2008北京卷物理

2008北京卷物理

第 1页（共 11页） 2008 年北京市高考物理试卷 13．（6 分）下列说法正确的是（ ） A．用分光镜观测光谱是利用光折射时的色散现象 B．用 X 光机透视人体是利用光电效应 C．光导纤维舆信号是利用光的干涉现象 D．门镜可以扩大视野是利用光的衍射现象 14．（6 分）一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核 的质量分别为 m1、m2、m3，普朗克常量为 h，真空中的光速为 c．下列说法正确的是（ ） A．核反应方程是 H+ n→ H+γ B．聚变反应中的质量亏损△m=m1+m2﹣m3 C．辐射出的γ光子的能量 E=（m3﹣m1﹣m2）c D．γ光子的波长λ= 15．（6 分）假如全世界 60 亿人同时数 1g 水的分子个数，每人每小时可以数 5000 个，不间断地数， 则完成任务所需时间最接近（阿伏加德罗常数 NA 取 6×1023 mol﹣1）（ ） A．10 年 B．1 千年 C．10 万年 D．1 千万年 16．（6 分）在介质中有一沿水平方向传播的简谐横波．一质点由平衡位置竖直向上运动，经 0.1s 第 一次到达最大位移处，在这段时间内波传播了 0.5m，则这列波（ ） A．周期是 0.2s B．波长是 0.5m C．波速是 2m/sD．经 1.6s 传播了 8m 17．（6 分）据媒体报道，嫦娥一号卫星环月工作轨道为圆轨道，轨道高度 200km，运用周期 127 分 钟．若还知道引力常量和月球平均半径，仅利用以上条件不能求出的是（ ） A．月球表面的重力加速度 B．月球对卫星的吸引力 C．卫星绕月球运行的速度 D．卫星绕月运行的加速度 18．（6 分）一理想变压器原、副线圈匝数比 n1：n2=11：5．原线圈与正弦交变电源连接，输入电压 U 如图所示，副线圈仅接入一个 10Ω的电阻，则（ ） A．流过电阻的电流是 20A 第 2页（共 11页） B．与电阻并联的电压表的示数是 C．经过 60s 电阻发出的热量是 1.2×105J D．变压器的输入功率是 1×103W 19．（6 分）在如图所示的空间中，存在场强为 E 的匀强电场，同时存在沿 x 轴负方向，磁感应强度 为 B 的匀强磁场．一质子（电荷量为 e）在该空间恰沿 y 轴正方向以速度 v 匀速运动．据此可以判断 出（ ） A．质子所受电场力大小等于 eE，运动中电势能减小；沿 z 轴正方向电势升高 B．质子所受电场力大小等于 eE，运动中电势能增大；沿 z 轴正方向电势降低 C．质子所受电场力大小等于 evB，运动中电势能不变；沿 z 轴正方向电势升高 D．质子所受电场力大小等于 evB，运动中电势能不变；沿 z 轴正方向电势降低 20．（6 分）有一些问题你可能不会求解，但是你仍有可能对这些问题的解是否合理进行分析和判断．例 如从解的物理量单位，解随某些已知量变化的趋势，解在一种特殊条件下的结果等方面进行分析，并 与预期结果，实验结论等进行比较，从而判断解的合理性或正确性． 举例如下：如图所示．质量为 M，倾角为θ的滑块 A 放于水平地面上，把质量为 m 的滑块 B 放在 A 的斜面上．忽略一切摩擦，有人求得 B 相对地面的加速度 a= ，式中 g 为重力加速 度．对于上述解，某同学首先分析了等号右侧量的单位，没发现问题．他进一步利用特殊条件对该解 做了如下四项分析和判断，所得结论都是“解可能是对的”．但是，其中有一项是错误的．请你指出该 项．（ ） A．当θ°=0 时，该解给出 a=0，这符合常识，说明该解可能是对的 B．当θ=90°时，该解给出 a=g，这符合实验结论，说明该解可能是对的 C．当 M＞＞m 时，该解给出 a=gsinθ，这符合预期的结果，说明该解可能是对的 D．当 m＞＞M 时，该解给出 a= ，这符合预期的结果，说明该解可能是对的 第 3页（共 11页） 21．（18 分）（1）用示波器观察某交流信号时，在显示屏上显示出一个完整的波形，如图．经下列四 组操作之一，使该信号显示出两个完整的波形，且波形幅度增大．此组操作是 ．（填选项前的字 母） A．调整 X 增益旋钮和竖直位移旋钮 B．调整 X 增益旋钮和扫描微调旋钮 C．调整扫描微调旋钮和 Y 增益旋钮 D．调整水平位移旋钮和 Y 增益旋钮 （2）某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系，并测弹簧的劲度系数 k．做法是先将待测弹簧的 一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰 好落在刻度尺上．当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作 L0，弹簧下端挂一个 50g 的砝码时， 指针指示的刻度数值记作 L1；弹簧下端挂两个 50g 的砝码时，指针指示的刻度数值记作 L2；…；挂七 个 50g 的砝码时，指针指示的刻度数值记作 L2． ①下表记录的是该同学已测出的 6 个值，其中有两个数值在记录时有误，它们的代表符号分别是 和 ． 测量记录表： 代表符号 L0 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 刻度数值/cm 1.70 3.40 5.10 8.60 10.3 12.1 ②实验中，L3 和 L7 两个值还没有测定，请你根据上图将这两个测量值填入记录表中． ③为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出了三个差值：d1=L4 ﹣L0=6.90 cm，d2=L5﹣L1=6.90 cm，d3=L6﹣L2=7.00 cm． 请你给出第四个差值：dA= = cm． ④根据以上差值，可以求出每增加 50g 砝码的弹簧平均伸长量△L．△L 用 d1、d2、d3、d4 表示的式子 为：△L= ，代入数据解得△L= cm． ⑤计算弹簧的劲度系数 k= N/m．（g 取 9.8m/s2） 第 4页（共 11页） 22．（16 分）均匀导线制成的单匝正方形闭合线框 abcd，每边长为 L，总电阻为 R，总质量为 m，将 其置于磁感强度为 B 的水平匀强磁场上方 h 处，如图所示．线框由静止自由下落，线框平面保持在竖 直平面内，且 cd 边始终与水平的磁场边界面平行，当 cd 边刚进入磁场时． （1）求 cd 两点间的电势差大小； （2）若此时线框加速度恰好为零，求线框下落的高度 h 所应满足的条件． 第 5页（共 11页） 23．（18 分）风能将成为 21 世纪大规模开发的一种可再生清洁能源．风力发电机是将风能（气流的 功能）转化为电能的装置，其主要部件包括风轮机、齿轮箱，发电机等．如图所示． （1）利用总电阻 R=10Ω的线路向外输送风力发电机产生的电能．输送功率 P0=300 kW，输电电压 U=10kV，求导线上损失的功率与输送功率的比值； （2）风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积．设空气密度为 p，气流速度为 v， 风轮机叶片长度为 r．求单位时间内流向风轮机的最大风能 Pm； 在风速和叶片数确定的情况下，要提高风轮机单位时间接受的风能，简述可采取的措施． （3）已知风力发电机的输出电功率 P 与 Pm 成正比．某风力发电机的风速 v1=9m/s 时能够输出电功率 P1=540kW．我国某地区风速不低于 v2=6m/s 的时间每年约为 5000 小时，试估算这台风力发电机在该 地区的最小年发电量是多少千瓦时． 第 6页（共 11页） 24．（20 分）有两个完全相同的小滑块 A 和 B，A 沿光滑水平面以速度 v0 与静止在平面边缘 O 点的 B 发生正碰，碰撞中无机械能损失．碰后 B 运动的轨迹为 OD 曲线，如图所示． （1）已知滑块质量为 m，碰撞时间为△t，求碰撞过程中 A 对 B 平均冲力的大小． （2）为了研究物体从光滑抛物线轨道顶端无初速下滑的运动，特制做一个与 B 平抛轨道完全相同的 光滑轨道，并将该轨道固定在与 OD 曲线重合的位置，让 A 沿该轨道无初速下滑（经分析，A 下滑过 程中不会脱离轨道）． a．分析 A 沿轨道下滑到任意一点的动量 pA 与 B 平抛经过该点的动量 pB 的大小关系； b．在 OD 曲线上有一 M 点，O 和 M 两点连线与竖直方向的夹角为 45°．求 A 通过 M 点时的水平分速 度和竖直分速度． 第 7页（共 11页） 参考答案与试题解析 13．【解答】A、分光镜是利用色散元件（三棱镜或光栅）将白光分解成不同波长的单色光，A 正确； B、用 X 光机透视人体是利用 X 光的穿透性，B 错误； C、光导纤维传输信号是利用光的全反射现象，C 错误； D、门镜可以扩大视野是利用光的折射现象，D 错误． 故选 A 14．【解答】A、该核反应方程质量数不守恒，故 A 错误； B、聚变反应中的质量亏损△m=（m1+m2）﹣m3，故 B 正确； C、聚变反应中亏损的质量转化为能量以光子的形式放出，故光子能量为 E=（m1+m2﹣m3）c2，故 C 错误； D、根据 E= =（m1+m2﹣m3）c2，得光子的波长为：λ= ，故 D 错误． 故选 B． 15．【解答】水的摩尔质量为 18 克/摩尔，故 1 克水为 摩尔； 故一克水的分子个数为：n= ； 60 亿=6×109； 60 亿人数，每人每小时数 5000 个，需要的时间是：t= 故选 C． 16．【解答】A、由于在平衡位置的质点经 0.1 s 第一次到达最大位移处，故周期 T=0.1×4 s=0.4 s，A 错误． B、C，波的传播速度 v= = m/s=5 m/s，波长λ=v•T=5×0.4 m=2 m，B 错误，C 错误． D、经 1.6 s 波传播的距离为 x=v•△t=5×1.6 m=8m，D 正确． 故选 D． 17．【解答】A、绕月卫星绕月球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为 m、 轨道半径为 r、月球质量为 M，有 G =m（ ）2（R 月+h） 地球表面重力加速度公式 第 8页（共 11页） g 月= 联立①②可以求解出 g 月= 即可以求出月球表面的重力加速度； 由于卫星的质量未知，故月球对卫星的吸引力无法求出； 由 v= 可以求出卫星绕月球运行的速度； 由 a=（ ）2（R 月+h）可以求出卫星绕月运行的加速度； 本题要选不能求出的，故选 B． 18．【解答】A、由图象可知，原线圈中电压的最大值为 220 V，所以电压的有效值为 220V，根据电 压与匝数成正比可知，副线圈的电压有效值为 100V，副线圈的电阻为 10Ω，所以电流的为 10A，所以 A 错误； B、电压表测量的是电压的有效值，所以电压表的读数为 100V，所以 B 错误； C、由 Q= t= ×60J=60000J，所以经过 60s 电阻发出的热量是 60000J，所以 C 错误； D、原副线圈的功率是相同的，由 P= = W=1000W，所以变压器的输入功率是 1×103W，所以 D 正确． 故选 D． 19．【解答】质子受到电场力 F=qE 与洛伦兹力 f=qvB 作用而做匀速直线运动，处于平衡状态， 由平衡条件可得：qE=qvB，电场力与洛伦兹力方向相反； 由左手定则可知，质子所受洛伦兹力竖直向上，则电场力竖直向下， 由于质子带正电，所受电场力的方向与电场强度 E 的方向相同， 则电场强度 E 方向沿 z 轴竖直向下，则沿 z 轴正方向电势升高； 质子在运动过程中，电场力不做功，因此质子的电势能不变， 故 ABD 错误，C 正确； 故选 C． 20．【解答】A、当θ=0°时，sinθ=0，故 a=0，故 A 正确； B、当θ=90°时，sin90°=1，故 a=g，自由落体，故 B 正确； C、当 M＞＞m 时，M+m≈M，M+msin2θ≈M，斜面体近似不动，可解出 a=gsinθ，故 C 正确； 第 9页（共 11页） D、当 m＞＞M 时，斜面体飞出，物体近似自由落体，a≈g；但由于 M+m≈m，M+msin2θ≈msin2θ， 根据表达式 a= ，矛盾，故 D 错误； 本题选择错误的，故选：D． 21．【解答】（1）当扫描频率与正弦信号频率相等时显示一个完整的正弦波形．欲显示两个完整的正 弦波形，必须有正弦信号的频率是扫描频率的两倍，所以必须调整扫描微调旋钮．欲增大波形幅度， 可调整 Y 增益或衰减旋钮．故 C 正确． （2）①尺的最小分度值为 1mm，所以长度 L5 应为 10.30cm，L6 为 12.10cm． ②根据刻度尺读数：L3=6.85cm，L7=14.05cm ③根据题意： d4=L7﹣L3=14.05cm﹣6.85cm=7.20cm． ④根据以上差值，可以求出每增加 50g 砝码的弹簧平均伸长量△L．△L 用 d1、d2、d3、d4 表示的式子 为： △L= =1.75cm． ⑤根据胡克定律有：m0g=kL， 充分利用测量数据，k= = =28N/m 故答案为：（1）C （2）①L5，L6 ． ②6.85cm，14.05cm ③14.05cm﹣6.85cm，7.20 ④ ，1.75cm ⑤28N/m 22．【解答】（1）设 cd 边刚进入磁场时，线框速度为 v， v2=2gh 有线框中产生的感应电动势 E=BLv ∴E=BL 此时线框中电流 I= cd 两点间的电势差 U= = BL （2）安培力 F=BIL 线框加速度恰好为零，则有 F=mg 第 10页（共 11页） 解得下落高度满足 h= ． 答：（1）cd 两点间的电势差大小为 BL ； （2）若此时线框加速度恰好为零，线框下落的高度 h 所应满足 h= ． 23．【解答】（1）导线上损失的功率为 P=I2R= 损失的功率与输送功率的比值 （2）风垂直流向风轮机时，提供的风能功率最大． 单位时间内垂直流向叶片旋转面积的气体质量为 pvS，S=πr2 风能的最大功率可表示为 P 风= 采取措施合理，如增加风轮机叶片长度，安装调向装置保持风轮机正面迎风等． （3）按题意，风力发电机的输出功率为 P2= kW=160 kW 最小年发电量约为 W=P2t=160×5000 kW•h=8×105kW•h 答：（1）导线上损失的功率为 9kW，输送功率的比值为 0.03； （2）单位时间内流向风轮机的最大风能 Pm 为 ，在风速和叶片数确定的情况下，要提高风 轮机单位时间接受的风能，可采取的措施如增加风轮机叶片长度，安装调向装置保持风轮机正面迎风 等． （3）这台风力发电机在该地区的最小年发电量是 8×105kW•h． 24．【解答】（1）滑动 A 与 B 正碰，满足 mvA﹣mVB=mv0 ① mvA2+ mvB2= mv0② 由①②，解得 vA=0，vB=v0， 根据动量定理，滑块 B 满足 F•△t=mv0 解得 F= ． 所以碰撞过程中 A 对 B 平均冲力的大小为 ． （2）a．设任意点到 O 点竖直高度差为 d． 第 11页（共 11页） A、B 由 O 点分别运动至该点过程中，只有重力做功，所以机械能守恒． 选该任意点为势能零点，有 EA=mgd，EB=mgd+ mv02 由于 p= ， 有 = = ＜1， 即 PA＜PB 所以 A 下滑到任意一点的动量总和是小于 B 平抛经过该点的动量． b．以 O 为原点，建立直角坐标系 xOy，x 轴正方向水平向右，y 轴正方向竖直向下，则对 B 有 x=v0t， y= gt2 B 的轨迹方程 y= x2， 在 M 点 x=y，所以 y= ③ 因为 A、B 的运动轨迹均为 OD 曲线，故在任意一点，两者速度方向相同． 设 B 水平和竖直分速度大小分别为 vBx 和 vBy，速率为 vB； A 水平和竖直分速度大小分别为 vAx 和 vAy，速率为 vA，则 = ， = ④ B 做平抛运动，故 vBx=v0，vBy= ，vB= ⑤ 对 A 由机械能守恒得 vA= ，⑥ 由④⑤⑥得 vAx= ，vAy= 将③代入得 vAx= v0 ，vAy= v0． 所以 A 通过 M 点时的水平分速度为 v0 ，竖直分速度的大小为 v0．