内容正文:
物 理 试 题 卷
注意事项:
1. 作答前,考生务必将自己的姓名、考场号、座位号填写在试卷的规定位置上。
2. 作答时,务必将答案写在答题卡上,写在试卷及草稿纸上无效。
3. 考试结束后,须将答题卡、试卷、草稿纸一并交回。
一、选择题:本题共 10 小题,共 43 分。
(一) 单项选择题:本题共 7 小题,每小题 4 分,共 28 分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是 符合题目要求的。
1. 已知 原子核在中子的轰击下发生裂变反应,一种可能的裂变方程为 ,产物 的半衰期约为 。下列说法正确的是
A. 原子核的比结合能比 原子核的小
B. 的半衰期会随环境温度和压强的变化而变化
C. 100 个 原子核经过一个半衰期后一定有 50 个发生衰变
D. 该裂变方程左、右两边都有中子,可改写成
2. 第十五届全国运动会的主火炬简化模型如题 2 图, 质量均匀分布的圆环水平静置于三根曲柱上, 三根曲柱与圆环的接触点为圆环三等分点,圆环与曲柱接触的切面与水平面夹角为 ,圆环质量为 ,重力加速度为 ,不计圆环与曲柱间的摩擦。下列说法正确的是
题 2 图
A. 圆环受到 3 个力作用
B. 每根曲柱对圆环的弹力均相同
C. 三根曲柱对圆环的合力大小为
D. 每根曲柱对圆环的弹力大小为
3. 如题 3 甲图, 某同学站在电梯内的水平地板上, 随电梯下楼过程的速度时间关系如图乙。该同学的质量为 ,重力加速度 ,该同学在下楼过程中对地板的最大压力为
题 3 图
A. 600N
B. 630N
C. 636N
D. 666N
4. 如题 4 甲图为风力发电的简易模型, 在风力的作用下, 风叶带动与其固定在一起的永磁铁转动。某一风速时, 线圈中产生的正弦式电流如图乙所示, 则
A. 线圈中电流方向每秒钟改变 10 次 B. 磁铁的转速为
C. 线圈中电流的有效值为 D. 0.1s 时穿过线圈平面的磁通量为零
5. 驾驶员对匀速行驶的汽车进行紧急刹车测试,停车距离包括反应距离和刹车距离,其中反应距离为汽车在驾驶员反应时间内匀速通过的距离,刹车距离为汽车开始匀减速到停止运动的距离。当初速度为 时测得反应距离和刹车距离均为 。若每次测试时驾驶员的反应时间和汽车减速过程的加速度均不变,则初速度为 时停车距离为
A. B. C. D.
6. 一折射率为 、半径为 的圆柱形透明介质薄片,在其一条直径上、与圆心 相距 的 点处嵌有一单色点光源。将圆周的十二等分点中如题 6 图所示的四个编号为甲、乙、丙、丁。光源沿圆平面直接射向甲、乙、丙、丁四处的光线能从圆周射出介质的有几处?
题 6 图
A. 1 B. 2
C. 3 D. 4
7. 如题 7 图,光滑水平导轨由间距为 的宽导轨和间距为 的窄导轨组成,宽导轨处在竖直向上、磁感应强度大小为 的匀强磁场中,窄导轨处在竖直向上、磁感应强度大小为 的匀强磁场中。由同一粗细均匀的直导棒截成 两段分别垂直宽、窄导轨放置,且 距宽导轨右端足够远,窄导轨右端足够长。 两段导棒的质量分别为 ,接入电路的电阻分别为 。不计导轨电阻, 两导棒在导轨上运动过程中始终与导轨垂直且接触良好。现给导棒 一个向右的初速度 在宽导轨上运动的过程中, 下列说法正确的是
题 7 图
A. 导棒 开始运动瞬间的安培力大小为
B. 导棒 组成的系统动量不守恒
C. 导棒 最终的速度大小为
D. 导棒 产生的焦耳热为
(二) 多项选择题:本题共 3 小题,每小题 5 分,共 15 分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项 符合题目要求,全部选对的得 5 分,选对但不全的得 3 分,有错选的得 0 分。
8. 题 8 甲图为汽车的空气减震器,直立圆筒形汽缸内用活塞封闭一定质量的理想气体,活塞通过连杆与车身相连, 汽缸固定在车的轮轴上, 其简化模型如图乙。当汽车急速通过崎岖路面的凹处时, 活塞相对圆筒下降, 不计活塞与汽缸间的摩擦力, 忽略气体与外界的热交换, 下列说法正确的是
题 8 图
A. 缸内气体压强增大
B. 气体对外界做正功
C. 缸内气体内能不变
D. 在单位时间单位面积上气体分子碰撞气缸壁的次数增多
9. 点电荷甲、乙分别固定在 轴上 处和坐标原点 处。在 正半轴电场强度 (以 轴正方向为场强的正方向) 随坐标 变化的关系如题 9 图,曲线与 轴交点横坐标为 、最高点对应横坐标为 。一负试探电荷从 之间某点静止释放后沿 轴正方向移动, 下列说法正确的是
题 9 图
A. 甲带负电、乙带正电
B. 甲、乙的电量大小之比为
C. 负试探电荷在 处电势能最小
D. 负试探电荷在 处电势能最小
10. 如题 10 图,一根弹性轻绳的一端固定在 点,另一端跨过固定在 处的光滑定滑轮与套在竖直杆上 点的滑块拴接,弹性轻绳原长等于 与 相距 连线水平。竖直杆足够长,滑块与杆之间的动摩擦因数等于 0.1,弹性轻绳上弹力 的大小与其伸长量 满足 ,其中 ,重力加速度 。滑块质量 ,从图示位置由静止释放,在其第一次下滑过程中, 下列说法正确的是
题 10 图
A. 滑块受到的摩擦力大小恒为 10N
B. 滑块下滑的最大位移为
C. 弹性轻绳的最大弹性势能为
D. 滑块与杆摩擦产生的热量为
二、非选择题:本题共 5 小题,共 57 分。
11. (7 分) 小明同学用题 11 甲图所示电路进行实验探究。所加直流电压 恒定,滑动变阻器 的总阻值为 。实验时将滑片 从最左端滑到最右端的过程中,理想电压表的读数 随滑片滑过的距离 的关系如图乙中曲线 I 。将 更换成总阻值为 的滑动变阻器 重新实验,结果如曲线 II 。 和 的电阻丝粗细均匀、绕制紧密,滑片有效滑动范围长度均为 。
题 11 图
(1)由实验结果可以推测, 比 更_____(填“大”或“小”),实验中使用 的优点是_____。
(2)使用 进行实验,当滑片滑过的距离 时,滑动变阻器滑片右侧部分分得的电压为_____,流经用电器的电流为_____。( 和 已知)
12. (9 分) 如题 12 甲图所示,地球卫星 只受地球万有引力作用沿椭圆轨道绕地球运动。在任意位置,将 与地球球心的距离记为 ,加速度与速度 共线和垂直的两个分量分别记为切向加速度 与法向加速度 。北斗导航系统对 的监控中,测量了它从近地点到远地点过程中 的大小随 的变化规律,结果如图乙,其中 和 均已知。
(1)图中表示法向加速度 的是曲线_____。(填 “ I ” 或 “ II ”)
(2) 在近地点时的加速度大小为_____ ,运动轨迹的半长轴为_____ 。(均保留两位有效数字)
(3)另有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星 ,其周期是 运动周期的 倍,则 的向心加速度为_____ 。(保留两位有效数字)
13. (10分)利用分散在各地的手机内置加速度计可以构建地震预警网络。当地震波传来时,手机随地面一起振动,水平方向的运动可视为沿直线的简谐运动,周期 (其中 为手机质量, 为水平回复力与相对平衡位置水平位移的大小之比, 称为回复系数)。某次地震中, 记录到某手机水平方向的加速度随时间变化的曲线为正弦曲线,如 图所示。已知该手机质量 ,求该手机在水平方向上:
(1)振动的周期 和回复系数 ;
(2)所受回复力的最大值 和振动的振幅 。(结果可保留 )
14. (13 分) 运动员进行自抛自接移动投篮练习。如题 14 甲图,某次练习时,运动员将篮球从 点斜向上投出,同时跑向 点,篮球与篮板上 点碰撞(未接触篮框和篮网)后落到 点恰好被该运动员接住,图乙为该过程俯视示意图。已知 两点离地高度均为 点离地高度 3.6m, 间水平距离 间水平距离 。篮板竖直,篮球与篮板碰撞前后速度方向均水平,且速度方向与篮板平面法线夹角均为 。运动员从 跑向 的运动看作由静止开始的匀加速直线运动。篮球质量 ,不计篮球与篮板碰撞的时间,忽略空气阻力和球的旋转,重力加速度 ,求:
(1)篮球从 到 的时间;
(2)运动员从 跑向 的加速度;
(3)篮板对篮球的冲量大小。
题 14 图
15. (18 分) 如 图,在以 为圆心、 为半径的圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度为 为其边界上的一点,纸平面内有一个以 为圆心、 为半径的半圆形荧光环,其两端连线与 垂直。大量质量为 、电荷量为 的带正电粒子以相同的初速度沿纸平面垂直于 持续射向磁场。迎向粒子束的边界两侧各有圆心角 部分没有粒子到达。现有一个与磁场边界重合的纳米罩,罩上 之间对应圆心角 的部分为缺口,粒子可自由通过,到达其余部分的粒子均被纳米罩吸收且电荷量立即导走。 时 正好与 重合,随后纳米罩绕 以角速度 ( 为系数) 顺时针转动。所有进入磁场的粒子经磁场偏转后均刚好到达 处,若遇到缺口即可射向荧光环。粒子撞击荧光环瞬间会激发出短暂荧光,不考虑粒子重力,不考虑粒子间的相互影响。
(1)指出磁场的方向并求出粒子的初速度 ;
(2)求粒子在磁场中速度方向偏转 角需要的时间 。若有粒子能撞击荧光环的中点,求 的取值范围;
(3)若 ,求荧光环上能发出荧光的区域个数,以及所有荧光区域 较大的边界点第一次同时发光的时刻。
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物理参考答案
选择题:共10小题,共43分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要
求,每小题4分;第810题有多项符合题目要求,每小题5分,全部选对的得5分,选对但
不全的得3分,有选错的得0分。
题号
2
4
5
6
8
9
10
答案
A
C
B
A
C
0
AD
BC
CD
【解析】
1.中等原子序数的原子核比结合能大,较稳定,A正确;半衰期由原子核自身内部结构决定,
与外界环境温度和压强无关,B错误;半衰期是描述大量原子核群体平均行为的统计学概
念,无法预测单个或者少数原子的衰变时刻,C错误;该裂变需要慢中子的触发,所以不
能消掉两侧的中子,D错误。故选A。
2.圆环受到4个力的作用,1个重力和3个支持力,A错误:曲柱对圆环的弹力F为矢量,
方向不同,大小满足3Fc0s60°=mg,即F=mg,且3个支持力的合力一定竖直向上甲
衡重力,所以B错误,C正确,D错误。故选C。
3.由下楼过程的v-t图可知,15~21s该同学向下减速处于超重状态,对电梯压力最大,由
题:F-mg=ma,a=0.5m/s2,解得F=630N,由牛顿第三定律,对电梯的最大压力
F=630,故选B。
4.由图可知正弦式交变电流的周期为0.2s,最大值为0.6A,由于每个周期内电流改变两次方
向,所以每秒内电流改变10次方向,A正确:转速为5rs,B错误;电流有效值为0.3V2A,
C错误;01s时i=0,线圈位于中性面,磁通量最大,D错误。故选A
5.设驾驶员反应时间为t,汽车减速过程加速度大小为a,则:初速度大小为o时,x=ot=x,
x'≤o2
=x:初速度大小为20时,与=201=2x,=2=4r:所以停车距离为6x,
2a
2a
故选C。
11
6.临界角sinC=。=二,临界角C=30°,由几何关系:到M、N两点
82
的光刚好发生全反射,到乙点的光入射角大于309发生全反射,
不能射出,其余几处入射角均小于30能射出,即甲、丙、丁3
处有光射出,故选C。
物理参考答案·第1页(共6页)
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7.b刚开始运动时回路的电动势E=2BL,电流i=三,安培力F=2BL=
4B2,A错
3R
3R
误;任意时刻α、b安培力等大反向,即合力为零,系统动量守恒,B错误;最终两者共速,
2
由动量守恒得:2m0。=(2m+m)0可得:v=
,C错误:由能量守恒得:
Q=分2m-分加-写m网,导体排b产生的焦耳热Q=2RR9
、及0=二m,D正确。
故选D。
8.气体体积减少,外界对气体做正功,W>0,所以B错误;不发生热交换Q=0,Q+W=△U,
根据热力学第一定律,W+Q=△U得出理想气体内能增加,温度升高,所以C错误;根
据理想气体压强的微观解释:气体温度不变,分子平均动能不变,体积减少,单位体积内
的分子数密度增大,故压强增大,A正确:由于分子平均动能不变,分子数密度增大,所
以在单位时间单位面积上气体分子碰撞气缸壁的次数增多,D正确。故选AD。
9.负试探电荷释放后受到电场力方向沿x轴正方向,故O~x之间电场强度沿x轴负方向指
向O点,靠近原点O处电场强度负无限大,则乙为负电荷,x,处电场强度为零,则甲为正
电荷,A错误:在x1处根据电场叠加原理,k。-9=0,解得=+),B正
(x+x)2x2
x2
确:x>x区间电场强度沿x轴正方向,逆着电场强度方向电势升高,x处电势最高,负电
荷在电势高处电势能降低,故在x处电势能最小,C正确,D错误。故选BC。
10.令滑块下滑位移x时弹性绳于与竖直杆的夹角为日,下滑过程滑块受力如图,杆对滑块的
弹力f=F=uk·OQ=0.1×50×0.2=1,滑动摩擦力f=4F=4k·OQ=1N,可知与
角度O无关,f恒定不变,故A错误;设下滑过程最大位移为x,系统能量守恒定律得
mg=00+):00+众,解得无=0.16m,B错误
弹性轻绳的最大弹性势能么-k00+)-164:滑块与杆摩
擦产生的热量Q=:m=0.16J,D正确。故选CD。
mg
非选择题:共5小题,共57分。
11.(除特殊标注外,其余每空2分。注:答案系数写成分数也得分)
(1)小
电压随滑片位置移动更接近均匀增大(1分)
(2)0.7U。
08
R
物理参考答案·第2页(共6页)
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【解析】(1)曲线Ⅱ比I斜率更均匀,故R,阻值更小。使用B的优点是电压随滑片位置移
动更接近均匀增大,方便调节和读取更多的数据。
(2)由图可知左边分的电压为0.3U。,故右边分的电压为U。-0.3U。=0.7U。,滑动变阻器
右边的电流为
70=14凸,左边的电流为03汇=0.6,流经用电器的电流为
0.5R2
R
0.5R
0R2
1.49-0.60=0.84。
令
R
R
12.(除特殊标注外,其余每空2分)
(1)Ⅱ
(2)2.4
4.8
(3)4.3(3分)
【解析】(1)近地点时,切向加速度为零,法向加速度不为零,由图可知曲线Ⅱ表示法向
加速度。
(2)A在近地点只有法向加速度,由图可直接读出其值为2.4a。由图可读出近地点距离
地球a-c=1.6d,远地点距离地球a+c=8.0d,,解得a=4.8d。
(3)由开普勒第三定律
1
得B的轨迹半径r=二a=1.2d。A在近地点时
4
GM
=2.4a。,对B有
GM
(1.6d)2
解得ag=4.3a。
(1.2d)2
13.(10分)
(1)由图,a变化周期0.8s,得振动周期
T=0.8s(2分)
又T=2rVk
(1分)
5
得回复系数k=二π2Nm)(1分)
(2)由图,加速度最大值
am=4m/s2(1分)
得回复力最大值
Fm=mam=0.8N(2分)
物理参考答案·第3页(共6页)
又F=kA(2分)
2京侧)1分
得振幅A=16
14.(13分)
1
(1D由方-么=28(2分)
得篮球从A到B的时间
4=0.6s(1分)
(2)篮球从A到C的时间
t2=2t1=1.2s(1分)
A、C间距离L=3m(1分)
对运动员L=,2(1分)
2
25
得加速度a=二m/s2(1分)
6
(3)篮球与B碰前速度
0,=4m/s(1分)
碰后速度,=3m/s(1分)
可得速度变化量△=5m/s(1分)
篮板对篮球的冲量I=m△(2分)
得I=3N.s(1分)
另解1:由几何分析得△=上=5ms(3分)
t
得I=3N.s(3分)
另解2:平行于篮板方向,A.=5
)m/s,I=mAo=32Ns(3分)
垂直于篮板方向,如,子ms,1,=m心,
212Ns,得1=3Ns(3分)
15.(18分)
(1)由左手定则,容易判断,磁场的方向垂直于纸面向外(1分)
由正对Q,的粒子易知在磁场中运动的轨迹半径为
r=R(1分)
洛仑兹力提供其做圆周运动的向心力
物理参考答案·第4页(共6页)
有g0,B=m公1分)
解得0=95R(1分)
m
(2)粒子在磁场中运动的周期为
T=2m(1分)
gB
速度偏转θ时轨迹的圆心角也为日,其时间为
to=
(1分)
T=
2πqB
由几何关系易知,粒子进入磁场的位置、偏转轨迹对应的圆心角以及
射向荧光环上的方位均可用0表示。粒子进出都遇到缺口才能产生荧
光,其中从P处进Q处出磁场的时间最长,从Q处进P处出的时间
最短,由几何关系及周期性,有
2m-0-8<4,<2m-0+m=l,2,3,9(2分)
0
代入0=交和8=
2
10
解得4n-6<k<4n
m=l239(2分)
4
(3)由(*)式可解得
20n-1
20n+1
π<0<
π(n=1,2,3,)
10(k+1)
10(k+1)
代入k=12,即
20n-1元<0<20+
-π(n=1,2,3,(**)(2分)
130
130
由题意,0。<0<元-0,则
20n-1
π<π-0。
130
(1分)
20n+1
π>0a
130
解得0.6<n<5.9
即n=1,2,3,4,5,共有5个荧光区(1分)
代入(*)式可得这5个荧光区对应的圆心角范围分别为
品
物理参考答案·第5页(共6页)
59
61
79
81
99
101
130,
这5个区域彼此不重复,全部都在粒
130
130130
130
130
子入射覆盖范围之内
由(*)式可知到达每个荧光区0的上边界的粒子均由缺口P处进入磁场
故第i次到达第n个荧光区0的上边界的粒子进入磁场的时刻为
2i-元+0,s-8=.23.)((1分)
⊙
这些粒子在磁场中的偏转时间为
tn偏=
On maxm
qB
它们出磁场后匀速飞行时间为
=R(1分)
第n个荧光区0的上边界第i次发光的时刻为
tni=tn进十t偏+t肉
代入化简有t.:=
(n+i)π-π
+1
6
mm=1,2,3,4,5:i=l2,3,)(1分)
g
可见,第5个荧光区上边界第1次荧光(n=5,i=1)、第4个荧光区上边界第2次荧光
(n=4,i=2)、第3个荧光区上边界第3次荧光(n=3,i=3)…第1个荧光区上边界第5次
荧光(=1,1)首次同时发生,其时刻为,π+
m
(1分)
物理参考答案·第6页(共6页)