内容正文:
过程性学科素质评价
高三物理
满分:100分时间:75分钟
注意事项:
1.答题前,考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚,将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2.选择题必须使用2B铅笔填涂;非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹签字笔书写,字体工整、笔迹清晰。
3.请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试卷上答题无效。
4.作图可先使用铅笔画出,确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑。
5.保持卡面清洁,不要折叠,不要弄破、弄皱,不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、选择题:本题共8小题,每小题4分,共32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. 如图为某均匀透明光学元件上断裂的一个角,,为断面,点位于边上。一束激光从点射入元件,当角度时,恰好没有光线从右侧面射出。不考虑光线射入断面的情况,该光学元件的折射率为( )
A. B. C. D.
2. 在水平桌面上固定一粗细均匀的、半径为的金属圆环,整个圆环处于磁感应强度大小为、方向垂直于圆环所在水平桌面的匀强磁场中(图中未画出),、为圆环上两点,两点的弦长为。从、点引出导线,给导线通以恒定电流,则圆环在磁场中受到的安培力大小为( )
A. B. C. D. 0
3. 如图,一物体做单向直线运动,位移大小之比,物体经过这三段位移的平均速度大小分别为、、。物体经过全程的平均速度大小为( )
A. B. C. D.
4. 如图,将细绳悬挂的磁铁向左拉至较大角度后释放(细绳摆动平面与白炽灯在同一平面),磁铁在摆动过程中未撞到旁边的白炽灯就停止了运动。下列说法正确的是( )
A. 磁铁下方的长条形材料可能为铝板
B. 磁铁下方的长条形材料可能为石板
C. 磁铁减少的重力势能最终全部变为磁铁的内能
D. 磁铁下落过程中,长条形材料对磁铁作用力与磁铁所受重力的总冲量为0
5. 如图,小球从离地面高为的点静止释放,点正下方有一个“”形直角弯管。弯管上半部分竖直、下半部分水平,且竖直段、水平段的长度远小于;弯管可沿竖直方向上下移动,内径略大于小球直径,弯折处平滑连接。不计空气阻力与所有摩擦力,小球落地点与释放点的最大水平距离为( )
A. B. C. D.
6. 由于地月系统的潮汐相互作用,地球的自转周期逐渐增大,地球形成之初,一天的时间短于现在。若记现在一天的时间为,地球形成之初一天的时间为,地球半径为,质量始终保持不变,可认为地球始终为球形。地球现在的赤道重力加速度大小与形成之初的赤道重力加速度大小之差为( )
A. B.
C. D.
7. 某静电场的电场强度方向沿轴,轴上各点电势随坐标的变化曲线如图所示。将一电子从处由静止释放,电子仅在电场力的作用下沿轴运动。下列说法正确的是( )
A. 电子释放后将向左做加速运动
B. 电子释放后可以越过坐标原点
C. 电子在处的动能小于在处的动能
D. 处的电场强度大小小于处的电场强度大小
8. 如图,竖直面内固定有光滑圆环,为其圆心,小球A、B均套在圆环上,轻绳两端分别与A、B连接,初始时轻绳水平绷直,小球A、B保持静止。现用竖直方向的力缓慢拉动轻绳中点,下列说法正确的是( )
A. 若的方向竖直向下,轻绳拉力逐渐减小
B. 若的方向竖直向下,力的大小逐渐增大
C. 若的方向竖直向上,圆环对小球的支持力逐渐增大
D. 若的方向竖直向上,轻绳拉力逐渐增大
二、选择题:本题共2小题,每小题5分,共10分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分。
9. 氢原子能级如图所示,现有大量处于第4能级的氢原子自发向基态跃迁时产生的光照射逸出功为6.65eV的某种金属。已知普朗克常量,电子电量,下列说法正确的是( )
A. 这些氢原子向基态跃迁时能产生3种不同能量的光子
B. 这些氢原子向基态跃迁时有3种能量的光子会使该金属发生光电效应
C. 该金属的截止频率约为
D. 跃迁产生的最大能量的光子照射该金属,光电流为零时对应的遏止电压为12.75V
10. 竖直墙面上固定有两个等高的钉子、,斜面轨道、支撑在钉子上,最低点在水平地面上,如图中实线所示。小滑块从处以大小为的初速度沿轨道下滑,运动到处时的速度大小为,到达处时恰好减速为零。重新调整两个斜面的倾角,使新的最低点仍在水平地面上,如图中虚线所示。小滑块从处以大小为的初速度沿轨道下滑,运动到处时的速度大小为,到达处时也恰好减速为零。已知滑块与轨道间的动摩擦因数处处相等,滑块在运动过程中始终未与墙面接触。两斜面均通过平滑小圆弧连接(图中未画出),忽略滑块经过圆弧时的能量损失。下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
三、非选择题:共5小题,共58分。
11. 某同学想要测量一个量程为6V、内阻较大的电压表的内阻,但是他身边只有3节1.5V的干电池、一个电阻箱、开关、导线若干,所以设计了如下电路:
操作步骤如下:
①按照图示连接电路;
②闭合开关、,读出电压表的示数为;
③断开开关、调节电阻箱,使电压表的示数变为_____;
④读出电阻箱的示数可视为电压表内阻的测量值。
(1)在连接电路时,为了减小读数的偶然误差,应选择_____(选填“2”或“3”)节干电池串联在一起,误差会更小;
(2)步骤③中的空格应该为_____;
(3)这种测量方式所得的测量值_____(选填“大于”、“等于”或“小于”)真实值。
12. 实验小组使用双线摆(等效为单摆)测量当地的重力加速度,实验装置如图所示:
(1)操作步骤如下:
①用两根细线连接小球的顶端并悬挂在水平细杆上,小球的直径为3.0cm,小球与两悬点的距离分别为36.0cm、48.0cm,两个悬点的距离为60.0cm;
②将小球垂直纸面向外拉离平衡位置一个小角度后由静止释放,小球某次经过_____时开始计时(选填“最低点”或“最高点”),记为第1次经过该位置;小球第50次经过同一位置时停止计时,总时间为。
(2)该双线摆的等效单摆摆长_____cm(保留三位有效数字);
(3)当地的重力加速度大小为_____(用、表示);
(4)由于实验过程无法保证细杆绝对水平,这会对测量结果带来误差,使测量的重力加速度_____(选填“偏大”、“偏小”或“无影响”),这样的误差属于_____误差(选填“偶然”或“系统”)。
13. 如图,气缸竖直放置在水平面上,其导热性能良好,底部气孔关闭。初始时,气缸内气体体积为,压强为,密度为。向上缓慢拉动活塞,直至气缸内气体压强变为,该过程温度始终为,缸内气体均可视为理想气体。初始时气缸内外压强相等,活塞质量不计,求:
(1)此时气缸内的气体密度;
(2)保持活塞位置不变,将环境温度提高到,打开气孔,直至稳定。打开气孔后,进入或排出的气体质量与气缸内气体初始质量之比。
14. 如图,一个半径为、质量为的四分之一圆弧槽放置在光滑水平面上,点与圆心等高,点为圆弧最低点。点正上方处有一个质量也为的光滑小滑块(可视为质点)由静止释放,重力加速度大小为,不计一切阻力,,。求:
(1)若圆弧槽固定,小滑块经过点时对圆弧槽的压力大小;
(2)若圆弧槽不固定,且小滑块落地时的速度方向与水平方向夹角为53°。
①小滑块落地时的速度大小(结果可保留根号);
②小滑块落地时与圆弧槽右侧的水平距离。
15. 如图所示,空间内存在多个沿水平方向延伸的磁场区域,每个磁场区域在竖直方向的宽度均为,相邻磁场区域沿竖直方向的间距也为;磁场的磁感应强度大小均为,方向均垂直纸面向里。一质量为、电荷量为()的带电粒子从最上侧磁场区域的上边界处竖直向下射入磁场,不计粒子重力。求:
(1)若带电粒子恰好经过第一个磁场区域的下边界,带电粒子的速度大小;
(2)若带电粒子恰好经过某一个磁场区域的下边界,带电粒子的速度大小可能值;
(3)若带电粒子恰好经过第二个磁场区域的下边界,则带电粒子从最上侧磁场区域的上边界射入至返回该边界的总时间。
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过程性学科素质评价
高三物理
满分:100分时间:75分钟
注意事项:
1.答题前,考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚,将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2.选择题必须使用2B铅笔填涂;非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹签字笔书写,字体工整、笔迹清晰。
3.请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试卷上答题无效。
4.作图可先使用铅笔画出,确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑。
5.保持卡面清洁,不要折叠,不要弄破、弄皱,不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、选择题:本题共8小题,每小题4分,共32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. 如图为某均匀透明光学元件上断裂的一个角,,为断面,点位于边上。一束激光从点射入元件,当角度时,恰好没有光线从右侧面射出。不考虑光线射入断面的情况,该光学元件的折射率为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】如图所示
折射率
根据全反射原理
联立解得
故选C。
2. 在水平桌面上固定一粗细均匀的、半径为的金属圆环,整个圆环处于磁感应强度大小为、方向垂直于圆环所在水平桌面的匀强磁场中(图中未画出),、为圆环上两点,两点的弦长为。从、点引出导线,给导线通以恒定电流,则圆环在磁场中受到的安培力大小为( )
A. B. C. D. 0
【答案】A
【解析】
【详解】电流从点流到点,有效长度为,根据安培力公式可知
故选A。
3. 如图,一物体做单向直线运动,位移大小之比,物体经过这三段位移的平均速度大小分别为、、。物体经过全程的平均速度大小为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】设,,
则全程总位移
因为平均速度大小分别为、、
所以物体经过这三段位移的时间分别为、、,可知总时间
则物体经过全程的平均速度大小
4. 如图,将细绳悬挂的磁铁向左拉至较大角度后释放(细绳摆动平面与白炽灯在同一平面),磁铁在摆动过程中未撞到旁边的白炽灯就停止了运动。下列说法正确的是( )
A. 磁铁下方的长条形材料可能为铝板
B. 磁铁下方的长条形材料可能为石板
C. 磁铁减少的重力势能最终全部变为磁铁的内能
D. 磁铁下落过程中,长条形材料对磁铁作用力与磁铁所受重力的总冲量为0
【答案】A
【解析】
【详解】AB.磁铁在撞到白炽灯之前就很快停止运动,是因为磁铁在长条形材料上方运动时,长条形材料产生涡流,对磁铁的运动有阻碍作用,所以不能是石板,故A正确,B错误;
C.磁铁减少的重力势能,一部分转化为自身的内能,另一部分通过涡流转化为长条形材料(如铝板)的内能,并非全部变为磁铁的内能,故C错误;
D.磁铁下落过程中速度发生了变化,根据动量定理,合冲量等于动量变化量,因此长条形材料对磁铁的作用力与重力的总冲量不为0,故D错误。
故选A。
5. 如图,小球从离地面高为的点静止释放,点正下方有一个“”形直角弯管。弯管上半部分竖直、下半部分水平,且竖直段、水平段的长度远小于;弯管可沿竖直方向上下移动,内径略大于小球直径,弯折处平滑连接。不计空气阻力与所有摩擦力,小球落地点与释放点的最大水平距离为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】小球先做自由落体运动,设释放点与弯管距离为,有
小球通过弯管后做平抛运动,有,
解得
当时,有最大值
故选C。
6. 由于地月系统的潮汐相互作用,地球的自转周期逐渐增大,地球形成之初,一天的时间短于现在。若记现在一天的时间为,地球形成之初一天的时间为,地球半径为,质量始终保持不变,可认为地球始终为球形。地球现在的赤道重力加速度大小与形成之初的赤道重力加速度大小之差为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】根据
且根据向心力方程
赤道重力加速度由地球引力加速度和自转产生的向心加速度共同决定,表达式为
由于地球质量和半径不变,引力加速度恒定。因此,赤道重力加速度的变化仅源于向心加速度的变化。现在与形成之初的赤道重力加速度之差为
故选D。
7. 某静电场的电场强度方向沿轴,轴上各点电势随坐标的变化曲线如图所示。将一电子从处由静止释放,电子仅在电场力的作用下沿轴运动。下列说法正确的是( )
A. 电子释放后将向左做加速运动
B. 电子释放后可以越过坐标原点
C. 电子在处的动能小于在处的动能
D. 处的电场强度大小小于处的电场强度大小
【答案】B
【解析】
【详解】A.由图可知,电势升高,又电场强度方向沿轴,故场强方向沿x轴的负方向,故电子释放时受到的电场力沿轴正方向,电子释放后将向右做加速运动,故A错误;
B.由
知电子沿轴从处运动到轴正半轴与等势点时速度才减为零,所以电子释放后可以越过坐标原点,故B正确;
C.电子在处的电势比处高,由
得电子在处的电势能比处电势能小,由动能定理得电子在处的动能大于在处的动能,故C错误;
D.图像斜率的绝对值表示电场强度大小,处的电场强度大小大于处的电场强度大小,故D错误。
故选B。
8. 如图,竖直面内固定有光滑圆环,为其圆心,小球A、B均套在圆环上,轻绳两端分别与A、B连接,初始时轻绳水平绷直,小球A、B保持静止。现用竖直方向的力缓慢拉动轻绳中点,下列说法正确的是( )
A. 若的方向竖直向下,轻绳拉力逐渐减小
B. 若的方向竖直向下,力的大小逐渐增大
C. 若的方向竖直向上,圆环对小球的支持力逐渐增大
D. 若的方向竖直向上,轻绳拉力逐渐增大
【答案】B
【解析】
【详解】A.若方向向下,对小球B受力分析如图1所示
由几何关系得
用力竖直向下缓慢拉动轻绳中点时,减小,、均不变,故、均增大,故A错误;
B.对受力分析,由平衡条件得
逐渐减小,所以增大,故B正确;
CD.若方向向上,对小球B受力分析如图2所示
由几何关系得
增大,、均不变,故、均减小,故CD错误。
故选B。
二、选择题:本题共2小题,每小题5分,共10分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分。
9. 氢原子能级如图所示,现有大量处于第4能级的氢原子自发向基态跃迁时产生的光照射逸出功为6.65eV的某种金属。已知普朗克常量,电子电量,下列说法正确的是( )
A. 这些氢原子向基态跃迁时能产生3种不同能量的光子
B. 这些氢原子向基态跃迁时有3种能量的光子会使该金属发生光电效应
C. 该金属的截止频率约为
D. 跃迁产生的最大能量的光子照射该金属,光电流为零时对应的遏止电压为12.75V
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.大量氢原子向基态跃迁时最多产生种不同能量的光子,其中跃迁到基态时产生的光子均能使该金属发生光电效应,即3种,A错误,B正确;
C.该金属的截止频率,C正确;
D.跃迁时最大光子能量
最大初动能
解得,D错误。
故选BC。
10. 竖直墙面上固定有两个等高的钉子、,斜面轨道、支撑在钉子上,最低点在水平地面上,如图中实线所示。小滑块从处以大小为的初速度沿轨道下滑,运动到处时的速度大小为,到达处时恰好减速为零。重新调整两个斜面的倾角,使新的最低点仍在水平地面上,如图中虚线所示。小滑块从处以大小为的初速度沿轨道下滑,运动到处时的速度大小为,到达处时也恰好减速为零。已知滑块与轨道间的动摩擦因数处处相等,滑块在运动过程中始终未与墙面接触。两斜面均通过平滑小圆弧连接(图中未画出),忽略滑块经过圆弧时的能量损失。下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.设两钉子的距离为,B点两侧轨道与水平方向夹角为,小滑块从运动至过程中,根据动能定理,有
即
同理可知
解得,A错误,B正确;
CD.小滑块两次从运动到最低点过程,根据动能定理,有
即
同理,
解得,C正确,D错误。
故选BC。
三、非选择题:共5小题,共58分。
11. 某同学想要测量一个量程为6V、内阻较大的电压表的内阻,但是他身边只有3节1.5V的干电池、一个电阻箱、开关、导线若干,所以设计了如下电路:
操作步骤如下:
①按照图示连接电路;
②闭合开关、,读出电压表的示数为;
③断开开关、调节电阻箱,使电压表的示数变为_____;
④读出电阻箱的示数可视为电压表内阻的测量值。
(1)在连接电路时,为了减小读数的偶然误差,应选择_____(选填“2”或“3”)节干电池串联在一起,误差会更小;
(2)步骤③中的空格应该为_____;
(3)这种测量方式所得的测量值_____(选填“大于”、“等于”或“小于”)真实值。
【答案】(1)3 (2)
(3)大于
【解析】
【小问1详解】
实验原理为半偏法,由于电源的电动势小于电压表量程,需要将3节干电池全部串联起来,以使电压表的示数尽可能大,以减小误差,所以选填“3”;
【小问2详解】
由步骤④读出电阻箱示数即为电压表内阻,可知,断开开关、调节电阻箱后,电压表示数减半,所以填;
【小问3详解】
由于电源内阻影响,断开开关、调节电阻箱时,路端电压变大,仍使电压表示数减半,有,所以电阻箱阻值大于电压表内阻,选填“大于”。
12. 实验小组使用双线摆(等效为单摆)测量当地的重力加速度,实验装置如图所示:
(1)操作步骤如下:
①用两根细线连接小球的顶端并悬挂在水平细杆上,小球的直径为3.0cm,小球与两悬点的距离分别为36.0cm、48.0cm,两个悬点的距离为60.0cm;
②将小球垂直纸面向外拉离平衡位置一个小角度后由静止释放,小球某次经过_____时开始计时(选填“最低点”或“最高点”),记为第1次经过该位置;小球第50次经过同一位置时停止计时,总时间为。
(2)该双线摆的等效单摆摆长_____cm(保留三位有效数字);
(3)当地的重力加速度大小为_____(用、表示);
(4)由于实验过程无法保证细杆绝对水平,这会对测量结果带来误差,使测量的重力加速度_____(选填“偏大”、“偏小”或“无影响”),这样的误差属于_____误差(选填“偶然”或“系统”)。
【答案】(1)最低点 (2)30.3
(3)##
(4) ①. 偏小 ②. 系统
【解析】
【小问1详解】
小球经过最低点时开始计时误差较小,所以选填“最低点”。
【小问2详解】
由几何关系可知双线摆对应的单摆摆长为小球重心到细杆的距离,即
【小问3详解】
小球相邻两次经过最低点之间的时间为小球摆动的半个周期,故小球做单摆运动的周期
结合单摆周期公式
联立得
【小问4详解】
[1][2]小球做单摆运动时,摆动平面始终垂直于细杆,当细杆倾斜时,提供等效重力的是小球所受重力在摆动平面内的分力,测量的重力加速度值实际为重力加速度在摆动平面的分量,所以总是偏小,为系统误差。
13. 如图,气缸竖直放置在水平面上,其导热性能良好,底部气孔关闭。初始时,气缸内气体体积为,压强为,密度为。向上缓慢拉动活塞,直至气缸内气体压强变为,该过程温度始终为,缸内气体均可视为理想气体。初始时气缸内外压强相等,活塞质量不计,求:
(1)此时气缸内的气体密度;
(2)保持活塞位置不变,将环境温度提高到,打开气孔,直至稳定。打开气孔后,进入或排出的气体质量与气缸内气体初始质量之比。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
向上缓慢拉动活塞过程,有
气体质量守恒得
解得
【小问2详解】
打开气孔后,有
解得
气缸排出的气体质量与原来气缸气体质量之比
14. 如图,一个半径为、质量为的四分之一圆弧槽放置在光滑水平面上,点与圆心等高,点为圆弧最低点。点正上方处有一个质量也为的光滑小滑块(可视为质点)由静止释放,重力加速度大小为,不计一切阻力,,。求:
(1)若圆弧槽固定,小滑块经过点时对圆弧槽的压力大小;
(2)若圆弧槽不固定,且小滑块落地时的速度方向与水平方向夹角为53°。
①小滑块落地时的速度大小(结果可保留根号);
②小滑块落地时与圆弧槽右侧的水平距离。
【答案】(1)
(2)①;②
【解析】
【小问1详解】
若圆弧槽固定,小滑块下落至点过程,由动能定理得
在最低点
由牛顿第三定律得小滑块经过点时对圆弧槽的压力大小
解得
【小问2详解】
①若圆弧槽不固定,小滑块下落至点过程
水平动量守恒
小滑块落地时速度与水平方向夹角为53°,则
解得
②小滑块离开圆弧槽前,有
这段时间内,圆弧槽的位移
小滑块的水平位移
小滑块落地时与圆弧槽右侧的水平距离
解得
15. 如图所示,空间内存在多个沿水平方向延伸的磁场区域,每个磁场区域在竖直方向的宽度均为,相邻磁场区域沿竖直方向的间距也为;磁场的磁感应强度大小均为,方向均垂直纸面向里。一质量为、电荷量为()的带电粒子从最上侧磁场区域的上边界处竖直向下射入磁场,不计粒子重力。求:
(1)若带电粒子恰好经过第一个磁场区域的下边界,带电粒子的速度大小;
(2)若带电粒子恰好经过某一个磁场区域的下边界,带电粒子的速度大小可能值;
(3)若带电粒子恰好经过第二个磁场区域的下边界,则带电粒子从最上侧磁场区域的上边界射入至返回该边界的总时间。
【答案】(1)
(2)(,2,3……)
(3)
【解析】
【小问1详解】
带电粒子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力
得半径
若带电粒子恰好经过第一个磁场区域的下边界,有
代入半径公式得
【小问2详解】
由题意可知,磁场边界互相平行,粒子离开上一个磁场时,进入下一个磁场时的速度方向相同,粒子在磁场中的轨迹可以连接成一个圆弧,假设粒子恰好经过第个磁场的下边界,有
结合
解得(,2,3……)
【小问3详解】
若带电粒子恰好经过第二个磁场区域的下边界,有
轨迹如图所示
根据
解得:
粒子在磁场区域中做圆周运动的周期
在磁场区域运动时间
在无场区的运动时间
且
解得
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