2010北京卷物理 11页

第 1页（共 11页） 2010 年北京市高考物理试卷 13．（6 分）属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中（ ） A．真空中光速不变 B．时间间隔具有相对性 C．物体的质量不变 D．物体的能量与质量成正比 14．（6 分）对于红、黄、绿、蓝四种单色光，下列表述正确的是（ ） A．在相同介质中，绿光的折射率最大 B．红光的频率最高 C．在相同介质中，蓝光的波长最短 D．黄光光子的能量最小 15．（6 分）太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少．太阳每秒钟辐射出的能量约为 4 ×1026 J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近（ ） A．1036kg B．1018kg C．1013kg D．109kg 16．（6 分）一物体静置在平均密度为ρ的球形天体表面的赤道上．已知万有引力常量 G，若由于天体 自转使物体对天体表面压力恰好为零，则天体自转周期为（ ） A． B． C． D． 17．（6 分）一列横波沿 x 轴正向传播，a，b，c，d 为介质中的沿波传播方向上四个质点的平衡位置．某 时刻的波形如图甲所示，此后，若经过 周期开始计时，则图乙描述的是（ ） A．a 处质点的振动图象 B．b 处质点的振动图象 C．c 处质点的振动图象 D．d 处质点的振动图象 18．（6 分）用控制变量法，可以研究影响平行板电容器的因素（如图）．设两极板正对面积为 S，极 板间的距离为 d，静电计指针偏角为θ．实验中，极板所带电荷量不变，若（ ） A．保持 S 不变，增大 d，则θ变大 B．保持 S 不变，增大 d，则θ变小 第 2页（共 11页） C．保持 d 不变，减小 S，则θ变小 D．保持 d 不变，减小 S，则θ不变 19．（6 分）在如图所示的电路中，两个相同的小灯泡 L1 和 L2，分别串联一个带铁芯的电感线圈 L 和 一个滑动变阻器 R．闭合开关 S 后，调整 R，使 L1 和 L2 发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均 为 I．然后，断开 S．若 t′时刻再闭合 S，则在 t′前后的一小段时间内，正确反映流过 L1 的电流 L1、流 过 L2 的电流 l2 随时间 t 变化的图象是（ ） A． B． C． D． 20．（6 分）如图，若 x 轴表示时间，y 轴表示位置，则该图象反映了某质点做匀速直线运动时，位置 与时间的关系．若令 x 轴和 y 轴分别表示其它的物理量，则该图象又可以反映在某种情况下，相应的 物理量之间的关系．下列说法中正确的是（ ） A．若 x 轴表示时间，y 轴表示动能，则该图象可以反映某物体受恒定合外力作用做直线运动过程中， 物体动能与时间的关系 B．若 x 轴表示频率，y 轴表示动能，则该图象可以反映光电效应中，光电子最大初动能与入射光频 率之间的关系 C．若 x 轴表示时间，y 轴表示动量，则该图象可以反映某物在沿运动方向的恒定合外力作用下，物 体动量与时间的关系 D．若 x 轴表示时间，y 轴表示感应电动势，则该图象可以反映静置于磁场中的某闭合回路，当磁感 应强度随时间均匀增大时，闭合回路的感应电动势与时间的关系 21．（18 分）（1）甲同学要把一个量程为 200μA 的直流电流计 G，改装成量程范围是 0～4V 的直流电 压表． ①她按图 1 所示电路、用半偏法测定电流计 G 的内电阻 rg，其中电阻 R0 约为 1kΩ．为使 rg 的测量值 尽量准确，在以下器材中，电源 E 应选用 ，电阻器 R1 应选用 ，电阻器 R2 应选用 （选填 第 3页（共 11页） 器材前的字母）． A．电源（电动势 1.5V）B．电源（电动势 6V） C．电阻箱（0～999.9Ω）D．滑动变阻器（0～500Ω） E．电位器（一种可变电阻，与滑动变阻器相当）（0～5.1kΩ） F．电位器（0～51kΩ） ②该同学在开关断开情况下，检查电路连接无误后，将 R2 的阻值调至最大．后续的实验操作步骤依 次是： ， ， ， ，最后记录 R1 的阻值并整理好器材．（请按合理的实验顺序，选填下 列步骤前的字母） A．闭合 S1 B．闭合 S2 C．调节 R2 的阻值，使电流计指针偏转到满刻度 D．调节 R2 的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半 E．调节 R1 的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半 F．调节 R1 的阻值，使电流计指针偏转到满刻度 ③如果所得的 R1 的阻值为 300.0Ω，则图 1 中被测电流计 G 的内阻 rg 的测量值为 Ω，该测量值 实 际值（选填“略大于”、“略小于”或“等于”）． ④给电流计 G 联（选填“串”或“并”）一个阻值为 kΩ的电阻，就可以将该电流计 G 改装为量程 4V 的电压表． （2）乙同学要将另一个电流计 G 改装成直流电压表，但他仅借到一块标准电压表 V0、一个电池组 E、 一个滑动变阻器 R′和几个待用的阻值准确的定值电阻． ①该同学从上述具体条件出发，先将待改装的表 G 直接与一个定值电阻 R 相连接，组成一个电压表； 然后用标准电压表 V0 校准．请你画完图 2 方框中的校准电路图． ②实验中，当定值电阻 R 选用 17.0kΩ时，调整滑动变阻器 R′的阻值，电压表 V0 的示数是 4.0V 时，表 G 的指针恰好指到满量程的五分之二；当 R 选用 7.0kΩ时，调整 R′的阻值，电压表 V0 的示数是 2.0V， 表 G 的指针又指到满量程的五分之二．由此可以判定，表 G 的内阻 rg 是 kΩ，满偏电流 Ig 是 mA． 若要将表 G 改装为量程是 15V 的电压表，应配备一个 kΩ的电阻． 第 4页（共 11页） 22．（16 分）如图，跳台滑雪运动员经过一段加速滑行后从 O 点水平飞出，经过 3.0s 落到斜坡上的 A 点．已知 O 点是斜坡的起点，斜坡与水平面的夹角θ=37°，运动员的质量 m=50kg．不计空气阻力．（取 sin37°=0.60，cos37°=0.80；g 取 10m/s2）求： （1）A 点与 O 点的距离 L； （2）运动员离开 O 点时的速度大小； （3）运动员落到 A 点时的动能． 第 5页（共 11页） 23．（18 分）利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域． 如图 1，将一金属或半导体薄片垂直置于磁场 B 中，在薄片的两个侧面 a、b 间通以电流 I 时，另外两 侧 c、f 间产生电势差，这一现象称为霍尔效应．其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用向一 侧偏转和积累，于是 c、f 间建立起电场 EH，同时产生霍尔电势差 UH．当电荷所受的电场力与洛伦兹 力处处相等时，EH 和 UH 达到稳定值，UH 的大小与 I 和 B 以及霍尔元件厚度 d 之间满足关系式 UH=RH ， 其中比例系数 RH 称为霍尔系数，仅与材料性质有关． （1）设半导体薄片的宽度（c、f 间距）为 l，请写出 UH 和 EH 的关系式；若半导体材料是电子导电的， 请判断图 1 中 c、f 哪端的电势高； （2）已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为 n，电子的电荷量为 e，请导出霍尔系数 RH 的表 达式．（通过横截面积 S 的电流 I=nevS，其中 v 是导电电子定向移动的平均速率）； （3）图 2 是霍尔测速仪的示意图，将非磁性圆盘固定在转轴上，圆盘的周边等距离地嵌装着 m 个永 磁体，相邻永磁体的极性相反．霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近．当圆盘匀速转动时，霍尔元件输 出的电压脉冲信号图象如图 3 所示． a．若在时间 t 内，霍尔元件输出的脉冲数目为 P，请导出圆盘转速 N 的表达式． b．利用霍尔测速仪可以测量汽车行驶的里程．除此之外，请你展开“智慧的翅膀”，提出另一个实例 或设想． 第 6页（共 11页） 24．（20 分）雨滴在穿过云层的过程中，不断与漂浮在云层中的小水珠相遇并结合为一体，其质量逐 渐增大．现将上述过程简化为沿竖直方向的一系列碰撞．已知雨滴的初始质量为 m0，初速度为 v0， 下降距离 l 后与静止的小水珠碰撞且合并，质量变为 m1．此后每经过同样的距离 l 后，雨滴均与静止 的小水珠碰撞且合并，质量依次变为 m2、m3…mn…（设各质量为已知量）．不计空气阻力． （1）若不计重力，求第 n 次碰撞后雨滴的速度 vn； （2）若考虑重力的影响，a．求第 1 次碰撞前、后雨滴的速度 v1 和 v1′；b．求第 n 次碰撞后雨滴的动 能 ． 第 7页（共 11页） 参考答案与试题解析 13．【解答】爱因斯坦对狭义相对论的最基本假设是：在不同的惯性参考系中，真空中光速都是不变 的，都为 c=3×108m/s； 故选 A． 14．【解答】A、在光的色散现象中，蓝光偏折最大，所以它的折射率最大，故 A 不正确； B、在空气中由于红光的速度最大，则红光的频率最低，则在红光的折射率最小，故 B 不正确； C、在光的单缝衍射现象中，可发现红光的衍射条纹最宽，蓝光的条纹最小，所以红光的波长最长， 蓝光的波长最短．故 C 正确； D、由于红光的波长最长，则红光的频率最低，所以红光的光子能量最小．故 D 不正确； 故选：C 15．【解答】根据△E=△mc2 得： △m= = =4.4×109kg， 故 D 正确． 16．【解答】万有引力等于向心力 G 解得 M= 又由于 M=ρV=ρ（ ） 因而 =ρ（ ） 解得 T= 故选 D． 17．【解答】A、此时 a 的振动方向向上，过 周期后，在波谷，与振动图象计时起点的情况不符．故 第 8页（共 11页） A 错误． B、此时 b 在波谷，过 周期后，经平衡位置向下，与振动图象计时起点的情况相符．故 B 正确． C、此时 c 经平衡位置向下，过 周期后，到达波峰，与振动图象计时起点的情况不符．故 C 错 误． D、此时 d 在波峰，过 周期后，经平衡位置向上，与振动图象计时起点的情况不符．故 D 错误． 故选：B． 18．【解答】根据电容的定义式 C= ，保持 S 不变，增大 d，电容 C 减小，再根据 U= ，知 U 增大，所以θ变大．故 A 正确，B 错误． 保持 d 不变，减小 S，电容减小，再根据 C= ，知 U 增大，所以θ变大．故 CD 错误． 故选：A． 19．【解答】A、B、由于小灯泡 L1 与电感线圈串联，断开 S 后再闭合，流过 L1 的电流从无到有（即增 大），电感线圈对电流有阻碍作用，所以流过灯泡 L1 的电流从 0 开始逐渐增大，最终达到 I．故 A 错 误，B 正确． C、D、由于小灯泡 L2 与滑动变阻器串联，断开 S 后再闭合，立即有电流通过 L2，当 I1 电流逐渐增大 时，流过 L2 的电流逐渐减小，最终减到 I．故 C、D 错误． 故选：B． 20．【解答】A、动能为 EK= mv2，当物体受恒定合外力作用时，由牛顿第二定律可知物体的加速度也 是恒定的，所以 EK= mV2= ma2t2，所以动能与时间的平方成正比，与时间是抛物线的关系，不是直 线，所以 A 错误． B、由爱因斯坦的光电效应方程 Ekm=hν﹣W 知，当 y 轴表示动能，x 轴表示入射光频率时，与纵轴交 点应在 y 轴下方，所以 B 错； C、由动量定理得 p=p0+Ft，即动量 p 与时间 t 满足一次函数关系，所以选项 C 正确； D、由法拉第电磁感应定律得 E= •S，感应电动势保持不变，所以选项 D 错误． 故选 C． 21．【解答】（1）①使用半偏法要求滑动变阻器的阻值范围越大越好，同时要满足 200 微安的电流， 所以电源选择 6V，故选 B； 由实验原理知 R1 应能读出具体数值，故选 C； 闭合 S2，电路中电流 I 不能大于 200μA，由 知 ，代入数据得：R2≈30KΩ，故选 F； 第 9页（共 11页） 故答案为：B；C；F ②半偏法测电阻实验步骤：第一步，按原理图连好电路；第二步，闭合电键 S2，调节滑动变阻器 R2， 使表头指针满偏；第三步，闭合电键 S1，改变电阻箱 R1 的阻值，当表头指针半偏时记下电阻箱读数， 此时电阻箱的阻值等于表头内阻 rg． 故应选 B；C；A；E 故答案为：B；C；A；E ③当调节电阻箱，使电流表半偏时，由于干路电流几乎未变，电阻箱与电流计中的电流相等，电阻必 然相等．如果所得的 R1 的阻值为 300.0Ω，则图中被测电流计 G 的内阻 rg 的测量值为 300.0Ω． 实际上电阻箱并入后的，电路的总电阻减小了，干路电流增大了，电流计半偏时，流过电阻箱的电流 大于流过电流计的电流，电阻箱接入的电阻小于电流计的电阻．所以，该测量值“略小于”实际值． 故答案为：300；略小于 ④将电流计改装成电压表，应串连接入一分压电阻 R，由欧姆定律及串联电路分压规律有：U=IgRg+IgR 其中 U 为改装后电压表的满偏电压，则 代入数据解得：R=19.7kΩ． 故答案为：串；19.7 （2）①校对改装成的电压表，应使电压表与标准电压表并联，两端的电压从零开始变化，观察两表 示数的差值，确定对改装时串接给电流计的分压电阻增大些还是减小些．所以滑动变阻器应采用分压 式接法，校对电路如图 3 所示． 对电压表，由欧姆定律有： ，带入两次的 R、标准电压表示数 U 解得： rg=3.0KΩ，Ig=0.50mA． 若要改装成量程为 15V 的电压表，由欧姆定律及串联电路分压规律有：U=IgRg+IgR，代入数据解 得，应串联的分压电阻为：R=27kΩ． 故答案为：3.0；0.50；27 22．【解答】（1）运动员在竖直方向做自由落体运动， 第 10页（共 11页） Lsin37°= gt2 所以 A 点与 O 点的距离为： L= =75m． （2）设运动员离开 O 点的速度为 v0，运动员在水平方向做匀速直线运动， 即 Lcos37°=v0t 解得 v0= =20m/s （3）由机械能守恒，取 A 点为重力势能零点，运动员落到 A 点的动能为 EKA=mgh+ mV02=32500J 答：（1）A 点与 O 点的距离 L 是 75m； （2）运动员离开 O 点时的速度大小是 20m/s； （3）运动员落到 A 点时的动能 32500J． 23．【解答】（1）、由场强与电势差关系知 UH=EHl．导体或半导体中的电子定向移动形成电流，电流方 向向右，实际是电子向左运动．由左手定则判断，电子会偏向 f 端面，使其电势低，同时相对的 c 端 电势高． （2）、由题意得： …① 解得： …② 当电场力与洛伦兹力平衡时，有 eEh=evB 得：EH=vB…③ 又有电流的微观表达式：I=nevS…④ 将③、④带入②得： （3）、a．由于在时间 t 内，霍尔元件输出的脉冲数目为 P，则有： P=mNt 圆盘转速为 N= b．提出的实例或设想合理即可（电动自行车上的电动助力）． 答：（1）、c 端电势高． （2）、霍尔系数的表达式为 ． 第 11页（共 11页） （3）、圆盘转速的表达式为 ． 24．【解答】（1）不计重力，全过程动量守恒， m0v0=mnvn 得： （2）考虑重力的影响，雨滴下落过程中做加速度为 g 的匀加速运动，碰撞瞬间动量守恒， a、第一次碰撞前 ， 第一次碰撞后 m0v1=m1Vn′ …① b、第 2 次碰撞前 利用①式化简得： …② 第 2 次碰撞后，利用②式得： 同理第三次碰撞后： 以此类推… 第 n 次碰撞后： = + 2gL 动能为： = （ +2gL ） 答：（1）第 n 次碰撞后雨滴的速度 （2）a、第 1 次碰撞前、后雨滴的速度分别为 、 b、第 n 次碰撞后雨滴的动能为 （ +2gL ）