2022年江苏省连云港市、徐州市、淮安市、宿迁市高考物理一模试卷 一、单选题：本题共5小题，每小题3分，满分15分．每小题只有一个选项符合题意．1．下列提法符号物理学史实的是（ ）A．楞次发现了电磁感应现象B．伽利略认为力不是维持物体运动的原因C．安培发现了通电导线的周围存在磁场D．牛顿发现了万有引力定律，并测出了万有引力常量 2．图示为真空中半径为r的圆，O为圆心，直径ac、bd相互垂直．在a、c处分别固定有电荷量为+q、﹣q的两个点电荷．下列说法正确的是（ ）A．位置b处电场强度大小为B．ac线上各点电场强度方向与bd线上各点电场强度方向垂直C．O点电势一定等于b点电势D．将一负试探电荷从b点移到c点，电势能减小 3．如图所示为洛伦兹力演示仪的结构图．励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直．电子速度的大小和磁场强弱可分别由通过电子枪的加速电压和励磁线圈的电流来调节．下列说法正确的是（ ）A．仅增大励磁线圈中电流，电子束径迹的半径变大B．仅提高电子枪加速电压，电子束径迹的半径变大C．仅增大励磁线圈中电流，电子做圆周运动的周期将变大D．仅提高电子枪加速电压，电子做圆周运动的周期将变大 4．如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，D是理想二极管，L是带铁芯的线圈，其电阻忽略不计．下列说法正确的是（ ）-26-A．S闭合瞬间，A先亮B．S闭合瞬间，A、B同时亮C．S断开瞬间，B逐渐熄灭D．S断开瞬间，A闪亮一下，然后逐渐熄灭 5．如图所示，质量均为M的A、B两滑块放在粗糙水平面上，两轻杆等长，杆与滑块、杆与杆间均用光滑铰链连接，在两杆铰合处悬挂一质量为m的重物C，整个装置处于静止状态，设杆与水平面间的夹角为θ．下列说法正确的是（ ）A．当m一定时，θ越大，轻杆受力越小B．当m一定时，θ越小，滑块对地面的压力越大C．当θ一定时，M越大，滑块与地面间的摩擦力越大D．当θ一定时，M越小，可悬挂重物C的质量m越大 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，满分16分．每题有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的得0分．6．如图所示，面积为0.02m2、内阻不计的100匝矩形线圈ABCD，绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，转动的角速度为100rad/s，匀强磁场的磁感应强度为T．矩形线圈通过滑环与理想变压器相连，触头P可移动，副线圈所接电阻R=50Ω，电表均为理想交流电表．当线圈平面与磁场方向平行时开始计时．下列说法正确的是（ ）A．线圈中感应电动势的表达式为e=100cos（100t）VB．P上移时，电流表示数减小C．t=0时，电压表示数为100VD．当原、副线圈匝数比为2：1时，电阻上消耗的功率为50W 7．2022年5月10日天文爱好者迎来了“土星冲日”的美丽天象．“土星冲日”是指土星和太阳正好分处地球的两侧，三者几乎成一条直线．该天象每378天发生一次，土星和地球绕太阳公转的方向相同，公转轨迹都近似为圆，地球绕太阳公转周期和半径以及引力常量均已知，根据以上信息可求出（ ）A．土星质量B．地球质量C．土星公转周期-26-D．土星和地球绕太阳公转速度之比 8．如图所示，I为电流表示数，U为电压表示数，P为定值电阻R2消耗的功率，Q为电容器C所带的电荷量，W为电源通过电荷量q时电源做的功．当变阻器滑动触头向右缓慢滑动过程中，下列图象能正确反映各物理量关系的是（ ）A．B．C．D． 9．如图所示，粗糙斜面上的轻质弹簧一端固定，另一端与小物块相连，弹簧处于自然长度时物块位于O点．现将物块拉到A点后由静止释放，物块运动到最低点B，图中B点未画出．下列说法正确的是（ ）A．B点一定在O点左下方B．速度最大时，物块的位置可能在O点左下方C．从A到B的过程中，物块和弹簧的总机械能一定减小D．从A到B的过程中，物块减小的机械能可能大于它克服摩擦力做的功 三、简答题：本题分必做题（第10、11题）和选做题（第12题）两部分，满分18分．请将解答填在答题卡相应的位置．10．如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验．有一直径为d、质量为m的金属小球由A处由静止释放，下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的距离为H（H＞＞d），光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g．则：（1）如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径d= mm．（2）小球经过光电门B时的速度表达式为 ．-26-（3）多次改变高度H，重复上述实验，作出随H的变化图象如图丙所示，当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d满足以下表达式： 时，可判断小球下落过程中机械能守恒．（4）实验中发现动能增加量△EK总是稍小于重力势能减少量△EP，增加下落高度后，则△Ep﹣△Ek将 （选填“增加”、“减小”或“不变”）． 11．某同学用多用电表的欧姆档来测量电压表的内阻，如图甲所示．先将选择开关旋至倍率“×100”档，红、黑表笔短接调零后进行测量，红表笔应接电压表的 接线柱（选填“+”或“﹣”），测量结果如图乙所示，电压表的电阻为 Ω．该同学要测量一节干电池的电动势和内阻，有以下器材可供选择：A．电流表（0～0.6A～3A）B．电压表（0～3V）C．滑动变阻器R（0～15Ω，5A）D．滑动变阻器R′（0～50Ω，1A）E．定值电阻R0为1ΩF．开关S及导线若干本次实验的原理图如图丙，则滑动变阻器应选 （填器材前的字母序号）．按照原理图连接好线路后进行测量，测得数据如下表所示．待测量12345I/A0.110.200.300.400.50U/V1.371.351.331.321.29由上表数据可看出，电压表示数变化不明显，试分析引起情况的原因是 ．现将上述器材的连线略加改动就可使电压表的示数变化更明显，请在图丁中按改动后的原理图完成连线． 选修3～312．下列说法正确的是（ ）A．液晶既具有液体的流动性，又具有光学的各向异性-26-B．微粒越大，撞击微粒的液化分子数量越多，布朗运动越明显C．太空中水滴成球形，是液体表面张力作用的结果D．单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数减少，气体的压强一定减小 13．如图，用带孔橡皮塞把塑料瓶口塞住，向瓶内迅速打气，在瓶塞弹出前，外界对气体做功15J，橡皮塞的质量为20g，橡皮塞被弹出的速度为10m/s，若橡皮塞增加的动能占气体对外做功的10%，瓶内的气体作为理想气体，则瓶内气体的内能变化量为 J，瓶内气体的温度 （选填“升高”或“降低”）． 14．某理想气体在温度为0℃时，压强为2P0（P0为一个标准大气压），体积为0.5℃L，已知1mol理想气体标准状况下的体积为22.4L，阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol﹣1．求：（1）标准状况下该气体的体积；（2）该气体的分子数（计算结果保留一位有效数字）． 选修3～415．下列说法正确的是（ ）A．全息照片的拍摄利用了光的衍射原理B．只有发生共振时，受迫震动的频率才能等于驱动力频率C．高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢D．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的相比增大 16．一列向右传播的简诺波在t=1s时刻的波形如图所示，再经过时0.7s，x=7m处的质点P第一次从平衡位置向上振动，此时O处质点 （选填“波峰”、“波谷”、“平衡位置”）处，该列波的周期T= s． 17．如图，一束激光垂直于AC面照射到等边玻璃三棱镜的AB面上，已知AB面的反射光线与折线光线的夹角为90°．光在空中的传播速度为c．求：①玻璃的折射率；②激光在玻璃种传播的速度．-26- 选修3～518．下列说法正确的是（ ）A．比结合能越大，原子中核子结合的越牢固，原子核越稳定B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关C．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关D．大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃进时，最多可产生4个不同频率的光子 19．用频率为v但强度不同的甲乙两种光做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如图所示，由图可知， （选填甲或乙）光的强度大，已知普朗克常量为h，被照射金属的逸出功为W0则光电子的最大初动能为 ． 20．1926年美国波士顿的内科医生卢姆加特等首次应用放射性氡研究人体动、静脉血管床之间的循环时间，被誉为“临床核医学之父”．氡的放射性同位素有27种，其中最常用的是．经过m次α衰变和n次β衰变后变成稳定的．①求m、n的值；②一个静止的氡核（）放出一个α粒子后变成钋核（）．已知钋核的速率v=1×106m/s，求α粒子的速率． 四、计算题：本题共3小题，共计47分．解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分．有数值计算的题，必须明确写出数值和单位．21．如图，半径R=0.5m的光滑圆弧轨道ABC与足够长的粗糙轨道CD在C处平滑连接，O为圆弧轨道ABC的圆心，B点为圆弧轨道的最低点．半径OA、OC与OB的夹角分别为53°和37°．将一个质量m=0.5kg的物体（视为质点）从A点左侧高为h=0.8m处的P点水平抛出，恰从A点沿切线方向进入圆弧轨道．已知物体与轨道CD间的动摩擦因数μ=0.8，重力加速度g=l0m/s2，sin37°=0，6，cos37°=0.8，求：（1）物体水平抛出时的初速度大小v0；（2）物体经过B点时，对圆弧轨道压力大小FN；（3）物体在轨道CD上运动的距离x．-26- 22．如图，电阻不计且足够长的U型金属框架放置在倾角θ=37°的绝缘斜面上，该装置处于垂直斜面向下的匀强磁场中，磁感应强度大小B=0.5T．质量m=0.1kg、电阻R=0.4Ω的导体棒ab垂直放在框架上，从静止开始沿框架无摩擦下滑，与框架接触良好．框架的质量M=0.2kg、宽度l=0.4m，框架与斜面间的动摩擦因数μ=0.6，与斜面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8．（1）若框架固定，求导体棒的最大速度vm；（2）若框架固定，棒从静止开始下滑5.75m时速度v=5m/s，求此过程回路中产生的热量Q及流过ab棒的电量q；（3）若框架不固定，求当框架刚开始运动时棒的速度v1． 23．如图甲，真空中竖直放置两块相距为d的平行金属板P、Q，两板间加上如图乙最大值为U0的周期性变化的电压，在Q板右侧某个区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的有界匀强磁场．在紧靠P板处有一粒子源A，自t=0开始连续释放初速不计的粒子，经一段时间从Q板小孔O射入磁场，然后射出磁场，射出时所有粒子的速度方向均竖直向上．已知电场变化周期T=，粒子质量为m，电荷量为+q，不计粒子重力及相互间的作用力．求：（1）t=0时刻释放的粒子在P、Q间运动的时间；（2）粒子射入磁场时的最大速率和最小速率；（3）有界磁场区域的最小面积． -26-2022年江苏省连云港市、徐州市、淮安市、宿迁市高考物理一模试卷参考答案与试题解析 一、单选题：本题共5小题，每小题3分，满分15分．每小题只有一个选项符合题意．1．下列提法符号物理学史实的是（ ）A．楞次发现了电磁感应现象B．伽利略认为力不是维持物体运动的原因C．安培发现了通电导线的周围存在磁场D．牛顿发现了万有引力定律，并测出了万有引力常量考点：物理学史．分析：本题应抓住：牛顿、卡文迪许、安培、奥斯特、楞次、伽利略的贡献进行选择．解答：解：A、法拉第发现了电磁感应现象，楞次研究得出了判断感应电流方向的方法一楞次定律．故A错误．B、伽利略通过对理想斜面的研究得出：力不是维持物体运动的原因．故B正确．C、奥斯特首先发现了通电导线的周围存在磁场．故C错误．D、牛顿发现了万有引力定律后，是卡文迪许测出了万有引力常量．故D错误．故选：B点评：本题关键要记住力学和电学的一些常见的物理学史，难度不大，属于基础题． 2．图示为真空中半径为r的圆，O为圆心，直径ac、bd相互垂直．在a、c处分别固定有电荷量为+q、﹣q的两个点电荷．下列说法正确的是（ ）A．位置b处电场强度大小为B．ac线上各点电场强度方向与bd线上各点电场强度方向垂直C．O点电势一定等于b点电势D．将一负试探电荷从b点移到c点，电势能减小考点：匀强电场中电势差和电场强度的关系．专题：电场力与电势的性质专题．分析：两个等电量正点电荷Q产生的电场等势线与电场线具有对称性，作出ac间的电场线，根据顺着电场线电势降低和对称性，分析B与D电势的高低，判断电场力做功情况，可知o点和b电势的大小，根据点电荷的电场E=k和电场叠加原理可求解b点的场强大小．解答：解：A、正负电荷在b点分别产生的场强为，根据矢量可知，故A错误；B、ac线上各点电场强度方向由a指向c，bd线上各点电场强度方向由a指向c，故B错误；-26-C、bOd是一条等势面，故电势相同，故C正确；D、将一负试探电荷从b点移到c点，电场力做负功，电势能增加，故D错误；故选：C点评：本题关键抓住电场线与等势线的对称性，注意空间每一点的电场是由两个点电荷产生的电场叠加，是考查基础的好题． 3．如图所示为洛伦兹力演示仪的结构图．励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直．电子速度的大小和磁场强弱可分别由通过电子枪的加速电压和励磁线圈的电流来调节．下列说法正确的是（ ）A．仅增大励磁线圈中电流，电子束径迹的半径变大B．仅提高电子枪加速电压，电子束径迹的半径变大C．仅增大励磁线圈中电流，电子做圆周运动的周期将变大D．仅提高电子枪加速电压，电子做圆周运动的周期将变大考点：带电粒子在匀强磁场中的运动；带电粒子在匀强电场中的运动．分析：根据动能定理表示出加速后获得的速度，然后根据洛伦兹力提供向心力推导出半径的表达式．解答：解：根据电子所受洛伦兹力的方向结合右手定则判断励磁线圈中电流方向是顺时针方向，电子在加速电场中加速，由动能定理有：eU=mv02…①电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，有：eBv0=m②解得：r==…③T=④可见增大励磁线圈中的电流，电流产生的磁场增强，由③式可得，电子束的轨道半径变小．由④式知周期变小，故AC错误；提高电子枪加速电压，电子束的轨道半径变大、周期不变，故B正确D错误；故选：B．点评：本题考查了粒子在磁场中运动在实际生活中的应用，正确分析出仪器的原理是关键． 4．如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，D是理想二极管，L是带铁芯的线圈，其电阻忽略不计．下列说法正确的是（ ）-26-A．S闭合瞬间，A先亮B．S闭合瞬间，A、B同时亮C．S断开瞬间，B逐渐熄灭D．S断开瞬间，A闪亮一下，然后逐渐熄灭考点：自感现象和自感系数．分析：依据自感线圈的特征：刚通电时线圈相当于断路，断开电键时线圈相当于电源；二极管的特征是只正向导通．解答：解：AB、闭合瞬间线圈相当于断路，二极管为反向电流，故电流不走A灯泡，B也不亮，故A错误，B错误．CD、开关S断开瞬间B立刻熄灭，由于二极管正向导通，故自感线圈与A形成回路，A闪亮一下，然后逐渐熄灭，故C错误，D正确．故选：D．点评：该题两个关键点，1、要知道理想线圈的特征：刚通电时线圈相当于断路，断开电键时线圈相当于电源；2、要知道二极管的特征是只正向导通． 5．如图所示，质量均为M的A、B两滑块放在粗糙水平面上，两轻杆等长，杆与滑块、杆与杆间均用光滑铰链连接，在两杆铰合处悬挂一质量为m的重物C，整个装置处于静止状态，设杆与水平面间的夹角为θ．下列说法正确的是（ ）A．当m一定时，θ越大，轻杆受力越小B．当m一定时，θ越小，滑块对地面的压力越大C．当θ一定时，M越大，滑块与地面间的摩擦力越大D．当θ一定时，M越小，可悬挂重物C的质量m越大考点：共点力平衡的条件及其应用；力的合成．专题：共点力作用下物体平衡专题．分析：先将C的重力按照作用效果分解，根据平行四边形定则求解轻杆受力；再隔离物体A受力分析，根据平衡条件并结合正交分解法列式求解滑块与地面间的摩擦力和弹力．解答：解：A、将C的重力按照作用效果分解，如图所示：根据平行四边形定则，有：-26-故m一定时，θ越大，轻杆受力越小，故A正确；B、对ABC整体分析可知，对地压力为：FN=（2M+m）g；与θ无关；故B错误；C、对A分析，受重力、杆的推力、支持力和向右的静摩擦力，根据平衡条件，有：f=F1cosθ=，与M无关，故C错误；D、只要动摩擦因素足够大，即可满足F1cosθ≤μF1sinθ，不管M多大，M都不会滑动；故D错误；故选：A．点评：本题关键是明确物体的受力情况，然后根据平衡条件列式分析，选项D涉及摩擦自锁现象，不难． 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，满分16分．每题有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的得0分．6．如图所示，面积为0.02m2、内阻不计的100匝矩形线圈ABCD，绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，转动的角速度为100rad/s，匀强磁场的磁感应强度为T．矩形线圈通过滑环与理想变压器相连，触头P可移动，副线圈所接电阻R=50Ω，电表均为理想交流电表．当线圈平面与磁场方向平行时开始计时．下列说法正确的是（ ）A．线圈中感应电动势的表达式为e=100cos（100t）VB．P上移时，电流表示数减小C．t=0时，电压表示数为100VD．当原、副线圈匝数比为2：1时，电阻上消耗的功率为50W考点：交流的峰值、有效值以及它们的关系．专题：交流电专题．分析：根据线圈中感应电动势Em=BSω，结合开始计时位置，即可确定瞬时表达式，再由电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，变压器的输入功率和输出功率相等，并知道电表是交流电的有效值，逐项分析即可得出结论．解答：解：A、矩形闭合导线框ABCD在磁场中转动，产生的交流电的最大值为：Em=nBsω=100××0.02×100=100V，线圈中感应电动势的表达式为e=100cos（100t）V，故A正确；B、P上移时，原线圈的匝数减小，则导致副线圈电压增大，那么副线圈电流也增大，则原线圈的电流会增大，故B错误；C、由于最大值为有效值的倍，所以交流电的有效值为U=100V，当t=0时，电压表示数为100V，故C错误；-26-D、当原、副线圈匝数比为2：1时，电阻上消耗的功率为P==W=50W，故D正确；故选：AD．点评：掌握住理想变压器的电压、电流及功率之间的关系，掌握感应电动势最大值的求法，理解有效值与最大值的关系． 7．2022年5月10日天文爱好者迎来了“土星冲日”的美丽天象．“土星冲日”是指土星和太阳正好分处地球的两侧，三者几乎成一条直线．该天象每378天发生一次，土星和地球绕太阳公转的方向相同，公转轨迹都近似为圆，地球绕太阳公转周期和半径以及引力常量均已知，根据以上信息可求出（ ）A．土星质量B．地球质量C．土星公转周期D．土星和地球绕太阳公转速度之比考点：万有引力定律及其应用；开普勒定律．专题：万有引力定律的应用专题．分析：地球和土星均绕太阳做圆周运动，靠万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律和圆周运动的运动公式列式分析可以求解的物理量．解答：解：A、B、行星受到的万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律列方程后，行星的质量会约去，故无法求解行星的质量，故AB均错误；C、“土星冲日”天象每378天发生一次，即每经过378天地球多转动一圈，根据（﹣）t=2π可以求解土星公转周期，故C正确；D、知道土星和地球绕太阳的公转周期之比，根据开普勒第三定律，可以求解转动半径之比，根据v=可以进一步求解土星和地球绕太阳公转速度之比，故D正确；故选：CD．点评：解决本题的关键知道地球和土星均绕太阳做圆周运动，靠万有引力提供向心力，知道线速度、加速度和周期与轨道半径的关系． 8．如图所示，I为电流表示数，U为电压表示数，P为定值电阻R2消耗的功率，Q为电容器C所带的电荷量，W为电源通过电荷量q时电源做的功．当变阻器滑动触头向右缓慢滑动过程中，下列图象能正确反映各物理量关系的是（ ）-26-A．B．C．D．考点：闭合电路的欧姆定律．专题：恒定电流专题．分析：当变阻器滑动触头向右缓慢滑动过程中，接入电路的电阻减小，电路中电流增大，分别得到各个量的表达式，再进行分析．解答：解：A、当变阻器滑动触头向右缓慢滑动过程中，接入电路的电阻减小，电路中电流增大，R2消耗的功率为P=I2R，P∝I2，故A正确．B、电容器C的电压UC=E﹣I（R2+r），电荷量Q=CUC=C[E﹣I（R2+r）]，则=﹣C（R2+r），保持不变，则Q﹣I图象是向下倾斜的直线，故B正确．C、电压表示数U=E﹣Ir，U﹣I图象应是向下倾斜的直线，故C错误．D、电源通过电荷量q时电源做的功W=qE，E是电源的电动势，则W﹣I是过原点的直线，故D错误．故选：AB．点评：根据物理规律得到解析式，再分析图象的形状和物理意义是常用的方法． 9．如图所示，粗糙斜面上的轻质弹簧一端固定，另一端与小物块相连，弹簧处于自然长度时物块位于O点．现将物块拉到A点后由静止释放，物块运动到最低点B，图中B点未画出．下列说法正确的是（ ）A．B点一定在O点左下方B．速度最大时，物块的位置可能在O点左下方C．从A到B的过程中，物块和弹簧的总机械能一定减小D．从A到B的过程中，物块减小的机械能可能大于它克服摩擦力做的功考点：动能定理的应用．专题：动能定理的应用专题．分析：物体从A向B运动过程，受重力、支持力、弹簧的拉力和滑动摩擦力，当平衡时速度最大；重力势能、弹性势能、动能和内能之和守恒．解答：解：A、弹簧处于自然长度时物块处于O点，所以在O点，弹簧弹力为零，物体从A向B运动过程，受重力、支持力、弹簧的拉力和滑动摩擦力，当平衡时速度最大，由于摩擦力平行斜面向上，所以当弹力和重力沿斜面的分量等于摩擦力时，速度最大，此时弹簧处于伸长状态，所以速度最大时，物块的位置在O点上方，而B点速度为零，由于不知道滑动摩擦力的具体大小，所以无法判断B点在O点的上方还是下方，故A错误；B、重力的下滑分力可以大于摩擦力．若mgsinθ＜f，所以当弹力和重力沿斜面的分量等于摩擦力时，速度最大，此时弹簧处于伸长状态，所以速度最大时，物块的位置在O点上方，若mgsinθ＞f，所以当重力沿斜面的分量等于摩擦力和弹簧弹力时，速度最大，此时弹簧处于压缩状态，所以速度最大时，物块的位置在O点下方，故B正确-26-C、从A到B的过程中，滑动摩擦力一直做负功，故物块和弹簧组成的系统机械能减小，故C正确；D、从A到B的过程中，根据能量守恒定律，物块减小的机械能等于弹性势能的减小量和克服摩擦力做的功之和，若弹簧的弹性势能增加时，则物块减小的机械能大于它克服摩擦力做的功，故D正确．故选：BCD．点评：本题关键是明确物体的受力情况、运动情况和系统的能量转化情况，知道在平衡点动能最大，难度适中． 三、简答题：本题分必做题（第10、11题）和选做题（第12题）两部分，满分18分．请将解答填在答题卡相应的位置．10．如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验．有一直径为d、质量为m的金属小球由A处由静止释放，下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的距离为H（H＞＞d），光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g．则：（1）如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径d= 7.25 mm．（2）小球经过光电门B时的速度表达式为 ．（3）多次改变高度H，重复上述实验，作出随H的变化图象如图丙所示，当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d满足以下表达式： 时，可判断小球下落过程中机械能守恒．（4）实验中发现动能增加量△EK总是稍小于重力势能减少量△EP，增加下落高度后，则△Ep﹣△Ek将 增加 （选填“增加”、“减小”或“不变”）．考点：验证机械能守恒定律．专题：实验题；机械能守恒定律应用专题．分析：由题意可知，本实验采用光电门利用平均速度法求解落地时的速度；则根据机械能守恒定律可知，当减小的机械能应等于增大的动能；由原理即可明确注意事项及数据的处理等内容．解答：解：（1）由图可知，主尺刻度为7mm；游标对齐的刻度为5；故读数为：7+5×0.05=7.25mm；（2）已知经过光电门时的时间小球的直径；则可以由平均速度表示经过光电门时的速度；故v=；-26-（3）若减小的重力势能等于增加的动能时，可以认为机械能守恒；则有：mgH=mv2；即：2gH0=（）2解得：；（4）由于该过程中有阻力做功，而高度越高，阻力做功越多；故增加下落高度后，则△Ep﹣△Ek将增大；故答案为：（1）7.25；（2）；（3）；（4）增大．点评：本题为创新型实验，要注意通过分析题意明确实验的基本原理才能正确求解． 11．某同学用多用电表的欧姆档来测量电压表的内阻，如图甲所示．先将选择开关旋至倍率“×100”档，红、黑表笔短接调零后进行测量，红表笔应接电压表的 ﹣ 接线柱（选填“+”或“﹣”），测量结果如图乙所示，电压表的电阻为 4000 Ω．该同学要测量一节干电池的电动势和内阻，有以下器材可供选择：A．电流表（0～0.6A～3A）B．电压表（0～3V）C．滑动变阻器R（0～15Ω，5A）D．滑动变阻器R′（0～50Ω，1A）E．定值电阻R0为1ΩF．开关S及导线若干本次实验的原理图如图丙，则滑动变阻器应选 C （填器材前的字母序号）．按照原理图连接好线路后进行测量，测得数据如下表所示．待测量12345I/A0.110.200.300.400.50U/V1.371.351.331.321.29-26-由上表数据可看出，电压表示数变化不明显，试分析引起情况的原因是 电源内阻过小 ．现将上述器材的连线略加改动就可使电压表的示数变化更明显，请在图丁中按改动后的原理图完成连线．考点：测定电源的电动势和内阻；伏安法测电阻．专题：实验题；恒定电流专题．分析：（1）欧姆表是测量电阻的仪表，把被测电阻串联在红黑表笔之间，欧姆表电流是从黑表笔流出红表笔流入．欧姆表的测量值等于表盘示数乘以倍率．（2）为方便实验操作应选最大阻值较小的滑动变阻器；根据闭合电路欧姆定律分析表中实验数据，然后答题；如果电源内阻太小，则电压表示数变化不明显，可以给电源串联一个定值电阻组成等效电源，增大电源内阻，使电压表示数变化明显．解答：解：（1）用多用电表的欧姆档时内部电源被接通，且黑表笔接内部电源的正极，即电流从欧姆表的黑表笔流出，从电压表的正极流入，则红表笔接电压表的负极．欧姆表表盘示数为40，选择开关旋到“×100”档，即倍率为100，则最后读数为：100×40=4000Ω（2）待测电阻的电阻值比较大，为了能有效控制电路，并且能方便实验操作，滑动变阻器应选小电阻C；路端电压随电路电流的增大而减小，由表中实验数据可知，实验时电压表示数变化太小，这是由于电源内阻太小造成的；为使电压表示数变化明显，可以把定值电阻与电源串联组成等效电源，这样可以增大电源内阻，使电压表示数变化明显，电路图如图所示：故答案为：（1）﹣；4000；（2）C；电源的内阻太小；电路图如图所示．点评：对于实验的考查应要注意实验的原理，通过原理体会实验中的数据处理方法及仪器的选择；有条件的最好亲手做一下实验，注意本题图象的斜率与动摩擦因数的关系是解题的关键． 选修3～312．下列说法正确的是（ ）A．液晶既具有液体的流动性，又具有光学的各向异性B．微粒越大，撞击微粒的液化分子数量越多，布朗运动越明显C．太空中水滴成球形，是液体表面张力作用的结果D．单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数减少，气体的压强一定减小考点：*晶体和非晶体；布朗运动；*液体的表面张力现象和毛细现象．分析：液晶既具有液体的流动性，又具有光学的各向异性；液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力；微粒越大，温度越低，布朗运动越不明显；压强是大量气体分子持续撞击器壁产生的．-26-解答：解：A、液晶是一种特殊的物态，它既具有液体的流动性，又具有光学各向异性，故A正确；B、微粒越大，撞击微粒的液化分子数量越多，微粒的受力越趋向平衡，布朗运动越不明显，故B错误C、液体表面具有收缩的趋势，即液体表面表现为张力，是液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，太空中水滴成球形，是液体表面张力作用的结果．故C正确；D、气体的压强与单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数以及分子对器壁的平均撞击力有关，若温度升高，分子对器壁的平均撞击力增大，单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数减少，气体的压强不一定减小．故D错误．故选：AC点评：本题考查选修3﹣3中的多个知识点，如液晶的特点、布朗运动、表面张力和压强的微观意义，都是记忆性的知识点难度不大，在平时的学习过程中加强知识的积累即可． 13．如图，用带孔橡皮塞把塑料瓶口塞住，向瓶内迅速打气，在瓶塞弹出前，外界对气体做功15J，橡皮塞的质量为20g，橡皮塞被弹出的速度为10m/s，若橡皮塞增加的动能占气体对外做功的10%，瓶内的气体作为理想气体，则瓶内气体的内能变化量为 5 J，瓶内气体的温度 升高 （选填“升高”或“降低”）．考点：热力学第一定律．专题：热力学定理专题．分析：由动能的计算公式求出橡皮塞的动能，然后求出气体对外做的功，再应用热力学第一定律求出气体内能的变化量，最后判断气体温度如何变化．解答：解：由题意可知，气体对外做功：W对外===10J，由题意可知，向瓶内迅速打气，在整个过程中，气体与外界没有热交换，即Q=0，则气体内能的变化量：△U=W+Q=15J﹣10J+0=5J，气体内能增加，温度升高；故答案为：5；升高．点评：本题考查了求气体内能的变化量、判断温度的变化，应用热力学第一定律即可正确解题． 14．某理想气体在温度为0℃时，压强为2P0（P0为一个标准大气压），体积为0.5℃L，已知1mol理想气体标准状况下的体积为22.4L，阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol﹣1．求：（1）标准状况下该气体的体积；（2）该气体的分子数（计算结果保留一位有效数字）．考点：理想气体的状态方程；阿伏加德罗常数．-26-专题：理想气体状态方程专题．分析：（1）由理想气体状态方程可以求出气体在标准状况下的体积．（2）求出气体物质的量，然后求出气体分子数．解答：解：（1）由题意可知，气体的状态参量：p1=2P0，V1=0.5L，T1=273K，p2=P0，V2=？，T2=273K，气体发生等温变化，由玻意耳定律得：p1V1=p2V2，即：2P0×0.5L=P0×V2，解得：V2=1L；（2）气体分子数：n=NA=×6.0×1023≈3×1022个；答：（1）标准状况下该气体的体积是1L；（2）该气体的分子数是3×1022个．点评：本题考查了求气体体积、气体分子数，应用玻意耳定律、阿伏伽德罗常数即可正确解题． 选修3～415．下列说法正确的是（ ）A．全息照片的拍摄利用了光的衍射原理B．只有发生共振时，受迫震动的频率才能等于驱动力频率C．高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢D．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的相比增大考点：*时间间隔的相对性；多普勒效应；光的衍射．分析：全息照相利用了光的干涉现象；受迫震动的频率总是等于驱动力频率；在相对论中，高速飞行的物体时间变慢，长度缩短．当声源与观察者间距变小时，接收频率变高．解答：解：A、全息照相利用了激光的频率单一，具有相干性好的特点，利用了光的干涉现象，与光的衍射无关．故A错误；B、受迫振动的频率等于驱动率的频率，当驱动力的频率接近物体的固有频率时，振动显著增强，当驱动力的频率等于物体的固有频率时即共振．故B错误；C、根据爱因斯坦相对论可知，时间间隔的相对性：t=，可知在宇宙中高速飞行的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢，故C正确；D、根据多普勒效应可知，当两物体以很大的速度互相靠近时，感觉频率会增大，远离时感觉频率会减小，所以鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的相比增大．故D正确．故选：CD点评：该题考查全息照相的原理、受迫振动的频率，爱因斯坦的相对论以及多普勒效应，注意相对论中空间与时间的变化．这一类的知识点在平时的学习过程中要多加积累． 16．一列向右传播的简诺波在t=1s时刻的波形如图所示，再经过时0.7s，x=7m处的质点P第一次从平衡位置向上振动，此时O处质点 平衡位置 （选填“波峰”、“波谷”、“平衡位置”）处，该列波的周期T= 0.2 s．-26-考点：横波的图象；波长、频率和波速的关系．专题：振动图像与波动图像专题．分析：波向右传播，当O点的波传到P点时，P点第一次从平衡位置向上振动，根据波从O传到P的距离x=7m，时间t=0.7s，由v=求出波速，由图读出波长，求出周期．解答：解：由图象知，λ=2m，波向右传播，当O点的波传到P点时，P点第一次从平衡位置向上振动，此时O点在平衡位置处，由题意，波从O传到P的距离x=7m，时间t=0.7s，则波速v=，由v=得：T==0.2s故答案为：平衡位置；0.2点评：本题关键要知道波是匀速传播的，可用v=和v=研究波速，根据时间与周期的关系，分析质点通过的路程是常用的方法． 17．如图，一束激光垂直于AC面照射到等边玻璃三棱镜的AB面上，已知AB面的反射光线与折线光线的夹角为90°．光在空中的传播速度为c．求：①玻璃的折射率；②激光在玻璃种传播的速度．考点：光的折射定律．专题：光的折射专题．分析：由几何关系确定出AB面折射时的入射角和出射角，根据折射定律计算折射率大小，然后由v=计算光在介质中的传播速度．解答：解：（1）光在AB面发生折射时的光路图如图，由几何知识知：∠i=60°，∠r=90°﹣∠i=30°．-26-根据折射定律n=（2）由v=可知，激光在玻璃种传播的速度答：①玻璃的折射率是；②激光在玻璃种传播的速度是．点评：对于几何光学问题作出光路图，正确的确定入射角和折射角，并灵活运用折射定律是解题的关键． 选修3～518．下列说法正确的是（ ）A．比结合能越大，原子中核子结合的越牢固，原子核越稳定B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关C．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关D．大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃进时，最多可产生4个不同频率的光子考点：原子核的结合能；物质波．分析：比结合能越大，原子中核子结合的越牢固．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关．放射性元素的半衰期是由核内自身的因素决定的，与原子所处的化学状态无关．根据数学组合公式求出氢原子最多放出不同频率光子的种数．解答：解：A、比结合能是衡量原子核结构是否牢固的指标，它越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定．故A正确；B、根据黑体辐射实验的规律可知：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关．故B正确．C、放射性元素的半衰期是由核内自身的因素决定的，与原子所处的化学状态和外部条件无关，故C错误；D、大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃进时，由=6知：最多可产生6个不同频率的光子，故D错误．故选：AB．点评：对于光学和原子物理的基础知识，大都需要记忆，因此注意平时多加积累；正确理解氢原子的跃迁问题． 19．用频率为v但强度不同的甲乙两种光做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如图所示，由图可知， 甲 （选填甲或乙）光的强度大，已知普朗克常量为h，被照射金属的逸出功为W0则光电子的最大初动能为 hv﹣W0 ．-26-考点：光电效应．专题：光电效应专题．分析：根据光的强度越强，形成的光电流越大；并根据光电效应方程，即可求解．解答：解：根据光的强度越强，则光电子数目越多，对应的光电流越大，即可判定甲光的强度较大；由光电效应方程mv2=hv﹣W0，可知，电子的最大初动能EKm=hv﹣W0；故答案为：甲，hv﹣W0点评：本题考查了产生光电效应的原理和电子的最大初动能公式，理解光电效应方程的应用，注意光电流影响因素． 20．1926年美国波士顿的内科医生卢姆加特等首次应用放射性氡研究人体动、静脉血管床之间的循环时间，被誉为“临床核医学之父”．氡的放射性同位素有27种，其中最常用的是．经过m次α衰变和n次β衰变后变成稳定的．①求m、n的值；②一个静止的氡核（）放出一个α粒子后变成钋核（）．已知钋核的速率v=1×106m/s，求α粒子的速率．考点：动量守恒定律；原子核衰变及半衰期、衰变速度．分析：①核反应过程质量数与核电荷数守恒，根据质量数与核电荷数守恒求出m、n的值．②核反应过程系统动量守恒，应用动量守恒定律求出粒子速度．解答：解：①核反应过程质量数与核电荷数守恒，由题意可得：4m=222﹣206，解得：m=4，86=82+2m﹣n，解得：n=4；②核反应过程系统动量守恒，以α粒子的速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mαvα﹣mPov=0，代入数据解得：vα=5.45×107m/s；答：①m是4，n是4；②α粒子的速率是：5.45×107m/s．点评：核反应过程质量数与核电荷数守恒，系统动量守恒，应用质量数与核电荷数守恒、动量守恒定律即可正确解题． 四、计算题：本题共3小题，共计47分．解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分．有数值计算的题，必须明确写出数值和单位．21．如图，半径R=0.5m的光滑圆弧轨道ABC与足够长的粗糙轨道CD在C处平滑连接，O为圆弧轨道ABC的圆心，B点为圆弧轨道的最低点．半径OA、OC与OB的夹角分别为53°和37°．将一个质量m=0.5kg的物体（视为质点）从A点左侧高为h=0.8m处的P点水平抛出，恰从A点沿切线方向进入圆弧轨道．已知物体与轨道CD间的动摩擦因数μ=0.8，重力加速度g=l0m/s2，sin37°=0，6，cos37°=0.8，求：（1）物体水平抛出时的初速度大小v0；-26-（2）物体经过B点时，对圆弧轨道压力大小FN；（3）物体在轨道CD上运动的距离x．考点：动能定理的应用；平抛运动；向心力．专题：动能定理的应用专题．分析：（1）物体做平抛运动，由自由落体运动的规律求出物体落在A时的竖直分速度，然后应用运动的合成与分解求出物体的初速度大小v0．（2）通过计算分析清楚物体的运动过程，由能量守恒定律求出物体在B点的速度，然后又牛顿第二定律求出物体对圆弧轨道压力大小FN；（3）先由机械能守恒求出物体在C点的速度，然后由动能定理即可求解．解答：解：（1）物体在抛出后竖直方向做自由落体运动，竖直方向：m/s物体恰从A点沿切线方向进入圆弧轨道，则：得：m/s（2）物体到达A点的速度：m/sA到B的过程中机械能守恒，得：代入数据得：m/s物体在B点受到的支持力与重力的合力提供向心力，则：得：FN=34N；（3）B到C的过程中机械能守恒，得：-26-得：m/s物体在斜面CD上受到的摩擦力：f=μmgcos37°=0.8×0.5×10×0.8N=3.2N设物体在轨道CD上运动的距离x，则：解得：x=1.09m；答：（1）物体水平抛出时的初速度大小是3m/s；（2）物体经过B点时，对圆弧轨道压力大小是34N；（3）物体在轨道CD上运动的距离是1.09m．点评：本题关键是分析清楚物体的运动情况，然后根据动能定理、平抛运动知识、能量守恒定理解题． 22．如图，电阻不计且足够长的U型金属框架放置在倾角θ=37°的绝缘斜面上，该装置处于垂直斜面向下的匀强磁场中，磁感应强度大小B=0.5T．质量m=0.1kg、电阻R=0.4Ω的导体棒ab垂直放在框架上，从静止开始沿框架无摩擦下滑，与框架接触良好．框架的质量M=0.2kg、宽度l=0.4m，框架与斜面间的动摩擦因数μ=0.6，与斜面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8．（1）若框架固定，求导体棒的最大速度vm；（2）若框架固定，棒从静止开始下滑5.75m时速度v=5m/s，求此过程回路中产生的热量Q及流过ab棒的电量q；（3）若框架不固定，求当框架刚开始运动时棒的速度v1．考点：导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的能量转化．专题：电磁感应——功能问题．分析：（1）若框架固定，导体棒匀速下滑时速度最大，根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律、安培力公式和平衡条件结合求解最大速度vm；（2）根据能量转化和守恒定律求解热量Q．由法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电流的定义式结合求解电量q．（3）当框架刚开始运动时所受的静摩擦力达到最大，由平衡条件求解回路中电流，再由法拉第电磁感应定律、欧姆定律结合求解．解答：解：（1）棒ab产生的电动势为：E=Blv回路中感应电流为：棒ab所受的安培力为：F=BIl对棒ab有：mgsin37°﹣BIl=ma当加速度a=0时，速度最大，速度的最大值为：m/s（2）根据能量转化和守恒定律有：-26-代入数据解得：Q=2.2J电量为：C（3）回路中感应电流为：框架上边所受安培力为：F1=BI1l对框架有：Mgsin37°+BI1l=μ（m+M）gcos37°代入数据解得：v1=2.4m/s答：（1）若框架固定，导体棒的最大速度vm是6m/s．（2）此过程回路中产生的热量Q是2.2J，流过ab棒的电量q是2.875C；（3）若框架不固定，当框架刚开始运动时棒的速度v1是2.4m/s．点评：本题是电磁感应中的力学问题，要明确安培是电磁感应与力联系的桥梁，这种类问题在于安培力的分析和计算．同时要明确物体刚好运动的临界条件：静摩擦力达最大值． 23．如图甲，真空中竖直放置两块相距为d的平行金属板P、Q，两板间加上如图乙最大值为U0的周期性变化的电压，在Q板右侧某个区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的有界匀强磁场．在紧靠P板处有一粒子源A，自t=0开始连续释放初速不计的粒子，经一段时间从Q板小孔O射入磁场，然后射出磁场，射出时所有粒子的速度方向均竖直向上．已知电场变化周期T=，粒子质量为m，电荷量为+q，不计粒子重力及相互间的作用力．求：（1）t=0时刻释放的粒子在P、Q间运动的时间；（2）粒子射入磁场时的最大速率和最小速率；（3）有界磁场区域的最小面积．考点：带电粒子在匀强磁场中的运动；带电粒子在匀强电场中的运动．专题：带电粒子在电场中的运动专题．分析：（1）带电粒子在电场中加速，牛顿第二定律和运动学公式即可求解粒子在P、Q间运动的时间；（2）粒子在电场中加速，电场力做功，由动能定理即可求出粒子射入磁场时的最大速率和最小速率；（3）射出磁场时所有粒子的速度方向均竖直向上，做出运动的轨迹图，即可几何关系即可求解．解答：解：（1）设t=0时刻释放的粒子在0.5T时间内一直作匀加速运动，-26-加速度位移可见该粒子经0.5T正好运动到O处，假设与实际相符合该粒子在P、Q间运动时间（2）t=0时刻释放的粒子一直在电场中加速，对应进入磁场时的速率最大由运动学公式有t1=0时刻释放的粒子先作加速运动（所用时间为△t），后作匀速运动，设T时刻恰好由小孔O射入磁场，则代入数据得：所以最小速度：（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则：得：最大半径：最小半径：粒子水平向右进入磁场，然后射出时所有粒子的速度方向均竖直向上，偏转角都是90°，所以轨迹经过的区域为磁场的最小面积，如图：图中绿色阴影部分即为最小的磁场的区域，-26-所以：==≈答：（1）t=0时刻释放的粒子在P、Q间运动的时间是；（2）粒子射入磁场时的最大速率是，最小速率是；（3）有界磁场区域的最小面积是．点评：考查粒子在电场中加速和在磁场中圆周运动问题，结合牛顿第二定律与几何关系来综合应用，掌握运动轨迹的半径公式． -26-
