2013北京卷物理

2013北京卷物理

第 1页（共 11页） 2013 年北京市高考物理试卷 13．（6 分）下列说法正确的是（ ） A．液体中悬浮的微粒的无规则运动称为布朗运动 B．液体分子的无规则运动称为布朗运动 C．物体从外界吸收热量，其内能一定增加 D．物体对外界做功，其内能一定减少 14．（6 分）如图所示，一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心 O，经折射后分为两束单色光 a 和 b．下 列判断正确的是（ ） A．玻璃对 a 光的折射率小于对 b 光的折射率 B．a 光的频率大于 b 光的频率 C．在真空中 a 光的波长大于 b 光的波长 D．a 光光子能量小于 b 光光子能量 15．（6 分）一列沿 x 轴正方向传播的简谐机械横波，波速为 4m/s．某时刻波形如图所示，下列说法 正确的是（ ） A．这列波的振幅为 4cm B．这列波的周期为 1s C．此时 x=4m 处质点沿 y 轴负方向运动 D．此时 x=4m 处质点的加速度为 0 16．（6 分）倾角为α、质量为 M 的斜面体静止在水平桌面上，质量为 m 的木块静止在斜面体上．下 列结论正确的是（ ） A．木块受到的摩擦力大小是 mgcosα B．木块对斜两体的压力大小是 mgsinα 第 2页（共 11页） C．桌面对斜面体的摩擦力大小是 mgsinαcosα D．桌面对斜面体的支持力大小是（M+m）g 17．（6 分）如图，在磁感应强度为 B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆 MN 在平行金属导轨 上以速度 v 向右匀速滑动，MN 中产生的感应电动势为 El；若磁感应强度增为 2B，其他条件不变， MN 中产生的感应电动势变为 E2．则通过电阻 R 的电流方向及 E1 与 E2 之比 El：E2 分别为（ ） A．c→a，2：1 B．a→c，2：1 C．a→c，1：2 D．c→a，1：2 18．（6 分）某原子电离后其核外只有一个电子，若该电子在核的静电力作用下绕核做匀速圆周运动， 那么电子运动（ ） A．半径越大，加速度越大 B．半径越小，周期越大 C．半径越大，角速度越小 D．半径越小，线速度越小 19．（6 分）在实验操作前应该对实验进行适当的分析．研究平抛运动的实验装置示意如图．小球每 次都从斜槽的同一位置无初速度释放，并从斜槽末端水平飞出．改变水平板的高度，就改变了小球在 板上落点的位置，从而可描绘出小球的运动轨迹．某同学设想小球先后三次做平抛，将水平板依次放 在如图 1、2、3 的位置，且 1 与 2 的间距等于 2 与 3 的间距．若三次实验中，小球从抛出点到落点的 水平位移依次为 x1、x2、x3，机械能的变化量依次为△E1、△E2、△E3，忽略空气阻力的影响，下面分 析正确的是（ ） A．x2﹣x1=x3﹣x2，△E1=△E2=△E3 B．x2﹣x1＞x3﹣x2，△E1=△E2=△E3 C．x2﹣x1＞x3﹣x2，△E1＜△E2＜△E3 D．x2﹣x1＜x3﹣x2，△E1＜△E2＜△E3 20．（6 分）以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个 光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其 光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子电效应，这已被实验 证实． 光电效应实验装置示意如图．用频率为ν的普通光源照射阴极 K，没有发生光电效应．换用同样频率 为ν的强激光照射阴极 K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压 U，即将阴极 K 接电源正极， 第 3页（共 11页） 阳极 A 接电源负极，在 KA 之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大 U，光电流会逐渐减小；当 光电流恰好减小到零时，所加反向电压 U 可能是下列的（其中 W 为逸出功，h 为普朗克常量，e 为电 子电量）（ ） A． B． C．U=2hν﹣W D． 21．（18 分）某同学通过实验测定一个阻值约为 5Ω的电阻 Rx 的阻值． （1）现有电源（4V，内阻可不计）、滑动变阻器（0～50Ω，额定电流 2A），开关和导线若干，以及下 列电表： A．电流表（0～3A，内阻约 0.025Ω） B．电流表（0～0.6A，内阻约 0.125Ω） C．电压表（0～3V，内阻约 3kΩ） D．电压表（0～15V，内阻约 15kΩ） 为减小测量误差，在实验中，电流表应选用 ，电压表应选用 （选填器材前的字母）；实验电 路应采用图 1 中的 （选填“甲”或“乙”）． （2）图 2 是测量 Rx 的实验器材实物图，图中已连接了部分导线．请、请根据在（1）问中所选的电 路图，补充完成图 2 中实物间的连线． （3）接通开关，改变滑动变阻器滑片 P 的位置，并记录对应的电流表示数 I、电压表示数 U．某次电 第 4页（共 11页） 表示数如图 3 所示，可得该电阻的测量值 Rx= = Ω（保留两位有效数字）． （4）若在（1）问中选用甲电路，产生误差的主要原因是 ；若在（1）问中选用乙电路，产生误 差的主要原因是 ．（选填选项前的字母） A．电流表测量值小于流经 Rx 的电流值 B．电流表测量值大于流经 Rx 的电流值 C．电压表测量值小于 Rx 两端的电压值 D．电压表测量值大于 Rx 两端的电压值 （5）在不损坏电表的前提下，将滑动变阻器滑片 P 从一端滑向另一端，随滑片 P 移动距离 x 的增加， 被测电阻 Rx 两端的电压 U 也随之增加，下列反映 U﹣x 关系的示意图中正确的是 ． 22．（16 分）如图所示，两平行金属板间距为 d，电势差为 U，板间电场可视为匀强电场；金属板下 方有一磁感应强度为 B 的匀强磁场．带电量为+q、质量为 m 的粒子，由静止开始从正极板出发，经 电场加速后射出，并进入磁场做匀速圆周运动．忽略重力的影响，求： （1）匀强电场场强 E 的大小； （2）粒子从电场射出时速度 v 的大小； （3）粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径 R． 第 5页（共 11页） 23．（18 分）蹦床比赛分成预备运动和比赛动作．最初，运动员静止站在蹦床上；在预备运动阶段， 他经过若干次蹦跳，逐渐增加上升高度，最终达到完成比赛动作所需的高度；此后，进入比赛动作阶 段． 把蹦床简化为一个竖直放置的轻弹簧，弹力大小 F=kx（x 为床面下沉的距离，k 为常量）．质量 m=50kg 的运动员静止站在蹦床上，床面下沉 x0=0.10m；在预备运动中，假定运动员所做的总功 W 全部用于 其机械能；在比赛动作中，把该运动员视作质点，其每次离开床面做竖直上抛运动的腾空时间均为△ t=2.0s，设运动员每次落下使床面压缩的最大深度均为 x1．取重力加速度 g=10m/s2，忽略空气阻力的 影响． （1）求常量 k，并在图中画出弹力 F 随 x 变化的示意图； （2）求在比赛动作中，运动员离开床面后上升的最大高度 hm； （3）借助 F﹣x 图象可以确定弹性做功的规律，在此基础上，求 x1 和 W 的值． 第 6页（共 11页） 24．（20 分）对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系， 从而更加深刻地理解其物理本质． （1）一段横截面积为 S、长为 l 的直导线，单位体积内有 n 个自由电子，电子电量为 e．该导线通有 电流时，假设自由电子定向移动的速率均为 v． （a）求导线中的电流 I； （b）将该导线放在匀强磁场中，电流方向垂直于磁感应强度 B，导线所受安培力大小为 F 安，导线内 自由电子所受洛伦兹力大小的总和为 F，推导 F 安=F． （2）正方体密闭容器中有大量运动粒子，每个粒子质量为 m，单位体积内粒子数量 n 为恒量．为简 化问题，我们假定：粒子大小可以忽略；其速率均为 v，且与器壁各面碰撞的机会均等；与器壁碰撞 前后瞬间，粒子速度方向都与器壁垂直，且速率不变．利用所学力学知识，导出器壁单位面积所受粒 子压力 f 与 m、n 和 v 的关系． （注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明） 第 7页（共 11页） 参考答案与试题解析 13．【解答】AB、布朗运动是悬浮在液体当中的固体颗粒的无规则运动，是液体分子无规则热运动的 反映，故 A 正确，B 错误； C、由公式△U=W+Q 知做功和热传递都能改变物体内能，物体从外界吸收热量若同时对外界做功，则 内能不一定增加，故 C 错误； D、物体对外界做功若同时从外界吸收热量，则内能不一定减小，故 D 错误． 故选：A． 14．【解答】A、因为 a 光的偏折程度大于 b 光，所以对 a 光的折射率大于对 b 光的折射率．故 A 错 误； B、折射率大，频率大，所以 a 光的频率大于 b 光的频率，根据 E=hv 知，a 光的光子能量大于 b 光的 光子能量．故 B 正确，D 错误； C、因为 a 光的频率大，根据 c=λf 知，则 a 光的波长小．故 C 错误． 故选：B． 15．【解答】A、振幅等于 y 的最大值，故这列波的振幅为 A=2cm．故 A 错误． B、由图知，波长λ=8m，由波速公式 v= ，得周期 T= = s=2s．故 B 错误． C、简谐机械横波沿 x 轴正方向传播，由波形平移法得知，此时 x=4m 处质点沿 y 轴正方向运动．故 C 错误． D、此时 x=4m 处质点沿处于平衡位置，加速度为零．故 D 正确． 故选：D． 16．【解答】A、先对木块 m 受力分析，受重力、支持力和静摩擦力，根据平衡条件，有； f=mgsinα ① N=mgcosα ② 由①式，选项 A 错误； B、斜面对木块的支持力和木块对斜面的压力相等，由②式得 B 错误； C、D、对 M 和 m 整体受力分析，受重力和支持力，二力平衡，故桌面对斜面体的支持力为（M+m） g，静摩擦力为零，故 C 错误，D 正确； 故选：D． 第 8页（共 11页） 17．【解答】由楞次定律判断可知，MN 中产生的感应电流方向为 N→M，则通过电阻 R 的电流方向为 a→c． MN 产生的感应电动势公式为 E=BLv，其他条件不变，E 与 B 成正比，则得 El：E2=1：2． 故选：C 18．【解答】根据原子核对电子的库仑力提供向心力，由牛顿第二定律得 =ma=m =mω2r= ， 可得 a= T= ω= v= A、半径越大，加速度越小，故 A 错误； B、半径越小，周期越小，故 B 错误； C、半径越大，角速度越小，故 C 正确； D、半径越小，线速度越大，故 D 错误． 故选：C． 19．【解答】因为平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，下落的速度越来越快，则下落相等位移的 时间越来越短，水平方向上做匀速直线运动，所以 x2﹣x1＞x3﹣x2，因为平抛运动的过程中，只有重 力做功，所以机械能守恒，则，△E1=△E2=△E3．故 B 正确，A、C、D 错误． 故选：B． 20．【解答】根据题意知，一个电子吸收一个光子不能发生光电效应，换用同样频率为ν的强激光照射 阴极 K，则发生了光电效应，即吸收的光子能量为 nhv，n=2，3，4… 第 9页（共 11页） 则有：eU=nhv﹣W，解得 ．知 B 正确，A、C、D 错误． 故选：B． 21．【解答】（1）因电源的电压为 4V，因此电压表选择 3V 量程；由于阻值约为 5Ω的电阻 Rx 的，根据 欧姆定律可知，电流的最大值为 0.8A，从精确角度来说，所以电流表选择 0.6A 的量程； 根据待测电阻的阻值与电压表及电流表的阻值，可知 ＜ ，因此选择电流表外接法，故选择甲图． （2）根据电路图来连接实物图原则，注意电表的正负极，并分几个回路来连接．如图所示； （3）电压表的读数为 U=2.60V；电流表的读数为 I=0.50A； 根据欧姆定律 R= ，则有 R=5.2Ω； （4）由甲图可知，待测电阻与电压表并联后，与电流表串联，因此电流表测量值大于流经 Rx 的电流 值． 由乙图可知，待测电阻与电流表串联后，与电压表并联，因此电压表测量值大于 Rx 两端的电压值． 故选 B 和 D； （5）根据闭合电路欧姆定律与电阻定律，U=IRX= RX，当滑片 P 移动距离 x 的增加，被测电 阻 Rx 两端的电压增大，但不成正比，且增加越来越慢，则 U﹣x 图象如图 A 所示，故选：A． 故答案为：（1）B、C、甲 （2）略 （3）5.2Ω （4）B、D （5）A． 22．【解答】（1）根据匀强电场电势差和电场强度的关系得： 匀强电场场强 E 的大小 ； （2）设带电粒子出电场时速度为 v．由动能定理得： 解得： ； ① （3）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得： ② ①②联立得： ； 第 10页（共 11页） 答：（1）匀强电场场强 E 的大小 ；（2）粒子从电场射出时速度ν的大小 ；（3）粒子在磁场中做 匀速圆周运动的半径 R ． 23．【解答】（1）根据胡克定律得，mg=kx0，解得 k= ． F 随 x 的变化示意图如图所示． （2）根据竖直上抛运动的对称性，知运动员下落的时间为 1s． 则上升的最大高度 ． （3）人静止时弹性势能 =25J 运动员与弹簧接触时的速度 v=gt=10m/s． 以弹簧面为参考面，根据动能定理得 ﹣mgx0+W= 人从最高处 5m 下落到最低处： kx12=mg（h+x1） 联立两式解得 x1= m≈1.1m．则 W=2525J． 答： （1）常量 k=5000N/m，弹力 F 随 x 变化的示意图如图所示． （2）运动员离开床面后上升的最大高度为 5m． （3）x1 和 W 的值分别为 1.1m 和 2525J． 24．【解答】解：（1） （a）：（1）导体中电流大小 I= ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣① t 时间内电子运动的长度为 vt，则其体积为 Svt，通过导体某一截面的自由电子数为 nSvt 该时间内通过导体该截面的电量：q=nSvte﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣② 由①②式得 I=nesv； （b）令导体的长度为 L，则导体受到安培力的大小 F 安=BIL 又因为 I=nesv 第 11页（共 11页） 所以 F 安=BnesvL=nsLevB 长为 L 的导体中电子数为 N=nsl 每个电子所受洛伦兹力为 evB 所以 N 个粒子所受洛伦兹力的合力为 F=NevB=nslevB 即：F 安=F． （2）考虑单位面积，t 时间内能达到容器壁的粒子所占据的体积为 V=Svt=1×vt， 其中粒子有均等的概率与容器各面相碰，即可能达到目标区域的粒子数为 ， 由动量定理可得： 答：（1）a、导线中电流 I=nesv b、推导过程见解答； （2） ．