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高三物理
一、选择题:本大题共10小题,共46分。第1~7题,每小题4分,只有一项符合题目要求,错选多选或未选均不得分;第8~10题,每小题6分,有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得三分,有选错的得0分。
1. 铅(Pb)205放射性核素的半衰期约为1700万年,对其丰度的研究为推断太阳的形成时间提供了重要的科学依据。天体环境中,形成铅205的重要机制之一是铊()核的束缚态衰变,其方程为。下列说法正确的是( )
A. B.
C. 核的中子数为124 D. 核与核质量数不同
【答案】C
【解析】
【详解】ABD.根据题意,由质量数守恒和电荷数守恒可得,
则核与核质量数相同,故ABD错误;
C.核的中子数为,故C正确。
故选C。
2. 关于下列四幅图的说法正确的是( )
A. 图甲中小磁针放在超导环形电流中间,静止时小磁针的指向如图甲所示
B. 摇动图乙中的手柄使得蹄形磁铁转动,则铝框会以相同的速度同向转动
C. 图丙是速度选择器示意图,带电粒子不能够从N向M沿直线匀速通过
D. 将图丁中金属矩形线框从匀强磁场中的a位置水平移到b位置,框内会产生感应电流
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据安培定则可知,环形电流在环内的磁场方向垂直于纸面向外,则静止时小磁针的N极应该向外,不是如图甲所示平行纸面,故A错误;
B.摇动图乙中的手柄使得蹄形磁铁转动,导致穿过铝框的磁通量发生变化,铝框中产生感应电流,根据楞次定律可知,蹄形磁铁的磁场对感应电流的安培力使得铝框以小于蹄形磁铁转动的速度同向转动,故B错误;
C.图丙中假设粒子带正电,从N向M运动,电场力的方向向下,洛伦兹力方向也向下,无法平衡,则不能做匀速直线运动;同理,若粒子带负电,电场力和洛伦兹力均向上,也不能做匀速直线运动,故C正确;
D.将图丁中金属矩形线框从匀强磁场中的a位置水平移到b位置,穿过线框的磁通量没有发生变化,框内不会产生感应电流,故D错误。
故选C。
3. 如图,燃气灶的圆形支架上均匀分布有四个爪,分别标记为、、、,爪的上表面倾斜。现将总质量为的半球形炒锅放在支架上,支架保持水平,重力加速度为,则( )
A. 支架爪对炒锅的弹力是由于炒锅发生形变产生的
B. 支架的每个爪与炒锅之间的弹力等于
C. 增大支架的半径,支架对炒锅的作用力不变
D. 支架对炒锅的作用力和炒锅对支架的作用力是一对平衡力
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据弹力产生的条件可知支架爪对炒锅的弹力是由于支架爪发生形变产生的,故A错误;
B.设每个爪与锅间的弹力与竖直方向的夹角为,根据平衡条件可得
解得,故B错误;
C.炒锅始终处于平衡状态,支架对炒锅的总作用力与炒锅重力等大反向,增大支架半径时炒锅重力不变,因此支架对炒锅的作用力不变,故C正确;
D.支架对炒锅的作用力和炒锅对支架的作用力是一对相互作用力,故D错误。
故选C。
4. 海王星绕太阳沿椭圆轨道运动,P为近日点,Q为远日点,M、N为轨道短轴的两个端点。若只考虑海王星和太阳之间的引力作用,则海王星在从P经过M、Q到N的运动过程中( )
A. P点速率小于Q点的速率
B. 从P到M所用的时间和从M到Q所用的时间相等
C. 海王星和点的连线在相等的时间内扫过的面积相等
D. 从M到N阶段,引力对它先充当阻力后充当动力
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据开普勒第二定律,近日点P点的速率大于远日点Q点的速率,A错误;
B.根据开普勒第二定律,越靠近太阳时海王星的速率越大,则从P到M所用的时间小于从M到Q所用的时间,B错误;
C.根据开普勒第二定律,海王星和太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等,C错误;
D.从M到Q阶段是远离太阳的过程,引力是阻力,从Q到N阶段是靠近太阳的过程,引力是动力,所以从M到N阶段,引力对它先充当阻力后充当动力,故D正确。
故选D。
5. 某匀质透明材料的横截面为半圆形,圆心为O。一激光束沿方向从空气中射入该材料,B为出射点。与界面夹角为,与法线夹角为,部分光路如图所示。则该材料的折射率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】该材料的折射率为
故选D。
6. 如图所示,虚线a、b、c代表电场中的三个等势面,相邻等势面之间的电势差相等,即,实线为一带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P、Q是这条轨迹上的两点,据此可知( )
A. 三个等势面中,a的电势最高
B. 带电质点在P点时的加速度大于在Q点时的加速度
C. 带电质点在P点时的电势能大于在Q点时的电势能
D. 带电质点在P点时的动能大于在Q点时的动能
【答案】D
【解析】
【详解】A.等势面与电场线垂直,带电质点所受电场力指向轨迹凹侧。因质点带负电,电场力方向与电场强度方向相反。轨迹凹侧向下,电场力方向向下,故电场强度方向向上,电场线向上。电势沿电场线方向降低,下方电势高,上方电势低,所以三个等势面中c的电势最高,a的电势最低,A错误;
B.相邻等势面电势差相等,由
等势面间距越小,电场强度越大。从图中可看出,a、b间距离小于b、c间距离,所以a、b间电场强度大于b、c间电场强度。Q点在a附近,P点在c附近,因此Q点电场强度大于P点,由牛顿第二定律
带电质点在Q点的加速度大于在P点的加速度,B错误;
C.电势能
质点带负电,
c电势最高,a电势最低,所以P点电势高于Q点电势。则、
因为、
所以
即P点电势能小于Q点电势能,C错误;
D.只有电场力做功,机械能守恒,即动能与电势能之和不变。因为
所以、
可得
即带电质点在P点时的动能大于在Q点时的动能,D正确;
故选D。
7. 如图所示,在距离地面高的位置以的初速度竖直向上抛出一小球,小球上升后回落,最后落至地面。不计空气阻力,重力加速度g取,规定竖直向上为正方向。下列说法正确的是( )
A. 从抛出点至落地点小球的路程为
B. 从抛出点至落地点小球的位移为
C. 小球到达最高点时的速度和加速度都为0
D. 从抛出点至落地点小球速度的变化量为
【答案】D
【解析】
【详解】A.路程是轨迹的长度,从抛出点至落地点小球的路程为
故A错误;
B.位移是初位置指向末位置的有向线段,从抛出点至落地点小球的位移为,故B错误;
C.小球到达最高点时,速度为0,加速度为重力加速度g,故C错误;
D.从抛出点到落地点,由位移公式得
解得
小球的速度变化量为
故D正确。
故选D。
8. 已知一个激光发射器功率为,发射波长为的光,光速为,普朗克常量为,则( )
A. 光的频率为 B. 光子的能量为
C. 光子的动量为 D. 在时间内激光器发射的光子数为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.光的频率
选项A正确;
B.光子的能量
选项B错误;
C.光子的动量
选项C正确;
D.在时间t内激光器发射的光子数
选项D错误。
故选AC。
9. 如图所示,正在水平路面上行驶的车厢底部有一质量为的箱子。在车厢的顶部用细线悬挂一质量为m的小球,某段时间内,乘客发现细线与竖直方向成角保持不变,而箱子则始终相对于车厢静止。(,,重力加速度g取)
下列说法正确的是( )
A. 车厢的加速度大小为,方向向右 B. 车厢一定加速向右运动
C. 箱子受到的静摩擦力大小为15N D. 箱子受到的摩擦力方向可能向右,也可能向左
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.以小球为对象,小球受重力和绳子拉力,根据牛顿第二定律可得
可得
方向水平向右;箱子则始终相对于车厢静止,可知车厢的加速度大小为,方向向右,车厢可能加速向右运动,也可能减速向左运动,故A正确,B错误;
CD.以箱子为对象,根据牛顿第二定律可得
解得箱子受到的静摩擦力大小为,方向水平向右,故C正确,D错误。
故选AC。
10. 图甲为交流发电机示意图,图中两磁极之间的磁场可近似为匀强磁场,A为理想电流表,线圈绕垂直于磁场的水平轴 沿逆时针方向匀速转动。从图示位置开始计时,电刷E、F 之间的电压随时间变化的图像如图乙所示。已知,其它电阻不计,下列说法正确的是( )
A. 时,线圈平面与磁感线垂直
B. t=0时,线圈中感应电流的方向为ADCBA
C. 当线圈从图示位置转过时,电流表的示数为0.5 A
D. E、F之间电压的瞬时值表达式为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.t=0.01s时,电动势有最大值,根据
可知此时磁通量的变化量最大,则穿过线圈平面的磁通量最小,线圈平面与磁感线平行。故A错误;
B.t=0时,根据楞次定律可知,线圈中感应电流的方向为DCBAD,故B正确;
D.由乙图可知E、F之间电压的瞬时值表达式为,故D正确;
C.电流表示数为有效值,所以,故C错误。
故选BD。
二、非选择题:本大题共5小题,共54分。第11题6分,第12题8分,第13题10分,第14题14分,第15题16分。其中第13~15题解答时要求写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只有最后答案而无演算过程的不得分:有数值计算的,答案中必须明确写出数值和单位。
11. 用如图甲所示的电路测量电源电动势和内阻,定值电阻阻值为,电压表可视为理想电表。操作步骤:1.只闭合时,电压表读数为1.44V;2.再闭合,电压表读数如图乙所示。
(1)电路电源电动势__________;
(2)图乙中电压表读数为__________;
(3)电源内阻__________(结果保留两位有效数字)。
【答案】(1)1.44
(2)1.20 (3)
【解析】
【小问1详解】
只闭合S1,理想电压表所在支路相当于断路,电压表示数为电源电动势,则电源电动势
【小问2详解】
由题图乙可知,电压表的分度值为0.1V,电压表读数为1.20V。
【小问3详解】
S1、S2均闭合时,由闭合电路欧姆定律得
代入数据解得
12. 小明在实验室,用注射器通过塑料管连接一个压强传感器,做“探究等温条件下,一定质量气体压强与体积的关系”的实验,实验通过压缩注射器内的气体,并记录对应的压强,把实验数据绘制成图像。
(1)缓慢推动活塞的目的是,保证气体的__________不变;
(2)注射器的刻度,测量的是气体的__________;
(3)此次实验有一处明显错误,小明手握注射器时(手的温度大于环境温度),测量的压强比理论压强要__________;
(4)将实验数据整理成图像,图像不经过原点的原因:______________________________,改进措施:______________________________。
【答案】(1)温度 (2)体积
(3)偏大 (4) ①. 忽略了注射器与传感器连接的塑料管中残留气体的体积 ②. 减小塑料管的长度、提前测定残留体积并修正测量数据、改用内径更小的塑料管等
【解析】
【小问1详解】
缓慢推动活塞,注射器内的气体有充足时间和外界发生热交换,保持温度不变。
【小问2详解】
注射器上的刻度标注的是内部空腔的容积,当封闭一定量气体在注射器内时,注射器对应的刻度就是封闭气体的体积。
【小问3详解】
小明手握注射器时,人体温度高于环境温度,热量传递给封闭气体,气体温度升高,由理想气体状态方程可知,封闭气体的体积V不变、热力学温度T升高,则测量的气体压强p大于理论压强。
【小问4详解】
[1][2] 由图像可知,气体体积为0时,压强不为无穷大,说明注射器和传感器间有部分气体体积未被测量,即忽略了注射器与传感器连接的塑料管中残留气体的体积;改进措施是减小塑料管的长度、提前测定残留体积并修正测量数据、改用内径更小的塑料管等。
13. 如图所示,一位滑雪者从倾角θ=37°的斜坡上A处由静止开始自由下滑,经过4s滑至坡底B后进入水平雪道(B处有一光滑小圆弧与两雪道平滑连接),最终停在C处;已知滑雪板与斜坡上的雪地间的动摩擦因数均为,BC的长度为64m,(不计空气阻力,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8),求:
(1)滑雪者在倾斜雪道上的加速度的大小a1;
(2)滑雪者运动的总时间t。
【答案】(1)4m/s²
(2)12s
【解析】
【小问1详解】
斜坡滑雪者受重力,支持力和摩擦力,正交分解得
解得
【小问2详解】
滑雪者运动过程包含二部分,第一部分斜面上加速,加速到坡底,则
第二部分,水平段减速时加速度
水平段时间
总时间
14. 如图所示,一导热性能良好的圆柱形金属汽缸竖直放置。用活塞封闭一定量的气体(可视为理想气体)、活塞可无摩擦上下移动且汽缸不漏气。初始时活塞静止,其到汽缸底部距离为h。环境温度保持不变,将一质量为M的物体轻放到活塞上,经过足够长的时间,活塞再次静止。已知活塞质量为m、横截面积为S,大气压强为,重力加速度大小为g,忽略活塞厚度。求:
(1)初始时,缸内气体的压强;
(2)缸内气体最终的压强及活塞下降的高度;
(3)该过程缸内气体内能的变化量及外界对其所做的功。
【答案】(1)
(2),
(3)0,
【解析】
【小问1详解】
对活塞受力分析,由平衡条件
解得初始时,缸内气体的压强为
【小问2详解】
对物体和活塞整体受力分析,由平衡条件
解得缸内气体最终的压强为
由玻意耳定律可知
活塞下降的高度
联立可得
【小问3详解】
由于过程中温度保持不变,则该过程缸内气体内能的变化量为
根据能量守恒可知整个过程外界对其所做的功等于活塞和物体减少的重力势能,故可得外界对其所做的功
15. 如图所示,长直平行光滑金属导轨MN、PQ固定在绝缘水平面上,导轨间距为1m,两导轨间接有电阻、,阻值均为,虚线右侧有垂直导轨平面竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为1T,一根质量为20g的金属棒放在导轨上,并处在磁场中,给金属棒施加水平向右、大小为5N的拉力F,使金属棒从静止开始向右运动,金属棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好,不计金属棒与导轨的电阻,开始时电键S闭合,金属导轨足够长,求:
(1)金属棒运动的最大速度大小;
(2)若金属棒匀速运动后,将电键S断开,电键断开后金属棒运动1m时已处于匀速运动状态,则此过程中电阻上产生的焦耳热为多少?
(3)若金属棒匀速运动后,撤去拉力F,则金属棒运动多长距离停下?
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【分析】
【详解】(1)设金属棒运动的最大速度大小为,根据力的平衡有
根据闭合电路欧姆定律有
其中
根据电磁感应定律有
联立解得。
(2)若金属棒匀速运动后,将电键S断开,电键断开后金属棒运动1m时已处于匀速运动状态,设匀速运动的速度大小为,则
解得,设电阻上产生的热量为Q,根据能量守恒得
解得。
(3)若金属棒匀速运动后,撤去拉力F,设金属棒运动的时间为t,根据动量定理有
即
即
解得。
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高三物理
一、选择题:本大题共10小题,共46分。第1~7题,每小题4分,只有一项符合题目要求,错选多选或未选均不得分;第8~10题,每小题6分,有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得三分,有选错的得0分。
1. 铅(Pb)205放射性核素的半衰期约为1700万年,对其丰度的研究为推断太阳的形成时间提供了重要的科学依据。天体环境中,形成铅205的重要机制之一是铊()核的束缚态衰变,其方程为。下列说法正确的是( )
A. B.
C. 核的中子数为124 D. 核与核质量数不同
2. 关于下列四幅图的说法正确的是( )
A. 图甲中小磁针放在超导环形电流中间,静止时小磁针的指向如图甲所示
B. 摇动图乙中的手柄使得蹄形磁铁转动,则铝框会以相同的速度同向转动
C. 图丙是速度选择器示意图,带电粒子不能够从N向M沿直线匀速通过
D. 将图丁中金属矩形线框从匀强磁场中的a位置水平移到b位置,框内会产生感应电流
3. 如图,燃气灶的圆形支架上均匀分布有四个爪,分别标记为、、、,爪的上表面倾斜。现将总质量为的半球形炒锅放在支架上,支架保持水平,重力加速度为,则( )
A. 支架爪对炒锅的弹力是由于炒锅发生形变产生的
B. 支架的每个爪与炒锅之间的弹力等于
C. 增大支架的半径,支架对炒锅的作用力不变
D. 支架对炒锅的作用力和炒锅对支架的作用力是一对平衡力
4. 海王星绕太阳沿椭圆轨道运动,P为近日点,Q为远日点,M、N为轨道短轴的两个端点。若只考虑海王星和太阳之间的引力作用,则海王星在从P经过M、Q到N的运动过程中( )
A. P点速率小于Q点的速率
B. 从P到M所用的时间和从M到Q所用的时间相等
C. 海王星和点的连线在相等的时间内扫过的面积相等
D. 从M到N阶段,引力对它先充当阻力后充当动力
5. 某匀质透明材料的横截面为半圆形,圆心为O。一激光束沿方向从空气中射入该材料,B为出射点。与界面夹角为,与法线夹角为,部分光路如图所示。则该材料的折射率为( )
A. B. C. D.
6. 如图所示,虚线a、b、c代表电场中的三个等势面,相邻等势面之间的电势差相等,即,实线为一带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P、Q是这条轨迹上的两点,据此可知( )
A. 三个等势面中,a的电势最高
B. 带电质点在P点时的加速度大于在Q点时的加速度
C. 带电质点在P点时的电势能大于在Q点时的电势能
D. 带电质点在P点时的动能大于在Q点时的动能
7. 如图所示,在距离地面高的位置以的初速度竖直向上抛出一小球,小球上升后回落,最后落至地面。不计空气阻力,重力加速度g取,规定竖直向上为正方向。下列说法正确的是( )
A. 从抛出点至落地点小球的路程为
B. 从抛出点至落地点小球的位移为
C. 小球到达最高点时的速度和加速度都为0
D. 从抛出点至落地点小球速度的变化量为
8. 已知一个激光发射器功率为,发射波长为的光,光速为,普朗克常量为,则( )
A. 光的频率为 B. 光子的能量为
C. 光子的动量为 D. 在时间内激光器发射的光子数为
9. 如图所示,正在水平路面上行驶的车厢底部有一质量为的箱子。在车厢的顶部用细线悬挂一质量为m的小球,某段时间内,乘客发现细线与竖直方向成角保持不变,而箱子则始终相对于车厢静止。(,,重力加速度g取)
下列说法正确的是( )
A. 车厢的加速度大小为,方向向右 B. 车厢一定加速向右运动
C. 箱子受到的静摩擦力大小为15N D. 箱子受到的摩擦力方向可能向右,也可能向左
10. 图甲为交流发电机示意图,图中两磁极之间的磁场可近似为匀强磁场,A为理想电流表,线圈绕垂直于磁场的水平轴 沿逆时针方向匀速转动。从图示位置开始计时,电刷E、F 之间的电压随时间变化的图像如图乙所示。已知,其它电阻不计,下列说法正确的是( )
A. 时,线圈平面与磁感线垂直
B. t=0时,线圈中感应电流的方向为ADCBA
C. 当线圈从图示位置转过时,电流表的示数为0.5 A
D. E、F之间电压的瞬时值表达式为
二、非选择题:本大题共5小题,共54分。第11题6分,第12题8分,第13题10分,第14题14分,第15题16分。其中第13~15题解答时要求写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只有最后答案而无演算过程的不得分:有数值计算的,答案中必须明确写出数值和单位。
11. 用如图甲所示的电路测量电源电动势和内阻,定值电阻阻值为,电压表可视为理想电表。操作步骤:1.只闭合时,电压表读数为1.44V;2.再闭合,电压表读数如图乙所示。
(1)电路电源电动势__________;
(2)图乙中电压表读数为__________;
(3)电源内阻__________(结果保留两位有效数字)。
12. 小明在实验室,用注射器通过塑料管连接一个压强传感器,做“探究等温条件下,一定质量气体压强与体积的关系”的实验,实验通过压缩注射器内的气体,并记录对应的压强,把实验数据绘制成图像。
(1)缓慢推动活塞的目的是,保证气体的__________不变;
(2)注射器的刻度,测量的是气体的__________;
(3)此次实验有一处明显错误,小明手握注射器时(手的温度大于环境温度),测量的压强比理论压强要__________;
(4)将实验数据整理成图像,图像不经过原点的原因:______________________________,改进措施:______________________________。
13. 如图所示,一位滑雪者从倾角θ=37°的斜坡上A处由静止开始自由下滑,经过4s滑至坡底B后进入水平雪道(B处有一光滑小圆弧与两雪道平滑连接),最终停在C处;已知滑雪板与斜坡上的雪地间的动摩擦因数均为,BC的长度为64m,(不计空气阻力,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8),求:
(1)滑雪者在倾斜雪道上的加速度的大小a1;
(2)滑雪者运动的总时间t。
14. 如图所示,一导热性能良好的圆柱形金属汽缸竖直放置。用活塞封闭一定量的气体(可视为理想气体)、活塞可无摩擦上下移动且汽缸不漏气。初始时活塞静止,其到汽缸底部距离为h。环境温度保持不变,将一质量为M的物体轻放到活塞上,经过足够长的时间,活塞再次静止。已知活塞质量为m、横截面积为S,大气压强为,重力加速度大小为g,忽略活塞厚度。求:
(1)初始时,缸内气体的压强;
(2)缸内气体最终的压强及活塞下降的高度;
(3)该过程缸内气体内能的变化量及外界对其所做的功。
15. 如图所示,长直平行光滑金属导轨MN、PQ固定在绝缘水平面上,导轨间距为1m,两导轨间接有电阻、,阻值均为,虚线右侧有垂直导轨平面竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为1T,一根质量为20g的金属棒放在导轨上,并处在磁场中,给金属棒施加水平向右、大小为5N的拉力F,使金属棒从静止开始向右运动,金属棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好,不计金属棒与导轨的电阻,开始时电键S闭合,金属导轨足够长,求:
(1)金属棒运动的最大速度大小;
(2)若金属棒匀速运动后,将电键S断开,电键断开后金属棒运动1m时已处于匀速运动状态,则此过程中电阻上产生的焦耳热为多少?
(3)若金属棒匀速运动后,撤去拉力F,则金属棒运动多长距离停下?
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