
(考試時間:75分鐘 滿分:100分)
一、單項選擇題(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。)
1. 關(guān)于天然放射現(xiàn)象,下列說法正確的是( )
A. 天然放射現(xiàn)象說明原子具有核式結(jié)構(gòu)
B. 若使放射性物質(zhì)的溫度升高,其半衰期將減小
C. β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時所產(chǎn)生的
D. 在α、β、γ這三種射線中,γ射線的穿透能力最強,β射線的電離能力最強
【答案】C
【解析】
【詳解】A.天然放射現(xiàn)象說明原子核具有復雜結(jié)構(gòu),故A錯誤;
B.半衰期與外界條件無關(guān),故B錯誤;
C.根據(jù)β衰變的本質(zhì)可知β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時所產(chǎn)生的,故C正確;
D.在α、β、γ這三種射線中,γ射線的穿透能力最強,α射線的電離能力最強,故D錯誤;
故選C。
2. 如圖所示為氫原子能級的示意圖。下列說法正確的是( )
A. 處于基態(tài)的氫原子只能吸收13.6eV的能量實現(xiàn)電離
B. 處于基態(tài)的氫原子可以吸收能量為13.0eV的光子
C. 躍遷到n=4能級的大量氫原子,最多可以向下躍遷輻射出3種頻率的光子
D. 氫原子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)后,核外電子動能減小,原子的電勢能增大
【答案】D
【解析】
【詳解】A.處于基態(tài)的氫原子可以吸收大于等于13.6eV的能量實現(xiàn)電離,故A錯誤;
B.由于不存在與基態(tài)能級差值為13.0eV的激發(fā)態(tài),所以處于基態(tài)的氫原子不可以吸收能量為13.0eV的光子,故B錯誤;
C.根據(jù)
可知躍遷到n=4能級的大量氫原子,最多可以向下躍遷輻射出6種頻率的光子,故C錯誤;
D.氫原子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)后,電子軌道半徑變大,核外電子動能減小,原子的電勢能增大,故D正確。
故選D。
3. 關(guān)于熱力學定律,下列說法正確的是( )
A. 氣體吸熱后溫度一定升高
B. 對某物體做功,必定會使該物體的內(nèi)能增加
C. 熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體
D. 處于熱平衡狀態(tài)的兩個系統(tǒng)一定具有相同的溫度
【答案】D
【解析】
【詳解】A.根據(jù)熱力學第一定律可知,若氣體吸收熱量,但同時對外做功,氣體的溫度不一定升高,故A錯誤;
B.做功和熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能,但是僅對物體做功,物體的內(nèi)能不一定增加,故B錯誤;
C.熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體,但是從低溫物體傳遞到高溫物體需要引起其他變化,故C錯誤;
D.處于熱平衡狀態(tài)的兩個系統(tǒng)一定具有相同的溫度,故D正確。
故選D。
4. 一束復色光沿半徑方向射向一半圓形玻璃磚,發(fā)生折射而分為a、b兩束單色光,其傳播方向如圖所示。下列說法正確的是( )
A. 若增大入射角,光先發(fā)生全反射B. 玻璃磚對光的折射率大于對光的折射率
C. 在真空中光的傳播速度大于光的傳播速度D. 如果光是綠光,那么光可能是紅光
【答案】B
【解析】
【詳解】B.由圖象可知,a光的折射角大,根據(jù)折射定律可知,a光的折射率大,故B正確;
A.全反射臨界角為
可知a光的臨界角小,若增大入射角,先發(fā)生全反射,故A錯誤;
C.根據(jù)
可知在真空中光的傳播速度小于光的傳播速度,故C錯誤;
D.a(chǎn)光的折射角大,可知a光的頻率大,故如果光是綠光,那么光不可能是紅光,故D錯誤。
故選B。
5. “水火箭”是一項深受學生喜歡的科技活動,某學習小組利用飲料瓶制作的水火箭如圖甲所示,其發(fā)射原理是通過打氣使瓶內(nèi)空氣壓力增大,當瓶口與橡皮塞脫離時,瓶內(nèi)水向后噴出,水火箭獲得推力向上射出,圖乙是某次豎直發(fā)射時測繪的水火箭速度v與時間t的圖像,其中時刻為“水火箭”起飛時刻,段是斜率絕對值為g的直線,忽略空氣阻力,關(guān)于“水火箭”的運動,下列說法正確的是( )
A. 在、、、時刻中,加速度大小都等于g
B. 在時刻達到最高點
C. 在時刻失去推力
D. 時間做自由落體運動
【答案】C
【解析】
【詳解】A.v-t圖像的斜率表示加速度,由圖可知,在時刻斜率最大,則加速度最大,故A錯誤;
B.“水火箭”運動過程速度一直是正的,運動方向始終沒有改變,時刻后仍在上升,故B錯誤;
C.DE段是斜率絕對值為g的直線,說明時刻以后“水火箭”的加速度大小為g,由牛頓第二定律可知,“水火箭”所受合力等于重力,“水火箭”在時刻失去推力,故C正確;
D.時間內(nèi)“水火箭”的速度方向是正的,加速度方向是負的,且加速度大小等于g,則“水火箭”做豎直上拋運動,故D錯誤。
故選C。
6. 某同學參加戶外拓展活動,遵照安全規(guī)范,坐在滑板上,從高為h的粗糙斜坡頂端由靜止下滑,至底端時速度為v.已知人與滑板的總質(zhì)量為m,可視為質(zhì)點.重力加速度大小為g,不計空氣阻力.則此過程中人與滑板克服摩擦力做的功為( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【詳解】人在下滑的過程中,由動能定理可得
可得此過程中人與滑板克服摩擦力做功為
故選D。
7. 如圖甲所示是一個簡易發(fā)電機模型,發(fā)電機通過理想變壓器對外工作,變壓器原、副線圈的匝數(shù)比,電路中小燈泡完全相同且電阻恒定為R,電壓表為理想電壓表,若線圈以恒定角速度轉(zhuǎn)動,線圈電阻忽略不計,閉合開關(guān)S后,四盞燈都能發(fā)光,副線圈輸出的電壓如圖乙所示,下列說法正確的是( )
A. 通過燈泡的電流方向每1分鐘變化150次
B. 原線圈中電流的最大值為
C. 若斷開開關(guān)S,則電壓表的示數(shù)不變
D. 若斷開開關(guān)S,則燈泡、、三個燈泡都變暗
【答案】B
【解析】
【詳解】A.由乙圖可知,交變電流的周期為0.4s,一個周期內(nèi)電流方向變化兩次,所以通過燈泡的電流方向每1分鐘變化的次數(shù)為
故A錯誤;
B.由圖可知,副線圈電壓最大值為U。副線圈中電流的最大值為
則原線圈中電流最大值為
故B正確;
C.若斷開開關(guān)S,根據(jù)電路構(gòu)造可知副線圈總電阻變大,副線圈總電流變小,則L2變暗。由
可知,副線圈總電流變小時,原線圈電流減小,則L1變暗,其電壓減小,原線圈兩端電壓升高,由
可知,副線圈的電壓升高,電壓表示數(shù)變大,由于L2電流變小,則其電壓變小,所以L3的電壓變大,L3將變亮,故CD錯誤。
故選B。
二、多項選擇題(本題共3小題,每小題5分,共15分.每題有多個選項符合要求,全部選對得5分,選對但不全得3分,有錯選的得0分。)
8. 位于坐標原點O的波源在時開始振動,振動圖像如圖所示,所形成的簡諧橫波沿x軸正方向傳播。平衡位置在處的質(zhì)點P開始振動時,波源恰好第2次處于波谷位置,則( )
A. 波的周期是0.1s
B. 波的振幅是0.2m
C. 波的傳播速度是10m/s
D. 平衡位置在處的質(zhì)點Q開始振動時,質(zhì)點P處于波峰位置
【答案】BC
【解析】
【詳解】AB.波的周期和振幅與波源相同,故可知波的周期為,振幅為,故A錯誤,B正確;
C.P開始振動時,波源第2次到達波谷,故可知此時經(jīng)過時間為
故可得波速為
故C正確;
D.波從P傳到Q點需要的時間為
故可知質(zhì)點P處于平衡位置,故D錯誤。
故選BC。
9. 如圖甲為研究光電效應(yīng)的實驗裝置,用頻率為的單色光照射光電管的陰極K,得到光電流I與光電管兩端電壓U的關(guān)系圖線如圖乙所示,已知電子電荷量的絕對值為e,普朗克常量為h,則( )
A. 開關(guān)S扳向“2”,向右移動變阻器,當靈敏電流計示數(shù)剛剛減為零時,光電管兩端的電壓稱為遏止電壓Uc
B. 陰極K所用材料的極限頻率為
C. 只增大光照強度時,圖乙中的值將變大
D. 用某色光照射金屬板時不能發(fā)生光電效應(yīng),增大光照強度或延長光束照射時間可以使電流表示數(shù)變大
【答案】BC
【解析】
【詳解】A.測量遏止電壓Uc時光電管加反向電壓,則開關(guān)S應(yīng)扳向“1”,選項A錯誤;
B.根據(jù)光電效應(yīng)方程有
可得陰極K所用材料的極限頻率為
選項B正確;
C.只增大光照強度時,飽和光電流增加,則圖乙中值將變大,選項C正確;
D.用某色光照射金屬板時不能發(fā)生光電效應(yīng),增大光強或延長光束照射時間也不能發(fā)生光電效應(yīng),則電流表無示數(shù),故D錯誤。
故選BC。
10. 如圖所示,質(zhì)量為mA、mB的物體A、B用輕繩連接放在水平圓盤上,A、B距圓盤中心轉(zhuǎn)軸距離相等,此時細線伸直且恰無張力,A、B與圓盤間動摩擦因數(shù)分別為μA、μB。若圓盤從靜止開始轉(zhuǎn)動,且在角速度ω緩慢增大的過程中,下列說法正確的是( )
A. 無論μA、μB大小關(guān)系如何,A、B一定同時達到最大靜摩擦力
B. 當μA=μB,mA>mB時,A、B同時達到最大靜摩擦力
C. 當μA=μB,mA>mB時,隨角速度的緩慢增大,繩中出現(xiàn)拉力后,B受到的摩擦力先減小后增大
D. 當μA>μB,mA>mB時,隨角速度的緩慢增大,最終A、B將向A的一側(cè)發(fā)生滑動
【答案】BCD
【解析】
【詳解】A.當圓盤轉(zhuǎn)速增大時,由靜摩擦力提供向心力。兩個物體的角速度相等,由
可知,A、B動摩擦因數(shù)大小關(guān)系不確定,無法確定誰先達到最大靜摩擦力,A錯誤;
BC.當,時,由
解得
可知,同時達到最大靜摩擦力,之后繩中出現(xiàn)拉力
因為A的質(zhì)量大,A需要提供的向心力比B的大,角速度繼續(xù)增大時, B的摩擦力減小,然后反向直到B的摩擦力又達到最大,BC正確;
D.當,時,隨角速度的緩慢增大,B則先達到最大靜摩擦力,之后繩中出現(xiàn)拉力
因為A的質(zhì)量大,A需要提供的向心力比B的大,角速度繼續(xù)增大時,A的靜摩擦力逐漸增大到最大值,之后B的摩擦力減小,然后反向直到B的摩擦力又達到最大后,最終A、B將向A的一側(cè)發(fā)生滑動,D正確;
故選BCD。
三、實驗題(本題共2小題,每空2分,共16分)
11. 某實驗小組用圖甲所示的裝置“研究勻變速直線運動的規(guī)律”,實驗步驟如下:
①在斜面上靠近底端的適當位置A處安裝光電門,連接數(shù)字毫秒計,并確保小球在斜面上運動時球心可以通過光電門發(fā)射孔與接收孔的連線;
②用游標卡尺測量小球的直徑d;
③將小球從斜面上適當位置B處,由靜止開始釋放,從數(shù)字毫秒計中讀出小球通過光電門的擋光時間;
④通過固定在斜面上的刻度尺測出A、B之間的距離;
⑤改變小球釋放位置B,重復步驟③④,完成多次測量并記錄數(shù)據(jù)。
(1)用游標卡尺測量小球的直徑d時,游標卡尺的讀數(shù)如圖乙所示,則_______mm;某次實驗中,測得,則小球通過光電門的瞬時速度_______m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。
(2)若采用如圖丙所示的圖像法求小球的加速度,可以選用_______(填正確答案標號)。
A.圖像 B.圖像 C.圖像 D.圖像
(3)根據(jù)上述圖像得到直線的斜率為k,則小球的加速度為_______(用題中出現(xiàn)的字母表示)。
【答案】 ①. 5.00 ②. 0.43 ③. C ④.
【解析】
【詳解】(1)[1]游標卡尺讀數(shù)為
[2]小球通過光電門的瞬時速度
(2)[3]小球由B處運動到A處的過程中做勻加速運動,由運動學公式得
即
解得
故選C。
(3)[4]根據(jù)
可知,斜率
故小球的加速度
12. 某同學用如圖所示裝置探究氣體等溫變化的規(guī)律,該同學按如下操作步驟進行實驗:
a.將注射器活塞移動到空氣柱體積適中的位置,用橡膠塞密封注射器的下端,記錄此時壓力表上顯示的氣壓值和壓力表刻度尺上顯示的空氣柱長度
b.用手握住注射器前端,開始緩慢推拉活塞改變氣體體積;
c.讀出此時壓力表上顯示的氣壓值和刻度尺上顯示的空氣柱長度
d.重復b、c兩步操作,記錄6組數(shù)據(jù),作圖。
(1)關(guān)于該同學在實驗操作中存在的不當及其原因,下列敘述中正確的是________。
A.實驗過程中手不能握注射器前端,以免改變了空氣柱的溫度
B.應(yīng)該以較快的速度推拉活塞來改變氣體體積,以免操作動作慢使空氣柱的質(zhì)量發(fā)生改變
(2)實驗室中有容積為5mL和20mL的兩種注射器供選擇,為能用較小的力作用在活塞上使氣體體積發(fā)生明顯變化,選用容積為________mL的注射器更合適;實驗中為了找到氣體體積與壓強的關(guān)系________(選填“需要”或“不需要”)測出空氣柱的橫截面積。
(3)通過繪制的圖像,該同學猜測:空氣柱的壓強跟體積成反比。你能夠通過圖像直觀地幫助該同學檢驗這個猜想嗎?請簡要說明你的方案。( )
【答案】 ①. A ②. 5 ③. 不需要 ④. 以壓強p為縱坐標,以體積的倒數(shù)為橫坐標,把實驗中采集的各組數(shù)據(jù)在坐標紙上描點。若圖像中的各點位于過原點的同一條直線上,就說明壓強跟體積的倒數(shù)成正比,即壓強與體積成反比
【解析】
【詳解】(1)[1] A.實驗過程中手不能握注射器前端,以免改變了空氣柱的溫度,使氣體發(fā)生的不是等溫變化,A正確;
B.應(yīng)該以較慢的速度推拉活塞來改變氣體體積,以免操作動作快使空氣柱的溫度發(fā)生改變,B錯誤。
故選A。
(2)[2]由于注射器長度幾乎相同,容積為5mL注射器,橫截面積小,用相同的力,產(chǎn)生較大的壓強,使體積變化明顯。
[3]由于橫截面積不變,只要知道空氣柱長度之間的關(guān)系,就可以得到體積之間的關(guān)系,從而找到體積與壓強之間的關(guān)系,因此不需要測出空氣柱的橫截面積。
(3)[4]以壓強p為縱坐標,以體積的倒數(shù)為橫坐標,把實驗中采集的各組數(shù)據(jù)在坐標紙上描點。若圖像中的各點位于過原點的同一條直線上,就說明壓強跟體積的倒數(shù)成正比,即壓強與體積成反比。
四、解答題(共3題,13題12分,14題13分,15題題16分,共41分,每題要求寫出必要的文字說明、方程式和步驟。)
13. 如圖所示,電動機通過其轉(zhuǎn)軸上的絕緣細繩牽引一根原來靜止的長、質(zhì)量的導體棒ab,導體棒緊貼在豎直放置、電阻不計的金屬框架上,導體棒的電阻,磁感應(yīng)強度的勻強磁場垂直于導體框架所在平面。當導體棒在電動機牽引下上升時,獲得穩(wěn)定速度,此過程中導體棒產(chǎn)生的熱量0.2J,電動機工作時,電壓表、電流表的讀數(shù)分別為7V和1A,電動機的內(nèi)阻。不計一切摩擦,,求:
(1)在導體棒上升過程中,通過導體棒的電流方向和受到的磁場力的方向?
(2)導體棒所能達到的穩(wěn)定速度是多少?
【答案】(1)電流方向:b流向a;磁場力方向:垂直于金屬棒豎直向下
(2)
【解析】
【小問1詳解】
根據(jù)右手定則,金屬棒上電流方向:b流向a;根據(jù)左手定則,磁場力方向:垂直于金屬棒豎直向下。
【小問2詳解】
根據(jù)感應(yīng)電動勢公式
根據(jù)閉合電路歐姆定律
根據(jù)安培力公式
根據(jù)平衡條件
根據(jù)能量守恒
代入數(shù)據(jù)解得
14. 如圖所示,固定的光滑半圓軌道直徑AB豎直,B點與足夠長光滑水平平臺BC左端平滑連接,平臺右端與長、順時針轉(zhuǎn)動的水平傳送帶CD平滑無縫對接。在平臺BC上靜止著兩個小滑塊甲、乙,質(zhì)量分別為、,兩滑塊間有一被壓縮的輕彈簧(滑塊與輕彈簧間不拴接)?,F(xiàn)釋放彈簧,兩滑塊在平臺上被彈出,滑塊甲恰好能到半圓軌道的最高點A,滑塊乙從傳送帶右端離開后,落在水平地面上的E點。已知滑塊乙被彈出的速度,與傳送帶間的動摩擦因數(shù),D點距地面高滑塊均可視為質(zhì)點,重力加速度g取,求:
(1)半圓軌道的半徑R;
(2)被壓縮的輕彈簧的彈性勢能。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小問1詳解】
設(shè)甲滑塊彈開后速度大小為,由動量守恒定律有
解得
滑塊甲被彈出后,恰好能到半圓軌道的最高點A,則有
從B到A,由機械能守恒定律有
解得
【小問2詳解】
根據(jù)能量守恒可得
15. 如圖所示,在平面內(nèi)x軸與MN邊界之間有垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度的大小為,磁場區(qū)域的寬度為d。x軸下方和MN邊界上方的空間有兩個勻強電場,場強大小相等(大小未知),方向與y軸平行。時刻,質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子從P點沿x軸正方向射入電場,從x軸上Q點進入磁場,Q點坐標為(d,0)。進入磁場時速度大小為v,方向與x軸正方向夾角為60°,然后垂直于MN邊界進入上方電場。粒子重力不計,求:
(1)勻強電場的場強大小E;
(2)粒子從P點出發(fā)至第2次經(jīng)過MN邊界所經(jīng)歷的時間。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小問1詳解】
粒子從P到Q點做類平拋運動,x方向做勻速直線運動,有
解得
在y方向做勻加速直線運動,有
聯(lián)立以上可得
【小問2詳解】
在磁場中,粒子速度的偏轉(zhuǎn)角為30°,軌跡所對應(yīng)的圓心角為30°,粒子的運動時間為
又因為
解得
接著垂直MN邊界進入電場,受到電場力作用,速度從v減為0,粒子的運動時間為
總時間為
解得
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