
本試卷分第I卷(選擇題)和第II卷(非選擇題)兩部分。滿分100分,考試時間75分鐘。
注意事項:
1.答題前,務(wù)必將自己的姓名、準考證號等填寫在答題卡規(guī)定的位置上。
2.答選擇題時,必須使用2B鉛筆將答題卡上對應(yīng)題目的答案標號涂黑。
3.答非選擇題時,必須使用0.5毫米黑色簽字筆,將答案書寫在答題卡規(guī)定的位置上。
4.考試結(jié)束后,將答題卷交回。
第I卷(選擇題 共43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的。
1. 下列說法正確的是( )
A. 當(dāng)驅(qū)動力的頻率大于固有頻率時,物體會發(fā)生共振現(xiàn)象
B. 屋外的人雖然看不到屋內(nèi)的人,但卻能聽到屋內(nèi)人的談笑聲,是聲波的干涉現(xiàn)象
C. 優(yōu)質(zhì)的話筒線外面包裹著金屬網(wǎng),起到了靜電屏蔽的作用
D. 導(dǎo)體對電流的阻礙作用叫導(dǎo)體的電阻,因此只有導(dǎo)體中有電流通過時才有電阻
【答案】C
【解析】
【詳解】A.當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于固有頻率時,物體會發(fā)生共振,故A錯誤;
B.屋外的人雖然看不到屋內(nèi)的人,但卻能聽到屋內(nèi)人的談笑聲,是聲波的衍射現(xiàn)象,故B錯誤;
C.優(yōu)質(zhì)的話筒線外面包裹著金屬網(wǎng),是利用了靜電屏蔽屏蔽外部干擾,實現(xiàn)高保真信號傳輸,故C正確;
D.導(dǎo)體對電流的阻礙作用叫導(dǎo)體的電阻,不是只有導(dǎo)體中有電流通過時才有電阻,故D錯誤。
故選C。
2. 真空中兩個完全相同的金屬小球A和B(可視為點電荷),分別固定在相距L的兩處,它們之間的靜電力大小為F。若將兩金屬小球A、B之間的距離調(diào)整為3L,此時A、B球間的靜電力大小為( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【詳解】根據(jù)庫侖定律
若兩球間的距離變?yōu)樵瓉淼?倍,則相互作用力變?yōu)樵瓉淼摹?br>故選C。
3. 某新能源汽車開啟最新技術(shù)的“隱私聲盾”功能后,司機將無法聽到后排乘客說話的內(nèi)容?!半[私聲盾”系統(tǒng)能采集后排乘客的聲音信號,并通過司機頭枕音箱發(fā)出自適應(yīng)的抵消聲波,將對話聲音抵消,從而屏蔽90%以上的后排對話信息,提高駕駛員的專注度,同時保護后排乘客的隱私。下列說法正確的是( )
A. “隱私聲盾”技術(shù)運用了多普勒效應(yīng)
B. 抵消聲波與后排說話聲波的頻率相同
C. 抵消聲波比后排說話聲波的傳播速度快
D. 抵消聲波比后排說話聲波的波長更長
【答案】B
【解析】
【詳解】A.“隱私聲盾”利用的是兩列聲波相互干涉的原理,故A錯誤;
B.由于兩列聲波需要相互干涉,故抵消聲波與后排說話聲波的頻率相同,故B正確;
C.機械波的傳播速度與介質(zhì)有關(guān),故抵消聲波與后排說話聲波的傳播速度一樣快,故C錯誤;
D.抵消聲波與后排說話聲波波長相等,故D錯誤。
故選B。
4. A、B是一條電場線上的兩個點,一負點電荷僅在靜電力作用下以一定的初速度由A點沿電場線運動到B點,其v—t圖像如圖所示。則此電場的電場線分布可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【詳解】CD.負點電荷在靜電力的作用下由A運動到B,由v-t圖像知,負點電荷做加速度逐漸增大的加速運動,由牛頓第二定律有
qE=ma
可知靜電力越來越大,即A→B的電場強度越來越大,電場線分布越來越密,故CD錯誤;
AB.負點電荷做做加速運動,而負電荷所受靜電力方向與場強方向相反,故場強方向為由B到A,故B錯誤,A正確。
故選A。
5. 如圖a、b兩個帶正電的粒子,以相同的速度先后垂直于電場線從同一點進入平行板間的勻強電場后,a粒子打在B板的a′點,b粒子打在B板的b′點,不計重力,則( )
A. a的電荷量一定大于b的電荷量
B. b的質(zhì)量一定大于a的質(zhì)量
C. a的比荷一定大于b的比荷
D. a的運動時間一定等于b的運動時間
【答案】C
【解析】
【詳解】D.設(shè)粒子電量為q,質(zhì)量為m,進入電場時的速度為v,加速度為a,運動時間為t,平行兩板的位移為 x,則加速度為
時間為
已知兩個粒子的初速度相等,由題圖可知,所以
故D錯誤;
ABC.粒子在電場方向的位移為
可得
由于y、E、v相同,而,所以a的比荷大于b的比荷,但a、b的電荷量和質(zhì)量無法確定大小關(guān)系,故AB錯誤,C正確。
故選C。
6. 如圖所示,A、B、C、D、E、F分別是兩個邊長為3cm的正三角形的頂點,兩個三角形的中心重合,頂點A向上,頂點D向下,一勻強電場與兩三角形在同一平面內(nèi),將一個電子從A點移動到F點,其電勢能增加9.6×10-19J,將一個電子從C點移動到A點,其電勢能減少9.6×10-19J,則下列說法正確的是( )
A. 勻強電場的場強方向為由B指向D
B. 勻強電場的場強大小為300V/m
C. 將一個電子由A點移到D點,其電勢能增加1.92×10-18J
D. 將一個電子由B點移到C點,其電勢能增加9.6×10-19J
【答案】C
【解析】
【詳解】A.根據(jù)題意,電子從A點移動到F點電勢能的增加量與從C點移動到A點電勢能的減少量相等,則C、F兩點電勢相等,C、F連線為等勢面,電場線與等勢面垂直,由高電勢指向低電勢,即由A指向B,故A錯誤;
B.如圖所示
電場強度為
故B錯誤;
CD.勻強電場中同一方向電勢下降一樣快,將一個電子由A點移到D點,其電勢能增加量應(yīng)為從A點移動到F點電勢能增加量的2倍,即1.92×10-18J,同理將一個電子由B點移到C點電勢能減少等于電子從C點移動到A點電勢能的減少量,即9.6×10-19J,故C正確,D錯誤。
故選C。
7. 蝴蝶的翅膀在陽光的照射下呈現(xiàn)出閃亮耀眼的藍色光芒,這是因為光照射到蝴蝶翅膀的鱗片上發(fā)生了干涉。電子顯微鏡下的兩片鱗片平行,厚度均勻,結(jié)構(gòu)的示意圖如圖所示。一束藍光以入射角i從a點入射,一部分光直接反射,另一部分光經(jīng)過一系列折射、反射后從b點射出。下列說法正確的是( )
A. a點的反射光線與b點的折射光線不平行
B. 若入射角i變大,則入射點a與出射點b間的距離將變小
C. 若僅將藍光換為紅光,則入射點a與出射點b間的距離不變
D. 若僅將藍光換為紫光,則入射點a與出射點b間的距離變小
【答案】D
【解析】
【詳解】A.圖中鱗片平行,厚度均勻,作出光路圖,如圖所示
由圖可知,a點的反射光線與b點的折射光線平行,故A錯誤;
B.如圖所示
由圖可知,入射角i變大,則折射角變大,折射光線在下面鱗片的發(fā)生反射的位置右移,則b點的位置也右移,a、b兩點間的距離變大,故B錯誤;
C.若僅將藍光換為紅光,入射光的折射率變小,根據(jù)折射定律可知,折射角變大,則入射點a與出射點b間的距離變大,故C錯誤;
D.若僅將藍光換為紫光,入射光的折射率變大,根據(jù)折射定律可知,折射角變小,則入射點a與出射點b間的距離變小,故D正確。
故選D。
二、多項選擇題:本題共3小題,每小題5分,共15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5分,選對但不全的得3分,有錯選的得0分。
8. 對下列四個有關(guān)光的實驗示意圖,分析正確的是( )
A. 圖甲是光束照射圓盤后的衍射圖樣,中心的亮斑叫泊松亮斑
B. 圖乙中若只減小屏到擋板的距離L,則相鄰亮條紋間距離將減小
C. 圖丙中單色光的波長越長,穿過單縫后衍射條紋間距越小
D. 若只旋轉(zhuǎn)圖丁中M或N一個偏振片,光屏P上的光斑亮度不會發(fā)生變化
【答案】AB
【解析】
【詳解】A.根據(jù)圖像可知,圖甲是圓盤衍射,中心的亮斑叫泊松亮斑,故A正確;
B.根據(jù)條紋間距公式
可知,若只減小屏到擋板的距離L,則相鄰亮條紋間距離將減小,故B正確;
C.單色光的波長越長,穿過單縫后衍射條紋間距越大,故C錯誤;
D.自然光通過M后變成偏振光,若N的偏振方向與M的偏振方向相同,光屏上光斑最亮;若N的偏振方向與M的偏振方向垂直,光屏上幾乎沒有亮斑,因此當(dāng)M和N發(fā)生相對轉(zhuǎn)動時,光屏上的光斑亮度會發(fā)生變化,故D錯誤。
故選AB。
9. 如圖所示,一平行板電容器兩極板間距離為d,極板間電勢差為U,一個電子從O點沿垂直于極板的方向射入兩極板間,最遠到達A點,然后返回。已知OA兩點相距為h,電子質(zhì)量為m,電荷量為,重力不計,規(guī)定右側(cè)極板電勢為零。下列說法正確的是( )
A. 將右側(cè)極板向右平移一小段距離,電容器帶電量減少
B. 將右側(cè)極板向右平移一小段距離,電子以原初速度向右運動不能到達A點
C. 在電容器與電源斷開后將右側(cè)極板向右平移一小段距離,電子剛好到達A點,電子從O點射出時的速度
D. 在電容器與電源斷開后將右側(cè)極板向右平移一小段距離,A點的電勢降低
【答案】AC
【解析】
【詳解】A.將右側(cè)極板向右平移一小段距離,增大,由平行板電容器的電容決定式
可知,增大,電容器電容減小,而電容器兩端的電壓不變,由電容的定義式
電容器的電容變小,電壓不變,則帶電量減少,故A正確;
B.電容器兩端電壓不變,由動能定理有
有
可知將右側(cè)極板向右平移一小段距離,即增大,則電子以原初速度向右運動到達A點的動能增大,故電子能到達A點,B錯誤;
CD.由平行板電容器的電容決定式和定義式
,
有
再由勻強電場場強與電壓關(guān)系
可得
則在電容器與電源斷開后將右側(cè)極板向右平移一小段距離,即d增大,電場強度是不變的,而A點的電勢為
因為E不變,增大,所以A點的電勢升高;
電容器與電源斷開后將右側(cè)極板向右平移一小段距離后電子剛好到達A點,根據(jù)前面分析可知板間場強不變,根據(jù)動能定理
解得電子從O點射出時的速度為
故C正確,D錯誤。
故選AC。
10. 在如圖所示的直角坐標系中,y軸為介質(zhì)Ⅰ和Ⅱ的分界面,機械波在介質(zhì)Ⅰ和Ⅱ傳播的速度比為1:2。振幅為的波源在處,振幅為波源在處,振動頻率相同。時刻兩波源同時開始沿 y 軸方向振動,在與原點O之間存在點P,點P處質(zhì)點的振動圖像如圖乙所示,下列說法正確的是( )
A. 波源的起振方向沿y軸正方向
B. 波在介質(zhì)Ⅱ的傳播速度為
C. 點P所在的位置坐標是
D. 從到6s過程中原點O處質(zhì)點振動的路程為
【答案】AD
【解析】
【詳解】A.由圖可知P點在2s末開始振動的振幅是2cm,可知波源S2的振動形式2s末傳播到P點,P點的起振方向是y軸正方向,所以波源的起振方向沿y軸正方向,故A正確;
B.設(shè)機械波在介質(zhì)I和II傳播的速度大小分別為、,由圖可知5s末,波源S1的振動形式傳播到P
點,則
,,
解得
波在介質(zhì)Ⅱ的傳播速度為
故B錯誤;
C.點P所在的位置坐標是
故C錯誤;
D.波源的振動傳播到O點的時間
波源的振動傳播到O點的時間
由圖可知兩波的周期均為
波源的振動傳播到O點,開始沿y軸正方向振動,由
可知波源的振動傳播到O點時,O點已經(jīng)振動了,正好通過平衡位置向y軸負方向振動,振動的路程為
由圖可知波源的起振方向是y軸負方向,所以波源的振動傳播到O點后兩列波在O點的振動加強,振幅為
從到6s過程中原點O處質(zhì)點在波源的振動傳播到O點后振動的時間
振動路程為
從到6s過程中原點O處質(zhì)點振動的路程為
故D正確。
故選AD。
第II卷(非選擇題 共57分)
三、實驗題:本題共2小題,11題6分,12題10分,共16分。
11. 在“測量金屬絲的電阻率”的實驗中,實驗小組的同學(xué)測量一段阻值較小、粗細均勻金屬絲的電阻率。
(1)為減小測量誤差并且待測電阻兩端的電壓能從0開始調(diào)節(jié),實驗電路應(yīng)采用下列電路方案________(選填“甲”,“乙”,“丙”,“丁”)更合理。
(2)如果某同學(xué)選擇的是丙圖或丁圖,為了保護電路,閉合開關(guān)之前滑動變阻器滑片應(yīng)置于__________(選填“左”或“右”)端。
(3)測量出金屬絲直徑為d、長度為L,電壓表示數(shù)為U,電流表示數(shù)為I,則該金屬絲電阻率測量值的表達式ρ=__________。
【答案】(1)丁 (2)左
(3)
【解析】
【小問1詳解】
實驗要求待測電阻兩端的電壓能從0開始調(diào)節(jié),則滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法,同時由于待測電阻阻值較小,所以電流表應(yīng)采用外接法,可以減小實驗誤差。
故選丁。
【小問2詳解】
為了保護電路,閉合開關(guān)之前滑動變阻器滑片應(yīng)置于左端,使電壓表和電流表的示數(shù)從0開始調(diào)節(jié)。
【小問3詳解】
根據(jù)電阻定律可得
聯(lián)立可得該金屬絲電阻率測量值的表達式為
12. 智能手機內(nèi)置許多傳感器,某同學(xué)想到使用其中的光傳感器,結(jié)合單擺原理測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?br>(1)實驗操作步驟如下:
①用螺旋測微器測量小鋼球的直徑d,測得結(jié)果如圖甲所示,其讀數(shù)d=_______mm;
②將細繩一端固定在O點,另一端系上小鋼球,用毫米刻度尺測量出擺線的長度L;
③如圖乙所示,實驗前,使手機光感元件位于小鋼球的正下方,打開手機中測量亮度的應(yīng)用軟件;
④使單擺擺動,每當(dāng)小鋼球經(jīng)過最低點時,光感元件會采集到一個亮度的最小值。采集到亮度隨時間變化的圖像如圖丙,則單擺的周期T=_____s(保留兩位有效數(shù)字);
(2)若該同學(xué)把 O 點到鋼球中心的距離作為單擺擺長,則重力加速度的表達式可表示為g=_________;(用含L、d、T的表達式表示)
(3)若該同學(xué)沒有螺旋測微器,他多次改變擺線長度,在小擺角下測得不同擺線長度l對應(yīng)的小鋼球擺動周期T,并作出圖像,如圖丁所示。
①利用A、B兩點的坐標可得重力加速度的表達式g=_________;(用含l1、T1、l2、T2的表達式表示)
②圖像沒有過坐標原點,則由此方法計算得到的重力加速度的測量值_______(選填“大于”“等于”或
“小于”)真實值。
【答案】(1) ①. 8.600 ②. 2.0
(2)
(3) ①. ②. 等于
【解析】
【小問1詳解】
[1]螺旋測微器的讀數(shù)為
[2]當(dāng)小鋼球經(jīng)過最低點時,光感元件會采集到一個亮度的最小值,可知相鄰兩次亮度的最小值的時間為單擺的半個周期,由此可得單擺的周期為
【小問2詳解】
由題意可知,單擺擺長為
根據(jù)單擺的周期公式
可得
【小問3詳解】
[1]根據(jù)單擺周期公式
變形有
根據(jù)圖像的斜率可知
解得
[2]根據(jù)圖像可知,擺長的測量值偏小,表達式變?yōu)?br>則圖像的斜率不變,測量值等于真實值。
四、計算題:本題共3小題,共41分,要求寫出必要的過程和文字表述。
13. 一列簡諧橫波沿著x軸傳播,t=0時刻的波形如圖甲所示,平衡位置為x=2m處的質(zhì)點振動圖像如圖乙所示。求:
(1)這列波的傳播方向及傳播速度的大??;
(2)經(jīng)過0.55s平衡位置為x=2m的質(zhì)點位移的大小與路程。
【答案】(1)機械波沿x軸正方向傳播,20m/s
(2)0.2m,2.2m
【解析】
【小問1詳解】
從乙圖可知,x=2m處的質(zhì)點t=0時刻向-y方向振動,根據(jù)“上下坡”法可知,機械波向x軸正方向傳播;由圖甲知波長
由圖乙知周期
所以波速
【小問2詳解】
因為
所以平衡位置為x=2m的質(zhì)點在0.55s時刻位于波峰,位移為
路程為
14. 由兩種透明材料甲、乙制成的棱鏡的截面ABC如圖所示,其中材料甲的截面ABO為直角三角形,∠A=60°,∠AOB=90°,,材料乙是四分之一圓截面。一細光束由AB邊的中點D與AB成45°角斜射入材料甲,經(jīng)折射后該光束垂直于OB進入材料乙,剛好在乙的圓弧面上發(fā)生全反射,然后射到OC邊上的G點(未畫出)。真空中光速為c,求
(1)材料甲的折射率n1;
(2)材料乙的折射率n2;
(3)該細光束在此棱鏡中從D傳播到G所經(jīng)歷的時間t。
【答案】(1)
(2)2 (3)
【解析】
【小問1詳解】
光由空氣射入甲,折射角θ=30°,由折射定律解得
【小問2詳解】
可知光束垂直于OB邊的中點E射入材料乙,在BC弧上的F點發(fā)生全反射,到達OC邊上的G點,如圖所示
由幾何關(guān)系知,材料乙中臨界角為
由全反射公式
解得
【小問3詳解】
由幾何知識知
光在材料甲中的速度為
光在材料乙中的速度為
光在材料甲中傳播時間為
光在材料乙中傳播時間為
則該細光束在此棱鏡中從D傳播到G所經(jīng)歷的時間為
15. 如圖所示,豎直平面內(nèi)有一光滑的半圓形絕緣軌道PQ與絕緣水平面在P點平滑相接,圓心為O,其半徑,距P點左側(cè)L=1.8m處有一豎直固定擋板MN,擋板MN長d=0.4m,擋板中心為O',O'O所在水平面與MP所在水平面之間存在豎直向上的勻強電場,電場強度E=2×103V/m,一帶電荷量q=+1×10?3C,質(zhì)量為的小球,以水平初速度v0=4.5m/s從P點進入半圓形軌道,沿著半圓形軌道運動到Q點拋出,最后打在擋板MN上,小球可視為質(zhì)點,不考慮電荷轉(zhuǎn)移,取。求:
(1)小球運動到Q點的速度大??;
(2)小球打在擋板MN上的位置;
(3)若小球沿著半圓形軌道運動從Q點拋出最后打在擋板的O'M段,求小球初速度v0的取值范圍。
【答案】(1)4.5m/s
(2)M點 (3)或
【解析】
【小問1詳解】
小球從P點運動到Q點,根據(jù)動能定理
解得
【小問2詳解】
小球在水平方向做勻速直線運動,在豎直方向先勻加速,進電場后再勻減速,設(shè)小球在電場中的加速度為a,則
解得
即小球在電場內(nèi)外的加速度大小相等,方向相反,豎直方向的運動具有對稱性,小球從拋出到進入電場過程,有
解得
小球從拋出到打在擋板上的時間
由對稱性可知,小球在進入電場后豎直方向的位移也為R,小球剛好打在M點;
【小問3詳解】
小球剛好從右上方打在O'點,則
(n=0,1,2,3…)
所以
(n=0,1,2,3…)
小球剛好從右下方打在O'點,則
(n=0,1,2,3…)
所以
(n=0,1,2,3…)
小球要打O'M段,初速度應(yīng)滿足
(n=0,1,2,3…)
小球沿半圓軌道運動,在Q點,應(yīng)滿足
解得
在P點,應(yīng)滿足
所以
綜上,小球初速度取值范圍是
或
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