2017年高考物理重点考查五种能力检测题

2017-08-22山东省滨州市第一中学成树明

中学生数理化(高中版.高考数学) 2017年6期

关键词：物块钢球阻值

■山东省滨州市第一中学成树明

■山东省滨州市第一中学成树明

一、理解能力

1.下列说法中正确的是( )。

A.空气的绝对湿度大,相对湿度一定大

B.同一温度下,氮气分子的平均动能一定大于氧气分子的平均动能

C.荷叶上的小水滴呈球形,这是表面张力使液面收缩的结果

D.有一分子a从无穷远处靠近固定不动的分子b,当a、b间分子力为零时,它们具有的分子势能一定最小

E.一定质量的理想气体等温膨胀,一定吸收热量

2.在坐标原点处的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波,波速v=10m/s。已知在t=0时刻的波形如图1所示,此时波刚好传播到x=5m处,则下列说法中正确的是( )。

图1

A.这列波的波长为4m

B.这列波的振幅为20cm

C.这列波的频率为2.5Hz

D.波源起振方向沿y轴正方向

E.再经过0.2s时间,质点a到达质点b现在所处的位置

3.下列说法中正确的是( )。

A.卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型

B.由玻尔理论可知,氢原子辐射出一个光子后,氢原子的电势能增大,核外电子的动能减小

C.光子的能量由光子的频率所决定

D.铀235的半衰期约为7亿年,随地球环境的变化,半衰期可能变短

E.碘131能自发地进行β衰变,衰变后生成的新物质原子核比碘131原子核多一个质子而少一个中子

4.某种单色光照射到金属表面上发生光电效应,如果入射光的强度减弱,频率不变,那么( )。

A.从光照到金属表面上到逸出光电子之间的时间间隔将明显增加

B.逸出的光电子的最大初动能将减小

C.单位时间内逸出的光电子数将减少

D.有可能不发生光电效应

5.质量为60kg的建筑工人,不慎从高空跌下,由于弹性安全带的保护,使他悬空。已知安全带的缓冲时间是1.2s,安全带的自然长度为5m,不计空气阻力,g取10m/s2,则安全带所受平均冲力的大小为( )。

A.100N B.500N

C.600N D.1100N

图2

6.如图2所示,在匀强磁场中,两个匝数相同的正方形金属线框分别以不同的转速,绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势e随时间t变化的图像如图3中的曲线a、b所示,则( )。

图3

A.t=0时刻,两线框均处于垂直于中性面的位罝

B.a、b对应的两线框转速之比为2∶3

C.a、b对应的两线框面积之比为1∶1

D.若只改变两线框的形状(匝数不变),则两线框产生电动势的有效值之比一定不变

图4

7.如图4所示,取稍长的细杆,其一端固定一枚铁钉,另一端用羽毛做一个羽翼,做成A、B两只飞镖,将一软木板挂在竖直墙壁上,作为镖靶。在离墙壁一定距离的同一处,将它们水平掷出,不计空气阻力,两只飞镖插在靶上的状态如图所示(侧视图)。则( )。

A.A镖掷出时的初速度比B镖掷出时的初速度小

B.B镖的运动时间比A镖的运动时间长

C.A镖的质量一定比B镖的质量大

D.B镖插入靶时的末速度比A镖插入靶时的末速度大

8.一质点做匀加速直线运动,当其速度变化Δv时发生位移x1,紧接着其速度变化同样的Δv时发生位移x2,则该质点的加速度为( )。

二、推理能力

图5

9.静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置。如图5所示为该透镜工作原理示意图,实线为某个电子通过电场区域时的轨迹示意图,虚线表示这个静电场在xOy平面内的一簇等势线,等势线形状关于Ox轴、Oy轴均对称,且相邻两等势线的电势差相等。该电子在从a点运动到b点的过程中,下列说法中正确的是( )。

A.a点的电势高于b点的电势

B.电子在a点的加速度大于在b点的加速度C.电子在a点的动能大于在b点的动能D.电子在a点的电势能大于在b点的电势能

图6

10.如图6所示,在斜面顶端以速度v1向右抛出小球时,小球在斜面上的水平位移为x1,在空中飞行的时间为t1;以速度v2向右抛出小球时,小球在斜面上的水平位移为x2,在空中飞行的时间为t2。下列关系式中正确的是( )。

11.2014年12月14日,北京飞行控制中心传来好消息,“嫦娥三号”探测器平稳落月。已知“嫦娥三号”探测器在地球表面受到的重力为G1,绕月球表面飞行时受到月球的引力为G2,地球的半径为R1,月球的半径为R2,地球表面处的重力加速度为g。则( )。

12.在如图7甲所示的电路中,滑动变阻器的总电阻R总=20Ω,定值电阻R0=5Ω,电源是一个电动势为6V、内阻可在1Ω~ 20Ω之间调节的特殊电源。

(1)如图7乙所示的实物图中缺了一根导线,请将此导线补画上。

图7

(2)请通过分析、计算、推理,描述滑动变阻器的滑片P在从A端滑到B端的过程中,电阻R0两端电压的变化情况。

(3)将电源内阻调为r1=3Ω,则此时滑动变阻器滑片P在从A端滑到B端的过程中,该电源的最大输出功率是多少?

图8

13.如图8所示,在足够大的粗糙水平面上,有一直角坐标系,在坐标原点处有一质量m=5kg的物体,物体与水平面间的动摩擦因数μ= 0.08,物体受到沿坐标轴的三个恒力F1、F2、F3的作用而静止在水平面上。其中F1=3N,方向沿x轴正方向;F2=4N,方向沿y轴负方向;F3沿x轴负方向,大小未知。从t=0时刻起, F1停止作用,到第2s末,F1再恢复作用,同时F2停止作用。物体与水平面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取g=10m/s2。(1)判断F3的大小是否一定等于3N。(2)求物体静止时受到的摩擦力的大小和方向。

(3)求第2s末物体速度的大小。

(4)求第4s末物体所处的位置坐标。

图9

14.如图9甲所示,两平行金属板的长度l=0.2m,两板间电压U随时间t变化的图像如图9乙所示。在金属板右侧有一左边界为MN的匀强磁场,磁感应强度B的大小为0.01T,方向垂直于纸面向里。现有带正电的粒子连续不断地以大小为1× 105m/s的初速度v0,沿两板间的中线OO'方向射入两金属板间的电场区域。磁场边界MN与中线OO'垂直。已知带电粒,粒子自身重力和粒子间的相互作用力均可忽略不计。

(1)在每个粒子通过电场区域的时间内,可以把板间的电场强度看成是恒定的。请通过计算说明这种处理的合理性。

(2)设t=0.1s时刻射入电场的粒子恰能从金属板边缘穿越电场射入磁场,求该粒子射出电场时速度的大小。

(3)对于所有经过电场射入磁场的粒子,设其射入磁场的入射点和从磁场射出的出射点间的距离为d,试通过推理判断d的大小是否随时间变化。

三、分析综合能力

图10

15.如图10所示,a、b两物块可视为质点,在将物块a以初速度v0从地面竖直上抛的同时,物块b以相同的初速度大小滑上倾角θ= 30°的足够长的斜面。已知物块b与斜面间的动摩擦力加速度为g,求当物块a落地时,物块b离地面的高度。

图11

16.如图11所示,一工件置于水平地面上,其AB段为一半径R=1m的光滑圆弧轨道,BC段为一长度L=0.5m的粗糙水平轨道,二者相切于B点,整个轨道位于同一竖直平面内,P点为圆弧轨道上的一个确定点。一可视为质点的物块,其质量m= 0.2kg,与BC段间的动摩擦因数μ1=0.4。工件质量M=0.8kg,与地面间的动摩擦因数μ2=0.1。(取g=10m/s2)

(1)若工件固定,将物块由P点无初速度释放,物块滑至C点时恰好静止,求P、C两点间的高度差h。

(2)若将一水平恒力F作用于工件,使物块在P点与工件保持相对静止,一起向左做匀加速直线运动。

①求力F的大小。

②当速度v=5m/s时,使工件立刻停止运动(即不考虑减速的时间和位移),物块飞离圆弧轨道落至BC段,求物块的落点与B点间的距离。

17.如图12所示为光电计时器的实验简易示意图。当有不透光物体从光电门间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间。光滑水平导轨MN上放置两个相同的物块A和B,左端挡板处有一弹射装置P,右端N处与水平传送带平滑连接。将挡光效果好,宽度d= 3.6×10-3m的两块黑色磁带分别贴在物块A和B上,且高出物块,并使高出物块部分在通过光电门时挡光。传送带水平部分的长度L=8m,沿逆时针方向以恒定速度v= 6m/s匀速转动。物块A、B与传送带间的动摩擦因数μ=0.2,质量mA=mB=1kg。开始时在物块A和B之间压缩一轻弹簧并锁定,使其处于静止状态。现解除锁定,物块A、B被弹开的瞬间,迅速移去轻弹簧,两物块第一次通过光电门,计时器显示读数均为t=9×10-4s,取g=10m/s2。求:

图12

(1)弹簧在开始时储存的弹性势能Ep。

(2)物块B在传送带上向右滑动的最远距离smax。

(3)若物块B返回水平导轨MN后与被弹射装置P弹回的物块A在水平导轨上相碰,且两物块在碰后互换速度,则弹射装置P至少应以多大速度将物块A弹回,才能在两物块碰后使物块B刚好能从传送带的Q端滑出?在此过程中,物块B与传送带之间因摩擦产生的内能ΔE为多大?

图13

18.如图13所示,一个倾角θ=30°的光滑直角三角形斜劈固定在水平地面上,顶端连有一轻质光滑定滑轮。质量为m的物体A置于地面上,其上端与劲度系数为k的竖直轻弹簧相连。一条轻绳跨过定滑轮,一端与斜面上质量为m的物体B相连,另一端与弹簧上端连接。调整轻绳和物体A、B的位置,使弹簧处于原长状态,且轻绳自然伸直并分别与斜劈的两个面平行。现将物体B由静止释放,已知物体B恰好能使物体A刚要离开地面但不继续上升。求:

(1)物体B在斜面上下滑的最大距离x。

(2)物体B下滑到最低点时的加速度大小和方向。

(3)若将物体B换成质量为2m的物体C,将物体C由上述初始位置由静止释放,当物体A刚好要离开地面时,求物体C的速度大小v。

图14

19.如图14所示,在平面坐标系中有一圆形区域的匀强磁场,圆心坐标为(R,R),半径为R,与坐标轴相切于A、C两点,P、Q两点在y轴有两带相同电荷量的负电粒子甲、乙分别从P、Q两

点以平行于x轴的水平速度v1、v2向右运动,并刚好同时进入圆形磁场。不计它们的重力及相互作用的库仑力。通过磁场偏转后,两粒子均能通过C点,C点下方有一绝缘的固定圆弧形挡板MN,弧形挡板的圆心为C,半径为R,粒子碰到挡板会原速反弹,且带电荷量不变。

(1)若甲粒子的电荷量为q1,质量为m1,求磁感应强度B。

(2)若v1=v2,求两粒子从进入磁场开始至第一次到达C点所用时间之比t1∶t2。

(3)若两粒子能在运动中相遇,试求甲、乙粒子的质量之比m1∶m2。

20.如图15甲所示,竖直挡板MN左侧空间有方向竖直向上的匀强电场和垂直于纸面向里的水平匀强磁场,电场和磁场的范围足够大,电场强度E=40N/C,磁感应强度B随时间t变化的关系图像如图15乙所示,规定磁场垂直于纸面向里为正方向。t=0时刻,一质量m=8×10-4kg,电荷量q=+2× 10-4C的微粒在O点具有竖直向下的速度v=0.12m/s,O'是挡板MN上一点,直线OO'与挡板MN垂直,取g=10m/s2。求:

(1)微粒再次经过直线OO'时到O点的距离。

(2)微粒在运动过程中离开直线OO'的最大高度。

图15

(3)水平移动挡板,使微粒能垂直射到挡板上,挡板与O点间的距离应满足的条件。

四、应用数学处理物理问题的能力

图16

22.火星探测器绕火星表面附近做圆周运动,其线速度和相应的轨道半径为v0和R0,火星的一颗卫星在圆形轨道上的线速度和相应的轨道半径为v和R,则下列关系中正确的是( )。

23.如图17甲所示,平行光滑金属导轨水平放置,两轨相距L=0.4m,导轨一端与阻值R=0.3Ω的电阻相连,导轨电阻不计。导轨x>0一侧存在沿x轴正方向均匀增大的磁场,其方向与导轨平面垂直向下,磁感应强度B随位置x的变化关系如图17乙所示。一根质量m=0.2kg、电阻r=0.1Ω的金属棒置于导轨上,并与导轨垂直,金属棒在外力F作用下从x=0处以初速度大小v0= 2m/s沿导轨向右做变速运动,且金属棒在运动过程中受到的安培力大小不变。下列说法中正确的是( )。

图17

A.金属棒向右做匀减速直线运动

B.金属棒在x=1m处的速度大小为1.5m/s

C.金属棒在从x=0运动到x=1m的过程中,外力F所做的功为-0.175J

D.金属棒在从x=0运动到x=2m的过程中,流过金属棒的电荷量为2C

图18

24.如图18所示,边长为R的正方体空间图形ABCD-A1B1C1D1的下表面在水平地面上,将质量为m的小球从顶点A在∠BAD所在范围内(包括边界)分别沿不同的水平方向抛出,落点都在A1B1C1D1平面范围内(包括边界)。不计空气阻力,重力加速度为g。则:

(1)若小球落在B1D1线段上,求小球落地时的最大动能。

(2)若小球的运动轨迹与AC1线段相交,在交点处的速度方向与水平面的夹角为α,求tanα。

图19

25.如图19所示,在倾角θ=37°的足够长的固定斜面底端,一小物块以某一初速度沿斜面上滑,一段时间后返回到出发点。若小物块上滑所用时间t1和下滑所用时间t2的大小关系满足t1∶t2=1∶2,sin37°=0.6, cos37°=0.8,取g=10m/s2,试求:

(1)小物块和斜面间的动摩擦因数。

(2)若斜面倾角变为60°,并改变斜面粗糙程度,小物块上滑的同时用水平向右的推力F作用在小物块上,发现小物块在匀减速上滑的过程中的加速度与推力大小无关,求此时加速度的大小。

图20

26.如图20所示,在水平桌面上放置一质量为M且足够长的木板,木板上再叠放一质量为m的滑块,木板与桌面间的动摩擦因数为μ1,滑块与木板间的动摩擦因数为μ2,开始时滑块与木板均静止。现在木板上施加一水平拉力F,它随时间t的变化关系为F=kt,k为已知的比例系数。假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力,求滑块刚好开始在木板上滑动时:

(1)拉力作用的时间。

(2)木板的速度。

五、实验能力

图21

27.“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图21所示,实验时小刚同学将长木板平放在水平桌面上,并利用安装在小车上的拉力传感器测出细线的拉力,保持小车的质量不变,通过改变钩码的个数,得到多组数据,从而确定小车加速度a与细线拉力F的关系。

(1)如图22所示四幅图像中符合小刚的实验结果的是。

图22

(2)小丽同学做该实验时,拉力传感器出现了故障。为此,小丽同学移走拉力传感器,保持小车的质量不变,并改进了小刚实验操作中的不足之处。用所挂钩码的重力表示细线的拉力F,则小丽同学得到的图像可能是图22中____。

(3)小森同学为得到类似图22中的A图,对小丽同学的做法进行如下改进:称出小车的质量M,所有钩码的总质量m,先挂上所有钩码,多次实验,依次将钩码摘下,并把每次摘下的钩码都放在小车上,仍用F表示所挂钩码的重力,画出a-F图像,则图像的斜率k=____。(用题中给出的字母表示)

图23

28.为了测量小滑块与水平桌面间的动摩擦因数,某小组设计了如图23甲所示的实验装置,其中挡板可固定在桌面上,轻弹簧左端与挡板相连,桌面距地面的高度为h,O1、O2、A、B、C点在同一水平直线上。已知重力加速度为g,空气阻力可以忽略不计。

实验过程一:挡板固定在O1点,推动小滑块压缩弹簧,小滑块移到A处,测量O1A的距离。将小滑块由静止释放,小滑块落在水平面上的P点,测出P点到桌面右端的水平距离为x1。

实验过程二:将挡板的固定点移到距O1点距离为d的O2点,如图23乙所示,推动小滑块压缩弹簧,小滑块移到C处,使O2C的距离与O1A的距离相等。将小滑块由静止释放,小滑块落在水平面上的Q点,测出Q点到桌面右端的水平距离为x2。

(1)为完成本实验,下列说法中正确的____。

A.必须测出小滑块的质量

B.必须测出弹簧的劲度系数

C.弹簧的压缩量不能太小

D.必须测出弹簧的原长

(2)动摩擦因数的表达式为μ=____。(用题中所给物理量的符号表示)

(3)某同学认为:不测量桌面高度,改用秒表测出小滑块从飞离桌面到落地的时间,也可测出小滑块与水平桌面间的动摩擦因数。此实验方案____(选填“可行”或“不可行”)。

29.某探究小组利用气垫导轨和光电门计时器等装置探究动能定理,如图24所示。他们通过改变滑轮下端的小盘中沙子的质量来改变滑块在水平方向上受到的拉力;滑块上装有宽为d的挡光板。实验中,用天平称出小盘和沙子的总质量为m,滑块(带挡光板)的质量为M,计时器显示挡光板经过光电门1和2的时间分别为Δt1、Δt2。

图24

(1)在满足____的条件下,才可以认为小盘和沙子的重力所做的功等于轻绳的拉力对滑块做的功。

(2)实验中还必须测量的物理量是____,试写出本次需要探究的关系式____(用测量量和已知量表示)。

(3)写出一个减小实验误差的方法:。

图25

30.用如图25所示装置来验证动量守恒定律,质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点,质量为mB的钢球B放在离地面高度为H的小支柱N上,O点到钢球A球心的距离为L,使细线伸直并与竖直方向间的夹角为α,释放后钢球A摆到最低点时恰与钢球B对心碰撞,碰撞后,钢球A把原来静止在竖直方向上的轻质指示针OC推到与竖直方向间的夹角为β处,钢球B落到铺有一张盖有复写纸的白纸的地面上。保持角度α不变,多次重复上述实验,白纸上记录到多个钢球B的落点,进而测得钢球B的水平位移s,已知当地的重力加速度为g。

(1)A、B两个钢球的碰撞可近似看成弹性碰撞,则钢球A的质量____钢球B的质量(选填“大于”“小于”或“等于”)。

(2)为了对白纸上打下的多个钢球B的落地点进行数据处理,进而确定落点的平均位置,需要用到的器材是____。

(3)用题中所给的字母表示,碰撞前钢球A的动量pA=____,碰撞后钢球A的动量pA'=____,碰撞后钢球B的动量pB=____。

31.某学习小组在练习使用多用电表的同时,对多用电表进行了探究(以下问题中均使用同一多用电表)。

图26

(1)该学习小组用多用电表测电压,若选择开关处在“10V”挡位,指针的位置如图26所示,则测量结果为____V。

(2)该学习小组对多用电表进行了探究,将多用电表选择开关旋至某倍率欧姆挡,测未知电阻阻值的电路如图27甲所示,通过查找资料,了解到表头G的满偏电流为10mA,并通过测量作出了电路中电流I与待测电阻阻值Rx的关系图像如图27乙所示,由此可确定电池的电动势E=____V,该图像的函数关系式为I=____。综上可判定该学习小组使用了多用电表____倍率的欧姆挡。