2017年北京市高考物理试卷(含解析版)下载

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  • 最近更新2022年10月20日



第 1 页 共 23 页 2017 年北京市高考物理试卷 一、本部分共 8 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. 1.(6 分)以下关于热运动的说法正确的是(  ) A.水流速度越大,水分子的热运动越剧烈 B.水凝结成冰后,水分子的热运动停止 C.水的温度越高,水分子的热运动越剧烈 D.水的温度升高,每一个水分子的运动速率都会增大 2.(6 分)如图所示,一束可见光穿过平行玻璃砖后,变为 a、b 两束单色光. 如果光束 b 是蓝光,则光束 a 可能是(  ) A.红光 B.黄光 C.绿光 D.紫光 3.(6 分)某弹簧振子沿 x 轴的简谐振动图象如图所示,下列描述正确的是(   )A.t=1s 时,振子的速度为零,加速度为负的最大值 B.t=2s 时,振子的速度为负,加速度为正的最大值 C.t=3s 时,振子的速度为负的最大值,加速度为零 D.t=4s 时,振子的速度为正,加速度为负的最大值 4.(6 分)如图所示,理想变压器的原线圈接在 u=220 sin100πt(V)的交流 电源上,副线圈接有 R=55Ω 的负载电阻,原、副线圈匝数之比为 2:1,电流 第 1 页(共 23 页) 第 2 页 共 23 页 表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是(  ) A.原线圈的输入功率为 220 B.电流表的读数为 1A WC.电压表的读数为 110 VD.副线圈输出交流电的周期为 50s 5.(6 分)利用引力常量 G 和下列某一组数据,不能计算出地球质量的是(  ) A.地球的半径及地球表面附近的重力加速度(不考虑地球自转的影响) B.人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期 C.月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离 D.地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离 6.(6 分)2017 年年初,我国研制的“大连光源”﹣﹣极紫外自由电子激光装置, 发出了波长在 100nm(1nm=10﹣9m)附近连续可调的世界上首个最强的极紫 外激光脉冲,大连光源因其光子的能量大、密度高,可在能源利用、光刻技 术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。 一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子,但又不会把分子打 碎。据此判断,能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量 h=6.6×10﹣34J•s ,真空光速 c=3×108m/s)(  ) A.10﹣21J B.10﹣18J C.10﹣15J D.10﹣12J 7.(6 分)图 1 和图 2 是教材中演示自感现象的两个电路图,L1 和 L2 为电感线 圈。实验时,断开开关 S1 瞬间,灯 A1 突然闪亮,随后逐渐变暗;闭合开关 S2 ,灯 A2 逐渐变亮,而另一个相同的灯 A3 立即变亮,最终 A2 与 A3 的亮度相 同。下列说法正确的是(  ) 第 2 页(共 23 页) 第 3 页 共 23 页 A.图 1 中,A1 与 L1 的电阻值相同 B.图 1 中,闭合 S1,电路稳定后,A1 中电流大于 L1 中电流 C.图 2 中,变阻器 R 与 L2 的电阻值相同 D.图 2 中,闭合 S2 瞬间,L2 中电流与变阻器 R 中电流相等 8.(6 分)物理学原理在现代科技中有许多重要应用.例如,利用波的干涉, 可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航.如图所示,两个可发射无线 电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧,它们类似于杨氏干涉实验中的双缝. 两天线同时都发出波长为 λ1 和 λ2 的无线电波.飞机降落过程中,当接收到 λ1 和 λ2 的信号都保持最强时,表明飞机已对准跑道.下列说法正确的是(  ) A.天线发出的两种无线电波必须一样强 B.导航利用了 λ1 与 λ2 两种无线电波之间的干涉 C.两种无线电波在空间的强弱分布稳定 D.两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合  二、解答题(共 4 小题,满分 72 分) 9.(18 分)如图 1 所示,用质量为 m 的重物通过滑轮牵引小车,使它在长木板 上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探 究动能定理”的实验。 第 3 页(共 23 页) 第 4 页 共 23 页 (1)打点计时器使用的电源是  A.直流电源 B.交流电源  (选填选项前的字母)。 (2)实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力。正确操作方法是   (选填选项 前的字母)。 A.把长木板右端垫高 在不挂重物且 (选填选项前的字母)的情况下,轻推一下小车,若小车 拖着纸带做匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。 A.计时器不打点 B.计时器打点 B.改变小车的质量 (3)接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一 个点标为 O.在纸带上依次取 A、B、C…若干个计数点,已知相邻计数点间 的时间间隔为 T.测得 A、B、C…各点到 O 点的距离为 x1、x2、x3…,如图 2 所示。 实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为 mg,从打 O 点打 B 点的过程中,拉力对小车做的功 W=   ,打 B 点时小车的速度 v=   。(4)以 v2 为纵坐标,W 为横坐标,利用实验数据做如图 3 所示的 v2﹣W 图象。 由此图象可得 v2 随 W 变化的表达式为  表达式中可能包含 v2 这个因子;分析实验结果的单位关系,与图线斜率有关 的物理量应是 。  。根据功与能的关系,动能的 第 4 页(共 23 页) 第 5 页 共 23 页 (5)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响,若重物质量不满足远小于 小车质量的条件,则从理论上分析,图 4 中正确反映 v2﹣W 关系的是   。 10.(16 分)如图所示,长 l=1m 的轻质细绳上端固定,下端连接一个可视为质 点的带电小球,小球静止在水平向右的匀强电场中,绳与竖直方向的夹角 θ=37°.已知小球所带电荷量 q=1.0×10﹣6C,匀强电场的场强 E=3.0×103N/C ,取重力加速度 g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求: (1)小球所受电场力 F 的大小。 (2)小球的质量 m。 (3)将电场撤去,小球回到最低点时速度 v 的大小。 第 5 页(共 23 页) 第 6 页 共 23 页 11.(18 分)在磁感应强度为 B 的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核发生 了一次 α 衰变。放射出的 α 粒子( )在与磁场垂直的平面内做圆周运动 ,其轨道半径为 R.以 m、q 分别表示 α 粒子的质量和电荷量。 (1)放射性原子核用 表示,新核的元素符号用 Y 表示,写出该 α 衰变的核 反应方程。 (2)α 粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,求圆周运动的周期和环形电 流大小。 (3)设该衰变过程释放的核能都转为为 α 粒子和新核的动能,新核的质量为 M ,求衰变过程的质量亏损△m。 12.(20 分)发电机和电动机具有装置上的类似性,源于它们机理上的类似性. 直流发电机和直流电动机的工作原理可以简化为如图 1、图 2 所示的情景. 在竖直向下的磁感应强度为 B 的匀强磁场中,两根光滑平行金属轨道 MN、PQ 固定在水平面内,相距为 L,电阻不计.电阻为 R 的金属导体棒 ab 垂直于 MN 、PQ 放在轨道上,与轨道接触良好,以速度 v(v 平行于 MN)向右做匀速 运动. 图 1 轨道端点 MP 间接有阻值为 r 的电阻,导体棒 ab 受到水平向右的外力作用. 图 2 轨道端点 MP 间接有直流电源,导体棒 ab 通过滑轮匀速提升重物,电路 第 6 页(共 23 页) 第 7 页 共 23 页 中的电流为 I. (1)求在△t 时间内,图 1“发电机”产生的电能和图 2“电动机”输出的机械能. (2)从微观角度看,导体棒 ab 中的自由电荷所受洛伦兹力在上述能量转化中起 着重要作用.为了方便,可认为导体棒中的自由电荷为正电荷. a.请在图 3(图 1 的导体棒 ab)、图 4(图 2 的导体棒 ab)中,分别画出自由 电荷所受洛伦兹力的示意图. b.我们知道,洛伦兹力对运动电荷不做功.那么,导体棒 ab 中的自由电荷所受 洛伦兹力是如何在能量转化过程中起到作用的呢?请以图 2“电动机”为例,通 过计算分析说明.  第 7 页(共 23 页) 第 8 页 共 23 页 2017 年北京市高考物理试卷 参考答案与试题解析  一、本部分共 8 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. 1.(6 分)以下关于热运动的说法正确的是(  ) A.水流速度越大,水分子的热运动越剧烈 B.水凝结成冰后,水分子的热运动停止 C.水的温度越高,水分子的热运动越剧烈 D.水的温度升高,每一个水分子的运动速率都会增大 【考点】83:分子的热运动.菁优网版权所有 【专题】31:定性思想;43:推理法;541:分子运动论专题. 【分析】明确分子热运动的性质,知道分子热运动与宏观运动无关,是物体内部 分子的无规则运动,其剧烈程度与温度有关,但要注意温度很低时分子热运 动仍在继续,同时温度升高时并不是所有分子的速率都增大。 【解答】解:A、分子的热运动是内部分子的运动,只与温度有关,与水流速度 无关,故 A 错误; B、水凝结成冰后,水分子仍然在进行无规则运动,故 B 错误; C、分子热运动与温度有关,水的温度越高,水分子的热运动越剧烈,故 C 正确 ;D、水的温度升高,分子的平均动能增大,但是并不是每个分子的运动速率都增 大,可能有些分子运动速率减小,故 D 错误。 故选:C。 【点评】本题考查分子热运动的基本性质,要注意明确温度是统计规律,温度升 高时分子的热运动剧烈,分子平均动能增大,大多数分子运动加快,但可能 有些分子运动减慢。  第 8 页(共 23 页) 第 9 页 共 23 页 2.(6 分)如图所示,一束可见光穿过平行玻璃砖后,变为 a、b 两束单色光. 如果光束 b 是蓝光,则光束 a 可能是(  ) A.红光 B.黄光 C.绿光 D.紫光 【考点】H3:光的折射定律.菁优网版权所有 【专题】31:定性思想;43:推理法;54D:光的折射专题. 【分析】根据两光对应的折射角可确定折射率大小,进而确定频率关系确定光束 的性质. 【解答】解:光从空气斜射到玻璃,因为玻璃上下表面平行,当第二次折射时折 射光线与第一次折射入射光线平行。由于折射率不同,a 光偏折较大,b 光偏 折较小。所以此玻璃对 a 光的折射率大于对 b 光的折射率,所以 a 的频率大 于 b 的频率,给出的各色光中频率大于蓝光的只有紫光,故 D 正确,ABC 错 误。 故选:D。 【点评】本题主要考查了折射定律的直接应用,要求同学们能根据偏折角的关系 判断折射率及频率的关系;同时还要熟记可见光中各种颜色的单色光的频率 大小关系.  3.(6 分)某弹簧振子沿 x 轴的简谐振动图象如图所示,下列描述正确的是(   )第 9 页(共 23 页) 第 10 页 共 23 页 A.t=1s 时,振子的速度为零,加速度为负的最大值 B.t=2s 时,振子的速度为负,加速度为正的最大值 C.t=3s 时,振子的速度为负的最大值,加速度为零 D.t=4s 时,振子的速度为正,加速度为负的最大值 【考点】73:简谐运动的振动图象.菁优网版权所有 【专题】31:定性思想;43:推理法;51D:振动图像与波动图像专题. 【分析】根据简谐运动的位移图象直接读出质点的位移与时间的关系。当物体位 移为零时,质点的速度最大,加速度为零;当位移为最大值时,速度为零, 加速度最大。加速度方向总是与位移方向相反,位移为负值,加速度为正值。 【解答】解:A、t=1s 时,振子位于正向最大位移处,振子的速度为零,加速度 的方向指向平衡位置,所以加速度为负的最大值,故 A 正确; B、t=2s 时,振子位于平衡位置正在向下运动,振子的速度最大,方向向下,加 速度为 0,故 B 错误; C、t=3s 时,振子位于负向最大位移处,振子的速度为零,加速度最大,故 C 错 误; D、t=4s 时,振子位于平衡位置正在向上运动,振子的速度为正,加速度为 0, 故 D 错误。 故选:A。 【点评】本题考查对简谐运动图象的理解能力,要抓住简谐运动中质点的速度与 加速度的变化情况是相反。  4.(6 分)如图所示,理想变压器的原线圈接在 u=220 sin100πt(V)的交流 第 10 页(共 23 页) 第 11 页 共 23 页 电源上,副线圈接有 R=55Ω 的负载电阻,原、副线圈匝数之比为 2:1,电流 表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是(  ) A.原线圈的输入功率为 220 B.电流表的读数为 1A WC.电压表的读数为 110 VD.副线圈输出交流电的周期为 50s 【考点】BG:电功、电功率;E8:变压器的构造和原理.菁优网版权所有 【专题】32:定量思想;43:推理法;53A:交流电专题. 【分析】根据瞬时值的表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率等,再根 据电压与匝数成正比,电流与匝数成反比,即可求得结论。 【解答】解:A、由题意知,原线圈电压有效值为 220V,原、副线圈匝数之比 为 2:1,由 =可得,U2=110V,输入功率和输出功率相等可得原线圈中 的输入功率为 P 入=P 出= =220W,故 A 错误; B、副线圈的电流为 I2= 为 1A,故 B 正确; ==2A,由 n1I1=n2I2 可得,I1=1A,即电流表的读数 C、电压表的读数为有效值,即 U=110V,故 C 错误; D、由 u=220 sin100πt(V)可知,ω=100π,又由 ω= ,解得:T=0.02s,理 想变压器不改变周期,故 D 错误。 故选:B。 【点评】本题主要考查变压器的知识,要能对变压器的最大值、有效值、瞬时值 以及变压器变压原理、功率等问题彻底理解。  5.(6 分)利用引力常量 G 和下列某一组数据,不能计算出地球质量的是(  ) 第 11 页(共 23 页) 第 12 页 共 23 页 A.地球的半径及地球表面附近的重力加速度(不考虑地球自转的影响) B.人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期 C.月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离 D.地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离 【考点】4F:万有引力定律及其应用.菁优网版权所有 【专题】32:定量思想;43:推理法;528:万有引力定律的应用专题. 【分析】A 由地球表面物体重力等于万有引力求解,BCD 根据万有引力做向心 力判断。 【解答】解:A、根据地球表面物体重力等于万有引力可得: 地球质量 M= ,故 A 可计算; =mg,所以, 2B、由万有引力做向心力可得: =m =m( )R,故可根据 v,T 求得 R ,进而求得地球质量,故 B 可计算; CD、根据万有引力做向心力可得: =m( 2)R,故可根据 T,r 求得中心 天体的质量 M,运动天体的质量 m 的质量无法求解,故 C 可求解,D 无法求 解; 本题选不能计算出的, 故选:D。 【点评】万有引力的应用问题一般由重力加速度求得中心天体质量,或由中心天 体质量、轨道半径、线速度、角速度、周期中两个已知量,根据万有引力做 向心力求得其他物理量。  6.(6 分)2017 年年初,我国研制的“大连光源”﹣﹣极紫外自由电子激光装置, 发出了波长在 100nm(1nm=10﹣9m)附近连续可调的世界上首个最强的极紫 外激光脉冲,大连光源因其光子的能量大、密度高,可在能源利用、光刻技 术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。 一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子,但又不会把分子打 第 12 页(共 23 页) 第 13 页 共 23 页 碎。据此判断,能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量 h=6.6×10﹣34J•s ,真空光速 c=3×108m/s)(  ) A.10﹣21J B.10﹣18J C.10﹣15J D.10﹣12J 【考点】IF:光的波粒二象性.菁优网版权所有 【专题】32:定量思想;43:推理法;54J:光的波粒二象性和物质波专题. 【分析】根据光子波长,结合 E= 求出光子具有的能量,确定能够电离一个 分子能量的数量级。 【 解 答 】 解 : 能 够 电 离 一 个 分 子 的 能 量 为 E= =J=1.98×10﹣18J,故 B 正确,A、C、D 错误 。故选:B。 【点评】解决本题的关键知道光子能量与光子波长的关系,结合公式分析求解, 基础题。  7.(6 分)图 1 和图 2 是教材中演示自感现象的两个电路图,L1 和 L2 为电感线 圈。实验时,断开开关 S1 瞬间,灯 A1 突然闪亮,随后逐渐变暗;闭合开关 S2 ,灯 A2 逐渐变亮,而另一个相同的灯 A3 立即变亮,最终 A2 与 A3 的亮度相 同。下列说法正确的是(  ) A.图 1 中,A1 与 L1 的电阻值相同 B.图 1 中,闭合 S1,电路稳定后,A1 中电流大于 L1 中电流 第 13 页(共 23 页) 第 14 页 共 23 页 C.图 2 中,变阻器 R 与 L2 的电阻值相同 D.图 2 中,闭合 S2 瞬间,L2 中电流与变阻器 R 中电流相等 【考点】DE:自感现象和自感系数.菁优网版权所有 【专题】31:定性思想;43:推理法;53C:电磁感应与电路结合. 【分析】闭合开关的瞬间,通过 L 的电流增大,产生自感电动势,根据楞次定 律分析电流的变化,判断通过两灯电流的关系。待电路稳定后断开开关,线 圈产生自感电动势,分析通过两灯的电流关系,判断两灯是否同时熄灭。 【解答】解:A、图 1 中,断开 S1 的瞬间,A1 灯闪亮,是因为电路稳定时,A1 的电流小于 L 的电流,则可知 L 的电阻小于 A1 的电阻,故 A 错误; B、图 1 中,闭合 S1,电路稳定后,断开开关 S1 瞬间,灯 A1 突然闪亮,说明灯 泡中的电流小于线圈中的电流,故 B 错误; C、图 2 中,因为要观察两只灯泡发光的亮度变化,两个支路的总电阻相同,因 两个灯泡电阻相同,所以变阻器 R 与 L2 的电阻值相同,故 C 正确; D、图 2 中,闭合 S2 瞬间,L2 对电流由阻碍作用,所以 L2 中电流与变阻器 R 中 电流不相等,故 D 错误。 故选:C。 【点评】当通过线圈本身的电流变化时,线圈中会产生自感现象,这是一种特殊 的电磁感应现象,可运用楞次定律分析自感电动势对电流的影响。  8.(6 分)物理学原理在现代科技中有许多重要应用.例如,利用波的干涉, 可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航.如图所示,两个可发射无线 电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧,它们类似于杨氏干涉实验中的双缝. 两天线同时都发出波长为 λ1 和 λ2 的无线电波.飞机降落过程中,当接收到 λ1 和 λ2 的信号都保持最强时,表明飞机已对准跑道.下列说法正确的是(  ) A.天线发出的两种无线电波必须一样强 第 14 页(共 23 页) 第 15 页 共 23 页 B.导航利用了 λ1 与 λ2 两种无线电波之间的干涉 C.两种无线电波在空间的强弱分布稳定 D.两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合 【考点】HC:双缝干涉的条纹间距与波长的关系.菁优网版权所有 【专题】31:定性思想;43:推理法;54G:光的干涉专题. 【分析】当两波的频率相同,可以发生干涉,两波源连线的中垂线上的点到两波 源的路程差为零,都是加强点. 【解答】解:A、干涉要求两波源的频率相同,而强度没有要求,故 A 错误。 B、由于无线电波以光速传播,根据 知,波长不同,频率不同,所以两种无 线电波之间不会发生干涉,故 B 错误。 C、空间中某点加强与减弱取决于到两波源的距离差为半波长的奇、偶数倍。所 以两种电波的干涉强弱分布是固定的,而且 λ1≠λ2,所以两种干涉分布不重 合,不过中垂线都是加强点,故 C 正确,D 错误。 故选:C。 【点评】解决本题的关键知道干涉的条件,知道当飞机沿两波源中垂线降落时, 路程差为零,为振动加强点,接收到的信号最强.  二、解答题(共 4 小题,满分 72 分) 9.(18 分)如图 1 所示,用质量为 m 的重物通过滑轮牵引小车,使它在长木板 上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探 究动能定理”的实验。 (1)打点计时器使用的电源是 B (选填选项前的字母)。 A.直流电源 B.交流电源 第 15 页(共 23 页) 第 16 页 共 23 页 (2)实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力。正确操作方法是 A (选填选项 前的字母)。 A.把长木板右端垫高 B.改变小车的质量 在不挂重物且 B (选填选项前的字母)的情况下,轻推一下小车,若小车拖 着纸带做匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。 A.计时器不打点 B.计时器打点 (3)接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一 个点标为 O.在纸带上依次取 A、B、C…若干个计数点,已知相邻计数点间 的时间间隔为 T.测得 A、B、C…各点到 O 点的距离为 x1、x2、x3…,如图 2 所示。 实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为 mg,从打 O 点打 B 点的过程中,拉力对小车做的功 W= mgx2 ,打 B 点时小车的速度 v=   。 (4)以 v2 为纵坐标,W 为横坐标,利用实验数据做如图 3 所示的 v2﹣W 图象。 由此图象可得 v2 随 W 变化的表达式为 0.008+4.69W 。根据功与能的关系, 动能的表达式中可能包含 v2 这个因子;分析实验结果的单位关系,与图线斜 率有关的物理量应是 kg﹣1 。 第 16 页(共 23 页) 第 17 页 共 23 页 (5)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响,若重物质量不满足远小于 小车质量的条件,则从理论上分析,图 4 中正确反映 v2﹣W 关系的是 A 。 【考点】MJ:探究功与速度变化的关系.菁优网版权所有 【专题】13:实验题;32:定量思想;4T:寻找守恒量法;52D:动能定理的应 用专题. 【分析】(1)打点计时器使用的都是交流电; (2)回忆平衡摩擦力的方法;为了平衡摩擦力和阻力,应该让打点计时器打点; (3)根据功的定义计算拉力对小车做的功,根据中点时刻瞬时速度等于平均速 度计算; (4)读图,从中得出两个量的关系,并分析斜率的单位; (5)根据牛顿第二定律分析图象。 【解答】解:(1)打点计时器使用的是交流电,故选:B; (2)平衡摩擦力的方法是:把木板一段垫高,让小车滑下,当小车匀速运动时, 就意味着摩擦力抵消了,故选:A; 此时应当让打点计时器打点,因为打点计时器也会有摩擦力,故选:B; (3)由于近似认为拉力等于重力,所以根据 W=FS 可知,拉力做功为 W=mgx2; 中点时刻的速度等于该段时间内的平均速度,所以 B 点的速度等于 AC 段的平均 速度,即 V= =;(4)根据图象上的点,可以得出得 v2 随 W 变化的表达式为:v2=0.008+4.69W; 功是能量转化的量度,所以功和能的单位是相同的,斜率设为 k,则 k= ,代 入单位后,k 的单位为 kg﹣1,所以与该斜率有关的物理量为质量; (5)如果实验中完全消除了摩擦力和其它阻力,那么重物重力做的功就等于重 锤和小车动能的增加量; 第 17 页(共 23 页) 第 18 页 共 23 页 即:W= (M+m)v2,期中 W=mgh,质量都是定值,所以 v2 与 W 成正比,A 图正确。 故选:A。 故答案为:(1)B;(2)A;B;(3)mgx2; 量;(5)A。 ;(4)0.008+4.69W;质 【点评】本题考查动能定理的实验探究,这个实验的一个重点就是学会使用打点 计时器计算速度,然后分析动能和重力势能的关系,多练习速度计算也是本 题的一个基础。本实验中也要知道误差的来源,这样在分析图象问题时就容 易得出原因。  10.(16 分)如图所示,长 l=1m 的轻质细绳上端固定,下端连接一个可视为质 点的带电小球,小球静止在水平向右的匀强电场中,绳与竖直方向的夹角 θ=37°.已知小球所带电荷量 q=1.0×10﹣6C,匀强电场的场强 E=3.0×103N/C ,取重力加速度 g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求: (1)小球所受电场力 F 的大小。 (2)小球的质量 m。 (3)将电场撤去,小球回到最低点时速度 v 的大小。 【考点】3C:共点力的平衡;6C:机械能守恒定律;AK:带电粒子在匀强电场 中的运动.菁优网版权所有 【专题】11:计算题;32:定量思想;4C:方程法;531:带电粒子在电场中的 运动专题. 【分析】(1)根据电场力的计算公式求解电场力; (2)画出小球受力情况示意图,根据几何关系列方程求解质量; (3)根据机械能守恒定律求解速度。 第 18 页(共 23 页) 第 19 页 共 23 页 【解答】解:(1)根据电场力的计算公式可得电场力 F=qE=1.0×10﹣6×3.0×103 N=3.0×10﹣3 N; (2)小球受力情况如图所示: 根据几何关系可得 mg= 所以 m= ,==4×10﹣4kg; (3)电场撤去后小球运动过程中机械能守恒,则 mgl(1﹣cos37°)= ,解得:v=2m/s。 答:(1)小球所受电场力 F 的大小为 3.0×10﹣3 N。 (2)小球的质量为 4×10﹣4kg。 (3)将电场撤去,小球回到最低点时速度 v 的大小为 2m/s。 【点评】有关带电粒子在匀强电场中的运动,可以从两条线索展开:其一,力和 运动的关系。根据带电粒子受力情况,用牛顿第二定律求出加速度,结合运 动学公式确定带电粒子的速度和位移等;其二,功和能的关系。根据电场力 对带电粒子做功,引起带电粒子的能量发生变化,利用动能定理进行解答。  11.(18 分)在磁感应强度为 B 的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核发生 了一次 α 衰变。放射出的 α 粒子( )在与磁场垂直的平面内做圆周运动 ,其轨道半径为 R.以 m、q 分别表示 α 粒子的质量和电荷量。 (1)放射性原子核用 表示,新核的元素符号用 Y 表示,写出该 α 衰变的核 反应方程。 (2)α 粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,求圆周运动的周期和环形电 流大小。 第 19 页(共 23 页) 第 20 页 共 23 页 (3)设该衰变过程释放的核能都转为为 α 粒子和新核的动能,新核的质量为 M ,求衰变过程的质量亏损△m。 【考点】CI:带电粒子在匀强磁场中的运动.菁优网版权所有 【专题】11:计算题;22:学科综合题;32:定量思想;43:推理法;536:带 电粒子在磁场中的运动专题. 【分析】(1)由质量守恒及电荷守恒写出核反应方程; (2)由粒子做圆周运动,洛伦兹力做向心力求得运动周期,进而根据一个周期 通过的电量为粒子所带电荷量得到等效电流; (3)由(2)求得 α 粒子的速度,再通过动量守恒求得新核的速度,进而求得两 粒子的动能,即可得到衰变过程的核能,再由爱因斯坦质能方程即可求得质 量亏损。 【解答】解:(1)由质量守恒及电荷守恒可得该 α 衰变的核反应方程为 →+;(2)α 粒子做圆周运动,洛伦兹力做向心力,设圆周运动的速率为 v,则有: ,则圆周运动的周期 ;那么相当于环形电流在周期 T 内通过的电量为 q,则等效环形电流大小 ;(3)因为衰变时间极短,且衰变时内力远远大于外力,故认为在衰变过程中外 力可忽略,则有动量守恒,设新核的速度为 v′,则有:mv+Mv′=0; 由(2)可得: ,所以, ,则衰变过程使两粒子获得动能 ;=由于衰变过程,质量亏损产生的核能全部转化为粒子的动能,故衰变过程的质量 亏损 ;第 20 页(共 23 页) 第 21 页 共 23 页 答:(1)放射性原子核用 核反应方程为 表示,新核的元素符号用 Y 表示,则该 α 衰变的 →+;(2)α 粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,则圆周运动的周期为 ,环形电流大小为 (3)设该衰变过程释放的核能都转为为 α 粒子和新核的动能,新核的质量为 M ,则衰变过程的质量亏损△m 为损 ;。【点评】带电粒子在磁场中的运动,一般由洛伦兹力做向心力,进而求得速度、 半径、周期等问题,然后根据几何关系求得粒子运动轨迹,进而求解。  12.(20 分)发电机和电动机具有装置上的类似性,源于它们机理上的类似性. 直流发电机和直流电动机的工作原理可以简化为如图 1、图 2 所示的情景. 在竖直向下的磁感应强度为 B 的匀强磁场中,两根光滑平行金属轨道 MN、PQ 固定在水平面内,相距为 L,电阻不计.电阻为 R 的金属导体棒 ab 垂直于 MN 、PQ 放在轨道上,与轨道接触良好,以速度 v(v 平行于 MN)向右做匀速 运动. 图 1 轨道端点 MP 间接有阻值为 r 的电阻,导体棒 ab 受到水平向右的外力作用. 图 2 轨道端点 MP 间接有直流电源,导体棒 ab 通过滑轮匀速提升重物,电路 中的电流为 I. (1)求在△t 时间内,图 1“发电机”产生的电能和图 2“电动机”输出的机械能. (2)从微观角度看,导体棒 ab 中的自由电荷所受洛伦兹力在上述能量转化中起 着重要作用.为了方便,可认为导体棒中的自由电荷为正电荷. a.请在图 3(图 1 的导体棒 ab)、图 4(图 2 的导体棒 ab)中,分别画出自由 第 21 页(共 23 页) 第 22 页 共 23 页 电荷所受洛伦兹力的示意图. b.我们知道,洛伦兹力对运动电荷不做功.那么,导体棒 ab 中的自由电荷所受 洛伦兹力是如何在能量转化过程中起到作用的呢?请以图 2“电动机”为例,通 过计算分析说明. 【考点】CD:左手定则;D9:导体切割磁感线时的感应电动势;DD:电磁感应 中的能量转化.菁优网版权所有 【专题】11:计算题;21:信息给予题;32:定量思想;4C:方程法;538:电 磁感应——功能问题. 【分析】(1)根据法拉第电磁感应定律和闭合电路求解感应电流,根据焦耳定 律可得在△t 时间内产生的电能,根据能量关系可得“电动机”输出的机械能. (2)a、根据运动情况和左手定则画出洛伦兹力的示意图; b、分析洛伦兹力的分力做功情况,然后说明能量的转化情况. 【解答】解:(1)导体平动切割磁感应线产生的感应电动势为:E=BLv, 感应电流为:I= 图 1“发电机”产生的电能为: E=EI△t= ,;图 2 中,电动机输出的机械能等于重物增加的重力势能 △Em=mgv△t mg=F 安 F 安=BIL 联立解得:△Em=BILv△t. (2)a、图 3 中的导体棒是由于外力作用发生移动,根据右手定则可知电流方向 第 22 页(共 23 页) 第 23 页 共 23 页 从 b 到 a;图 4 是由于通电使得导体棒中形成电流,所以电流方向由 a 到 b, 同时电荷还要匀速向右运动,根据左手定则可知受到的洛伦兹力方向如下图 所示: b、以图 2“电动机”为例,所受到的洛伦兹力方向如图 4 所示,导体棒 ab 中的自 由电荷所受洛伦兹力在水平向右的方向上对电荷产生向右的作用力,此分力 对电荷做正功,但在沿导体棒方向上洛伦兹力的分力对导体棒做负功,总体 情况洛伦兹力还是对运动电荷不做功,但通过洛伦兹力将电能转化为机械能. 答:(1)在△t 时间内,图 1“发电机”产生的电能为= ;图 2“电动机 ”输出的机械能为 BILv△t. (2)a.自由电荷所受洛伦兹力的示意图见解析. b.图 2“电动机”导体棒 ab 中的自由电荷所受洛伦兹力是将电能转化为机械能. 【点评】本题主要是考查电磁感应现象的能量转化问题,解答本题要掌握发电机 和电动机的工作原理,了解洛伦兹力不做功的原因和电磁感应现象中能量的 转化情况. 第 23 页(共 23 页)

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