2019年高考物理真题及解析（北京卷）

2019年全国高考物理真题（北京卷）
一、选择题（本部分共8小题，每小题6分，共48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。）
1．一列简谐横波某时刻的波形如图所示，比较介质中的三个质点a、b、c，则（　　）
A．此刻a的加速度最小
B．此刻b的速度最小
C．若波沿x轴正方向传播，此刻b向y轴正方向运动
D．若波沿x轴负方向传播，a比c先回到平衡位置
2．利用图1所示的装置（示意图），观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样。下列关于P处放置的光学元件说法正确的是（　　）
A．甲对应单缝，乙对应双缝 B．甲对应双缝，乙对应单缝
C．都是单缝，甲对应的缝宽较大 D．都是双缝，甲对应的双缝间距较大
3．下列说法正确的是（　　）
A．温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度
B．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和
C．气体压强仅与气体分子的平均动能有关
D．气体膨胀对外做功且温度降低，分子的平均动能可能不变
4．如图所示，正方形区域内存在垂直纸面的匀强磁场。一带电粒子垂直磁场边界从a点射入，从b点射出。下列说法正确的是（　　）
A．粒子带正电
B．粒子在b点速率大于在a点速率
C．若仅减小磁感应强度，则粒子可能从b点右侧射出
D．若仅减小入射速率，则粒子在磁场中运动时间变短
5．如图所示，a、b两点位于以负点电荷-Q（Q＞0）为球心的球面上，c点在球面外，则（　　）
A．a点场强的大小比b点大 B．b点场强的大小比c点小
C．a点电势比b点高 D．b点电势比c点低
6．2019年5月17日，我国成功发射第45颗北斗导航卫星，该卫星属于地球静止轨道卫星（同步卫星）。该卫星（　　）
A．入轨后可以位于北京正上方 B．入轨后的速度大于第一宇宙速度
C．发射速度大于第二宇宙速度 D．若发射到近地圆轨道所需能量较少
7．光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流。表中给出了6次实验的结果。
组 次 入射光子的能量/eV 相对光强 光电流大小/mA 逸出光电子的最大动能/eV
第一组 1 4.0 弱 29 0.9
2 4.0 中 43 0.9
3 4.0 强 60 0.9
第二组 4 6.0 弱 27 2.9
5 6.0 中 40 2.9
6 6.0 强 55 2.9
由表中数据得出的论断中不正确的是（　　）
A．两组实验采用了不同频率的入射光
B．两组实验所用的金属板材质不同
C．若入射光子的能量为5.0eV，逸出光电子的最大动能为1.9eV
D．若入射光子的能量为5.0eV，相对光强越强，光电流越大
8．国际单位制（缩写SI）定义了米（m）、秒（s）等7个基本单位，其他单位均可由物理关系导出。例如，由m和s可以导出速度单位m s-1．历史上，曾用“米原器”定义米，用平均太阳日定义秒。但是，以实物或其运动来定义基本单位会受到环境和测量方式等因素的影响，而采用物理常量来定义则可避免这种困扰。1967年用铯-133原子基态的两个超精细能级间跃迁辐射的频率定义s；1983年用真空中的光速定义m。2018年第26届国际计量大会决定，7个基本单位全部用基本物理常量来定义（对应关系如图，例如，s对应，m对应c）。新SI自2019年5月20日（国际计量日）正式实施，这将对科学和技术发展产生深远影响。下列选项不正确的是（　　）
A．7个基本单位全部用物理常量定义，保证了基本单位的稳定性
B．用真空中的光速c（m s-1）定义m，因为长度l与速度v存在，而s已定义
C．用基本电荷e（C）定义安培（A），因为电荷量q与电流I存在，而s已定义
D．因为普朗克常量h（J s）的单位中没有kg，所以无法用它来定义质量单位
二、非选择题（本部分共4小题，共72分。）
9．用如图1所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。
（1）下列实验条件必须满足的有 。
A．斜槽轨道光滑
B．斜槽轨道末段水平
C．挡板高度等间距变化
D．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
（2）为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。
a．取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的 （选填“最上端”、“最下端”或者“球心”）对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时 （选填“需要”或者“不需要”）y轴与重锤线平行。
b．若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图2所示，在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，则 （选填“大于”、“等于”或者“小于”）。可求得钢球平抛的初速度大小为 （已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示）。
（3）为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是 。
A．从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹
B．用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运动轨迹
C．将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹
（4）伽利略曾研究过平抛运动，他推断：从同一炮台水平发射的炮弹，如果不受空气阻力，不论它们能射多远，在空中飞行的时间都一样。这实际上揭示了平抛物体 。
A．在水平方向上做匀速直线运动
B．在竖直方向上做自由落体运动
C．在下落过程中机械能守恒
（5）牛顿设想，把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点就一次比一次远，如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星。同样是受地球引力，随着抛出速度增大，物体会从做平抛运动逐渐变为做圆周运动，请分析原因。
10．如图所示，垂直于纸面的匀强磁场磁感应强度为B．纸面内有一正方形均匀金属线框abcd，其边长为L，总电阻为R，ad边与磁场边界平行。从ad边刚进入磁场直至bc边刚要进入的过程中，线框在向左的拉力作用下以速度v匀速运动，求：
（1）感应电动势的大小E；
（2）拉力做功的功率P；
（3）ab边产生的焦耳热Q。
11．电容器作为储能器件，在生产生活中有广泛的应用。对给定电容值为C的电容器充电，无论采用何种充电方式，其两极间的电势差U随电荷量q的变化图象都相同。
（1）请在图1中画出上述U-q图象。类比直线运动中由v-t图象求位移的方法，求两极间电压为U时电容器所储存的电能Ep。
（2）在如图2所示的充电电路中，R表示电阻，E表示电源（忽略内阻）。通过改变电路中元件的参数对同一电容器进行两次充电，对应的q-t曲线如图3中①②所示。
a．①②两条曲线不同是 （选填E或R）的改变造成的；
b．电容器有时需要快速充电，有时需要均匀充电。依据a中的结论，说明实现这两种充电方式的途径。
（3）设想使用理想的“恒流源”替换（2）中电源对电容器充电，可实现电容器电荷量随时间均匀增加。请思考使用“恒流源”和（2）中电源对电容器的充电过程，填写下表（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
“恒流源” （2）中电源
电源两端电压
通过电源的电流
12．雨滴落到地面的速度通常仅为几米每秒，这与雨滴下落过程中受到空气阻力有关。雨滴间无相互作用且雨滴质量不变，重力加速度为g。
（1）质量为m的雨滴由静止开始，下落高度h时速度为u，求这一过程中克服空气阻力所做的功W。
（2）将雨滴看作半径为r的球体，设其竖直落向地面的过程中所受空气阻力，其中v是雨滴的速度，k是比例系数。
a．设雨滴的密度为ρ，推导雨滴下落趋近的最大速度vm与半径r的关系式；
b．示意图中画出了半径为r1、r2（r1＞r2）的雨滴在空气中无初速下落的v-t图线，其中
对应半径为r1的雨滴（选填①、②）；若不计空气阻力，请在图中画出雨滴无初速下落的v-t图线。
（3）由于大量气体分子在各方向运动的几率相等，其对静止雨滴的作用力为零。将雨滴简化为垂直于运动方向面积为S的圆盘，证明：圆盘以速度v下落时受到的空气阻力f∝v2（提示：设单位体积内空气分子数为n，空气分子质量为m0）。
【参考答案】
1.C 【解析】AB．由图可知，质点a的位移大小最大，等于振幅，质点b在平衡位置，位移最小为0，则可知质点a的加速度最大，速度最小，质点b的加速度最小，速度最大；故AB错误；C．若波沿x轴正方向传播，根据同侧法可知质点b向y轴正方向振动，故C正确；D．若波沿x轴负方向传播，此时质点c向上振动，偏离平衡位置的位移小于振幅，则可知质点c回到平衡位置的时间小于四分之一个周期，而质点a要回到平衡位置的时间需要四分之一个周期，故质点c比质点a先回到平衡位置，故D错误.故选C.
2.A 【解析】干涉条纹在光屏上观察到的图案是间距相等的条纹图象，而衍射条纹中，中间的亮纹的宽度最大，向两边渐渐减小，因此甲对应单缝，乙对应双缝，故A正确，BCD错误.故选A.
3.A 【解析】A.温度是分子平均动能的标志，标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度，故A正确；B.内能是物体中所有分子热运动所具有的动能和势能总和，故B错误；C.气体压强由温度、体积决定，即与气体分子的平均动能和分子密集程度有关，故C错误；D.气体膨胀对外做功且温度降低，则分子的平均动能减小，故D错误.故选A.
4.C 【解析】A.粒子向下偏转，根据左手定则可得粒子带负电，故A错误；B.粒子在磁场中运动时洛伦兹力不做功，粒子在b点速率等于在a点速率，故B错误；C.根据可知，若仅减小磁感应强度，则粒子运动的半径增大，粒子可能从b点右侧射出，故C正确；D.若仅减小入射速率，则粒子在磁场中运动半径减小，粒子轨迹对应的圆心角有可能增大，根据可知粒子运动时间可能增加，故D错误.故选C.
5.D 【解析】AB.根据点电荷电场强度的计算公式可知，a点场强的大小和b点电场强度大小相等，b点场强的大小比c点大，故AB错误；CD.A.b在以负点电荷为球心的同一球面上，即在同一等势面上，故a点电势和b点电势相等，根据沿电场线方向电势降低可得b点电势比c点低，故C错误、D正确.故选D.
6.D 【解析】A.同步卫星只能在赤道上空，故A错误；B.所有卫星的运行速度都不大于第一宇宙速度，故B错误；C.同步卫星的发射速度都要大于第一宇宙速度，故C错误；D.依据能量守恒定律可知，将卫星发射到越高的轨道需要克服引力所作的功越大，所以发射到近地圆轨道，所需能量较小，故D正确.故选D.
7.B 【解析】A．第一组实验时，光子能量为4.0eV，第二组实验时，光子能量为6.0eV，可知两组实验采用了不同频率的入射光，故A正确；B．根据光电效应方程，可得第一组实验对应金属板的逸出功为，第二实验对应金属板的逸出功为，有，则可知两组实验所用的金属板材质相同，故B错误；C．若入射光子的能量为5.0eV，根据光电效应方程，可得逸出光电子的最大动能为，故C正确；D．由表格中的数据可知，在产生光电效应的前提下，对同种频率的入射光而言，入射光的强度越大，光电流越大，所以若入射光子的能量为5.0eV，相对光强越强，光电流越大，故D正确.本题选不正确的，故选B.
8.D 【解析】A.为了保证了基本单位的稳定性，基本单位全部采用物理常量定义，故A正确；B.真空中光速恒定，而时间单位已确定，因此可以利用速度公式确定长度，故B正确；C.根据，电量单位为C，而时间单位s已确定，故可以确定电流的单位，故C正确；D.根据以及即可确定出质量的单位，故D错误.本题选错误的，故选D.
9.（1）BD；（2）a.球心；需要；b.大于；；（3）AB；（4）B；（5）物体初速度较小时，运动范围很小，引力可以看作恒力--重力，做平抛运动；随着物体初速度增大，运动范围变大，引力不再看作恒力；当物体初速度达到第一宇宙速度时，做圆周运动而成为地球卫星.
【解析】（1）ABD.为了能画出平抛运动轨迹，首先保证小球做的是平抛运动，所以斜槽轨道不一定要光滑，但必须是水平的.同时要让小球总是从同一位置释放，这样才能找到同一运动轨迹上的几个点，故A错误，BD正确；C.档板只要能记录下小球下落在不同高度时的不同的位置即可，不需要等间距变化；故C错误；
（2）A.小球在运动中记录下的是其球心的位置，故抛出点也应是小球静置于Q点时球心的位置；故应以球心在白纸上的位置为坐标原点；小球在竖直方向为自由落体运动，故y轴必须保证与重锤线平行；B.如果A点是抛出点，则在竖直方向上为初速度为零的匀加速直线运动，则AB和BC的竖直间距之比为1 : 3；但由于A点不是抛出点，故在A点已经具有竖直分速度，故竖直间距之比大于1 : 3；由于两段水平距离相等，故时间相等，根据可知，则初速度 ；
（3）A．从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹，此方案是可行的；B．用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运动轨迹，此方案是可行的；C．将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，由于铅笔和纸之间没有压力，故不会形成运动轨迹，故C不可行；故选AB；
（4）伽利略说明了小球由同一高度下落时的等时性，故只能说明小球在竖直方向为自由落体运动，无法说明水平方向上的匀速直线运动和是否机械能守恒；
（5）物体初速度较小时，运动范围很小，引力可以看作恒力--重力，做平抛运动；随着物体初速度增大，运动范围变大，引力不再看作恒力；当物体初速度达到第一宇宙速度时，做圆周运动而成为地球卫星.
10.（1）根据导体切割磁感应线处的感应电动势计算公式可得：；
（2）拉力做功功率等于回路中产生的电功率，则；
（3）进入磁场的运动时间产生的总热量，ab边产生的热量.
答：（1）感应电动势的大小为BLv；
（2）拉力做功的功率为；
（3）ab边产生的焦耳热为.
11.（1）见解析；；（2）A.R；B.快速充电时，R越小越好；而需要均匀充电时，R越大越好；（3）增大；不变；不变；减小 【解析】（1）根据电容的定义可知，，故电压U与电量Q为正比例关系，故图象如图所示：
根据图象的性质可知，图象与q轴所围成的面积表示电能，故有：；
（2）A.电源电阻不计，当电容器充满电后，电容器两端电压等于电源电动势.由图可知，充电时间不同，而最大电量相等，故说明图象不同的原因是电阻R的改变造成的；B.由图象可知，当R越小，充电时间越短；R越大，电荷量随时间变化趋向均匀，故需要快速充电时，R越小越好；而需要均匀充电时，R越大越好；
（3）由于电容充电后两板间的电势差增大，因此需要恒流源的电压增大才能保证电量随时间均匀增加；而（2）中电源电动势不变，而内阻忽略不计，故两端电压不变；所以使用恒流源时，电流不变，而使用（2）中电源时电流减小.
12.解：（1）对雨滴，下落得过程中重力做正功，阻力做负功，由动能定理可得：，所以：.
（2）a．当雨滴的速度最大时：其中：，空气阻力，联立可得：；b．可知雨滴的半径越大则末速度越大，所以末速度较大的①对应半径为的雨滴.若没有空气的阻力，则雨滴做自由落体运动，则：，其v-t图象如图：
（3）取圆盘时间内扫过柱体内分子的个数为N，则：，由题意，由于大量气体分子在各方向运动的几率相等，若取上下左右前后6个方向，则各方向的分子各占；
设分子的平均速率为v0，碰撞为弹性碰撞，则：对上表面，向下运动的分子与圆盘碰撞，由于圆盘的质量远大于分子的质量，根据动量守恒与动能守恒可知，则分子碰撞后的速率：，对分子则：，沿前后左右方向运动的分子与盘的下表面碰撞，获得向下的速率，大小为2v，所以：.对下表面，向上运动的分子与圆盘碰撞，由于圆盘的质量远大于分子的质量，根据动量守恒与动能守恒可知，则分子碰撞后的速率：，对分子则：，圆盘受到的阻力：，联立可得：，则：.
答：（1）质量为m的雨滴由静止开始，下落高度h时速度为u，这一过程中克服空气阻力所做的功W为.
（2）a．设雨滴的密度为ρ，推导雨滴下落趋近的最大速度vm与半径r的关系式为；b．①，如图；（3）证明见上.