高二物理
全卷滿分100分,考試時間75分鐘。
注意事項:
1.答題前,先將自己的姓名、準考證號填寫在試卷和答題卡上,并將條形碼粘貼在答題卡上的指定位置。
2.請按題號順序在答題卡上各題目的答題區(qū)域內(nèi)作答,寫在試卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。
3.選擇題用2B鉛筆在答題卡上把所選答案的標號涂黑;非選擇題用黑色簽字筆在答題卡上作答;字體工整,筆跡清楚。
4.考試結束后,請將試卷和答題卡一并上交。
一、選擇題:本題共7小題,每小題4分,共28分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的。
1. 下列關于四幅插圖的說法正確的是( )
A. 甲圖為方解石雙折射現(xiàn)象,說明方解石是非晶體
B. 乙圖中制作防水衣時用左管材料的防水效果更好
C. 丙圖為粒子的散射實驗現(xiàn)象,其中J運動軌跡否定了湯姆孫的棗糕式原子模型
D. 丁圖的絕熱容器中,抽掉隔板,容器內(nèi)氣體溫度降低
2. 物理學家利用“托馬斯·楊”雙縫干涉實驗裝置,進行電子干涉的實驗被評為“十大最美物理實驗”之一,從輻射源輻射出的電子束經(jīng)兩靠近的狹縫后在顯微鏡的熒光屏上出現(xiàn)干涉條紋,該實驗說明( )
A. 光具有波動性
B. 光具有波粒二象性
C. 微觀粒子本質(zhì)是一種電磁波
D. 微觀粒子具有波動性
3. 汽車主動降噪系統(tǒng)是一種能夠自動減少車內(nèi)噪音的技術,通過揚聲器發(fā)出聲波將車外噪音反向抵消,從而減少車內(nèi)噪音。下列說法正確的是( )
A. 抵消聲波的相位與噪音聲波的相位相同
B. 抵消聲波的振幅與噪音聲波的振幅相等
C. 抵消聲波和噪音聲波在空氣中傳播的頻率不相等
D. 汽車降噪過程應用的是聲波的衍射原理
4. 某同學自制雙縫干涉實驗裝置,在紙板上割出一條窄縫,于窄縫中央沿縫方向固定一根拉直的頭發(fā)絲形成雙縫,將該紙板與墻面平行放置,如圖所示。用綠色激光照雙縫,能在墻面上觀察到干涉條紋,下列做法可以使相鄰兩條亮紋中央間距變大的是( )
A. 調(diào)用更粗的頭發(fā)絲B. 調(diào)用紫色激光照雙縫
C. 增大紙板與墻面的距離D. 減小光源與紙板的距離
5. 用中子轟擊靜止的鋰核,核反應方程為。已知光子的頻率為,鋰核的比結合能為,氦核的比結合能為核的比結合能為,普朗克常量為,真空中光速為,下列說法中正確的是( )
A. 該核反應為衰變
B.
C. 釋放的核能
D. 質(zhì)量虧損
6. 如圖所示為一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C、D后再回到狀態(tài)A的圖像,其中,和圖線為雙曲線的一部分,為絕熱過程。下列說法正確的是( )
A. 過程中,氣體可能向外界放出熱量
B. 過程中,氣體一定從外界吸收熱量
C. 和過程中,氣體壓強都增大的微觀機理不完全相同
D. 整個過程中氣體向外界放出熱量
7. 人眼對綠光最為敏感,如果每秒有個綠光的光子射入瞳孔,眼睛就能察覺?,F(xiàn)有一個光源以的功率均勻地向各個方向發(fā)射波長為的綠光,假設瞳孔在暗處的直徑為,不計空氣對光的吸收,普朗克常量為,光在真空中傳播速度為,眼睛能夠看到這個光源的最遠距離為( )
A. B. C. D.
二、選擇題:本題共3小題,每小題6分,共18分,在每小題給出的四個選項中,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。
8. “戰(zhàn)繩”是一種近年流行的健身器材,健身者把兩根相同繩子的一端固定在一點,用雙手分別握住繩子的另一端,上下抖動繩端,使繩子振動起來(圖甲),以手的平衡位置為坐標原點,圖乙是健身者右手在抖動繩子過程中時刻的波形,已知繩波的傳播速度為4m/s,,,下列說法正確的是( )
A. 時刻右手抖動的頻率是2HzB. 時刻右手抖動的頻率是1Hz
C. 手的起振方向向下D. 時刻質(zhì)點P向上運動
9. 如圖所示的家庭小型噴壺總?cè)莘e為1.4L,打氣筒每次可將壓強為、體積為0.02L的空氣充入壺內(nèi),從而增加壺內(nèi)氣體的壓強。為了保證噴壺的安全,壺內(nèi)空氣壓強不能超過;為了保證噴水效果,壺內(nèi)氣體壓強至少為,當壺內(nèi)空氣壓強降至時便不能向外噴水?,F(xiàn)在噴壺中裝入1.2L的水并用蓋子密封,壺內(nèi)被封閉空氣的初始壓強為。壺中噴管內(nèi)水柱產(chǎn)生的壓強忽略不計,壺內(nèi)空氣可視為理想氣體且溫度始終不變,則下列說法正確的是( )
A. 為了保證噴水效果,打氣筒最少打氣25次
B. 了保證噴壺安全,打氣筒最多打氣40次
C. 若充氣到噴壺安全上限,然后打開噴嘴向外噴水,可向外噴出水的體積為1L
D. 若充氣到噴壺安全上限,然后打開噴嘴向外噴水,可向外噴出水的體積為0.8L
10. 一種反射式光纖位移傳感器可以實現(xiàn)微小位移測量,其部分原理簡化如圖所示。兩光纖可等效為圓柱狀玻璃絲,相距為,直徑均為,折射率為。下端橫截面平齊且與被測物體表面平行。激光在內(nèi)多次全反射后從下端面射向被測物體,經(jīng)被測物體表面反射至下端面,下端面被照亮的面積與玻璃絲下端面到被測物體距離有關(只考慮在被測物體表面反射一次的光線),測量時被測物體自上而下微小移動,激光在真空中的傳播速度為。下列說法正確的是( )
A. 激光在內(nèi)傳播的速度大小為
B. 從下端面出射的光與豎直方向的最大偏角的正弦值為
C. 下端面剛能接收反射激光時,玻璃絲下端面到被測物體的距離為
D. 下端面恰好全部被照亮時,玻璃絲下端面到被測物體的距離為
三、非選擇題:本題共5小題,共54分。
11. 一同學利用如圖所示裝置來測定當?shù)氐闹亓铀俣取R阎饣瑘A弧凹槽ABC的半徑為R,B為圓弧軌道最低點,A、C等高,θ很小。鋼球的半徑為r,當鋼球經(jīng)過圓弧軌道最低點B時,鋼球的球心恰好經(jīng)過光電門(圖中未畫出)。現(xiàn)將鋼球從A點由靜止釋放,沿凹槽ABC自由往復運動,當光電門第一次被擋光時計數(shù)為“0”并開始計時,之后每擋光一次計數(shù)增加1,當計數(shù)為20時,計時為t。
(1)鋼球往復運動的周期為______;
(2)鋼球在圓弧軌道上運動與單擺運動相似,根據(jù)“用單擺測量重力加速度”實驗原理,可得當?shù)氐闹亓铀俣鹊谋磉_式為______。
(3)由于在計數(shù)時誤將“19”計為“20”,由此測得重力加速度值與真實值相比是_____。(填“偏大”或者“偏小”)
12. 某實驗小組完成“用油膜法測油酸分子的大小”的實驗。
(1)實驗中要讓油酸在水面盡可能散開,形成單分子油膜,并將油膜分子看成球形且緊密排列。本實驗體現(xiàn)的物理思想方法為_________(填字母)。
A. 控制變量法B. 理想化模型法C. 等效替代法
(2)實驗中使用到油酸酒精溶液,其中酒精的作用是___________(填字母)。
A. 可使油酸和痱子粉之間形成清晰的邊界輪廓
B. 有助于油酸的顏色更透明便于識別
C. 有助于測量一滴油酸的體積
D. 對油酸溶液起到稀釋作用
(3)該小組進行下列實驗操作,請將它們按操作先后順序排列:______________
A. B. C.
D. E.
(4)已知實驗室中使用的油酸酒精溶液每104mL溶液中含有2mL油酸,又用滴管測得每50滴這種油酸酒精溶液的總體積為1mL,將一滴這種溶液滴在淺盤中的水面上,在玻璃板上描出油膜的邊界線,再把玻璃板放在畫有邊長為1cm的正方形小格的紙上(如圖)。該油酸分子的大小________m(結果保留2位有效數(shù)字)。
(5)某同學在該實驗中,計算結果明顯偏小,可能是由于__________(填字母)。
A. 油酸酒精溶液配制的時間較長,酒精揮發(fā)較多
B. 計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格
C. 求每滴體積時,1mL的溶液的滴數(shù)少記了10滴
D. 油酸未完全散開
13. 圖甲是研究光電效應的實驗原理圖,陰極金屬的逸出功為。如圖乙是氫原子的能級圖。用大量處于能級的氫原子躍遷發(fā)出的光照射極,求:
(1)有幾種光可以使該金屬發(fā)生光電效應,其中頻率最大的光子能量是多少eV?
(2)從圖示位置移動滑片P至某處,電壓表示數(shù)為2.21V,光電子到達A極最大動能為多少eV?
14. 圖甲為山地車的氣壓避震裝置,主要由活塞、汽缸和彈簧組成。某研究小組將其取出進行研究。其示意圖如圖乙所示,將帶有活塞的導熱汽缸B放置在傾角為的光滑斜面上,活塞用另一端固定的輕彈簧拉住,輕彈簧平行于斜面,活塞與汽缸間密封一定質(zhì)量的理想氣體,初始狀態(tài)活塞到汽缸底部的距離為,汽缸底部到斜面底端的擋板距離為,汽缸內(nèi)氣體的初始溫度為。已知汽缸質(zhì)量為,橫截面積為,活塞能無摩擦滑動,重力加速度為,大氣壓為。
(1)求初始狀態(tài)下汽缸內(nèi)氣體壓強;
(2)對汽缸緩慢加熱,汽缸內(nèi)氣體的溫度從上升到,此時汽缸底部恰好接觸到斜面底端的擋板,已知該封閉氣體的內(nèi)能與溫度之間存在關系,求該過程中氣體吸收的熱量;
(3)環(huán)境溫度保持不變,某次騎行者騎山地車加速下坡(坡度為)時,產(chǎn)生的加速度大小為,避震裝置仍如圖乙所示放置,發(fā)現(xiàn)此時活塞到汽缸底部的距離,通過計算分析汽缸的氣密性是否良好,若良好,請說明理由;若不良好,進氣或漏氣部分氣體占原有氣體的百分比為多少?
15. 如圖所示,足夠大的光滑水平桌面上,勁度系數(shù)為的輕彈簧一端固定在桌面左端,另一耑與小球拴接。開始時,小球A用細線跨過光滑的定滑輪連接小球B,桌面上方的細線與桌面平行,系統(tǒng)處于靜止狀態(tài),此時小球A的位置記為(圖中未畫出),A、B兩小球質(zhì)量均為?,F(xiàn)用外力緩慢推小球A至彈簧原長后釋放,在小球A向右運動至最遠點時細線恰好斷裂(此時小球B未落地),已知彈簧振子的振動周期,彈簧的彈性勢能(為彈簧的形變量),重力加速度為,空氣阻力不計,彈簧始終在彈性限度內(nèi)。求:
(1)細線能承受的最大張力大?。?br>(2)細線斷裂后,小球A到達點時的速度和加速度大?。?br>(3)從細線斷裂開始計時,小球A經(jīng)過點所用的時間。
絕密★啟用前
2023~2024學年度下學期期末質(zhì)量檢測
高二物理
全卷滿分100分,考試時間75分鐘。
注意事項:
1.答題前,先將自己的姓名、準考證號填寫在試卷和答題卡上,并將條形碼粘貼在答題卡上的指定位置。
2.請按題號順序在答題卡上各題目的答題區(qū)域內(nèi)作答,寫在試卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。
3.選擇題用2B鉛筆在答題卡上把所選答案的標號涂黑;非選擇題用黑色簽字筆在答題卡上作答;字體工整,筆跡清楚。
4.考試結束后,請將試卷和答題卡一并上交。
一、選擇題:本題共7小題,每小題4分,共28分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的。
1. 下列關于四幅插圖的說法正確的是( )
A. 甲圖為方解石的雙折射現(xiàn)象,說明方解石是非晶體
B. 乙圖中制作防水衣時用左管材料的防水效果更好
C. 丙圖為粒子的散射實驗現(xiàn)象,其中J運動軌跡否定了湯姆孫的棗糕式原子模型
D. 丁圖的絕熱容器中,抽掉隔板,容器內(nèi)氣體溫度降低
【答案】C
【解析】
【詳解】A.方解石的雙折射現(xiàn)象是光學各向異性的表現(xiàn),說明方解石是單晶體,故A錯誤;
B.根據(jù) 情景,左側(cè)附著層表現(xiàn)出斥力效果,右側(cè)附著層表現(xiàn)出引力效果,可知,左管材料與水是浸潤的,右管材料與水是不浸潤的,則制作防水衣時用右管材料的防水效果更好,故B錯誤;
C.丙圖為粒子的散射實驗現(xiàn)象,其中J運動軌跡發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn),棗糕模型無法解釋大角度散射的實驗結果,故C正確;
D.丁圖的絕熱容器中,抽掉隔板,氣體自由膨脹不對外做功,根據(jù)熱力學第一定律,可知氣體的內(nèi)能不變,則氣體溫度不變,故D錯誤。
故選C。
2. 物理學家利用“托馬斯·楊”雙縫干涉實驗裝置,進行電子干涉的實驗被評為“十大最美物理實驗”之一,從輻射源輻射出的電子束經(jīng)兩靠近的狹縫后在顯微鏡的熒光屏上出現(xiàn)干涉條紋,該實驗說明( )
A. 光具有波動性
B. 光具有波粒二象性
C. 微觀粒子本質(zhì)是一種電磁波
D. 微觀粒子具有波動性
【答案】D
【解析】
【詳解】干涉是波所特有的現(xiàn)象,電子的雙縫干涉說明微觀粒子具有波動性。
故選D。
3. 汽車主動降噪系統(tǒng)是一種能夠自動減少車內(nèi)噪音的技術,通過揚聲器發(fā)出聲波將車外噪音反向抵消,從而減少車內(nèi)噪音。下列說法正確的是( )
A. 抵消聲波的相位與噪音聲波的相位相同
B. 抵消聲波的振幅與噪音聲波的振幅相等
C. 抵消聲波和噪音聲波在空氣中傳播的頻率不相等
D. 汽車降噪過程應用的是聲波的衍射原理
【答案】B
【解析】
【詳解】汽車降噪過程是通過發(fā)出與噪聲相位相反,頻率和振幅相同的聲波,從而與噪聲源形成干涉,相位抵消,達到降噪的目的,因此只有B正確。
故選B。
4. 某同學自制雙縫干涉實驗裝置,在紙板上割出一條窄縫,于窄縫中央沿縫方向固定一根拉直的頭發(fā)絲形成雙縫,將該紙板與墻面平行放置,如圖所示。用綠色激光照雙縫,能在墻面上觀察到干涉條紋,下列做法可以使相鄰兩條亮紋中央間距變大的是( )
A. 調(diào)用更粗的頭發(fā)絲B. 調(diào)用紫色激光照雙縫
C. 增大紙板與墻面的距離D. 減小光源與紙板的距離
【答案】C
【解析】
【詳解】A.根據(jù)干涉條紋間距表達式有
當換用更粗的頭發(fā)絲,雙縫間距d變大,則相鄰兩條亮紋中央間距變小,故A錯誤;
B.結合上述,換用紫色激光照雙縫,波長變短,則相鄰兩條亮紋中央間距變小,故B錯誤;
C.結合上述,增大紙板與墻面的距離,則相鄰兩條亮紋中央間距變大,故C正確;
D.結合上述,減小光源與紙板的距離,不會影響相鄰兩條亮紋中央間距,故D錯誤。
故選C。
5. 用中子轟擊靜止的鋰核,核反應方程為。已知光子的頻率為,鋰核的比結合能為,氦核的比結合能為核的比結合能為,普朗克常量為,真空中光速為,下列說法中正確的是( )
A. 該核反應衰變
B.
C. 釋放的核能
D. 質(zhì)量虧損
【答案】D
【解析】
【詳解】A.衰變是由放射性元素自發(fā)進行的反應,該核反應不是衰變,故A錯誤;
B.核反應釋放能量,比結合能增大
故B錯誤;
C.根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知核為,由比結合能概念可知,該核反應釋放的核能為
故C錯誤;
D.,根據(jù)質(zhì)能方程,質(zhì)量虧損為
故D正確。
故選D。
6. 如圖所示為一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C、D后再回到狀態(tài)A的圖像,其中,和圖線為雙曲線的一部分,為絕熱過程。下列說法正確的是( )
A. 過程中,氣體可能向外界放出熱量
B. 過程中,氣體一定從外界吸收熱量
C. 和過程中,氣體壓強都增大的微觀機理不完全相同
D. 整個過程中氣體向外界放出熱量
【答案】C
【解析】
【詳解】A.過程中,體積增大,氣體對外界做功,圖線為雙曲線,表明溫度不變,則內(nèi)能不變,根據(jù)熱力學第一定律可知,氣體從外界吸收熱量,故A錯誤;
B.和圖線為雙曲線的一部分,則這兩過程均為等溫過程,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有
則有
可知,溫度越高,等溫線越遠離坐標原點,由圖像可知,等溫線對應的溫度大于等溫線對應的溫度,則過程中,溫度降低,內(nèi)能減小,體積增大,氣體對外界做功,根據(jù)熱力學第一定律不能夠確定熱傳遞是吸熱還是放熱,故B錯誤;
C.過程中,等溫壓縮,溫度不變,氣體分子運動的平均速率不變,單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多則,壓強增大,過程中,絕熱壓縮,體積減小,分子內(nèi)能增加,單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多,且分子運動的平均速率增大,導致壓強增大,故兩種氣體壓強都增大的微觀機理不相同,故C正確;
D.圖像與橫坐標所圍幾何圖形的面積表示做功,由圖像可知,整個過程氣體對外界做功,由熱力學第一定律可知,整個過程中氣體從外界吸收熱量,故D錯誤。
故選C。
7. 人眼對綠光最為敏感,如果每秒有個綠光的光子射入瞳孔,眼睛就能察覺。現(xiàn)有一個光源以的功率均勻地向各個方向發(fā)射波長為的綠光,假設瞳孔在暗處的直徑為,不計空氣對光的吸收,普朗克常量為,光在真空中傳播速度為,眼睛能夠看到這個光源的最遠距離為( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【詳解】每個光子的能量是
每秒射人瞳孔引起視覺所需的最低能量是
瞳孔的面積為
以光源為球心,以光源到眼的距離為半徑的球面積是
于是每秒射人瞳孔引起視覺所需的最低能量有
解得
故選B。
二、選擇題:本題共3小題,每小題6分,共18分,在每小題給出的四個選項中,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。
8. “戰(zhàn)繩”是一種近年流行的健身器材,健身者把兩根相同繩子的一端固定在一點,用雙手分別握住繩子的另一端,上下抖動繩端,使繩子振動起來(圖甲),以手的平衡位置為坐標原點,圖乙是健身者右手在抖動繩子過程中時刻的波形,已知繩波的傳播速度為4m/s,,,下列說法正確的是( )
A. 時刻右手抖動的頻率是2HzB. 時刻右手抖動的頻率是1Hz
C. 手的起振方向向下D. 時刻質(zhì)點P向上運動
【答案】AD
【解析】
【詳解】AB.時刻繩波的波長為
時刻右手抖動頻率是
故A正確,B錯誤;
C.繩波向右傳播,根據(jù)同側(cè)法可知,時刻質(zhì)點Q向上起振,質(zhì)點的起振方向與波源的起振方向相同,故手的起振方向向上,故C錯誤;
D.繩波向右傳播,根據(jù)同側(cè)法可知,時刻質(zhì)點P向上運動,故D正確。
故選AD。
9. 如圖所示的家庭小型噴壺總?cè)莘e為1.4L,打氣筒每次可將壓強為、體積為0.02L的空氣充入壺內(nèi),從而增加壺內(nèi)氣體的壓強。為了保證噴壺的安全,壺內(nèi)空氣壓強不能超過;為了保證噴水效果,壺內(nèi)氣體壓強至少為,當壺內(nèi)空氣壓強降至時便不能向外噴水?,F(xiàn)在噴壺中裝入1.2L的水并用蓋子密封,壺內(nèi)被封閉空氣的初始壓強為。壺中噴管內(nèi)水柱產(chǎn)生的壓強忽略不計,壺內(nèi)空氣可視為理想氣體且溫度始終不變,則下列說法正確的是( )
A. 為了保證噴水效果,打氣筒最少打氣25次
B. 為了保證噴壺安全,打氣筒最多打氣40次
C. 若充氣到噴壺安全上限,然后打開噴嘴向外噴水,可向外噴出水的體積為1L
D. 若充氣到噴壺安全上限,然后打開噴嘴向外噴水,可向外噴出水體積為0.8L
【答案】BD
【解析】
【詳解】A.氣體溫度不變,氣體做等溫變化,為了保證噴水效果,設打氣筒最少打氣次,則有
其中

,
解得

故A錯誤;
B.為了保證噴壺安全,設打氣筒最多打氣次,則有
其中
解得

故B正確;
CD.若充氣到噴壺安全上限,然后打開噴嘴向外噴水,設可向外噴出水的體積為,則有
解得
故C錯誤,D正確。
故選BD。
10. 一種反射式光纖位移傳感器可以實現(xiàn)微小位移測量,其部分原理簡化如圖所示。兩光纖可等效為圓柱狀玻璃絲,相距為,直徑均為,折射率為。下端橫截面平齊且與被測物體表面平行。激光在內(nèi)多次全反射后從下端面射向被測物體,經(jīng)被測物體表面反射至下端面,下端面被照亮的面積與玻璃絲下端面到被測物體距離有關(只考慮在被測物體表面反射一次的光線),測量時被測物體自上而下微小移動,激光在真空中的傳播速度為。下列說法正確的是( )
A. 激光在內(nèi)傳播的速度大小為
B. 從下端面出射的光與豎直方向的最大偏角的正弦值為
C. 下端面剛能接收反射激光時,玻璃絲下端面到被測物體的距離為
D. 下端面恰好全部被照亮時,玻璃絲下端面到被測物體的距離為
【答案】AC
【解析】
【詳解】A.根據(jù)光的折射定律可知,激光在內(nèi)傳播的速度大小為
A正確;
B.由題意可知當光在兩側(cè)剛好發(fā)生全反射時從下端面出射的光與豎直方向夾角最大,設光在下端與豎直方向的偏角為,此時
可得
又因為
所以
B錯誤;
C.根據(jù)題意要使下端面從剛能接收反射激光到恰好全部被照亮,光路圖如圖所示
當距離最近時有
其中
解得
C正確;
D.當距離最遠時有
解得
D錯誤。
故選AC。
三、非選擇題:本題共5小題,共54分。
11. 一同學利用如圖所示裝置來測定當?shù)氐闹亓铀俣?。已知光滑圓弧凹槽ABC的半徑為R,B為圓弧軌道最低點,A、C等高,θ很小。鋼球的半徑為r,當鋼球經(jīng)過圓弧軌道最低點B時,鋼球的球心恰好經(jīng)過光電門(圖中未畫出)。現(xiàn)將鋼球從A點由靜止釋放,沿凹槽ABC自由往復運動,當光電門第一次被擋光時計數(shù)為“0”并開始計時,之后每擋光一次計數(shù)增加1,當計數(shù)為20時,計時為t。
(1)鋼球往復運動的周期為______;
(2)鋼球在圓弧軌道上的運動與單擺運動相似,根據(jù)“用單擺測量重力加速度”實驗原理,可得當?shù)氐闹亓铀俣鹊谋磉_式為______。
(3)由于在計數(shù)時誤將“19”計為“20”,由此測得重力加速度值與真實值相比是_____。(填“偏大”或者“偏小”)
【答案】(1)
(2)
(3)偏大
【解析】
【小問1詳解】
根據(jù)題意可得
解得鋼球往復運動的周期為
【小問2詳解】
根據(jù)題意可知,單擺的擺長,
結合單擺周期公式有
結合上述解得
【小問3詳解】
由于計數(shù)失誤使測量的周期偏小,根據(jù)上述可知,測得重力加速度值與真實值相比是偏大。
12. 某實驗小組完成“用油膜法測油酸分子的大小”的實驗。
(1)實驗中要讓油酸在水面盡可能散開,形成單分子油膜,并將油膜分子看成球形且緊密排列。本實驗體現(xiàn)的物理思想方法為_________(填字母)。
A. 控制變量法B. 理想化模型法C. 等效替代法
(2)實驗中使用到油酸酒精溶液,其中酒精的作用是___________(填字母)。
A. 可使油酸和痱子粉之間形成清晰的邊界輪廓
B. 有助于油酸的顏色更透明便于識別
C. 有助于測量一滴油酸的體積
D. 對油酸溶液起到稀釋作用
(3)該小組進行下列實驗操作,請將它們按操作先后順序排列:______________。
A. B. C.
D. E.
(4)已知實驗室中使用的油酸酒精溶液每104mL溶液中含有2mL油酸,又用滴管測得每50滴這種油酸酒精溶液的總體積為1mL,將一滴這種溶液滴在淺盤中的水面上,在玻璃板上描出油膜的邊界線,再把玻璃板放在畫有邊長為1cm的正方形小格的紙上(如圖)。該油酸分子的大小________m(結果保留2位有效數(shù)字)。
(5)某同學在該實驗中,計算結果明顯偏小,可能是由于__________(填字母)。
A. 油酸酒精溶液配制的時間較長,酒精揮發(fā)較多
B. 計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格
C. 求每滴體積時,1mL的溶液的滴數(shù)少記了10滴
D. 油酸未完全散開
【答案】(1)B (2)D
(3)CAEDB (4)
(5)A
【解析】
【小問1詳解】
實驗中要讓油酸在水面盡可能散開,形成單分子油膜,并將油膜分子看成球形且緊密排列。本實驗體現(xiàn)的物理思想方法為理想化模型法。
故選B。
【小問2詳解】
實驗中使用到油酸酒精溶液,其中酒精的作用是對油酸溶液起到稀釋作用。
故選D。
【小問3詳解】
“用油膜法測油酸分子的大小”的實驗步驟為:用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,記下量筒內(nèi)每增加一定體積時的滴數(shù),由此計算出一滴油酸酒精溶液的體積:往淺盤里倒入約2cm深的水,水面穩(wěn)定后將適量痱子粉均勻撒在水面上,用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待薄膜形狀穩(wěn)定,將帶有坐標方格的玻璃板放在淺盤上,然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上,計算出油膜的面積,根據(jù)油酸的體積和面積計算出油酸分子直徑的大小。則實驗操作順序為CAEDB。
【小問4詳解】
一滴酒精油酸溶液純油酸的體積為
正方形小格的面積為,根據(jù)超過半格算一格,不足半格舍掉,由圖可知,大約有61個小格,則油酸的面積為,則油酸分子的直徑為
【小問5詳解】
某同學在該實驗中,計算結果明顯偏小,根據(jù)
A.油酸酒精溶液配制的時間較長,酒精揮發(fā)較多,導致油酸濃度增大,則代入計算的濃度偏小,一滴酒精油酸溶液純油酸體積測量值偏小,則直徑的測量值偏小,故A正確;
B.計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格,則油酸面積測量值偏小,直徑的測量值偏大,故B錯誤;
C.求每滴體積時,1mL的溶液的滴數(shù)少記了10滴,則一滴酒精油酸溶液純油酸體積測量值偏大,直徑的測量值偏大,故C錯誤;
D.油酸未完全散開,則油酸面積測量值偏小,直徑的測量值偏大,故D錯誤。
故選A。
13. 圖甲是研究光電效應的實驗原理圖,陰極金屬的逸出功為。如圖乙是氫原子的能級圖。用大量處于能級的氫原子躍遷發(fā)出的光照射極,求:
(1)有幾種光可以使該金屬發(fā)生光電效應,其中頻率最大的光子能量是多少eV?
(2)從圖示位置移動滑片P至某處,電壓表示數(shù)為2.21V,光電子到達A極的最大動能為多少eV?
【答案】(1)2種,;(2)或
【解析】
【詳解】(1)大量處于能級的氫原子躍遷發(fā)出的光子能量分別為
,,
其中光子能量大于逸出功為的有2種,頻率最大的光子能量是
(2)結合上述可知,光電子最大初動能為
由圖甲可知,當向右移動滑片時,極電勢低于極,兩極間為加速電壓,根據(jù)動能定理有
解得光電子到達極的最大動能為
向左移動滑片時,極電勢高于極,兩極間為減速電壓,根據(jù)動能定理有
解得光電子到達極的最大動能為
14. 圖甲為山地車的氣壓避震裝置,主要由活塞、汽缸和彈簧組成。某研究小組將其取出進行研究。其示意圖如圖乙所示,將帶有活塞的導熱汽缸B放置在傾角為的光滑斜面上,活塞用另一端固定的輕彈簧拉住,輕彈簧平行于斜面,活塞與汽缸間密封一定質(zhì)量的理想氣體,初始狀態(tài)活塞到汽缸底部的距離為,汽缸底部到斜面底端的擋板距離為,汽缸內(nèi)氣體的初始溫度為。已知汽缸質(zhì)量為,橫截面積為,活塞能無摩擦滑動,重力加速度為,大氣壓為。
(1)求初始狀態(tài)下汽缸內(nèi)氣體壓強;
(2)對汽缸緩慢加熱,汽缸內(nèi)氣體的溫度從上升到,此時汽缸底部恰好接觸到斜面底端的擋板,已知該封閉氣體的內(nèi)能與溫度之間存在關系,求該過程中氣體吸收的熱量;
(3)環(huán)境溫度保持不變,某次騎行者騎山地車加速下坡(坡度為)時,產(chǎn)生的加速度大小為,避震裝置仍如圖乙所示放置,發(fā)現(xiàn)此時活塞到汽缸底部的距離,通過計算分析汽缸的氣密性是否良好,若良好,請說明理由;若不良好,進氣或漏氣部分氣體占原有氣體的百分比為多少?
【答案】(1);(2);(3)不良好;
【解析】
【詳解】(1)對汽缸分析有
代入數(shù)據(jù)解得
(2)汽缸內(nèi)氣體的溫度從上升到,此時汽缸底部恰好接觸到斜面底端的擋板的過程中封閉氣體的壓強不變,則有
該過程中內(nèi)能增大
氣體對外做功
根據(jù)熱力學第一定律有
解得
(3)根據(jù)牛頓第二定律有
解得
若不漏氣,根據(jù)
可知此時
說明氣密性不良。氣體進入汽缸
15. 如圖所示,足夠大的光滑水平桌面上,勁度系數(shù)為的輕彈簧一端固定在桌面左端,另一耑與小球拴接。開始時,小球A用細線跨過光滑的定滑輪連接小球B,桌面上方的細線與桌面平行,系統(tǒng)處于靜止狀態(tài),此時小球A的位置記為(圖中未畫出),A、B兩小球質(zhì)量均為?,F(xiàn)用外力緩慢推小球A至彈簧原長后釋放,在小球A向右運動至最遠點時細線恰好斷裂(此時小球B未落地),已知彈簧振子的振動周期,彈簧的彈性勢能(為彈簧的形變量),重力加速度為,空氣阻力不計,彈簧始終在彈性限度內(nèi)。求:
(1)細線能承受的最大張力大??;
(2)細線斷裂后,小球A到達點時的速度和加速度大小;
(3)從細線斷裂開始計時,小球A經(jīng)過點所用的時間。
【答案】(1);(2);g;(3)
【解析】
【詳解】(1)A靜止于點平衡時,有
A、B系統(tǒng)的簡諧振動中,振幅為
由對稱性,小球向右運動至最遠點時,對有
對B有
聯(lián)立解得
(2)細線斷裂后,小球A到達點時,有
解得
根據(jù)牛頓第二定律有
(3)細線斷裂后球單獨做簡諧振動,振幅變
則球單獨做簡諧振動的振動方程為

當小球向左經(jīng)過點時可得
當小球向右經(jīng)過點時,可得

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