2018年北京市理综物理高考试题含答案解析

2018年普通高等学校招生全国统一考试（北京卷）物理（理工类）第一部分（选择题共48分）一、单项选择题：本大题共8小题，每小题6分，共48分．13．在核反应方程41417278He+NO+X中，X表示的是（）A．质子B．中子C．电子D．粒子【答案】A【解析】这道题考查了核反应方程．根据核反应的质量数守恒和核电荷数守恒可得X表示的是质子．故选A．14．关于分子动理论，下列说法正确的是（）A．气体扩散的快慢与温度无关B．布朗运动是液体分子的无规则运动C．分子间同时存在着引力和斥力D．分子间的引力总是随分子间距增大而增大【答案】C【解析】这道题考查了分子热运动、分子力与分子间距变化的关系．A．温度越高扩散现象越明显，故A错误；B．布朗运动是固体小颗粒在液体或气体中的无规则运动，故B错误；C．分子间同时存在着引力和斥力，故C正确；D．分子间引力和斥力都随分子间距的增大而减小，故D错误．故选C．15．用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后（）A．干涉条纹消失B．彩色条纹中的红色条纹消失C．中央条纹变成暗条纹D．中央条纹变成红色【答案】D【解析】这道题考查了双缝干涉实验．在光源和单缝之间放一个红色的滤光片后，能从双缝透过的光为红光，光屏上会有红色的干涉条纹，中央为红色亮条纹．故选D．16．如图所示，一列简谐横波向右传播，P、Q两质点平衡位置相距0.15m．当P运动到上方最大位移处时，Q刚好运动到下方最大位移处．则这列波的波长可能是（）A．0.60mB．0.30mC．0.20mD．0.15m【答案】B【解析】这道题考查了机械波的传播．P点在正向最大位移处时Q点在负方向最大位移，所以Q点的振动滞后P点的时间为12tnT，PQ之间的位移为12xn．故选B．17．若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下，需要验证（）A．地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的2160B．月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的2160C．自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的16D．苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的160【答案】B【解析】这道题考查了月地检验．AD．做自由落体的苹果受力为112MmGmgR，月球与地球之间的万有引力提供了月球做匀速圆周运动的向心力22260MmGmaR，由于月球和苹果的质量关系并不清楚，故AD错误；BC．根据牛顿第二定律判断，故B正确，C错误．故选B．18．某空间存在匀强磁场和匀强电场，一个带电粒子（不计重力）以一定初速度射入该空间后，做匀速直线运动；若仅撤除电场，则该粒子做匀速圆周运动．下列因素与完成上述两类运动无关．．的是（）A．磁场和电场的方向B．磁场和电场的强弱C．粒子的电性和电量D．粒子入射时的速度【答案】C【解析】这道题考查了速度选择器和带电粒子在匀强磁场中的运动．AB．带电粒子在匀强磁场和匀强电场的复合场中中做匀速直线运动，受力平衡EqqvB，解得EvB，所以磁场和电场的方向和大小会对电场力和洛伦兹力方向和大小产生影响，故AB错误；C．从速度表达式可以得出，做匀速直线运动速度与电荷量无关，故C正确；D．洛伦兹力与速度大小有关，速度大小会影响到受力平衡，故D错误．故选C．19．研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示．下列说法正确的是（）A．实验前，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，能使电容器带电B．实验中，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变小C．实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大D．实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大【答案】A【解析】本题考查了电容器的动态分析和静电计的工作原理．A．a板接触起电，b板感应起电，使电容器带电，故A正确；B．b板向上平移，正对面积S减小，根据=4rSCkd可知，C减小，再根据QCU可知，U增大，静电计指针的张角变大，故B错误；C．在极板间插入有机玻璃板，r增大，根据4rSCkd可知，C增大，再根据QCU可知，U减小，静电计指针的张角变小，故C错误；D．增加极板带电量，Q增大，C不变，根据QCU可知，U增大，静电计指针的张角变大，故D错误．故选A．20．根据高中所学知识可知，做自由落体运动的小球，将落在正下方位置．但实际上，赤道上方200m处无初速度下落的小球将落在正下方位置偏东约6cm处．这一现象可解释为，除重力外，由于地球自转，下落过程小球还受到一个水平向东的“力”，该“力”与竖直方向的速度大小成正比．现将小球从赤道地面竖直上抛，考虑对称性，上升过程该“力”水平向西，则小球（）A．到最高点时，水平方向的加速度和速度均为零B．到最高点时，水平方向的加速度和速度均不为零C．落地点在抛出点东侧D．落地点在抛出点西侧【答案】D【解析】AB．小球水平方向加速度yxxkvFamm，与竖直方向速度成正比；小球上升过程中，竖直方向加速度向下，做匀减速直线运动，所以水平方向加速度逐渐减小；水平方向做向西的、做加速度减小的加速运动．上升到最高点时，竖直方向速度为零，所以水平方向加速度为零，此时速度向西，故AB错误；CD．小球下落过程中，竖直方向做匀加速直线运动，所以水平方向加速度逐渐增大；水平方向加速度向东，所以向西做加速度增大的减速运动，所以落地点在抛出点西侧，故C错误，D正确．故选D．二、实验题21．用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律．图1主要实验步骤如下：a．安装好实验器材．接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次．b．选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O(0t)，然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点，如图2中A、B、C、D、E、F……所示．图2c．通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E……点时小车的速度，分别记作1v、2v、3v、4v、5v……d．以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图3所示．图3结合上述实验步骤，请你完成下列任务：（1）在下列仪器和器材中，还需要使用的有和（填选项前的字母）．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（含砝码）（2）在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点，请在该图中标出计数点C对应的坐标点，并画出vt图像．（3）观察vt图像，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是．vt图像斜率的物理意义是．（4）描绘vt图像前，还不知道小车是否做匀变速直线运动，用平均速度xt表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对t的要求是（选填“越小越好”或“与大小无关”）；从实验的角度看，选取的x大小与速度测量的误差（选填“有关”或“无关”）．（5）早在16世纪末，伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的．当时只能靠滴水计时，为此他设计了如图4所示的“斜面实验”，反复做了上百次，验证了他的猜想．请你结合匀变速直线运动的知识，分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化的．图4【答案】（1）A，C（2）如图所示（3）速度随时间均匀变化，加速度（4）越小越好，有关（5）若vt则2xt，将释放点到斜面最低处的位移按1:3:5分成三份，作三个标记，测得经过每个标记所用时间，若每段时间都相等，则可反推速度随时间均匀变化．（其他解法言之有理即可）【解析】（1）打点计时器需要加电压合适的交流电源，不能用直流电源，纸带测量长度需要用刻度尺，打点计时器可以计时，不需要秒表，研究小车速度随时间变化规律，不需要测质量，所以不需要天平，故选AC．（2）当3tT时，速度为3v．（3）速度随时间均匀变化可判断为匀变速，斜率表示加速度．（4）t越小，计算出的速度越接近瞬时速度；从实验的角度看，选取的x大小与速度测量的误差有关．（5）若vt则2xt，将释放点到斜面最低处的位移按1:3:5分成三份，作三个标记，测得经过每个标记所用时间，若每段时间都相等，则可反推速度随时间均匀变化．（其他解法言之有理即可）三、解答题22．2022年将在我国举办第二十四届冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一．某滑道示意图如下，长直助滑道AB与弯曲滑道BC平滑衔接，滑道BC高10mh，C是半径20mR圆弧的最低点．质量m=60kg的运动员从A处由静止开始匀加速下滑，加速度24.5m/sa，到达B点时速度30m/sBv，取重力加速度210m/sg．（1）求长直助滑道AB的长度L；（2）求运动员在AB段所受合外力的冲量I的大小；（3）若不计BC段的阻力，画出运动员经过C点时的受力图，并求其所受支持力NF的大小．【答案】（1）100m；（2）31.810NS；（3）33.910NNF．【解析】（1）22BvaL，2100m2BvLa．（2）0Bvat，Bvta，31.810NSBIFtmatmv合合．（3）221122BCmghmvmv，33.910NNF．23．如图1所示，用电动势为E、内阻为r的电源，向滑动变阻器R供电，改变变阻器R的阻值，路端电压U与电流I均随之变化．图1图2（1）以U为纵坐标，I为横坐标，在图2中画出变阻器阻值R变化过程中UI图像的示意图，并说明UI图像与两坐标轴交点的物理意义．（2）a．请在图2画好的UI关系图线上任取一点，画出带网格的图形，以其面积表示此时电源的输出功率；b．请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件．（3）请写出电源电动势定义式，并结合能量守恒定律证明：电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和．【答案】（1）UI图如图所示：与纵坐标（U轴）交点的意义：电源电动势（即外电源断路时的路端电压）；与横轴（I轴）交点的意义：短路电流Er（即外电路电阻为零时的电流）．a．如图所示b．若滑动变阻器的最大阻值mRr，则2m4EPr，此时Rr；若滑动变阻器的最大阻值mRr，则2mm2m()ERPRr，此时mRR．（3）电动势的定义式：WEq非，全电路能量守恒，即电源提供的总电能等于内电路和外电路消耗的电能之和，即：2=WUItIrt非外即：EUU外内．【解析】（1）UI图如图所示：与纵坐标（U轴）交点的意义：电源电动势（即外电源断路时的路端电压）；与横轴（I轴）交点的意义：短路电流Er（即外电路电阻为零时的电流）．（2）a．如图所示b．方法一：由题意可得：222()()24EEPUIEIrIEIrIrIrr输出；当2EIr时，2m4EPr，此时，EIRr，Rr．若滑动变阻器的最大阻值mRr，则2m4EPr，此时Rr；若滑动变阻器的最大阻值mRr，则2mm2m()ERPRr，此时mRR．方法二：电源输出功率即为外电阻R消耗的功率22222222=()()()()44ERREPPIRREERrRrRrRrRrrR外输出，所以当Rr时，功率取最大值，2m4EPr；若滑动变阻器的最大阻值mRr，则2m4EPr，此时Rr；若滑动变阻器的最大阻值mRr，则2mm2m()ERPRr，此时mRR．（3）电动势的定义式：WEq非全电路能量守恒，即电源提供的总电能等于内电路和外电路消耗的电能之和，即：2=WUItIrt非外，2EItUItIrt外，得：EUIr外即：EUU外内．24．（1）静电场可以用电场线和等势面形象描述．a．请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷Q的场强表达式；b．点电荷的电场线和等势面分布如图所示，等势面1S、2S到点电荷的距离分别为1r、2r，我们知道，电场线的疏密反映了空间区域电场强度的大小．请计算1S、2S上单位面积通过的电场线条数之比12/NN．（2）观测宇宙中辐射电磁波的天体，距离越远单位面积接收的电磁波功率越小，观测越困难，为了收集足够强的来自天体的电磁波，增大望远镜口径是提高天文观测能力的一条