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三、簡答題Ⅰ實驗題:本題共2題,共計18分。把答案填在答題卡相應(yīng)的橫線上或按題目要求作答。 10.(本題9分)某研究性學(xué)習(xí)小組用如圖(a)所示裝置驗證機(jī)械能守恒定律,讓一個擺球由靜止開始從A位置擺到B位置,若不考慮空氣的阻力,小球的機(jī)械能應(yīng)該守恒,即,因直接測量擺球到達(dá)B點(diǎn)的速度v比較困難,現(xiàn)讓小球在B點(diǎn)處脫離懸線做平拋運(yùn)動,利用平拋的特性來間接地測出v。 如圖(a)中,懸點(diǎn)正下方P點(diǎn)處有水平放置的熾熱電熱絲,當(dāng)懸線擺至電熱絲處時能輕易被燒斷,小球由于慣性向前飛出作平拋運(yùn)動,在地面上放上白紙,其上面覆蓋著復(fù)寫紙,當(dāng)小球落在復(fù)寫紙上時,在下面的白紙上留下痕跡。用重錘線確定出A、B點(diǎn)的投影點(diǎn)N、M。重復(fù)實驗10次(小球每一次從同一靜止釋放),球的落點(diǎn)痕跡如圖(b)所示,圖中米尺水平放置,零刻度線與M對齊,用米尺量出AN的高度h1、BM的高度h2,算出A、B兩點(diǎn)的豎直距離,再量出M、C之間的距離x,即可驗證機(jī)械能守恒定律,已知重力加速度為g,小球的質(zhì)量為m。
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(1)根據(jù)圖(b)可以確定小球平拋時的水平射程為
cm。 (2)用題中所給字母表示出小球平拋時的初速度v0=
。 (3)用測出的物理量表示出小球從A到B過程中,重力勢能的減少量△Ep=
,動能的增加量△Ek=
。
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11.(本題9分)有以下的可供選用的器材及導(dǎo)線若干條,要求盡可能精確地測量出待測電流表的滿偏電流。
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A.待測電流表A0:偏滿電流約為700―800A、內(nèi)阻約為100,已知表盤刻度均勻,總格數(shù)為N。
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B.電流表A:量程0.6A、內(nèi)阻0.1
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C.電壓表V:量程3V、內(nèi)阻3k
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D.滑動變阻器R:最大阻值200。
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E.電源E:電動勢約3V、內(nèi)阻約1.5 F.開關(guān)S一個 (1)根據(jù)你的測量需要,“B電流表A”、“C電壓表V”中應(yīng)選擇
。(只需填寫序號) (2)在虛線框內(nèi)畫出你設(shè)計的實驗電路圖。
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(3)測量過程中,測出多組數(shù)據(jù),其中一組數(shù)據(jù)中待測電流表A的指針偏轉(zhuǎn)了n格,可算出滿偏電流IAmax=
,式中除N、n外,其他字母符號代表的物理量是
。
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四、簡答題Ⅱ、選修模塊考題:本題有三組題,請在其中任選兩組作答。若三組題均答,則以第12、13兩組題計分。 12.(選修3―3模塊選做題,本題共12分) (1)(本題4分)判斷以下說法的正誤,在相應(yīng)的括號內(nèi)打“√”或“×” A.用手捏面包,面包體積會縮小,說明分子之間有間隙 ( ) B.溫度相同的氫氣和氧氣,氫氣分子和氧氣分子的平均速率相同 ( ) C.夏天荷葉上小水珠呈球狀,是由于液體表面張力使其表面積具有收縮的最小趨 勢的緣故 ( ) D.自然界中進(jìn)行的一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性 ( ) (2)(本題4分)在“用油膜法估測分子的大小”的實驗中,有下列操作步驟,請補(bǔ)充實驗步驟C的內(nèi)容及實驗步驟E中的計算式:
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A. 用滴管將濃度為0.05% 的油酸精溶液逐滴滴入量筒中,記下滴入1mL的油酸酒精溶液的滴數(shù)N;
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B. 將痱子粉末均勻地撒在淺盤內(nèi)的水面上,用滴管吸取濃度為0.05%的油酸酒精溶液,逐滴向水面上滴入,直到油酸酒薄膜表面足夠大,且不與器壁接觸為止,記下滴入的滴數(shù)n; C.
D. 將畫有油酸薄輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上,以坐標(biāo)紙上邊長1cm的正方形為單位,計算輪廓的正方形的個數(shù)m; E. 用上述測量的物理量可以估算出單個油酸分子的直徑d=
cm。 (3)(本題4分)如圖所示,絕熱隔板S把絕熱氣缸分隔成體積相等的兩部分,S與氣缸壁的接觸是光滑的,兩部分中分別盛有相同質(zhì)量、相同溫度的同種氣體a和b,氣體分子之間相互作用力可忽略不計,現(xiàn)通過電熱絲對氣體a緩慢加熱一段時間后,a,b各自達(dá)到新的平衡狀態(tài),試分析a,b兩部分氣體與初狀態(tài)相比,體積、壓強(qiáng)、溫度、內(nèi)能各如何變化?
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13.(選修3―4模塊選做題,本題共12分) (1)(本題4分)判斷以下說法的正誤,在相應(yīng)的括號內(nèi)打“√”或“×” A.光速不變原理是狹義相對論的兩個基本假設(shè)之一 ( ) B.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時,往往在鏡頭前加一個偏振片以增加透射光的強(qiáng)度 ( ) C.光在介質(zhì)中的速度大于光在真空中的速度 ( ) D.變化的電場一定產(chǎn)生變化的磁場;變化的磁場一定產(chǎn)生變化的電場( ) (2)(本題4分)如圖所示,某同學(xué)插針法測定一半圓形玻璃磚的折射率,在平鋪的白紙上垂直紙面插大頭針P1、P2確定入射光線,并讓入射光線過圓心O,在玻璃磚(圖中實線部分)另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3,使P3擋住P1、P2的像,連接OP3。圖中MN為分界面,虛線半圓與玻璃磚對稱,B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點(diǎn),AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點(diǎn),設(shè)AB的長度為l1,AO的長度為l2,CD的長度為l3,DO的長度為l4,為較方便地表玻璃磚的折射率,需用刻度尺測量
(用上述給出量的字母表示),則玻璃磚的折射率可表示為
。
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(3)(本題4分)如圖所示是一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t=0時刻的波形圖,已知波的傳播速度v=2m/s。試回答下列問題:
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①寫出x=1.0處質(zhì)點(diǎn)的振動函數(shù)表達(dá)式;
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②求出x=2.5m處質(zhì)點(diǎn)在0―4.5s內(nèi)通過的路程及t=4.5s的位移。
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14.(選修3―5模塊選做題,本題共12分) (1)(本小題4分)判斷以下說法的正誤,在相應(yīng)的括號內(nèi)打“√”或“×” A.普朗克在研究黑體輻射問題中提出了能量子假說 ( ) B.康普頓效應(yīng)說明光子有動量,即光具有粒子性 ( ) C.玻爾建立了量子理論,成功解釋了各種原子發(fā)光現(xiàn)象 ( ) D.天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子的核式結(jié)構(gòu) ( ) (2)(本題4分)氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實驗儀器,它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊,使滑塊懸浮有導(dǎo)軌上,滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動可視為沒有摩擦,我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊A和B來驗證動量守恒定律,實驗裝置如圖所示(彈簧的長度忽略不計),采用的實驗步驟如下:
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A.用天平分別測出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB; B.調(diào)整氣墊導(dǎo)軌,使導(dǎo)軌處于水平; C.在A和B間放入一個被壓縮的輕彈簧,用電動卡銷鎖定,靜止地放置在氣墊導(dǎo)軌上; D.用刻度尺測出A的左端至C板的距離L1 E.按下電鈕放開卡銷,同時使分別記錄滑塊A、B運(yùn)動時間的計時器開始工作,當(dāng)A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時停止計時,記下A、B分別到達(dá)C、D的運(yùn)動時間t1和t2,本實驗中還應(yīng)測量的物理量是
,利用上述測量的實驗數(shù)據(jù),驗證動量守恒定律的表達(dá)式是
。
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(3)(本小題分)2008年北京奧運(yùn)會場館周圍80%90%的路燈將利用太陽能發(fā)電技術(shù)來供電,奧運(yùn)會90%的洗浴熱水將采用全玻真空太陽能集熱技術(shù),科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)太陽發(fā)光是由于其內(nèi)部不斷發(fā)生從氫核的核聚變反應(yīng),即在太陽內(nèi)部4個氫核()轉(zhuǎn)化成一個氦核()和兩個正電子()并放出能量。已知質(zhì)子質(zhì)量mp=1.0073u,粒子的質(zhì)量ma=4.0015u,電子的質(zhì)量me=0.005u,1u的質(zhì)量相當(dāng)于9331MeV的能量。 ①寫出該熱核反應(yīng)方程; ②一次這樣的熱核反應(yīng)過程中釋放出多少兆電子伏的能量?(結(jié)果保留四位有效數(shù)字) 五、論證計算題:本題共4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。
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15.(本題10分)如圖(a)所示,質(zhì)量為M=10kg的滑塊放在水平地面上,滑塊上固定一個輕細(xì)桿ABC,∠ABC=45°,在A端固定一個質(zhì)量為m=2kg的小球,滑塊與地面間的動摩擦因數(shù)為=0.5,現(xiàn)對滑塊施加一個水平向右的推力F1=84N,使滑塊做勻加速運(yùn)動,求此時輕桿對小球作用力F2的大小和方向。(取g=10m/s2)。 有位同學(xué)是這樣解的―― 小球受到重力及桿的作用力F2,因為是輕桿,所以F2方向沿桿向上,受力情況如圖(b)所示,根據(jù)所畫的平行四邊形,可以求得:
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你認(rèn)為述解法是否正確?如果不正確,請說明理由,并給出正確的解答。
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16.(11分)圖示是我國的“探月工程”向月球發(fā)射一顆繞月衛(wèi)星“嫦娥一號”過程簡圖!版隙鹨惶枴边M(jìn)入月球軌道后,在距離月球表面高為h的軌道上繞月球做勻速圓周運(yùn)動。 (1)若已知月球半徑為R月,月球表面的重力加速度為g月,則“嫦娥一號”環(huán)繞月球運(yùn)行的周期為多少?
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(2)若已知,則近月衛(wèi)星的運(yùn)行速度約為近地衛(wèi)星運(yùn)行速度的多少倍?
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17.(本題12分)如圖,豎直放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距L,在M點(diǎn)和P點(diǎn)間接一個阻值為R的電阻,在兩導(dǎo)軌間OO1O1′O′矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面向里、寬為d的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,一質(zhì)量為m,電阻為r的導(dǎo)體棒ab垂直擱在導(dǎo)軌上,與磁場上邊邊界相距d0.現(xiàn)使ab棒由靜止開始釋放,棒ab在離開磁場前已經(jīng)做勻速直線運(yùn)動(棒ab與導(dǎo)軌始終保持良好的電接觸且下落過程中始終保持水平,導(dǎo)軌電阻不計)求: (1)棒ab在離開磁場下邊界時的速度。 (2)棒ab在通過磁場區(qū)的過程中產(chǎn)生的焦耳熱; (3)試分析討論ab棒在磁場中可能出現(xiàn)的運(yùn)動情況。
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18.(本題14分)如圖(a)所示,在真空中,半徑為b的虛線所圍的圓形區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場,磁場方向與紙面垂直,在磁場右側(cè)有一對平行金屬板M和N,兩板間距離也為b,板長為2b,兩板的中心線O1O2與磁場區(qū)域的圓心O在同一直線上,兩板左端與O1也在同一直線上。 有一電荷量為+q、質(zhì)量為m的帶電粒子,以速率v0從圓周上的P點(diǎn)沿垂直于半徑OO1并指向圓心O的方向進(jìn)入磁場,當(dāng)從圓周上的O1點(diǎn)飛出磁場時,給M、N板加上如圖(b)所示電壓u,最后粒子剛好以平行于N板的速度,從N板的邊緣飛出,不計平行金屬板兩端的邊緣效應(yīng)及粒子所受的重力。 (1)求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B; (2)求交變電壓的周期T和電壓U0的值;
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(3)若時,將該粒子從MN板右側(cè)沿板的中心線O2O1,仍以速率v0射入M、N之間,求粒子從磁場中射出的點(diǎn)到P點(diǎn)的距離。
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