2010年普通高等学校招生全国统一考试（天津卷）
物理试题
一、选择题 ( 本大题 共 8 题, 共计 48 分) 1、（6分)
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 2、(6分） 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 3、（6分）
质点做直线运动的vt图象如图所示,规定向右为正方向,则该质点在前8 s内平均速度的大小和方向分别为( ）
A．0。25 m/s 向右 B．0.25 m/s 向左 C．1 m/s 向右 D．1 m/s 向左 4、（6分)
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。6 s，N点开始振动，则该波的振幅A和频率f为( )
A．A＝1 m f＝5 Hz B．A＝0。5 m f＝5 Hz C．A＝1 m f＝2.5 Hz D．A＝0.5 m f＝2。5 Hz 5、（6分)
在静电场中，将一正电荷从a点移到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 6、(6分）
(不定项选择）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
7、（6分）
(不定项选择）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 8、(6分)
(不定项选择）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
二、非选择题 （ 本大题 共 4 题， 共计 72 分） 1、(18分）
在(1)如图所示,在高为h的平台边缘水平抛出小球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
________．
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地拉橡皮条,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2 V，内阻约2 kΩ.实验室提供的器材有: 电流表A，量程0。6 A,内阻约0。1 Ω； 电压表V2，量程5 V,内阻约5 kΩ； 定值电阻R1，阻值30 Ω； 定值电阻R2,阻值3 kΩ；
滑动变阻器R3，最大阻值100 Ω，额定电流1.5 A； 电源E，电动势6 V，内阻约0.5 Ω； 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。 2、(16分)
在如图所示,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,置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.小球与物块均视为质点，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。
3、(18分)
在如图所示，质量m1＝0.1 kg,电阻R1＝0。3 Ω，长度l＝0.4 m的导体棒ab横放在U型金属框架上．框架质量m2＝0.2 kg,放在绝缘水平面上,与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2。相距0。4 m的MM′、NN′相互平行，电阻不计且足够长,电阻R2＝0.1 Ω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＝0.5 T．垂直于ab施加F＝2 N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,
2
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10 m/s.
(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＝0.1 J，求该过程ab位移x的大小． 4、(20分）
在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。24 mm和3.00 mm，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同，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．
答案解析
一、选择题 （ 本大题 共 8 题， 共计 48 分）
1、(6分） A 电磁波在真空中传播速度最大，为c＝3×10 m/s,在介质中传播速度v＝
8
,n为介质折射率,B项错误;均匀变化的电场或磁场，不能产生电磁波，C项错误；电磁波在均匀介质中沿直线传播，D项错误． 2、(6分) B β衰变是原子核内一个中子转化为一个质子，同时放出一个电子,核反应方程为
―→
＋
,A项错误；放射性元素的半衰期不随外界温度、压强等发生改变，C项
错误；比结合能越大，核子结合的越牢固,D项错误．
3、(6分） B 在vt图象中，图线与横轴所围面积代表位移，0～3 s内，x1＝3 m，向右；
3～8 s内,x2＝－5 m,负号表示向左,则0~8 s内位移x＝x1＋x2＝－2 m,向左，＝0.25 m/s，向左，B项正确．
＝－
4、（6分) D 由波的图象可知，振幅A＝0。5 m，波长λ＝4 m，波速v＝＝ m/s
＝10 m/s，频率f＝＝2。5 Hz，D项正确．
5、（6分) C 从a→b，电场力对正电荷做负功,该电荷电势能增加,qφa＜qφb，即φa＜φb，故选项C正确；a、b两点不一定在同一条电场线上,B项错误；该电荷除了受电场力，是否还受其他力不清楚,D项错误；条件不足，无法判断a、b两点场强的大小，A项错误．
6、（6分) A 由＝mr()可知,变轨后探测器轨道半径变小，由a＝
2
、v＝
、ω＝可知,探测器向心加速度、线速度、角速度均变大，只有A项正确．
7、（6分） AD 原电压U1不变，变压器匝数比不变，故U2不变，且＝，比值不变；
闭合开关S，副线圈所在电路中的总电阻变小，I2变大,由I1＝I2可知，I1变大，但＝
比值不变，A、D两项正确．
8、（6分) BC 爱因斯坦光电效应方程｜eUC｜＝
mv2＝hν－W，图象可知｜UC2|＞|UC1｜，
则两种光的频率νa＜νb，A项错误；由两种光的频率关系得，λa＞λb，根据双缝干涉条纹
间距公式Δx＝·λ可知，a光的相邻条纹间距大,C项正确；同理可知na＜nb，D项错误；
由sinC＝得，Ca＞Cb，B项正确．
二、非选择题 ( 本大题 共 4 题， 共计 72 分）
1、(18分) (1）s （2)①BD ②BD
（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＝
U1表示V1的电压，U2表示V1和R2串联的总电压．
解析：（1)小球A做平抛运动,若能在空中相遇，水平方向s＝vA·t；竖直方向gt2＜h，两
式联立得vA＞s·
若要求两球在空中相遇，则hA＝gt2,hB＝vB·t－gt2，hA＋hB＝h，s＝vA·t，以上四式
联立,得＝.
（2）①两次拉伸的效果相同，包括大小和方向，B项正确而A项错；弹簧秤不一定拉伸到相同刻度，两次将橡皮条和绳的结点拉到相同位置即可，D项正确而C项错误．
②弹簧秤、细绳、橡皮条与木板平行，保证各力都在同一平面内,细绳长些，标记同一细绳方向的两点远一些，以保证画力的方向时精确些，本题B、D两项符合要求．
（3)①允许通过电压表V1的最大电流Im＝比太小，所以该方案不可行．
A＝1 mA，而与电流表A的量程(0.6 A)相
②若选择电压表V2，则V2与V1量程相差太大，需找一个定值电阻与电压表V1串联分压，R1＝30 Ω太小，R2＝3 kΩ正合适,电路图见答案．
③RV＝,IV＝IR2＝，联立得RV＝。
2、(16分）
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，根据机械能守恒定律，有 mgh＝
m得v1＝
①
设碰撞后小球反弹的速度大小为v1′，同理有
mg＝
mv1′2 ②
得v1′＝
设碰后物块的速度大小为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＝ ④
物块在水平面上滑行所受摩擦力的大小
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＝.
3、(18分） (1）6 m/s (2）1.1 m 解析：(1)ab对框架的压力F1＝m1g 框架受水平面的支持力FN＝m2g＋F1
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＝μFN
ab中的感应电动势E＝Blv
MN中电流I＝
MN受到的安培力F安＝IlB 框架开始运动时F安＝F2
由上述各式代入数据解得v＝6 m/s.
（2）闭合回路中产生的总热量Q总＝Q
由能量守恒定律，得Fx＝m1v2＋Q总
代入数据解得x＝1。1 m。
4、(20分） (1) (2)14
＝
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 ② 离
子
在
板
间
运
动
的
时
间
t0＝
③ 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t0′＝ ⑤
，
得
离子射到屏上时偏离O点的距离y0＝vyt0′ 由上述各式
y0＝
⑥
（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，因而离子在磁场中运动时间甚短，所经过的圆弧与圆周相比甚小，且在板间运动时，O′O方向的分速度总是远大于在 x方向和y方向的分速度，洛伦兹
力变化甚微，故可作恒力处理，洛伦兹力产生的加速度ax＝ ⑧
ax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
vx
＝axt＝ （)＝
⑨
离子飞出极板到达屏时，在x方向上偏离O点的距离x＝vxt′＝ (）＝
⑩
当离子的初速度为任意值v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＝
由
⑩
？
两
式
得
x2
＝
y
其中k＝
上式表明，k是与离子进入板间初速度无关的定值，对两种离子均相同．由题设条件知，x坐标3.24 mm的光点对应的是碳12离子，其质量为m1＝12 u，x坐标3.00 mm的光点对应的是未知离子，设其质量为m2，由？式代入数据可得m2≈14 u 故该未知离子的质量数为14.
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