2012年北京市高考物理試卷與解析

PAGEPAGE62012年北京市高考物理試卷參考答案與試題解析一、選擇題1．（3分）（2012?北京）一個(gè)氫原子從n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)，該氫原子（）A．放出光子，能量增加 B．放出光子，能量減少C．吸收光子，能量增加 D．吸收光子，能量減少2．（3分）（2012?北京）一束單色光經(jīng)由空氣射入玻璃，這束光的（）A．速度變慢，波長(zhǎng)變短 B．速度不變，波長(zhǎng)變短C．頻率增高，波長(zhǎng)變長(zhǎng) D．頻率不變，波長(zhǎng)變長(zhǎng)3．（3分）（2012?北京）一個(gè)小型電熱器若接在輸出電壓為10V的直流電源上，消耗電功率為P；若把它接在某個(gè)正弦交流電源上，其消耗的電功率為0.5P，如果電熱器電阻不變，則此交流電源輸出電壓的最大值為（）A．5V B． C．10V D．4．（3分）（2012?北京）處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的一個(gè)帶電粒子，僅在磁場(chǎng)力作用下做勻速圈周運(yùn)動(dòng)．將該粒子的運(yùn)動(dòng)等效為環(huán)形電流，那么此電流值（）A．與粒子電荷量成正比 B．與粒子速率成正比C．與粒子質(zhì)量成正比 D．與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比5．（3分）（2012?北京）一個(gè)彈簧振子沿x軸做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，取平衡位置O為x軸坐標(biāo)原點(diǎn)．從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過四分之一的周期，振子具有沿x軸正方向的最大加速度．能正確反映振子位移x與時(shí)間，關(guān)系的圖象是（）A． B． C． D．6．（3分）（2012?北京）關(guān)于環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，下列說法中正確的是（）A．分別沿圓軌道和橢圓軌道運(yùn)行的兩顆衛(wèi)星，不可能具有相同的周期B．沿橢圓軌道運(yùn)行的一顆衛(wèi)星，在軌道不同位置可能具有相同的速率C．在赤道上空運(yùn)行的兩顆地球同步衛(wèi)星，它們的軌道半徑有可能不同D．沿不同軌道經(jīng)過北京上空的兩顆衛(wèi)星，它們的軌道平面一定會(huì)重合7．（3分）（2012?北京）物理課上，老師做了一個(gè)奇妙的“跳環(huán)實(shí)驗(yàn)”．如圖所示，她把一個(gè)帶鐵芯的線圈、開關(guān)和電源用導(dǎo)線連接起來后，將一金屬套環(huán)置于線圈上，且使鐵芯穿過套環(huán)．閉合開關(guān)的瞬間，套環(huán)立刻跳起．某同學(xué)另找來器材再探究此實(shí)驗(yàn)．他連接好電路，經(jīng)重復(fù)試驗(yàn)，線圈上的套環(huán)均未動(dòng)．對(duì)比老師演示的實(shí)驗(yàn)，下列四個(gè)選項(xiàng)中，導(dǎo)致套環(huán)未動(dòng)的原因可能是（）A．線圈接在了直流電源上B．電源電壓過高C．所選線圈的匝數(shù)過多D．所用套環(huán)的材料與老師的不同8．（3分）（2012?北京）“約瑟夫森結(jié)”由超導(dǎo)體和絕緣體制成，若在結(jié)兩端加一恒定電壓U，則它會(huì)輻射頻率為v的電磁波，且與U成正比，即v=kU，已知比例系數(shù)k僅與元電荷e的2倍和普朗克常量h有關(guān)．你可能不了解此現(xiàn)象為原理，但仍可運(yùn)用物理學(xué)中常用的方法，在下列選項(xiàng)中，推理判斷比例系數(shù)k的值可能為（）A． B． C．2he D．二、解答題9．（18分）（2012?北京）在“測(cè)定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，所用測(cè)量?jī)x器均已校準(zhǔn)，待測(cè)金屬絲接入電路部分的長(zhǎng)度約為50cm．（1）用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑，其中某次測(cè)量結(jié)果如圖1所示，其讀數(shù)應(yīng)為mm（該值接近多次測(cè)量的平均值）（2）用伏安法測(cè)金屬絲的電阻RX，實(shí)驗(yàn)所用器材為：電池組（電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻約為1Ω），電流表（內(nèi)阻約為0.1Ω），電壓表（內(nèi)阻約為3kΩ），滑動(dòng)變阻器R（0～20Ω，額定電流為2A）開關(guān)，導(dǎo)線若干．某同學(xué)利用以上器材正確連接好電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量，記錄數(shù)據(jù)如下：次數(shù)1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，他們測(cè)量RX是采用圖2中甲和乙中的圖（選填“甲”或“乙”）（3）如圖3是測(cè)量RX的實(shí)驗(yàn)器材實(shí)物圖，圖中已經(jīng)連接了部分導(dǎo)線，滑動(dòng)變阻器的滑片P置于變阻器的一端，請(qǐng)根據(jù)上圖所選的電路圖，補(bǔ)充完成圖3中實(shí)物間的連線，并使閉合開關(guān)的瞬間，電壓表或電流表不至于被燒壞．2012年北京市高考物理試卷參考答案與試題解析一、選擇題1．（3分）【考點(diǎn)】氫原子的能級(jí)公式和躍遷．【專題】實(shí)驗(yàn)題；原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)專題．【分析】從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，釋放光子，能量減少，從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷，吸收光子，能量增加．【解答】解：一個(gè)氫原子從n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)，即從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，釋放光子，能量減少．故選：B．【點(diǎn)評(píng)】知道高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，釋放光子，從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷，吸收光子．2．（3分）【考點(diǎn)】光的折射定律；電磁波譜．【專題】光的折射專題．【分析】該題考察了單色光在不同的介質(zhì)中，波長(zhǎng)、變速的變化情況，通過和v=λf結(jié)合在不同的介質(zhì)中光的頻率不變可得出正確結(jié)果．【解答】解：一束單色光經(jīng)由空氣射入玻璃，是由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，由可知，光的傳播速度變慢；一單色光在不同的介質(zhì)中傳播時(shí)頻率不變，由v=λf可知，波長(zhǎng)變短；綜上所述可知選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)BCD錯(cuò)誤．故選A．【點(diǎn)評(píng)】光從真空（或空氣中）射入某種介質(zhì)時(shí)，頻率是不會(huì)變化的；會(huì)熟練的應(yīng)用判斷光速的變化情況，應(yīng)用v=λf判斷波長(zhǎng)的變化情況；同時(shí)還要了解同種介質(zhì)對(duì)不同頻率的光的折射率是不同的．3．（3分）【考點(diǎn)】正弦式電流的最大值和有效值、周期和頻率．【專題】交流電專題．【分析】根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt求解電流的有效值，其中I是有效值．再根據(jù)有效值與最大值的關(guān)系求出最大值．【解答】解：設(shè)電熱器的電阻為R，t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q，則：Q=此熱量是接交流電源上產(chǎn)生的熱功率的2倍，所以Q′=Q=所以：=解得：V所以最大值為故選C【點(diǎn)評(píng)】對(duì)于交變電流，求解熱量、電功和電功率等與熱效應(yīng)有關(guān)的量，都必須用有效值．4．（3分）【考點(diǎn)】電磁場(chǎng)；電流、電壓概念．【分析】帶電粒子以速率v垂直射入磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，由洛倫茲力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律求出帶電粒子圓周運(yùn)動(dòng)的周期，由電流的定義式得出電流的表達(dá)式，再進(jìn)行分析．【解答】解：設(shè)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，半徑為r，則由qvB=m，得r=，T=環(huán)形電流：I==，可見，I與q的平方成正比，與v無關(guān)，與B成正比，與m成反比．故選D．【點(diǎn)評(píng)】本題是洛倫茲力、向心力和電流等知識(shí)的綜合應(yīng)用，抓住周期與B、I的聯(lián)系是關(guān)鍵．5．（3分）【考點(diǎn)】簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象．【專題】振動(dòng)圖像與波動(dòng)圖像專題．【分析】回復(fù)力：F=﹣kx；牛頓第二定律公式：a=；得到加速度的一般表達(dá)式后，再進(jìn)行討論即可．【解答】解：A、回復(fù)力：F=﹣kx加速度：a=故有a=﹣x經(jīng)周期振子具有正方向的最大加速度，故結(jié)合上述公式得到：此時(shí)振子有負(fù)方向的最大位移，A圖符合，故A正確；B、經(jīng)周期振子位移為零，故B錯(cuò)誤；C、經(jīng)周期振子位移正向最大，故C錯(cuò)誤；D、經(jīng)周期振子位移為零，故D錯(cuò)誤；故選A．【點(diǎn)評(píng)】本題關(guān)鍵是根據(jù)回復(fù)力公式和加速度公式得到加速度與位移關(guān)系式，然后逐項(xiàng)討論．6．（3分）【考點(diǎn)】人造衛(wèi)星的加速度、周期和軌道的關(guān)系；萬有引力定律及其應(yīng)用．【專題】人造衛(wèi)星問題．【分析】根據(jù)開普勒定律求解．了解同步衛(wèi)星的含義，即同步衛(wèi)星的周期必須與地球自轉(zhuǎn)周期相同．物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它所受的合力提供向心力，也就是合力要指向軌道平面的中心．通過萬有引力提供向心力，列出等式通過已知量確定未知量．【解答】解：A、分別沿圓軌道和橢圓軌道運(yùn)行的兩顆衛(wèi)星，可能具有相同的周期，故A錯(cuò)誤B、沿橢圓軌道運(yùn)行的一顆衛(wèi)星，在軌道對(duì)稱的不同位置具有相同的速率，故B正確C、根據(jù)萬有引力提供向心力，列出等式：=m（R+h），其中R為地球半徑，h為同步衛(wèi)星離地面的高度．由于同步衛(wèi)星的周期必須與地球自轉(zhuǎn)周期相同，所以T為一定值，根據(jù)上面等式得出：同步衛(wèi)星離地面的高度h也為一定值．故C錯(cuò)誤D、沿不同軌道經(jīng)過北京上空的兩顆衛(wèi)星，它們的軌道平面不一定重合，但圓心都在地心，故D錯(cuò)誤故選B．【點(diǎn)評(píng)】地球質(zhì)量一定、自轉(zhuǎn)速度一定，同步衛(wèi)星要與地球的自轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)同步，就必須要角速度與地球自轉(zhuǎn)角速度相等，這就決定了它的軌道高度和線速度大?。?．（3分）【考點(diǎn)】法拉第電磁感應(yīng)定律．【專題】壓軸題．【分析】閉合開關(guān)的瞬間，穿過套環(huán)的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而受到安培力，會(huì)向上跳起．根據(jù)套環(huán)跳起的原理判斷導(dǎo)致套環(huán)未動(dòng)的原因．【解答】解：A、線圈接在直流電源上，閉合開關(guān)的瞬間，穿過套環(huán)的磁通量仍然會(huì)改變，套環(huán)中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，會(huì)跳動(dòng)．故A錯(cuò)誤．B、電源電壓過高，在套環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流更大，更容易跳起．故B錯(cuò)誤．C、線圈匝數(shù)過多，在套環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大，套環(huán)更容易跳起．故C錯(cuò)誤．D、所用的套環(huán)材料不同，可能不產(chǎn)生感應(yīng)電流，則不會(huì)受到安培力，不會(huì)跳起．故D正確．故選D．【點(diǎn)評(píng)】理解套環(huán)跳起的原因，即產(chǎn)生感應(yīng)電流的效果阻礙引起感應(yīng)電流磁通量的變化．8．（3分）【考點(diǎn)】電磁波的發(fā)射、傳播和接收．【專題】壓軸題．【分析】物理公式確定了物理量之間數(shù)值的關(guān)系，同時(shí)也就確定了物理單位間的關(guān)系，本題根據(jù)單位進(jìn)行判斷．【解答】解：物理公式兩邊的單位是相同的，根據(jù)公式v=kU，，故其單位為s﹣1?V﹣1；普朗克常量h的單位是J?s，e的單位是C；根據(jù)公式W=qU，1J=1V?C，故1Js=1VCs，故1s﹣1?V﹣1=1，故的單位是s﹣1?V﹣1；故選B．【點(diǎn)評(píng)】將一個(gè)物理導(dǎo)出量用若干個(gè)基本量的乘方之積表示出來的表達(dá)式，稱為該物理量的量綱式，簡(jiǎn)稱量綱．它是在選定了單位制之后，由基本物理量單位表達(dá)的式子；任何公式兩邊的量綱必須相同．二、解答題9．（18分）【考點(diǎn)】測(cè)定金屬的電阻率；伏安法測(cè)電阻．【專題】實(shí)驗(yàn)題；恒定電流專題．【分析】（1）關(guān)于螺旋測(cè)微器的讀數(shù)，要先讀出固定刻度，再讀出可動(dòng)刻度，然后相加即可得出結(jié)果．（2）根據(jù)數(shù)據(jù)比較電壓表、電流表和被測(cè)電阻的阻值關(guān)系，確定可采取的電路．（3）按照電路原理圖進(jìn)行實(shí)物圖的連接，注意導(dǎo)線不能交叉和滑動(dòng)變阻器的連接方式．（4）根據(jù)圖上所標(biāo)的點(diǎn)，做出U﹣﹣I圖線，從而可得出電阻值（5）把以上數(shù)據(jù)代入電阻定律，可得出結(jié)果（6）結(jié)合試驗(yàn)誤差出現(xiàn)的原因，可得出答案．【解答】解：（1）固定刻度讀數(shù)為0，可動(dòng)刻度讀數(shù)為39.7，所測(cè)長(zhǎng)度為0+39.7×0.01=0.397mm．（2）由記錄數(shù)據(jù)根據(jù)歐姆定律可知金屬絲的電阻Rx約5Ω．則有，，比較Rx為小電阻應(yīng)該采用外接法測(cè)量誤差?。桑?）知是用伏安特性曲線來測(cè)量電阻的，就要求電壓電流從接近0開始調(diào)節(jié)，所以應(yīng)該采用分壓接法甲．（3）注意連圖時(shí)連線起點(diǎn)和終點(diǎn)在接線柱上并且不能交叉，結(jié)合（2）可知應(yīng)該連接成外接分壓接法（甲）那么在連線時(shí)斷開開關(guān)且使Rx兩端的電壓為0．先連外接電路部分，再連分壓電路部分，此時(shí)滑片P必須置于變阻器的左端．實(shí)物圖如圖所示，（4）描繪出第2、4、6三個(gè)點(diǎn)后可見第6次測(cè)量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點(diǎn)誤差太大舍去，然后作出U﹣I圖線．如右圖所示；其中第4次測(cè)量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點(diǎn)在描繪出的U﹣I圖線上，有：Ω．（5）根據(jù)電阻定律有：ρ===1.1×10﹣6Ω?m從數(shù)量級(jí)上估算出的金屬絲電阻率是C選項(xiàng)．（6）A、用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑時(shí)，由于讀數(shù)引起的誤差屬于偶然誤差，故A錯(cuò)誤；BC、由于電流表和電壓表內(nèi)阻引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差．若將電流表和電壓表的內(nèi)阻計(jì)算在內(nèi)，可以消除由測(cè)量?jī)x表引起的系統(tǒng)誤差，故B錯(cuò)誤，C正確；D、用U﹣I圖象處理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小偶然誤差，故D正確．答案為：CD．故答案為：（1）0.397；（2）甲；（3）如圖；（4）如圖，4.5；（5）C；（6）CD．【點(diǎn)評(píng)】該題是綜合性較強(qiáng)的題，解答時(shí)注意一下幾方面：1、對(duì)于長(zhǎng)度的測(cè)量注意高中所要求的游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的使用方法，讀書時(shí)是固定刻度的值與可動(dòng)刻度的值得和．2、會(huì)根據(jù)電壓表、電流表及被測(cè)電阻的阻值關(guān)系，確定電流表是內(nèi)接還是外接．3、實(shí)物連接時(shí)，注意導(dǎo)線不能相交叉，并且要注意閉合電建時(shí)，分壓電路的輸出端電壓要為零．4、會(huì)用電阻定律來求解導(dǎo)線的電阻率5、了解實(shí)驗(yàn)誤差產(chǎn)生的原因，并會(huì)在試驗(yàn)中做到盡可能的減小誤差．10．（16分）【考點(diǎn)】動(dòng)能定理的應(yīng)用；平拋運(yùn)動(dòng)．【專題】動(dòng)能定理的應(yīng)用專題．【分析】（1）物塊離開桌面后做平拋運(yùn)動(dòng)，由勻速與勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以求出水平距離．（2）由動(dòng)能定理可以求出落地動(dòng)能．（3）由動(dòng)能定理可以求出物塊的初速度．【解答】解：（1）物塊飛出桌面后做平拋運(yùn)動(dòng)，豎直方向：h=gt2，解得：t=0.3s，水平方向：s=vt=0.9m；（2）對(duì)物塊從飛出桌面到落地，由動(dòng)能定理得：mgh=mv12﹣mv22，落地動(dòng)能EK=mgh+mv12=0.9J；（3）對(duì)滑塊從開始運(yùn)動(dòng)到飛出桌面，由動(dòng)能定理得：﹣μmgl=mv2﹣mv02，解得：v0=4m/s；答：（1）小物塊落地點(diǎn)距飛出點(diǎn)的水平距離為0.9m．（2）小物塊落地時(shí)的動(dòng)能為0.9J．（3）小物塊的初速度為4m/s．【點(diǎn)評(píng)】要掌握應(yīng)用動(dòng)能定理解題的方法與思路；（2）（3）兩問也可以應(yīng)用牛頓定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解．11．（18分）【考點(diǎn)】牛頓第二定律；機(jī)械運(yùn)動(dòng)；功的計(jì)算．【專題】壓軸題；牛頓運(yùn)動(dòng)定律綜合專題．【分析】（1）由圖讀出電梯向上加速運(yùn)動(dòng)的最大加速度和減速運(yùn)動(dòng)的最大加速度大小，由牛頓第二定律求解最大拉力F1和最小拉力F2；（2）運(yùn)用類比法可知，a﹣t圖象與坐標(biāo)軸所圍的“面積”等于速度變化量，即可求出電梯在第1s內(nèi)的速度改變量△υ1，及電梯在2s內(nèi)的速度改變量△υ2，即求得第2s末的速率υ2；（3）由a─t圖象可知，11s～30s內(nèi)速率最大，其值等于0～11s內(nèi)a─t圖線下的面積，此時(shí)電梯做勻速運(yùn)動(dòng)，拉力F等于重力mg，由P=Fv求出拉力的功率．由動(dòng)能定理求解拉力和重力對(duì)電梯所做的總功W．【解答】解；（1）由牛頓第二定律，有F﹣mg=ma由a─t圖象可知，F(xiàn)1和F2對(duì)應(yīng)的加速度分別是a1=1.0m/s2，a2=﹣1.0m/s2則F1=m（g+a1）=2.0×103×（10+1.0）N=2.2×104NF2=m（g+a2）=2.0×103×（10﹣1.0）N=1.8×104N（2）通過類比可得，電梯的速度變化量等于第1s內(nèi)a─t圖線下的面積△v1=0.50m/s同理可得，△v2=v2﹣v0=1.5m/sv0=0，第2s末的速率v2=1.5m/s（3）由a─t圖象可知，11s～30s內(nèi)速率最大，其值等于0～11s內(nèi)a─t圖線下的面積，有vm=10m/s此時(shí)電梯做勻速運(yùn)動(dòng)，拉力F等于重力mg，所求功率P=Fvm=mg?vm=2.0×103×10×10W=2.0×105W由動(dòng)能定理，總功W=Ek2﹣Ek1=mvm2﹣0=×2.0×103×102J=1.0×105J答：（1）電梯在上升過程中受到的最大拉力F1是2.2×104N，最小拉力F2是1.8×104N．（2）電梯在第1s內(nèi)的速度改變量△v1是0.50m/s，第2s末的速率v2是1.5m/s．（3）電梯以最大速率上升時(shí)，拉力做功的功率P為2.0×105W；在0─11s時(shí)間內(nèi)，拉力和重力對(duì)電梯所做的總功W是1.0×105J．【點(diǎn)評(píng)】本題一要有基本的讀圖能力，并能根據(jù)加速度圖象分析電梯的運(yùn)動(dòng)情況；二要能運(yùn)用類比法，理解加速度圖象“面積”的物理意義．12．（20分）【考點(diǎn)】帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)．【專題】壓軸題；帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題．【分析】（1）A在電場(chǎng)中時(shí)，在電場(chǎng)力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律求得加速度，由運(yùn)動(dòng)學(xué)位移公式求解運(yùn)動(dòng)時(shí)間t；（2）分析A、B的運(yùn)動(dòng)情況：A、B相互作用的過程中，A、B間相互作用力為斥力，A受力方向與其運(yùn)動(dòng)方向相同做加速運(yùn)動(dòng)，B受力方向與其運(yùn)動(dòng)方向相反做減速，當(dāng)兩者速度相同，最接近時(shí)，相互作用能最大，根據(jù)動(dòng)量守恒和能量守恒，列式求解相互作用能的最大值EPm；（3）研究A、B在x＞d區(qū)間的運(yùn)動(dòng)過程，根