丰台一模 (2)

丰台区2011年高三年级第二学期统一练习（一）
理科综合(物理)2011/4/1
13.下列关于电磁波的说法正确的是
A.麦克斯韦提出了电磁波理论，并用实验证实了电磁波的存在
B.各种电磁波在真空中的传播速度与光速一样，为3×108
m/s C.经过调幅后的电磁波是横波，经过调频后的电磁波是纵波
D.红外线是波长为可见光波长还长的电磁波，常用于医院和食品消毒
14.1938年哈恩用中子轰击铀核，发现产物中有原子核钡(Ba)、氪(Kr)、中子和一些γ射线。

下列关于这个实验的说法正确的是
A.这个实验的核反应方程是
23592U+1
0n →14456
Ba+8936Kr+1
0n
B.这是一个核裂变过程，反应后粒子质量之和大于反应前粒子质量之和
C.这个反应中的释放出的能量可以用爱因斯坦的光电效应方程来计算
D.实验中产生γ射线，其穿透能力极强，比X 射线还强很多倍
15.如图所示，a 、b 两种单色光，平行地射到平板玻璃上，经平板玻璃后射出的光线分别为'a 、'b 。

下列说法正确的是
A ．光线a 的折射率比光线b 的折射率大，光线a 的波长比光线b 的波长短
B ．光线a 进入玻璃后的传播速度小于光线b 进入玻璃后的传播速度
C ．若光线a 能使某金属产生光电效应，光线b 也一定能使
该金属产生光电效应
D ．光线a 的频率的比光线b 的频率高，光线a 光子电量比光线b 光线光子能量大
16.一个+
π介子由一个μ夸克和一个反d 夸克组成，二者的电荷分别是
32e 和3
e -。

如果将夸克按经典带电粒子处理，两夸克间的距离约10-15
m ，基本电荷e =1.6×10-19
C ，静电力
常量k =9×109N ﹒m 2/C 2
，则介子中两个夸克的库仑力约为
A ．5×10-14N
B ．5×105N
C ．50N
D ．5×1020
N
17.科学家在研究地月组成的系统时，从地球向月球发射激光，测得激光往返时间为t ，若已知万有引力常量为G ，月球绕地球运动（可视为匀速圆周运动）的周期为T ，光速为c ，地球到月球的距离远大于它们的半径。

则可求出地球的质量为
'
'
A ．23322GT t c π
B ．2
3
324GT t c πC ．23324GT t c πD ．23
3216GT t c π
18.一质点以坐标原点O 为中心位置在y 轴上做简谐振动，其振动图象如图所示，振动在介
质中产生的简谐横波沿x 轴正方向传播，波速为1.0m/s 。

此质点振动0.2s 后立即停振动，再经过0.1s 后的波形图是
19.示波器是一种常见的电学仪器，可以在荧光屏上显示出被检测的电压随时间的变化情况。

图甲为示波器的原理结构图，电子经电压U o 加速后进入偏转电场。

竖直极板AB 间加偏转电压U AB 、水平极板间CD 加偏转电压U CD ，偏转电压随时间变化规律如图乙所示。

则荧光屏上所得的波形是
20.如图所示，长为s 的光滑水平面左端为竖直墙壁，右端与半径为R 光滑圆弧轨道相切于B 点。

一质量为m 的小球从圆弧轨道上离水平面高为h (h«R )的A 点由静止下滑，运动到C 点与墙壁发生碰撞，碰撞过程无机械能损失，最终小球又返回A 点；之后这一过程循环往复地进行下去，则小球运动的周期为（）
甲图
A ．gh s
g R 2
+π
B ．gh s g R 22+π
C ．gh s g R 2+π
D ．gh
s
g R 22+
π
21.（18分）
（1）用多用表的欧姆档测量阻值约为几十k Ω的电阻R x ，以下给出的是可能的操作步骤：
a ．将两表笔短接，调节欧姆档调零旋钮使指针对准刻度盘上欧姆档的零刻度，断开两表笔。

b ．将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出R x 的阻值后，断开两表笔。

c ．旋转选择开关，对准欧姆档 1k 的位置。

d ．旋转选择开关，对准欧姆档 100的位置。

e ．旋转选择开关，对准交流“OFF ”档，并拔出两表笔。

①请把你认为正确的步骤前的字母按合理的顺序填写在横线上 。

②根据右图所示指针位置，此被测电阻的阻值约为 Ω。

(2)某实验小组采用如图所示的装置探究“合外力做功与速度变化的关系”。

实验时，先接通电源再松开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点。

小车所受到的拉力F 为0.20N ，小车的质量为200g 。

①实验前，木板左端被垫起一些，使小车在不受拉力作用时做匀速直线运动。

这样做的目的是（）
A ．为了平稳摩擦力
B ．增大小车下滑的加速度
C ．可使得细绳对小车做的功等于合外力对小车做的功
D ．可以用质量较小的砝码就可以拉动小车，以满足砝码质量远小于小车质量的要求 ②同学甲选取一条比较理想的纸带做分析。

小车刚开始运动时对应在纸带上的点记为起始点O ，在点迹清楚段依次选取七个计数点A 、B 、C 、D 、
E 、
F 、
G ，相邻计数点间的时间间隔为0.1s 。

测量起始点O 至各计数点的距离，计算计数点对应小车的瞬时速度、计数点与O 点之间的速度平方差、起始点O 到计算点过程中细绳对小车做的功。

其中计数点D 的三项数据没有计算，请完成计算并把结果填入表格中。

欧 姆
档 调
零 旋
纽 选择开关
●
●
●
●
●
●
●
●
B C D E F G A O
③以W 为纵坐标、以△v 2为横坐标在方格纸中作出W ---△v 2
图象。

B 、C 、E 、F 四点已经在图中描出，请在图中描出D 点，并根据描点合理画出图象。

④根据图象分析得到的结论 。

⑤同学乙提出利用上述实验装置来验证动能定理。

如图所示是打点计时器打出的小车在恒力F 作用下做匀加速直线运动的纸带，测量数据已用字母表示在图中。

小车质量为m ，打点计时器的打点周期为T 。

利用这些数据可以验证动能定理。

请你判断这种想法是否可行？如果不行，说明理由。

如果可行，写出必要的分析与推理。

2/(m 2﹒s -2)
22.（16分）
如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距L =1m 。

导轨平面与水平面成θ＝37︒角，下端连接阻值为R 的电阻。

匀强磁场方向垂直于导轨平面向上，磁感应强度为B =0.4T 。

质量为0.2kg 、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直且保持良好接触，它们间的动摩擦因数为μ=0.25。

金属棒沿导轨由静止开始下滑，当金属棒下
滑速度达到稳定时，速度大小为10m/s 。

（取g ＝10m/s 2
，sin37︒＝0.6，cos37︒＝0.8）。

求：
（1）金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小；
（2）当金属棒下滑速度达到稳定时电阻R 消耗的功率； （3）电阻R 的阻值。

23.（18分）
1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，巧妙地利用带电粒子在磁场中的运动特点，解决了粒子的加速问题。

现在回旋加速器被广泛应用于科学研究和医学设备中。

某型号的回旋加速器的工作原理如图甲所示，图为俯视图乙。

回旋加速器的核心部分为D 形盒，D 形盒装在真空容器中，整个装置放在巨大的电磁铁两极之间的强大磁场中，磁场可以认为是匀强在场，且与D 形盒盒面垂直。

两盒间狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽
R θ a b
B
高频电源 出口处
R A B
D 2
1 D 1
1
图甲 图乙
略不计。

D形盒半径为R，磁场的磁感应强度为B。

设质子从粒子源A处时入加速电场的初速度不计。

质子质量为m、电荷量为+q。

加速器接一定涉率高频交流电源，其电压为U。

加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。

(1)求质子第1次经过狭缝被加速后进入D形盒运动轨道的半径r1；
(2)求质子从静止开始加速到出口处所需的时间t；
(3)如果使用这台回旋加速器加速α粒子，需要进行怎样的改动？请写出必要的分析及推理。

24．（20分）
如图所示，P为质量为m=1kg的物块，Q为位于水平地面上的质量为M=4kg的特殊平板，平板与地面间的动摩因数μ=0.02。

在板上表面的上方，存在一定厚度的“相互作用区域”，区域的上边界为MN。

P刚从距高h=5m处由静止开始自由落下时，板Q向右运动的速度为v o=4m/s。

当物块P进入相互作用区域时，P、Q之间有相互作用的恒力F=kmg，其中Q对P 的作用竖直向上，k=21，F对P的作用使P刚好不与Q的上表面接触。

在水平方向上，P、Q 之间没有相互作用力，板Q足够长，空气阻力不计。

(取g=10m/s2，以下计算结果均保留两位有效数字)求：
（1）P第1次落到MN边界的时间t和第一次在相互作用区域中运动的时间T；
（2）P第2次经过MN边界时板Q的速度v；
（3）从P第1次经过MN边界到第2次经过MN边界的过程中，P、Q组成系统损失的机械能△E；
（4）当板Q速度为零时，P一共回到出发点几次？
h
o
丰台区2011年高三年级第二学期统一练习（一）
理科综合(物理)(参考答案)
21(1)①cabe （2分）
②11k Ω（2分） 21(2)①AC （2分）
②0.857、0.734、0.0734（3分）
③描点，将五点连成通过原点的直线（3分）
④W 与△v 2
成正比（2分） ⑤可行（1分）
从A 到B 的过程中，恒力做的功为W MN ＝Fx MN （1分）
物体动能的变化量为
E k N －E k M ＝12mv M 2－12mv N 2＝12m (T x N 2)2－12m (T x
M 2)2＝22
2421T
x x m M N -（1分）
有Fx MN =2
22421T x x m M N
-，说明合外力做功等于物体动能变化，即验证了动能定理。

（1分）
22.（16分）
（1）（4分）
金属棒开始下滑的初速为零，根据牛顿第二定律
ma mg mg =-θμθcos sin （2分）
得：a ＝10⨯（0.6－0.25⨯0.8）m/s 2
＝4m/s 2
（2分）
（2）（6分）
设金属棒运动达到稳定时，设速度为v ，所受安培力为F ，棒沿导轨方向受力平衡，根据物体平稳条件
F mg mg =-θμθcos sin （2分）
将上式代入即得F ＝0.8N
此时金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻R 消耗的电功率 P ＝Fv （2分）
P =0.8×10W=8W （2分）
（3）（6分）
设电路中电流为I ，感应电动势为E
BLv E ==0.4×1×10V=4V （2分）
EI P =，4
8
==
E P I A=2A （2分） R E I =，2
4
==I E R Ω=2Ω（2分）
23.（18分） 解析:(1)（6分）
设质子第1次经过狭缝被加速后的速度为v 1
2
12
1mv qU =
①（2分） 1
2
11r v m B qv =②（2分）
联立①②解得：q
mU
B r 211=
（2分）
(2)（8分）
设质子从静止开始加速到出口处被加速了n 圈，质子在出口处的速度为v
2
2
12mv nqU =
③（2分） R v m qvB 2
=④（1分）
qB
m
T π2=
⑤（2分） nT t =⑥（1分）
联立③④⑤⑥解得2
2BR t U
π=
（2分）
(3)（4分）
回旋加速器正常工作时高频电压的频率必须与粒子回旋的频率相同。

设高频电压的频率为f ,则m
qB
T f π21=
=
当速α粒子时α粒子的比荷为质子比荷的2倍，
2
4/f
m qB f ==
π，所以不用直接使用。

（2分） 改动方法一：让回旋磁场的磁感应强度加倍。

（2分）
改动方法二：让加速高频电压的频率减半。

24.解：(1)（8分）
P 自由落下第一次到达边界MN 时
221gt h =
12==g
h t s （2分） gh v P 22=
P 到达边界MN 时速度102==gh v P m/s （2分） P 进入相互作用区域时，kmg-mg=ma a=(k -1)g=200m/s 2（2分）
P 第一次进入相互作用区域减速到零后又向上加速，以P v 速度大小再次越过MN ，所以
运动时
1.02==
a
v T P
s （2分） (2)（4分）
上面分析知P 先自由下落，以P v 进入相互作用区域，减速到零后又向上加速，以P v 速度大小再次越过MN ，然后做竖直上抛运动回到原出发点，接着又重复上述运动过程。

每当P 从出发点运动到MN 的时间t 内，板Q 加速度
a 1向左，2.01===
g M
Mg
a μμm/s 2（1分）
每当P 在相互作用区中运动的时间T 内，板Q 加速度a 2向左
25.1)
(2=+=
M
Mg kmg a μm/s 2（1分）
P 第2次经过MN 边界时，板Q 的速度
7.321=--=T a t a v v o m/s （2分）
（3）（4分）
P 第1次经过MN 边界时，板Q 的速度 8.311=-=t a v v o m/s （2分）
E ∆=5.12
1
21221=-Mv Mv J （2分）
(4)（4分）
设板Q 速度为零时，P 一共回到出发点n 次。

由以上分析得： 0221=--T na t na v o （2分） 代入数据，解得6.7=n 故n 取7（2分）。