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江苏省淮安、宿迁、连云港、徐州


江苏省淮安、宿迁、连云港、徐州 苏北四市 2015 届高三第一次模拟 考试(期末考试)

物 理 试 题
注意:满分 120 分,考试时间 100 分钟。请将答案填写在答题卡上,直接写在试卷上不得分。 一、单选题:本题共 5 小题,每小题 3 分,满分 15 分。每小题只有一个 选项符合题意。 .... 1.下列说法符合物理学史实的是 A.楞次发现了电磁感应现象 B.伽利略认为力不是维持物体运动的原因 C.安培发现了通电导线的周围存在磁场 D.牛顿发现了万有引力定律,并测出了万有引力常量 2.图示为真空中半径为 r 的圆,O 为圆心,直径 ac、bd 相互垂直。在 a、c 处分别固定有电荷量为+q、- q 的两个点电荷。下列说法正确的是 b A.位置 b 处电场强度大小为

2kq r2

+q a

O

-q c

B.ac 线上各点电场强度方向与 bd 线上各点电场强度方向垂直 d C.O 点电势一定等于 b 点电势 D.将一负试探电荷从 b 点移到 c 点,电势能减小 3.如图所示为洛伦兹力演示仪的结构图。励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外,电子束由电子枪 产生,其速度方向与磁场方向垂直。电子速度的大小和磁场强弱可分别由通过电子枪的加速电压和励磁 线圈的电流来调节。下列说法正确的是 励磁线圈 (前后各一个) A.仅增大励磁线圈中电流,电子束径迹的半径变大 玻璃泡 B.仅提高电子枪加速电压,电子束径迹的半径变大 B v C.仅增大励磁线圈中电流,电子做圆周运动的周期将变大 电子枪 D.仅提高电子枪加速电压,电子做圆周运动的周期将变大 4.如图所示, A、B 是两个完全相同的灯泡,D 是理想二极管,L 是带铁芯 的线圈,其电阻忽略不计。下列说法正确的是 A.S 闭合瞬间,A 先亮 B.S 闭合瞬间,A、B 同时亮 C.S 断开瞬间,B 逐渐熄灭 D.S 断开瞬间,A 闪亮一下,然后逐渐熄灭

L A D

B S

5.如图所示,质量均为 M 的 A、B 两滑块放在粗糙水平面上,两轻杆等长,杆与滑块、杆与杆间均用光 滑铰链连接,在两杆铰合处悬挂一质量为 m 的重物 C,整个装置处于静止状态,设杆与水平面间的夹角 为 θ。下列说法正确的是 A.当 m 一定时,θ 越 大,轻杆受力越小 A B B.当 m 一定时,θ 越小,滑块对地面的压力越大 θ C C.当 θ 一定时,M 越大,滑块与地面间的摩擦力越大 D.当 θ 一定时,M 越小,可悬挂重物 C 的质量 m 越大 二、多项选择题:本题共 4 小题,每小题 4 分,满分 16 分。每题有多个选项符合题意,全部选对的得 4 分,选对但不全的得 2 分,错选或不答的得 0 分。 6. 如图所示,面积为 0.02m2、内阻不计的 100 匝矩形线圈 ABCD,绕垂直于磁场的轴 OO′匀速转动,转动 的角速度为 100rad/s,匀强磁场的磁感应强度为

2 T。矩形线圈通过滑环与理想变压器相连,触头 P 2

可移动,副线圈所接电阻 R=50Ω,电表均为理想交流电表。当线圈平面与磁场方向平行时开始计时。下

列说法正确的是 A.线圈中感应电动势的表达式为 e ? 100 2 cos( 100t )V B. P 上移时,电流表示数减小
N A

B D F

O′ C S V

A R

P C.t = 0 时,电压表示数为 100 2 V O E D.当原、副线圈匝数比为 2︰1 时,电阻上消耗的功率为 50W 7.2014 年 5 月 10 日天文爱好者迎来了“土星冲日”的美丽天象。“土星冲日”是指土星和太阳正好分处地球 的两侧,三者几乎成一条直线。该天象每 378 天发生一次,土星和地球绕太阳公转的方向相同,公转轨 迹都近似为圆,地球绕太阳公转周期和半径以及引力常量均已知,根据以上信息可求出 A.土星质量 B.地球质量 太阳 C.土星公转周期 地球 土星 D.土星和地球绕太阳公转速度之比

8.如图所示,I 为电流表示数,U 为电压表示数,P 为定值电阻 R2 消耗的功率,Q 为电容器 C 所带的电 荷量,W 为电源通过电荷量 q 时电源做的功。当变阻器滑动触头向右缓慢滑动过程中,下列图象能正确 反映各物理量关系的是
P C R1 V S O A R2 A I2 O B I I O C q O D Q U W

9.如图所示,粗糙斜面上的轻质弹簧一端固定,另一端与小物块相连,弹簧处于自然长度时物块位于 O 点。现将物块拉到 A 点后由静止释放,物块运动到最低点 B,图中 B 点未画出。下列说法正确的是 A.B 点一定在 O 点左下方 B.速度最大时,物块的位置可能在 O 点左下方 C.从 A 到 B 的过程中,物块和弹簧的总机械能一定减小 D.从 A 到 B 的过程中,物块减小的机械能可能大于它克 服摩擦力做的功 三、简答题:本题分必做题(第 10、11 题)和选做题(第 12 题)两部分,满分 42 分。请将解答填在答 题卡相应的位置。 10 .(8 分) 如图甲所示,一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实 A 验。有一直径为 d、质量为 m 的金属小球由 A 处由静止释放,下落过程中能通过 A 处正下方、固定于 B 处的光电门,测得 A、B 间的距离为 H(H>>d),光电计时器记 录下小球通过光电门的时间为 t,当地的重力加速度为 g。则: ⑴如图乙所示,用游标卡尺测得小球的直径 d = ⑵小球经过光电门 B 时的速度表达式为 ▲ ▲ mm。 。
1 2 1 t 2 t0
× × ×

A O

金属球

光电门 B 甲 接计 时器

× ×



O 丙

H0 H

⑶多次改变高度 H,重复上述实验,作出

1 随 H 的变化图象如图丙所示,当图中已知量 t0、H0 和重力 t2

加速度 g 及小球的直径 d 满足以下表达式: ▲ 时,可判断小球下落过程中机械能守恒。 ⑷实验中发现动能增加量△EK 总是稍小于重力势能减少量△EP, 增加下落高度后, 则 ?Ep ? ?Ek 将 ▲ (选填“增加”、“减小”或“不变”)。 11. (10 分) ) ⑴某同学用多用电表的欧姆档来测量电压表的内阻, 如图甲所示。 先将选择开关旋至倍率“×100” 档,红、黑表笔短接调零后进行测量,红表笔应接电压表的 ▲ 接线柱(选填“+”或“-”),测量结果如图乙所示,电压表的电阻为 ▲ Ω。
红表笔 + 多用电表 黑表笔 甲

V A + 乙 A

⑵该同学要测量一节干电池的电动势和内阻,有以下器材可供选择: A.电流表(0~0.6A~3A) B.电压表(0~3V) C.滑动变阻器 R(0~15Ω,5A) D.滑动变阻器 R′(0~50Ω,1A) E.定值电阻 R0 为 1Ω F.开关 S 及导线若干 本次实验的原理图如图丙,则滑动变阻器应选 ▲ 按照原理图连接好线路后进行测量,测得数据如下表所示。
次数 待测量

R0
V



(填器材前的字母序号)。

1 0.11 1.37

2 0.20 1.35

3 0.30 1.33

4 0.40 1.32

5 0.50 1.29

I/A U/V 起情况的原因是 理图完成连线。 ▲

由上表数据可看出,电压表示数变化不明显,试分析引 。现将上述器材的连线略加改动就 V A A
- 0.6 3
3

可使电压 表的示数变化更明显,请在图丁中按改动后的原 -

待测电源

丁 12.本题包括 A、B 和 C 三小题,请选定其中两题 ,并在答题卡相应的答题区域内作答 。若三题都做,则 ....... ................ 按 A、B 两题评分。 A.(选修模块 3-3)(12 分) ⑴下列说法正确的是 ▲ . A.液晶既具有液体的流动性,又具有光学的各向异性 B.微粒越大,撞击微粒的液体分子数量越多,布朗运动越明显 C.太空中水滴成球形,是液体表面张力作用的结果 D.单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数减少,气体的 压强一定减小 ⑵如图,用带孔橡皮塞把塑料瓶口塞住, 向瓶内迅速打气,在瓶塞弹出 前,外界对气体做功 15J,橡皮塞的质量为 20g,橡皮塞被弹出的速度 为 10m/s,若橡

皮塞增加的动能占气体对外做功的 10%,瓶内的气体作为理想气体。则瓶内气体的内能变化量为 ▲ J,瓶内气体的温度 ▲ (选填“升高”或“降低”)。 ⑶某理想气体在温度为0℃时,压强为2P0(P0为一个标准大气压),体积为0.5L,已知1mol理想气体标准 状况下的体积为22.4L,阿伏加德罗常数NA=6.0× 1023mol-1。求: ①标准状况下该气体的体积; ②该气体的分子数(计算结果保留一位有效数字)。 y/cm B.(选修模块 3-4)(12 分) 2 ⑴下列说法正确的是 ▲ . A P A.全息照片的拍摄利用了光的衍射原理 -1 O 1 7 x/m B.只有发生共振时,受迫振动的频率才等于驱动力频率 -2 C.高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢 D.鸣笛汽车驶近路人的过程中,路人听到的声波频率与该波源的相比增大 ⑵一列向右传播的简谐波在 t=1s 时刻的波形如图所示, 再经过 0.7s, x=7m 处的质点 P 第一次从平衡位置 向上振动,此时 O 处质点处于 ▲ (选填“波峰”、“波谷”、“平衡位置”),这列波的周期 T= ▲ s。 ⑶如图,一束激光垂直于 AC 面照射到等边玻璃三棱镜的 AB 面上。已知 AB 面的反射光线与折射光线的 夹角为 90° 。光在真空中的传播速度为 c。求: A ①玻璃的折射率; ②激光在玻璃中传播的速度。 C.(选修模块 3-5)(12 分) ⑴下列说法正确的是 ▲ . B A.比结合能越大,原子中核子结合的越牢固,原子核越稳定 C B.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 C.放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关 D.大量处于 n=4 激发态的氢原子向低能级跃迁时,最多可产生 4 种不同频率的光子 ⑵用频率均为 ν 但强度不同的甲、乙两种光做光电效应实验,发现光电流与电压的关系如图所示,由图可 知 , ▲ (选填“甲”或“乙”)光的强度大。已知 普朗克常量为 h ,被照射金 I 甲 属的逸出功为 W0,则光电子的最大初动能为 ▲ 。 ⑶1926 年美国波士顿的内科医生卢姆加特等首次应用放射性氡研 乙 究人体动、静脉血管床之间的循环时间,被誉为“临床核医学之 222 父”。氡的放射性同位素有 27 种, 其中最常用的是 222 86 Rn 。 86 Rn 经过 m 次 ? 衰 变和 n 次 ? 衰变后变成稳定的 206 82 P b 。
O U

①求 m、n 的值; 218 ②一个静止的氡核( 222 已知钋核的速率 v=1 ? 106m/s, 求 ? 粒子 86 Rn )放出一个 ? 粒子后变成钋核( 84 Po )。 的速率。

四、计算题:本题共 3 小题,共计 47 分。解答时请写出 必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只 写出最后答案的不得分。有数值计算的题,必须明确写出数值和单位。 13.(15 分)如图,半径 R=0.5m 的光滑圆弧轨道 ABC 与足够长的粗糙轨道 CD 在 C 处平滑连接,O 为圆 弧轨道 ABC 的圆心,B 点为圆弧轨道的最低点,半径 OA、OC 与 OB 的夹角分别为 53° 和 37° 。将一个 质量 m=0.5kg 的物体(视为质点)从 A 点左侧高为 h=0.8m 处的 P 点水平抛出,恰从 A 点沿切线方向进入 圆弧轨道。已知物体与轨道 CD 间的动摩擦因数 ? =0.8,重力加速度 g=10m/s2,sin37° =0.6,cos37° =0.8。 求: ⑴物体水平抛出时的初速度大小 v0; ⑵物体经过 B 点时,对圆弧轨道压力大小 FN; ⑶物体在轨道 CD 上运动的距离 x。
P v0

O h 53° 37° D

A C B

14.(16 分)如图,电阻不计且足够长的 U 型金属框架放置在倾角 θ=37° 的绝缘斜面上,该装置处于垂直 斜面向下的匀强磁场中,磁感应强度大小 B=0.5T。质量 m=0.1kg、电阻 R=0.4Ω 的导体棒 ab 垂直放在框架 上,从静止开始沿框架无摩擦下滑,与框架接触良好。框架的质量 M=0.2kg、宽度 l=0.4m,框架与斜面间 的动摩擦因数 μ=0.6,与斜面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g 取 10m/s2,si n37° =0.6,cos37° =0.8。 ⑴若框架固定,求导体棒的最大速度 vm; B ⑵若框架固定,棒从静止开始下滑 5.75m 时速度 v=5m/s,求此过程回 a 路中产生的热量 Q 及流过 ab 棒的电量 q; b ⑶若框架不固定,求当框架刚开始运动时棒的速度 v1。 l


15.(16 分)如图甲,真空中竖直放置两块相距为 d 的平行金属板 P、Q,两板间加上如图乙最大值为 U0 的周期性变化的电压,在 Q 板右侧某个区域内存在磁感应强度大小为 B、方向垂直于纸面向里的有界匀 强磁场。在紧靠 P 板处有一粒子源 A,自 t=0 开始连续释放初速不计的粒子,经一段时间从 Q 板小孔 O 射入磁场,然后射出磁场,射出时所有粒子的速度方向均竖直向上。已知电场变化周期 T= 2d 粒子质量为 m,电荷量为+q,不计粒子重力及相互间的作用力。求: ⑴t=0 时刻释放的粒子在 P、Q 间运动的时间; ⑵粒子射入磁场时的最大速率和最小速率; ⑶有界磁场区域的最小面积。
P Q

2m , qU0

A

O



uPQ
U0

O

0.5T

T 1.5T 乙

2T

t

江苏省淮安、宿迁、连云港、徐州 苏北四市 2015 届高三第一次模拟 考试(期末考试)

物 理 试 题 解 析
注意:满分 120 分,考试时间 100 分钟。请将答案填写在答题卡上,直接写在试卷上不得分。 一、单选题:本题共 5 小题,每小题 3 分,满分 15 分。每小题只有一个 选项符合题意。 .... 1.下列说法符合物理学史实的是 A.楞次发现了电磁感应现象 B.伽利略认为力不是维持物体运动的原因 C.安培发现了通电导线的周围存在磁场 D.牛顿发现了万有引力定律,并测出了万有引力常量 【答案】B 【解析】法拉第发现的电磁感应现象,所以选项 A 错;伽利略通过理想斜面实验推翻了亚里斯多德的力是 维持物体运动的原因的观点并得出了力是改变物体运动状态的原因,所以选项 B 正确;奥斯特最早发现了 通电导线的周围存在磁场,选项 C 错;牛顿发现了万有引力定律,卡文迪许通过扭秤实验测出了万有引力 常量,选项 D 错。 【点评】本题考查物理学史,要求学生要记牢。难度:容易 2.图示为真空中半径为 r 的圆,O 为圆心,直径 ac、bd 相互垂直。在 a、c 处分别固定有 电荷量为+q、-q 的两个点电荷。下列说法正确的是 b A.位置 b 处电场强度大小为

2kq r2

+q a

O

-q c

B.ac 线上各点电场强度方向与 bd 线上各点电场强度方向垂直 C.O 点电势一定等于 b 点电势 D.将一负试探电荷从 b 点移到 c 点,电势能减小 【答案】C 【解析】a、c 两处的点电荷在位置 b 处的场强大小均为

d

kq ,方向互相垂直,故 b 处的合场强的大小为 2r 2

2kq ,选项 A 错;ac 线上各点电场强度方向与 bd 线上各点电场强度方向相同,均为水平向右,选项 2r 2
B 错;bd 线是电场中的一条等势线,所以选项 C 正确;因为 b 点的电势高于 c 点的电势,所以将一负试 探电荷从 b 点移到 c 点,电场力做负功,电势能增加,选项 D 错。 【点评】本题考查等量异种点电荷的电场的分布。难度:中等 3.如图所示为洛伦兹力演示仪的结构图。励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外,电子束由电子枪 产生,其速度方向与磁场方向垂直。电子速度的大小和磁场强弱可分别由通过电子枪的加速电压和励磁 线圈的电流来调节。下列说法正确的是 励磁线圈 (前后各一个) A.仅增大励磁线圈中电流,电子束径迹的半径变大 B.仅提高电子枪加速电压,电子束径迹的半径变大 玻璃泡 B C.仅增大励磁线圈中电流,电子做圆周运动的周期将变大 v 电子枪 D.仅提高电子枪加速电压,电子做圆周运动的周期将变大 【答案】B

【解析】设加速电压为 U ,由动能定理得: eU ?

1 mv 2 ,电子的速度大小为 v ? 2
,解得电子的半径为 r ?

2eU ,电子进入磁场 m

做圆周运动,洛伦兹力提供向心力有: evB ? m

v2 r

1 2m U ,增大励磁线圈 B e

中电流,磁感应强度 B 增大,电子束径迹的半径变小,选项 A 错;仅提高电子枪加速电压,电子束径迹的 半径变大,选项 B 正确;由电子做圆周运动的周期 T ?

2?m 可知,选项 C、D 错。 eB

【点评】本题以课本的演示实验为背景,考查带电粒子在电磁场中的运动。难度:中等 4.如图所示, A、B 是两个完全相同的灯泡,D 是理想二极管,L 是带铁芯的线圈,其电阻忽略不计。下 列说法正确的是 A.S 闭合瞬间,A 先亮 L B B.S 闭合瞬间,A、B 同时亮 D C.S 断开瞬间,B 逐渐熄灭 A S D.S 断开瞬间,A 闪亮一下,然后逐渐熄灭 【答案】D 【解析】S 闭合瞬间,由于理想二极管的单向导电性,所以 A 不亮;因线圈的自感作用,B 逐渐变亮,选 项 A、B 错;S 断开瞬间,B 立即熄灭,线圈、二极管、灯泡 A 构成闭合回路,且二极管导通,所以 A 闪亮一下,然后逐渐熄灭,所以 C 错,D 正确。 【点评】本题考查自感现象及二极管的特性。难度:中等 5.如图所示,质量均为 M 的 A、B 两滑块放在粗糙水平面上,两轻杆等长,杆与滑块、杆与杆间均用光 滑铰链连接,在两杆铰合处悬挂一质量为 m 的重物 C,整个装置处于静止状态,设杆与水平面间的夹角 为 θ。下列说法正确的是 A.当 m 一定时,θ 越 大,轻杆受力越小 A B B.当 m 一定时,θ 越小,滑块对地面的压力越大 θ C C.当 θ 一定时,M 越大,滑块与地面间的摩擦力越大 D.当 θ 一定时,M 越小,可悬挂重物 C 的质量 m 越大 【答案】A 【解析】由轻杆受力为 F ?

mg 可知:选项 A 正确;整个装置静止,由平衡条件可得水平面对滑块的 2 sin ? 1 1 弹力为 N ? Mg ? mg ,选项 B 错;滑块与地面间的摩擦力为 f ? F cos ? ? mg cot ? ,选项 C 错; 2 2 由 f ? ?N 可知:当 θ 一定时,M 越小,可悬挂重物 C 的质量 m 也越小,选项 D 错。

【点评】本题考查力的分解和物体平衡问题。难度:中等 二、多项选择题:本题共 4 小题,每小题 4 分,满分 16 分。每题有多个选项符合题意,全部选对的得 4 分,选对但不全的得 2 分,错选或不答的得 0 分。 6. 如图所示,面积为 0.02m2、内阻不计的 100 匝矩形线圈 ABCD,绕垂直于磁场的轴 OO′匀速转动,转动 的角速度为 100rad/s,匀强磁场的磁感应强度为

2 T。矩形线圈通过滑环与理想变压器相连,触头 P 2

可移动,副线圈所接电阻 R=50Ω,电表均为理想交流电表。当线圈平面与磁场方向平行时开始计时。下 列说法正确的是 O′ A. 线 圈 中 感 应 电 动 势 的 表 达 式 为 C B A

e ? 100 2 cos(100t ) V
B. P 上移时,电流表示数减小 C.t = 0 时,电压表示数为 100 2 V

N

A F

D

S

V P

R

O E

D.当原、副线圈匝数比为 2︰1 时,电阻上消耗的功率为 50W 【答案】AD 【解析】线圈中感应电动势的表达式为 e ? 100 2 cos( 100t ) V,选项 A 正确;P 上移时,变压器原线圈 匝数减小,副线圈两端的电压 U 2 ?

n2 U 1 增大,副线圈所接电阻消耗功率变大,原线圈输入功率随之变 n1
2

大,所以电流表示数增大,选项 B 错;电压表所量电压为交流的有效值 100 V,选项 C 错;当原、副线圈

n U 匝数比为 2︰1 时,副线圈两端的电压 U 2 ? 2 U 1 ? 50 V,电阻上消耗的功率 P ? 2 ? 50 W,选项 D R n1
正确。 【点评】本题考查交变电流的特点及理想变压器。难度:中等 7.2014 年 5 月 10 日天文爱好者迎来了“土星冲日”的美丽天象。“土星冲日”是指土星和太阳正好分处地球 的两侧,三者几乎成一条直线。该天象每 378 天发生一次,土星和地球绕太阳公转的方向相同,公转轨迹 都近似为圆,地球绕太阳公转周期和半径以及引力常量均已知,根据以上信息可求出 A.土星质量 B.地球质量 太阳 地球 C.土星公转周期 土星 D.土星和地球绕太阳公转速度之比 【答案】CD 【解析】由题意可求出中心天体太阳的质量,不能求环绕天体地球和土星的质量,选项 A、B 错;设地球 和土星的公转周期分别为 T地 和 T土 ,公转半径分别为 R地 和 R土 ,则有

2? 2? 2? T地 T土

? 3 7 8天,解得:

3 R 378 T地 R ,所以选项 C 正确;由开普勒第三定律 土2 ? 地2 可求出 R土 ,从而可求出土星和地 T土 ? 378- T地 T土 T地

3

球绕太阳公转速度之比,选项 D 正确。 【点评】本题考查万有引力定律的应用。难度:中等 8.如图所示,I 为电流表示数,U 为电压表示数,P 为定值电阻 R2 消耗的功率,Q 为电容器 C 所带的电 荷量,W 为电源通过电荷量 q 时电源做的功。当变阻器滑动触头向右缓慢滑动过程中,下列图象能正确 反映各物理量关系的是
P C R1 V S O A
2

Q

U

W

R2

A I2 O B I O C I q O D

【答案】AB

【解析】 定值电阻 R2 消耗的功率为 P ? I R2 , 所以选项 A 正确; 电容器的带电量为 Q ? C?E ? I ?R2 ? r ?? , 选项 B 正确;路端电压 U ? E ? Ir ,选项 C 错;电源做的功为 W ? qE ,所以选项 D 错。 【点评】本题考查闭合电路欧姆定律、含容电路、图像问题。难度:中等 9.如图所示,粗糙斜面上的轻质弹簧一端固定,另一端与小物块相连,弹簧处于自然长度时物块位于 O 点。现将物块拉到 A 点后由静止释放,物块运动到最低点 B,图中 B 点未画 出。下列说法正确的是 A A.B 点一定在 O 点左下方
O

B.速度最大时,物块的位置可能在 O 点左下方 C.从 A 到 B 的过程中,物块和弹簧的总机械能一定减小 D.从 A 到 B 的过程中,物块减小的机械能可能大于它克服摩擦力做的功 【答案】BCD 【解析】物块从 A 点由静止释放后,在 AB 之间先加速后减速,最终可能停在 O 点的上方、O 点或 O 点的 下方的斜面上某位置,所以选项 A 错,选项 B 正确;从 A 到 B 的过程中,物块和弹簧组成的系统除重 力和弹簧的弹力做功外,还要克服摩擦力做功,系统的总机械能一定减小,选项 C 正确;物块运动到最 低点 B 时,弹簧的弹性势能可能比在 A 点时小,也可能比在 A 点时大,所以从 A 到 B 的过程中,物块 减小的机械能可能大于它克服摩擦力做的功,也可能小于它克服摩擦力做的功,选项 D 正确。 【点评】本题考查能的转化和守恒定律。难度:较难 三、简答题:本题分必做题(第 10、11 题)和选做题(第 12 题)两部分,满分 42 分。请将解答填在答 题卡相应的位置。 10 . (8 分) 如图甲所示,一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的 A 实验。有一直径为 d、质量为 m 的金属小球由 A 处由静止释放,下落过程中能通过 A 处正下方、固定于 B 处的光电门,测得 A、B 间的距离为 H(H>>d),光电计时器 记录下小球通过光电门的时间为 t,当地的重力加速度为 g。则: ⑴如图乙所示,用游标卡尺测得小球的直径 d = ⑵小球经过光电门 B 时的速度表达式为 ▲ ▲ mm。 。
1 2 1 t 2 t0
× × ×
[来源:学,科,网]

金属球

B 甲
× ×

光电门 接计 时器



O 丙

H0 H

⑶多次改变高度 H,重复上述实验,作出

1 随 H 的变化图象如图丙所示,当图中已知量 t0、H0 和重力 t2
▲ 时,可判断小球下落过程中机械能守恒。

加速度 g 及小球的直径 d 满足以下表达式: ▲ (选填“增加”、“减小”或“不变”)。 ⑵

⑷实验中发现动能增加量△EK 总是稍小于重力势能减少量△EP,增加下落高度后,则 ?Ep

? ?Ek 将

【答案】⑴7.25

d t



1 2g 2 ? 2 H 0 或 2 gH0t0 ? d2 2 t0 d

⑷增加

【解析】(1)游标卡尺的读数为 7mm+5 ? 0,05mm=7.25mm (2)因小球通过光电门的时间极短,故可用这段时间内的平均速度 (3)小球的机械能守恒,有 m gH0 ?

d 作为小球光电门的速度。 t

1 d 2 1 2g 2 m( ) ,解得: 2 ? 2 H 0 或 2 gH0t0 ? d2 2 t0 t0 d

(4) 由于小球下落过程中受阻力作用, 增加下落高度, 小球克服阻力做功增加, 所以 ?Ep 【点评】本题考查验证机械能守恒定律的实验及误差分析。难度:中等

? ?Ek 也增加。

11. (10 分) ) ⑴某同学用多用电表的欧姆档来测量电压表的内阻, 如图甲所示。 先将选择开关旋至倍率“×100” 档,红、黑表笔短接调零后进行测量,红表笔应接电压表的 ▲ 接线柱(选填“+”或“-”),测量结果如图乙所示,电压表的电阻为 ▲ Ω。

红表笔 + 多用电表 黑表笔 甲

V A + 乙

⑵该同学要测量一节干电池的电动势和内阻,有以下器材可供选择: A.电流表(0~0.6A~3A) B.电压表(0~3V) C.滑动变阻器 R(0~15Ω,5A) V D.滑动变阻器 R′(0~50Ω,1A) E.定值电阻 R0 为 1Ω F.开关 S 及导线若干 丙 本次实验的原理图如图丙,则滑动变阻器应选 ▲

A

R0

(填器材前的字母序号)。

按照原理图连接好线路后进行测量,测得数据如下表所示。
次数 待测量

1 0.11 1.37

2 0.20 1.35

3 0.30 1.33

4 0.40 1.32

5 0.50 1.29

I/A U/V

由上表数据可看出,电压表示数变化不 明显,试分析引起情况的原因是 ▲ 。 现将上述器材的连线略加改动就可使电压 表的示数变化更明显,请在图丁中按改动 后的原理图完成连线。 【答案】⑴“-”、4× 103 或 4000 实物图连线见解析 【解析】(1)利用多用电表测电流、电压、电阻时要求电流一定从红表笔流入表内,从黑表笔流出表外, 电压表要求电流从“+”接线柱流入电压表,所以红表笔应接电压表的“-” 接线柱。欧姆表的读数为 4× 103 或 4000。 (2)该实验中电流不能超过 0.6A,所以滑动变阻器选 C;由表中数据可知路端电压变化很 小且接近电源电动势,说明电源的内阻过小,只要将定值电阻 R0 看做电源的内阻,就可使 路端电压变化范围较大,实物图连线如下图所示。
[来源:学科网]

A V A
- 0.6 3
3

- ⑵C、电池内阻过小、

待测电源



A V A - 0.6

- 3 15

待测电源

【点评】本题考查多用电表的使用及测电池的电动势和内电阻的实验。难度:中等 12.本题包括 A、B 和 C 三小题,请选定其中两题,并在答题卡相应的答题区域内作答 。若三题都做,则 ....................... 按 A、B 两题评分。 A.(选修模块 3-3)(12 分) ⑴下列说法正确的是 ▲ . A.液晶既具有液体的流动性,又具有光学的各向异性 B.微粒越大,撞击微粒的液体分子数量越多,布朗运动越明显 C.太空中水滴成球形,是液体表面张力作用的结果 D.单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数减少,气体的压强一定减小 【答案】AC 【解析】液晶既具有液体的流动性,又具有光学的各向异性,选项 A 正确;微粒越大,撞击微粒的液体分 子数量越多,使微粒在各个方向受到的撞击力越易平衡,布朗运动越不明显,选项 B 错;液体表面张力的 作用就是使液体表面有收缩到最小的趋势,所以选项 C 正确;气体的压强由气体的分子平均动能和气体的 分子密度决定,所以单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数减少,气体的压强不一定减小,选 项 D 错。 【点评】本题考查液晶的特点、布朗运动、表面张力和气体压强的微观解释。难度:容易 ⑵如图,用带孔橡皮塞把塑料瓶口塞住, 向瓶内迅速打气,在瓶塞弹出 前,外界对气体做功 15J,橡皮塞的质量为 20g,橡皮塞被弹出的速度 为 10m/s,若 橡皮塞增加的动能占气体对外做功的 10%,瓶内的气体作为理想气体。则瓶内气体的 内能变化量为 ▲ J,瓶内气体的温度 ▲ (选填“升高”或“降低”)。 【答案】5 升高
[来源:学_科_网 Z_X_X_K]

【解析】气体对外做功 W ?

1 mv 2 ? 0.1 ? 10 J,由热力学第一定律知气体的内能变化 2

量 ?U ? 15 J ? 10 J ? 5 J;由于理想气体的内能只与温度有关,温度升高,内能增加。 【点评】本题考查热力学第一定律。难度:容易 ⑶某理想气体在温度为0℃时,压强为2P0(P0为一个标准大气压),体积为0.5L,已知1mol理想气体标准 状况下的体积为22.4L,阿伏加德罗常数NA=6.0× 1023mol-1。求: ①标准状况下该气体的体积; ②该气体的分子数(计算结果保留一位有效数字)。 【答案】①V2=1L ②n=3× 1022 个 【解析】①由 P1V1=P2V2 得 V2=1L (2 分) ②由 n=

V2 NA V

得 n=

1 ? 6.0 ? 10 23 个=3×1022 个(2 分) 22.4

【点评】本题考查玻意耳定律和分子动理论。难度:容易 B.(选修模块 3-4)(12 分) ⑴下列说法正确的是 ▲ . A.全息照片的拍摄利用了光的衍射原理
[来源:Zxxk.Com]

B.只有发生共振时,受迫振动的频率才等于驱动力频率 C.高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢 D.鸣笛汽车驶近路人的过程中,路人听到的声波频率与该波源的相比增大 【答案】CD 【解析】全息照片的拍摄利用光的干涉原理,选项 A 错;受迫振动的频率等于驱动力的频率,当驱动力的 频率等于振动系统的固有频率时就产生共振现象,选项 B 错;根据相对论知:动钟变慢,选项 C 正确;鸣 笛汽车驶近路人的过程中,路人单位时间接收到完整波的个数增加,所以听到的声波频率与该波源的相比 增大,选项 D 正确。 【点评】本题考查全息照相的原理、受迫振动、相对论和多普勒效应。难度:容易 ⑵一列向右传播的简谐波在 t=1s 时刻的波形如图所示, 再经过 0.7s, x=7m 处的质点 P 第一次从平衡位置 向上振动,此时 O 处质点处于 ▲ (选填“波峰”、“波谷”、“平衡位置”),这 y/cm 列波的周期 T= ▲ s。 2 A P 【答案】平衡位置 0.2s 【解析】由波形图知简谐波的波长 ? ? 2 m,波速 v ?

T?

?
v

?x 7 ? =10m/s ,周期 ?t 0.7

-1 O -2

1

7 x/m

? 0.2 s ,在 t=1s 时刻,O 处质点处于平衡位置向上振动,再经过 0.7s 即 3.5T,O 处质点处于平

衡位置向下振动。 【点评】本题考查波动图像。难度:容易 ⑶如图,一束激光垂直于 AC 面照射到等边玻璃三棱镜的 AB 面上。已知 AB 面的反 射光线与折射光线的夹角为 90° 。光在真空中的传播速度为 c。求: ①玻璃的折射率; ②激光在玻璃中传播的速度。 【答案】① n ?

A

3

②v ?

3 c 3

B

C

【解析】①如图所示,由几何关系知 光在 AB 界面的入射角 ?1 ? 60? ,折射角 ? 2 ? 30?
sin?1 ? 3 则n ? sin? 2

A

(2 分)

?1

?2
C

②由 n ?

c 得 v

v?

c 3c (2 分) ? n 3

B

【点评】本题考查折射定律和折射率。难度:容易 C.(选修模块 3-5)(12 分) ⑴下列说法正确的是 ▲ . A.比结合能越大,原子中核子结合的越牢固,原子核越稳定 B.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 C.放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关 D.大量处于 n=4 激发态的氢原子向低能级跃迁时,最多可产生 4 种不同频率的光子 【答案】AB 【解析】比结合能越大,原子中核子结合的越牢固,原子核越稳定,选项 A 正确;黑体辐射电磁波的强度 按波长的分布只与黑体的温度有关,选项 B 正确;放射性元素的半衰期与原子所处的物理、化学状态和外 部条件无关,只与原子核本身有关,选项 C 错;大量处于 n=4 激发态的氢原子向低能级跃迁时,最多可 产生 C 4 ? 6 种不同频率的光子,选项 D 错。【点评】本题考查原子核的比结合能、黑体辐射规律、半衰
2

期和能级跃迁。难度:容易

⑵用频率均为 ν 但强度不同的甲、乙两种光做光电效应实验,发现光电流与电压的关系如图所示,由图可 知 , ▲ (选填“甲”或“乙”)光的强度大。已知 普朗克常量为 h ,被照射金 I 甲 属的逸出功为 W0,则光电子的最大初动能为 ▲ 。 乙 【答案】甲 h? ? W0 【解析】由光电效应实验可知:光电流与入射光的强度成正比,所以甲光的强度 大;由光电效应方程可得光电子的最大初动能为 Ekm ? h? ? W0
O U

【点评】本题考查光电效应。难度:容易 ⑶1926 年美国波士顿的内科医生卢姆加特等首次应用放射性氡研 究人体动、静脉血管床之间的循环时间,被誉为“临床核医学之 222 父”。氡的放射性同位素有 27 种,其中最常用的是 222 86 Rn 。 86 Rn 经过 m 次 ? 衰变和 n 次 ? 衰变后变成 稳定的 206 82 P b 。 ①求 m、n 的值; 218 ②一个静止的氡核( 222 已知钋核的速率 v=1 ? 106m/s, 求 ? 粒子 86 Rn )放出一个 ? 粒子后变成钋核( 84 Po )。 的速率。 【答案】①m=4 n=4 ② v? =5.45× 107m/s 86=82+2m-n, n=4 (1 分) v? =5.45×107m/s (1 分)

【解析】①4m=222-206, m=4 (1 分) ②由动量守恒定律得 m? v? - mPov =0 (1 分)

【点评】本题考查原子核衰变和动量守恒定律。难度:容易 四、计算题:本题共 3 小题,共计 47 分。解答时请写出 必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只 写出最后答案的不得分。有数值计算的题,必须明确写出数值和单位。 13.(15 分)如图,半径 R=0.5m 的光滑圆弧轨道 ABC 与足够长的粗糙轨道 CD 在 C 处平滑连接,O 为圆 弧轨道 ABC 的圆心,B 点为圆弧轨道的最低点,半径 OA、OC 与 OB 的夹角分别为 53° 和 37° 。将一个 质量 m=0.5kg 的物体(视为质点)从 A 点左侧高为 h=0.8m 处的 P 点水平抛出,恰从 A 点沿切线方向进入 圆弧轨道。已知物体与轨道 CD 间的动摩擦因数 ? =0.8,重力加速度 g=10m/s2,sin37° =0.6,cos37° =0.8。 求: ⑴物体水平抛出时的初速度大小 v0; ⑵物体经过 B 点时,对圆弧轨道压力大小 FN; ⑶物体在轨道 CD 上运动的距离 x。
P v0 O h A B C
53° 37°

D

【答案】(1)v0=3 m/s

(2)FN =34N
2 vy ? 2gh

(3)x≈1.09m 1分 1分 2分

【解析】⑴由平抛运动规律知 竖直分速度 v y ?

2 gh ? 4 m/s

初速度 v0= v y tan37? ? 3 m/s ⑵对从 P 至 B 点的过程,由机械能守恒有 1 2 1 2 mg(h ? R ? R cos53?) ? mvB ? mv0 2 2 经过 B 点时,由向心力公式有

2分
2

v ? FN ? m g ? m B R

2分

代入数据解得

FN ? =34N

1分 1分

由牛顿第三定律知,对轨道的压力大小为 FN =34N,方向竖直向下 ⑶因 ?mgcos37? ? mgsin 37? ,物体沿轨道 CD 向上作匀减速运动, 速度减为零后不会下滑 从 B 到上滑至最高点的过程,由动能定理有

2分

? mgR (1 ? cos 37?) ? (mg sin 37? ? ?mg cos 37?) x ? 0 ?
代入数据可解得 x ?

1 2 mv B 2

2分

135 ? 1.09 m 124
1分

在轨道 CD 上运动通过的路程 x 约为 1.09m

【点评】本题考查平抛运动、机械能守恒定律和动能定理的应用。难度:中等 14.(16 分)如图,电阻不计且足够长的 U 型金属框架放置在倾角 θ=37° 的绝缘斜面上,该装置处于垂 直斜面向下的匀强磁场中, 磁感应强度大小 B=0.5T。 质量 m=0.1kg、 电阻 R=0.4Ω B 的导体棒 ab 垂直放在框架上, 从静止开始沿框架无摩擦下滑, 与框架接触良好。 a 框架的质量 M=0.2kg、宽度 l=0.4m,框架与斜面间的动摩擦因数 μ=0.6,与斜面 b 2 间最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g 取 10m/s ,,si n37° =0.6,cos37° =0.8。 l ⑴若框架固定,求导体棒的最大速度 vm; )θ ⑵若框架固定,棒从静止开始下滑 5.75m 时速度 v=5m/s,求此过程回路中产生 的热量 Q 及流过 ab 棒的电量 q; ⑶若框架不固定,求当框架刚开始运动时棒的速度 v1。 【答案】(1)6 m/s (2)2.875 或 2.9C (3)2.4m/s 【解析】⑴棒 ab 产生的电动势 E ? Blv 1分 回路中感应电流 I ?

E R

1分 1分 2分

棒 ab 所 受的安培力 F ? BIl 对棒 ab

mgsin 37? ? BIl ? ma

当加速度 a ? 0 时,速度最大,最大值 v m ?

m gRsin 37? ? 6 m/s (Bl) 2
1 mv 2 ? Q 2

1分

⑵根据能量转化和守恒定律有 代入数据解得 Q=2.2J

mgx sin 37? ?

2分 1分 2分

q ? I ?t ?

E ?? Blx ?t ? ? ? 2.875 或 2.9C R R R
Blv1 R

⑶回路中感应电流 I 1 ?

1分

框架上边所受安培力 F1 ? BI1l 对框架

1分 2分

Mg sin 37? ? BI1l ? ? (m ? M ) g cos37?

代入数据解得 v = 2.4m/s 1分 【点评】本题考查法拉第电磁感应定律、物体平衡和能量守恒定律。难度:中等 15.(16 分)如图甲,真空中竖直放置两块相距为 d 的平行金属板 P、Q,两板间加上如图乙最大值为 U0 的周期性变化的电压,在 Q 板右侧某个区域内存在磁感应强度大小为 B、方向垂直于纸面向里的有界匀强 磁场。在紧靠 P 板处有一粒子源 A,自 t=0 开始连续释放初速不计的粒子,经一段时间从 Q 板小孔 O 射入 磁场,然后射出磁场,射出时所有粒子的速度方向均竖直向上。已知电场变化周期 T= 2d 量为 m,电荷量为+q,不计粒子重力及相互间的作用力。求: ⑴t=0 时刻释放的粒子在 P、Q 间运动的时间; ⑵粒子射入磁场时的最大速率和最小速率; ⑶有界磁场区域的最小面积。
P Q

2m ,粒子质 qU0

A 甲

O

uPQ
U0

O

0.5T T 1.5T 2T 乙

t

【答案】(1) t ? 0.5T ? d

2m 2qU 0 T (2) v max ? a ? ? 2 m qU 0

vmin ? (2 ? 2 )

qU0 m

(3) ?? ? 2? 2 ? 1

?

U ?m qB

0 2

【解析】⑴设 t=0 时刻释放的粒子在 0.5T 时间内一直作匀加速运动, qU0 加速度 a ? dm
1 qU 1 qU 位移 x ? ? 0 ?0.5T ?2 ? ? 0 2 dm 2 dm ? 2m ? ? ?d ??d ? qU ? 0 ? ?
2

1分

2分

可见该粒子经 0.5T 正好运动到 O 处,假设与实际相符合 该粒子在 P、Q 间运动时间 t ? 0.5T ? d

2m qU 0

1分

⑵t=0 时刻释放的粒子一直在电场中加速,对应进入磁场时的速率最大 由运动学公式有
v max ? a ? T ? 2 2qU 0 m

2分

t1=0 时刻释放的粒子先作加速 运动(所用时间为 ?t ),后作匀速运动,设 T 时刻恰好由小孔 O

射入磁场,则

1 1 a?t 2 ? a?t ? 0.5T ? a(0.5T ) 2 2 2

2分 v

解得 ?t ?

2 ?1 T 2

1分

进入磁场时的速率 v1 ? a ? ?t ? (2 ? 2 )

qU0 m

1分
0

t t1 0.5T
T 1.5T

由右图知,在 t1 至 0.5T 时间内某时刻进入电场,先作加速运动,后作匀速运动,再作加速运动,速度为 a?t 时还未到达小孔 O 处,图中阴影面积等于粒子此时距小孔的距离,再经加速才能到达 O 处,此时 速 度 已 大 于 v1 。 所 以 速 率 v1 是 粒 子 进 入 磁 场 时 的 最 小 速 率 , 最 小 值 vmin ? (2 ? 2 ) 1分 ⑶ 粒子进入磁场后做轨迹为四分之一圆周的运动 半径 r ?
mv qB

qU0 m

qvB ?m

v2 r

1分

最大速率对应的半径 rmax ?

2mU 0 qB 2 mU 0 qB 2

1分

最小速率对应的半径 rmin ? (2 ? 2 )

1分

磁场的左、右边界为粒子最小、最大半径对应的四分之一圆周,上部分边界为 y ? x 的一部分,如图 所示阴影面积,磁场区域最小面积

1 2 1 2 1 2 1 2 ? ?2 2 2 S? ( ?rmax ? rmax ) ? ( ?rmin ? rmin )? (rmax ? rmin ) 4 2 4 2 4 ?

y

? ?2
4

2 2 ( rmax ? rmin ) ? ?? ? 2? 2 ? 1

?

U ?m qB

0 2

2分
O x

【点评】本题考查带电粒子在电磁场中的运动。难度:较难


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