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高二6月物理学科素养测评
参考答案
一、选择题:共10小题,每小题4分,共40分
1—5 DCBCB 6—7 BD 8 AD 9 ABC 10 AC
二、非选择题:共5小题,共60分
11.(每空2分,共6分)
(1)2.150
(3)
12.(每空2分,共10分)
(1)① ②198
(2)①22.0 ②3 4.2
13.(12分)
(1)整个过程温度不变,将太空舱和气闸舱的气体看作整体,根据波意耳定律
带入条件得,,,
得
解得
(2)门闭合后,气闸舱内原有气体压强为,体积为,温度不变
对抽气过程,设原有气体在压强下的总体积为,由波意耳定律
理想气体同温下,质量比等于体积比,抽出气体的体积为,因此
解得
14.(14分)
(1)小球从点滑动到水平桌面过程,由机械能守衡定律得
带入数据解得
小球与积木1发生弹性正碰,取向右为正方向,由动量守恒定律得
联立解得
即小球的速度大小为,方向向左,积木1速度大小为,方向向右
(2)积木1滑上小车后,系统水平方向动量守恒
设共同速度为,则
解得
由能量守恒定律,系统损失的动能转化为摩擦热
解得
(3)小球与积木发生弹性碰撞,每次碰撞后速度大小变为碰前的
小球第一次下滑路程
第一次碰后小球以滑上斜面,上滑路程
随后滑下,路程相同
此后每次碰撞后速度减半,上滑路程变为原来的
总路程
15.(18分)
(1)棒向右运动,根据右手定则可知,在棒、棒组成的回路中会产生逆时针的电流,根据左手定则,可知棒受到的安培力向左,棒受到的安培力向右
当棒运动到时两棒的运动已经稳定,说明回路中电流为零,即此时两棒产生的电动势相等,则两棒开始匀速运动时有
解得
两棒从开始到稳定过程,分别对棒、棒由动量定理得
联立解得
(2)对棒,根据动量定理有,
又
联立可得
解得
(3)棒在窄导轨上运动到稳定过程中,由系统能量守恒得
解得
此过程棒产生得焦耳热为
棒进入宽导轨到弹簧压缩至最短过程中,棒在安培力和弹力作用下做减速运动,棒在安培力和弹力作用下做加速运动,当速度相等时,回路电流为零,弹簧被压缩到最短,开始恢复形变,由系统动量守恒和能量守恒可得
,
解得
此过程棒产生的焦耳热为
综上,棒中产生的焦耳热
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高二6月物理学科素养测评
一、选择题:本题共10小题,每小题4分,共40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,第8~10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
1.如图所示,折叠式电脑支架静置于水平桌面上,笔记本电脑在支架上始终处于静止状态。下列说法正确的是
A.电脑对支架的压力是由于支架的形变引起的
B.地面对支架的支持力与支架的重力是一对平衡力
C.保持角不变,仅增大角,则地面对支架的摩擦力减小
D.保持角不变,仅减小角,则支架对电脑的支持力变小
2.我国发射的“天问二号”探测器首次实现从小行星2016HO3采样返回地球。该小行星绕太阳运行的轨道半长轴大于地球公转轨道半径,两轨道其中一个交点为P。若将小行星看作质量分布均匀的球体,半径为R,密度与地球相同。已知探测器在地球表面附近做匀速圆周运动的周期为T0,地球半径为R0,引力常量为G。下列说法正确的是
A.小行星绕太阳运行周期小于地球公转周期
B.小行星经过P处时的加速度大于地球经过P处时的加速度
C.小行星质量为
D.探测器质量为
3.《自然·生物技术》报道了“高通量基因编辑电转染平台”,该技术通过对称电场设计提高外源DNA导入效率。其原理可简化如图所示,两带电平行金属板在细胞周围形成关于y轴对称的电场,实线为电场线,虚线为带电外源DNA进入细胞膜的运动轨迹。L、M、N为轨迹上三点,P点与N点关于y轴对称,且LN=NP。下列说法正确的是
A.N、P两点的电场强度相同
B.DNA分子在M点的电势能大于在点的电势能
C.DNA分子在M点的加速度比在N点大
D.L、N两点间的电势差等于N、P两点间的电势差
4.某种微小位移传感器的工作原理如图1所示,将霍尔元件置于两块磁性强弱相同、同极相对放置的磁体缝隙中,通过电压与磁场的关系可以测出微小的位移。霍尔元件的长宽高分别为a、b、c,其单位体积内自由电荷的数目为n,自由电荷的电荷量为q,霍尔元件中通有沿图2方向、大小为I的恒定电流。当霍尔元件初始位置位于两磁铁正中间x=0处时,与霍尔元件所连接的电压表的示数为零。已知两磁铁间沿x轴方向的磁感应强度如图3所示,图中B0、x0为已知量,则当电压表的示数为U0(U0>0)时,霍尔元件位移的大小为
A. B. C. D.
5.压燃式四冲程柴油发动机气缸内封闭的气体视为理想气体,整个过程遵循狄塞尔循环。该循环的p−V图像如图所示,其中a→b为绝热过程,外界对气体做功为W1;b→c为等压过程,气体从外界吸收热量为Q1,气体对外界做功为We;c→d为绝热过程,气体对外界做功为W3;d→a为等容过程,气体向外界放出热量为Q2。下列说法正确的是
A.a→b过程分子平均动能不变
B.b→c过程封闭气体内能的增加量为Q1-W2
C.Q1与Q2大小相等
D.a→b→c→d→a过程中外界对气体做的总功为Q1-Q2
6.如图所示,包含两种单色光的光束沿PO方向射入横截面为半圆形的柱体,O为半圆形的圆心,其折射光线分别从M、N两点射出。PO与法线的夹角,OM与分界面的夹角,真空中光速,则
A.该介质对从M处射出色光的折射率为
B.从M处射出色光在该介质中传播的速度为
C.从M点射出的色光穿过该柱体所需的时间长
D.从N点射出的色光频率比从M点射出的色光频率低
7.在扇形OAB区域内存在垂直于平面向里的匀强磁场,扇形的半径为R,。O点处有一粒子源,向扇形区域内各个方向均匀放射出相同的、速率均为v的带负电的粒子。如图所示,从圆弧AB和OB边射出粒子的个数之比为2∶1,忽略粒子的重力及相互间的作用力。下列说法正确的是
A.粒子在磁场中运动的轨迹半径为
B.从圆弧AB射出的粒子在磁场中运动时间都不同
C.圆弧AB上有粒子出射部分的长度为
D.磁场中有粒子到达的区域面积为
8.用图甲装置研究光电效应。光线发射器原理如图乙所示,大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁时,辐射出的3种频率的光强度均稳定。其中只有a、b两种光可使该光电管发生光电效应。图丙为测得的光电流I与光电管两端电压U的关系图线。已知可见光光子的能量范围是1.62 eV~3.11 eV。下列说法正确的是
A.光线发射器发出的光中只有一种可见光
B.光电子飞出阴极时的最大初动能为12.09 eV
C.若部分光线被遮挡,则光电子飞出阴极时的最大初动能不变,光电流也不变
D.图丙中
9.一列简谐波某时刻的波形如图中实线所示,经过0.5 s后的波形如图中的虚线所示,已知波的周期为T,且0.25 s<T<0.5 s,则
A.若波沿x轴不同方向传播,则在这0.5 s内,x=1 m处的质点M通过的路程不相等
B.当波沿+x方向传播时,x=1 m处的质点M和x=2.5 m处的质点N在这0.5 s内通过的路程不相等
C.当波向+x方向传播时,波速等于10 m/s
D.当波沿-x方向传播时,经过0.1 s时,质点M的位移一定为零
10.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数之比为2∶1,A、B两点之间始终加的交变电压。R是输电线的电阻,L是标有“100 V、100 W”的白炽灯。M是标有“100 V、200 W”的电动机,其线圈电阻r=10 Ω。开关S断开时,电动机正常工作。下列说法正确的是
A.输电线的电阻阻值R=20 Ω
B.电动机的输出功率为180 W
C.开关S闭合后,电动机的电功率减小
D.开关S闭合后,白炽灯的功率为100 W
二、非选择题,本题共小题,共60分
11.(6分)某实验小组利用如图1所示装置探究弹簧的弹性势能及物块与水平面间的动摩擦因数。弹簧的左端固定,右端与小滑块接触但不栓接,弹簧原长位置在P、A之间,A处有一光电门,重力加速度为g。
(1)用螺旋测微器测量固定在滑块上的挡光片的宽度,如图2所示,宽度d= mm。
(2)将小滑块向左推至P点,PA距离为s,然后由静止释放小滑块,测出滑块通过光电门时的挡光时间t。
(3)更换粗糙程度相同,但质量m(含挡光片)不同的滑块,且滑块每次均从P点由静止释放,重复上述操作,根据实验数据作的图像如图3所示,其中图像的斜率为k,纵截距为-b,已知d<s,则小滑块位于P点时弹簧的弹性势能= ;小滑块和水平面间的动摩擦因数= 。(均用题中符号表示)
12.(10分)某实验小组的同学准备测量电池的电动势和内阻,实验室提供的器材如下:
A.电池(电动势约为3 V,内阻约为4 Ω)
B.电流表A1(量程0~2 mA,内阻约200 Ω)
C.电流表A2(量程0~5 mA,内阻未知)
D.滑动变阻器R0(最大阻值100 Ω)
E.电阻箱R1(阻值范围0~999.9 Ω)
F.电阻箱R2(阻值范围0~9999 Ω)
G.开关一个,导线若干
(1)①该实验小组准备先测量电流表A1的内阻,设计了如图甲所示的电路,请根据实验电路用笔画线代替导线将图乙中的实物图补充完整。
②将滑动变阻器的滑片移到合适位置,调节电阻箱的阻值,当电流表A2的示数是电流表A1的三倍时,电阻箱R1的示数为99.0 Ω,则电流表A1的内阻为___________Ω。(结果保留一位小数)
(2)①某同学设计了如图丙所示的电路图测量电池的电动势和内阻,将电流表A1的量程扩大10倍,则电阻箱R1的示数应调为___________Ω。(结果保留一位小数)
②闭合开关,改变电阻箱R2接入回路的阻值,记录多组电流表的示数I(A)和电阻箱R2的阻值R,作出的图像如图丁所示,则电池的电动势E=___________V,内阻r=___________Ω。(结果均保留一位小数)
13.(12分)如图,太空舱的体积为,气闸舱的体积为。初始时两个舱门均紧闭,气闸舱内空气压强为。宇航员从太空舱出舱,首先要经过气闸舱,先打开门A,空气从太空舱流向气闸舱稳定后压强为;然后闭合门A,对气闸舱进行抽气,当气闸舱内气体压强为时不再抽气。整个过程中太空舱和气闸舱温度相同且均保持不变,所有气体均视为理想气体,宇航员的体积忽略不计,求:
(1)门A打开前,太空舱内气体的压强p1
(2)门A闭合后,从气闸舱抽出的气体质量占抽气前气闸舱气体总质量的比例k。
14.(14分)如图所示。在固定的光滑水平桌面上叠放有1、2、3…足够多的完全相同的积木,积木的质量均为m=0.3 kg,其中积木2、3…处于竖直管道内。质量m=0.1 kg的小球从倾角θ=30°的光滑固定斜面上距水平桌面高度h=0.8 m的P点由静止滑下,在水平桌面与积木1发生弹性正碰,斜面与桌面平滑连接。碰后1滑到静止在水平地面与桌面等高且平滑衔接的小车上,小车的质量M=0.6 kg。第一次碰撞后被弹回的小球与落到水平桌面的积木2发生弹性碰撞,小球又被弹回,然后与落在桌面的积木3相碰,依次类推,积木落到地面被立即取走。已知积木1与小车间的动摩擦因数为且积木1未从小车上滑下,不计积木之间以及小车与地面间的摩擦,积木长度不计,重力加速度g取10 m/s2。求:
(1)小球与积木1碰撞后瞬间二者的速度大小分别为多少;
(2)小车的最小长度;
(3)小球在斜面上滑行的总路程。
15.(18分)如图,两根光滑平行金属导轨EF、HG固定在绝缘水平面上,左、右两侧导轨间距分别为d和2d,处于竖直向上的磁场中,磁感应强度大小为B.两根完全相同的均匀金属棒P、Q,长度均为2d、质量均为m,P棒中点处接有一原长为L、劲度系数为k的轻质绝缘弹簧,两棒放置在导轨上图示位置。现给P棒一个初速度,当P棒运动到MN时(两棒运动已经稳定),P棒速度大小为v0,弹簧刚好与Q接触运动过程中两棒保持与导轨垂直并接触良好,弹簧始终在弹性限度内,弹簧弹性势能的大小为(x为弹簧的形变量),导轨足够长且电阻不计,两棒电阻不可忽略。
(1)求P棒的初速度大小vP0;
(2)求P运动到MN过程通过Q的电荷量q;
(3)若运动过程中两棒的最近距离为,求从开始到弹簧压缩至最短过程P棒产生的焦耳热QP。
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