2013 江苏卷 物理

（3分）火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知（　　）

（3 分）下列选项中的各 $\cdot \frac { 1 } { 4 }$ 圆环大小相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀分布，各 $\cdot \frac { 1 } { 4 }$ 圆环间彼此绝缘． 坐标原点O 处电场强度最大的是（　　）

A

B

C

D

（3分）在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示．M 是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻 $\mathtt { R _ { M } }$ 发生变化，导致 S两端电压U 增大，装置发出警报，此时（　　）

A $\mathtt { R _ { M } }$ 变大，且R越大，U增大越明显 B $\mathtt { R _ { M } }$ 变大，且 R越小，U 增大越明显 C $\mathtt { R _ { M } }$ 变小，且 R越大，U 增大越明显 D $\mathtt { R _ { M } }$ 变小，且R越小，U增大越明显

（3分）水平面上，一白球与一静止的灰球碰撞，两球质量相等。碰撞过程的频闪照片如图所示，据此可推断，碰撞过程中系统损失的动能约占碰撞前动能的（　　）

（4 分）将一电荷量为+Q 的小球放在不带电的金属球附近，所形成的电场线分布如图所示，金属球表面的电势处处相等．a、b为电场中的两点，则（　　）

（4 分）如图所示，从地面上同一位置抛出两小球 A、B，分别落在地面上的 M、N 点，两球运动的最大高度相同． 空气阻力不计，则（　　）

（4分）如图所示，理想变压器原线圈接有交流电源，当副线圈上的滑片P处于图示位置时，灯泡L能发光． 要使灯泡变亮，可以采取的方法有（　　）

（8分）为探究小灯泡的电功率P 和电压U的关系，小明测量小灯泡的电压 U和电流I，利用P＝UI得到电功率． 实验所使用的小灯泡规格为“3.0V，1.8W”，电源为12V 的电池，滑动变阻器的最大阻值为10Ω

图1

图2
（1）准备使用的实物电路如图1所示． 请将滑动变阻器接入电路的正确位置．（用笔画

线代替导线）

（2）现有 10Ω、20Ω 和 50Ω 的定值电阻，电路中的电阻 $\mathrm { R } _ { 1 }$ 应选　10 Ω 的定值电阻

（3）测量结束后，应先断开开关，拆除　电池　两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材

（4）小明处理数据后将 P、 $\mathrm { U } ^ { 2 }$ 描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如图 2 所示． 请指出图象中不恰当的地方

（12分）如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D 后再回到状态 A．其中，A→B 和 C→D 为等温过程，B→C 和 D→A 为绝热过程（气体与外界无热量交换）． 这就是著名的“卡诺循环”

（1）该循环过程中，下列说法正确的是　CA．A→B过程中，外界对气体做功B．B→C过程中，气体分子的平均动能增大C．C→D 过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多D．D→A 过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化

（2）该循环过程中，内能减小的过程是　B→C （选填 $^ { \alpha } \mathrm { A { \to } B ^ { \prime \prime } , ~ } ^ { \alpha } \mathrm { B { \to } C ^ { \prime \prime } , ~ } ^ { \alpha } \mathrm { C { \to } D ^ { \prime \prime } }$ 或 $^ { 6 6 } \mathrm { D } { } \mathrm { A } ^ { \prime \prime } )$ ）． 若气体在 A→B 过程中吸收 63kJ 的热量，在 C→D 过程中放出 38kJ 的热量，则气体完成一次循环对外做的功为　25 kJ

（3）若该循环过程中的气体为 1mol，气体在 A 状态时的体积为 10L，在 B 状态时压强为A状态时的 $| \frac { 2 } { 3 } .$ ． 求气体在B 状态时单位体积内的分子数． （已知阿伏加德罗常数 $\mathrm { N _ { A } }$ $= 6 . 0 \times 1 0 ^ { 2 3 } \mathrm { m o l } ^ { - 1 }$ ，计算结果保留一位有效数字）

（12 分）[选修 3﹣4]

（1）如图 1 所示的装置，弹簧振子的固有频率是 4Hz． 现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为 1Hz，则把手转动的频率为AA．1Hz B．3Hz C．4Hz D．5Hz

（2）如图 2 所示，两艘飞船 A、B 沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为 v（v 接近光速 c）． 地面上测得它们相距为 L，则 A 测得两飞船间的距离　大于　（选填“大于”、“等于”或“小于”）L．当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为　c（3）图3为单反照相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面， $\mathbf { A B \bot B C } .$ ． 光线垂直AB 射入，分别在CD和EA 上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直 BC 射出．若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是多少？（计算结果可用三角函数表示）

图3

[选修 3﹣5]

（1）如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的　C　也相等A．速度 B．动能 C．动量 D．总能量

（2）根据玻尔原子结构理论，氦离子 $\mathrm { ( H e ^ { + } ) }$ 的能级图如图 1 所示． 电子处在 n＝3 轨道上比处在n＝5轨道上离氦核的距离　近　 （选填“近”或“远”）． 当大量He⁺处在n＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有　6　条

（3）如图 2 所示，进行太空行走的宇航员 A 和 B 的质量分别为 80kg 和 100kg，他们携手远离空间站，相对空间站的速度为0.1m/s． A将B向空间站方向轻推后，A的速度变为0.2m/s，求此时B的速度大小和方向

图1

图2

（15分）如图所示，匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd，线圈平面与磁场垂直。已知线圈的匝数N＝100，边长 $\mathrm { a b } { = } 1 . 0 \mathrm { m } . \ \mathrm { b c } { = } 0 . 5 \mathrm { m }$ ，电阻r＝2Ω．磁感应强度B在0～1s 内从零均匀变化到 0.2T．在 1～5s 内从 0.2T 均匀变化到﹣0.2T，取垂直纸面向里为磁场的正方向。求：

（1）0.5s时线圈内感应电动势的大小E和感应电流的方向；

（2）在 1～5s 内通过线圈的电荷量 q；

（3）在0～5s内线圈产生的焦耳热Q。

（16分）如图所示，将小砝码置于桌面上的薄纸板上，用水平向右的拉力将纸板迅速抽出，砝码的移动很小，几乎观察不到，这就是大家熟悉的惯性演示实验。若砝码和纸板的质量分别为 $\mathbf { m } _ { 1 }$ 和 $\mathbf { m } _ { 2 }$ ，各接触面间的动摩擦因数均为μ．重力加速度为 ${ \mathrm { g } } ,$

（1）当纸板相对砝码运动时，求纸板所受摩擦力的大小；

（2）要使纸板相对砝码运动，求所需拉力的大小；

（3）本实验中， $\mathrm { m } _ { 1 } { = } 0 . 5 \mathrm { k g } , \ \mathrm { m } _ { 2 } { = } 0 . 1 \mathrm { k g } , \ \mu { = } 0 . 2$ ，砝码与纸板左端的距离d＝0.1m，取g$= 1 0 \mathrm { m } / \mathrm { s } ^ { 2 }$ ．若砝码移动的距离超过 l＝0.002m，人眼就能感知。为确保实验成功，纸板所需的拉力至少多大？

（16分）在科学研究中，可以通过施加适当的电场和磁场来实现对带电粒子运动的控制。如图1所示的 $\mathbf { x } \mathbf { O y }$ 平面处于匀强电场和匀强磁场中，电场强度E和磁感应强度B随时间t作周期性变化的图象如图2所示。x轴正方向为E的正方向，垂直纸面向里为B的正方向。在坐标原点 O 有一粒子 P，其质量和电荷量分别为 m 和+q．不计重力。在 $\mathfrak { t } = \tau / 2$ 时刻释放P，它恰能沿一定轨道做往复运动。

图1

图2

（1）求P 在磁场中运动时速度的大小 $\mathbf { v } _ { 0 } { \ ; }$

（2）求 $\mathrm { B } _ { 0 }$ 应满足的关系；

（3）在 $\mathrm { t } _ { 0 } \ ( 0 { < } \mathrm { t } _ { 0 } { < } \mathrm { ~ \tau ~ } / 2 \AA )$ ）时刻释放P，求P速度为零时的坐标。