2015年普通高等学校招生全国统一考试（北京卷）理综（物理部分）答案解析（正式版）

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一、选择题（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、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
2、下列核反应方程中，属于衰变的是（
）
A、
B、
C、
D、
3、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（
）21教育网
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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
4、假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，已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
5、实验观察到，静止在匀强磁场中A点的原子核发生衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图，则（
）【出处：21教育名师】
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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1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
6、“蹦极”运动中，长弹性绳的一端固定，
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)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
7、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0.02A；的阻值等于电流表内阻的；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
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)
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0.02A
C、将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06A
D、将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.01A
8、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的振荡电路。公交卡上的读卡机（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（
）www.21-cn-jy.com
A、IC卡工作场所所需要的能量来源于卡内的电池
B、仅当读卡器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，在线圈L中不会产生感应电流21世纪教育网
D、IC卡只能接收读卡器发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息
第二部分（非选择题
共180分）
本部分共11小题，共180分
9、（18分）
（1）“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，和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和，用“+”表示大头针的位置，
然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针和，在插和时，应使
（选填选项前的字母）
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A、只挡住的像
B、只挡住的像
C、同时挡住、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）
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A、长度为1m左右的细线
B、长度为30cm左右的细线
C、直径为1.8cm的塑料球
D、直径为1.8cm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）21·cn·jy·com
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。
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请计算出第3组实验中的T=
s，g=
④用多组实验数据做出图像，也可以求出重力加速度g，已知三位同学做出的图线的示意图如图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）。【来源：21·世纪·教育·网】
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21世纪教育网
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30cm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点间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和时，测得相应单摆的周期为、.由此可得重力加速度g=
（用、、、表示）。21教育名师原创作品
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10、（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=0.4m一端连接R=1的电阻。导线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作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v=5m/s。求：21世纪教育网
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（1）感应电动势E和感应电流I；
（2）在0.1s时间内，拉力的冲量的大小；
（3）若将MN换为电阻r=1的导体棒，其他条件不变，求导体棒两端的电压U。
11、（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轴转动，与桌面间的动摩擦因数为，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。
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)[来源:21世纪教育网]
（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过程中弹力所做的功。
（2）物块由向右运动到，然后由返回到，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；[来源:21世纪教育网]
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。
12、（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，元电荷为e。【版权所有：21教育】
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（1）求A板和B板之间的最大电势差，以及将a、b短接时回路中的电流Im。
（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，请推导证明：.
(
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)
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一、选择题（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、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
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)考点：热力学第一定律。
2、下列核反应方程中，属于衰变的是（
）
A、
B、
C、
D、
【答案】B
【解析】
试题分析：
A选项是人工核转变，用人工方法核轰击产生质子；选项A错误。B、衰变是原子核自发放射粒子的核反应，选项B正确；C、两个轻核结合成中核的反应为轻核聚变反应，选项C错误；D为衰变。故选B。21cnjy.com
考点：四类核反应方程的特点。
3、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（
）21·世纪
教育网
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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
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)【规律总结】横波的波动与振动的方向垂直，判断方法有四种：同侧法、带动法（特殊点法）、微平移法、口诀法（上坡下、下坡上）。【来源：21cnj
y.co
m】
4、假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，已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
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)考点：万有引力定律的应用。
5、实验观察到，静止在匀强磁场中A点的原子核发生衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图，则（
）2·1·c·n·j·y
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)
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1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
【解析】
试题分析：静止的核发生衰变（）由内力作用，满足动量守恒，则新核和电子的动量等大反向，垂直射入匀强磁场后均做匀速圆周运动，由可知，则两个新核的运动半径与电量成反比，即，则新核为小圆，电子为大圆；而新核带正电，电子带负电，由左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，选项D正确。21
cnjy
com
考点：衰变、动量守恒定律、带电粒子在磁场中的运动、左手定则。
6、“蹦极”运动中，长弹性绳的一端固定，另
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)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
【解析】
试题分析：
A、C、D、绳子从伸直到第一次下降至最低点的过程中，拉力逐渐增大，由牛顿第二定律可得，人先做加速度减小的加速运动，当时加速度减小到0，人的速度最大，即动量最大，动能也最大。此后人继续向下运动（），人做加速度增大的减速运动，动量一直减小到零，全程拉力向上，其冲量一直向上，选项A正确、选项C和D错误。B、拉力与运动方向相反，一直做负功，但动能先增大后减小，选项B错误。故选A。
考点：牛顿运动定律、动量定理、功能关系。
7、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0.02A；的阻值等于电流表内阻的；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
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)
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0.02A
C、将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06A
D、将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.01A
【答案】C
【解析】
试题分析：
A、B、当接线柱1、2接入电路时，电阻与电流表内阻并联后等效阻值为电流表电阻的，由于电流表的满偏电压为定值，故量程扩大为原来的3倍，则每小格变为0.02×3=0.06A，选项A、B均错误。C、D、当接线柱1、3接入电路时，电阻与电流表内阻并联后再和电阻串联，但串联的电阻对于电流表量程无影响，故每一小格仍为0.06A，选项C正确，选项D错误。故选C。
考点：电表的改装。
8、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的振荡电路。公交卡上的读卡机（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卡工作场所所需要的能量来源于卡内的电池
B、仅当读卡器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，在线圈L中不会产生感应电流
D、IC卡只能接收读卡器发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息
【答案】B
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)考点：电磁感应、LC振荡电路、电磁波的发射和接受。
第二部分（非选择题
共180分）
本部分共11小题，共180分
9、（18分）
（1）“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，和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和，用“+”表示大头针的位置，
然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针和，在插和时，应使
（选填选项前的字母）
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)
A、只挡住的像
B、只挡住的像
C、同时挡住、的像
【答案】C
【解析】
试题分析：在“测定玻璃砖的折射率”实验中，由折射的光路可知插针时应使同时挡住、的像，同时挡住、、的像，故选项C正确。
考点：测定玻璃的折射率。
（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）
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A、长度为1m左右的细线
B、长度为30cm左右的细线
C、直径为1.8cm的塑料球
D、直径为1.8cm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。
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)
请计算出第3组实验中的T=
s，g=
④用多组实验数据做出图像，也可以求出重力加速度g，已知三位同学做出的图线的示意图如图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30cm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点间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和时，测得相应单摆的周期为、.由此可得重力加速度g=
（用、、、表示）。
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【答案】①AD
，②
，③2.01，9.76（9.76～9.77）；④B
；⑤或
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)④由可知图像的斜率，b曲线为正确的图象。C、斜率越小，对应的重力加速度越大，选项C错误。A、在图象中图线与纵轴正半轴相交表示计算摆长偏小，如漏加小球半径，与纵轴负半轴相交表示摆长偏大，选项A错误。B、若误将49次全振动记为50次，则周期测量值偏小，值测量值偏大，对应的图像斜率偏小，选项B正确。故选B。2-1-c-n-j-y
⑤设A到铁锁重心的距离为，则第一次的实际摆长为，第二次的实际摆长为，由周期公式，，联立消去，解得。
考点：用单摆测重力加速度、实验器材选取、加速度表达式及计算，图象法处理数据。21世纪教育网
10、（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=0.4m一端连接R=1的电阻。导线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作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v=5m/s。求：
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（1）感应电动势E和感应电流I；
（2）在0.1s时间内，拉力的冲量的大小；
（3）若将MN换为电阻r=1的导体棒，其他条件不变，求导体棒两端的电压U。
【答案】（1）、
；（2）
（3）
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考点：动生电动势和感应电流的基本概念；力和运动的基本关系，冲量的基本定义；电动势和外电压的基本概念及其关系。
11、（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轴转动，与桌面间的动摩擦因数为，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。　　21
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（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过程中弹力所做的功。
（2）物块由向右运动到，然后由返回到，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。
【答案】（1），（2）
；
【解析】
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试题分析：
（1）在图象中，面积为外力拉弹簧时外力所做的功
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弹簧的弹力对其做负功，
（2）a.分段研究：从到过程中，弹簧的弹力做负功，为
从到过程中，弹簧的弹力做正功，为21世纪教育网
则全过程弹簧的弹力作功为
由功能关系，得
b.物体向右由运动到的过程摩擦力作功
物体由由返回到的过程摩擦力做功
全程摩擦力做功
若物体直接由位置运动到位置，摩擦力做功为
可知，两次沿不同路径从相同出发点运动到同一位置，摩擦力做功不同，说明摩擦力做功与路径有关。[来源:21世纪教育网]21世纪教育网版权所有
而弹簧弹力做功与路径无关，只与初末位置有关，因此存在弹性势能的概念，根据势能的定义可知，不存在摩擦力势能的概念。www-2-1-cnjy-com
考点：用图像法求变力做功，功能关系。
12、（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，元电荷为e。
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（1）求A板和B板之间的最大电势差，以及将a、b短接时回路中的电流Im。
（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，请推导证明：.
(
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)
【答案】(1)
，
(2)
，
（3）
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)（3）设单位时间内到达B板的光电子数为，则电路中的电流
则外电阻消耗的功率
光电阻在两极板中运动时，两极板间电压为,每个电子损失的动能
则单位时间内到达B板的电子损失的总动能
联立解得：，故
考点：光电效应、闭合电路欧姆定律、电流的微观解释、电场。
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