高考真题（北京卷）物理试题详尽解析（Word版） 4页

绝密★启用前 2015 年普通高等学校招生全国统一考试 理科综合能力测试（北京卷） 第一部分（选择题 共 120 分） 本部分共 20 小题，每小题 6 分，共 120 分。在每小题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 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 14．下列核反应方程中，属于α衰变的是 A． 14 4 17 1 7 2 8 1N He O H   B． 238 234 4 92 90 2U Th He  C． 2 3 4 1 1 1 2 0H H He n   D． 234 234 0 90 91 1Th Pa e  【答案】B 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 16．假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，己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 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 l 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 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 19．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 0.02 A；R1 的阻值等于电流表内阻的 2 1 ；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 0.02 A C．将接线柱 1、3 接入电路时，每一小格表示 0.06 A 20 400 x/m y/cm P 2 1 A A R1 R2 1 2 3 D．将接线柱 1、3 接入电路时，每一小格表示 0.01 A 【答案】C 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“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 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 第二部分（非选择题 共 180 分） 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 1 所示。在玻璃砖的一侧插上 两枚大头针 Pl 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 Pl 的像 B．P4 只挡住 P2 的像 C．P3 同时挡住 Pl、P2 的像 （2）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 1 m 左右的细线 B．长度为 30 cm 左右的细线 C．直径为 1.8 cm 的塑料球 D．直径为 1.8 cm 的铁球 ②测出悬点 O 到小球球心的距离（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 次全振动所用的时间 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/s。 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 30 cm 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 问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）①A、D② 2 2 2 4 n Lg t  ③T=2.01，g=9.76④B⑤ 2 2 1 2 2 2 1 2 4 ( )n l lg T T    图 1 P1 P2a b a' b' 图 2 O T 2 O L a b c 图 3 图 4 A O 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=0.4 m，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=5 m/s。求： （1）感应电动势 E 和感应电流 I； （2）在 0.1 s 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。 解：（1）由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势 1 0.4 0.5V 2VE BLv    ＝ 感应电流 2 A 2A1 EI R    （2）拉力大小等于安培力大小 1 2 0.4 0.8F BIL N N     冲量大小 0.8 0.1 0.08FI F t N s N s       （3）由闭合电路欧姆定律可得，电路中电流 2 A=1A2 EI R r    由欧姆定律可得，导体棒两端电压 1VU I R  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。 （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。 解：（1）F-x 图像如答图， 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，弹力做功 21 1 2 2W kx x kx     （2）a．物块由 x1 向右运动到 x3 的过程中，弹力做功 2 2 1 1 3 3 1 1 3 1 1 1( ) ( )2 2 2TW kx kx x x kx kx       物块由 x3 向左运动到 x2 的过程中，弹力做功 2 2 2 2 3 3 2 3 2 1 1 1( ) ( )2 2 2TW kx kx x x kx kx       整个过程中，弹力做功 2 2 1 2 1 2 1 1 2 2T T TW W W kx kx    弹性势能的变化量 2 2 2 1 1 1 2 2P TE W kx kx     R M N v B O x1 x2 x3 x x F 答图 b．整个过程中，摩擦力做功 3 1 2(2 - - )fW mg x x x   与弹力做功比较，弹力做功与 x3 无关，即与实际路径无关，只与始末位置有关，所以，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，所以，不可以定义与摩擦力对应的“摩擦力势能”。 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) 解：（1）由动能定理得： kmE eU ，可得 km m EU e  短路时所有逸出电子都到达 B 板，故短路电流 I Ne短 （2）电源的电动势等于断路时的路端电压，即上面求出的 Um,所以 km m EE U e   电源内阻： 2 kmEEr I Ne   短 （3）外电阻两端的电压为 U，则电源两端的电压也是 U。 由动能定理，一个电子经电源内部电场后损失的动能之和 keE eU  设单位时间内有 N＇个电子到达 B 板，则损失的动能之和 k keE N E N eU     根据电流的定义，此时电源内部的电流 I N e ， 此时流过外电阻的电流也是 I N e ，外电阻上消耗的电功率 P IU N eU  所以 kP E  AA B a b