2019 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 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 14 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 15 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 16 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 17 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 18 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 19 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 2 3 4 0 4 0 4 0 弱 中 强 29 43 60 0 9 0 9 0 9 第 二 组 4 5 6 6 0 6 0 6 0 弱 中 强 27 40 55 2 9 2 9 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 0 eV 逸出光电子的最大动能为 1 9 eV D 若入射光子的能量为5 0 eV 相对光强越强 光电流越大 20 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 9 192 631 770 Hz定义 s 1983 年用真空中的光速c 299 792 458 m s 1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 l vt 而 s已定义 C 用基本电荷e C 定义安培 A 因为电荷量与电流I存在 I q t 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 第二部分 非选择题共 180 分 本部分共11 小题 共180 分 21 18分 用如图1所示装置研究平地运动 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 1 2 y y 1 3 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 22 16分 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 23 18分 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的变化图像都相同 1 请在图 1中画出上述 u q图像 类比直线运动中由v t图像求位移的方法 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 所示 a 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 24 20分 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f kr 2v2 其中 v是雨滴的速 度 k是比例系数 a 设雨滴的密度为 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 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 2019 年普通高等学校招生全国统一考试 理科综合参考答案 北京卷 13 C 14 A 15 A 16 C 17 D 18 D 19 B 20 D 21 18分 1 BD 2 a 球心需要 b 大于 21 g x yy 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 引力不能再看作恒力 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 22 16分 1 由法拉第电磁感应定律可得 感应电动势E BLv 2 线圈中的感应电流 E I R 拉力大小等于安培力大小F BIL 拉力的功率 22 2 B L v PFv R 3 线圈 ab边电阻 4 ab R R 时间 L t v ab边产生的焦耳热 23 2 4 ab B L v QI R t R 23 18分 1 u q图线如答图 1 电压为 U时 电容器带电Q 图线和横轴围成的面积为所储存的电能Ep p 1 2 EQUQCU又 故 2 p 1 2 ECU 2 a R b 减小电阻 R 可以实现对电容器更快速充电 增大电阻R 可以实现更均匀充电 3 恒流源 2 中电源 电源两端电压增大不变 通过电源的电流不变减小 24 20分 1 根据动能定理 2 1 2 mghWmu 可得 2 1 2 Wmghmu 2 a 根据牛顿第二定律mgfma 得 22 kr v ag m 当加速度为零时 雨滴趋近于最大速度vm 雨滴质量 3 4 3 mr 由a 0 可得 雨滴最大速度 m 4 3 g vr k b 如答图 2 3 根据题设条件 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 以下只考 虑雨滴下落的定向运动 简化的圆盘模型如答图3 设空气分子与圆盘碰撞前后相对速度大小不变 在 t时间内 与圆盘碰撞的 空气分子质量为 0 mSv tnm 以F表示圆盘对气体分子的作用力 根据动量定理 有 F tmv 得 2 0 Fnm Sv 由牛顿第三定律 可知圆盘所受空气阻力 2 fv 采用不同的碰撞模型 也可得到相同结论