2015年高考真题理科综合——北京卷试题及解析(物理部分)

2015年普通高等学校招生全国统一考试（北京卷）

理科综合能力测试

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．下列说法正确的是

 　 A．物体放出热量，其内能一定减小

  　B．物体对外做功，其内能一定减小

  　C．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加

  　D．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变

【答案】C 

14．下列核反应方程中，属于α衰变的是

    A．       B． 

C．        D． 

【答案】B

15．周期为2.0s的简谐横波沿x轴传播，该波在某时刻的图像如图所示，此时质点P沿y轴负方向运动。则该波

A．沿x轴正方向传播，波速v=20m/s

B．沿x轴正方向传播，波速v=10m/s

C．沿x轴负方向传播，波速v=20m/s

D．沿x轴负方向传播，波速v=10m/s

【答案】B

16．假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，己知地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，那么

    A．地球公转周期大于火星的公转周期

    B．地球公转的线速度小于火星公转的线速度

    C．地球公转的加速度小于火星公转的加速度

    D．地球公转的角速度大于火星公转的角速度

【答案】D

17．实验观察到，静止在匀强磁场中A点的原子核发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图。则

A．轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸面向外

B．轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸面向外

C．轨迹l是新核的，磁场方向垂直纸面向里

D．轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向里

【答案】D

18．“蹦极”运动中，长弹性绳的一端固定，另一端绑在人身上，人从几十米高处跳下。将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动。从绳恰好伸直，到人第一次下降至最低点的过程中，下列分析正确的是

    A．绳对人的冲量始终向上，人的动量先增大后减小

    B．绳对人的拉力始终做负功，人的动能一直减小

    C．绳恰好伸直时，绳的弹性势能为零，人的动能最大

D．人在最低点时，绳对人的拉力等于人所受的重力

【答案】A

19．如图所示，其中电流表A的量程为0.6A，表盘均匀划分为30个小格，每一小格表示0.02 A；R1的阻值等于电流表内阻的；R2的阻值等于电流表内阻的2倍。若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则下列分析正确的是

A．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.04A

B．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.02 A

C．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06 A

D．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.01 A

【答案】C

20．利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通（IC卡）的工作原理及相关问题。IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路。公交车上的读卡机（刷卡时“嘀”的响一声的机器）向外发射某一特定频率的电磁波。刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是 

A．IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池

B．仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作

C．若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈L中不会产生感应电流

D．IC卡只能接收读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息

【答案】B

第二部分（非选择题 共180分）

21．（18分）

（1）“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa＇和bb＇分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图1所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针Pl和P2，用“+”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4。在插P3和P4时，应使        （选填选项前的字母）。

A．P3只挡住Pl的像

B．P4只挡住P2的像

C．P3同时挡住Pl、P2的像

（2）用单摆测定重力加速度的实验装置如图2所示。

①组装单摆时，应在下列器材中选用　　　　（选填选项前的字母）。

    A．长度为1 m左右的细线

    B．长度为30 cm左右的细线

    C．直径为1.8 cm的塑料球

    D．直径为1.8 cm的铁球

②测出悬点O到小球球心的距离（摆长）L及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g=          　(用L、n、t表示)。

③下表是某同学记录的3组实验数据，并做了部分计算处理。

④用多组实验数据做出T2－L图像，也可以求出重力加速度g。已知三位同学做出的T2－L图线的示意图如图3中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线b，下列分析正确的是      （选填选项前的字母）。

A．出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L

B．出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次

C．图线c对应的g值小于图线b对应的g值

⑤某同学在家里测重力加速度。他找到细线和铁锁，制成一个单摆，如图4所示。由于家里只有一根量程为30 cm的刻度尺，于是他在细线上的A点做了一个标记，使得悬点O到A点问的细线长度小于刻度尺量程。保持该标记以下的细线长度不变，通过改变O、A间细线长度以改变摆长。实验中，当O、A间细线的长度分别为l1、l2时，测得相应单摆的周期为T1、T2。由此可得重力加速度g=        （用l1、l2、T1、T2表示）。

【答案】（1）C（2）①A、D②③T=2.01，g=9.76④B⑤

22．（16分）

如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度L=0.4 m，一端连接R=1Ω的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=1T。导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v=5 m/s。求：

 （1）感应电动势E和感应电流I；

 （2）在0.1 s时间内，拉力的冲量IF的大小；

 （3）若将MN换为电阻r=1Ω的导体棒，其它条件不变，求导体棒两端的电压U。

解：（1）由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势

感应电流

（2）拉力大小等于安培力大小

冲量大小

（3）由闭合电路欧姆定律可得，电路中电流

由欧姆定律可得，导体棒两端电压

23．（18分）

如图所示，弹簧的一端固定，另一端连接一个物块，弹簧质量不计。物块（可视为质点）的质量为m，在水平桌面上沿x轴运动，与桌面间的动摩擦因数为μ。以弹簧原长时物块的位置为坐标原点O，当弹簧的伸长量为x时，物块所受弹簧弹力大小为F＝kx，k为常量。

（1）请画出F随x变化的示意图；并根据F－x图像求物块沿x轴从O点运动到位置x的过程中弹力所做的功。

（2）物块由x1向右运动到x3，然后由x3返回到x2，在这个过程中，

 a．求弹力所做的功，并据此求弹性势能的变化量；

 b．求滑动摩擦力所做的功；并与弹力做功比较，说明为什么不存在与摩擦力对应的“摩擦力势能”的概念。

解：（1）F-x图像如答图，

       物块沿x轴从O点运动到位置x的过程中，弹力做负功；F-x图线下的面积等于弹力做功大小，弹力做功

（2）a．物块由x1向右运动到x3的过程中，弹力做功

物块由x3向左运动到x2的过程中，弹力做功

整个过程中，弹力做功

弹性势能的变化量

　 b．整个过程中，摩擦力做功

与弹力做功比较，弹力做功与x3无关，即与实际路径无关，只与始末位置有关，所以，我们可以定义一个由物体之间的相互作用力（弹力）和相对位置决定的能量——弹性势能，而摩擦力做功与x3有关，即与实际路径有关，所以，不可以定义与摩擦力对应的“摩擦力势能”。

24．（20分）

真空中放置的平行金属板可以用作光电转换装置，如图所示。光照前两板都不带电。以光照射A板，则板中的电子可能吸收光的能量而逸出。假设所有逸出的电子都垂直于A板向B板运动，忽略电子之间的相互作用。保持光照条件不变。a和b为接线柱。

已知单位时间内从A板逸出的电子数为N，电子逸出时的最大动能为Ekm。元电荷为e。

（1）求A板和B板之间的最大电势差Um，以及将a、b短接时回路中的电流I短。

（2）图示装置可看作直流电源，求其电动势E和内阻r。

（3）在a和b之间连接一个外电阻时，该电阻两端的电压为U。外电阻上消耗的电功率设为P；单位时间内到达B板的电子，在从A板运动到B板的过程中损失的动能之和设为△Ek。请推导证明：P=△Ek 。

 (注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题中做必要的说明) 

解：（1）由动能定理得：，可得

短路时所有逸出电子都到达B板，故短路电流

（2）电源的电动势等于断路时的路端电压，即上面求出的Um,所以

电源内阻： 

（3）外电阻两端的电压为U，则电源两端的电压也是U。

　由动能定理，一个电子经电源内部电场后损失的动能之和

　设单位时间内有N＇个电子到达B板，则损失的动能之和

　根据电流的定义，此时电源内部的电流，

此时流过外电阻的电流也是，外电阻上消耗的电功率

　   所以