2015北京卷物理

2015北京卷物理

第 1页（共 12页） 2015 年北京市高考物理试卷 13．（6 分）下列说法正确的是（ ） A．物体放出热量，其内能一定减小 B．物体对外做功，其内能一定减小 C．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加 D．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变 14．（6 分）下列核反应方程中，属于α衰变的是（ ） A． N+ He→ O+ H B． U→ Th+ He C． H+ H→ He+ n D． Th→ Pa+ e 15．（6 分）周期为 2.0s 的简谐横波沿 x 轴传播，该波在某时刻的图象如图所示，此时质点 P 沿 y 轴 负方向运动，则该波（ ） A．沿 x 轴正方向传播，波速 v=20m/s B．沿 x 轴正方向传播，波速 v=10m/s C．沿 x 轴负方向传播，波速 v=20m/s D．沿 x 轴负方向传播，波速 v=10m/s 16．（6 分）假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，已知地球到太阳的距离小于火星到太阳的距 离，那么（ ） A．地球公转周期大于火星的公转周期 B．地球公转的线速度小于火星公转的线速度 C．地球公转的加速度小于火星公转的加速度 D．地球公转的角速度大于火星公转的角速度 17．（6 分）实验观察到，静止在匀强磁场中 A 点的原子核发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸 面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图．则（ ） 第 2页（共 12页） A．轨迹 1 是电子的，磁场方向垂直纸面向外 B．轨迹 2 是电子的，磁场方向垂直纸面向外 C．轨迹 1 是新核的，磁场方向垂直纸面向里 D．轨迹 2 是新核的，磁场方向垂直纸面向里 18．（6 分）“蹦极”运动中，长弹性绳的一端固定，另一端绑在人身上，人从几十米高处跳下．将蹦极 过程简化为人沿竖直方向的运动．从绳恰好伸直，到人第一次下降至最低点的过程中，下列分析正确 的是（ ） A．绳对人的冲量始终向上，人的动量先增大后减小 B．绳对人的拉力始终做负功，人的动能一直减小 C．绳恰好伸直时，绳的弹性势能为零，人的动能最大 D．人在最低点时，绳对人的拉力等于人所受的重力 19．（6 分）如图所示，其中电流表 A 的量程为 0.6A，表盘均匀划分为 30 个小格，每一小格表示 0.02A， R1 的阻值等于电流表内阻的 ； R2 的阻值等于电流表内阻的 2 倍．若用电流表 A 的表盘刻度表示流 过接线柱 1 的电流值，则下列分析正确的是（ ） A．将接线柱 1、2 接入电路时，每一小格表示 0.04A B．将接线柱 1、2 接入电路时，每一小格表示 0.02A C．将接线柱 1、3 接入电路时，每一小格表示 0.06A D．将接线柱 1、3 接入电路时，每一小格表示 0.01A 20．（6 分）利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通（IC 卡）的工作原理及相关问题． IC 卡内部有一个由电感线圈 L 和电容 C 构成的 LC 振荡电路．公交车上的读卡机（刷卡时“嘀”的响一声 的机器）向外发射某一特定频率的电磁波．刷卡时，IC 卡内的线圈 L 中产生感应电流，给电容 C 充电， 达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输．下列说法正确的是（ ） 第 3页（共 12页） A．IC 卡工作所需要的能量来源于卡内的电池 B．仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC 卡才能有效工作 C．若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈 L 中不会产生感应电流 D．IC 卡只能接收读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息 21．（18 分）（1）“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa′和 bb′分别是玻璃砖与空 气的两个界面，如图所示，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针 P1 和 P2，用“+”表示大头针的位置，然后 在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针 P3 和 P4．在插 P3 和 P4 时，应使（ ） A．P3 只挡住 P1 的像 B．P4 只挡住 P2 的像 C．P3 同时挡住 P1、P2 的像 （2）用单摆测定重力加速度的实验装置如图 1 所示． ①组装单摆时，应在下列器材中选用 （选填选项前的字母）． A．长度为 1m 左右的细线 B．长度为 30cm 左右的细线 C．直径为 1.8cm 的塑料球 D．直径为 1.8cm 的铁球 ②测出悬点 O 至小球球心的距离（摆长）L 及单摆完成 n 次全振动所用的时间 t，则重力加速度 g= （用 L、n、t 表示）． ③如表是某同学记录的 3 组实验数据，并做了部分计算处理． 组次 1 2 3 摆长 L/cm 80.00 90.00 100.00 50 次全振动时间 t/s 90.0 95.5 100.5 振动周期 T/s 1.80 1.91 重力加速度 g/（m•s﹣2） 9.74 9.73 请计算出第 3 组实验中的 T= s，g= m/s2． ④用多组实验数据做出 T2﹣L 图象，也可以求出重力加速度 g，已知三位同学做出的 T2﹣L 图线的示 意图如图 2 中的 a、b、c 所示，其中 a 和 b 平行，b 和 c 都过原点，图线 b 对应的 g 值最接近当地重 力加速度的值．则相对于图线 b，下列分析正确的是 （选填选项前的字母）． 第 4页（共 12页） A．出现图线 a 的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长 L B．出现图线 c 的原因可能是误将 49 次全振动记为 50 次 C．图线 c 对应的 g 值小于图线 b 对应的 g 值 ⑤某同学在家里测重力加速度，他找到细线和铁锁，制成一个单摆，如图 3 所示，由于家里只有一根 量程为 30cm 的刻度尺，于是他在细线上的 A 点做了一个标记，使得悬点 O 到 A 点间的细线长度小于 刻度尺量程．保持该标记以下的细线长度不变，通过改变 O、A 间细线长度以改变摆长．实验中，当 O、A 间细线的长度分别为 l1、l2 时，测得相应单摆的周期为 T1、T2．由此可得重力加速度 g= （用 l1、l2、T1、T2 表示）． 22．（16 分）如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度 L=0.4m，一端连接 R=1Ω的电阻．导 轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度 B=1T．导体棒 MN 放在导轨上，其长度恰好等于 导轨间距，与导轨接解良好．导轨和导体棒的电阻均可忽略不计．在平行于导轨的拉力 F 作用下，导 体棒沿导轨向右匀速运动，速度 v=5m/s．求： （1）感应电动势 E 和感应电流 I； （2）在 0.1s 时间内，拉力的冲量 IF 的大小； （3）若将 MN 换为电阻 r=1Ω的导体棒，其它条件不变，求导体棒两端的电压 U． 第 5页（共 12页） 23．（18 分）如图所示，弹簧的一端固定，另一端连接一个物块，弹簧质量不计，物块（可视为质点） 的质量为 m，在水平桌面上沿 x 轴运动，与桌面间的动摩擦因数为μ，以弹簧原长时物块的位置为坐 标原点 O，当弹簧的伸长量为 x 时，物块所受弹簧弹力大小为 F=kx，k 为常量． （1）请画出 F 随 x 变化的示意图；并根据 F﹣x 图象求物块沿 x 轴从 O 点运动到位置 x 的过程中弹力 所做的功． （2）物块由 x1 向右运动到 x3，然后由 x3 返回到 x2，在这个过程中， a．求弹力所做的功，并据此求弹性势能的变化量； b．求滑动摩擦力所做的功；并与弹力做功比较，说明为什么不存在与摩擦力对应的“摩擦力势能”的 概念． 第 6页（共 12页） 24．（20 分）真空中放置的平行金属板可以用作光电转换装置，如图所示．光照前两板都不带电．以 光照射 A 板，则板中的电子可能吸收光的能量而逸出．假设所有逸出的电子都垂直于 A 板向 B 板运 动，忽略电子之间的相互作用．保持光照条件不变，a 和 b 为接线柱．已知单位时间内从 A 板逸出的 电子数为 N，电子逸出时的最大动能为 Ekm．元电荷为 e． （1）求 A 板和 B 板之间的最大电势差 Um，以及将 a、b 短接时回路中的电流 I 短． （2）图示装置可看作直流电源，求其电动势 E 和内阻 r． （3）在 a 和 b 之间连接一个外电阻时，该电阻两端的电压为 U．外电阻上消耗的电功率设为 P；单 位时间内到达 B 板的电子，在从 A 板运动到 B 板的过程中损失的动能之和设为△Ek．请推导证明：P= △Ek． （注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题中做必要的说明） 第 7页（共 12页） 参考答案与试题解析 13．【解答】A、物体放出热量，若外界对物体做更多的功大于放出的热量，内能可能增加，故 A 错 误； B、物体对外做功，如同时从外界吸收的热量大于做功的数值，则内能增加，故 B 错误； C、物体吸收热量，同时对外做功 W，如二者相等，则内能可能不变，若 Q＞W，则内能增加，若 W ＞Q，则内能减少，故 C 正确； D、物体放出热量，Q＜0，同时对外做功，W＜0，则△U＜0，故内能一定减少，故 D 错误． 故选：C． 14．【解答】A、方程 N+ He→ O+ H；是人工核反应方程，是发现质子的核反应方程．故 A 错误； B、方程 U→ Th+ He，是 U 原子核分裂并只放射出氦原子核的反应过程，属于α衰变．故 B 正确； C、方程 H+ H→ He+ n，是轻核的聚变反应．故 C 错误； D、方程 Th→ Pa+ e，释放出一个电子，是β衰变的过程．故 D 错误． 故选：B． 15．【解答】由题，此时 P 点向 y 轴负方向运动，根据平移法可知，波形将向右平移，则知，该波沿 x 轴正方向传播． 由图读出波长λ=20m，故波速 v= m/s．故 B 正确． 故选：B． 16．【解答】A、B、根据万有引力提供向心力 ，得 ， ．由此可知， 轨道半径越大，线速度越小、周期越大，由于地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，所以 v 地＞v 火，T 地＜T 火．故 AB 错误． C、据万有引力提供向心加速度，得： ，可知轨道半径比较小的地球的向心加速度比较大．故 C 错误； D、根据：T= ，所以： ，可知轨道半径比较小的地球的公转的角速度比较大．故 D 正确． 第 8页（共 12页） 故选：D． 17．【解答】原子核发生β衰变时，根据动量守恒可知两粒子的速度方向相反，动量的方向相反，大小 相等； 由半径公式 r= = （P 是动量），分析得知，r 与电荷量成反比，β粒子与新核的电量大小分别为 e 和 ne（n 为新核的电荷数），则β粒子与新核的半径之比为：ne：e=n：1．所以半径比较大的轨迹 1 是衰变后β粒子的轨迹，轨迹 2 是新核的． 新核沿逆时针方向运动，在 A 点受到的洛伦兹力向左，由左手定则可知，磁场的方向向里． 由以上的分析可知，选项 D 正确，ABC 错误． 故选：D． 18．【解答】A、由于绳对人的作用力一直向上，故绳对人的冲量始终向上，由于人在下降中速度先增 大后减小；故动量先增大后减小；故 A 正确； B、在该过程中，拉力与运动方向始终相反，绳子的力一直做负功；但由分析可知，人的动能先增大 后减小；故 B 错误； C、绳子恰好伸直时，绳子的形变量为零，弹性势能为零；但此时人的动能不是最大，故 C 错误； D、人在最低点时，绳子对人的拉力一定大于人受到的重力；故 D 错误． 故选：A． 19．【解答】AB、当接线柱 1、2 接入电路时，电流表 A 与 R1 并联，根据串并联电路规律可知，R1 分 流为 1.2A，故量程为 1.2A+0.6A=1.8A；故每一小格表示 0.06A；故 AB 错误； CD、当接线柱 1、3 接入电路时，A 与 R1 并联后与 R2 串联，电流表的量程仍为 1.8A；故每一小格表 示 0.06A；故 C 正确，D 错误； 故选：C． 20．【解答】A、由题意可知，该能量来自于电磁感应，即人刷卡的机械能转化为电能；故 A 错误； B、为了使 IC 卡中的感应电流达最大，应使 LC 电路产生电谐振，故只有发射特定频率的电磁波时，IC 卡才能有效工作；故 B 正确； C、若电磁波的频率偏离该频率，L 中仍可出现感应电流，但不会达到电谐振；故 C 错误； D、IC 卡接收到读卡机发射的电磁波，同时将自身数据信息发送给读卡机进行处理；故 D 错误． 故选：B． 21．【解答】（1）根据实验的原理，连接 P1、P2 表示入射光线，连接 P3、P4 表示出射光线，连接两光 线与玻璃砖的交点，即为折射光线．实验的过程中，要先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上 两枚大头针 P1 和 P2，然后在玻璃砖另一侧观察，调整视线使 P1 的像被 P2 的像挡住，接着在眼睛所在 第 9页（共 12页） 一侧相继又插上两枚大头针 P3、P4，使 P3 挡住 P1、P2 的像，使 P4 挡住 P3 和 P1、P2 的像．故 AB 错误， C 正确． 故选：C． （2）①单摆在摆动过程中．阻力要尽量小甚至忽略不计，所以摆球选钢球；摆长不能过小，一般取 1m 左右．故 A、D 正确，B、C 错误． 故选：AD． ②单摆完成 N 次全振动的时间为 t，所以 T= ，测得悬点 O 至小球球心的距离（摆长）L，根据 T=2π 解得：g= ； ③单摆完成 N 次全振动的时间为 t，所以 T= = s， 根据公式：g= ④根据单摆的周期公式 T=2 得，T2= ，根据数学知识可知，T2﹣L 图象的斜率 k= ，当 地的重力加速度 g= ． A 、 若 测 量 摆 长 时 忘 了 加 上 摆 球 的 半 径 ， 则 摆 长 变 成 摆 线 的 长 度 l ， 则 有 T2= ，根据数学知识可知，对 T2﹣L 图象来说，T2= 与 b 线 T2= 斜率相等，两者应该平行， 是截距；故做出的 T2﹣L 图象中 a 线的原因可能 是误将悬点到小球上端的距离记为摆长 L．故 A 错误； B、实验中误将 49 次全振动记为 50 次，则周期的测量值偏小，导致重力加速度的测量值偏大，图线 的斜率 k 偏小．故 B 正确； C、由图可知，图线 c 对应的斜率 k 偏小，根据 T2﹣L 图象的斜率 k= ，当地的重力加速度 g= 可知，g 值大于图线 b 对应的 g 值．故 C 错误． 故选：B． ⑤根据单摆的周期公式 T=2π ，设 A 点到锁头的重心之间的距离为 l0，有： 第一次：T1=2π 第 10页（共 12页） 第二次：T2=2π 联立解得：g= 故答案为：（1）AD；（2） ；（3）2.01，9.76；（4）B；（5） ． 22．【解答】（1）由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势为： E=BLv=1×0.4×5V=2.0V 感应电流为： I= = A=2A 根据右手定则得导体棒 MN 中电流的流向为：N→M； （2）由左手定则判断可知，MN 棒所受的安培力方向向左． 导体棒匀速运动，安培力与拉力平衡，则有： F=BIL=1×2×0.4N=0.8N， 拉力的冲量：IF=Ft=0.8×0.1=0.08N•s （3）将 MN 换为电阻 r=1Ω的导体棒，电路中的电流：I′= = A=1A 由欧姆定律：U=I′•R=1×1=1V 答：（1）感应电动势是 2.0V，感应电流是 2A，方向导体棒 MN 中电流的流向为：N→M； （2）在 0.1s 时间内，拉力的冲量 IF 的大小是 0.08N•s； （3）若将 MN 换为电阻 r=1Ω的导体棒，其它条件不变，导体棒两端的电压是 1V． 23．【解答】（1）F﹣x 图象如图所示； 物块沿 x 轴从 O 点运动到位置 x 的过程中，弹力做负功：F﹣x 图线下的面积等于弹力做功大小； 故弹力做功为：W=﹣ kx•x=﹣ kx2 （2）a、物块由 x1 向右运动到 x3 的过程中，弹力做功为： WT1=﹣ （kx1+kx3）（x3﹣x1）= kx12﹣ kx32； 物块由 x3 运动到 x2 的过程中，弹力做功为： WT2= （kx2+kx3）（x3﹣x2）= kx32﹣ kx22； 第 11页（共 12页） 整个过程中弹力做功： WT=WT1+WT2= kx12﹣ kx22； 弹性势能的变化量为： △EP=﹣WT= kx22﹣ kx12； b、整个过程中，摩擦力做功： Wf=﹣μmg（2x3﹣x1﹣x2） 比较两力做功可知，弹力做功与实际路径无关，取决于始末两点间的位置；因此我们可以定义一个由 物体之间的相互作用力（弹力）和相对位置决定的能量﹣﹣弹性势能； 而摩擦力做功与 x3 有关，即与实际路径有关，因此不能定义与摩擦力对应的“摩擦力势能”． 答：（1）图象如图所示；弹力做功为：﹣ kx2； （2）弹性势能的变化量为 kx22﹣ kx12；摩擦力做功：Wf=﹣μmg（2x3﹣x1﹣x2）；不能引入“摩擦力 势能”． 24．【解答】（1）由动能定理，有：Ekm=eUm，解得： Um= 短路时所有溢出电子都到达 B 板，故短路电流： I 短=Ne （2）电源电动势等于断路时的路端电压，即上面求出的 Um，故： E=Um= 电源的内电阻： r= （3）电阻两端的电压为 U，则电源两端的电压也为 U； 由动能定理，一个电子经过电源内部电场后损失的动能为： △Eke=eU 第 12页（共 12页） 设单位时间内有 N′个电子到达 B 板，则损失的动能之和为： △Ek=N′eU 根据电流的定义，此时电流： I=N′e 此时流过电阻的电流也为 I=N′e，外电阻上消耗的电功率： P=UI=N′eU 故 P=△Ek． 答：（1）A 板和 B 板之间的最大电势差为 ，以及将 a、b 短接时回路中的电流为 Ne． （2）图示装置可看作直流电源，则其电动势 E 为 ，内阻 r 为 ． （3）证明如上．