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2013 年山东省高考物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题（共7小题，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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
1．（5分）（2013•山东）伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合探索物理规律的科学方
法，利用这种方法伽利略发现的规律有（ ）
A 力不是维持物体运动的原因
．
B 物体之间普遍存在相互吸引力
．
C 忽略空气阻力，重物与轻物下落得同样快
．
D 物体间的相互作用力总是大小相等，方向相反
．
解 解：A、伽利略根据理想斜面实验，发现了力不是维持物体运动的原因，故A正
答： 确．
B、伽利略没有发现物体之间普遍存在相互吸引力的规律．故B错误．
C、伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合的方法，发现了忽略空气阻力，重物与
轻物下落得同样快的规律．故C正确．
D、伽利略没有发现物体间的相互作用力总是大小相等，方向相反的规律．故D错
误．
故选AC
2．（5分）（2013•山东）如图所示，用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接
并悬挂，小球处于静止状态，弹簧A与竖直方向的夹角为30°，弹簧C水平，则弹簧A、
C的伸长量之比为（ ）A ：4 B 4： C 1：2 D 2：1
． ． ． ．
解 解：将两球和弹簧B看成一个整体，整体受到总重力G、弹簧A和C的拉力，如
答： 图，设弹簧A、C的拉力分别为F 和F ．由平衡条件得知，F 和G的合力与F 大
1 2 2 1
小相等、方向相反
则得：F =F sin30°=0.5F ．
2 1 1
根据胡克定律得：F=kx，k相同，则 弹簧A、C的伸长量之比等于两弹簧拉力之
比，即有x ：x =F ：F =2：1
A C 1 2
故选：D．
3．（5分）（2013•山东）如图所示，楔形木块abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜
面bc与水平面的夹角相同，顶角b处安装一定滑轮．质量分别为M、m（M＞m）的滑
块，通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行．两滑块由静止释放后，沿斜
面做匀加速运动．若不计滑轮的质量和摩擦，在两滑块沿斜面运动的过程中（ ）
A 两滑块组成系统的机械能守恒
．B 重力对M做的功等于M动能的增加
．
C 轻绳对m做的功等于m机械能的增加
．
D 两滑块组成系统的机械能损失等于M克服摩擦力做的功
．
解 解：A、由于“粗糙斜面ab”，故两滑块组成系统的机械能不守恒，故A错误
答：
B、由动能定理得，重力、拉力、摩擦力对M做的总功等于M动能的增加，故B错
误
C、除重力弹力以外的力做功，将导致机械能变化，故C正确
D、除重力弹力以外的力做功，将导致机械能变化，摩擦力做负功，故造成机械能损
失，故D正确
故选CD
4．（5分）（2013•山东）图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水
平方向的匀强磁场，A为交流电流表．线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向
匀速转动．从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示．以下判
断正确的是（ ）
A 电流表的示数为10A
．
B 线圈转动的角速度为50π rad/s
．
C 0.01s时线圈平面与磁场方向平行
．D 0.02s时电阻R中电流的方向自右向左
．
解
解：A、由题图乙可知交流电电流的最大值是 A，周期T=0.02s，由于电流
答：
表的示数为有效值，故示数I= =10A，选项A正确；
B、角速度= =100π rad/s，选项B错误；
C、0.01s时线圈中的感应电流达到最大，感应电动势最大，则穿过线圈的磁通量变
化最快，磁通量为0，故线圈平面与磁场方向平行，选项C正确；
D、由楞次定律可判断出0.02s时流过电阻的电流方向自左向右，选项D错误．
故选AC．
5．（5分）（2013•山东）将一段导线绕成图甲所示的闭合电路，并固定在水平面（纸面）
内，回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中．回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场
Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示．用F表
示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图象是
（ ）
A B C D
． ． ． ．
解 解：分析一个周期内的情况：
答：
在前半个周期内，磁感应强度均匀变化，磁感应强度B的变化度一定，由法拉第电
磁感应定律得知，圆形线圈中产生恒定的感应电动势恒定不变，则感应电流恒定不
变，ab边在磁场中所受的安培力也恒定不变，由楞次定律可知，圆形线圈中产生的感应电流方向为顺时针方向，通过ab的电流方向从b→a，由左手定则判断得知，ab
所受的安培力方向水平向左，为负值；同理可知，在后半个周期内，安培力大小恒
定不变，方向水平向右．故B正确．
故选B
6．（5分）（2013•山东）如图所示，在x轴上相距为L的两点固定两个等量异种点电荷
+Q、﹣Q，虚线是以+Q所在点为圆心、 为半径的圆，a、b、c、d是圆上的四个点，其中
a、c两点在x轴上，b、d两点关于x轴对称．下列判断正确的是（ ）
A b、d两点处的电势相同
．
B 四点中c点处的电势最低
．
C b、d两点处的电场强度相同
．
D 将一试探电荷+q沿圆周由a点移至c点，+q的电势能减小
．
解 解：A：该电场中的电势关于X轴对称，所以bd两点的电势相等，故A正确；
答：
B：c点在两个电荷连线的中点上，也是在两个电荷连线的中垂线上，所以它的电势
和无穷远处的电势相等．而正电荷周围的电场的电势都比它高，即C点的电势在四
个点中是最低的．故B正确；
C：该电场中的电场强度关于X轴对称，所以bd两点场强大小相等，方向是对称
的，不相同的．故C错误；
D：c点的电势低于a点的电势，试探电荷+q沿圆周由a点移至c点，电场力做正
功，+q的电势能减小．故D正确．
故选：ABD7．（5分）（2013•山东）双星系统由两颗恒星组成，两恒星在相互引力的作用下，分别围
绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动．研究发现，双星系统演化过程中，两星
的总质量、距离和周期均可能发生变化．若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T，经
过一段时间演化后，两星总质量变为原来的k倍，两星之间的距离变为原来的n倍，DC
运动的周期为（ ）
A B C D
． ． ． ．
解 解：设m 的轨道半径为R ，m 的轨道半径为R ．两星之间的距离为l．
1 1 2 2
答：
由于它们之间的距离恒定，因此双星在空间的绕向一定相同，同时角速度和周期也
都相同．由向心力公式可得：
对m ： ①
1
对m ： ②
2
又因为R 十R =l，m +m =M
1 2 1 2
由①②式可得
所以当两星总质量变为KM，两星之间的距离变为原来的n倍，
圆周运动的周期平方为 T′2= = =
即T′= T，故ACD错误，B正确；
故选B．
二、解答题（共4小题，满分46分）8．（2分）（2013•山东）图甲为一游标卡尺的结构示意图，当测量一钢笔帽的内径时，应
该用游标卡尺的 A （填“A”、“B”或“C”）进行测量；示数如图乙所示，该钢笔帽的内径
为 11.30 mm．
解 解：游标卡尺来测量玻璃管内径应该用内爪．即A部分．
答：
游标卡尺测内径时，主尺读数为11mm，游标读数为0.05×6=0.30mm，最后读数为
11.30mm．
故答案为：A，11.30
9．（11分）（2013•山东）霍尔效应是电磁基本现象之一，近期我国科学家在该领域的实验
研究上取得了突破性进展．如图1所示，在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I，同时
外加与薄片垂直的磁场B，在M、N间出现电压U ，这个现象称为霍尔效应，U 称为霍
H H
尔电压，且满足 ，式中d为薄片的厚度，k为霍尔系数．某同学通过实验来测定
该半导体薄片的霍尔系数．
①若该半导体材料是空穴（可视为带正电粒子）导电，电流与磁场方向如图1所示，该同
学用电压表测量U 时，应将电压表的“+”接线柱与 M （填“M”或“N”）端通过导线相
H
连．
②已知薄片厚度d=0.40mm，该同学保持磁感应强度B=0.10T不变，改变电流I的大小，
测量相应的U 值，记录数据如下表所示．
H
I（×10﹣3A） 3.0 6.0 9.0 12.0 15.0 18.0
U （×10﹣3V） 1.1 1.9 3.4 4.5 6.2 6.8
H
根据表中数据在图3中画出U ﹣I图线，利用图线求出该材料的霍尔系数为 1.5
H
×10﹣3V•m•A﹣1•T﹣1（保留2位有效数字）．③该同学查阅资料发现，使半导体薄片中的电流反向再次测量，取两个方向测量的平均
值，可以减小霍尔系数的测量误差，为此该同学设计了如图2所示的测量电路，S 、S 均
1 2
为单刀双掷开关，虚线框内为半导体薄片（未画出）．为使电流从Q端流入，P端流出，应
将S 掷向 b （填“a”或“b”），S 掷向 c （填“c”或“d”）．
1 2
为了保证测量安全，该同学改进了测量电路，将一合适的定值电阻串联在电路中．在保持
其它连接不变的情况下，该定值电阻应串联在相邻器件 S 和 E （填器件代号）之
1
间．
解 解：①根据左手定则得，正电荷向M端偏转，所以应将电压表的“+”接线柱与M端
答： 通过导线相连．
②U ﹣I图线如图所示．根据 知，图线的斜率为 =k
H
=0.375，解得霍尔系数k=1.5×10﹣3V•m•A﹣1•T﹣1．
③为使电流从Q端流入，P端流出，应将S 掷向b，S 掷向c，为了保护电路，定
1 2
值电阻应串联在S ，E（或S ，E）之间．
1 2
故答案为：①M ②如图所示，1.5（1.4或1.6）③b，c；S ，E（或S ，E）
1 2
10．（15分）（2013•山东）如图所示，一质量m=0.4kg的小物块，以v =2m/s的初速度，
0
在与斜面成某一夹角的拉力F作用下，沿斜面向上做匀加速运动，经t=2s的时间物块由A点运动到B点，A、B之间的距离L=10m．已知斜面倾角θ=30°，物块与斜面之间的动摩
擦因数μ= ．重力加速度g取10m/s2．
（1）求物块加速度的大小及到达B点时速度的大小．
（2）拉力F与斜面的夹角多大时，拉力F最小？拉力F的最小值是多少？
解 解：（1）物体做匀加速直线运动，根据运动学公式，有：
答：
①
v=v +at ②
0
联立解得；
a=3m/s2
v=8m/s
（2）对物体受力分析，受重力、拉力、支持力和滑动摩擦力，如图
根据牛顿第二定律，有：
平行斜面方向：Fcosα﹣mgsin30°﹣F=ma
f
垂直斜面方向：Fsinα+F ﹣mgcos30°=0
N
其中：F=μF
f N
联立解得：F= =
故当α=30°时，拉力F有最小值，为 N；
答：（1）物块加速度的大小为3m/s2，到达B点的速度为8m/s；
（2）拉力F与斜面的夹角30°时，拉力F最小，最小值是 N．
11．（18分）（2013•山东）如图所示，在坐标系xOy的第一、第三象限内存在相同的匀强
磁场，磁场方向垂直于xOy平面向里；第四象限内有沿y轴正方向的匀强电场，电场强度
大小为E．一带电量为+q、质量为m的粒子，自y轴的P点沿x轴正方向射入第四象限，
经x轴上的Q点进入第一象限，随即撤去电场，以后仅保留磁场．已知OP=d，OQ=2d，
不计粒子重力．
（1）求粒子过Q点时速度的大小和方向．
（2）若磁感应强度的大小为一定值B ，粒子将以垂直y轴的方向进入第二象限，求B ．
0 0
（3）若磁感应强度的大小为另一确定值，经过一段时间后粒子将再次经过Q点，且速度
与第一次过Q点时相同，求该粒子相邻两次经过Q点所用的时间．
解 解：（1）粒子在第四象限的电场中做类平抛运动，水平方向：2d=v t
0
答：
竖直方向做匀加速直线运动，最大速度v ：
y联立以上三公式，得：
粒子的合速度：
设合速度与水平方向的夹角为θ，则： ，故θ=45°
（2）粒子以垂直y轴的方向进入第二象限，则粒子偏转的角度是135°，圆心到O
点的距离是2d，射出点到O点的距离是4d．偏转半径r=
粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即：
代人数据，整理得：
（3）若经过一段时间后粒子能够再次经过Q点，且速度与第一次过Q点时相同则
粒子运动的轨如图：
它在磁场中运动的半径：
粒子在一、三象限中运动的总时间：
粒子中二、四象限中运动轨迹的长度：
粒子中二、四象限中运动的时间：
粒子相邻两次经过Q点所用的时间：答：（1）粒子过Q点时速度的大小 ，与水平方向的夹角θ=45° （2）粒
子以垂直y轴的方向进入第二象限时 （3）粒子相邻两次经过Q点所用的
时间
三．【物理-物理3-3】
12．（2分）（2013•山东）下列关于热现象的描述正确的是（ ）
A 根据热力学定律，热机的效率可以达到100%
．
B 做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的
．
C 温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同
．
D 物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的
．
解 解；A、根据热力学定律，热机的效率不可能达到100%；故A错误
答：
B、做功是通过能量转化的方式改变系统内能，热传递是通过热量转移的方式改
变系统内能，实质不同；故B错误
C、达到热平衡的两系统温度相同，故C正确
D、物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动具有
统计规律，故D错误
故选C
13．（6分）（2013•山东）我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超七千米，再创载人深潜新纪
录．在某次深潜实验中，“蛟龙”号探测到990m深处的海水温度为280K．某同学利用该数
据来研究气体状态随海水深度的变化，如图所示，导热良好的气缸内封闭一定质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，气缸所处海平面的温度T =300K，压强p =1atm，封闭气体
0 0
的体积V =3m2．如果将该气缸下潜至990m深处，此过程中封闭气体可视为理想气体．
o
①求990m深处封闭气体的体积（1atm相当于10m深的海水产生的压强）．
②下潜过程中封闭气体 放热 （填“吸热”或“放热”），传递的热量 大于 （填“大于”或
“小于”）外界对气体所做的功．
解 解：①气缸在海平面时，对于封闭气体：
答：
p =1atm，T =300K，V =3m2．
0 0 o
气缸在990m深处时，海水产生的压强为△p=ρgh=99atm
封闭气体的压强为p=p +△p=100atm，T=280K．
0
根据理想气体状态方程得：
代入解得，V=2.8×10﹣2m3．
②由上知封闭气体的体积减小，外界对气体做功，W＞0；封闭气体可视为理想气
体，温度降低，其内能减小，△U＜0，根据热力学第一定律△U=W+Q得
Q＜0，即下潜过程中封闭气体放热．
而且由于△U＜0，传递的热量大于外界对气体所做的功．
答：①990m深处封闭气体的体积为2.8×10﹣2m3．
②放热，大于
四．【物理-物理3-4】14．（2013•山东）如图所示，在某一均匀介质中，A、B是振动情况完全相同的两个波
源，其简谐运动表达式为x=0.1πsin（20πt）m，介质中P点与A、B两波源间距离分别为
4m和5m，两波源形成的简谐横波分别沿AP、BP方向传播，波速都是10m/s．
①求简谐横波的波长．
②P点的振动 加强 （填“加强”或“减弱”）
解 解：①由简谐运动表达式为x=0.1πsin（20πt）m知，角频率ω=20πrad/s，则周期为
答：
T= =0.1s，由v= 得，波长λ=vT=1m；
②△S=5m﹣4m=1m=λ，故P点的振动加强．
故答案为：①λ=1m，②加强
15．（2013•山东）如图所示，ABCD是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的
一束光线由O点垂直AD边射入．已知棱镜的折射率n= ，AB=BC=8cm，OA=2cm，
∠OAB=60°．
①求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向．
②第一次的出射点距C cm．
解
解：（1）因为sinC= ，临界角C=45°
答：第一次射到AB面上的入射角为60°，大于临界角，所以发生全发射，反射到BC面
上，入射角为60°，又发生全反射，射到CD面上的入射角为30°
根据折射定律得，n= ，解得θ=45°．
即光从CD边射出，与CD边成45°斜向左下方．
（2）根据几何关系得，AF=4cm，则BF=4cm．
∠BFG=∠BGF，则BG=4cm．所以GC=4cm．
所以CE=
答：①从CD边射出，与CD边成45°斜向左下方
②第一次的出射点距C ．
五、【物理-物理3-5】
16．（2013•山东）恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到
108K时，可以发生“氦燃烧”．
①完成“氦燃烧”的核反应方程： ．
② 是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6×10﹣16s．一定质量的 ，经7.8×10﹣16s
后所剩 占开始时的 ．解 解：①根据电荷数守恒、质量数守恒，知未知粒子的电荷数为2，质量数为4，为
答：
．
②经7.8×10﹣16s，知经历了3个半衰期，所剩 占开始时的 = ．
故答案为： 或α， 或12.5%
点 解决本题的关键掌握半衰期的定义，以及知道在核反应中电荷数守恒、质量数守
评： 恒．
17．（2013•山东）如图所示，光滑水平轨道上放置长板A（上表面粗糙）和滑块C，滑块
B置于A的左端，三者质量分别为m =2kg、m =1kg、m =2kg．开始时C静止，A、B一
A B C
起以v =5m/s的速度匀速向右运动，A与C发生碰撞（时间极短）后C向右运动，经过一
0
段时间A、B再次达到共同速度一起向右运动，且恰好不再与C碰撞．求A与C发生碰撞
后瞬间A的速度大小．
解 解：因碰撞时间极短，A与C碰撞过程动量守恒，设碰撞后瞬间A的速度大小为
答： v ，C的速度大小为v ，
A C
以向右为正方向，由动量守恒定律得
m v =m v +m v ，①
A 0 A A C C
A与B在摩擦力作用下达到共同速度，设共同速度为v ，由动量守恒定律得
AB
m v +m v =（m +m ） v ②
A A B 0 A B AB
A、B达到共同速度后恰好不再与C碰撞，应满足：v =v ③
AB C
联立①②③式解得：v =2m/s．
A
答：A与C发生碰撞后瞬间A的速度大小是2m/s
