2018年北京市高考物理试题及答案.pdf

理 科 综 合 能 力 测 试（北 京 卷）第 1 页（共 11 页）绝 密 本 科 目 考 试 启 用 前2018 年 普 通 高 等 学 校 招 生 全 国 统 一 考 试理 科 综 合 能 力 测 试（北 京 卷）本 试 卷 共 16 页，共 300 分。考 试 时 长 150 分 钟。考 生 务 必 将 答 案 答 在 答 题 卡 上，在 试 卷上 作 答 无 效。考 试 结 束 后，将 本 试 卷 和 答 题 卡 一 并 交 回。可 能 用 到 的 相 对 原 子 质 量：H 1 C 12 N 14 O 16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 在 核 反 应 方 程4 14 172 7 8He+N O+X 中，X 表 示 的 是A 质 子 B 中 子 C 电 子 D 粒 子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 0.15 m。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 0.60 mB 0.30 mC 0.20 mD 0.15 mQ Pv理 科 综 合 能 力 测 试（北 京 卷）第 2 页（共 11 页）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 1/602B 月 球 公 转 的 加 速 度 约 为 苹 果 落 向 地 面 加 速 度 的 1/602C 自 由 落 体 在 月 球 表 面 的 加 速 度 约 为 地 球 表 面 的 1/6D 苹 果 在 月 球 表 面 受 到 的 引 力 约 为 在 地 球 表 面 的 1/6018 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 200 m 处 无 初 速 下 落 的 小 球 将 落 在 正 下 方 位 置 偏 东 约 6 cm 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a b理 科 综 合 能 力 测 试（北 京 卷）第 3 页（共 11 页）第 二 部 分（非 选 择 题 共 180 分）本 部 分 共 11 小 题，共 180 分。21（18 分）用 图 1 所 示 的 实 验 装 置 研 究 小 车 速 度 随 时 间 变 化 的 规 律。纸带打点计时器图 1重物小车主 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（t=0），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。O图 2B C D E F Ac 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 v1、v2、v3、v4、v5 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。理 科 综 合 能 力 测 试（北 京 卷）第 4 页（共 11 页）tv图 30T 2 T 3 T 4 T 5 Tv1v2v3v 4v5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 50 Hz 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 v-t 图 像。（3）观 察 v-t 图 像，可 以 判 断 小 车 做 匀 变 速 直 线 运 动，其 依 据 是。v-t 图 像 斜率 的 物 理 意 义 是。（4）描 绘 v-t 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 验图 4理 科 综 合 能 力 测 试（北 京 卷）第 5 页（共 11 页）小 球 的 速 度 是 随 时 间 均 匀 变 化 的。22（16 分）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 A B 与 弯 曲 滑 道 B C 平 滑 衔 接，滑 道 B C 高 h=10 m，C是 半 径 R=20 m 圆 弧 的 最 低 点。质 量 m=60 kg 的 运 动 员 从 A 处 由 静 止 开 始 匀 加 速 下 滑，加 速 度 a=4.5 m/s2，到 达 B 点 时 速 度 v B=30 m/s。取 重 力 加 速 度210 m/s g。（1）求 长 直 助 滑 道 A B 的 长 度 L；（2）求 运 动 员 在 A B 段 所 受 合 外 力 的 冲 量 I 的 大 小；（3）若 不 计 B C 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。BhCA理 科 综 合 能 力 测 试（北 京 卷）第 6 页（共 11 页）E rRS23（18 分）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 U-I 图 像 的 示意 图，并 说 明 U-I 图 像 与 两 坐 标 轴 交 点 的 物 理 意 义。（2）a 请 在 图 2 画 好 的 U-I 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。UI 0理 科 综 合 能 力 测 试（北 京 卷）第 7 页（共 11 页）24（20 分）（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 S1、S2到 点 电 荷 的 距 离 分 别 为 r1、r2。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 S1、S2 上 单位 面 积 通 过 的 电 场 线 条 数 之 比1 2N N。（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 重 要 途 径。2016 年 9 月 25 日，世 界 上 最 大 的 单 口 径 球 面 射 电 望 远 镜 FAST 在 我国 贵 州 落 成 启 用，被 誉 为“中 国 天 眼”。FAST 直 径 为 500 m，有 效 提 高 了 人 类 观 测 宇宙 的 精 度 和 范 围。a 设 直 径 为 100 m 的 望 远 镜 能 够 接 收 到 的 来 自 某 天 体 的 电 磁 波 功 率 为 P1，计 算 FAST能 够 接 收 到 的 来 自 该 天 体 的 电 磁 波 功 率 P 2；b 在 宇 宙 大 尺 度 上，天 体 的 空 间 分 布 是 均 匀 的。仅 以 辐 射 功 率 为 P 的 同 类 天 体 为 观测 对 象，设 直 径 为 100 m 望 远 镜 能 够 观 测 到 的 此 类 天 体 数 目 是 N0，计 算 FAST 能够 观 测 到 的 此 类 天 体 数 目 N。S 1S 2E理 科 综 合 能 力 测 试（北 京 卷）第 8 页（共 11 页）绝 密 启 用 前2018 年 普 通 高 等 学 校 招 生 全 国 统 一 考 试理 科 综 合 能 力 测 试（北 京 卷）参 考 答 案第 一 部 分 共 20 小 题，每 小 题 6 分，共 120 分。1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A 14 C 15 D16 B 17 B 18 C 19 A 20 D第 二 部 分 共 11 小 题，共 180 分。21（18 分）（1）A C（2）如 答 图 1理 科 综 合 能 力 测 试（北 京 卷）第 9 页（共 11 页）tv答图 10T 2T3T4T5Tv1v2v3v4v5（3）小 车 的 速 度 随 时 间 均 匀 变 化，加 速 度（4）越 小 越 好，有 关（5）如 果 小 球 的 初 速 度 为 0，其 速 度 t v，那 么 它 通 过 的 位 移2x t。因 此，只 要 测 量 小球 通 过 不 同 位 移 所 用 的 时 间，就 可 以 检 验 小 球 的 速 度 是 否 随 时 间 均 匀 变 化。22（16 分）（1）根 据 匀 变 速 直 线 运 动 公 式，有2 2100 m2B ALa v v（2）根 据 动 量 定 理，有 1800 N sB AI m m v v（3）运 动 员 经 C 点 时 的 受 力 分 析 如 答 图 2根 据 动 能 定 理，运 动 员 在 B C 段 运 动 的 过 程 中，有2 21 12 2C Bm gh m m v v根 据 牛 顿 第 二 定 律，有2NCF m g mR v得N=3900 N F23（18 分）（1）U-I 图 像 如 答 图 3 所 示。图 像 与 纵 轴 交 点 的 坐 标 值 为 电 源 电 动 势，与 横 轴 交 点 的 坐标 值 为 短 路 电 流。（2）a 如 答 图 3 所 示。FNG答图 2理 科 综 合 能 力 测 试（北 京 卷）第 10 页（共 11 页）答图 3U RI REI短UI0b 电 源 输 出 的 电 功 率22 22()2E EP I R Rr R rR rR 当 外 电 路 电 阻 R=r 时，电 源 输 出 的 电 功 率 最 大，为2max4EPr（3）电 动 势 定 义 式WEq根 据 能 量 守 恒，在 图 1 所 示 电 路 中，非 静 电 力 做 功 W 产 生 的 电 能 等 于 在 外 电 路和 内 电 路 产 生 的 电 热，即2 2W I r t I R t I r q I R q E I r I R U U 内 外24（20 分）（1）a 在 距 Q 为 r 的 位 置 放 一 电 荷 量 为 q 的 检 验 电 荷。根 据 库 仑 定 律 检 验 电 荷 受 到 的 电 场 力2Q qF kr根 据 电 场 强 度 的 定 义FEq得2QE krb 穿 过 两 等 势 面 单 位 面 积 上 的 电 场 线 条 数 之 比21 1 222 2 1N E rN E r（2）a 地 球 上 不 同 望 远 镜 观 测 同 一 天 体，单 位 面 积 上 接 收 的 功 率 应 该 相 同，因 此理 科 综 合 能 力 测 试（北 京 卷）第 11 页（共 11 页）22 1 1 250025100P P P b 在 宇 宙 大 尺 度 上，天 体 的 空 间 分 布 是 均 匀 的。因 此，一 个 望 远 镜 能 观 测 到 的 此 类天 体 数 目 正 比 于 以 望 远 镜 为 球 心、以 最 远 观 测 距 离 为 半 径 的 球 体 体 积。设 地 面 上 望 远 镜 能 观 测 到 此 类 天 体 需 收 集 到 的 电 磁 波 的 总 功 率 的 最 小 值 为P0，直 径 为 100 m 望 远 镜 和 FAST 能 观 测 到 的 最 远 距 离 分 别 为 L0 和 L，则2 20 2 20500 100()()2 4 2 4P PPL L 可 得05 L L 则30 0 30125LN N NL