2007年北京市高考物理试卷及解析

2007年北京市高考物理试卷

一、选择题

1．（3分）（2007?北京）光导纤维的结构如图，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．以下关于光导纤维的说法正确的是（）

A．内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射

B．内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射

C．内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射

D．内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用

2．（3分）（2007?北京）下列说法正确的是（）

A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应

B．汤姆生发现电子，表明原子具有核式结构

C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短

D．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增大

3．（3分）（2007?北京）不久前欧洲天文学家在太阳系之外发现了一颗可能适合人类居住的行星，命名为“格利斯581c”．该行星的质量是地球的5倍，直径是地球的1.5倍．设想在该行星表面附近绕行星圆轨道运行的人造卫星的动能为E k1，在地球表面附近绕地球

沿圆轨道运行的相同质量的人造卫星的动能为E k2，则为（）

A．0.13 B．0.3 C．3.33 D．7.5

4．（3分）（2007?北京）为研究影响家用保温瓶保温效果的因素，某位同学在保温瓶中灌入热水，先测量初始水温，经过一定时间后再测量末态水温．改变实验条件，先后共做了6次实验，实验数据记录如下表：

序号瓶内水量（mL）初始水温（℃）时间（h）末态水温（℃）

1 1000 91 4 78

2 1000 98 8 74

3 1500 91

4 80

4 1500 98 10 75

5 2000 91 4 82

6 2000 98 12 77

下列研究方案中符合控制变量方法的是（）

A．若研究瓶内水量与保温效果的关系，可用第1、3、5次实验数据

B．若研究瓶内水量与保温效果的关系，可用第2、4、6次实验数据

C．若研究初始水温与保温效果的关系，可用第1、2、3次实验数据

D．若研究保温时间与保温效果的关系，可用第4、5、6次实验数据

5．（3分）（2007?北京）电阻R1、R2与交流电源按照图1方式连接，R1=10Ω，

R2=20Ω．合上开关S后，通过电阻R1的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图2所示．则（）

A．通过R1的电流有效值是1.2A

B．R1两端的电压有效值是6V

C．通过R2的电流最大值是1.2 A

D．R2两端的电压最大值是6V

6．（3分）（2007?北京）图示为高速摄影机拍摄到的子弹穿透苹果瞬间的照片．该照片经放大后分辨出，在曝光时间内，子弹影象前后错开的距离约为子弹长度的1%～2%．已知子弹飞行速度约为500m/s，由此可估算出这幅照片的曝光时间最接近（）

A．10﹣3s B．10﹣6s C．10﹣9s D．10﹣12s

7．（3分）（2007?北京）如图所示的单摆，摆球a向右摆动到最低点时，恰好与一沿水平方向向左运动的粘性小球b发生碰撞，并粘接在一起，且摆动平面不变．已知碰撞前a 球摆动的最高点与最低点的高度差为h，摆动的周期为T，a球质量是b球质量的5倍，碰撞前a球在最低点的速度是b球速度的一半．则碰撞后（）

A．摆动的周期为

B．摆动的周期为

C．摆球的最高点与最低点的高度差为0.3h

D．摆球的最高点与最低点的高度差为0.25h

8．（3分）（2007?北京）在真空中的光滑水平绝缘面上有一带电小滑块．开始时滑块静止．若在滑块所在空间加一水平匀强电场E1，持续一段时间后立刻换成与E1相反方向的匀强电场E2．当电场E2与电场E1持续时间相同时，滑块恰好回到初始位置，且具有动能E k．在上述过程中，E1对滑块的电场力做功为W1，冲量大小为I1；E2对滑块的电场力做功为W2，冲量大小为I2．则（）

A．I1=I2B．4I1=I2

C．W1=0.25E k，W2=0.75E k D．W1=0.20E k，W2=0.80E k

二、实验题

9．（18分）（2007?北京）（1）图1是电子射线管示意图．接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下（z轴负方向）偏转，在下列措施中可采用的是．（填选项代号）

A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向

B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向

C．加一电场，电场方向沿z轴负方向

D．加一电场，电场方向沿y轴正方向

（2）某同学用图2所示的实验装置研究小车在斜面上的运动．

实验步骤如下：

a．安装好实验器材．

b．接通电源后，让拖着纸带的小车沿平板斜面向下运动，重复几次．选出一条点迹比较清晰的纸带，舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，每两个打点间隔取一个计数点，如图3中0、1、2、…6点所示．

c．测量1、2、3、...6计数点到0计数点的距离，分别记做：S1、S2、S3 (6)

d．通过测量和计算，该同学判断出小车沿平板做匀加速直线运动．

e．分别计算出S1、S2、S3…S6与对应时间的比值．

f．以为纵坐标、t为横坐标，标出与对应时间t的坐标点，画出﹣t图线．

结合上述实验步骤，请你完成下列任务：

①实验中，除打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、平板、铁架台、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有和．（填选项代号）A．电压合适的50Hz交流电源 B．电压可调的直流电源 C．刻度尺 D．秒表 E．天平 F．重锤

②将最小刻度为1mm的刻度尺的0刻线与0计数点对齐，0、1、2、5计数点所在的位置如图4所示，则S2=cm，S5=cm．

③该同学在图5中已标出1、3、4、6计数点对应的坐标点，请你在该图中标出与2、5两个计数点对应的坐标点，并画出﹣t图线．

④根据﹣t图线判断，在打0计数点时，小车的速度v0=m/s；它在斜面上运动的加速度a=m/s2．

三、解答题

10．（16分）（2007?北京）两个半径均为R的圆形平板电极，平行正对放置，相距为d，极板间电压为U，板间电场可以认为是均匀的．一个α粒子从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间，到达负极板时恰好落在极板中心．已知质子电荷为e，质子和中子的质量均视为m，忽略重力和空气阻力的影响．求：

（1）极板间的电场强度E；

（2）α粒子在极板间运动的加速度a；

（3）α粒子的初速度v0．

11．（18分）（2007?北京）环保汽车将为2008年奥运会场馆服务．某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量m=3×103kg．当它在水平路面上以v=36km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I=50A，电压U=300V．在此行驶状态下：

（1）求驱动电机的输入功率P电；

（2）若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机，求汽车所受阻力与车重的比值（g取10m/s2）；

（3）设想改用太阳能电池给该车供电，其他条件不变，求所需太阳能电池板的最小面积．结合计算结果，简述你对该设想的思考．

已知太阳辐射的总功率P0=4×1026W，太阳到地球的距离r=1.5×1011m，太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%．

12．（20分）（2007?北京）用密度为d、电阻率为ρ、横截面积为A的薄金属条制成边长为L的闭合正方形框abb′a′．如图所示，金属方框水平放在磁极的狭缝间，方框平面与磁场方向平行．设匀强磁场仅存在于相对磁极之间，其他地方的磁场忽略不计．可认为方框的aa′边和bb′边都处在磁极间，极间磁感应强度大小为B．方框从静止开始释放，其平面在下落过程中保持水平（不计空气阻力）．

（1）求方框下落的最大速度v m（设磁场区域在竖直方向足够长）；

（2）当方框下落的加速度为时，求方框的发热功率P；

（3）已知方框下落的时间为t时，下落的高度为h，其速度为v t（v t＜v m）．若在同一时间t内，方框内产生的热与一恒定电流I0在该框内产生的热相同，求恒定电流I0的表达式．

2007年北京市高考物理试卷

参考答案与试题解析

一、选择题

1．（3分）

【考点】光导纤维及其应用．

【分析】光导纤维内芯和外套材料不同，所以具有不同的折射率．要想使光的损失最小，光在光导纤维里传播时一定要发生全反射

【解答】解：发生全反射的条件是光由光密介质射入光疏介质，所以内芯的折射率大．且光传播在内芯与外套的界面上发生全反射故选：A

【点评】光的全反射必须从光密介质进入光疏介质，同时入射角大于临界角．

2．（3分）

【考点】氢原子的能级公式和跃迁；光电效应；原子的核式结构；重核的裂变．

【分析】解本题应该掌握：太阳的辐射能量主要来自太阳内部的聚变反应，并非核裂变反应；α粒子散射实验表明原子的核式结构；不能发生光电效应是因为该光的频率小即波长长的缘故，氢原子核外电子轨道半径越大则能量越大，动能越小．

【解答】解：A、太阳内部有大量的氢核，太阳内部温度极高，满足氢核发生聚变的条件，所以A错误；

B、α粒子散射实验表明原子的核式结构，故B错误；

C、发生光电效应的条件是入射光的频率大于等于金属的极限频率，而对于光，频率越大，波长越小，故C错误；

D、能量守恒定律是自然界普遍成立的定律之一，在电子跃迁的过程中，能量守恒．故D 正确．

故选D．

【点评】本题涉及知识点较多，平时学习过程中注意积累和比较，以防知识点的混淆．3．（3分）

【考点】万有引力定律及其应用．

【分析】要求两颗卫星的动能之比，必须求出卫星圆周运动的线速度的大小；要求卫星的线速度的大小可根据万有引力提供向心力来进行计算．

【解答】解：在行星表面运行的卫星其做圆周运动的向心力由万有引力提供

故有，

所以卫星的动能为=

故在地球表面运行的卫星的动能E K2=

在“格利斯”行星表面表面运行的卫星的动能E K1=

所以有==?===3.33

故C正确．

故选C．

【点评】万有引力提供向心力是解决天体运动的基本思路和方法，在学习中要注意总结和积累．

4．（3分）

【考点】研究材料的保温性能．

【分析】影响水温的因数有：水的体积、初始状态温度、时间；控制两个变量一定，研究第三个变量对末态温度的影响．

【解答】解：A、B、若研究瓶内水量与保温效果的关系，应该控制初始状态温度和时间一定，故A正确，B错误；

C、若研究初始水温与保温效果的关系，应该控制水量和时间一定，故C错误；

D、若研究保温时间与保温效果的关系，应该控制水量和初始状态温度，故D错误；

故选A．

【点评】控制变量法是在探究某物理量与哪些因素有关时，只研究两个量之间的关系，而保证其它量不变．

5．（3分）

【考点】正弦式电流的图象和三角函数表达式；正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率．

【分析】根据图象可知流过电阻R1的电流最大值、有效值的大小，根据电阻的串联可进一步求得流过R2的电流和电压大小．

【解答】解：从图2可以看出，通过R2电流的有效值是0.6A，所以R2两端电压的有效值为12V，最大电压是，R1两端电压的有效值为6V，而串联电路中各部分电流相等，所以电流的最大值为，故ACD错误，B正确．

故选：B．

【点评】本题结合电阻的串联考查了交流的最大值和有效值关系，属于基础题目，平时要加强基础知识的训练．

6．（3分）

【考点】匀变速直线运动的位移与时间的关系．

【分析】根据与子弹错开的距离的大小可以知道子弹在曝光时间内的位移的大小，由子弹的速度可以求得曝光的时间的大小．

【解答】解：苹果一般大小为10cm左右．所以可以看出子弹大约5cm左右．所以曝光时子弹发生的位移大约为5×10﹣4m～1×10﹣3m，根据位移公式可以得出，曝光时间大约为10﹣6s．所以B正确．

故选：B．

【点评】本题直接应用位移公式就可以求得曝光的时间，确定曝光时间内物体的位移的大小是本题的关键．

7．（3分）

【考点】单摆周期公式；动量守恒定律；机械能守恒定律．

【分析】单摆的周期是由单摆的摆长和当地的重力加速度的大小共同决定的，与摆球的质量和运动的速度无关．

a球在下降的过程中，机械能守恒，可以求得a球的速度的大小，在与b球碰撞的过程中，它们的动量守恒，从而可以求得b球碰后的速度的大小，再次根据机械能守恒可以求得最大的高度．

【解答】解：单摆的周期与摆球的质量无关，只决定于摆长和当地的重力加速度．所以AB错误．

在a球向下摆的过程中，只有重力做功，机械能守恒．

有

a、b两球碰撞过程时间极短，两球组成的系统动量守恒．

所以有 Mv1﹣m?2v1=（M+m）v2

碰撞后摆动过程中，机械能守恒，

所以有

整理得，

所以h'=0.25h．所以D正确．

故选D．

【点评】分析清楚物体运动的过程，分过程利用机械能守恒和动量守恒即可求得结果．8．（3分）

【考点】动能定理的应用；带电粒子在匀强电场中的运动．

【分析】要注意题中的条件，两个过程经过相同的时间，发生的位移大小相等，方向相反．

根据匀变速直线运动规律求出两个过程末速度大小关系．

【解答】解：设第一过程末速度为v1，第二过程末速度大小为v2．根据上面的分析知两过程的平均速度大小相等．

根据匀变速直线运动规律有，所以有v2=2v1．

根据动能定理有：W1=mv12，

W2=mv22﹣mv12，

而E k=mv22

所以W1=0.25E k，W2=0.75E k

又因为位移大小相等，所以两个过程中电场力的大小之比为1：3，

根据冲量定义得：I1=F1t，I2=F2t

所以I2=3I1

故A、B、D错误，C正确．

故选C．

【点评】要通过题意中找出有用的物理信息，运用物理规律找出已知量和未知量之间的关系．

二、实验题

9．（18分）

【考点】探究加速度与物体质量、物体受力的关系；电子束的磁偏转原理及其应用．

【分析】要想使电子向下偏，必须给电子一个竖直向下的力．根据左手定则，去判断磁场．根据力与运动知识判断电场．

解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理．

【解答】解：（1）要想使电子向下偏，必须给电子一个竖直向下的力．根据左手定则，可以判断出应该施加指向y轴正方向的磁场．如果加电场，则电场力方向竖直向下，而电子受电场力的方向与电场的方向相反，所以应该加竖直向上的电场．

（2）①必须使用的有电压合适的50Hz交流电源，刻度尺．

②根据毫米刻度尺读数规则得：S2=2.98cm，S5=13.20 cm

③如图

④根据﹣t图线与的交点，得出在打0计数点时，小车的速度v0=0.19m/s，

由于表示中间时刻速度，所以﹣t图线的时间扩大为原来的两倍，

根据﹣t图线的斜率求出它在斜面上运动的加速度a=4.70 m/s2．

故答案为：（1）B

（2）①A，C ②（2.97～2.99），（13.19～13.21）

③如图④0.19，4.70

【点评】要注意单位的换算和有效数字的保留．

不同的尺有不同的精确度，注意精确度问题和估读．

三、解答题

10．（16分）

【考点】带电粒子在匀强电场中的运动；牛顿第二定律；电场强度．

【分析】因为极板间是匀强电场，电场强度直接可根据匀强电场公式求出．质子进入电场后做类平抛运动，在沿电场方向上做初速度为零的匀加速直线运动，在垂直于电场方向上

做匀速直线运动．α粒子在极板间运动的加速度a可以根据所受的合力（电场力）求出，α粒子的初速度v0可以根据两分运动的等时性去求解．

【解答】解：（1）极间场强

故极板间的电场强度

（2）α粒子在极板间运动的加速度a=，代入得：

故α粒子在极板间运动的加速度a=

（3）由得：

故α粒子的初速度v0=．

【点评】解决本题关键会对类平抛运动进行分解，注意两分运动的等时性．

11．（18分）

【考点】能量守恒定律；功率、平均功率和瞬时功率；电功、电功率．

【分析】（1）根据输入电压与电流即可求出输入功率．

（2）当汽车匀速行驶时牵引力等于阻力即F=f，此时P机=fv．

（3）根据太阳的辐射总功率，求出地面上单位面积上的辐射功率，然后利用太阳能电池的能量转化效率进一步求解．

【解答】解：（1）驱动电机的输入功率 P电=IU=1.5×104W

故驱动电机的输入功率P电=1.5×104W．

（2）在匀速行驶时：P机=0.9P电=Fv=fv，故有：，v=36km/h=10m/s，

带入数据得汽车所受阻力与车重之比为：．

故汽车所受阻力与车重的比值为0.045．

（3）当阳光垂直电磁板入射式，所需板面积最小，设其为S，距太阳中心为r的球面面积：S0=4πr2．

若没有能量的损耗，太阳能电池板接受到的太阳能功率为P′，则①

设太阳能电池板实际接收到的太阳能功率为P，P=（1﹣30%）P/②

所以由①②可得：

由于P电=15%P，所以电池板的最小面积S==≈101m2

故所需最小面积为101m2．

分析可行性并提出合理的改进建议：现在还不能达到设计要求，要进一步提高太阳能电池转化率，减小车的质量，提高电动机效率．

【点评】本题依据能量转化与守恒考查了太阳能的利用，有一定的现实意义，易错点在于不能正确求出地面上单位面积太阳能功率．

12．（20分）

【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；共点力平衡的条件及其应用；牛顿第二定律；能量守恒定律；电阻定律．

【分析】（1）分析方框运动的过程，知道当方框匀速运动时速度最大，根据力的平衡知识求解．

（2）方框下落加速度为时，根据牛顿第二定律得出感应电流大小，再根据焦耳定律求

解．

（3）根据能量守恒定律表示出时间t内方框内产生的热量表达式，再求出恒定电流I0的表达式．

【解答】解：（1）方框质量 m=4LAd

方框电阻

方框下落速度为v时，产生的感应电动势 E=B?2Lv

感应电流

方框下落过程，受到重力G及安培力F，

G=mg=4LAdg，方向竖直向下

安培力，方向竖直向上

当F=G时，方框达到最大速度，即v=v m

则

方框下落的最大速度

（2）方框下落加速度为时，根据牛顿第二定律有

，

则

方框的发热功率

（3）根据能量守恒定律，方框重力势能转化动能和电流产生的热量，所以有

解得：恒定电流I0的表达式

答：（1）求方框下落的最大速度为；

（2）方框的发热功率P是；

（3）恒定电流I0的表达式为．

【点评】解答这类问题的关键是通过受力分析，正确分析安培力的变化情况，找出最大速度的运动特征．

电磁感应与电路结合的题目，感应电动势是中间桥梁．