
注意事項:
1.本試卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分,答題前,考生務(wù)必用黑色碳素筆將自己的姓名、準(zhǔn)考證號、考場號、座位號填寫在答題卡上。
2.考生作答時,將答案答在答題卡上,在試卷上答題無效。
3.考試結(jié)束后,將答題卡、試卷、草稿紙一并交回。
可能用到的相對原子質(zhì)量:H-1 O-16 S-32 Fe-56
一、選擇題:本題共8小題,每小題6分,共48分。在每小題給出的四個選項中,第1-4題只有一項符合題目要求,第5-8題有多項符合題目要求,全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分。
1. 下列描述中符合物理學(xué)實際的是( )
A. 顯微鏡下觀察到墨水中的小炭粒在不停地做無規(guī)則運動叫做布朗運動,這反映了小炭粒分子運動的無規(guī)則性
B. 伽利略研究自由落體運動時,利用斜面進(jìn)行實驗,“沖淡”重力的作用,使得測量位移更容易
C. 查德威克用粒子轟擊鈹核發(fā)現(xiàn)了中子,核反應(yīng)方程為
D. 為解釋氫原子發(fā)光的現(xiàn)象,波爾構(gòu)建了原子理論。根據(jù)波爾理論,一群處于能級的氫原子向低能級躍遷時會釋放4種頻率的光子
【答案】C
【解析】
【詳解】A.顯微鏡下觀察到墨水中的小炭粒在不停地做無規(guī)則運動叫做布朗運動,這反映了液體分子運動的無規(guī)則性,A錯誤;
B.伽利略研究自由落體運動時,利用斜面進(jìn)行實驗,“沖淡”重力的作用,使得測量時間更容易,B錯誤;
C.查德威克用粒子轟擊鈹核發(fā)現(xiàn)了中子,核反應(yīng)方程為,C正確;
D.為解釋氫原子發(fā)光的現(xiàn)象,波爾構(gòu)建了原子理論。根據(jù)波爾理論,一群處于能級的氫原子向低能級躍遷時會釋放10種頻率的光子。D錯誤;
故選C。
2. 2023年9月21日,“天宮課堂”第四課開講,神舟十六號航天員景海鵬、朱楊柱、桂海潮在距地表的中國空間站進(jìn)行太空授課,直播信號并非空間站與地面的直接對話而是要經(jīng)過距地表約4萬公里的天鏈衛(wèi)星中轉(zhuǎn)(相當(dāng)于基站)。航天員們在空間站中一天可以看見16次日出,地球半徑約為,引力常量。根據(jù)上述信息可知( )
A. 空間站運行速率大于第一宇宙速度
B. 可以估算出地球的平均密度
C. 空間站運行的周期大于天鏈衛(wèi)星的周期
D. 空間站相對地面是靜止的
【答案】B
【解析】
【詳解】A.由萬有引力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律得
解得
空間站的運行半徑大于地球半徑,所以空間站運行的速率小于第一宇宙速度,故A錯誤;
C.根據(jù)牛頓第二定律得
解得
根據(jù)題意可知空間站的軌道半徑小于天鏈衛(wèi)星的軌道半徑,所以空間站運行的周期小于天鏈衛(wèi)星的周期,故C錯誤;
D.空間站中一天可以看見16次日出,空間站的周期
而地球自轉(zhuǎn)的周期為24h,所以空間站相對地面是運動的,故D錯誤;
B.對空間站,由萬有引力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律得
可得地球質(zhì)量為
又地球體積
故根據(jù)密度定義
可以估算出地球的平均密度,故B正確。
故選B。
3. 半圓形玻璃磚在光學(xué)中有許多重要應(yīng)用,可以用來做許多光學(xué)實驗.如圖所示,一束光由半圓形玻璃磚的左側(cè)面沿半徑射入,經(jīng)界面折射后分為兩束光,則下列說法正確的是( )
A. 玻璃對光的折射率大于對光的折射率
B. 現(xiàn)將入射光繞點順時針轉(zhuǎn)動,則光先消失
C. 在半圓形玻璃中,光的傳播時間大于光的傳播時間
D. 分別用光在同一個裝置上做雙縫干涉實驗,光的干涉條紋間距小于光的干涉條紋間距
【答案】D
【解析】
【詳解】A.由光路可知,玻璃對a光的偏折程度較大,可知玻璃對光的折射率小于對光的折射率,選項A錯誤;
B.現(xiàn)將入射光繞點順時針轉(zhuǎn)動,光線在AB面上的入射角變大,則折射角變大,因a光折射角大于b光,可知a光先消失,選項B錯誤;
C.因a光折射率較大,根據(jù)可知a光在玻璃里的速度較小,則在半圓形玻璃中,光的傳播時間小于光的傳播時間,選項C錯誤;
D.因a光折射率較大,則頻率較大,波長較短,分別用光在同一個裝置上做雙縫干涉實驗,根據(jù)
可知光的干涉條紋間距小于光的干涉條紋間距,選項D正確。
故選D。
4. 如圖所示,平行板電容器與直流電源、理想二極管、電阻連接,電源負(fù)極接地。初始電容器不帶電,閉合開關(guān)穩(wěn)定后,一帶電油滴位于電容器中的點且處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法正確的是( )
A. 減小極板間的正對面積,帶電油滴仍保持靜止
B. 貼著上極板插入金屬板,則電阻中有流向的電流
C. 將下極板向上移動一小段距離,點處的油滴的電勢能增大
D. 將開關(guān)斷開,在兩板間插入一陶瓷電介質(zhì),則油滴仍處于靜止?fàn)顟B(tài)
【答案】C
【解析】
【詳解】A.減小極板間的正對面積,根據(jù)
電容器的電容減小,由于二極管具有單向?qū)щ娦?,電容器不會放電,根?jù)
解得
極板間的電場強度變大,則油滴所受電場力變大,將向上移動,故A錯誤;
B.貼著上極板插入金屬板,極板間的距離減小,根據(jù)
電容器的電容增大,將充電,則電路中有逆時針方向的電流。故B錯誤;
C.將下極板向上移動一小段距離,根據(jù)
電容器的電容增大,電容器兩端的電壓不變,根據(jù)
兩極板間的電場強度變大,設(shè)P點到下極板的距離為l,下極板的電勢為零,則P點與下極板的電勢差
即P點的電勢為
P點到下極板的距離為l不變,電場強度E變大,則P點的電勢變大,故C正確;
D.將開關(guān)斷開,則兩極板的電荷量不變,根據(jù)
在兩板間插入陶瓷電介質(zhì),電場強度變小,則油滴所受電場力變小,將向下移動,故D錯誤。
故選C。
5. 如圖所示,帶電荷量為的球1固定在傾角為光滑絕緣斜面上的點,其正上方處固定一電荷量為的球2,斜面上距點處的點有質(zhì)量為的帶電球3,球3與一端固定的絕緣輕質(zhì)彈簧相連并在點處于靜止?fàn)顟B(tài)。此時彈簧的壓縮量為,球間的靜電力大小為。迅速移走球1后,球3沿斜面向下運動。為重力加速度,球的大小可忽略,下列關(guān)于球3的說法正確的是( )
A. 由到一直做加速運動
B. 運動至點的速度等于
C. 運動至點的加速度大小為
D. 運動至中點時對斜面的壓力大小為
【答案】D
【解析】
【詳解】B.由題意可知三小球構(gòu)成一個等邊三角形,小球1和3之間的力大于小球2和3之間的力,彈簧處于壓縮狀態(tài),故小球1和3一定是斥力,小球1帶正電,故小球3帶正電,小球3運動至a點時,彈簧的伸長量等于,根據(jù)對稱性可知,小球2對小球3做功為0;彈簧彈力做功為0,故根據(jù)動能定理有
解得
故B錯誤;
AC.小球3在b點時,設(shè)小球3的電荷量為q,有
設(shè)彈簧的彈力為F,根據(jù)受力平衡,沿斜面方向有
解得
小球運動至a點時,彈簧的伸長量等于,根據(jù)對稱性可知
解得
方向與合外力方向一樣,沿斜面向上,故a先加速后減速,故AC錯誤;
D.當(dāng)運動至ab中點時,彈簧彈力為0,此時小球2對小球3的力為
斜面對小球的支持力為
根據(jù)牛頓第三定律可知,小球?qū)π泵娴膲毫Υ笮?,故D正確。
故選D。
6. 汽車內(nèi)燃機利用奧托循環(huán)進(jìn)行工作,如圖所示奧托循環(huán)由兩條絕熱線和兩條等容線組成,其中到和到d為絕熱過程,到和d到為等容過程,下列說法正確的是( )
A. 過程中,氣體分子的平均動能增大
B. 過程中,氣體向外放出熱量
C. 過程中,氣體溫度降低
D. 經(jīng)一個工作循環(huán),氣體向外放出熱量
【答案】AC
【解析】
【詳解】A. a→b過程中,氣體體積減小,外界對氣體做功,在此過程中,由于是絕熱過程,沒有熱傳遞,則由熱力學(xué)第一定律可知,氣體內(nèi)能一定增加,氣體分子的平均動能一定增大,故A正確;
B.b→c過程中,氣體體積不變,壓強增大,則氣體的溫度一定升高,氣體分子的內(nèi)能一定增加,則由熱力學(xué)第一定律可知,氣體從外界吸收熱量,故B錯誤;
C.c→d的過程中,體積增大,氣體對外界做功,此過程中,由于是絕熱過程,沒有熱傳遞,則由熱力學(xué)第一定律可知,氣體內(nèi)能一定減小,氣體溫度降低,故C正確;
D.經(jīng)一個工作循環(huán),根據(jù)p-V圖像與橫軸圍成的面積表示外界對氣體做的功(體積減小時),或氣體對外界做的功(體積增大時),可知一個循環(huán)過程完成后,氣體對外界做功,為負(fù)值,由熱力學(xué)第一定律
可知
故氣體從外界吸收熱量,故D錯誤。
故選AC。
7. 惠更斯發(fā)現(xiàn)“單擺做簡諧運動的周期與重力加速度的二次方根成反比”。為了通過實驗驗證這一結(jié)論,某同學(xué)創(chuàng)設(shè)了“重力加速度”可以人為調(diào)節(jié)的實驗環(huán)境。如圖1所示,在水平地面上固定一傾角可調(diào)的光滑斜面,把擺線固定于斜面上的點,使擺線平行于斜面。拉開擺球至A點,靜止釋放后,擺球在之間做簡諧運動,擺角為。擺球自然懸垂時,通過力傳感器(圖中未畫出)測得擺線的拉力為,擺球擺動過程中,力傳感器測出擺線的拉力隨時間變化的關(guān)系如圖2所示,其中、、均已知。當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?。下列選項正確的是( )
A. 多次改變圖1中角的大小,即可獲得不同的等效重力加速度
B. 單擺次全振動的時間為
C. 多次改變擺角,只要得出就可以驗證該結(jié)論成立
D. 在圖2的測量過程中,滿足的關(guān)系
【答案】AD
【解析】
【詳解】A.對小球進(jìn)行受力分析可知,小球的 垂直于斜面的分力始終與斜面的支持力平衡,令等效重力加速度為g0,則有
解得
可知,多次改變圖1中角的大小,即可獲得不同的等效重力加速度,故A正確;
B.單擺在運動過程中,A、C兩位置擺線的拉力最小,根據(jù)圖2可知,相鄰兩個擺線拉力最小的位置的時間間隔為半個周期,可知,單擺次全振動的時間為
故B錯誤;
C.根據(jù)單擺周期公式有
可知,多次改變斜面傾角,只要得出就可以驗證該結(jié)論成立,故C錯誤;
D.?dāng)[球自然懸垂時,通過力傳感器(圖中未畫出)測得擺線的拉力為,根據(jù)平衡條件有
在圖2的測量過程中,擺球在A位置有
擺球B位置有
擺球從A位置運動到B位置過程有
解得
故D正確。
故選AD。
8. 如圖所示,豎直放置的“”形光滑導(dǎo)軌寬為,矩形區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ的磁感應(yīng)強度均為,高和間距均為d。質(zhì)量為的水平金屬桿由距區(qū)域Ⅰ上邊界處由靜止釋放,進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ時的速度相等。金屬桿在導(dǎo)軌間的電阻為,與導(dǎo)軌接觸良好,其余電阻不計,重力加速度為。則金屬桿( )
A. 剛進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅰ時加速度方向可能豎直向下
B. 穿過區(qū)域Ⅰ的時間大于穿過兩磁場區(qū)域之間的時間
C. 穿過兩磁場區(qū)域產(chǎn)生的總熱量為
D. 穿過區(qū)域Ⅱ的時間為
【答案】BD
【解析】
【詳解】A.由進(jìn)入磁場I和II時的速度相等,兩磁場間有一段加速過程,則剛進(jìn)入磁場I時做減速運動,加速度方向豎直向上,故A錯誤;
B.根據(jù)牛頓第二定律,進(jìn)入磁場I的過程
可知,減速過程的加速度減小,則穿過磁場I和在兩磁場之間的運動圖像如圖
兩個過程位移相等,則圖像面積相等,可以看出前一段的時間大于后一段的時間,故B正確;
C.由于進(jìn)入磁場I和II時的速度相等,根據(jù)動能定理
又
則穿過磁場I的過程產(chǎn)生的熱量為
故穿過兩磁場產(chǎn)生的總熱量為4mgd,C錯誤;
D.金屬桿釋放時距磁場Ⅰ上邊界的高度為2d,做自由落體運動,故進(jìn)入磁場時的速度為
又進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ時的速度相等,在兩區(qū)域間做加速度為g的勻加速直線運動,設(shè)出磁場時的速度為,則穿過兩磁場區(qū)域時
解得
根據(jù)題意知兩磁場中運動時間相等,設(shè)為,根據(jù)動量定理
又
聯(lián)立解得穿過區(qū)域Ⅱ的時間為
故D正確。
故選BD。
第Ⅱ卷(非選擇題,共14題,共174分。)
9. 利用如圖1所示的實驗裝置,可測量滑塊的運動及滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)。一端裝有滑輪的長木板固定在水平桌面上,長木板上有一滑塊,滑塊右端固定一個動滑輪,鉤碼和彈簧測力計通過繞在定滑輪上的輕繩相連,放開鉤碼,滑塊在長木板上做勻加速直線運動。
(1)打點計時器所用交流電頻率為,實驗得到一條如圖2所示的紙帶(每相鄰兩個計數(shù)點間有4個點圖中未畫出)。打點計時器在打B點時,滑塊運動的速度大小是_____________,滑塊運動的加速度大小是_____________。(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
(2)已知滑塊和定滑輪的總質(zhì)量為,當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?。若實驗中彈簧測力計示數(shù)為時,測得滑塊運動的加速度為,則滑塊和木板之間動摩擦因數(shù)的計算式為_____________。
【答案】 ①. 0.60 ②. 2.6 ③.
【解析】
【詳解】(1)[1] 打點計時器在打B點時,滑塊運動的速度大小是
[2] 滑塊運動的加速度大小是
(3)[3]根據(jù)牛二定律可得
解得
10. 要測量某種合金材料電阻率.
(1)若合金絲長度為,直徑為,阻值為,則其電阻率_____________。用螺旋測微器測合金絲的直徑如圖甲所示,讀數(shù)為_____________。
(2)圖乙是測量合金絲阻值的電路圖,是單刀雙鄭開關(guān).根據(jù)電路圖在圖丙中將實物連線補充完整_________。
(3)閉合,當(dāng)處于位置時,電壓表和電流表的示數(shù)分別為,;當(dāng)處于位置時,電壓表和電流表的示數(shù)分別為,。根據(jù)以上測量數(shù)據(jù)判斷,當(dāng)處于位置_____________(選“”或“”)時,測量相對準(zhǔn)確,測量值_____________。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
(4)若已知電流表內(nèi)阻,則金屬絲實際電阻為_____________。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).
【答案】 ①. ②. 0.699##0.700##0.701 ③. ④. ⑤. 2.5 ⑥. 2.9
【解析】
【詳解】(1)[1]若合金絲長度,直徑為,阻值為,由電阻定律,可得其電阻率
[2]用螺旋測微器測合金絲的直徑如圖甲所示,可知固定刻度讀數(shù)為0.5mm,可動刻度讀數(shù)為0.01×20.0mm,則讀數(shù)為
(2)[3]由圖乙是測量合金絲阻值的電路圖,實物連線補充完整圖如圖所示。
(3)[4]閉合,當(dāng)處于位置時,電壓表和電流表的示數(shù)分別為,;當(dāng)處于位置時,電壓表和電流表的示數(shù)分別為,??傻?
由以上計算可知,電流表的分壓作用較大,因此測量應(yīng)采用電流表外接法,即處于位置時,測量相對準(zhǔn)確。
[5]由歐姆定律可得合金絲電阻測量值為
(4)[6]若已知電流表內(nèi)阻,則金屬絲實際電阻為
11. 理想實驗合理外推是科學(xué)探究中的一種重要方法。如圖所示,某同學(xué)用兩個底端通過光滑圓弧平順連接、傾角均為的斜面模仿伽利略的理想實驗。現(xiàn)有質(zhì)量為的物體,從高為的左側(cè)斜面靜止滑下,物體與兩斜面之間的動摩擦因數(shù)相同。物體沿右側(cè)斜面往上滑動時加速度的大小為,重力加速度。()求:
(1)物體與斜面之間的動摩擦因數(shù);
(2)物體在右側(cè)斜面第一次由底端上滑至最高點的時間。
【答案】(1);(2)
【解析】
【詳解】(1)沿右側(cè)斜面往上滑動時,對物體分析有
解得
(2)設(shè)物體滑到底端的速度為,物體從左側(cè)下滑有
物體在右側(cè)斜面第一次上滑時間為
12. 如圖所示,真空中位置存在一帶電粒子發(fā)射器,能夠瞬間在平面內(nèi)發(fā)射出大量初速度大小為的同種正電荷,以不同的入射角(為與軸正方向的夾角,且)射入半徑為的圓形邊界勻強磁場(圖中未標(biāo)出)。圓形磁場剛好與軸相切于點,所有電荷均在該磁場的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn),并全部沿軸正方向射出。圖中第三象限虛線下方一定區(qū)域存在著方向沿軸正方向的勻強電場,虛線剛好經(jīng)過點(為實線圓最右端的點)且頂點與點相切,同時觀察到進(jìn)入該電場區(qū)域的所有電荷均從點射入第一象限。第一象限內(nèi)存在范圍足夠大的方向垂直于平面向里磁感應(yīng)強度大小為的勻強磁場,點上方沿軸正方向放置足夠長的熒光屏,電荷打在熒光屏上能夠被熒光屏吸收。已知電荷的質(zhì)量為,電荷量大小為,的距離為,不考慮電荷所受重力及電荷之間的相互作用力。求:
(1)圓形磁場磁感應(yīng)強度的大小及方向;
(2)勻強電場上邊界虛線的函數(shù)表達(dá)式;
(3)從點沿垂直軸向下射入磁場的粒子打在熒光屏上的坐標(biāo)。
【答案】(1);方向垂直于紙面向里;(2);(3)
【解析】
【詳解】(1)根據(jù)幾何關(guān)系可知電荷在實線圓內(nèi)運動的半徑也為,如圖所示,有
解得
由左手定則可知,磁感應(yīng)強度B1方向垂直于紙面向里。
(2)帶電粒子在電場中做類平拋運動且匯聚在點,如圖所示,設(shè)電荷進(jìn)電場時位置的坐標(biāo)為,故有
解得
點是虛線上一點,代入可解得
(3)設(shè)電荷從點射入第一象限的速度為,與軸的夾角為,如圖所示,則
在第一象限內(nèi)運動半徑為
粒子被吸收的位置為,由幾何關(guān)系得
該點縱坐標(biāo)為
該點橫坐標(biāo)為
即粒子打在熒光屏上的坐標(biāo)為。
13. 如圖所示,質(zhì)量為的滑道鎖定在光滑的水平面上,滑道部分為半徑的四分之一圓弧,圓弧底部與滑道水平部分相切,滑道水平部分右端固定一個輕質(zhì)彈簧,滑道部分粗糙,其他部分均光滑,質(zhì)量為的物體(可視為質(zhì)點)放在滑道的B點?,F(xiàn)讓質(zhì)量為的物體(可視為質(zhì)點)自A點由靜止釋放,兩物體在滑道上的B點相碰后粘在一起(碰撞時間極短)。()
(1)求與碰后瞬間對滑道B點的壓力大??;
(2)現(xiàn)解除滑道的鎖定,仍讓自A點由靜止釋放與在滑道上的C點相碰后粘在一起,,兩物體與滑道的部分的動摩擦因數(shù)均為,求在整個運動過程中彈簧具有的最大彈性勢能;
(3)在(2)條件下,和最終停在何處?
【答案】(1);(2);(3)停在點和點之間與點間的距離為處
【解析】
【詳解】(1)從釋放到與碰前瞬間速度設(shè)為v0,則有
解得
設(shè)與碰后瞬間共同速度為,受到軌道B點的支持力為有
,
聯(lián)立,解得
據(jù)牛頓第三定律可知,與碰后瞬間對軌道B點的壓力為。
(2)設(shè)剛要相碰時的速度大小為,滑道的速度大小為,由機械能守恒定律有
由動量守恒定律有
和相碰后的共同速度大小設(shè)為,由動量守恒定律有
彈簧第一次壓縮至最短時由動量守恒定律可知與和滑道速度為零,此時彈性勢能最大,設(shè)為。從與碰撞后到彈簧第一次壓縮至最短的過程中,由能量守恒定律有
聯(lián)立,解得
(3)分析可知與和滑道最終將靜止,設(shè)與相對滑道部分運動的路程為s,由能量守恒定律有
代入數(shù)據(jù)可得
所以最終停在點和點之間與點間的距離為處。
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