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- 2021-05-13 发布
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编辑整理排版©罗朋峰
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2019 年高考物理试题(北京卷)
第一部分共 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。
13.一列简谐横波某时刻的波形如图所示,比较介质中的三个质点 a、b、c,则
A.此刻 a 的加速度最小
B.此刻 b 的速度最小
C.若波沿 x 轴正方向传播,此刻 b 向 y 轴正方向运动
D.若波沿 x 轴负方向传播,a 比 c 先回到平衡位置
14.利用图 1 所示的装置(示意图),观察光的干涉、衍射现象,在光屏上得到如图 2 中甲和乙
两种图样。下列关于 P 处放置的光学元件说法正确的是
A.甲对应单缝,乙对应双缝
B.甲对应双缝,乙对应单缝
C.都是单缝,甲对应的缝宽较大
D.都是双缝,甲对应的双缝间距较大
15.下列说法正确的是
A.温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度
B.内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和
C.气体压强仅与气体分子的平均动能有关
D.气体膨胀对外做功且温度降低,分子的平均动能可能不变
16.如图所示,正方形区域内存在垂直纸面的匀强磁场。一带电粒子垂直磁场边界从 a 点射入,
从 b 点射出。下列说法正确的是
A.粒子带正电
B.粒子在 b 点速率大于在 a 点速率
C.若仅减小磁感应强度,则粒子可能从 b 点右侧射出
D.若仅减小入射速率,则粒子在磁场中运动时间变短
17.如图所示,a、b 两点位于以负点电荷-Q(Q > 0)为球心的球面上,c 点在球面外,则
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A.a 点场强的大小比 b 点大
B.b 点场强的大小比 c 点小
C.a 点电势比 b 点高
D.b 点电势比 c 点低
18.2019 年 5 月 17 日,我国成功发射第 45 颗北斗导航卫星,该卫星属于地球静止轨道卫星
(同步卫星)。该卫星
A.入轨后可以位于北京正上方 B.入轨后的速度大于第一宇宙速度
C.发射速度大于第二宇宙速度 D.若发射到近地圆轨道所需能量较少
19.光电管是一种利用光照射产生电流的装置,当入射光照在管中金属板上时,可能形成光电
流。表中给出了 6 次实验的结果。
组 次 入射光子的
能量/eV 相对光强 光电流大小/mA 逸出光电子的
最大动能/eV
第
一
组
1
2
3
4.0
4.0
4.0
弱
中
强
29
43
60
0.9
0.9
0.9
第
二
组
4
5
6
6.0
6.0
6.0
弱
中
强
27
40
55
2.9
2.9
2.9
由表中数据得出的论断中不正确的是
A.两组实验采用了不同频率的入射光
B.两组实验所用的金属板材质不同
C.若入射光子的能量为 5.0 eV,逸出光电子的最大动能为 1.9 eV
D.若入射光子的能量为 5.0 eV,相对光强越强,光电流越大
20.国际单位制(缩写 SI)定义了米(m)、秒(s)等 7 个基本单位,其他单位均可由物理关
系导出。例如,由 m 和 s 可以导出速度单位 。历史上,曾用“米原器”定义米,用平均
太阳日定义秒。但是,以实物或其运动来定义基本单位会受到环境和测量方式等因素的影
响,而采用物理常量来定义则可避免这种困扰。1967 年用铯-133 原
子基态的两个超精细能级间跃迁辐射的频率
定义 s ;1983 年用真空中的光速 定义 m。2018
年第 26 届国际计量大会决定,7 个基本单位全部用基本物理常量来
定义(对应关系如图,例如,s 对应 ,m 对应 c)。新 SI 自 2019
年5月20日(国际计量日)正式实施,这将对科学和技术发展产生
深远影响。下列选项不正确的是
A.7个基本单位全部用物理常量定义,保证了基本单位的稳定性
-1m s⋅
9 192 631 770 Hzν∆ =
-1299 792 458 m sc = ⋅
ν∆
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B.用真空中的光速c( )定义m,因为长度l与速度v存在l = vt,而s已定义
C.用基本电荷e(C)定义安培(A),因为电荷量q与电流I存在I = q/t,而s已定义
D.因为普朗克常量h(J⋅s)的单位中没有kg,所以无法用它来定义质量单位
第二部分(非选择题 共 180 分)本部分共 11 小题,共 180 分。
21.(18 分)
用如图 1 所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢
球沿斜槽轨道 PQ 滑下后从 Q 点飞出,落在水平挡板 MN 上。由于挡板靠近硬板一侧较低,
钢球落在挡板上时,钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板,重新释放钢球,如
此重复,白纸上将留下一系列痕迹点。
(1)下列实验条件必须满足的有______。
A.斜槽轨道光滑
B.斜槽轨道末段水平
C.挡板高度等间距变化
D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
(2)为定量研究,建立以水平方向为 x 轴、竖直方向为 y 轴
的坐标系。
a.取平抛运动的起始点为坐标原点,将钢球静置于 Q 点,钢球的______(选填“最上
端”、“最下端”或者“球心”)对应白纸上的位置即为原点;在确定 y 轴时______(选
填“需要”或者“不需要”)y 轴与重锤线平行。
b.若遗漏记录平抛轨迹的起始点,也可按下述方法处理数据:如图 2 所示,在轨迹上
取 A、B、C 三点,AB 和 BC 的水平间距相等且均为 x,测得 AB 和 BC 的竖直间距
分别是 y1 和 y2,则 ______ (选填“大于”、“等于”或
者“小于”)。可求得钢球平抛的初速度大小为______(已知
当地重力加速度为 g,结果用上述字母表示)。
(3)为了得到平抛物体的运动轨迹,同学们还提出了以下三种方案,
其中可行的是______。
A.从细管水平喷出稳定的细水柱,拍摄照片,即可得到平抛运动轨迹
B.用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置,平滑连接各位置,即
可得到平抛运动轨迹
C.将铅笔垂直于竖直的白纸板放置,笔尖紧靠白纸板,铅笔以一定初速度水平抛出,将
会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹
(4)伽利略曾研究过平抛运动,他推断:从同一炮台水平发射的炮弹,如果不受空气阻力,
不论它们能射多远,在空中飞行的时间都一样。这实际上揭示了平抛物体______。
A.在水平方向上做匀速直线运动
B.在竖直方向上做自由落体运动
C.在下落过程中机械能守恒
(5)牛顿设想,把物体从高山上水平抛出,速度一次比一次大,落地点就一次比一次远,
-1m s⋅
2
1
y
y
3
1
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如果速度足够大,物体就不再落回地面,它将绕地球运动,成为人造地球卫星。
同样是受地球引力,随着抛出速度增大,物体会从做平抛运动逐渐变为做圆周运
动,请分析原因。
((1)BD (2)a.球心 需要 b.大于 (3)AB (4)B
(5)物体初速度较小时,运动范围很小,引力可以看作恒力——重力,做平抛运动;随着
物体初速度增大,运动范围变大,引力不能再看作恒力;当物体初速度达到第一宇宙
速度时,做圆周运动而成为地球卫星。)
22.(16 分)
如图所示,垂直于纸面的匀强磁场磁感应强度为 B。纸面内有一正方形均匀金属线框
abcd,其边长为 L,总电阻为 R,ad 边与磁场边界平行。从 ad 边刚进入磁场直至 bc 边刚
要进入的过程中,线框在向左的拉力作用下以速度 v 匀速运动,求:
(1)感应电动势的大小 E;
(2)拉力做功的功率 P;
(3)ab 边产生的焦耳热 Q。
解: (1)由法拉第电磁感应定律可得,感应电动势
(2)线圈中的感应电流
拉力大小等于安培力大小
拉力的功率
(3)线圈 ab 边电阻
时间
ab 边产生的焦耳热 Q
23.(18 分)
电容器作为储能器件,在生产生活中有广泛的应用。对给定电容值为 C 的电容器充电,
无论采用何种充电方式,其两极间的电势差 u 随电荷量 q 的变化图像都相同。
2 1
−
gx y y
E BL= v
EI R
=
F BIL=
2 2 2vv= = B LP F R
4ab
RR =
Lt =
v
2 3
2
4ab
B LQ I R t R
= = v
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(1)请在图 1 中画出上述 u- q 图像。类比直线运动中由 v-t 图像
求位移的方法,求两极间电压为 U 时电容器所储存的电能
Ep。
(2)在如图 2 所示的充电电路中,R 表示电阻,E 表示电源(忽
略内阻)。通过改变电路中元件的参数对同一电容器进行两
次充电,对应的 q- t 曲线如图 3 中①②所示。
a.①②两条曲线不同是______(选填 E 或 R)的改变造成的;
b.电容器有时需要快速充电,有时需要均匀充电。依据 a 中的结论,说明实现这两种
充电方式的途径。
(3)设想使用理想的“恒流源”替换(2)中电源对电容器充电,可实现电容器电荷量随时间
均匀增加。请思考使用“恒流源”和(2)中电源对电容器的充电过程,填写下表(选填
“增大”、“减小”或“不变”)。
“恒流源” (2)中电源
电源两端电压
通过电源的电流
解: (1)u- q 图线如答图 1;
电压为 U 时,电容器带电 Q,图线和横轴围成的面积为所储存的电能 Ep
,又
故
(2)a.R
P
1
2E = QU Q=CU
P
1
2
2E = CU
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b.减小电阻 R,可以实现对电容器更快速充电;增大电阻 R,可以实现更均匀充电。
(3)
“恒流源” (2)中电源
电源两端电压 增大 不变
通过电源的电流 不变 减小
24.(20 分)
雨滴落到地面的速度通常仅为几米每秒,这与雨滴下落过程中受到空气阻力有关。雨
滴间无相互作用且雨滴质量不变,重力加速度为 g。
(1)质量为 m 的雨滴由静止开始,下落高度 h 时速度为 u,求这一过程中克服空气阻力所
做的功 W。
(2)将雨滴看作半径为 r 的球体,设其竖直落向地面的过程中所受空气阻力 f = kr2v2,其中
v 是雨滴的速度,k 是比例系数。
a.设雨滴的密度为ρ,推导雨滴下落趋近的最大速度 vm 与半径 r 的关系式;
b.示意图中画出了半径为 r1、r2(r1> r2)的雨滴在空气中
无初速下落的 v-t 图线,其中______对应半径为 r1 的雨
滴(选填①、②);若不计空气阻力,请在图中画出雨
滴无初速下落的 v-t 图线。
(3)由于大量气体分子在各方向运动的几率相等,其对静止雨滴的作用力为零。将雨滴简化
为垂直于运动方向面积为 S 的圆盘,证明:圆盘以速度 v 下落时受到的空气阻力
(提示:设单位体积内空气分子数为 n,空气分子质量为 m0)。
解: (1)根据动能定理
可得
(2)a.根据牛顿第二定律
得
当加速度为零时,雨滴趋近于最大速度
f ∝ 2v
21
2mgh W m− = u
21
2W mgh m= − u
mg f ma− =
2 2kra g m
= − v
mv
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雨滴质量
由 , 可得,雨滴最大速度
b.①
如答图 2
(3)根据题设条件:大量气体分子在各方向运动的几率相等,其对静止雨滴的作用力为零。
以下只考虑雨滴下落的定向运动。
简化的圆盘模型如答图 3。设空气分子与圆盘碰撞前后相对速度大小不变。在
时间内,与圆盘碰撞的空气分子质量为
以 F 表示圆盘对气体分子的作用力,根据动量定理,
有
得
由牛顿第三定律,可知圆盘所受空气阻力
采用不同的碰撞模型,也可得到相同结论。
34 π3m r ρ=
0=a
m
4π
3
g rk
ρ=v
t∆
0m S tnm∆ = ∆v
F t m∆ ∝ ∆ × v
0F nm S∝ 2v
f ∝ 2v