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1、2012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试题(北京卷)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,选山最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()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10 V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,其消耗的电功率为如果电热器电阻不变,则此交流电源输出
2、电压的最大值为()A5 V B C10 V D16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t关系的图像是()18关于环绕地球运行的卫星,下列说法正确的是()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
3、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套环置于线圈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20“约瑟夫森结”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
4、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()AB C2heD第二部分(非选择题共180分)本部分共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50 cm(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)图1(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3 V,内阻约1 )、电流表(内阻约0.1 )、电压表(内阻约3 k)、滑动变阻器R(020 ,
5、额定电流2 A)、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: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中的_图(选填“甲”或“乙”)图2(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)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 图3 图4(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
6、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,并描绘出UI图线由图线得到金属丝的阻值RX_(保留2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)A1102m B1103mC1106m D1108m(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D用UI图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差22(1
7、6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l1.4 m,v3.0 m/s,m0.10 kg,物块与桌面间的动摩擦因数0.25,桌面高h0.45 m不计空气阻力,重力加速度g取10 m/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v023(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t0时由静止开始上升,at图像如图2所示电梯总质量m2.0103kg忽略一切阻力,重力加速
8、度g取10 m/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vt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at图像,求电梯在第1 s内的速度改变量v1和第2 s末的速率v2(3)求电梯以最大速率上升时,拉力做功的功率P;再求在011 s时间内,拉力和重力对电梯所做的总功W24(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
9、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qm13B由玻尔原子模型、跃迁的特点,由高能级向低能级跃迁过程中能量减少,减少的能量以光子形式放出,B项正确14A根据光的折射特点,在折射过程中频率不变,由公式,玻璃的折射率比空气的大,所以由空气进入玻璃时,速度变慢,由可知光的波长变短,所以A项正确15C根据电功率的公式得,根据交流电的有效值定义得,解得,根据有效值和最大值的关系得,C项正
10、确16D在磁场中做匀速圆周运动的粒子,有,且,则由电流的定义式得,故D项正确17A弹簧振子做简谐运动,由回复力公式Fkx,结合牛顿第二定律Fma可知,经四分之一的周期有沿x轴正方向的最大加速度,则其位移为负的最大值t0时刻振子应该自平衡位置向x轴负向运动,故A项正确18B环绕地球运动的卫星,由开普勒第三定律,当椭圆轨道半长轴与圆形轨道的半径相等时,两颗卫星周期相同,A项错误沿椭圆轨道运行的卫星,只有引力做功,机械能守恒,在轨道上相互对称的地方(到地心距离相等的位置)速率相同,B项正确;所有地球同步卫星相对地面静止,运行周期都等于地球自转周期,由,轨道半径都相同,C项错误;同一轨道平面、不同轨道
11、半径的卫星,相同轨道半径、不同轨道平面的卫星,都有可能(不同时刻)经过北京上空,D项错误19D当闭合S瞬间,线圈L内产生的磁场B及磁通量的变化率随电压及线圈匝数的增加而增大,如果套环是金属材料又闭合,由楞次定律可知,环内会产生感应电流I及磁场B,环会受到向上的安培力F,当Fmg时,环跳起,越大,环电阻越小,F越大如果环越轻,跳起效果越好,所以B、C两项错误;如果套环换用电阻大、密度大的材料,I减小F减小,mg增大,套环可能无法跳起,D项正确;如果使用交流电,S闭合后,套环受到的安培力大小及方向(上下)周期性变化,S闭合瞬间,F大小、方向都不确定,直流电效果会更好,A项错误20B根据物理单位知识
12、,表达式及变形式两侧单位是一致的,由本题中涉及的物理量:、U、e、h及与其有联系的能量表达式Eh,EUe,由得h的单位与的单位相同,即h单位可用VCs表示,题中kU,即,单位可用表示,B项中单位等效于,故B项正确21答案:(1)(0.3950.399)(2)甲(3)如图1图1(4)如图2(4.34.7)图2(5)C(6)CD解析:(1)千分尺读数:固定刻度值旋转刻度格数0.01 mm039.70.01 mm0.397 mm(2)测的U、I值RX约5 ,乙图提供的最小电压,故选用甲图电路(3)略(4)描点后可见,第6次测量误差很大,舍去,作过O点的直线将其余6个点拟合到直线上,如图2所示(5)由
13、,故选C(6)由于观察角度及观察能力对测微器读数产生的是偶然误差,A项错误电流表和电压表不可能成为理想电表,对测量带来的误差是不可避免的,属于系统误差,B项错误电压表内阻的分流和电流表内阻的分压,是产生系统误差的原因,如果将其电阻计算在电路内,如前面实验电路,即可消除系统误差,C项正确本题给出的第6组值误差很大,作UI图时应舍去,减小了偶然误差,D项正确22答案:(1)0.9 m(2)0.90 J(3)4.0 m/s解析:(1)由平抛运动规律,有竖直方向:水平方向:svt得水平距离:(2)由机械能守恒定律,动能Ekmv2mgh0.90 J(3)由动能定理,有mglmv2mv02得初速度大小23
14、答案:(1)2.2104 N1.8104 N(2)0.5 m/s1.5 m/s(3)2.0105 W1.0105 J解析:(1)由牛顿第二定律,有Fmgma由at图像可知,F1和F2对应的加速度分别是a11.0 m/s2,a21.0 m/s2F1m(ga1)2.0103(101.0)N2.2104 NF2m(ga2)2.0103(101.0)N1.8104 N(2)类比可得,所求速度变化量等于第1 s内at图线下的面积v10.50 m/s同理可得v2v2v01.5 m/sv00,第2s末的速率v21.5 m/s(3)由at图像可知,1130 s内速率最大,其值等于011 s内at图线下的面积,有vm10 m/s,此时电梯做匀速运动,拉力F等于重力mg,所求功率PFvmmgvm2.01031010 W2.0105 W由动能定理,总功WEk2E