📚 原卷真题 · 精编解析
北京市2016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.处于n=3能级的大量氢原子,向低能级跃迁时,辐射光的频率有
A.1种
B.2种
C.3种
D.4种

👩‍🏫 教师答案
【答案】C
【详解】
从n=3能级向低能级跃迁,可能的跃迁方式:
3→2、3→1、2→1,共3种。
故辐射光的频率有3种。
故选C。
14.下列说法正确的是
A.电磁波在真空中以光速c传播
B.在空气中传播的声波是横波
C.声波只能在空气中传播
D.光需要介质才能传播

👩‍🏫 教师答案
【答案】A
【详解】
A选项:电磁波在真空中以光速c传播。故A正确。
B选项:声波是纵波,不是横波。故B错误。
C选项:声波可在固体、液体、气体中传播。故C错误。
D选项:光可在真空中传播,不需要介质。故D错误。
故选A。
15.如图所示,弹簧振子在M、N之间做简谐运动。以平衡位置O为原点,建立Ox轴。向右为x的轴的正方向。若振子位于N点时开始计时,则其振动图像为 ONMxONMx txOTtxOTtxOTtxTtxOTtxOTtxOTtxT
A.
B.
C.
D.

👩‍🏫 教师答案
【答案】A
【详解】
振子位于N点时(正最大位移处)开始计时,初始位移为正最大,速度为零。
振动图像应从正最大位移处开始,向平衡位置运动。
故选A。
16.如图所示,匀强磁场中有两个导体圆环a、b,磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大。两圆坏半径之比为2∶1,圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb,不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是 abBabB
A.Ea∶Eb=4∶1,感应电流均沿逆时针方向
B.Ea∶Eb=4∶1,感应电流均沿顺时针方向
C.Ea∶Eb=2∶1,感应电流均沿逆时针方向
D.Ea∶Eb=2∶1,感应电流均沿顺时针方向

👩‍🏫 教师答案
【答案】B
【详解】
由法拉第电磁感应定律:E=ΔΦ/Δt=S·ΔB/Δt=πr²·ΔB/Δt
Ea/Eb=(ra/rb)²=(2/1)²=4/1
B随时间均匀增大,由楞次定律,感应电流沿顺时针方向。
故选B。
17.中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角:“以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也。”进一步研究表明,地球周围地磁场的磁感线分布示意如图。结合上述材料,下列说法不正确的是 地球自转方向地轴
A.地理南、北极与地磁场的南、北极不重合
B.地球内部也存在磁场,地磁南极在地理北极附近
C.地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行
D.地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用

👩‍🏫 教师答案
【答案】C
【详解】
A选项:地理两极与地磁两极不重合,存在磁偏角。故A正确。
B选项:地磁南极在地理北极附近。故B正确。
C选项:地磁场方向在赤道与地面平行,在两极与地面垂直。故C错误。
D选项:地磁场对带电宇宙射线有力的作用(洛伦兹力)。故D正确。
本题选不正确的,故选C。
18.如图所示,一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球E运行,在P变轨后进入轨道2做匀速圆周运动。下列说法正确的是 21PE21PE
A.不论在轨道1还是在轨道2运行,卫星在P点的速度都相同
B.不论在轨道1还是在轨道2运行,卫星在P点的加速度都相同
C.卫星在轨道1的任何位置都具有相同加速度
D.卫星在轨道2的任何位置都具有相同动量

👩‍🏫 教师答案
【答案】B
【详解】
A选项:从轨道1变轨到轨道2需要在P点加速,速度不同。故A错误。
B选项:加速度a=GM/r²,只与距离有关,P点距离相同,加速度相同。故B正确。
C选项:轨道1上各点距离不同,加速度不同。故C错误。
D选项:轨道2上速度方向不断变化,动量方向不同。故D错误。
故选B。
19.某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻,他们提出的实验方案中有如下四种器材组合。为使实验结果尽可能准确,最不可取的一组器材是
A.一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器
B.一个伏特表和多个定值电阻
C.一个安排表和一个电阻箱
D.两个安培表和一个滑动变阻器

👩‍🏫 教师答案
【答案】D
【详解】
A选项:伏安法,可准确测量。可取。
B选项:伏阻法,可准确测量。可取。
C选项:安阻法,可准确测量。可取。
D选项:两个安培表和滑动变阻器,无法直接测量电压,无法准确测电动势和内阻。最不可取。
故选D。
20.雾霾天气对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述,是特定气候条件与人类活动相互作用的结果。雾霾中,各种悬浮颗粒物形状不规则,但可视为密度相同、直径不同的球体,并用PM₁₀、PM₂.5分别表示直径小于或等于10μm、2.5μm的颗粒物(PM是颗粒物的英文缩写)。 某科研机构对北京地区的检测结果表明,在静稳的雾霾天气中,近地面高度百米的范围内,PM₁₀的浓度随高度的增加略有减小,大于PM₁₀的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小,且两种浓度分布基本不随时间变化。 据此材料,以下叙述正确的是
A.PM10表示直径小于或等于1.0×10-6m的悬浮颗粒物
B.PM10受到的空气分子作用力的合力始终大于其受到的重力
C.PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动
D.PM2.5浓度随高度的增加逐渐增大

👩‍🏫 教师答案
【答案】C
【详解】
A选项:PM10表示直径≤10μm=1.0×10⁻⁵m。故A错误。
B选项:颗粒物静止悬浮,合力为零。故B错误。
C选项:PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动。故C正确。
D选项:材料表明PM2.5浓度随高度增加略有减小。故D错误。
故选C。
二、非选择题
21.(18分) 金属热电阻热敏电阻tOR图1⑴热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。图1为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图。由图可知,这种热敏电阻在温度上升时导电能力_______(选填“增强”或“减弱”);相对金属热电阻而言,热敏电阻对温度变化的影响更________(选填“敏感”或“不敏感”)。 图2图2⑵利用图2装置做“验证机械能守恒定律”实验。 ①为验证机械能是否守恒,需要比较重物下落过程中任意两点间的______。 A.动能变化量与势能变化量 B.速度变化量和势能变化量 C.速度变化量和高度变化量 ②除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的两种器材是。 已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能变化量ΔEp=     ,动能变化量ΔEk=     。 OABhChBhA图3OABhChBhA图3 ④大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是。 A.利用公式v=gt计算重物速度 B.利用公式计算重物速度 C.存在空气阻力和摩擦力阻力的影响 D.没有采用多次试验去平均值的方法 ⑤某同学想用下述方法研究机械能是否守恒:在纸带上选取多个计数点,测量它们到起始点O的距离h,计算对应计数点的重物速度v,描绘v²-h图象,并做如下判断:若图象是一条过原点的直线,则重物下落过程中机械能守恒。请你分析论证该同学的判断依据是否正确。 A. 交流电源 B. 刻度尺 C. 天平(含砝码) A. A. h

👩‍🏫 教师答案
【答案】⑴增强;敏感 ⑵①A ②AB ③ΔEp=-mghB ΔEk = ½m[(h_c−h_a)/(2T)]² ④C
⑤不正确。v2-h图线是过原点直线,只能说明重物做初速度为零的匀变速直线运动,如果在误差允许范围内,图线的斜率等于当地重力加速度的2倍,才能得到v² = 2gh,才能判断机械能守恒。
【详解】
(1) 由图知,热敏电阻随温度升高阻值减小,导电能力增强,曲线斜率大于金属热电阻,对温度变化更敏感。

(2) ① 验证机械能守恒需比较动能变化量与势能变化量。选A。
② 需要交流电源和刻度尺。选AB。
③ ΔEp=-mghB,vB=(hC-hA)/(2T),ΔEk=½mvB²=m(hC-hA)²/(8T²)。
④ 存在空气阻力和摩擦力。选C。
⑤ 不正确。v²-h图线是过原点直线,只能说明做初速为零的匀变速直线运动,若在误差允许范围内,图线斜率等于2g,才能判断机械能守恒。
22.(16分)如图所示,质量为m,电荷量为q的带电粒子,以初速度v沿垂直磁场方向射入磁感应强度为B的匀强磁场,在磁场中做匀速圆周运动。不计带电粒子所受重力。 ⑴求粒子做匀速圆周运动的半径R和周期T; ⑵为使该粒子做匀速直线运动,还需要同时存在一个与磁场方向垂直的匀强电场,求电场强度E的大小。 vB

👩‍🏫 教师答案
【答案】⑴r = mv/(qB),T = 2πm/(qB) ⑵E=Bv
【详解】
(1) 由qvB=mv²/R得R=mv/(qB),周期T=2πR/v=2πm/(qB)。

(2) 匀速直线运动:qE=qvB,得E=Bv。
23.(18分)如图所示,电子由静止开始经加速电场加速后,沿平行于版面的方向射入偏转电场,并从另一侧射出。已知电子质量为m,电荷量为e,加速电场电压为U₀,偏转电场可看做匀强电场,极板间电压为U,极板长度为L,板间距为d。 ⑴忽略电子所受重力,求电子射入偏转电场时初速度v₀和从电场射出时沿垂直版面方向的偏转距离Δy; ⑵分析物理量的数量级,是解决物理问题的常用方法。在解决⑴问时忽略了电子所受重力,请利用下列数据分析说明其原因。已知U=2.0×102V,d=4.0×10-2m,m=9.1×10-31kg,e=1.6×10-19C,g=10m/s²。 ⑶极板间既有电场也有重力场。电势反映了静电场各点的能的性质,请写出电势φ的定义式。类比电势的定义方法,在重力场中建立“重力势”的φG概念,并简要说明电势和“重力势”的共同特点。 m,eLΔyU,dU0m,eLΔyU,dU₀

👩‍🏫 教师答案
【答案】⑴v₀ = √(2eU/m),y = U′L²/(4Ud)
⑵电场力F=8×10-16N,重力G=9.1×10-30N,F>>G,因此可以忽略电子所受重力。
⑶电势φ = Ep/q,φg = Epg/m。共同特点:是标量,是电场或重力场本身的性质,由相对位置决定,与电荷量或质量无关。
【详解】
(1) 由eU₀=½mv₀²得v₀=√(2eU₀/m),偏转距离Δy=½at²=½·(eU/md)·(L/v₀)²=UL²/(4U₀d)。

(2) 电场力F=eU/d=8×10⁻¹⁶N,重力G=mg=9.1×10⁻³⁰N,F≫G,可忽略重力。

(3) 电势φ=Eₚ/q,重力势φG=Eₚ/m。
共同点:都是标量,反映场本身性质,由相对位置决定,与检验电荷/质量无关。
24.(20分)⑴动量定理可以表示为Δp=FΔt,其中动量p和力F都是矢量。在运用动量定理处理二维问题时,可以在相互垂直的x、y两个方向上分别研究。例如,质量为m的小球斜射到木板上,入射的角度是θ,碰撞后弹出的角度也是θ,碰撞前后的速度大小都是v,如图1所示。碰撞过程中忽略小球所受重力。 a.分别求出碰撞前后x、y方向小球的动量变化Δpx、Δpy; b.分析说明小球对木板的作用力的方向。 xyvvθθ图1Oxyvvθθ图1O ⑵激光束可以看作是粒子流,其中的粒子以相同的动量沿光传播方向运动。激光照射到物体上,在发生反射、折射和吸收现象的同时,也会对物体产生作用。光镊效应就是一个实例,激光束可以像镊子一样抓住细胞等微小颗粒。 一束激光经S点后被分成若干细光束,若不考虑光的反射和吸收,其中光束①和②穿过介质小球的光路如图2所示。图中O点是介质小球的球心,入射时光束①和②与SO的夹角均为θ,出射时光束均与SO平行。请在下面两种情况下,分析说明两光束因折射对小球产生的合力的方向。a.光束①和②强度相同; SO①②θθ图2SO①②θθ图2b.光束①比②强度大。

👩‍🏫 教师答案
【答案】⑴a.Δpx=0,Δpy=2mvcosθ,方向沿y轴正向。
b.小球受到的作用力F与Δpy方向相同,沿y轴正向,根据牛顿第三定律,小球对木板的作用力
方向沿y轴负向。
⑵a.如右图,以光束①中的某一个光子为对象,射入、射出时的动量分别为p1和p1´,由三角形定则可得Δp1,方向斜向右下方。设单位时间内有N个光子,对这N个光子用动量定理,F1t=NΔp1,可知这些光子受到的合力F1方向斜向右下方,根据牛顿第三定律,这些光子对小球的合力F1´方向斜向左上方。同理,光束②中的这些光子对小球的合力F2´方向斜向左下方。光束①和②中光子对小球作用力的合力方向水平向左。
b.同理可以做如上分析,只是F1´> F2´,因此两束光对小球产生的合力向左偏上。
F1´F2´FF1´F2´Fp1´Δp1p1p2p2´Δp2F1´F2´Fθθp1´Δp1p1p2p2´Δp2F1´F2´Fθθ
【详解】
(1) a. x方向:碰撞前后速度分量不变,Δpx=0,y方向:碰撞前py=-mvcosθ,碰撞后py=mvcosθ,Δpy=2mvcosθ,方向沿y轴正向。
b. 木板对小球作用力沿y轴正向,由牛顿第三定律,小球对木板作用力沿y轴负向。

(2) a. 光束①光子对小球作用力斜向左上方,光束②斜向左下方,强度相同,合力水平向左。
b. 光束①强度大,F₁'>F₂',合力向左偏上。