平地面上距台面边缘水平距离为s处竖直上抛小球B，两球运动轨迹在同一竖直平面内，不计空气阻力，重力加速度为g。若两球能在空中相遇，则小球A的初速度vA应大于 ，A、B两球初速度之比

vAvB为 。

（2）在探究求合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳。实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度的拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条。

①实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列哪些说法是正确的 （填字母代号）。 A．将橡皮条拉伸相同长度即可 B．将橡皮条沿相同方向拉到相同长度 C．将弹簧秤都拉伸到相同刻度 D．将橡皮条和绳的结点拉到相同位置

②同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是 （填字母代号）。 A．两细绳必须等长

B．弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行

C．用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大 D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些

（3）要测量电压表V1的内阻RV，其量程为2V，内阻约为2kΩ。实验室提供的器材有：

电流表A，量程0.6A，内阻约0.1Ω； 电压表V2，量程5V，内阻5kΩ； 定值电阻R1，阻值30Ω； 定值电阻R2，阻值3kΩ；

滑动变阻器R3，最大阻值100Ω，额定电流1.5A； 电源E，电动势6V，内阻约0.5Ω； 开关S一个，导线若干。

①有人拟将待测电压表V1和电流表A串联接入电压合适的测量电路中，测出V1的电压和电流，再计算出RV。该方案实际上不可行，其最主要的原因是 ；

②请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表V1内阻RV的实验电路。要求测量尽量准确，实验须在同一电路中，且在不增减元件的条件下完成。试画出符合要求的实验电路图（图中电源与开关已连好），并标出所选元件的相应字母代号； ③由上问写出V1内阻RV的表达式，说明式中各测量量的物理意义。

【答案】（1）sgs 2hh（2）①B D ②B D

(3) ①电流表A不能准确测量出流过电压表V1的电流。

②测量电压表V1内阻RV的实验电路如图所示： ③Rv=

U1R2

U2U1 U1表示V1的电压 U2表示V1 和R2串联的总电压 【解析】（1）由于A做平抛运动有：s=vAt，h=gt2/2，要使两球在空中相遇，所用时间比小于t，所以

vAsgvs。由s=vAt/，h－h/=gt/2/2，h/=vBt/－gt/2/2得：A 2hvBh（2）①实验中两次拉伸橡皮条要将橡皮条拉伸相同长，即将橡皮条和绳的结点拉到相同位置。

②为了减小实验误差，尽可能使弹簧秤、细绳、橡皮条与木板平行；为了能更好地确定力的

方向，细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些。

（3）①由于电压表的内阻很大，流过的电流较小，待测电压表V1和电流表A串联接入电压合适的测量电路中，电流表A不能准确测量出流过电压表V1的电流。

②由于电压表V1接入电路后，由电流通过时其两端电压可以直接读出，因而利用串联分压

的特点，选用标准电压表V2和定值电阻R2 ，反复测量通过滑动变阻器R3控制即可。测量电压表V1内阻RV的实验电路如图

③根据串联电路的特点：

U1U2U1（式中U1表示V1的电压， U2表示V1 和R2串联RVR2的总电压），所以Rv=

U1R2

U2U110．（16分）如图所示，小球A系在细线的一端，线的另一端固定在O点，O点到水平面的距离为h。物块B质量是小球的5倍，至于粗糙的水平面上且位于O点正下方，物块与水平面间的动摩擦因数为μ。现拉动小球使线水平伸直，小球由静止开始释放，运动到最低点时与物块发生正碰（碰撞时间极短），反弹后上升至最高点时到水平面的距离为

h。小球与物块均16视为质点，不计空气阻力，重力加速度为g，求物块在水平面上滑行的时间t。 【答案】2gh 4g12mv1………………………………① 2【解析】设小球的质量为m，运动到最低点与物块碰撞前的速度大小为v1，取小球运动到最低点重力势能为零，根据机械能守恒有： mgh 得：v12gh h1/2mv1…………………………② 162设碰撞后小珠反弹的速度大小为v1/，同理有：mg/ 得：v1gh 8设碰后物块的速度大小v2，取水平向右为正方向，根据动量守恒定律有

mv1mv1/5mv2…………………………③

得：v2gh ……………………………………④ 8物块在水平面上所受摩擦力的大小为： F=5μmg……………………………………………⑤ 设物块在水平面上滑行的时间为t，根据动量定理有：Ft05mv2…………………⑥ 得：t2gh………………………………………⑦ 4g11．（18分）如图所示，质量m10.1kg，电阻R10.3，长度l0.4m的导体棒ab横放在U型金属框架上。框架质量m20.2kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数0.2，相距0.4m的

MM、NN相互平行，电阻不计且足够长。电阻R20.1的MN垂直于MM。整个装置处于竖直

向上的匀强磁场中，磁感应强度B0.5T。垂直于ab施加F2N的水平恒力，ab从静止开始无摩擦地运动，始终与MM、NN保持良好接触。当ab运动到某处时，框架开始运动。设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2。

（1）求框架开始运动时ab速度v的大小；

（2）从ab开始运动到框架开始运动的过程中，MN上产生的热量

Q0.1J，求该过程ab位移x的大小。

【答案】（1）6m/s （2）1.1m

【解析】(1)ab对框架的压力 F1m1g………………………………①

框架受水平面的支持力FNm2gF1………………………………② 依题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到最大静摩擦力

F2FN…………………………………………………③

ab中的感应电动势E=Blv……………………………………………④ MN中电流 IE …………………………………………⑤

R1R2MN受到的安培力 F安IlB…………………………………………⑥ 框架开始运动时F安F2 ……………………………………………⑦ 由上述各式代入数据解得v=6m/s ……………………………………⑧ (2) 闭合回路中产生的总热量： Q总由能量守恒定律，得：FxR1+R2Q……………………⑨ R21m1v2Q总……………………………⑩ 2代入数据解得x=1.1m …………………………………………………⑾

12．（20分）质谱分析技术已广泛应用于各前沿科学领域。汤姆孙发现电子的质谱装置示意如图，M、N为两块水平放置的平行金属极板，板长为L，板右端到屏的距离为D，且D远大于L，OO为垂直于屏的中心轴线，不计离子重力和离子在板间偏离OO的距离。以屏中心O为原点建立xOy直角坐标系，其中x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向。

（1）设一个质量为m0、电荷量为q0的正离子以速度v0沿OO的方向从O点射入，板间不加电场和磁场时，离子打在屏上O点。若在两极板间加一沿y方向场强为E的匀强电场，求离子射到屏上时偏离O点的距离y0；

（2）假设你利用该装置探究未知离子，试依照以下实验结果计算未知离子的质量数。

上述装置中，保留原电场，再在板间加沿y方向的匀强磁场。现有电荷量相同的两种正离子组成的离子流，仍从O＇点沿OO方向射入，屏上出现两条亮线。在两线上取y坐标相同的两个光点，对应的x坐标分别为3.24mm和3.00mm，其中x坐标大的光点是碳12离子击中屏产生的，另一光点是未知离子产生的。尽管入射离子速度不完全相等，但入射速度都很大，且在板间运动时OO方向的分速度总是远大于x方向和y方向的分速度。 【答案】（1）

q0ELD （2）14 2m0v0【解析】（1）离子在电场中受到的电场力 Fyq0E…………………………①

离子获得的加速度 ayFym0……………………………②

离子在板间运动的时间 t0L…………………………③ v0到达极板右边缘时，离子在+y方向的分速度 vyayt0 …………………④

离子从板右端到达屏上所需时间 t0D……………………………………⑤ v0离子射到屏上时偏离O点的距离 y0vyt0 由上述各式，得 y0q0ELD ……………………………………………⑥ 2m0v0（2）设离子电荷量为q，质量为m，入射时速度为v，磁场的磁感应强度为B，磁场对离子的洛伦兹力 FxqvB…………………………………⑦

已知离子的入射速度都很大，因而粒子在磁场中运动时闻甚短。所经过的圆弧与圆周相比甚小，且

在板中运动时，ＯＯ＇分逮度总是远大于在ｘ方向和ｙ方向的分速度，洛伦兹力变化甚微，顾可作恒力处理，洛伦兹力产生的加速度

axqvB……………………………………⑧ max是离子在x方向的加速度，离子在x方向的运动可视为初速度为零的匀加速直线运动，到达极板

右端时，离子在x方向的分速度

qvBLqBL ……………………………………………………⑨ ()mvm离子飞出极板到达屏时，在x方向上偏离O点的距离

qBLDqBLD……………………………………………………⑩ xvxt'()mvmvvxaxt当离子的初速度为任意值时，离子到达屏上时的位置在y方向上偏离O点的距离为y，考虑到⑥式，得

yqELD……………………………………………………………⑾ 2mvky………………………………………………………………⑿ m由⑩、⑾两式得

x2qB2LD其中k

E

x坐标3.24mm上式表明，对两种离子均相同，由题设条件知，k是与离子进入板间初速度无关的定值，

的光点对应的是碳12离子，其质量为m112u，x坐标3.00mm的光点对应的是未知离子，设其质量为

m2，由⑿式代入数据可得

m214u……………………………………………………………… ⒀

故该未知离子的质量数为14。