2012年北京市高考物理试卷（含解析版）

2012年北京市高考物理试卷一、选择题1．（3分）一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级，该氢原子（ ）A．放出光子，能量增加 B．放出光子，能量减少 C．吸收光子，能量增加 D．吸收光子，能量减少 2．（3分）一束单色光经由空气射入玻璃，这束光的（ ）A．速度变慢，波长变短 B．速度不变，波长变短 C．频率增高，波长变长 D．频率不变，波长变长 3．（3分）一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为0.5P，如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为（ ）A．5V B． C．10V D． 4．（3分）处于匀强磁场中的一个带电粒子，仅在磁场力作用下做匀速圆周运动．将该粒子的运动等效为环形电流，那么此电流值（ ）A．与粒子电荷量成正比 B．与粒子速率成正比 C．与粒子质量成正比 D．与磁感应强度成正比 5．（3分）一个弹簧振子沿x轴做简谐运动，取平衡位置O为x轴坐标原点．从某时刻开始计时，经过四分之一的周期，振子具有沿x轴正方向的最大加速度．能正确反映振子位移x与时间，关系的图象是（ ）A． B． C． D． 6．（3分）关于环绕地球运动的卫星，下列说法中正确的是（ ）A．分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星，不可能具有相同的周期 B．沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道不同位置可能具有相同的速率 C．在赤道上空运行的两颗地球同步卫星，它们的轨道半径有可能不同 D．沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面一定会重合 7．（3分）物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”．如图所示，她把一个带铁芯的线圈、开关和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈上，且使铁芯穿过套环．闭合开关的瞬间，套环立刻跳起．某同学另找来器材再探究此实验．他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均未动．对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是（ ）A．线圈接在了直流电源上 B．电源电压过高 C．所选线圈的匝数过多 D．所用套环的材料与老师的不同 8．（3分）“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成，若在结两端加一恒定电压U，则它会辐射频率为v的电磁波，且与U成正比，即v=kU，已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关．你可能不了解此现象为原理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选项中，推理判断比例系数k的值可能为（ ）A． B． C．2he D． 二、解答题9．（18分）在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准，待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm．（1）用螺旋测微器测量金属丝直径，其中某次测量结果如图1所示，其读数应为 mm（该值接近多次测量的平均值）（2）用伏安法测金属丝的电阻RX，实验所用器材为：电池组（电动势为3V，内阻约为1Ω），电流表（内阻约为0.1Ω），电压表（内阻约为3kΩ），滑动变阻器R（0～20Ω，额定电流为2A）开关，导线若干．某同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上实验数据可知，他们测量RX是采用图2中甲和乙中的图 （选填“甲”或“乙”）（3）如图3是测量RX的实验器材实物图，图中已经连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端，请根据上图所选的电路图，补充完成图3中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏．（4）这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图4所示，图中已经标出了与测量数据相对应的四个点，请在下图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出U﹣I图线，由图线得到金属丝的阻值RX= Ω（保留两位有效数字）．（5）根据以上数据可估算出金属丝的电阻率约为 （填选项前的序号）A、1×10﹣2Ω•mB、1×10﹣3Ω•mC、1×10﹣6Ω•mD、1×10﹣8Ω•m（6）任何实验测量都存在误差，本实验所用测量仪器都已校准，下列关于误差的说法中正确的选项是 （有多个正确选项）．A、用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差B、由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差C、若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差D、用U﹣I图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差．10．（16分）如图所示，质量为m的小物块在粗糙水平桌面上做直线运动，经距离l后以速度v飞离桌面，最终落在水平地面上．已知l=1.4m，v=3.0m/s，m=0.10kg，物块与桌面间的动摩擦因数μ=0.25，桌面高h=0.45m，不计空气阻力，重力加速度取10m/s2，求：（1）小物块落地点距飞出点的水平距离s；（2）小物块落地时的动能EK；（3）小物块的初速度大小v0．11．（18分）摩天大楼中一部直通高层的客运电梯，行程超过百米．电梯的简化模型如图1所示．考虑安全、舒适、省时等因素，电梯的加速度a是随时间t变化的，已知电梯在t=0时由静止开始上升，a─t图象如图2所示．电梯总质量m=2.0×103kg．忽略一切阻力，重力加速度g取10m/s2．（1）求电梯在上升过程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2；（2）类比是一种常用的研究方法．对于直线运动，教科书中讲解了由υ─t图象求位移的方法．请你借鉴此方法，对比加速度和速度的定义，根据图2所示a─t图象，求电梯在第1s内的速度改变量△υ1和第2s末的速率υ2；（3）求电梯以最大速率上升时，拉力做功的功率P；再求在0─11s时间内，拉力和重力对电梯所做的总功W．12．（20分）匀强电场的方向沿x轴正向，电场强度E随x的分布如图所示。图中E0和d均为已知量，将带正电的质点A在O点由静止释放，A离开电场足够远后，再将另一带正电的质点B放在O点也由静止释放，当B在电场中运动时，A、B间的相互作用力及相互作用能均为零；B离开电场后，A、B间的相互作用视为静电作用，已知A的电荷量为Q，A和B的质量分别为m和，不计重力。（1）求A在电场中的运动时间t；（2）若B的电荷量，求两质点相互作用能的最大值EPm；（3）为使B离开电场后不改变运动方向，求B所带电荷量的最大值qm。 2012年北京市高考物理试卷参考答案与试题解析 一、选择题1．（3分）一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级，该氢原子（ ）A．放出光子，能量增加 B．放出光子，能量减少 C．吸收光子，能量增加 D．吸收光子，能量减少 【考点】J4：氢原子的能级公式和跃迁．菁优网版权所有【专题】13：实验题；54N：原子的能级结构专题．【分析】从高能级向低能级跃迁，释放光子，能量减少，从低能级向高能级跃迁，吸收光子，能量增加．【解答】解：一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级，即从高能级向低能级跃迁，释放光子，能量减少。故选：B。【点评】知道高能级向低能级跃迁，释放光子，从低能级向高能级跃迁，吸收光子． 2．（3分）一束单色光经由空气射入玻璃，这束光的（ ）A．速度变慢，波长变短 B．速度不变，波长变短 C．频率增高，波长变长 D．频率不变，波长变长 【考点】G5：电磁波谱；H3：光的折射定律．菁优网版权所有【专题】54D：光的折射专题．【分析】该题考查了单色光在不同的介质中，波长、变速的变化情况，通过和v=λf结合在不同的介质中光的频率不变可得出正确结果。【解答】解：一束单色光经由空气射入玻璃，是由光疏介质进入光密介质，由可知，光的传播速度变慢；一单色光在不同的介质中传播时频率不变，由v=λf可知，波长变短；综上所述可知选项A正确，选项BCD错误。故选：A。【点评】光从真空（或空气中）射入某种介质时，频率是不会变化的；会熟练的应用判断光速的变化情况，应用v=λf判断波长的变化情况；同时还要了解同种介质对不同频率的光的折射率是不同的。 3．（3分）一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为0.5P，如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为（ ）A．5V B． C．10V D． 【考点】E4：正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率．菁优网版权所有【专题】53A：交流电专题．【分析】根据焦耳定律Q=I2Rt求解电流的有效值，其中I是有效值．再根据有效值与最大值的关系求出最大值．【解答】解：设电热器的电阻为R，t时间内产生的热量为Q，则：Q=此热量是接交流电源上产生的热功率的2倍，所以Q′=Q=所以：=解得：V所以最大值为故选：C。【点评】对于交变电流，求解热量、电功和电功率等与热效应有关的量，都必须用有效值． 4．（3分）处于匀强磁场中的一个带电粒子，仅在磁场力作用下做匀速圆周运动．将该粒子的运动等效为环形电流，那么此电流值（ ）A．与粒子电荷量成正比 B．与粒子速率成正比 C．与粒子质量成正比 D．与磁感应强度成正比 【考点】B1：电流、电压概念；CI：带电粒子在匀强磁场中的运动．菁优网版权所有【分析】带电粒子以速率v垂直射入磁感强度为B的匀强磁场中，由洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律求出带电粒子圆周运动的周期，由电流的定义式得出电流的表达式，再进行分析．【解答】解：设带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期为T，半径为r，则由qvB=m，得r=，T=环形电流：I==，可见，I与q的平方成正比，与v无关，与B成正比，与m成反比。故选：D。【点评】本题是洛伦兹力、向心力和电流等知识的综合应用，抓住周期与B、I的联系是关键． 5．（3分）一个弹簧振子沿x轴做简谐运动，取平衡位置O为x轴坐标原点．从某时刻开始计时，经过四分之一的周期，振子具有沿x轴正方向的最大加速度．能正确反映振子位移x与时间，关系的图象是（ ）A． B． C． D． 【考点】72：简谐运动的振幅、周期和频率；73：简谐运动的振动图象．菁优网版权所有【专题】51D：振动图像与波动图像专题．【分析】回复力：F=﹣kx；牛顿第二定律公式：a=；得到加速度的一般表达式后，再进行讨论即可．【解答】解：A、回复力：F=﹣kx加速度：a=故有a=﹣x经周期振子具有正方向的最大加速度，故结合上述公式得到：此时振子有负方向的最大位移，A图符合，故A正确；B、经周期振子位移为零，故B错误；C、经周期振子位移正向最大，故C错误；D、经周期振子位移为零，故D错误；故选：A。【点评】本题关键是根据回复力公式和加速度公式得到加速度与位移关系式，然后逐项讨论． 6．（3分）关于环绕地球运动的卫星，下列说法中正确的是（ ）A．分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星，不可能具有相同的周期 B．沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道不同位置可能具有相同的速率 C．在赤道上空运行的两颗地球同步卫星，它们的轨道半径有可能不同 D．沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面一定会重合 【考点】4F：万有引力定律及其应用；4H：人造卫星．菁优网版权所有【专题】52A：人造卫星问题．【分析】根据开普勒定律求解．了解同步卫星的含义，即同步卫星的周期必须与地球自转周期相同．物体做匀速圆周运动，它所受的合力提供向心力，也就是合力要指向轨道平面的中心．通过万有引力提供向心力，列出等式通过已知量确定未知量．【解答】解：A、分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星，可能具有相同的周期，故A错误B、沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道对称的不同位置具有相同的速率，故B正确C、根据万有引力提供向心力，列出等式：=m（R+h），其中R为地球半径，h为同步卫星离地面的高度。由于同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，所以T为一定值，根据上面等式得出：同步卫星离地面的高度h也为一定值。故C错误D、沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面不一定重合，但圆心都在地心，故D错误故选：B。【点评】地球质量一定、自转速度一定，同步卫星要与