北京高考理综物理试题及答案

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北京高考理综物理试题及答案

绝密★使用完毕前 2011 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) 本试卷共 14 页,300 分。考试时长 150 分钟。考生务必将答案答在答题卡上,在试卷上 作答无效。考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。 以下数据可供解题时参考: 可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 O 16 Na 23 S 32 Cl 35.5 第一部分(选择题 共 120 分) 本卷共 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.表示放射性元素碘 131( )β 衰变的方程是 A. B. C. D. 14.如图所示的双缝干涉实验,用绿光照射单缝 S 时,在光屏 P 上观察到干涉条纹。要得到 相邻条纹间距更大的干涉图样,可以 A.增大 S1 与 S2 的间距 B.减小双缝屏到光屏的距离 C.将绿光换为红光 D.将绿光换为紫光 15.由于通讯和广播等方面的需要,许多国家发射了地球同步轨道卫星,这些卫星的 A.质量可以不同 B.轨道半径可以不同 C.轨道平面可以不同 D.速率可以不同 16.介质中有一列简谐机械波传播,对于其中某个振动质点, A.它的振动速度等于波的传播速度 B.它的振动方向一定垂直于波的传播方向 C.它在一个周期内走过的路程等于一个波长 D.它的振动频率等于波源的振动频率 131 53 I 131 127 4 53 51 2I Sb He→ + 131 131 0 53 54 1I Xe e−→ + 131 130 1 53 53 0I I n→ + 131 130 1 53 52 1I Te H→ + 17.如图所示电路,电源内阻不可忽略。开关 S 闭合后,在变阻器 R0 的滑动端向下滑动的过 程中, A.电压表与电流表的示数都减小 B.电压表与电流表的示数都增大 C.电压表的示数增大,电流表的示数减小 D.电压表的示数减小,电流表的示数增大 18.“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处,从几十米高处跳下的一种极 限运动。某人做蹦极运动,所受绳子拉力 F 的大小随时间 t 变化的情况如图所示。将蹦极 过程近似为在竖直方向的运动,重力加速度为 g。据图可知,此人在蹦极过程中最大加速 度约为 A.g B.2g C.3g D.4g 19.某同学为了验证断电自感现象,自己找来带铁 心的线圈 L、小灯泡 A、开关 S 和电池组 E,用导线将它们连接成如图所示的电路。检查 电路后,闭合开关 S,小灯泡发光;再断开开关 S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。 虽经多次重复,仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象,他冥思苦想找不出原因。你 认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是 A.电源的内阻较大 B.小灯泡电阻偏大 C.线圈电阻偏大 D.线圈的自感系数较大 20.物理关系式不仅反映了物理量之间的关系,也确定了单位间的关系。如关系式 U=I R 既反 映了电压、电流和电阻之间的关系,也确定了 V(伏)与 A(安)和Ω(欧)的乘积等效。 现有物理量单位:m(米)、s(秒)、N(牛)、J(焦)、W(瓦)、C(库)、F(法)、A (安)、Ω(欧)和 T(特),由它们组合成的单位都与电压单位 V(伏)等效的是 A.J/C 和 N/C B.C/ F 和 T⋅m2/s C.W/A 和 C⋅T⋅m/s D. ⋅ 和 T⋅A⋅m 1 2W 1 2Ω 第二部分(非选择题 共 180 分) 21.(18 分) (1)用如图 1 所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关 K 和 两个部件 S、T。请根据下列步骤完成电阻测量: ①旋动部件   ,使指针对准电流的“0”刻线。 ②将 K 旋转到电阻挡“×100”的位置。 ③将插入“+”、“-”插孔的表笔短接,旋动部件   , 使指针对准电阻的   (填“0 刻线”或“∞刻线”)。 ④将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过 小。 为了得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理 的步骤,并按   的顺序进行操作,再完成读数测量。 A.将 K 旋转到电阻挡“×1k”的位置 B.将 K 旋转到电阻挡“×10”的位置 C.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接 D.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准 (2)如图 2,用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部 分碰撞前后的动量关系。 ①实验中,直接测定小球碰撞前后的 速度是不容易的。但是,可以通过 仅测量   (填选项前的符号), 间接地解决这个问题。 A.小球开始释放高度 h B.小球抛出点距地面的高度 H C.小球做平抛运动的射程 ②图 2 中 O 点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时,先让入射球 m1 多次从斜 轨上 S 位置静止释放,找到其平均落地点的位置 P,测量平抛射程 OP。 然后,把被碰小球 m2 静置于轨道的水平部分,再将入射球 m1 从斜轨上 S 位置静止 释放,与小球 m2 相碰,并多次重复。 接下来要完成的必要步骤是   。(填选项前的符号) 图 1 图 2 A.用天平测量两个小球的质量 m1、m2 B.测量小球 m1 开始释放高度 h C.测量抛出点距地面的高度 H D.分别找到 m1、m2 相碰后平均落地点的位置 M、N E.测量平抛射程 OM,ON ③若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为   (用②中测量的量表示); 若碰撞是弹性碰撞,那么还应满足的表达式为   (用②中测量的量表示)。 ④经测定,m1=45.0g,m 2=7.5g,小球落地 点的平均位置距 O 点的距离如图 3 所示。碰 撞前、后 m1 的动量分别为 p1 与 ,则 p1: =   : 11;若碰撞结束时 m2 的动量为 , 则 : = 11 :   。 实验结果说明,碰撞前、后总动量的比值 为   。 ⑤有同学认为,在上述实验中仅更换两个小球的材质,其它条件不变,可以使被碰小 球做平抛运动的射程增大。请你用④中已知的数据,分析和计算出被碰小球 m2 平 抛运动射程 ON 的最大值为   cm。 22.(16 分) 如图所示,长度为 l 的轻绳上端固定在 O 点,下端系一质量为 m 的小球(小球的大 小可以忽略)。 (1)在水平拉力 F 的作用下,轻绳与竖直方向的夹角为α,小球 保持静止。画出此时小球的受力图,并求力 F 的大小; (2)由图示位置无初速释放小球,求当小球通过最低点时的速 度大小及轻绳对小球的拉力。不计空气阻力。 23.(18 分) 利用电场和磁场,可以将比荷不同的离子分开,这种方法在化学分析和原子核技术等领 域有重要的应用。 如图所示的矩形区域 ACDG(AC 边足够长)中存在垂直于纸面的匀强磁场,A 处有 一狭缝。离子源产生的离子,经静电场加速后穿过狭缝沿垂直于 GA 边且垂直于磁场的方 向射入磁场,运动到 GA 边,被相应的收集器收集。整个装置内部为真空。 1p ′ 1p ′ 2p ′ 1p ′ 2p ′ 1 1 2 p p p′ ′+ 图 3 已知被加速的两种正离子的质量分别是 m1 和 m2(m1 > m2),电荷量均为 q。加速电 场的电势差为 U,离子进入电场时的初速度可以忽略。不计重力,也不考虑离子间的相互 作用。 (1)求质量为 m1 的离子进入磁场时的速率 ; (2)当磁感应强度的大小为 B 时,求两种离子在 GA 边落点的间距 s; (3)在前面的讨论中忽略了狭缝宽度的影响,实际装置中狭缝具有一定宽度。若狭缝过宽, 可能使两束离子在 GA 边上的落点区域交叠,导致两种离子无法完全分离。 设磁感应强度大小可调,GA 边长为定值 L,狭缝宽度为 d,狭缝右边缘在 A 处。 离子可以从狭缝各处射入磁场,入射方向仍垂直于 GA 边且垂直于磁场。为保证上述 两种离子能落在 GA 边上并被完全分离,求狭缝的最大宽度。 24.(20 分) 静电场方向平行于 x 轴,其电势ϕ 随 x 的分布可简化为如图所示的折线,图中ϕ 0 和 d 为已知量。一个带负电的粒子在电场中以 x = 0 为中心、沿 x 轴方向做周期性运动。已知 该粒子质量为 m、电量为−q,其动能与电势能之和为-A(0 < A < qϕ 0)。忽略重力。求 (1)粒子所受电场力的大小; (2)粒子的运动区间; (3)粒子的运动周期。 1v 绝密★考试结束前 2011 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)参考答案 第一部分共 20 小题,每题 6 分,共 120 分。 13.B 14.C 15.A 16.D 17.A 18.B 19.C 20.B 第二部分共 11 小题,共 180 分。 21.(18 分) (1)①S ③T 0 刻线 ④ADC (2)①C ②ADE 或 DEA 或 DAE ③m1·OM+ m2·ON = m1·OP m1·OM 2+ m2·ON 2= m1·OP2 ④14 2.9 1~1.01 ⑤76.8 22.(16 分) (1)受力图见右 根据平衡条件,应满足 Tcosα = mg ,Tsinα = F 拉力大小 F = mg tanα (2)运动中只有重力做功,系统机械能守恒 则通过最低点时,小球的速度大小 根据牛顿第二定律 解得轻绳对小球的拉力 ,方向竖直向上 23.(18 分) (1)加速电场对离子 m1 做的功 W = qU 由动能定理 21(1 cos ) 2mgl mα− = v 2 (1 cos )gl α= −v 2 T mg m l ′ − = v 2 (3 2cos )T mg m mgl α′ = + = −v 2 1 1 1 2 m qU=v 得 ① (2)由牛顿第二定律和洛仑兹力公式 , ,利用①式得 离子在磁场中的轨道半径分别为 , ② 两种离子在 GA 上落点的间距 ③ (3)质量为 m1 的离子,在 GA 边上的落点都在其入射点左侧 处,由于狭缝的宽度 为 d,因此落点区域的宽度也是 d。同理,质量为 m2 的离子在 GA 边上落点区域 的宽度也是 d。 为保证两种离子能完全分离,两个区域应无交叠,条件为 ④ 利用②式,代入④式得 的最大值满足 得 求得最大值 24.(20 分) (1)由图可知,0 与 d(或 )两点间的电势差为ϕ 0 电场强度的大小 电场力的大小 (2)设粒子在 区间内运动,速率为 v,由题意得 ① 由图可知 ② 由①②得 ③ 因动能非负,有 得 1 1 2qU m =v 2mq B R = vv mR qB = v 1 1 2 2mUR qB = 2 2 2 2m UR qB = 1 2 1 22 82 2 ( )Us R R m mqB = − = − 12R 1 22( )R R d− > 2 1 1 2 1 mR dm  − >    1R 1m2R L d= − 2 1 ( ) 1 mL d dm  − − >    1 2 m 1 22 m md L m m −= ⋅ − d− 0E d ϕ= 0qF qE d ϕ= = 0 0[ , ]x x− 21 2 m q Aϕ− = −v 0 1 x d ϕ ϕ  = −    2 0 1 12 xm q Ad ϕ  = − −   v 0 1 0xq Ad ϕ  − −    ≥ 0 1 Ax d qϕ  −    ≤ 即 ④ 粒子的运动区间 (3)考虑粒子从 处开始运动的四分之一周期 根据牛顿第二定律,粒子的加速度 ⑤ 由匀加速直线运动 将④⑤代入,得 粒子的运动周期 ⑥ 0 0 1 Ax d qϕ  = −    0 0 1 1A Ad x dq qϕ ϕ    − − −        ≤ ≤ 0x− 0qF qEa m m md ϕ= = = 02xt a = 2 0 0 2 (1 )md At q qϕ ϕ= − 0 0 44 2 ( )dT t m q Aq ϕϕ= = −
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