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北京市2015年普通高等学校招生全国统一考试(北京卷)理科综合·物理部分
物理
考试时间:90分钟满分:100分
考生须知
  1. 本试卷共8页,100分。考试时长90分钟。
  2. 考生务必将答案答在答题卡上,在试卷上作答无效。
  3. 考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题
13.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
【答案】C
【详解】A选项:物体放出热量,若外界对物体做功,内能可能增加。故A错误。 B选项:物体对外做功,若吸收热量,内能可能增加。故B错误。 C选项:物体吸收热量同时对外做功,若吸热大于做功,内能增加。故C正确。 D选项:物体放出热量同时对外做功,内能一定减小。故D错误。 故选C。
【来源】2015北京高考【题型】单选题【难度】★★☆☆☆
14.下列核反应方程中,属于α衰变的是
题图
A.¹⁴₇N + ⁴₂He → ¹⁷₈O + ¹₁H
B.²³⁸₉₂U → ²³⁴₉₀Th + ⁴₂He
C.³₁H + ³₁H → ⁴₂He + ¹₀n
D.²³⁴₉₀Th → ²³⁴₉₁Pa + ⁰₋₁e
【答案】B
【详解】α衰变:原子核放出α粒子(⁴₂He)的衰变。 A选项:β衰变。故A错误。 B选项:放出⁴₂He,是α衰变。故B正确。 C选项:轻核聚变。故C错误。 D选项:重核裂变。故D错误。 故选B。
【来源】2015北京高考【题型】单选题【难度】★★☆☆☆
15.周期为2.0s的简谐横波沿x轴传播,该波在某时刻的图像如图所示,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
【答案】B
【详解】P沿y轴负方向运动,说明波沿x轴正方向传播。 由图知波长λ=20m,周期T=2.0s。 波速v=λ/T=20/2=10m/s。 故选B。
【来源】2015北京高考【题型】单选题【难度】★★☆☆☆
16.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
【答案】D
【详解】由万有引力提供向心力:GMm/r²=m(2π/T)²r=mv²/r=ma=mω²r A选项:T=√(4π²r³/GM),r越小T越小。地球周期小于火星。故A错误。 B选项:v=√(GM/r),r越小v越大。地球线速度大于火星。故B错误。 C选项:a=GM/r²,r越小a越大。地球加速度大于火星。故C错误。 D选项:ω=√(GM/r³),r越小ω越大。地球角速度大于火星。故D正确。 故选D。
【来源】2015北京高考【题型】单选题【难度】★★★☆☆
17.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
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
【答案】D
【详解】β衰变:放出电子(⁰₋₁e)和新核,动量守恒,两者速度方向相反。 由左手定则,电子带负电,新核带正电,在同一磁场中偏转方向相反。 电子质量小,速度大,半径大;新核质量大,速度小,半径小。 轨迹1半径大是电子的,轨迹2半径小是新核的。 由电子偏转方向判断磁场方向垂直纸面向里。 故选D。
【来源】2015北京高考【题型】单选题【难度】★★★★
18.“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
【答案】A
【详解】A选项:绳拉力始终向上,冲量向上;先加速后减速,动量先增后减。故A正确。 B选项:拉力做负功,但动能先增大(加速)后减小(减速)。故B错误。 C选项:绳伸直时弹性势能为零,但此时仍在加速,动能未达最大。故C错误。 D选项:最低点时拉力大于重力(有向上加速度)。故D错误。 故选A。
【来源】2015北京高考【题型】单选题【难度】★★★★
19.如图所示,其中电流表的量程为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1/2;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
【答案】C
【详解】设电流表内阻为Rg,满偏电流Ig=0.6A。 1、2接入:R₁与电流表并联,R₁=Rg/2。 量程扩大倍数=(Rg+R₁)/R₁=3,新量程=1.8A,每小格=1.8/30=0.06A。 1、3接入:R₂与并联部分串联,R₂=2Rg,量程仍为1.8A,每小格=0.06A。 故选C。
【来源】2015北京高考【题型】单选题【难度】★★★★
【章节】电磁学-恒定电流【考点】电表改装
20.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“滴”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
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
【答案】B
【详解】A选项:能量来源于电磁感应,无电池。故A错误。 B选项:LC电路谐振,需特定频率才能有效工作。故B正确。 C选项:偏离特定频率也能产生感应电流,只是较弱。故C错误。 D选项:IC卡可向读卡机传输数据。故D错误。 故选B。
【来源】2015北京高考【题型】单选题【难度】★★★☆☆
二、非选择题
本部分共10题,共0分。
21.(18分) ⑴“测定玻璃的折射率”的实验中,在白纸上放好玻璃砖,aa′和bb′分别是玻璃砖于空气的两个界面,如图1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_____(选填选项前的字母) 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 ⑵用单摆测定重力加速度的实验装置如图2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下表是某同学记录的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图像,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3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)。 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4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)
【答案】(1)C (2)①AD ②4π²n²L/t² ③2.01,9.76 ④B ⑤4π²(l₂-l₁)/(T₂²-T₁²)
【详解】(1) 插P₃时应同时挡住P₁、P₂的像。选C。 (2) ① 应选1m细线和铁球。选AD。 ② T=t/n,g=4π²L/T²=4π²n²L/t²。 ③ T₃=100.5/50=2.01s;g=4π²×1.00/(2.01)²=9.76m/s²。 ④ 图线c斜率小,可能周期测量值偏小(少记振动次数)。选B。 ⑤ 设标记以下长度为l₀,则T₁=2π√[(l₁+l₀)/g],T₂=2π√[(l₂+l₀)/g],解得g=4π²(l₂-l₁)/(T₂²-T₁²)。
【来源】2015北京高考【题型】实验题【难度】★★★☆☆
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,与导轨接触良好。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: ⑴感应电动势E和感应电流I; ⑵在0.1s时间内,拉力的冲量IF的大小; ⑶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。
【答案】(1)E=2V,I=2A (2)IF=0.08N·s (3)U=1V
【详解】(1) E=BLv=1×0.4×5=2V;I=E/R=2/1=2A。 (2) F=BIL=1×2×0.4=0.8N;IF=FΔt=0.8×0.1=0.08N·s。 (3) 总电阻=R+r=2Ω;I'=E/(R+r)=1A;U=I'R=1×1=1V。
【来源】2015北京高考【题型】计算题【难度】★★★☆☆
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。 ⑴请画出F随x变化的示意图;并根据F-x图像求物块沿x轴从O点运动到位置x的过程中弹力所做的功。 ⑵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。
【答案】(1)W=-½kx² (2)a.W弹=½k(x₁²-x₂²),ΔEp=½k(x₂²-x₁²) b.Wf=-μmg(2x₃-x₂-x₁),见详解
【详解】(1) F-x图像为过原点的直线,面积表示功:W=-½kx²。 (2) a. 弹力做功只与始末位置有关:W弹=½kx₁²-½kx₂²=½k(x₁²-x₂²)。 弹性势能变化量ΔEp=-W弹=½k(x₂²-x₁²)。 b. 摩擦力做功Wf=-μmg(x₃-x₁)-μmg(x₃-x₂)=-μmg(2x₃-x₂-x₁)。 摩擦力做功与路径有关(往返都做负功),不存在与摩擦力对应的"摩擦力势能"。
【来源】2015北京高考【题型】计算题【难度】★★★★
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。 ⑴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; ⑵图示装置可看作直流电源,求其电动势E和内阻r; ⑶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ΔEk。请推导证明:P=ΔEk。
题图
【答案】(1)Um=Ekm/e,I短=Ne (2)E=Ekm/e,r=Ekm/(Ne²) (3)证明见详解
【详解】(1) 最大电势差时,电子到达B板时动能为零:eUm=Ekm,Um=Ekm/e。 短接时所有电子都能到达B板,I短=Ne。 (2) 电动势E=Um=Ekm/e;内阻r=E/I短=Ekm/(Ne²)。 (3) 设单位时间到达B板的电子数为N',则电流I'=N'e。 外电阻功率P=UI'=UN'e。 每个电子动能损失Ue,总损失ΔEk=N'Ue。 故P=ΔEk。
【来源】2015北京高考【题型】计算题【难度】★★★★