内容正文:
一模考前模拟——物理试卷
一、单选题
1. 李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒,吴健雄用的衰变完成实验验证,衰变方程是,是反中微子。则( )
A. 反中微子不带电
B. 衰变放出的电子来自原子外层
C. 衰变过程吸收能量
D. 比更稳定
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据衰变过程中电荷数与质量数守恒可知,的电荷数与质量数均为零,故不带电,故A正确;
B.β衰变中,释放的电子由原子核内的中子衰变产生,并非来自原子外层电子,故B错误;
C.自发衰变过程释放能量,故C错误;
D.由于自发衰变为,表明更稳定,故D错误。
故选A。
2. 如图所示,笔记本电脑放在折叠式支架上,支架静置于水平面上。现仅增大角,电脑保持静止,则支架( )
A. 对电脑的摩擦力变小 B. 对电脑的支持力变小
C. 对电脑的作用力变小 D. 对水平面的压力变小
【答案】B
【解析】
【详解】AB.设电脑平面与水平方向的夹角为α,则对电脑分析可知支架对电脑的摩擦力
对电脑的支持力
增大角,则α变大,则f变大,N变小,A错误,B正确;
C.由平衡可知,支架对电脑的作用力与电脑的重力等大反向,可知支架对电脑的作用力不变,C错误;
D.对电脑和支架整体分析可知,水平面对支架的支持力与整体的重力等大反向,则支持力大小不变,由牛顿第三定律可知,支架对水平面的压力不变,D错误。
故选B。
3. 将某种液体滴在玻璃板表面,形成扁平球形的液滴,如图所示。现将玻璃板竖直插入该液体中,稳定后玻璃板左右两侧的液面形状可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据题干中液滴的形态可知,此种液体与玻璃是不浸润的。所以玻璃板插入液体时的图像应如图A所示。
故选A。
4. “天问一号”探测器到达火星附近,经“刹车”被火星捕获,进入大椭圆轨道,近火点为A点。探测器到达大椭圆轨道远火点B时进行变轨,通过调整轨道平面、降低近火点高度,使轨道变为经过火星南北两极的极轨,如图所示。关于探测器的运动,下列说法正确的是( )
A. 由A向B运动过程中速度变大
B. 变轨后在B点的引力小于变轨前的引力
C. 变轨后在B点的速率大于变轨前的速率
D. 大椭圆轨道的机械能大于它在极轨的机械能
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据开普勒第二定律,在椭圆轨道上近地点速度大于远地点,故从A向B速度减小,A错误;
B.由万有引力公式知,同一位置万有引力相同,故B错误;
C.变轨后的极轨半长轴更小,需要减速到达,故C错误;
D.从高轨道到低轨道,探测器需要点火减速,势能不变动能减小,总机械能减小。所以大椭圆轨道的机械能更大,故D正确。
故选D。
5. He-Ne激光器中Ne原子分别从、能级向能级跃迁时释放出、光子,如图所示。下列说法正确的是( )
A. 的波长比的小 B. 的能量比的小
C. 的动量比的小 D. 在真空中的速度比小
【答案】A
【解析】
【详解】A B.由能级跃迁公式有
到的能级差比到的能级差大,故的能量比的大,的波长比的小,故A正确,B错误;
C.又光子的动量,的波长比的小,故的动量比的大,故C错误;
D.它们在真空中的速度相等都是光速,故D错误。
故选A。
6. 如图所示,3D打印机的水平托盘静止不动,喷头沿托盘对角线方向匀速运动至点时,同时使托盘沿边方向匀速运动,则托盘上打印的图案可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】由于喷头与托盘都是匀速直线运动,则合运动是匀速直线运动,由于喷头有水平方向的分运动,则轨迹不可能沿竖直方向,若托盘运动的速度恰好等于喷头速度在AD方向上的分量,在这种情况下,喷头相对于托盘的运动会沿AB方向。
故选D。
7. 上端封闭、下端开口的导热玻璃管倒扣在水槽中,处于静止状态。现缓慢向上提起玻璃管、管下端未离开水面,如图所示。则此过程中管内( )
A. 气体分子数密度变大 B. 气体分子平均动能变小
C. 水面上升 D. 气体放热
【答案】C
【解析】
【详解】上提玻璃管,则管内水面上升,与水槽内的水面高度差h减小,根据可知,内部气体压强减小,气体温度不变,根据,则体积变大,则气体分子数密度变小,气体分子平均动能不变,气体对外做功,内能不变,根据热力学第一定律,则气体吸热。
故选C。
8. 图甲为智能停车位,车位地面预埋有自感线圈L和电容器C构成的LC振荡电路。当车辆靠近自感线圈L时,相当于在线圈中插入铁芯,使自感系数变大,引起LC电路中的振荡电流频率变化。智能停车位计时器根据振荡电流频率变化,进行计时。某次振荡电路中的电流随时间变化如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. t1时刻线圈中自感电动势最大
B. 由图乙可判断汽车正进入智能停车位
C. t1~t2过程,电容器C极板电荷量在减小
D. 甲图中LC振荡电路正处于电场能向磁场能转化的状态
【答案】B
【解析】
【详解】A.t1时刻电流最大,此时磁通量变化率为零,自感电动势为0,故A错误;
B.由图乙可知,振荡电路的周期变大,根据可知线圈自感系数变大,则汽车正驶入智能停车位,故B正确;
C.t1~t2过程,电流逐渐减小,电容器充电,电量增加,故C错误;
D.甲图中电容器正在充电,LC振荡电路正处于磁场能向电场能转化的状态,故D错误。
故选B。
9. 正六边形6个顶点各固定一个等量正点电荷,中心也固定一个点电荷,电荷附近的电场线分布如图所示,、、三点在以中心为圆心的圆上。则( )
A. 中心处的点电荷带负电 B. 、处电场强度相同
C. 处的电势比处的低 D. 处的电势比处的低
【答案】C
【解析】
【详解】A.电场线从正电荷出发,到负电荷终止。图中电场线从正六边形顶点的正电荷出发,没有汇向中心处的点电荷,说明中心处的点电荷带正电,故A错误;
B.电场强度是矢量,既有大小又有方向。根据电场线的分布和对称性可知,b、c两点电场强度的大小相等,但方向肯定不同,故B错误;
CD.根据电荷分布的对称性,、两点的电势相等,相较于a点,、两点更靠近正电荷,所以a处的电势比处的低,故C正确,D错误。
故选C。
10. 如图所示,一个固定导轨长臂水平、短臂竖直,系有轻质细线的圆环A套在长臂上,细线另一端与小球B相连。已知A质量为2m,B质量为m,细线长度为L。初始时圆环A距短臂,细线水平且伸直,在外力作用下A与B均保持静止。已知若A与短臂碰撞能以原速率反弹,长臂足够长,不计一切摩擦和空气阻力。则撤去外力后( )
A. A、B组成的系统水平方向动量守恒 B. B能够回到初始高度
C. B不会向右运动 D. A与短臂碰撞瞬间,细线拉力突然变大
【答案】C
【解析】
【详解】A.A与短臂碰撞前和碰撞后,A、B组成的系统水平方向所受合外力为零,动量守恒;A与短臂碰撞过程,A、B组成的系统水平方向所受合外力不为零,动量不守恒,故A错误;
B.A与短臂碰撞后,A、B组成的系统水平方向动量不为零,而B上升到最大高度时,水平方向与A共速,则A、B的速度不为零,则系统的动能不为零,而A、B组成的系统机械能守恒,则B的重力势能必然比初始少,故不能回到初始高度,故B错误;
C.A与短臂碰撞前的过程,A、B组成的系统水平方向不受外力,故系统水平方向动量守恒,则有
对时间求和得
得
因
则A与短臂碰撞时B恰好运动到最低点,设A与短臂碰撞前瞬间A、B的速度大小分别为和,根据动量守恒和机械能守恒得,
联立解得,
A与短臂碰撞,速度大小不变,方向瞬间反向,设向左为正方向,B再次回到最低点时A、B的速度分别为和,从碰后开始直到B再次回到最低点的过程,根据动量守恒和机械能守恒有,
联立解得,
即B再次回到最低点时,A、B的速度都向左,且A的速度大于B的速度,此后A会通过细线带动B水平方向上向左运动,如此反复下去,故B不会向右运动,故C正确;
D.A与短臂碰撞前瞬间,细线竖直,A的速度向右,B的速度向左,A与短臂碰撞瞬间,A的速度瞬间反向,B相对于A水平方向的速度变小,根据
可得
故A与短臂碰撞瞬间,绳子拉力突然变小,故D错误。
故选C。
二、实验题
11. 某兴趣小组欲利用加速度传感器测定一个电源的内阻,设计了如图甲所示的测量电路。质量为的加速度传感器穿过光滑的水平横杆,劲度系数为的轻弹簧一端固定,另一端连接传感器。电源电动势为,内阻未知,滑动变阻器的总阻值为,有效长度为。主要实验步骤如下:
①按图甲连接电路,系统静止时滑动触头位于滑动变阻器的正中间,闭合开关,此时电流表指针如图乙所示;
②使系统以某一恒定加速度水平运动,利用加速度传感器测出此时的加速度(以向右为正方向),记录电流表示数;
③重复步骤②,改变系统加速度,得到多组、的测量数据;
④断开开关,整理器材。
回答下列问题:
(1)步骤①中电流表示数为__________;
(2)若系统从静止开始向右加速,则电流表示数将__________(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)当加速度传感器示数为()时,弹簧的形变量为,则滑动变阻器接入电路的有效阻值为__________(用、、表示);
(4)利用图像来处理获得的多组实验数据,若以为纵轴,以为横轴,通过描点可以做出如图丙所示的线性关系图像,图像纵截距为。根据题目中所给的字母,可得该电源的内阻为__________(用、、、、表示);
(5)若考虑电流表的内阻,对电源内阻的测量结果__________(选填“有”或“无”)影响,并说明理由:_________________________________________________。
【答案】(1)0.26
(2)变小 (3)
(4)
(5) ①. 有 ②. 电流表内阻会被计入电源内阻的测量值中,导致测量结果偏大。
【解析】
【小问1详解】
图乙电流表选择的量程为,分度值为0.02A,因此电流表的示数为。
【小问2详解】
若系统从静止开始向右加速,则加速度传感器应受到向右的合力,故弹簧会被压缩,所以滑动变阻器的滑动触头会向左移动,因此滑动变阻器接入电路的电阻会变大,根据闭合电路欧姆定律可知电路中的电流为
所以随着外电阻的增大,电路中的电流会变小。
【小问3详解】
滑动变阻器的总阻值为,有效长度为,当加速度(向右加速)时,弹簧被压缩,则滑动触头向左移动,此时接入电路的有效长度为
由于滑动变阻器的阻值与长度成正比可得,所以此时接入电路的有效阻值为
【小问4详解】
当加速度传感器示数为()时,弹簧的压缩量为,则对加速度传感器列牛顿第二定律方程有
解得
根据闭合电路欧姆定律有
整理变形得
所以图像与纵轴的截距为
解得该电源的内阻为
【小问5详解】
[1][2] 当考虑电流表的内阻时,闭合电路欧姆定律的表达式会变为
在推导的线性关系时,电流表的内阻会和电源的内阻r合并为一个等效内阻
因此计算出的“电源内阻”实际上是,和真实的电源内阻r不一致。所以若考虑电流表的内阻,对电源内阻的测量结果会有影响,电流表内阻会被计入电源内阻的测量值中,导致测量结果偏大。
三、解答题
12. 转角菱方氮化硼光学晶体,是世界上已知最薄的光学晶体,仅有微米量级厚度,能效相较于传统晶体提升了100至1万倍。如图为氮化硼光学晶体的截面图,其截面长为。一束单色光斜射到上表面A点,当入射角时反射光线和折射光线恰好垂直,折射光线经长方体侧面反射后射到下表面,光在真空中的传播速度为。
(1)求透明材料的折射率;
(2)若改变光线在A点的入射角,求光从上端面传播至下端面的最长时间。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
单色光在透明材料上表面的入射角为60°,反射角也为60°,反射光线和折射光线恰好垂直,则折射角为
根据折射定律,有
【小问2详解】
折射光线在介质中的速度为
若改变A点的入射角,使A点折射角为C,则有
此时,则在侧面发生全反射。
为光线在侧边能取到的最小入射角,故最长时间为
13. 某同学用如图所示的装置研究“电磁驱动”。若U形磁铁N、S两极之间的磁场可近似认为是匀强磁场,磁感应强度为,矩形线圈的高、宽分别为、,匝数为,电阻为。某时刻当U形磁铁平面和线圈平面两者共面时,它们同方向转动的角速度分别为和,且,求此时:
(1)线圈中感应电动势的大小;
(2)线圈的电功率。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
当U形磁铁平面和线圈平面两者共面时,线框中感应电动势的大小
即
【小问2详解】
此时线圈的电功率
可得
14. 如图所示,在平面内第一象限存在沿方向的匀强电场,第四象限存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为。质量为、电荷量为的粒子,在时刻从轴上处以初速度沿方向射入电场,进入磁场时的速度大小为。不计粒子重力,求:
(1)电场强度的大小;
(2)粒子前两次经过轴位置的间距;
(3)粒子经过轴的时刻。
【答案】(1)
(2)
(3)见解析
【解析】
【小问1详解】
粒子在电场中做类平抛运动,有
竖直方向做匀加速直线运动,有
加速度为
联立解得
【小问2详解】
设粒子从Q点进入磁场做匀速圆周运动,速度与轴的夹角为,轨迹如图所示
有
可知
由洛伦兹力提供向心力,有
可得
由几何关系可知,匀速圆周运动的圆心角为
则粒子从Q点进磁场,从点出磁场的间距
【小问3详解】
粒子做类平抛的时间为
粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为
则粒子在磁场中匀速圆周的时间为
则粒子第一次经过轴的时刻为
粒子第二次经过轴的时刻为
粒子从Q点进入电场后做类斜上抛运动,由运动的对称性可知在电场中运动时间为,粒子第三次经过轴开始,奇数次穿过轴的时刻为()
粒子第四次经过轴开始,偶数次穿过轴的时刻为()
15. 如图所示,一质量为的小滑块A静止在倾角为的足够长斜面上,另一质量为的小滑块B从距A滑块处由静止释放,经过一段时间滑块B与滑块A发生弹性碰撞,碰撞时间极短。已知滑块A与斜面间的动摩擦因数,滑块B与斜面间无摩擦,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为。求:
(1)滑块B与滑块A发生第一次碰撞前瞬间的速度大小;
(2)滑块B与滑块A发生第一次碰撞后两者间的最大距离;
(3)整个过程中滑块A与斜面间摩擦产生的总内能。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
滑块B不受摩擦力,沿着斜面向下做匀加速直线运动,有
解得
【小问2详解】
B与A发生完全弹性碰撞,取沿斜面向下为正方向,有,
解得,(负号表示速度沿斜面向上)
因,碰后A滑块沿斜面向下做匀减速直线运动到停下,加速度大小为
则滑块A下滑的位移为
滑块B先向上以加速度做匀减速直线运动,速度减为零后再反向以做匀加速直线运动,则当滑块B的速度减为零时,两滑块的距离达到最大,有
【小问3详解】
滑块A与B在第一次碰撞后,与斜面间的摩擦生热为
滑块B向下加速回到出发点的速度为,再加速到A处的速度设为,有
解得
同理可得第二次碰后A的速度大小为
滑块A第二次下滑的位移为
产生的热量
同理可得
故可知
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一模考前模拟——物理试卷
一、单选题
1. 李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒,吴健雄用的衰变完成实验验证,衰变方程是,是反中微子。则( )
A. 反中微子不带电
B. 衰变放出的电子来自原子外层
C. 衰变过程吸收能量
D. 比更稳定
2. 如图所示,笔记本电脑放在折叠式支架上,支架静置于水平面上。现仅增大角,电脑保持静止,则支架( )
A. 对电脑的摩擦力变小 B. 对电脑的支持力变小
C. 对电脑的作用力变小 D. 对水平面的压力变小
3. 将某种液体滴在玻璃板表面,形成扁平球形的液滴,如图所示。现将玻璃板竖直插入该液体中,稳定后玻璃板左右两侧的液面形状可能正确的是( )
A. B.
C. D.
4. “天问一号”探测器到达火星附近,经“刹车”被火星捕获,进入大椭圆轨道,近火点为A点。探测器到达大椭圆轨道远火点B时进行变轨,通过调整轨道平面、降低近火点高度,使轨道变为经过火星南北两极的极轨,如图所示。关于探测器的运动,下列说法正确的是( )
A. 由A向B运动过程中速度变大
B. 变轨后在B点的引力小于变轨前的引力
C. 变轨后在B点的速率大于变轨前的速率
D. 大椭圆轨道的机械能大于它在极轨的机械能
5. He-Ne激光器中Ne原子分别从、能级向能级跃迁时释放出、光子,如图所示。下列说法正确的是( )
A. 的波长比的小 B. 的能量比的小
C. 的动量比的小 D. 在真空中的速度比小
6. 如图所示,3D打印机的水平托盘静止不动,喷头沿托盘对角线方向匀速运动至点时,同时使托盘沿边方向匀速运动,则托盘上打印的图案可能是( )
A. B.
C. D.
7. 上端封闭、下端开口的导热玻璃管倒扣在水槽中,处于静止状态。现缓慢向上提起玻璃管、管下端未离开水面,如图所示。则此过程中管内( )
A. 气体分子数密度变大 B. 气体分子平均动能变小
C. 水面上升 D. 气体放热
8. 图甲为智能停车位,车位地面预埋有自感线圈L和电容器C构成的LC振荡电路。当车辆靠近自感线圈L时,相当于在线圈中插入铁芯,使自感系数变大,引起LC电路中的振荡电流频率变化。智能停车位计时器根据振荡电流频率变化,进行计时。某次振荡电路中的电流随时间变化如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. t1时刻线圈中自感电动势最大
B. 由图乙可判断汽车正进入智能停车位
C. t1~t2过程,电容器C极板电荷量在减小
D. 甲图中LC振荡电路正处于电场能向磁场能转化的状态
9. 正六边形6个顶点各固定一个等量正点电荷,中心也固定一个点电荷,电荷附近的电场线分布如图所示,、、三点在以中心为圆心的圆上。则( )
A. 中心处的点电荷带负电 B. 、处电场强度相同
C. 处的电势比处的低 D. 处的电势比处的低
10. 如图所示,一个固定导轨长臂水平、短臂竖直,系有轻质细线的圆环A套在长臂上,细线另一端与小球B相连。已知A质量为2m,B质量为m,细线长度为L。初始时圆环A距短臂,细线水平且伸直,在外力作用下A与B均保持静止。已知若A与短臂碰撞能以原速率反弹,长臂足够长,不计一切摩擦和空气阻力。则撤去外力后( )
A. A、B组成的系统水平方向动量守恒 B. B能够回到初始高度
C. B不会向右运动 D. A与短臂碰撞瞬间,细线拉力突然变大
二、实验题
11. 某兴趣小组欲利用加速度传感器测定一个电源的内阻,设计了如图甲所示的测量电路。质量为的加速度传感器穿过光滑的水平横杆,劲度系数为的轻弹簧一端固定,另一端连接传感器。电源电动势为,内阻未知,滑动变阻器的总阻值为,有效长度为。主要实验步骤如下:
①按图甲连接电路,系统静止时滑动触头位于滑动变阻器的正中间,闭合开关,此时电流表指针如图乙所示;
②使系统以某一恒定加速度水平运动,利用加速度传感器测出此时的加速度(以向右为正方向),记录电流表示数;
③重复步骤②,改变系统加速度,得到多组、的测量数据;
④断开开关,整理器材。
回答下列问题:
(1)步骤①中电流表示数为__________;
(2)若系统从静止开始向右加速,则电流表示数将__________(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)当加速度传感器示数为()时,弹簧的形变量为,则滑动变阻器接入电路的有效阻值为__________(用、、表示);
(4)利用图像来处理获得的多组实验数据,若以为纵轴,以为横轴,通过描点可以做出如图丙所示的线性关系图像,图像纵截距为。根据题目中所给的字母,可得该电源的内阻为__________(用、、、、表示);
(5)若考虑电流表的内阻,对电源内阻的测量结果__________(选填“有”或“无”)影响,并说明理由:_________________________________________________。
三、解答题
12. 转角菱方氮化硼光学晶体,是世界上已知最薄的光学晶体,仅有微米量级厚度,能效相较于传统晶体提升了100至1万倍。如图为氮化硼光学晶体的截面图,其截面长为。一束单色光斜射到上表面A点,当入射角时反射光线和折射光线恰好垂直,折射光线经长方体侧面反射后射到下表面,光在真空中的传播速度为。
(1)求透明材料的折射率;
(2)若改变光线在A点的入射角,求光从上端面传播至下端面的最长时间。
13. 某同学用如图所示的装置研究“电磁驱动”。若U形磁铁N、S两极之间的磁场可近似认为是匀强磁场,磁感应强度为,矩形线圈的高、宽分别为、,匝数为,电阻为。某时刻当U形磁铁平面和线圈平面两者共面时,它们同方向转动的角速度分别为和,且,求此时:
(1)线圈中感应电动势的大小;
(2)线圈的电功率。
14. 如图所示,在平面内第一象限存在沿方向的匀强电场,第四象限存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为。质量为、电荷量为的粒子,在时刻从轴上处以初速度沿方向射入电场,进入磁场时的速度大小为。不计粒子重力,求:
(1)电场强度的大小;
(2)粒子前两次经过轴位置的间距;
(3)粒子经过轴的时刻。
15. 如图所示,一质量为的小滑块A静止在倾角为的足够长斜面上,另一质量为的小滑块B从距A滑块处由静止释放,经过一段时间滑块B与滑块A发生弹性碰撞,碰撞时间极短。已知滑块A与斜面间的动摩擦因数,滑块B与斜面间无摩擦,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为。求:
(1)滑块B与滑块A发生第一次碰撞前瞬间的速度大小;
(2)滑块B与滑块A发生第一次碰撞后两者间的最大距离;
(3)整个过程中滑块A与斜面间摩擦产生的总内能。
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