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- 2021-06-01 发布
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2019北京平谷区高三质量监控理综物理
1.下列说法正确的是
A. 物体吸收热量,其内能一定增加
B. 物体对外做功,其内能一定减小
C. 物体温度升高,分子平均动能一定增大
D. 物体温度升高,分子平均动能可能减小
【答案】C
【解析】
【详解】A项:由热力学第一定律知,仅知道吸收热量而不知道做功情况,无法判断物体内能的变化情况,故A错误;
B项:物体对外做功,如同时从外界吸收的热量大于做功的数值,则内能增加,故B错误;
C、D项:温度是分子平均动能的标志,所以温度升高时分子平均动能增大,故C正确,D错误.
故选C.
2.卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子的核反应方程,n的数值为( )
A. 18 B. 17 C. 16 D. 8
【答案】B
【解析】
【详解】根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒,可知,解得:;故选B.
3.一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波,波速为2m/s.某时刻波形如图所示,下列说法正确的是
A. 这列波的周期为4s B. 这列波的振幅为6cm
C. 此时x=4m处的质点速度为零 D. 此时x=8m处的质点沿y
轴负方向运动
【答案】A
【解析】
【详解】A项:由图知,波长λ=8m,由波速公式,得周期,故A正确;
B项:振幅等于y的最大值,故这列波的振幅为A=3cm,故B错误;
C项:此时x=4m处质点沿处于平衡位置,加速度为零,速度最大,故C错误;
D项:简谐机械横波沿x轴正方向传播,由波形平移法得知,此时x=8m处质点沿y轴正方向运动,故D错误.
故选A.
4.如图a所示,理想变压器原线圈通过理想电流表接在一交流电源两端,交流电源输出的电压u随时间t变化的图线如图b所示,副线圈中接有理想电压表及阻值R=10Ω的负载电阻.已知原、副线圈匝数之比为10∶1,则下列说法中正确的是
A. 电压表的示数为20V
B. 电流表的示数为0.28 A
C. 电阻R消耗的电功率为80W
D. 通过电阻R的交变电流的频率为100 Hz
【答案】A
【解析】
【详解】A项:原线圈两端电压为,根据变压器的变压比可知,解得: ,故A正确;
B项:副线圈中的电流为根据变压器的变流比可知,
,所以电流表的示数为0.2A,故B错误;
C项:由公式,故C错误;
D项:由图乙可知,交变电流的频率为:,由于变压器不能改变交流电的频率,所以通过电阻R的交变电流的频率为50 Hz,故D错误.
故选A.
5.如图所示,两根平行金属导轨置于水平面内,导轨之间接有电阻.金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向上,金属棒ab始终保持静止.下列说法正确的是
A. 当B均匀增大时,金属棒ab中的电流增大
B. 当B增大时,金属棒ab中的感应电流方向由a到b
C. 当B减小时,金属棒ab中的电流一定减小
D. 当B不变时,金属棒ab受到水平受向右的静摩擦力
【答案】B
【解析】
【详解】A项:由于磁感应强度均匀增大,不变,根据法拉第电磁感应定律得,感应电动势恒定,则ab中的感应电流不变,故A错误;
B项:磁感应强度均匀增大,穿过线框的磁通量增大,根据楞次定律得,ab中的感应电流方向由a到b,故B正确;
C项:若B均匀减小,根据法拉第电磁感应定律可知,电流不变,故C错误;
D项:当B
不变时,穿过线框的磁通量不变,电路中无电流,金属棒不受安培力,也不受摩擦力作用,故D错误.
故选B.
6.如图所示,是一种清洗车辆用的手持式喷水枪.若已知水枪口的横截面积为S,水的密度为ρ.设水以恒定的速率v源源不断地从枪口喷出,关于水枪工作时功率的大小,下列判断正确的是
A. 与S成反比
B 与v成正比
C. 与v2成正比
D. 与v3成正比
【答案】D
【解析】
【详解】根据动能定理,水枪对水做功等于水获得的动能,则时间t内喷出水的质量为
m=ρV=ρSL=ρSvt
故选D.
7.某同学将一毫安表改装成双量程电流表.如图所示,已知毫安表表头的内阻为100Ω,满偏电流为1 mA;R1和R2为定值电阻,且R1=5Ω,R2=20Ω,则下列说法正确的是
A. 若使用a和b两个接线柱,电表量程为24 mA
B. 若使用a和b两个接线柱,电表量程为25 mA
C. 若使用a和c两个接线柱,电表量程为4 mA
D. 若使用a和c两个接线柱,电表量程为10mA
【答案】B
【解析】
【详解】A、B项:若使用a和b两个接线柱,毫安表与R2串联再与R1并联,电表量程为:,故A错误,B正确;
C、D项:若使用a和c两个接线柱,R1与R2串联,再与毫安表并联,电表量程为:,故C、D错误.
故选B.
8.瑞典皇家科学院2018年10月2日宣布,将2018年诺贝尔物理学奖授予美国科学家阿瑟•阿什金、法国科学家热拉尔•穆鲁以及加拿大科学家唐娜•斯特里克兰,以表彰他们在激光物理学领域的突破性贡献.阿什金发明的光镊工具能够“夹”住微小如原子、病毒以及活细胞等物体.穆鲁和斯特里克兰发明了“啁啾(zhōu jiū)脉冲放大”技术.“啁啾”出自唐诗“到大啁啾解游飏,各自东西南北飞”,形容鸟的鸣叫.“啁啾脉冲放大”技术其原理为:将一段短脉冲在时域上展宽,然后放大,再进行压缩.此项技术已经成为高强度激光的标准,应用于众多领域.则下列关于激光的说法合理的是
A. 某激光器产生超短脉冲时长为2.0×10-13s,能量为1.0J,则此激光超短脉冲的功率为5.0×1013W
B. 短脉冲激光测速是对被测物体进行两次有特定时间间隔的激光测距,测得在该时间段内被测物体的移动距离,从而得到被测物体的移动速度.激光测速选取的时间间隔越长,测得物体移动的瞬时速度越准确
C. “啁啾”来源于鸟鸣,意即频率变化,“啁啾脉冲”技术中的短脉冲激光瞬时频率随时间的变化而变化
D. 利用光学镊子捕获活体细菌时,红外激光光镊比绿色激光光镊更容易杀死活体细菌
【答案】C
【解析】
【详解】A项:由公式,故A错误;
B
项:时间间隔越短,该段时间内的平均速度越接近物体的瞬时速度,所以激光测速选取的时间间隔越短,测得物体移动的瞬时速度越准确,故B错误;
C项:“啁啾”来源于鸟鸣,即鸟叫的频率变化,所以“啁啾脉冲”技术中的短脉冲激光瞬时频率随时间的变化而变化,故C正确;
D项:由于红外线的能量比绿色光的能理更低,红外激光光镊比绿色激光光镊更难杀死活体细菌,故D错误.
故选C.
9.某同学用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”实验.先将小球1从斜槽轨道上某固定点由静止开始滚下,在水平地面上的记录纸上留下压痕,重复10次;再把另一小球2放在斜槽轨道末端水平段的最右端静止,让小球1仍从原固定点由静止开始滚下,且与小球2相碰后,两球分别落在记录纸的不同位置处,重复10次.A、B、C为三个落点的平均位置,O点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点.实验中空气阻力的影响很小,可以忽略不计.
(1)在本实验中斜槽轨道_____(填选项前的字母)
A.必须光滑 B.可以不光滑
(2)实验中应该选择两个合适的小球进行实验
①两个小球的半径____(填“相同”或“不同”)
②应该选择下列哪组小球_____(填选项前的字母)
A.两个钢球 B.一个钢球、一个玻璃球 C.两个玻璃球
(3)斜槽末端没有放置被碰小球2时,将小球1从固定点由静止释放.若仅降低斜槽上固定点的位置,那么小球的落地点到O点的距离将______(填“改变”或“不变”),若仅增大小球1的质量,小球仍以相同的速度从斜槽末端飞出,那么小球的落地点到O点的距离将______填(“改变”或“不变”).
(4)在安装实验装置的过程中,使斜槽轨道末端的切线水平,小球碰撞前与碰撞后的速度就可以用小球飞出的水平距离来表示,其原因的是_______
A.小球都是从同一高度飞出,水平位移等于小球飞出时的速度
B.小球都是从同一高度飞出,水平位移与小球飞出时的速度成正比
C.小球在空中的运动都是匀变速曲线运动,而且运动的加速度都相同
(5)本实验必须测量的物理量是_____
A.斜槽轨道末端到水平地面的高度H
B.小球1和小球2的质量、
C.小球1的释放位置到斜槽轨道末端的高度h
D.记录纸上O点到A、B、C各点距离、、
(6)斜槽末端没有放置被碰小球2时,小球1的落点为B点,放置被碰小球2后,小球2的落点为C点.假设两小球发生的是弹性碰撞,试论证:当小球1碰后的速度方向未改变时,C点必在B点的前方._____
【答案】 (1). B (2). 相同 (3). B (4). 改变 (5). 不变 (6). B (7). BD (8). 见解析
【解析】
【详解】(1)[1]小球离开轨道后做平抛运动,只要保证入射球离开轨道的初始速度相等即可,斜槽轨道不需要光滑,A不符合题意,B符合题意;
故选B;
(2)[2]①两球要发生对心碰撞,故两球半径应相同;
②[3]为了防止入射球反弹,所以入射球的质量应大于被碰小球,所以应选一个钢球、一个玻璃球,AC不符合题意,B符合题意;
故选B;
(3)[4][5]若仅降低斜槽上固定点的位置,小球离开轨道做平抛运动的速度减小,由于平抛运动的高度不变,所以不平位移变小,即小球的落地点到O点的距离将改变,若仅增大小球1的质量,小球仍以相同的速度从斜槽末端飞出,由于平抛运动的高度不变,运动的时间不变,所以小球的落地点到O点的距离不变;
(4)[6]小球做平抛运动由于高度相同,由公式
得:,可知高度h相同,则运动时间相同,水平位移
所以小球的水平位移与小球飞出的速度成正比,B符合题意,AC不符合题意;
故选B;
(5)[7]小球离开轨道后做平抛运动,小球抛出点的高度相同,在空中的运动时间t相同,两球碰撞过程动量守恒,以入射球的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
两边同时乘以运动时间t得:
则有:
由上式可知,本实验应测量小球1和小球2的质量m1、m2和记录纸上O点到A、B、C各点的距离、、,BD符合题意,AC不符合题意。
故选BD。
(6)[8] 证明:设小球1碰撞前后瞬间的速度分别为v0、v1,小球2碰后的速度为v2,根据动量守恒有:
碰撞过程机械能守恒有:
整理可得:
当v1与v0同向时,v2大于v0,故C点必在B点的前方。
10.如图所示,BCD是半径R=0.4m的竖直圆形光滑轨道,D是轨道的最高点,光滑水平面AB与圆轨道在B点相切.一质量m=1kg可以看成质点的物体静止在水平面上的A点.现用F=8N的水平恒力作用在物体上,使它在水平面上做匀加速直线运动,当物体到达B点时撤去外力F,之后物体沿BCD轨道运动.已知A与B之间的距离x=2m,取重力加速度g=10m/s².求:
(1)恒力F做的功WF;
(2)物体运动到D点时的速度大小vD;
(3)在D点轨道对物体的压力大小FN.
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)物体从A到B,根据功的定义式
解得:;
(2)物体从A到B,根据动能定理有:
物体从B到D,根据机械能守恒定律有:
解得:;
(3)在D点,物体受力如图所示
根据牛顿第二定律得:
解得:
11.如图甲所示,在与水平方向成θ角的倾斜光滑导轨上,水平放置一根质量为m的导体棒ab,导轨下端与一电源和定值电阻相连,电源的电动势和内阻、定值电阻的阻值均未知.整个装置放在竖直向下的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B的大小也未知.已知导轨宽度为L
,重力加速度为g.
(1)若断开电键k,将导体棒由静止释放,经过时间t,导体棒沿斜面下滑的距离是多少?____
(2)若闭合电键k,导体棒b恰好在导轨上保持静止.由b向a方向看到的平面图如图乙所示,请在此图中画出此时导体棒的受力图,
( )
并求出导体棒所受的安培力的大小.____
(3)若闭合电键k,导体棒ab静止在导轨上,对导体棒ab的内部做进一步分析:设导体棒单位体积内有n个自由电子,电子电荷量为e,自由电子定向移动的平均速率为v,导体棒的粗细均匀,横截面积为S.
a.请结合第(2)问的结论和题目中所给的已知量,推理得出每个电子受到的磁场力是多大?____
b.将导体棒中电流与导体棒横截面积的比值定义为电流密度,其大小用j表示,请利用电流的定义和电流密度的定义推导j的表达式.____
【答案】(1);(2);(3),
【解析】
【详解】(1)断开电键后,根据牛顿第二定律,导体的加速度
由运动学公式,经过时间t导体棒下滑的距离
解得:;
(2)导体棒ab保持静止,受力如图所示
根据平衡条件得,安培力大小为;
(3)a.导体棒中做定向移动的自由电子数
每个电子受到的磁场力
解得:
B.在直导线内任选一个横截面S,在时间内从此截面通过的电荷量
导体棒中的电流强度
由电流密度的定义
解得: .
12.牛顿说:“我们必须普遍地承认,一切物体,不论是什么,都被赋予了相互引力的原理”.任何两个物体间存在的相互作用的引力,都可以用万有引力定律计算,而且任何两个物体之间都存在引力势能,若规定物体处于无穷远处时的势能为零,则二者之间引力势能的大小为,其中m1、m2为两个物体的质量, r为两个质点间的距离(对于质量分布均匀的球体,指的是两个球心之间的距离),G为引力常量.设有一个质量分布均匀的星球,质量为M,半径为R.
(1)该星球的第一宇宙速度是多少?
(2)为了描述电场的强弱,引入了电场强度的概念,请写出电场强度的定义式.类比电场强度的定义,请在引力场中建立“引力场强度”的概念,并计算该星球表面处的引力场强度是多大?
(3)该星球的第二宇宙速度是多少?
(4)如图所示是一个均匀带电实心球的剖面图,其总电荷量为+Q(该带电实心球可看作电荷集中在球心处的点电荷),半径为R,P为球外一点,与球心间的距离为r,静电力常量为
k.现将一个点电荷-q(该点电荷对实心球周围电场的影响可以忽略)从球面附近移动到p点,请参考引力势能的概念,求电场力所做的功.
【答案】(1);(2);(3);(4)
【解析】
【详解】(1)设靠近该星球表面做匀速圆周运动的卫星的速度大小为,万有引力提供卫星做圆周运动的向心力
解得: ;
(2)电场强度定义式
设质量为m的质点距离星球中心的距离为r,质点受到该星球的万有引力
质点所在处的引力场强度
得
该星球表面处的引力场强度
(3)设该星球表面一物体以初速度向外抛出,恰好能飞到无穷远,根据能量守恒定律
解得: ;
(4)点电荷-q在带电实心球表面处的电势能
点电荷-q在P点的电势能
点电荷-q从球面附近移动到P点,电场力所做的功
解得: .