综合能力训练(三)(时间:60分钟 满分:110分)第Ⅰ卷一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一项符合题目要求,第6~8题有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.关于近代物理学,下列说法正确的是( )A.一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时能辐射出4种不同频率的光B.重核裂变过程生成中等质量的核,反应前后质量数守恒,但质量不一定减少C.10个放射性元素的原子核在经一个半衰期后,一定有5个原子核发生衰变D.光电效应和康普顿效应的实验都表明光具有粒子性2.一个物体沿直线运动,从t=0时刻开始,物体的xt-t的图象如图所示,图线与纵横坐标轴的交点分别为0.5m/s和-1s,由此可知( )A.物体做匀速直线运动B.物体做变加速直线运动C.物体的初速度大小为0.5m/sD.物体的初速度大小为1m/s3.人造卫星a的圆形轨道离地面高度为h,地球同步卫星b离地面高度为H,h<H,两卫星共面且运行方向相同。某时刻卫星a恰好出现在赤道上某建筑物c的正上方,设地球赤道半径为R,地面重力加速度为g,则( )A.a、b线速度大小之比为R+hR+HB.a、c角速度之比为R3(R+h)3C.b、c向心加速度大小之比为R+HRD.a下一次通过c正上方所需时间t=2π(R+h)3gR24.如图所示,三个物体质量分别为m1=1.0kg、m2=2.0kg、m3=3.0kg,已知斜面上表面光滑,斜面倾角θ=30°,m1和m2之间的动摩擦因数μ=0.8。不计绳和滑轮的质量和摩擦。初始用外力使整个系统静止,当撤掉外力时,m2将(g取10m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )A.和m1一起沿斜面下滑B.和m1一起沿斜面上滑C.相对于m1上滑D.相对于m1下滑5.如图所示,理想变压器原副线圈匝数之比为20∶1,原线圈接入一电压为u=U0sinωt的交流电源,副线圈接一个R=5.5Ω的负载电阻。若U0=2202V,ω=100πrad/s,则下述结论正确的是( )8\nA.副线圈中电压表的读数为112VB.副线圈中输出交变电流的周期为0.01sC.原线圈中电流表的读数为0.1AD.原线圈中的输入功率为11W6.如图甲所示的电路中,将滑动变阻器R2的滑片由a端向b端移动,用两个电表分别测量电压和电流,得到部分U-I关系图象如图乙所示,则( )A.电源的电动势为6VB.滑动变阻器的总阻值为20ΩC.当电压表示数为5.0V时,电源效率最高D.当电压表示数为5.0V时,R2消耗的总功率最大7.一个圆形闭合线圈固定在垂直纸面的匀强磁场中,线圈平面与磁场方向垂直,如图甲所示。设垂直纸面向里的磁感应强度方向为正,垂直纸面向外的磁感应强度方向为负。线圈中顺时针方向的感应电流为正,逆时针方向的感应电流为负。已知圆形线圈中的感应电流i随时间t变化的图象如图乙所示,则线圈所处的磁场的磁感应强度随时间变化的图象可能是下图中的( )8.在倾角为θ的固定光滑斜面上有两个用轻弹簧相连接的物块A、B,它们的质量分别为m1、m2,弹簧劲度系数为k,C为一固定挡板,系统处于静止状态。现用一平行于斜面向上的恒力F拉物块A使之向上运动,当物块B刚要离开挡板C时,物块A运动的距离为d,速度为v,则此时( )A.物块B的质量满足m2gsinθ=kd8\nB.物块A的加速度为F-kdm1C.拉力做功的瞬时功率为FvsinθD.此过程中,弹簧弹性势能的增量为Fd-m1dgsinθ-12m1v2第Ⅱ卷二、非选择题(包括必考题和选考题两部分。第9~12题为必考题,每个试题考生都必须作答。第13~14题为选考题,考生根据要求作答)(一)必考题(共47分)9.(6分)(1)小明同学到实验室去做验证力的平行四边形定则的实验时看见实验桌上有一把20分度的游标卡尺,他立即用游标卡尺测量了钢笔套的长度,如图甲所示,则钢笔套的长度为 mm。 (2)随后小明开始做验证力的平行四边形定则的实验,在水平放置的木板上垫上一张白纸,把橡皮条的一端固定在板上的A点,橡皮条的另一端拴上两个细绳套,如图乙所示。先用两个弹簧测力计钩住细绳套,互成角度拉橡皮条使之伸长,结点被拉到某一位置O,此时记下两个弹簧测力计的读数F1和F2和两细绳的方向。请完成下列问题:①F1的读数如图丙所示,则F1= N。 ②小明再用一个弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条拉长,应该使结点拉到 ,记下弹簧测力计的读数,并记下 。 10.(9分)某同学利用伏安法测量某未知电阻Rx的精确电阻(阻值恒定),进行了如下实验:(1)他先用多用电表欧姆挡测该未知电阻的阻值。将开关置于×10挡位,指针示数如图,若想更准确一些,下面操作正确的步骤顺序是 。(填序号) A.将两表笔短接进行欧姆调零B.将两表笔短接进行机械调零C.将开关置于×1挡D.将开关置于×100挡E.将两表笔接未知电阻两端,待指针稳定后读数(2)然后用以下器材用伏安法尽可能精确地测量该电阻:A.直流电源E:电动势3V,内阻忽略8\nB.电流表A1:量程0~0.3A,内阻约为0.1ΩC.电流表A2:量程0~3mA,内阻约为10ΩD.电压表V1:量程0~3V,内阻约为3kΩE.电压表V2:量程0~15V,内阻约为50kΩF.滑动变阻器R1:最大阻值10ΩG.滑动变阻器R2:最大阻值1000ΩH.开关S,导线若干①为较准确测量该电阻的阻值,要求各电表指针能有较大的变化范围,以上器材中电流表应选 (选填“B”或“C”),电压表应选 (选填“D”或“E”),滑动变阻器应选 (选填“F”或“G”)。 ②请在方框中画出实验电路原理图。11.(12分)起重机从静止开始起吊一质量为4000kg的重物,开始时,起重机拉力恒定,重物以0.2m/s2的加速度匀加速上升,9.8s后,起重机达到额定功率P,起重机再保持额定功率不变,又经5s,重物达到最大速度2m/s,此后再保持拉力恒定,使重物以0.5m/s2的加速度做匀减速运动至停下。g取9.8m/s2。(1)求额定功率P的大小;(2)求重物上升的最大高度;(3)画出整个过程起重机拉力F与时间t的关系图象(不要求写计算过程)。12.(20分)在如图所示的平面直角坐标系xOy内,第一象限的MN以上的虚线区域内存在有理想边界的竖直向下的匀强电场,已知MN间的距离为l,DN间的距离为l2,MN与x轴间的距离为l。第四象限内有垂直纸面方向的有界(图中OABC)匀强磁场B,磁场的右边界与电场的左边界间的距离为1+22l。现有一质量为m、电荷量为q、不计重力的正电荷,以水平向左的初速度v0从D点射入电场,恰好从M点离开电场,进入第四象限磁场偏转后恰好经过坐标原点O,并沿y轴的正方向运动。(1)求电荷到达M点的速度v;(2)求该匀强电场的电场强度E和匀强磁场的磁感应强度B;(3)求整个过程中电荷的运动时间,并分析,若磁场右边界和下边界不变,左边界向右移动某一距离,电荷是否可能经过O点。8\n(二)选考题(共15分。请考生从给出的2道物理题中任选一题作答。如果多做,则按所做的第一题计分)13.(15分)【物理——选修3-3】(1)(5分)下列说法正确的是 。(填正确答案标号,选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分) A.布朗运动是悬浮在液体中固体分子所做的无规则运动B.叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用C.液晶显示器利用了液晶对光具有各向异性的特点D.当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时,分子间的距离越大,分子势能越小E.温度升高时,分子热运动的平均动能一定增大,但并非所有的分子的速率都增大(2)(10分)如图所示,上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置,截面积为40cm2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在汽缸内,在汽缸内距缸底60cm处设有a、b两限制装置,使活塞只能向上滑动。开始时活塞搁在a、b上,缸内气体的压强为p0(p0=1.0×105Pa为大气压强),温度为300K。现缓慢加热汽缸内气体,当温度为330K时,活塞恰好离开a、b;当温度为360K时,活塞上升了4cm。g取10m/s2。求:①活塞的质量;②物体A的体积。14.(15分)【物理——选修3-4】(1)(5分)如图,一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖,在玻璃砖底面上的入射角为θ,经折射后射出a、b两束光线。则 。(填正确答案标号,选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分) A.在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度B.在真空中,a光的波长小于b光的波长C.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D.若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大,则折射光线a首先消失E.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距(2)(10分)平衡位置位于原点O的波源发出的简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播,P、Q为x轴上的两个点(均位于x轴正向),P与O的距离为35cm,此距离介于一倍波长与二倍波长之间。已知波源自t=0时由平衡位置开始向上振动,周期T=1s,振幅A=5cm。当波传到P点时,波源恰好处于波峰位置;此后再经过5s,平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置。求:8\n①P、Q间的距离;②从t=0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时,波源在振动过程中通过的路程。综合能力训练(三)1.D 2.C 3.C 4.D 5.C 6.BC 7.CD8.BD9.答案(1)10.55 (2)①1.23 ②同一位置O 细绳的方向解析(1)游标卡尺的主尺刻度为10mm,游标尺刻度为11×0.05mm=0.55mm,所以游标卡尺读数为10.55mm。(2)①经估读,弹簧测力计的读数为1.23N。②验证力的平行四边形定则的依据是两弹簧测力计共同作用与一个弹簧测力计单独作用等效,应将节点拉到同一位置O。利用平行四边形定则作合力,既要知道力的大小,又要知道力的方向,所以要记下细绳的方向。10.答案(1)DAE (2)①C D F ②电路图如图所示解析(1)选择倍率后,欧姆表指针读数偏大,应该换用大倍率,更换倍率需要重新欧姆调零,所以先更换大倍率即步骤D,再欧姆调零即步骤A,最后测量电阻即步骤E。(2)①要使得电表指针有较大变化范围,滑动变阻器选择分压式接法,所以滑动变阻器选择阻值小的即F;电源电动势为3V,所以电压表为读数准确选择小量程即D。根据欧姆表可知待测电阻阻值在1000Ω以上,而电压最大只有3V,所以电流不会超过3mA,电流表选择C。②滑动变阻器已经确定分压式,而待测电阻阻值较大,电流表内阻较小,所以电流表选择内接法。如答案图所示。11.答案(1)78.4kW (2)23.6m (3)见解析解析(1)重物速度最大时,有F=mgP=mgv①解得P=78.4kW。②(2)重物匀加速上升的高度h1=12a1t12得h1=9.6m③此过程起重机拉力满足F1-mg=ma1④从静止到最大速度过程中,由动能定理得F1h1+Pt2-mg(h1+h2)=12mvm2⑤得h1+h2=19.6m⑥匀减速运动上升的高度h3=0-vm22a2=4m⑦h'=h1+h2+h3=23.6m。⑧(3)图象如图所示⑨8\n12.答案(1)2v0,与水平方向成45°夹角(2)mv02ql,2mv0ql(3)(16+42+32π)l8v0 不可能经过O点解析(1)电荷在电场中做类平抛运动,由l=v0t1,l2=vy2t1,得vy=v0,经过M点速度的大小vM=v02+vy2=2v0,设与水平方向的夹角为θ,有tanθ=vyv0=1,得θ=45°。(2)在电场中运动,有vy=at1=v0,而a=qEm,得E=mv02ql;由几何关系知,PI=l,则PC=22l,电荷进入磁场后运动轨迹如图,设电荷做圆周运动对应的圆心为Q点,半径为R,根据几何关系有R=SQ=l,据qvB=mv2R,得B=2mv0ql。(3)电荷从D到O的运动可分为3段,电场中的类平抛、离开电场进入磁场前的匀速直线运动、进入磁场后的匀速圆周运动。在电场中,据l=v0t1,得t1=lv0;在电场与磁场之间做直线运动,有v0t2=1+22l,t2=1+22lv0;在磁场中运动,t3=135°360°T=32πl8v0,则总的运动时间为t=t1+t2+t3=(16+42+32π)l8v0。若AO右侧出现无磁场区域,则电荷将从轨迹与边界的交点沿轨迹上该点切线方向射出,根据电荷的运动轨迹可以看出,该点切线方向与该点和原点的连线方向一定不同,故电荷不可能经过O点。13.答案(1)BCE (2)①4kg ②640cm3解析(1)布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒所做的无规则运动,选项A错误;叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用,选项B正确;液晶显示器利用了液晶对光具有各向异性的特点,选项C正确;当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时,分子间的距离越大,分子势能越大,选项D错误;温度升高时,分子热运动的平均动能一定增大,但并非所有的分子的速率都增大,选项E正确。(2)①设物体A的体积为ΔV。T1=300K,p1=1.0×105Pa,V1=60×40cm3-ΔV①T2=330K,p2=(1.0×105+mg40×10-4)Pa,V2=V1②T3=360K,p3=p2,V3=64×40cm3-ΔV③由状态1到状态2为等容过程:p1T1=p2T2④8\n代入数据得m=4kg。⑤②由状态2到状态3为等压过程:V2T2=V3T3⑥代入数据得ΔV=640cm3。⑦14.答案(1)ABD (2)①133cm ②125cm解析(1)由v=cn可知,A项正确;由λ=cν及νa>νb可知,B项正确;由题图可知,na>nb,C项错误;由sinC=1n可知,a先发生全反射,D项正确;由Δx=ld·λ及λa<λb可得,E项错误。(2)①由题意,O、P两点间的距离与波长λ之间满足OP=54λ①波速v与波长的关系为v=λT②在t=5s的时间间隔内,波传播的路程为vt。由题意有vt=PQ+λ4③式中,PQ为P、Q间的距离。由①②③式和题给数据,得PQ=133cm。④②Q处的质点第一次处于波峰位置时,波源运动的时间为t1=t+54T⑤波源从平衡位置开始运动,每经过T4,波源运动的路程为A。由题给条件得t1=25×T4⑥故t1时间内,波源运动的路程为l=25A=125cm。⑦8
