2007北京卷物理 11页

第 1页（共 11页） 2007 年北京市高考物理试卷 13．（6 分）光导纤维的结构如图，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．以下关于光导纤维的 说法正确的是（ ） A．内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 B．内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 C．内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射 D．内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用 14．（6 分）下列说法正确的是（ ） A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应 B．汤姆生发现电子，表明原子具有核式结构 C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短 D．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小， 原子总能量增大 15．（6 分）不久前欧洲天文学家在太阳系之外发现了一颗可能适合人类居住的行星，命名为“格利斯 581c”．该行星的质量是地球的 5 倍，直径是地球的 1.5 倍．设想在该行星表面附近绕行星圆轨道运 行的人造卫星的动能为 Ek1，在地球表面附近绕地球沿圆轨道运行的相同质量的人造卫星的动能为 Ek2， 则 为（ ） A．0.13 B．0.3 C．3.33 D．7.5 16．（6 分）为研究影响家用保温瓶保温效果的因素，某位同学在保温瓶中灌入热水，先测量初始水 温，经过一定时间后再测量末态水温．改变实验条件，先后共做了 6 次实验，实验数据记录如下表： 序号 瓶内水量（mL） 初始水温（℃） 时间（h） 末态水温（℃） 1 1000 91 4 78 2 1000 98 8 74 3 1500 91 4 80 4 1500 98 10 75 5 2000 91 4 82 6 2000 98 12 77 第 2页（共 11页） 下列研究方案中符合控制变量方法的是（ ） A．若研究瓶内水量与保温效果的关系，可用第 1、3、5 次实验数据 B．若研究瓶内水量与保温效果的关系，可用第 2、4、6 次实验数据 C．若研究初始水温与保温效果的关系，可用第 1、2、3 次实验数据 D．若研究保温时间与保温效果的关系，可用第 4、5、6 次实验数据 17．（6 分）电阻 R1、R2 与交流电源按照图 1 方式连接，R1=10Ω，R2=20Ω．合上开关 S 后，通过电阻 R1 的正弦交变电流 i 随时间 t 变化的情况如图 2 所示．则（ ） A．通过 R1 的电流有效值是 1.2A B．R1 两端的电压有效值是 6V C．通过 R2 的电流最大值是 1.2 A D．R2 两端的电压最大值是 6 V 18．（6 分）图示为高速摄影机拍摄到的子弹穿透苹果瞬间的照片．该照片经放大后分辨出，在曝光 时间内，子弹影象前后错开的距离约为子弹长度的 1%～2%．已知子弹飞行速度约为 500m/s，由此可 估算出这幅照片的曝光时间最接近（ ） A．10﹣3s B．10﹣6s C．10﹣9s D．10﹣12s 19．（6 分）如图所示的单摆，摆球 a 向右摆动到最低点时，恰好与一沿水平方向向左运动的粘性小 球 b 发生碰撞，并粘接在一起，且摆动平面不变．已知碰撞前 a 球摆动的最高点与最低点的高度差为 h，摆动的周期为 T，a 球质量是 b 球质量的 5 倍，碰撞前 a 球在最低点的速度是 b 球速度的一半．则 碰撞后（ ） A．摆动的周期为 第 3页（共 11页） B．摆动的周期为 C．摆球的最高点与最低点的高度差为 0.3h D．摆球的最高点与最低点的高度差为 0.25h 20．（6 分）在真空中的光滑水平绝缘面上有一带电小滑块．开始时滑块静止．若在滑块所在空间加 一水平匀强电场 E1，持续一段时间后立刻换成与 E1 相反方向的匀强电场 E2．当电场 E2 与电场 E1 持续 时间相同时，滑块恰好回到初始位置，且具有动能 Ek．在上述过程中，E1 对滑块的电场力做功为 W1， 冲量大小为 I1；E2 对滑块的电场力做功为 W2，冲量大小为 I2．则（ ） A．I1=I2 B．4I1=I2 C．W1=0.25Ek，W2=0.75Ek D．W1=0.20Ek，W2=0.80Ek 21．（18 分）（1）图 1 是电子射线管示意图．接通电源后，电子射线由阴极沿 x 轴方向射出，在荧光 屏上会看到一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下（z 轴负方向）偏转，在下列措施中可采用的是 ．（填 选项代号） A．加一磁场，磁场方向沿 z 轴负方向 B．加一磁场，磁场方向沿 y 轴正方向 C．加一电场，电场方向沿 z 轴负方向 D．加一电场，电场方向沿 y 轴正方向 （2）某同学用图 2 所示的实验装置研究小车在斜面上的运动． 实验步骤如下： a．安装好实验器材． b．接通电源后，让拖着纸带的小车沿平板斜面向下运动，重复几次．选出一条点迹比较清晰的纸带， 舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，每两个打点间隔取一个计数点，如图 3 中 0、1、2、…6 点所示． c．测量 1、2、3、…6 计数点到 0 计数点的距离，分别记做：S1、S2、S3…S6． d．通过测量和计算，该同学判断出小车沿平板做匀加速直线运动． e．分别计算出 S1、S2、S3…S6 与对应时间的比值 ． 第 4页（共 11页） f．以 为纵坐标、t 为横坐标，标出 与对应时间 t 的坐标点，画出 ﹣t 图线． 结合上述实验步骤，请你完成下列任务： ①实验中，除打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、平板、铁架台、导线及开关外，在下面的仪器 和器材中，必须使用的有 和 ．（填选项代号） A．电压合适的 50Hz 交流电源 B．电压可调的直流电源 C．刻度尺 D．秒表 E．天平 F．重锤 ②将最小刻度为 1mm 的刻度尺的 0 刻线与 0 计数点对齐，0、1、2、5 计数点所在的位置如图 4 所示， 则 S2= cm，S5= cm． ③该同学在图 5 中已标出 1、3、4、6 计数点对应的坐标点，请你在该图中标出与 2、5 两个计数点对 应的坐标点，并画出 ﹣t 图线． ④根据 ﹣t 图线判断，在打 0 计数点时，小车的速度 v0= m/s；它在斜面上运动的加速度 a= m/s2． 第 5页（共 11页） 22．（16 分）两个半径均为 R 的圆形平板电极，平行正对放置，相距为 d，极板间电压为 U，板间电 场可以认为是均匀的．一个α粒子从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间，到达 负极板时恰好落在极板中心．已知质子电荷为 e，质子和中子的质量均视为 m，忽略重力和空气阻力 的影响．求： （1）极板间的电场强度 E； （2）α粒子在极板间运动的加速度 a； （3）α粒子的初速度 v0． 23．（18 分）环保汽车将为 2008 年奥运会场馆服务．某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量 m=3×103kg．当它在水平路面上以 v=36km/h 的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流 I=50A，电压 U=300V．在此行驶状态下： （1）求驱动电机的输入功率 P 电； （2）若驱动电机能够将输入功率的 90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率 P 机，求汽车所受阻力与 车重的比值（g 取 10m/s2）； （3）设想改用太阳能电池给该车供电，其他条件不变，求所需太阳能电池板的最小面积．结合计算 结果，简述你对该设想的思考． 已知太阳辐射的总功率 P0=4×1026W，太阳到地球的距离 r=1.5×1011m，太阳光传播到达地面的过程 中大约有 30%的能量损耗，该车所用太阳能电池的能量转化效率约为 15%． 第 6页（共 11页） 24．（20 分）用密度为 d、电阻率为ρ、横截面积为 A 的薄金属条制成边长为 L 的闭合正方形框 abb′a′．如 图所示，金属方框水平放在磁极的狭缝间，方框平面与磁场方向平行．设匀强磁场仅存在于相对磁极 之间，其他地方的磁场忽略不计．可认为方框的 aa′边和 bb′边都处在磁极间，极间磁感应强度大小为 B．方框从静止开始释放，其平面在下落过程中保持水平（不计空气阻力）． （1）求方框下落的最大速度 vm（设磁场区域在竖直方向足够长）； （2）当方框下落的加速度为 时，求方框的发热功率 P； （3）已知方框下落的时间为 t 时，下落的高度为 h，其速度为 vt（vt＜vm）．若在同一时间 t 内，方框 内产生的热与一恒定电流 I0 在该框内产生的热相同，求恒定电流 I0 的表达式． 第 7页（共 11页） 参考答案与试题解析 13．【解答】发生全反射的条件是光由光密介质射入光疏介质，所以内芯的折射率大．且光传播在内 芯与外套的界面上发生全反射故选：A 14．【解答】A、太阳内部有大量的氢核，太阳内部温度极高，满足氢核发生聚变的条件，所以 A 错 误； B、α粒子散射实验表明原子的核式结构，故 B 错误； C、发生光电效应的条件是入射光的频率大于等于金属的极限频率，而对于光，频率越大，波长越小， 故 C 错误； D、能量守恒定律是自然界普遍成立的定律之一，在电子跃迁的过程中，能量守恒．故 D 正确． 故选 D． 15．【解答】在行星表面运行的卫星其做圆周运动的向心力由万有引力提供 故有 ， 所以卫星的动能为 = 故在地球表面运行的卫星的动能 EK2= 在“格利斯”行星表面表面运行的卫星的动能 EK1= 所以有 = = • = = =3.33 故 C 正确． 故选 C． 16．【解答】A、B、若研究瓶内水量与保温效果的关系，应该控制初始状态温度和时间一定，故 A 正 确，B 错误； C、若研究初始水温与保温效果的关系，应该控制水量和时间一定，故 C 错误； D、若研究保温时间与保温效果的关系，应该控制水量和初始状态温度，故 D 错误； 故选 A． 17．【解答】从图 2 可以看出，通过 R2 电流的有效值是 0.6A，所以 R2 两端电压的有效值为 12V，最大 电压是 ，R1 两端电压的有效值为 6V，而串联电路中各部分电流相等，所以电流的最大值为 第 8页（共 11页） ，故 ACD 错误，B 正确． 故选：B． 18．【解答】苹果一般大小为 10cm 左右．所以可以看出子弹大约 5cm 左右．所以曝光时子弹发生的 位移大约为 5×10﹣4m～1×10﹣3m，根据位移公式可以得出，曝光时间大约为 10﹣6s．所以 B 正确． 故选：B． 19．【解答】单摆的周期与摆球的质量无关，只决定于摆长和当地的重力加速度．所以 AB 错误． 在 a 球向下摆的过程中，只有重力做功，机械能守恒． 有 a、b 两球碰撞过程时间极短，两球组成的系统动量守恒． 所以有 Mv1﹣m•2v1=（M+m）v2 碰撞后摆动过程中，机械能守恒， 所以有 整理得 ， 所以 h'=0.25h．所以 D 正确． 故选 D． 20．【解答】设第一过程末速度为 v1，第二过程末速度大小为 v2．根据上面的分析知两过程的平均速 度大小相等． 根据匀变速直线运动规律有 ，所以有 v2=2v1． 根据动能定理有：W1= mv12， W2= mv22﹣ mv12， 而 Ek= mv22 所以 W1=0.25Ek，W2=0.75Ek 又因为位移大小相等，所以两个过程中电场力的大小之比为 1：3， 根据冲量定义得：I1=F1t，I2=F2t 所以 I2=3I1 故 A、B、D 错误，C 正确． 故选 C． 21．【解答】（1）要想使电子向下偏，必须给电子一个竖直向下的力．根据左手定则，可以判断出应 第 9页（共 11页） 该施加指向 y 轴正方向的磁场．如果加电场，则电场力方向竖直向下，而电子受电场力的方向与电场 的方向相反，所以应该加竖直向上的电场． （2）①必须使用的有电压合适的 50Hz 交流电源，刻度尺． ②根据毫米刻度尺读数规则得：S2=2.98cm，S5=13.20 cm ③如图 ④根据 ﹣t 图线与 的交点，得出在打 0 计数点时，小车的速度 v0=0.19m/s， 由于 表示中间时刻速度，所以 ﹣t 图线的时间扩大为原来的两倍， 根据 ﹣t 图线的斜率求出它在斜面上运动的加速度 a=4.70 m/s2． 故答案为：（1）B （2）①A，C ②（2.97～2.99），（13.19～13.21） ③如图 ④0.19，4.70 22．【解答】（1）极间场强 故极板间的电场强度 （2）α粒子在极板间运动的加速度 a= ，代入得： 故α粒子在极板间运动的加速度 a= （3）由 得： 故α粒子的初速度 v0= ． 第 10页（共 11页） 23．【解答】（1）驱动电机的输入功率 P 电=IU=1.5×104W 故驱动电机的输入功率 P 电=1.5×104W． （2）在匀速行驶时：P 机=0.9P 电=Fv=fv，故有： ，v=36km/h=10m/s， 带入数据得汽车所受阻力与车重之比为： ． 故汽车所受阻力与车重的比值为 0.045． （3）当阳光垂直电磁板入射式，所需板面积最小，设其为 S，距太阳中心为 r 的球面面积：S0=4πr2． 若没有能量的损耗，太阳能电池板接受到的太阳能功率为 P′，则 ① 设太阳能电池板实际接收到的太阳能功率为 P，P=（1﹣30%）P/② 所以由①②可得： 由于 P 电=15%P，所以电池板的最小面积 S= = ≈101m2 故所需最小面积为 101m2． 分析可行性并提出合理的改进建议：现在还不能达到设计要求，要进一步提高太阳能电池转化率，减 小车的质量，提高电动机效率． 24．【解答】（1）方框质量 m=4LAd 方框电阻 方框下落速度为 v 时，产生的感应电动势 E=B•2Lv 感应电流 方框下落过程，受到重力 G 及安培力 F， G=mg=4LAdg，方向竖直向下 安培力 ，方向竖直向上 当 F=G 时，方框达到最大速度，即 v=vm 则 方框下落的最大速度 （2）方框下落加速度为 时，根据牛顿第二定律有 ， 则 第 11页（共 11页） 方框的发热功率 （3）根据能量守恒定律，方框重力势能转化动能和电流产生的热量，所以有 解得：恒定电流 I0 的表达式 答：（1）求方框下落的最大速度为 ； （2）方框的发热功率 P 是 ； （3）恒定电流 I0 的表达式为 ．