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- 2021-05-13 发布
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2010年高考理科综合能力测试题(北京卷)
物理部分答案及解析
江苏省特级教师 戴儒京
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,共300分(物理 110分)。考试时长150分钟。
第Ⅰ卷(选择题 共120分 物理48分)
本卷共20小题,每小题6分,共120分(物理8小题 48分)。在每小题列出的四个选项中,选出符合题目要求的一项。
13.属于狭义相对论基本假设的是:在不同的惯性系中( )
A.真空中光速不变
B.时间间隔具有相对性
C.物体的质量不变
D.物体的能量与质量成正比
【答案】A
【解析】人民教育出版社课程标准教科书《物理选修3-4》电子课本第100页:
所以本题选A。
本题考查狭义相对论的基本假设。
14.对于红、黄、绿、蓝四种单色光,下列表述正确的是( )
A.在相同介质中,绿光的折射率最大
B.红光的频率最高
C.在相同介质中,蓝光的波长最短
D.黄光光子的能量最小
【答案】C
【解析】逐项判断法
A.根据光的色散,红、黄、绿、蓝四种单色光,蓝光的折射率最大,A错误;
C.根据双缝干涉实验,在相同介质中,蓝光的波长最短,C正确;
B.根据,知道蓝光的波长最短,可得蓝光的频率最高,所以B错误;
D.根据=,因为红光的频率最低,所以红光光子的能量最小,D错误;
本题选C。
在考试中知识C正确后,其它选项可以不再研究,因为是单选题。
本题考查物理光学的综合知识。
15.太阳因核聚变释放出巨大的能量,同时其质量不断减少。太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026J,根据爱因斯坦质能方程,太阳每秒钟减少的质量最接近( )
A.1036Kg B.1018Kg C.1013Kg D.109Kg
【答案】D
【解析】根据爱因斯坦质能方程,太阳每秒钟减少的质量为,最接近109,所以选D。
本题考查用爱因斯坦质能方程公式的计算。
16.一物体静置在平均密度为的球形天体表面的赤道上。已知万有引力常量G,若由于天体自转使物体对天体表面压力恰好为零,则天体自转周期为
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】天体对物体的万有引力等于该物体随天体自转的向心力为,
天体的质量为
联立以上两式得:,
本题选D。
本题考查万有引力和圆周运动,注意:由于天体自转使物体对天体表面压力恰好为零可得出:天体对物体的万有引力等于该物体随天体自转的向心力,即相当于物体“飘起来”或为近地卫星。
17.一列横波沿轴正向传播,A,B,C,D为介质中的沿波传播方向上四个质点的平衡位置。某时刻的波形如图1所示,此后,若经过3/4周期开始计时,则图2描述的是( )
A.A处质点的振动图像
B.B处质点的振动图像
C.C处质点的振动图像
D.D处质点的振动图像
【答案】B
【解析】从图2可以知道:在开始计时时刻,该点位移为0且沿Y轴向下运动,画出图1经过3/4周期的波形图如图3之红线。从图3可以看出,b点位移为0且沿Y轴向下运动,所以选B。
本题考查波的传播及波动图象和振动图象。
波动图象和振动图象以及波的传播,历来是高考的热点,在课程标准教科书中把机械振动和机械波移到选修3-4,仍然是高考热点。
18.用控制变量法,可以研究影响平行板电容器的电容的因素(如图)。设两极板正对面积为S,极板间的距离为D,静电计指针偏角为。实验中,极板所带电荷量不变,若( )
A.保持S不变,增大d,则变大
B.保持S不变,增大d,则变小
C.保持d不变,减小S,则变小
D.保持d不变,减小S,则不变
【答案】A
【解析】分2组判断
对AB,根据,保持S不变,增大d,则电容C变小,根据,因Q不变,C变小,所以电压U变大,所以静电计指针偏角变大,A正确而B错误;
对CD,根据,保持d不变,减小S,则电容C变小,根据,因Q不变,C变小,所以电压U变大,所以静电计指针偏角变大,C.D错误;
考试中,判断出A正确,B、C、D可以不再研究,因为是单选题。
本题考查电容器的电容的决定式和定义式。
19.在如图所示的电路中,两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R。闭合开关S后,调整R,使L1和L2发光的亮度一样,此时流过两个灯泡的电流为I。然后,断开S。若时刻再闭合S,则在前后的一小段时间内,正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t的变化的图像是( )
【答案】B
【解析】由于与L1串联的电感线圈L的自感作用,电流逐渐增大,所以B正确,C错误,本题选B。
本题考查自感实验,但不是描述实验现象而是考查图象。
20.如图,若x轴表示时间,y轴表示位置,则该图像反映了某质点做匀速直线运动时,位置与时间的关系。若令x轴和y轴分别表示其他的物理量,则该图像又可以反映在某种情况下,相应的物理量之间的关系。下列说法中正确的是( )
A.若x轴表示时间,y轴表示动能,则该图像可以反映某物体受恒定合外力作用做直线运动过程中,物体动能与时间的关系
B.若x轴表示频率,y轴表示动能,则该图像可以反映光电效应中,光电子最大初动能与入射光频率之间的关系
C.若x轴表示时间,y轴表示动量,则该图像可以反映某物体在沿运动方向的恒定合外力作用下,物体动量与时间的关系
D.若x轴表示时间,y轴表示感应电动势,则该图像可以反映静置于磁场中的某闭合回路,当磁感应强度随时间均匀增大时,闭合回路的感应电动势与时间的关系
【答案】 C
【解析】逐项研究
A.,是t的二次函数,图象是抛物线,A错误;
B.爱因斯坦光电效应方程,与是一次函数关系,但截距为负,所以B错误;
C.动量=,P与t是一次函数关系,并且截距为正,C正确;考试时刻确定本题选C;
D.因为,所以,闭合回路的感应电动势为,是闭合回路(在垂直于磁场方向上)的面积,可见E是不变量,不随时间改变,图象是平行于t轴的直线。
本题综合考查直线运动,动能、动量、光电效应、电磁感应等物理知识和图象。
第Ⅱ卷(非选择题 共180分 物理72分)
本卷共11小题,共180分(物理4题 72分)。
21.(18分)
(1)甲同学要把一个量程为200的直流电流计,改装成量度范围是0~4V的直流电压表。
她按图1所示电路、用半偏法测定电流计的内电阻rg,其中电阻R0约为1。为使rg的测量值尽量准确,在以下器材中,电源E应选用______________,电阻器R1应选用______________,电阻器R2应选用______________(选填器材前的字母)
A.电源(电动势1.5V)
B.电源(电动势6V)
C.电阻箱(0~999.9)
D.滑动变阻器(0~500)
E.电位器(一种可变电阻,与滑动变阻器相当)(0~5.1)
F.电位器(0~51)
②该同学在开关断开情况下,检查电路连接无误后,将R2的阻值调至最大。后续的实验操作步骤依次是______________,______________,______________,______________,最后记录R1的阻值并整理好器材。(请按合理的实验顺序,选填下列步骤前的字母)
A.闭合S1
B.闭合S2
C.调节R2的阻值,使电流计指针偏转到满刻度
D.调节R2的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半
E.调节R1的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半
F.调节R1的阻值,使电流计指针偏转到满刻度
③如果所得的R1的阻值为300.0,则图1中被测电流计的内阻r的测量值为______________,该测量值__________实际值(选填“略大于”、“略小于”或“等于”)。
④给电流计__________联(选填“串”或“并”)一个阻值为__________的电阻,就可以将该电流计改装为量程4V的电压表。
(2)乙同学要将另一个电流计改装成直流电压表,但他仅借到一块标准电压表、一个电池组E、一个滑动变阻器和几个待用的阻值准确的定值电阻。
①该同学从上述具体条件出发,先将待改装的表直接与电压表校准。请你画完图2方框中的校准电路图。
实验中,当定值电阻R选用17.0时,调整滑动变阻器的阻值,电压表的示数是4.0V时,表的指针恰好指到满量程的五分之二;当R选用7.0时,调整的阻值,电压表的示数是2.0V时,表的指针又指到满量程的五分之二。
由此可以判定,表的内阻rg是_______,满偏电流是_______mA。若要将表改装为量程是15V的电压表,应配备一个_______的电阻。
【答案】(1)①B C F
②B C A E
③300 略小于
④串 19.7
(2)①如图所示:
②3.0 0.50 27.0
【解析】(1)①因为用半偏法测定电流计的内电阻rg的实验中,当闭合开关S2后,总电阻发生变化,造成干路电流变化,形成测量误差,为减小此误差,要使可变电阻R2的使用值尽可能大,在电流表满偏电流一定的条件下,应该使电源电动势尽可能大,所以电源选B。R1要选能读数的电阻箱C。根据,所以R2应选F。
②实验步骤:
B.闭合S2
C.调节R2的阻值,使电流计指针偏转到满刻度
A.闭合S1
E.调节R1的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半
③因为闭合S1后总电阻减小,干路电流变大,所以当调节R1的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半时,电阻箱的电流大于满刻度的一半,即电阻箱的电流大于电流计的电流,根据并联电路电阻与电流成反比,所以电阻箱的电阻小于电流计的电阻,即测量值略小于真实值。
也可通过计算得到此结论:
第1步:闭合S2,调节R2的阻值,使电流计指针偏转到满刻度时:,(为简便,式中R2中含R0,下同)
第2步:闭合S1,调节R1的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半时,,,解得,式中,所以,所以把R1作为的测量值,则测量值小于真实值。并且只有在的条件下,。
串联电阻的计算:根据串联电路电压与电阻成正比,有,其中,所以,即 19.7。
(2)②根据题目条件,有,,解得表的内阻rg是3.0,满偏电流是0.50mA。要将表改装为量程是15V的电压表,应配备一个27.0的电阻。
22.(16分)如图,跳台滑雪运动员经过一段加速滑行后从O点水平飞出,经过3.0s落到斜坡上的A点。已知O点是斜坡的起点,斜坡与水平面的夹角=37°,运动员的质量m=50kg.不计空气阻力。(取sin37°=0.60,cos37°=0.80;g取10m/s2)。
求:
(1)A点与O点的距离L;
(2)运动员离开0点时的速度大小;
(3)运动员落到A点时的动能。
【答案与解析】
2.(16分)(1)运动员在竖直方向做自由落体运动,,
A点与O点的距离L,则
(2)设运动员离开O点的速度为,运动员在水平方向做匀速直线运动,
即
解得
(3)由机械能守恒,取A点位重力势能零点,运动员落到A点的动能为
23.(18分)
利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器,广泛应用于测量和自动控制等领域。
如图1,将一金属或半导体薄片垂直置于磁场B中,在薄片的两个侧面、间通以电流时,另外两侧、间产生电势差,这一现象称霍尔效应。其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累,于是、间建立起电场EH,同时产生霍尔电势差UH。当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时,EH和UH达到稳定值,UH的大小与和以及霍尔元件厚度之间满足关系式,其中比例系数RH称为霍尔系数,仅与材料性质有关。
设半导体薄片的宽度(、间距)为,请写出UH和EH的关系式;若半导体材料是电子导电的,请判断图1中、哪端的电势高;
已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为n,电子的电荷量为e,请导出霍尔系数RH的表达式。(通过横截面积S的电流,其中是导电电子定向移动的平均速率);
图2是霍尔测速仪的示意图,将非磁性圆盘固定在转轴上,圆盘的周边等距离地嵌装着m个永磁体,相邻永磁体的极性相反。霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近。当圆盘匀速转动时,霍尔元件输出的电压脉冲信号图像如图3所示。
A.若在时间t内,霍尔元件输出的脉冲数目为,请导出圆盘转速的表达式。
B.利用霍尔测速仪可以测量汽车行驶的里程。除此之外,请你展开“智慧的翅膀”,提出另一个实例或设想。
23.【答案与解析】
(1)由 ①
②
当电场力与洛伦兹力相等时 ③
得 ④
又 ⑤
将 ③、④、⑤代入②,
得
(2) a.由于在时间t内,霍尔元件输出的脉冲数目为P,则
P=mNt
圆盘转速为
b.提出的实例或设想:代替打点计时器做实验,可测速度。
24.(20分)
雨滴在穿过云层的过程中,不断与漂浮在云层中的小水珠相遇并结合为一体,其质量逐渐增大。现将上述过程简化为沿竖直方向的一系列碰撞。已知雨滴的初始质量为,初速度为,下降距离后与静止的小水珠碰撞且合并,质量变为。此后每经过同样的距离后,雨滴均与静止的小水珠碰撞且合并,质量依次为、............(设各质量为已知量)。不计空气阻力。
若不计重力,求第次碰撞后雨滴的速度;
若考虑重力的影响,
A.求第1次碰撞前、后雨滴的速度和;
B.求第n次碰撞后雨滴的动能。
24.【答案与解析】
(1)不计重力,全过程中动量守恒,m0v0=mnv′n
得
(2)若考虑重力的影响,雨滴下降过程中做加速度为g的匀加速运动,碰撞瞬间动量守恒
a. 第1次碰撞前
第1次碰撞后
①
b. 第2次碰撞前
利用1式化简得 2
第2次碰撞后,利用2式得
同理,第3次碰撞后
…………
第n次碰撞后
动能
本题考查动量守恒定律、匀加速运动公式及归纳法解题。
整体印象:北京市第1次课程标准考试,除第24题外,整体难度不大,实现了平稳过渡。试卷结构与题型与去年北京卷相同,而与其他省的课程标准卷不同,主要一是不考热学,二是选修题没有单列。
2010-09-29 人教网
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