2017北京卷物理

2017北京卷物理

1 2017 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） 13．以下关于热运动的说法正确的是 A．水流速度越大，水分子的热运动越剧烈 B．水凝结成冰后，水分子的热运动停止 C．水的温度越高，水分子的热运动越剧烈 D．水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大 14．如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为 a、b 两束单色光。如果光束 b 是蓝光，则光束 a 可能是 A．红光 B．黄光 C．绿光 D．紫光 15．某弹簧振子沿 x 轴的简谐运动图象如图所示，下列描述正确的是 A．t=1 s 时，振子的速度为零，加速度为负的最大值 B．t=2 s 时，振子的速度为负，加速度为正的最大值 C．t=3 s 时，振子的速度为负的最大值，加速度为零 D．t=4 s 时，振子的速度为正，加速度为负的最大值 16．如图所示，理想变压器的原线圈接在 220 2 sin π (V)u t 的交流电源 上，副线圈接有 R=55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为 2:1，电流表、电压表 均为理想电表。下列说法正确的是 A．原线圈的输入功率为 220 2 W B．电流表的读数为 1 A C．电压表的读数为 110 2 V D．副线圈输出交流电的周期为 50 s 17．利用引力常量 G 和下列某一组数据，不能计算出地球质量的是 A．地球的半径及重力加速度（不考虑地球自转） B．人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期 C．月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离 D．地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离 2 18．2017 年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在 100 nm（1 nm=10–9 m） 附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技 术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。 一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离 一个分子的能量约为（取普朗克常量 h=6.6×10–34 J·s，真空光速 c=3×108 m/s） A．10–21 J B．10–18 J C．10–15 J D．10–12 J 19．图 1 和图 2 是教材中演示自感现象的两个电路图，L1 和 L2 为电感线圈。实验时，断开开关 S1 瞬间，灯 A1 突然闪 亮，随后逐渐变暗；闭合开关 S2，灯 A2 逐渐变亮，而另一个相同的灯 A3 立即变亮，最终 A2 与 A3 的亮度相同。 下列说法正确的是 A．图 1 中，A1 与 L1 的电阻值相同 B．图 1 中，闭合 S1，电路稳定后，A1 中电流大于 L1 中电流 C．图 2 中，变阻器 R 与 L2 的电阻值相同 D．图 2 中，闭合 S2 瞬间，L2 中电流与变阻器 R 中电流相等 20．物理学原理在现代科技中有许多重要应用。例如，利用波的干涉，可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导 航。 如图所示，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干涉实验中的双缝。 两天线同时都发出波长为λ1 和λ2 的无线电波。飞机降落过程中，当接收到λ1 和λ2 的信号都保持最强时，表 明飞机已对准跑道。下列说法正确的是 A．天线发出的两种无线电波必须一样强 B．导航利用了λ1 与λ2 两种无线电波之间的干涉 C．两种无线电波在空间的强弱分布稳定 D．两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合 21．（18 分） 如图 1 所示，用质量为 m 的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车 的运动情况。利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。 （1）打点计时器使用的电源是_______（选填选项前的字母）。 A．直流电源 B．交流电源 （2）实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确操作方法是 3 _______（选填选项前的字母）。 A．把长木板右端垫高 B．改变小车的质量 在不挂重物且_______（选填选项前的字母）的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动， 表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。 A．计时器不打点 B．计时器打点 （3）接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为 O。在纸带上依次取 A、 B、C……若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为 T。测得 A、B、C……各点到 O 点的距离为 x1、 x2、x3……，如图 2 所示。 实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为 mg。从打 O 点到打 B 点的过程中， 拉力对小车做的功 W=_________，打 B 点时小车的速度 v=_________。 （4）以 v2 为纵坐标，W 为横坐标，利用实验数据作出如图 3 所示的 v2–W 图象。由此图象可得 v2 随 W 变化的表 达式为_________________。根据功与能的关系，动能的表达式中可能包含 v2 这个因子；分析实验结果的 单位关系，与图线斜率有关的物理量应是_________。 （5）假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响，若重物质量不满足远小于小车质量的条件，则从理论上 分析，图 4 中正确反映 v2–W 关系的是________。 4 22．（16 分） 如图所示，长 l=1 m 的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的 匀强电场中，绳与竖直方向的夹角θ=37°。已知小球所带电荷量 q=1.0×10–6 C，匀强电场的场强 E=3.0×103 N/C，取重力加速度 g=10 m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8。求： （1）小球所受电场力 F 的大小。 （2）小球的质量 m。 （3）将电场撤去，小球回到最低点时速度 v 的大小。 23．（18 分） 在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变。放射出的α粒子（ 4 2 He ） 在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为 R。以 m、q 分别表示α粒子的质量和电荷量。 （1）放射性原子核用 XA Z 表示，新核的元素符号用 Y 表示，写出该α衰变的核反应方程。 （2）α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小。 （3）设该衰变过程释放的核能都转为为α粒子和新核的动能，新核的质量为 M，求衰变过程的质量亏损Δm。 5 24．（20 分） 发电机和电动机具有装置上的类似性，源于它们机理上的类似性。直流发电机和直流电动机的工作原理可 以简化为如图 1、图 2 所示的情景。 在竖直向下的磁感应强度为 B 的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道 MN、PQ 固定在水平面内，相距为 L， 电阻不计。电阻为 R 的金属导体棒 ab 垂直于 MN、PQ 放在轨道上，与轨道接触良好，以速度 v（v 平行于 MN） 向右做匀速运动。 图 1 轨道端点 MP 间接有阻值为 r 的电阻，导体棒 ab 受到水平向右的外力作用。图 2 轨道端点 MP 间接有 直流电源，导体棒 ab 通过滑轮匀速提升重物，电路中的电流为 I。 （1）求在Δt 时间内，图 1“发电机”产生的电能和图 2“电动机”输出的机械能。 （2）从微观角度看，导体棒 ab 中的自由电荷所受洛伦兹力在上述能量转化中起着重要作用。为了方便，可认 为导体棒中的自由电荷为正电荷。 a．请在图 3（图 1 的导体棒 ab）、图 4（图 2 的导体棒 ab）中，分别画出自由电荷所受洛伦兹力的示意 图。 b．我们知道，洛伦兹力对运动电荷不做功。那么，导体棒 ab 中的自由电荷所受洛伦兹力是如何在能量 转化过程中起到作用的呢？请以图 2“电动机”为例，通过计算分析说明。 6 物理试题答案 13．【答案】C 考点：分子动理论 14．【答案】D 【解析】 试题分析：根据题意作出完整光路图，如图所示，a 光进入玻璃砖时光线偏折角较大，根据光的折射定律可知玻璃 砖对 a 光的折射率较大，因此 a 光的频率应高于 b 光，故选 D。 考点：光的折射 15．【答案】A 考点：振动图象 16．【答案】B 【解析】 试题分析：电表的读数均为有效值，原线圈两端电压有效值为 220 V，由理想变压器原、副线圈两端电压与线圈匝 数成正比，可知副线圈两端电压有效值为 110 V，C 错误；流过电阻 R 的电流为 2 A，可知负载消耗的功率为 220 W， 根据能量守恒可知，原线圈的输入功率为 220 W，A 错误；由 P=UI 可知，电流表的读数为 1 A，B 正确，由交变电 压瞬时值表达式可知，ω=100π rad/s，周期 T=0.02 s，D 错误。 考点：正弦式交变电流的“四值”、理想变压器原副线圈电压、电流、功率与匝数的关系 17．【答案】D 7 考点：万有引力定律的应用 18．【答案】B 考点：光子的能量、电离 19．【答案】C 【解析】 试题分析：断开开关 S1 瞬间，灯 A1 突然闪亮，由于线圈 L1 的自感，通过 L1 的电流逐渐减小，且通过 A1，即自感 电流会大于原来通过 A1 的电流，说明闭合 S1，电路稳定时，通过 A1 的电流小于通过 L1 的电流，L1 的电阻小于 A1 的电阻，AB 错误；闭合 S2，电路稳定时，A2 与 A3 的亮度相同，说明两支路的电流相同，因此变阻器 R 与 L2 的电 阻值相同，C 正确；闭合开关 S2，A2 逐渐变亮，而 A3 立即变亮，说明 L2 中电流与变阻器 R 中电流不相等，D 错误。 学科&网 考点：自感 20．【答案】C 考点：波的干涉 8 21．【答案】（1）B （2）A B （3）mgx2 3 1 2 x x T  （4）v2=kW，k=(4.5~5.0) kg–1 质量 （5）A （3）小车拖动纸带移动的距离等于重物下落的距离，又小车所受拉力约等于重物重力，因此 W=mgx2；小车做匀变 速直线运动，因此打 B 点时小车的速度为打 AC 段的平均速度，则 3 1 2 x xv T  。 （4）由图 3 可知，图线斜率 k≈4.7 kg–1，即 v2=4.7 kg–1·W；设小车质量为 M，根据动能定理有 2 2 MvW  ，变形得 2 2v WM   ，即 k= M 2 ，因此与图线斜率有关的物理量为质量。 （5）若 m 不满足远小于 M，则由动能定理有 2( ) 02 M m vW   ，可得 2 2v WM m   ，v2 与 W 仍然成正比关系， 选 A。 考点：探究动能定理实验 22．【答案】（1）3.0×10–3 N （2）4.0×10–4 kg （3）2.0 m/s （2）小球受 mg、绳的拉力 T 和电场力 F 作用处于平衡状态，如图所示 根据几何关系有 tan37F mg   ，得 m=4.0×10–4 kg （3）撤去电场后，小球将绕悬点摆动，根据动能定理有 21(1 cos37 ) 2mgl mv   得 2 (1 cos37 ) 2.0 m/sv gl    9 考点：电场强度与电场力、物体的平衡、动能定理 23．【答案】（1） 4 4 2 2X Y HeA A Z Z    （2） 2πm qB 2 2π q B m （3） 2 2 ( )( ) 2 M m qBR mMc  【解析】 试题分析：（1）根据核反应中质量数与电荷数守恒可知，该α衰变的核反应方程为 4 4 2 2X Y HeA A Z Z    （2）设α粒子在磁场中做圆周运动的速度大小为 v，由洛伦兹力提供向心力有 2vqvB m R  根据圆周运动的参量关系有 2πRT v  得α粒子在磁场中运动的周期 2πmT qB  根据电流强度定义式，可得环形电流大小为 2 2π q q BI T m   说明：若利用 4 4 AM m 解答，亦可。 考点：核反应方程、带电粒子在匀强磁场中的运动、动量守恒定律、爱因斯坦质能方程、能量守恒定律 24．【答案】（1） 2 2 2B L v t R r   BLv t （2）a．如图 3、图 4 b．见解析 10 图 2 中，棒 ab 受到的安培力 F2=BIL 在Δt 时间内，“电动机”输出的机械能等于安培力对棒 ab 做的功 2E F v t BILv t    机 （2）a．图 3 中，棒 ab 向右运动，由左手定则可知其中的正电荷受到 b→a 方向的洛伦兹力，在该洛伦兹力作用下， 正电荷沿导体棒运动形成感应电流，有沿 b→a 方向的分速度，受到向左的洛伦兹力作用；图 4 中，在电源形成的 电场作用下，棒 ab 中的正电荷沿 a→b 方向运动，受到向右的洛伦兹力作用，该洛伦兹力使导体棒向右运动，正电 荷具有向右的分速度，又受到沿 b→a 方向的洛伦兹力作用。如图 3、图 4。 考点：闭合电路欧姆定律、法拉第电磁感应定律、左手定则、功能关系