題目列表(包括答案和解析)
閱讀下列材料,提出并解決問題.
據(jù)《科技日報》報道:英國倫敦大學科學家最新測算表明,被稱為地核的地球最內(nèi)層的溫度可達5500℃,這一結果大大高出早先的一些估算.
地球內(nèi)部是一種層狀結構,由表及里分別劃分為地殼、地幔和地核,主要由鐵元素組成的地核又細分為液態(tài)外核和固態(tài)內(nèi)核,其中外核距地球表面約為2900 km,地核距地球表面如此之深,直接測量其溫度幾乎是不可能的,為此科學家提出,如果能估計出地核主要成分鐵元素的熔點,特別是固態(tài)內(nèi)核和液態(tài)外核交界處的熔融溫度,那么就可以間接得出地核溫度的高低.
地核中鐵元素處于極高壓力環(huán)境中,其熔點比其位于地表時的1 800 ℃要高出許多,倫敦大學學院的研究人員在研究中采用了新的研究方法來估算巨大壓力下鐵的熔點變化情況,研究人員最終估算認為,地核的實際溫度可能在5 500℃.
(1)至少提出三個與此文有關的物理知識或方法的問題(不必回答問題,提問要簡單明了,每一問不超過15字)
①_____________________________________;
②_____________________________________;
③_____________________________________;
④_____________________________________.
(2)若地核的體積約為整個地球體積的a%,地核質量約為地球質量的b%,試估算地核的平均密度為________.(可提供的數(shù)據(jù)還有:地球自轉角速度ω,地球自轉周期T,地球半徑R,地球表面處的重力加速度g,萬有引力常量)
閱讀下列材料,并提出和解決問題.
據(jù)《科技日報》報道:英國倫敦大學科學家最新測算表明,被稱為地核的地球最內(nèi)層的溫度可達5 500℃,這一結果大大高出早先的一些估算.
地球內(nèi)部是一種層狀結構,由表及里分別劃分為地殼、地幔和地核,主要由鐵元素組成.地核又細分為液態(tài)外核和固態(tài)內(nèi)核,其中外核距地球表面約為2 900 km.地核距地球表面如此之深,直接測量其溫度幾乎是不可能的,為此科學家提出,如果能估計出地核主要成分鐵元素的熔點,特別是固態(tài)內(nèi)核和液態(tài)外核交界處的熔融溫度,那么就可以間接得出地核溫度的高低.
地核中鐵元素處于極高壓力環(huán)境中,其熔點比其位于地表時的1 800℃要高出許多,倫敦大學學院的研究人員在研究中采用了新的研究方法,來估算巨大壓力下鐵的熔點變化情況,研究人員最終估算認為,地核的實際溫度可能在5 500℃左右.
(1)至少提出三個與此文有關的物理知識或方法的問題(不必回答問題,提問要簡單明了,每一問不超過15字).
①___________________________.
②___________________________
③___________________________
④___________________________
(2)若地核的體積約為整個地球體積的a%,地核質量約為地球質量的b%,試估算地核的平均密度為________(可提供的數(shù)據(jù)還有:地球自轉角速度ω,地球自轉周期T,地球半徑R,地球表面處的重力加速度g,萬有引力常量).
第Ⅰ卷(選擇題 共31分)
一、單項選擇題.本題共5小題,每小題3分,共計15分.每小題只有一個選項符合題意.
1. 關于科學家和他們的貢獻,下列說法中正確的是[來源:Www..com]
A.安培首先發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應
B.伽利略認為自由落體運動是速度隨位移均勻變化的運動
C.牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律,并計算出太陽與地球間引力的大小
D.法拉第提出了電場的觀點,說明處于電場中電荷所受到的力是電場給予的
2.如圖為一種主動式光控報警器原理圖,圖中R1和R2為光敏電阻,R3和R4為定值電阻.當射向光敏電阻R1和R2的任何一束光線被遮擋時,都會引起警鈴發(fā)聲,則圖中虛線框內(nèi)的電路是
A.與門 B.或門 C.或非門 D.與非門
3.如圖所示的交流電路中,理想變壓器原線圈輸入電壓為U1,輸入功率為P1,輸出功率為P2,各交流電表均為理想電表.當滑動變阻器R的滑動頭向下移動時
A.燈L變亮 B.各個電表讀數(shù)均變大
C.因為U1不變,所以P1不變 D.P1變大,且始終有P1= P2
4.豎直平面內(nèi)光滑圓軌道外側,一小球以某一水平速度v0從A點出發(fā)沿圓軌道運動,至B點時脫離軌道,最終落在水平面上的C點,不計空氣阻力.下列說法中不正確的是
A.在B點時,小球對圓軌道的壓力為零
B.B到C過程,小球做勻變速運動
C.在A點時,小球對圓軌道壓力大于其重力
D.A到B過程,小球水平方向的加速度先增加后減小
5.如圖所示,水平面上放置質量為M的三角形斜劈,斜劈頂端安裝光滑的定滑輪,細繩跨過定滑輪分別連接質量為m1和m2的物塊.m1在斜面上運動,三角形斜劈保持靜止狀態(tài).下列說法中正確的是
A.若m2向下運動,則斜劈受到水平面向左摩擦力
B.若m1沿斜面向下加速運動,則斜劈受到水平面向右的摩擦力
C.若m1沿斜面向下運動,則斜劈受到水平面的支持力大于(m1+ m2+M)g
D.若m2向上運動,則輕繩的拉力一定大于m2g
二、多項選擇題.本題共4小題,每小題4分,共計16分.每小題有多個選項符合題意.全部選對的得4分,選對但不全的得2分,錯選或不答的得0分.
6.木星是太陽系中最大的行星,它有眾多衛(wèi)星.觀察測出:木星繞太陽作圓周運動的半徑為r1、 周期為T1;木星的某一衛(wèi)星繞木星作圓周運動的半徑為r2、 周期為T2.已知萬有引力常量為G,則根據(jù)題中給定條件
A.能求出木星的質量
B.能求出木星與衛(wèi)星間的萬有引力
C.能求出太陽與木星間的萬有引力
D.可以斷定
7.如圖所示,xOy坐標平面在豎直面內(nèi),x軸沿水平方向,y軸正方向豎直向上,在圖示空間內(nèi)有垂直于xOy平面的水平勻強磁場.一帶電小球從O點由靜止釋放,運動軌跡如圖中曲線.關于帶電小球的運動,下列說法中正確的是
A.OAB軌跡為半圓
B.小球運動至最低點A時速度最大,且沿水平方向
C.小球在整個運動過程中機械能守恒
D.小球在A點時受到的洛倫茲力與重力大小相等
8.如圖所示,質量為M、長為L的木板置于光滑的水平面上,一質量為m的滑塊放置在木板左端,滑塊與木板間滑動摩擦力大小為f,用水平的恒定拉力F作用于滑塊.當滑塊運動到木板右端時,木板在地面上移動的距離為s,滑塊速度為v1,木板速度為v2,下列結論中正確的是
A.上述過程中,F做功大小為
B.其他條件不變的情況下,F越大,滑塊到達右端所用時間越長
C.其他條件不變的情況下,M越大,s越小
D.其他條件不變的情況下,f越大,滑塊與木板間產(chǎn)生的熱量越多
9.如圖所示,兩個固定的相同細環(huán)相距一定的距離,同軸放置,O1、O2分別為兩環(huán)的圓心,兩環(huán)分別帶有均勻分布的等量異種電荷.一帶正電的粒子從很遠處沿軸線飛來并穿過兩環(huán).則在帶電粒子運動過程中
A.在O1點粒子加速度方向向左
B.從O1到O2過程粒子電勢能一直增加
C.軸線上O1點右側存在一點,粒子在該點動能最小
D.軸線上O1點右側、O2點左側都存在場強為零的點,它們關于O1、O2連線中點對稱
第Ⅱ卷(非選擇題 共89分)
三、簡答題:本題分必做題(第lO、11題)和選做題(第12題)兩部分,共計42分.請將解答填寫在答題卡相應的位置.
必做題
10.測定木塊與長木板之間的動摩擦因數(shù)時,采用如圖所示的裝置,圖中長木板水平固定.
(1)實驗過程中,電火花計時器應接在 ▲ (選填“直流”或“交流”)電源上.調整定滑輪高度,使 ▲ .
(2)已知重力加速度為g,測得木塊的質量為M,砝碼盤和砝碼的總質量為m,木塊的加速度為a,則木塊與長木板間動摩擦因數(shù)μ= ▲ .
(3)如圖為木塊在水平木板上帶動紙帶運動打出的一條紙帶的一部分,0、1、2、3、4、5、6為計數(shù)點,相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點未畫出.從紙帶上測出x1=3.20cm,x2=4.52cm,x5=8.42cm,x6=9.70cm.則木塊加速度大小a= ▲ m/s2(保留兩位有效數(shù)字).
11.為了測量某電池的電動勢 E(約為3V)和內(nèi)阻 r,可供選擇的器材如下:
A.電流表G1(2mA 100Ω) B.電流表G2(1mA 內(nèi)阻未知)
C.電阻箱R1(0~999.9Ω) D.電阻箱R2(0~9999Ω)
E.滑動變阻器R3(0~10Ω 1A) F.滑動變阻器R4(0~1000Ω 10mA)
G.定值電阻R0(800Ω 0.1A) H.待測電池
I.導線、電鍵若干
(1)采用如圖甲所示的電路,測定電流表G2的內(nèi)阻,得到電流表G1的示數(shù)I1、電流表G2的示數(shù)I2如下表所示:
I1(mA) | 0.40 | 0.81 | 1.20 | 1.59 | 2.00 |
I2(mA) | 0.20 | 0.40 | 0.60 | 0.80 | 1.00 |
根據(jù)測量數(shù)據(jù),請在圖乙坐標中描點作出I1—I2圖線.由圖得到電流表G2的內(nèi)阻等于
▲ Ω.
(2)在現(xiàn)有器材的條件下,測量該電池電動勢和內(nèi)阻,采用如圖丙所示的電路,圖中滑動變阻器①應該選用給定的器材中 ▲ ,電阻箱②選 ▲ (均填寫器材代號).
(3)根據(jù)圖丙所示電路,請在丁圖中用筆畫線代替導線,完成實物電路的連接.
12.選做題(請從A、B和C三小題中選定兩小題作答,并在答題卡上把所選題目對應字母后的方框涂滿涂黑.如都作答,則按A、B兩小題評分.)
A.(選修模塊3-3)(12分)
(1)下列說法中正確的是 ▲
A.液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離,液體表面存在張力
B.擴散運動就是布朗運動
C.蔗糖受潮后會粘在一起,沒有確定的幾何形狀,它是非晶體
D.對任何一類與熱現(xiàn)象有關的宏觀自然過程進行方向的說明,都可以作為熱力學第二定律的表述
(2)將1ml的純油酸加到500ml的酒精中,待均勻溶解后,用滴管取1ml油酸酒精溶液,讓其自然滴出,共200滴.現(xiàn)在讓其中一滴落到盛水的淺盤內(nèi),待油膜充分展開后,測得油膜的面積為200cm2,則估算油酸分子的大小是 ▲ m(保留一位有效數(shù)字).
(3)如圖所示,一直立的汽缸用一質量為m的活塞封閉一定量的理想氣體,活塞橫截面積為S,汽缸內(nèi)壁光滑且缸壁是導熱的,開始活塞被固定,打開固定螺栓K,活塞下落,經(jīng)過足夠長時間后,活塞停在B點,已知AB=h,大氣壓強為p0,重力加速度為g.
①求活塞停在B點時缸內(nèi)封閉氣體的壓強;
②設周圍環(huán)境溫度保持不變,求整個過程中通過缸壁傳遞的熱量Q(一定量理想氣體的內(nèi)能僅由溫度決定).
B.(選修模塊3-4)(12分)
(1)下列說法中正確的是 ▲
A.照相機、攝影機鏡頭表面涂有增透膜,利用了光的干涉原理
B.光照射遮擋物形成的影輪廓模糊,是光的衍射現(xiàn)象
C.太陽光是偏振光
D.為了有效地發(fā)射電磁波,應該采用長波發(fā)射
(2)甲、乙兩人站在地面上時身高都是L0, 甲、乙分別乘坐速度為0.6c和0.8c(c為光速)的飛船同向運動,如圖所示.此時乙觀察到甲的身高L ▲ L0;若甲向乙揮手,動作時間為t0,乙觀察到甲動作時間為t1,則t1 ▲ t0(均選填“>”、“ =” 或“<”).
(3)x=0的質點在t=0時刻開始振動,產(chǎn)生的波沿x軸正方向傳播,t1=0.14s時刻波的圖象如圖所示,質點A剛好開始振動.
①求波在介質中的傳播速度;
②求x=4m的質點在0.14s內(nèi)運動的路程.
C.(選修模塊3-5)(12分)
(1)下列說法中正確的是 ▲
A.康普頓效應進一步證實了光的波動特性
B.為了解釋黑體輻射規(guī)律,普朗克提出電磁輻射的能量是量子化的
C.經(jīng)典物理學不能解釋原子的穩(wěn)定性和原子光譜的分立特征
D.天然放射性元素衰變的快慢與化學、物理狀態(tài)有關
(2)是不穩(wěn)定的,能自發(fā)的發(fā)生衰變.
①完成衰變反應方程 ▲ .
②衰變?yōu)?img width=40 height=25 src="http://thumb.zyjl.cn/pic1/1899/wl/3/40403.gif" >,經(jīng)過 ▲ 次α衰變, ▲ 次β衰變.
(3)1919年,盧瑟福用α粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)質子.科學研究表明其核反應過程是:α粒子轟擊靜止的氮核后形成了不穩(wěn)定的復核,復核發(fā)生衰變放出質子,變成氧核.設α粒子質量為m1,初速度為v0,氮核質量為m2,質子質量為m0, 氧核的質量為m3,不考慮相對論效應.
①α粒子轟擊氮核形成不穩(wěn)定復核的瞬間,復核的速度為多大?
②求此過程中釋放的核能.
四、計算題:本題共3小題,共計47分.解答時請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟,只寫出最后答案的不能得分,有數(shù)值計算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位.
13.如圖所示,一質量為m的氫氣球用細繩拴在地面上,地面上空風速水平且恒為v0,球靜止時繩與水平方向夾角為α.某時刻繩突然斷裂,氫氣球飛走.已知氫氣球在空氣中運動時所受到的阻力f正比于其相對空氣的速度v,可以表示為f=kv(k為已知的常數(shù)).則
(1)氫氣球受到的浮力為多大?
(2)繩斷裂瞬間,氫氣球加速度為多大?
(3)一段時間后氫氣球在空中做勻速直線運動,其水平方向上的速度與風速v0相等,求此時氣球速度大。ㄔO空氣密度不發(fā)生變化,重力加速度為g).
14.如圖所示,光滑絕緣水平面上放置一均勻導體制成的正方形線框abcd,線框質量為m,電阻為R,邊長為L.有一方向豎直向下的有界磁場,磁場的磁感應強度為B,磁場區(qū)寬度大于L,左邊界與ab邊平行.線框在水平向右的拉力作用下垂直于邊界線穿過磁場區(qū).
(1)若線框以速度v勻速穿過磁場區(qū),求線框在離開磁場時ab兩點間的電勢差;
(2)若線框從靜止開始以恒定的加速度a運動,經(jīng)過t1時間ab邊開始進入磁場,求cd邊將要進入磁場時刻回路的電功率;
(3)若線框以初速度v0進入磁場,且拉力的功率恒為P0.經(jīng)過時間T,cd邊進入磁場,此過程中回路產(chǎn)生的電熱為Q.后來ab邊剛穿出磁場時,線框速度也為v0,求線框穿過磁場所用的時間t.
15.如圖所示,有界勻強磁場的磁感應強度為B,方向垂直紙面向里,MN為其左邊界,磁場中放置一半徑為R的圓柱形金屬圓筒,圓心O到MN的距離OO1=2R,圓筒軸線與磁場平行.圓筒用導線通過一個電阻r0接地,最初金屬圓筒不帶電.現(xiàn)有范圍足夠大的平行電子束以速度v0從很遠處沿垂直于左邊界MN向右射入磁場區(qū),已知電子質量為m,電量為e.
(1)若電子初速度滿足,則在最初圓筒上沒有帶電時,能夠打到圓筒上的電子對應MN邊界上O1兩側的范圍是多大?
(2)當圓筒上電量達到相對穩(wěn)定時,測量得到通過電阻r0的電流恒為I,忽略運動電子間的相互作用,求此時金屬圓筒的電勢φ和電子到達圓筒時速度v(取無窮遠處或大地電勢為零).
(3)在(2)的情況下,求金屬圓筒的發(fā)熱功率.
一、選擇題
1、根據(jù)圖象分析:若沿x軸作勻速運動,通過圖1分析可知,y方向先減速后加速;若沿y軸方向作勻速運動,通過圖2分析可知,x方向先加速后減速。
答案:B
2、乙船能到達A點,則vcos600=u,
過河時間t滿足:t = H/( vsin600), 甲、乙兩船沿垂直于河岸方向的分速度相同,故過河時間相同。在t時間內(nèi)甲船沿河岸方向的位移為s= (vcos600 + u )t=。
答案:D
3、根據(jù)萬有引力定律:,得:T=
答案:A
4、質點在A、B、C、D四點離開軌道,分別做下拋、平拋、上拋、平拋運動。很明顯,在A點離開軌道比在C、D兩點離開軌道在空間時間短。通過計算在A點下拋落地時間為tA=(6-4)s,在B點平拋落地時間tB=4s,顯然,在A點離開軌道后在空中時間最短。根據(jù)機械能守恒,在D剛拋出時機械能最大,所以落地時速度最大。
答案:AD
5、在軌道上向其運行方向彈射一個物體,由于質量遠小于空間站的質量,空間站仍沿原方向運動。根據(jù)動量守恒,彈出后一瞬間,空間站沿原運行方向的速度變小,提供的向心力(萬有引力)大于需要的向心力,軌道半徑減小,高度降低,在較低的軌道上運行速率變大,周期變小。
答案:C
6、當懸線在豎直狀態(tài)與釘相碰時根據(jù)能量守恒可知,小球速度不變;但圓周運動的半徑減小,需要的向心力變大,向心加速度變大,繩子上的拉力變大。
答案:BD
7、根據(jù)萬有引力定律:可得:M=,可求出恒星質量與太陽質量之比,根據(jù)可得:v=,可求出行星運行速度與地球公轉速度之比。
答案:AD
8、衛(wèi)星仍圍繞地球運行,所以發(fā)射速度小
答案:CD
9、同步衛(wèi)星隨地球自轉的方向是從東向西,把同步衛(wèi)星從赤道上空3.6萬千米、東經(jīng)103°處,調整到104°處,相對于地球沿前進方向移動位置,需要增大相對速度,所以應先下降高度增大速度到某一位置再上升到原來的高度。
答案:A
10、開始轉動時向心力由靜摩擦力提供,但根據(jù)F=mrω2可知,B需要的向心力是A的兩倍。所以隨著轉速增大,B的摩擦力首先達到最大靜摩擦力。繼續(xù)增大轉速,繩子的張力增大,B的向心力由最大靜摩擦力提供,A的向心力由靜摩擦力和繩子的張力的合力提供,隨著轉速的增大,B需要的向心力的增量(繩子張力的增量)比A需要的向心力的增量大,因而A指向圓心的摩擦力逐漸減小直到為0然后反向增大到最大靜摩擦力。所以,B受到的靜摩擦力先增大,后保持不變;A受到的靜摩擦力是先減小后增大;A受到的合外力就是向心力一直在增大。
答案:BD
二、填空題
11、圓盤轉動時,角速度的表達式為ω= , T為電磁打點計的時器打點的時間間隔,r為圓盤的半徑,x2、x1是紙帶上選定的兩點分別對應米尺上的刻度值,n為選定的兩點間的打點數(shù)(含兩點)。地紙帶上選取兩點(間隔盡可能大些)代入上式可求得ω= 6.8rad/s。
12、 (1)斜槽末端切線方向保持水平;從同一高度。
(2)設時間間隔為t, x
= v0t, y2-y1=gt2
,解得: v0=.將x=
三、計算題
13.解:⑴在行星表面,質量為m的物體的重力近似等于其受到的萬有引力,則
g=
得:
⑵行星表面的環(huán)繞速度即為第一宇宙速度,做勻速圓周運動的向心力是萬有引力提供的,則
v1=
得:
14.解析:用r表示飛船圓軌道半徑,有r =R +H=6.71×l
由萬有引力定律和牛頓定律,得 , 式中M表示地球質量,m表示飛船質量,T表示飛船繞地球運行的周期,G表示萬有引力常量.
利用及上式, 得 ,代入數(shù)值解得T=5.28×103s,
出艙活動時間t=25min23s=1523s, 航天員繞行地球角度 =1040
15.解:(1)這位同學對過程的分析錯誤,物塊先沿著圓柱面加速下滑,然后離開圓柱面做斜下拋運動,離開圓柱面時的速率不等于。
(2)a、設物塊離開圓柱面時的速率為,
解得:
(2)b、由: 得:
落地時的速率為
16.解:對子彈和木塊應用動量守恒定律:
所以
對子彈、木塊由水平軌道到最高點應用機械能守恒定律,
取水平面為零勢能面:有
所以
由平拋運動規(guī)律有:
解得:
所以,當R =
最大值Smax =
17.解:(1)
(2)設人在B1位置剛好看見衛(wèi)星出現(xiàn)在A1位置,最后
在B2位置看到衛(wèi)星從A2位置消失,
OA1=2OB1
有 ∠A1OB1=∠A2OB2=π/3
從B1到B2時間為t
則有
18.解: (1)設 A、B的圓軌道半徑分別為、,由題意知,A、B做勻速圓周運動的角速 度相同,設其為。由牛頓運動定律,有
設 A、B之間的距離為,又,由上述各式得
, ①
由萬有引力定律,有
將①代入得
令
比較可得
②
(2)由牛頓第二定律,有
③
又可見星 A的軌道半徑
④
由②③④式解得
⑤
(3)將代入⑤式,得
代入數(shù)據(jù)得
⑥
,將其代入⑥式得
⑦
可見,的值隨 n的增大而增大,試令,得
⑧
若使⑦式成立,則 n 必大于 2,即暗星 B 的質量必大于,由此得出結
論:暗星有可能是黑洞。
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