2004北京卷物理

2004北京卷物理

第 1页（共 10页） 2004 年北京市高考物理试卷 14．（6 分）下列说法正确的是（ ） A．外界对气体做功，气体的内能一定增大 B．气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大 C．气体的温度越低，气体分子无规则运动的平均动能越大 D．气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大 15．（6 分）声波属于机械波，下列有关声波的描述中正确的是（ ） A．同一列声波在各种介质中的波长是相同的 B．声波的频率越高，它在空气中传播的速度越快 C．声波可以绕过障碍物传播，即它可以发生衍射 D．人能辨别不同乐器同时发出的声音，证明声音不会发生干涉 16．（6 分）氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子．已知基态的氦离子能量为 E1=﹣ 54.4eV，氦离子能级的示意图如图所示．在具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃 迁的是（ ） A．40.8eV B．43.2eV C．51.0eV D．54.4eV 17．（6 分）已知一束可见光 a 是由 m、n、p 三种单色光组成的，检测发现三种单色光中，n、p 两种 色光的频率都大于 m 色光；n 色光能使某金属发生光电效应，而 p 色光不能使该金属发生光电效应．那 么，光束 a 通过三棱镜的情况是（ ） A． B． C． D． 18．（6 分）如图所示，正方形区域 abcd 中充满匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．一个氢核从 ad 边的中点 m 沿着既垂直于 ad 边又垂直于磁场的方向，以一定速度射入磁场，正好从 ab 边中点 n 射 出磁场．若将磁场的磁感应强度变为原来的 2 倍，其它条件不变，则这个氢核射出磁场的位置是（ ） 第 2页（共 10页） A．在 b、a 之间某点 B．在 n、a 之间某点 C．a 点 D．在 a、m 之间某点 19．（6 分）1990 年 5 月，紫金山天文台将他们发现的第 2752 号小行星命名为吴健雄星，该小行星的 半径为 16km．若将此小行星和地球均看成质量分布均匀的球体，小行星密度与地球相同．已知地球 半径 R=6400km，地球表面重力加速度为 g．这个小行星表面的重力加速度为（ ） A．400g B． C．20g D． 20．（6 分）静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置，其中某部分静电场的分布如右 图所示．虚线表示这个静电场在 xoy 平面内的一簇等势线，等势线形状相对于 ox 轴、oy 轴对称．等 势线的电势沿 x 轴正向增加．且相邻两等势线的电势差相等．一个电子经过 P 点（其横坐标为﹣x0） 时，速度与 ox 轴平行．适当控制实验条件，使该电子通过电场区域时仅在 ox 轴上方运动．在通过电 场区域过程中，该电子沿 y 方向的分速度 vy 随位置坐标 x 变化的示意图是（ ） A． B． C． D． 21．（18 分）为了测定电流表 A1 的内阻，采用如图 1 所示的电路．其中： A1 是待测电流表，量程为 300μA，内阻约为 100Ω； A2 是标准电流表，量程是 200μA； R1 是电阻箱，阻值范围 0～999.9Ω； R2 是滑动变阻器； R3 是保护电阻； 第 3页（共 10页） E 是电池组，电动势为 4V，内阻不计； S1 是单刀单掷开关，S2 是单刀双掷开关． （1）根据电路图 1，请在图 2 中画出连线，将器材接成实验电路 （2）连接好电路，将开关 S2 扳到接点 a 处，接通开关 S1，调整滑动变阻器 R2 使电流表 A2 的读数是 150μA；然后将开关 S2 扳到接点 b 处，保持 R2 不变，调节电阻箱 R1，使 A2 的读数仍为 150μA．若此 时电阻箱各旋钮的位置如图 3 所示，电阻箱 R1 的阻值是 Ω，则待测电流表 A1 的内阻 Rg= Ω． （3）上述实验中，无论怎样调整滑动变阻器 R2 的滑动端位置，都要保证两块电流表的安全．在下面 提供的四个电阻中，保护电阻 R3 应选用： （填写阻值相应的字母）． A.200kΩ B.20kΩ C.15kΩ D.20Ω （4）下面提供最大阻值不同的四个滑动变阻器供选用，既要满足上述实验要求，又要调整方便，滑 动变阻器 （填写阻值相应的字母）是最佳选择． A.1kΩ B.5kΩ C.10kΩ D.25kΩ 22．（16 分）如图 1 所示，两根足够长的直金属导轨 MN、PQ 平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两 导轨间距为 L．M、P 两点间接有阻值为 R 的电阻．一根质量为 m 的均匀直金属杆 ab 放在两导轨上， 并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下．导轨和金属杆 的电阻可忽略．让 ab 杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦． （1）由 b 向 a 方向看到的装置如图 2 所示，请在此图中画出 ab 杆下滑过程中某时刻的受力示意图； （2）在加速下滑过程中，当 ab 杆的速度大小为 v 时，求此时 ab 杆中的电流及其加速度的大小； （3）求在下滑过程中，ab 杆可以达到的速度最大值． 第 4页（共 10页） 23．（18 分）对于两物体碰撞前后速度在同一直线上，且无机械能损失的碰撞过程，可以简化为如下 模型：A、B 两物体位于光滑水平面上，仅限于沿同一直线运动，当它们之间的距离大于等于某一定 值d时，相互作用力为零；当它们之间的距离小于d时，存在大小恒为F的斥力．设A物体质量m1=1.0kg， 开始时静止在直线上某点；B 物体质量 m2=3.0kg，以速度 v0 从远处沿该直线向 A 运动，如图所示， 若 d=0.10m，F=0.60N，v0=0.20m/s，求： （1）相互作用过程中 A、B 加速度的大小； （2）从开始相互作用到 A、B 间的距离最小时，系统（物体组）动能的减少量； （3）A、B 间的最小距离． 第 5页（共 10页） 24．（20 分）如图是某种静电分选器的原理示意图，两个竖直放置的平行金属板带有等量异号电荷， 形成匀强电场．分选器漏斗的出口与两板上端处于同一高度，到两板距离相等．混合在一起的 a、b 两种颗粒从漏斗出口下落时，a 种颗粒带上正电，b 种颗粒带上负电．经分选电场后，a、b 两种颗粒 分别落到水平传送带 A、B 上． 已知两板间距 d=0.1m，板的长度 l=0.5m，电场仅局限在平行板之间；各颗粒所带电量大小与其质量 之比均为 1×10﹣5C/kg．设颗粒进入电场时的初速度为零，分选过程中颗粒大小及颗粒间的相互作用 不计．要求两种颗粒离开电场区域时，不接触到极板但有最大偏转量．重力加速度 g 取 10m/s2． （1）左右两板各带何种电荷？两极板间的电压多大？ （2）若两带电平行板的下端距传送带 A、B 的高度 H=0.3m，颗粒落至传送带时的速度大小是多少？ （3）设颗粒每次与传送带碰撞反弹时，沿竖直方向的速度大小为碰撞前竖直方向速度大小的一半．写 出颗粒第 n 次碰撞反弹高度的表达式．并求出经过多少次碰撞，颗粒反弹的高度小于 0.01m． 第 6页（共 10页） 参考答案与试题解析 14．【解答】A、外界对气体做功，W＞0，由于不知道气体是吸热还是放热， 根据△U=W+Q 无法确定气体的内能增加还是减小，故 A 错误． B、气体从外界吸收热量，Q＞0，由于不知道外界对气体做功还是气体对外界做功， 根据△U=W+Q 无法确定气体的内能增加还是减小，故 B 错误． C、温度是分子平均动能变化的标志，所以气体的温度越低，气体分子无规则运动的平均动能越小， 故 C 错误． D、温度是分子平均动能变化的标志，所以气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大， 故 D 正确． 故选 D． 15．【解答】A、同一列声波在各种传播的速度不同，根据 v=λf 可得λ= ，由于频率不变，故在不同的 介质中传播时同一列波的波长不同．故 A 错误． B、不同的声波在相同的介质中传播速度相同，如果频率不同，造成波长不同．故 B 错误． C、衍射是波特有的现象，声波是机械波故能够发生衍射现象，故 C 正确． D、根据波的叠加原理，不同的波相遇时发生叠加再分开时各自独立传播互不影响，故人能辨别不同 乐器同时发出的声音，干涉是两列波相遇时发生的，故 D 错误． 故选 C． 16．【解答】根据量子理论可以知道，处于基态的离子在吸收光子能量时是成份吸收的，不能积累的．因 此当其它能级和基态能量差和光子能量相等时，该光子才能被吸收． A、由能级示意图可知：第 2 能级和基态能级差为：△E1=E2﹣E1=﹣13.6﹣（﹣54.4）=40.8eV，故 A 选 项中光子能量能被吸收，故 A 错误； B、没有能级之间的能量差和 B 中光子能量相等，故 B 正确； C、第 4 能级和基态能级差为：△E2=E4﹣E1=﹣3.4﹣（﹣54.4）=51.0eV；故 C 选项中光子能量能被吸 收，故 C 错误； D、当光子能量大于等于基态能量时，将被处于基态离子吸收并能使其电离，故选项 D 中的光子能量 能被吸收，故 D 错误 故选 B． 17．【解答】由于 n 色光能使某金属发生光电效应，而 p 色光不能使该金属发生光电效应，故 n 的频 率大于 p 的，三种色光之间的频率大小关系为：fn＞fp＞fm，频率大的折射率大，故 BCD 错误，A 正 确． 第 7页（共 10页） 故选 A． 18．【解答】设边长为 a，则从 n 点射出的粒子其半径恰好为 ； 由牛顿第二定律可得： Bqv=m 当磁感应强度变为原来的 2 倍时，由 2Bqv=m 得 R= 故粒子应从 a 点穿出； 故选 C． 19．【解答】由于小行星密度与地球相同， 所以小行星质量与地球质量之比为 = ， 根据星球表面万有引力等于重力，列出等式： =mg 得：g= ， 所以小行星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比为 = = ， 所以这个小行星表面的重力加速度为 ， 故选 B． 20．【解答】由于等势线的电势沿 x 轴正向增加，等势线与电场线垂直，故可做出经过 P 点的电场线 如图所示，电子所受的电场力与场强方向相反，故电子受到一个斜向右下方的电场力，故沿 y 负方向 加速运动． 电子通过 y 轴后受到的电场力斜向右上方，故沿 y 轴负方向减速运动；由于水平方向一直加速，竖直 方向先加速后减速，P 点行驶到横坐标为 x0 时，纵坐标达不到 P 最初位置的纵坐标，x0 处电场线比 ﹣x0 电场线处稀疏，ay 小，△t 也小，所以△vy 才小； 又由于在 x 轴方向始终加速，故在水平方向通过相同的位移时间变短，根据△vy=ay△t，故通过相同 的水平位移竖直向速度变化量减小．由于 vy﹣x 的斜率代表竖直向速度 vy 随 x 轴变化的快慢，又由于 电子水平方向一直加速，竖直方向先加速后减速，P 点的横坐标为 x0 时，纵坐标达不到 P 最初位置的 纵坐标，x0 处电场线比﹣x0 电场线处稀疏，ay 小，△t 也小，所以△vy 才小，D 图符合电子的运动情 况．故 D 正确． 故选 D． 第 8页（共 10页） 21．【解答】（1）连接实物图时注意：正负极不能接反了，导线要接在接线柱上，答案如下图所示： （2）电阻箱的读数为：R=8×10+6×1+0.1×3=86.3Ω；由于两次测量电流表 A2 的示数相同，而且其它 电阻阻值不变，故电流 A1 的阻值和电阻箱示数相等． 故答案为：R1=86.3Ω，Rg=86.3Ω． （3）为了保证安全，当滑动变阻器 R2 的阻值调为零时，电路中的电流也不能超过 200μA，根据这点 可以求出保护电阻的阻值（由于两电流表内阻较小可省略）： ，保护电阻为 20kΩ即可，若大于 20kΩ会导致电流表示数太小，实验误差增 大，故 ACD 错误，B 正确． 故选 B． （4）根据电流表示数为 150μA 可知回路中的电阻为： ，R3=20kΩ，A、B 选项中电阻太小不能满足要求，故 AB 错误，D 中电阻太大调节不方便，故 D 错误，C 正确． 故选 C． 22．【解答】（1）杆受力图如图所示： 第 9页（共 10页） 重力 mg，竖直向下，支撑力 N，垂直斜面向上，安培力 F，沿斜面向上． 故 ab 杆下滑过程中某时刻的受力示意图如上所示． （2）当 ab 杆速度为 v 时，感应电动势 E=BLv，此时电路中电流： ab 杆受到安培力： 根据牛顿运动定律，有： 故此时 ab 杆中的电流大小为： ，加速度的大小为： ． （3）当： ，时，ab 杆达到最大速度 vm， 此时： 故在下滑过程中，ab 杆可以达到的速度最大值为： ． 23．【解答】（1）由 F=ma 可得： A 的加速度为： B 的加速度为： ； A、B 的加速度分别为 0.60m/s2，0.20m/s2； （2）两者速度相同时，距离最近，由动量守恒得： 解得共同速度 则动能的变化量：△Ek= m2v02﹣ （m1+m2）v2=0.015J；； 即动能的变化量为 0.015J； （3）根据匀变速直线运动规律得 A 的速度： B 的速度： 因 v1=v2，解得： 第 10页（共 10页） t=0.25s 则 A 的位移 B 的位移 两物体的距离为 将 t=0.25s 代入，解得 A、B 间的最小距离△smin=0.075m A、B 间的最小距离为 0.075m． 24．【解答】（1）由于 a 颗粒带正电，故电场方向向左，所以左板带负电荷，右板带正电荷 依题意，颗粒在平行板的竖直方向上做自由落体运动，故满足 …① 在水平方向上做匀加速直线运动，故满足 …② ①②两式联立得两极板间的电压 （2）根据动能定理，颗粒落到水平传送带上满足 +mg（l+H）= mv2 解得颗粒落到水平传送带上时的速度大小为 v= =4m/s （3）在竖直方向颗粒作自由落体运动，根据 =2g（l+H） 可得颗粒第一次落到水平传送带上沿竖直方向有 故颗粒第一次反弹的速度大小为 ， 所以根据 v2=2gh 可得颗粒第一次反弹高度 根据题设条件，颗粒第 n 次反弹后上升的高度 要 hn＜0.01，即 ＜ = ， 故只有当 n=4 时，hn＜0.01m．