1、12011 年普通高等学校招生全国统一考试理科综合能力测试物理部分(北京卷)本试卷共 14 页,共 300 分,考试时长 150 分钟。考生务必将答案答在答题卡上,在试卷上答题无效。考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。第一部分 (选择题 共 120 分)本部分共 20 小题,每小题 6 分,共 120 分。在每小题列出的四个选项中,选出最符合题目要求的一项。13表示放射性元素碘 131( ) 衰变的方程是135IA B132745ISbHe130541IXeC D013n32TH答案:B解析:A 选项是 衰变,A 错误; B 选项是 衰变,B 正确;C 选项放射的是中子,C 错误;D 选项放
2、射的是质子,D 错误。14如图所示的双缝干涉实验,用绿光照射单缝S时,在光屏P上观察到干涉条纹。要得到相邻条纹间距更大的干涉图样,可以A增大S 1与S 2的间距B减小双缝屏到光屏的距离C将绿光换为红光D将绿光换为紫光答案:C解析:由于双缝干涉中,相邻条纹间距离 ,增大 S1 与 S2 的间距 d,相邻条纹间距离 xLxd减小,A 错误;减小双缝屏到光屏的距离 L,相邻条纹间距离 x 减小,B 错误;将绿光换为红光,使波长 增大,相邻条纹间距离 x 增大,C 正确;将绿光换为紫光,使波长 减小,相邻条纹间距离 x 减小,D 错误。15由于通讯和广播等方面的需要,许多国家发射了地球同步轨道卫星,这
3、些卫星的A质量可以不同 B轨道半径可以不同C轨道平面可以不同 D速率可以不同答案:A解析:地球同步轨道卫星轨道必须在赤道平面内,离地球高度相同的同一轨道上,角速度、线速度、周期一定,与卫星的质量无关。A 正确,B、C、D错误。16介质中有一列简谐机械波传播,对于其中某个振动质点A它的振动速度等于波的传播速度B它的振动方向一定垂直于波的传播方向C它在一个周期内走过的路程等于一个波长S1S2S P单缝屏 双缝屏 光屏单色光2D它的振动频率等于波源的振动频率答案:D解析:介质中某个振动质点做简谐运动,其速度按正弦(或余弦)规律变化,而在同一介质中波的传播速度是不变的,振动速度和波的传播速度是两个不同
4、的速度,A错误;在横波中振动方向和波的传播方向垂直,在纵波中振动方向和波的传播方向在一条直线上,B错误;振动质点在一个周期内走过的路程为4个振幅,C错误;波在传播的过程中,频率不变为波源的频率,D正确。17如图所示电路,电源内阻不可忽略。开关S闭合后,在变阻器R 0的滑动端向下滑动的过程中A电压表与电流表的示数都减小B电压表与电流表的小数都增大C电压表的示数增大,电流表的示数减小D电压表的示数减小,电流表的示数增大答案:A解析:变阻器 R0 的滑动端向下滑动的过程中,使连入电路中的 R0 阻值减小,整个电路的电阻减小,电路中的电流 I 增大,路端电压 U=EIr 减小,即电压表的示数减小,又
5、R2 与 R0 并联后再与 R1 串联,在 R0 减小时,使得 R2 两端电压减小,R 2 中的电流减小,即电流表示数减小。A 正确,B、C、D 错误。18 “蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处,从几十米高处跳下的一种极限运动。某人做蹦极运动,所受绳子拉力F的大小随时间t 变化的情况如图所示。将蹦极过程近似为在竖直方向的运动,重力加速度为g。据图可知,此人在蹦极过程中最大加速度约为Ag B2g C3g D4g答案:B解析:由题图可知:绳子拉力 F 的最大值为 9F0/5,最终静止时绳子拉力为 3F0/5=mg,根据牛顿第二定律得:9F 0/53F 0/5=ma,所以 a=2g。
6、B 正确,A 、C、D 错误。19某同学为了验证断电自感现象,自己找来带铁心的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E,用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后,闭合开关S,小灯泡发光;再断开开关S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复,仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象,他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡末闪亮的原因是A电源的内阻较大 B小灯泡电阻偏大C线圈电阻偏大 D线圈的自感系数较大 答案:C解析:断电的自感现象,断电时电感线圈与小灯泡组成回路,电感线圈储存磁能转化为电能,电感线圈相当于电源,其自感电动势 ,与原电源无关,A 错误;小灯泡电阻偏大,分得的电IELt自压
7、大,可能看到显著的延时熄灭现象,B 错误;线圈电阻偏大,相当于电源内阻大,使小灯泡分得的电压小,可看到不显著的延时熄灭现象,C 正确;线圈的自感系数较大时,自感电动势较大,可AVSR1E,rR2R03能看到显著的延时熄灭现象,D 错误。20物理关系式不仅反映了物理量之间的关系,也确定了单位间的关系。如关系式 U=IR 既反映了电压、电流和电阻之间的关系,也确定了 V(伏)与 A(安)和 (欧)的乘积等效。现有物理量单位:m (米) 、s(秒) 、N (牛) 、J(焦) 、W(瓦) 、C(库) 、F(法) 、A(安) 、(欧)和 T(特) ,由它们组合成的单位都与电压单位 V(伏)等效的是AJ/
8、C 和 N/C BC/F 和 Tm2/sCW/A 和 CTm/s D 和 TAm12答案:B解析:由物理关系式 W=qU,可得电压的单位 V(伏)等效的是 J/C;由物理关系式 U=Q/C,可得电压的单位 V(伏)等效的是 C/F;由物理关系式 , ,可得电压的单位 V(伏)EntBS等效的是 Tm2/s;由物理关系式 P=U2/R,可得电压的单位 V(伏)等效的是 ;由物理关12W系式 P=UI,可得电压的单位 V(伏)等效的是 W/A;B 选项正确,A、C、D 错误。第二部分(非选择题 共 180 分)本部分共 11 小题,共 180 分21 (18 分)(1)用如图1所示的多用电表测量电
9、阻,要用到选择开关K和两个部件S、T。请根据下列步骤完成电阻测量:旋动部件_,使指针对准电流的“0”刻线。将K旋转到电阻挡“l00”的位置。将插入“十” 、 “”插孔的表笔短接,旋动部件_,使指针对准电阻的_ (填“0”刻线或 “”刻线“)。将两表笔分别与侍测电阻相接,发现指针偏转角度过小。为了得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,并按_的顺序避行操作,再完成读数测量。A将K旋转到电阻挡“1k“的位置B将K旋转到电阻挡“10“的位置C将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两恨引线相接D将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准(2)如图2,用“碰撞实验器 “可以验证动量守恒定律,即
10、研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是,可以通过仅测量_ (填选项前的符号 ),间接地解决这个问题。A 小球开始释放高度hB小球抛出点距地面的高度HC小球做平抛运动的射程4图2中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时,先让入射球m l多次从斜轨上S位置静止释放,找到其平均落地点的位置P,测量平抛射程OP。然后,把被碰小球m 2静置于轨道的水平部分,再将入射球m l从斜轨上S位置静止释放,与小球m 2相碰,并多次重复。接下来要完成的必要步骤是_。(填选项前的符号 )A用天平测量两个小球的质量 ml、m 2B测量小球m 1开始释放高度h
11、C测量抛出点距地面的高度HD分别找到m 1、m 2相碰后平均落地点的位置M 、NE测量平抛射程OM ,ON若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为_ (用中测量的量表示) ;若碰撞是弹性碰撞,那么还应满足的表达式为_ (用中测量的量表示) 。经测定,m 1=45.0g,m 2=7.5g,小球落地点的平均位置距O点的距离如图3所示。碰撞前、后m 1的动量分别为p 1与p 1,则p 1:p1=_ _ :11;若碰撞结束时m 2的动量为p 2,则p 1: p2=11:_。实验结果表明,碰撞前、后总动量的比值 为12_。有同学认为,在上述实验中仅更换两个小球的材质,其它条件不变,可以使被碰小球做平抛
12、运动的射程增大。请你用中已知的数据,分析和计算出被碰小球m 2平抛运动射程ON的最大值为_cm。答案:(1)S T 0刻线 ADC(2)C ADE或DEA或DAE 121OMNmP22211OMmNOP14 2.9 11.01 76.8解析:(1)多用电表的电流档校零,应该调整校零旋钮S使指针对准电流的“0“刻线。欧姆档的调零,应该在表笔短接的情况下调解欧姆调零旋钮T,是指针指在欧姆刻度线的0刻线。选择较大的欧姆档,将选择开关K旋转到电阻挡 “1k“的位置;将两表笔短接,旋动欧姆调零旋钮T,对欧姆表进行校准;将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两恨引线相接测电阻,所以为A、D 、C 。(2)由于
13、本实验的碰撞是在同一高度,在空中运动时间相同,因而根据小球做平抛运动的射程就可知道碰撞后速度的大小之比,所以选C。本实验必须用天平测量两个小球的质量m l、m 2,分别找到m 1、m 2相碰后平均落地点的位置M、N 和 测量平抛射程OM,ON, 故选ADE 。由于 ,且 、 、 所以121vv1OMt2NvtOPt。若碰撞是弹性碰撞,机械能守恒 ,所以121OP 22211vv2mNm5由于 ;14.801352pmvOPM;1122.768417.9pNv 。所以为14 2.9 1122502016.7.32.8mOP11.01 当两个球发生完全弹性碰撞时,被碰小球m 2平抛运动射程ON的有
14、最大值。弹性碰撞动量守恒 ,机械能守恒 解得: ,所以121vv 211mvmv122mv。被碰小球m 2平抛运动射程ON的最大值1245.0.876.7mONPc76.8cm。22 (16分)如图所示,长度为l的轻绳上端固定在 O点,下端系一质量为m的小球(小球的大小可以忽略) 。(1)在水平拉力F的作用下,轻绳与竖直方向的夹角为,小球保持静止。画出此时小球的受力图,并求力F的大小;(2)由图示位置无初速释放小球,求当小球通过最低点时的速度大小及轻绳对小球的拉力。不计空气阻力。解析:(1)受力图见图根据平衡条件,的拉力大小F=mgtan(2)运动中只有重力做功,系统机械能守恒21(cos)m
15、glv则通过最低点时,小球的速度大小2(s)vl根据牛顿第二定律 2vTmgl解得轻绳对小球的拉力,方向竖直向上2(3cos)vTgl23 (18分)OlFmTFmg6利用电场和磁场,可以将比荷不同的离子分开,这种方法在化学分析和原子核技术等领域有重要的应用。如图所示的矩形区域ACDG(AC 边足够长) 中存在垂直于纸面的匀强磁场, A处有一狭缝。离子源产生的离子,经静电场加速后穿过狭缝沿垂直于GA边且垂直于磁场的方向射入磁场,运动到 GA边,被相应的收集器收集。整个装置内部为真空。已知被加速的两种正离子的质量分别是m 1和m 2(m1m2),电荷量均为q。加速电场的电势差为U,离子进入电场时
16、的初速度可以忽略。不计重力,也不考虑离子间的相互作用。(1)求质量为m 1的离子进入磁场时的速率 v1;(2)当磁感应强度的大小为B时,求两种离子在GA 边落点的间距s;(3)在前面的讨论中忽略了狭缝宽度的影响,实际装置中狭缝具有一定宽度。若狭缝过宽,可能使两束离子在GA边上的落点区域交叠,导致两种离子无法完全分离。设磁感应强度大小可调,GA边长为定值L ,狭缝宽度为d,狭缝右边缘在A处。离子可以从狭缝各处射入磁场,入射方向仍垂直于GA边且垂直于磁场。为保证上述两种离子能落在GA 边上并被完全分离,求狭缝的最大宽度。解析:(1)动能定理 21Uqmv得 11v(2)由牛顿第二定律 ,利用式得2
17、 ,vqBRqB离子在磁场中的轨道半径为别为 , 112mU22q两种离子在 GA 上落点的间距 121228()()sRB(3)质量为m 1的离子,在GA边上的落点都在其入射点左侧 2R1处,由于狭缝的宽度为d,因此落点区域的宽度也是d。同理,质量为m 2的离子在GA 边上落点区域的宽度也是 d。为保证两种离子能完全分离,两个区域应无交叠,条件为12()Rd利用式,代入式得 11()mR1的最大值满足 12mRLd得 21()求得最大值 21mdL 0-d dxO724 (20分)静电场方向平行于x轴,其电势 随x的分布可简化为如图所示的折线,图中 0和d为已知量。一个带负电的粒子在电场中以
18、x=0为中心,沿x轴方向做周期性运动。已知该粒子质量为m、电量为-q,其动能与电势能之和为A(0Aq 0) 。忽略重力。求:(1)粒子所受电场力的大小;(2)粒子的运动区间;(3)粒子的运动周期。解析:(1)由图可知,0与d(或-d)两点间的电势差为0电场强度的大小 0Ed电场力的大小 qF(2)设粒子在-x 0,x 0区间内运动,速率为v,由题意得21mA由图可知 0()xd由得 201()mvqA因动能非负,有 0()xd得 0(1)Axq即 00()d粒子运动区间 00(1)(1)AAxqq(3)考虑粒子从-x 0处开始运动的四分之一周期根据牛顿第二定律,粒子的加速度 0qFEamd由匀加速直线运动 02xt8将 代入,得 4 5200(1)mdAtq粒子运动周期 004()Ttq