2017北京高考物理部分试题及解答

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） 第 I 卷（选择题 共 120 分） 本卷共 20 小题，每小题 6 分，共 120 分。在每小题列出的四个选项中，选出符合题目要求的一 项。 13一个氢原子从 n3 能级跃迁到 n2 能级，该氢原子（）B， （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 14一束单色光经由空气射入玻璃，这束光的（ ）A， （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 15一个小型电热器若接在输出电压为 10V 的电源上，消耗电功率为 P；若把它接在某个正弦交 流电源上，其消耗电功率为 P/2。如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为（ ）C， （A）5V（B）5V（C）10V（D）10V 22 16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（ ）D， （A）与粒子电荷量成正比（B）与粒子速度成正比 （C）与粒子质量成正比（D）与磁感应强度成正比 17一个弹簧振子沿 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 轴正方向有最大加速度。能正确反映振子位移 x 与时间 t 关系的图像是 （ ）A， 18关于环绕地球运动的卫星，下列说法中正确的是（ ）B， （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 19物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验” 。如图，她把 一个带铁芯的线圈 L、开关 S 和电源用导线连接起来后，将一金属环 套置于线圈 L 上，且使铁芯穿过套环。闭合开关 S 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。对比老师的演示实验，下列四个选项中，导 致套环未动的原因可能是（ ）D， （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 x x x x O T O T O T O T （A） （B） （C） （D） 铁芯 电源 套环 L S 20 “约索夫森结”由超导体和绝缘体制成。若在结两端加恒定电压 U，则它会辐射频率为的电 磁波，且与 U 成正比，即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 不了解此现象的机理，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（ ）B， （A）h/2e（B）2e/h（C）2he（D）1/2he 第卷（非选择题，共 180 分） 本卷共 11 小题，共 180 分。 21 （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的直径，其中某一次 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 3V，内阻约 1） 、电流表（内阻约 0.1） 、电压表（内阻约 3k） 、滑动变 阻器 R（0-20，额定电流 2A） 、开关、导 线若干。某小组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： 由以上实验数据可知，他们测量 Rx是 采用图 2 中的_图（选填“甲” 或“乙” ） ， （3）图 3 是测量 Rx的实验器材实物 图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片 P 置于变阻器的一端。请根据（2）中所选的电路图， 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 可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，图中已标出了与测量数据对 应的 4 个坐标点。请在图 4 中标出第 2、4、6 次测 量数据的坐标点，并绘出 U-I 图线。由图线得到金 属丝的阻值 Rx_（保留两位有效数字） 。 （5）根据以上数据可以估算出金属丝电阻率 约为_（填选项前的符号） （A）1102m（B）1103m（C） 1106m（D）1108m （6）任何实验测量都存在误差。本实验所用测量仪器均已校准，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 次数1234567 U/V0.100.300.701.001.501.702.30 I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520 45 40 35 图 1 V V A A Rx Rx R S S R 甲 乙 图 2 A 3 V 3 P Rx 图 3 U/V 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 I/A 0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 图 4 （D）用 U-I 图线处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差 （1）0.395-0.399， （2）甲， （3）图略， （4）4.3-4.7， （5）C， （6）C、D， 22.（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 l1.4m，v3.0m/s，m0.10kg，物块与桌面间 的动摩擦因数0.25，桌面高 h0.45m。不计空 气阻力，重力加速度 g 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。 （1）由平抛运动规律，竖直方向 h gt2，水平方向 svt，得水平距离 sv0.90m， 1 2 （2）由机械能守恒得动能 Ek mv2mgh0.90J， 1 2 （3）由动能定理得mgl mv2 mv02，得初速度大小 v04.0m/s， 1 2 1 22glv2 23.（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 随时间 t 变化的。 已知电梯 在 t0 时 由静止开始上升，a-t 图如图 2 所示。电梯总质量 m2.0103kg。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，教科书中讲解由 v-t 图像求位移的方法。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 图像，求电梯在第 1s 内速度改变量v1和第 2s 的速率 v2； （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。 （1）由牛顿第二定律，有 Fmgma，由 a-t 图像知 F1和 F2对应的加速度分别是 a11.0m/s2，a21.0m/s2，F1mgma12.2104N，F2mgma21.8104N， （2）类比可得，所求速度变化等于第 1s 内 a-t 图线下的面积v10.50m/s，同理 v21.50m/s，v21.50m/s， （3）由 a-t 图线知，11s-30s 内速率最大，其值等于 0-11s 内 a-t 图线下的面积，有 vm10m/s， 此时电梯做匀速运动，拉力 F 等于重力 mg，所求功率 PFvm2.0105W，由动能定理，总功 WEk2Ek1 mvm201.0105J， 1 2 24.（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 v0 v h l s E E0 0 d x 拉力 a/ms-2 1.0 电梯 0 1 10 11 30 31 40 41 t/s 1.0 图 1 图 2 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 m/4。不计重力。 （1）求 A 在电场中的运动时间 t； （2）若 B 的电荷量 q4Q/9，求两质点相互作用能的最大值 EPm； （3）为使离开电场后不改变运动方向，求 B 所带电荷量的最大值 qm。 （1）由牛顿第二定律，A 在电场中的加速度 aF/mQE0/m，A 在电场中做匀变速直线运动， d at2，解得 t， 1 2 （2）设 A、B 离开电场时的速度分别为 vA0，vB0，由动能定理，有 QE0d mvA02，qE0d mvB02，A、B 相互作用过程中动量和能量守恒，A、B 相互作用力为斥力，相 1 2 1 8 互作用力对 A 做正功，对 B 做负功，A、B 靠近过程中，B 的路程大于 A 的路程，由于作用力大小相 等，作用力对 B 做功的绝对值大于对 A 做功的绝对值，因此作用力做功之和为负，相互作用能增加。 所以，当 A、B 最接近时相互作用能最大，此时两者速度相同，设为 v，有（mm/4）v mvA0mvB0/4，EPm（ mvA02 mvB02） （mm/4）v2，解得 EPmQE0d， 1 2 1 8 1 2 1 45 （3）考虑 A、B 在 xd 区间的运动，由动量和能量守恒，且在初态和末态均无相互作用，有 mvAmvB/4mvA0mvB0/4， mvA2 mvB2 mvA02 mvB02，解得 vB vB0 vA0，因 B 不改变运 1 2 1 8 1 2 1 8 3 5 8 5 动方向，vB vB0 vA00，解得 q16Q/9，即 qm16Q/9， 3 5 8 5