西北师范大学附属中学物理周考13试题和参考答案

物理周考试题13双向细目表
物理周考试题(十三)
二、选择题：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14～18题只有一项符合题目要求，第19～21题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．
14．如图是原子物理史上几个著名的实验，关于这些实验，下列说法正确的是( )
A ．卢瑟福α粒子散射实验否定了原子结构的枣糕模型，提出原子的核式结构模型
B ．放射线在磁场中偏转，中间没有偏转的为γ射线，电离能力最强
C ．电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关
D ．铀235只要俘获中子就能进行链式反应
15．某同学阅读了“火星的现在、地球的未来”一文，摘录了以下资料： (1)太阳几十亿年来一直在不断地释放能量，质量在缓慢地减小．
(2)金星和火星是地球的两位近邻，金星位于地球圆轨道的内侧，火星位于地球圆轨道的外侧． (3)由于火星与地球的自转周期几乎相同，自转轴与公转轨道平面的倾角也几乎相同，所以火星上也有四季变化．根据该同学摘录的资料和有关天体运动的规律，可推断( ) A ．太阳对地球的引力在缓慢增大 B ．日地距离在不断减小
C ．金星的公转周期超过一年
D ．火星上平均每个季节持续的时间大于3个月 16．如图所示，质量均为m 的木块A 和B ，用一个劲度系数为k 的竖直轻质弹簧连接，最初系统静止，现在用力F 缓慢拉A 直到B 刚好离开地面，则这一过程中力F 做的功至少为( ) A ．m 2g 2k
B ．2m 2g 2k
C ．3m 2g 2k
D ．4m 2g 2k
17．已知一个无限大的金属板与一个点电荷之间的空间电场分布与等量异种电荷之间的电场分布类似，即金属板表面各处的电场强度方向与板面垂直．如图所示，MN 为无限大的不带电的金属平板，且与大地连接．现将一个电荷量为Q 的正点电荷置于板的右侧，图中a 、b 、c 、d 是以正点电荷Q 为圆心的圆上的四个点，四点的连线构成一内接正方形，其中ab 连线与金属板垂直．则下列说法正确的是( ) A ．b 点电场强度与c 点电场强度相同 B ．a 点电场强度与b 点电场强度大小相等 C ．a 点电势等于d 点电势
D ．将一试探电荷从a 点沿直线ad 移到d 点的过程中，试探电荷电势能始终保持不变 18．如图所示，质量为m 的小球用长度为R 的细绳拴着在竖直面上绕O 点做圆周运动，恰好能通过竖直面的最高点A ，重力加速度为g ，不计空气阻力，则( ) A ．小球通过最高点A 的速度为gR
B ．小球通过最低点B 和最高点A 的动能之差为mgR
C ．若细绳在小球运动到与圆心O 等高的C 点断了，则小球还能上升的高度为R
D ．若细绳在小球运动到A 处断了，则经过时间t ＝2R
g
小球运动到与圆心等高的位置
19．一个微型吸尘器的直流电动机的额定电压为U ，额定电流为I ，线圈电阻为R ，将它接在电动势为E 、内阻为r 的直流电源的两极间，电动机恰好能正常工作，则( ) A ．电动机消耗的总功率为UI B ．电源的效率为1－Ir E
C ．电源的输出功率为EI
D ．电动机消耗的热功率为U 2
R
20．如图所示，将质量为2m 的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m 的小环，小环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑轻质定滑轮与直杆的距离为d .现将小环从与定滑轮等高的A 处由静止释放，当小环沿直杆下滑距离也为d 时(图中B 处)，下列说法正确的是(重力加速度为g )( )
A ．环与重物、地球组成的系统机械能守恒
B ．小环到达B 处时，重物上升的高度也为d
C ．小环在B 处的速度与重物上升的速度大小之比等于2
2
D ．小环下落到B 处时的速度大小为(3－22)gd
21．如图甲所示，左侧接有定值电阻R ＝3Ω的水平粗糙导轨处于垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度B ＝2T ，导轨间距为L ＝1m ．一质量m ＝2kg 、接入电路的阻值r ＝1Ω的金属棒
在拉力F作用下由静止开始从CD处沿导轨向右加速运动，金属棒与导轨垂直且接触良好，金属棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.5，g＝10 m/s2，金属棒的v－x图象如图乙所示，则从起点到发生位移x＝1 m的过程中()
A．拉力做的功为16 J
B．通过电阻R的电荷量为0.25 C
C．定值电阻R产生的焦耳热为0.75 J
D．所用的时间t一定大于1 s
第Ⅱ卷(非选择题共62分)
三、非选择题：包括必考题和选考题两部分．第22～25题为必考题，每个试题考生都必须做答．第33～34题为选考题，考生根据要求做答．
(一)必考题(共47分)
22．(5分)物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数．实验装置如图，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接．打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz.开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点．
(1)如下图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个小点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示．根据图中数据计算的加速度a＝__________(保留三位有效数字)．
(2)回答下列两个问题：
①为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有________(填入所选物理量前的字母) A．木板的长度
B．木板的质量m1
C．滑块的质量m2
D．托盘和砝码的总质量m3
E．滑块运动的时间t
②测量①中所选定的物理量时需要的实验器材是____________________．
(3)滑块与木板间的动摩擦因数μ＝________(用被测物理量的字母表示，重力加速度为g)．
23．(10分)为测定海水的电阻率：
(1)某学习小组选取了一根厚度可以忽略的塑料管，分别用刻度尺和螺旋测微器测出其长度L 和外径d，外径示数如图所示，由图得d＝________ mm.
(2)在塑料管里面灌满了海水，两端用粗铜丝塞住管口，形成一段封闭的海水柱．将多用电表的转换开关K旋转在如图所示的位置，将插入“＋”、“－”插孔的红黑表笔短接，调零后粗测其阻值R，其结果如图中表盘所示，则R＝________ Ω.
(3)该小组为进一步精确测量其阻值，现采用伏安法．有如下实验器材供选择：
A．直流电源：电动势12 V，内阻不计，额定电流为1 A；
B．电流表A：量程0～10 mA，内阻约10 Ω；
C．电压表V：量程0～15 V，内阻约15 kΩ；
D．滑动变阻器R1：最大阻值10 Ω；
E．滑动变阻器R2：最大阻值10 kΩ；
F．多用电表；
G．开关、导线等．
①该小组采用限流电路并在正确选择器材后完成了部分导线的连接，请你在图中完成余下导线的连接并在滑动变阻器旁边标上其符号(R1或R2)．
②若该小组在实验过程中由于操作不当，导致所选用的电流表损坏．为保证实验的正常进行，可将多用电表的转换开关K旋转至直流电流________挡位上，替换原使用的电流表并通过插
入“＋”、“－”插孔的红黑表笔正确接入电路，继续实验．
该小组在实验中测得电压表和电流表的示数分别为U和I，则精确测出的海水电阻率表达式为ρ＝____________.
24．(12分)质量为m、电荷量为q、带正电的绝缘小球a，以某一初速度沿水平放置的绝缘板进入正交的匀强磁场和匀强电场区域，场强方向如图所示，若小球a与绝缘板间的动摩擦因数为μ，已知小球a自C点沿绝缘板做匀速直线运动，在D点与质量为M＝2m的不带电绝缘小球b发生弹性正碰，此时原电场立即消失(不计电场变化对磁场
的影响)，磁场仍然不变，若碰撞时，小球a无电荷量损失，碰撞后，
小球a做匀速直线运动返回C点，往返总时间为t，CD间距为L，
重力加速度为g.求：
(1)小球a碰撞前后的速度大小之比；
(2)电场强度E的大小．
25.(20分)如图所示，一个质量为M、长为L的圆管竖直放置，顶端塞有一个质量为m的弹性小球，M＝4m，球和管间的滑动摩擦力和最大静摩擦力大小均为4mg.管从下
端离地面距离为H处自由落下，运动过程中，管始终保持竖直，每次落地后向
上弹起的速度与落地时速度大小相等，不计空气阻力，重力加速度为g.求：
(1)管第一次落地弹起时管和球的加速度；
(2)管第一次落地弹起后，若球没有从管中滑出，则球与管刚达到相同速度时，
管的下端距地面的高度；
(3)管第二次弹起后球没有从管中滑出，L应满足什么条件．
(二)选考题(共15分．请考生从给出的2道题中任选一题做答．如果多做，则按所做的第一题计分)
33．[选修3－3](15分)
(1)(5分)下面说法正确的是________．
A．饱和蒸汽压随温度的升高而增大
B．单晶体在某些物理性质上具有各向异性
C．一定量的理想气体从外界吸热，其内能一定增加
D．液体温度越高，悬浮颗粒越小，布朗运动越剧烈
E．当分子之间作用力表现为斥力时，分子力随分子间的距离增大而增大
(2)(10分)如图所示，粗细不同的玻璃管开口向下，粗管长为L＝13cm，细管足够长，粗管的截面积为细管的两倍．管内的气体被一段水银柱封闭，当封闭气体的温
度为T1＝300K时，粗、细管内的水银柱长度均为h＝5cm.已知大气压
强p0＝75cmHg，现对封闭气体缓慢加热，求：
①水银恰好全部进入细管时气体的温度T2；
②从开始加热到T3＝500 K时，水银柱的下表面移动的距离为多少厘米
(保留三位有效数字)．
34．[选修3－4](15分)
(1)(5分)如图所示，两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播．已知两波源分别位于x＝－0.2 m和x＝1.0 m处，振幅均为A＝0.5 cm，波速均为v＝0.2 m/s.t＝0时刻，平衡位置处于x＝0.2 m和x＝0.6 m的P、Q两质点刚开始振动．质点M的平衡位置处于x＝0.4 m处，下列说法正确的是________．
A．t＝0时，质点P、Q振动方向分别是向下和向上
B．0～1 s内，质点P的运动路程为0.2 m
C．t＝1.5 s时，平衡位置处于0.3 m～0.5 m之间的质点位移均为0
D．t＝2 s时，x＝0.3 m处质点的位移为－0.5 cm
E．两列波相遇分开后，各自的振幅、周期均保持不变
(2)(10分)如图所示，截面为直角三角形ABC的玻璃砖，∠A＝60°，AB＝12 cm，现有两细束相同的单色平行光a、b，分别从AC面上的D点和E点以45°角入射，
并均从AB边上的F点射出，已知AD＝AF＝5 cm，光在真空中的传播
速度c＝3×108 m/s，求：
①该玻璃砖的折射率；
②D、E两点之间的距离．
物理参考答案
二、选择题：本题共8小题，每小题6分．在每小题给出的四个选项中，第14～18题只有一项符合题目要求，第19～21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，有错选或不选得0分．
22．(5分)(1)0.497 m/s 2(0.495 m/s 2～0.499 m/s 2均可) (2)①CD ②天平 (3)m 3g －(m 2＋m 3)a
m 2g
23．(10分)(1)3.740 (2)6×103 (3)①如图所示 ②10 mA πd 2U
4IL
24．(12分)
解析：(1)a 、b 两小球发生弹性碰撞前后，系统动量守恒，机械能守恒．设碰前a 球速度为v 0，碰后a 球、b 球速度大小分别为v a 、v b ，根据动量守恒定律和机械能守恒定律得 m v 0＝－m v a ＋M v b ① 12m v 02＝12m v a 2＋1
2M v b 2② 由①②式解得：v 0v a ＝31
(2)往返总时间t ＝L v 0＋L v a ＝4L
v 0
得：v 0＝4L
t
③
a 球碰后匀速返回，则有：qB v a ＝mg ，得：B ＝mg
q v a ④
a 球碰前匀速，则有：F N ＝mg ＋qB v 0⑤ qE ＝μF N ⑥
由③④⑤⑥解得：E ＝4μmg
q .
25.(20分)
解析： (1)管第一次落地弹起时，管的加速度a 1＝4mg ＋4mg
4m
＝2g ，方向向下
题号 14 15 16 17 18 19 20 21 答案 A
D
B
C
D
AB
AD
CD
球的加速度a 2＝4mg －mg
m
＝3g ，方向向上
(2)取向上为正方向，球与管第一次碰地时速度：v 0＝2gH ，方向向下 碰地后管的速度v 1＝2gH ，方向向上 球的速度v 2＝2gH ，方向向下
若球刚好没有从管中滑出，设经过时间t 1，球、管速度v 相同，则有 v 1－a 1t 1＝－v 2＋a 2t 1 t 1＝2v 0a 1＋a 2
＝22gH 5g
设管从碰地到它弹到最高点所需时间为t 2，则： t 2＝v 0a 1＝2gH
2g
因为t 1＜t 2，说明管在达到最高点前，球与管相对静止，故管从弹起经t 1这段时间上升的高度为所求．
解得h 1＝v 1t 1－12a 1t 12＝1225
H
(3)球与管达到相对静止后，将以速度v 、加速度g 竖直上升到最高点，根据速度公式得 v ＝v 1－a 1t 1＝1
5
2gH
故这个高度是：h 2＝v 2
2g ＝g
gH 2)251
(
2
＝1
25H
因此，管第一次落地弹起后上升的最大高度：H m ＝h 1＋h 2＝13
25H
这一过程球运动的位移：x ＝－v 2t 1＋12a 2t 12＝8
25H
则球与管发生相对位移：x 1＝h 1＋x ＝4
5
H
当管与球从H m 再次下落，第二次落地弹起中，发生的相对位移由第一次可类推知： x 2＝45
H m
所以管第二次弹起后，球不会滑出管外的条件是：x 1＋x 2＜L 即L 应满足条件L ＞152
125
H .
(二)选考题(共15分．请考生从给出的2道题中任选一题做答．如果多做，则按所做的第一题计分)
33．[选修3－3](15分) (1)(5分)ABD (2)(10分)
解析：(2)①由理想气体状态方程：(p 0－ρg ·2h )·2S (L －h )T 1＝(p 0－ρg ·3h )·2SL
T 2
解得：T 2＝450 K ；
②从T 2到T 3，由盖－吕萨克定律： 2LS T 2＝2LS ＋Sx
T 3 得：x ≈2.9 cm
水银柱移动的距离：s ＝2h ＋x ＝12.9 cm. 34．[选修3－4](15分) (1)(5分)ACE (2)(10分)
解析：(2)①由几何关系得：从AC 边入射的光的折射角θ＝30° 由折射定律：n ＝sin 45°sin 30°
＝2；
②设该玻璃砖的临界角为C ，则sin C ＝1
n ，
解得：C ＝45° 由几何关系得：
从E 点入射的光线在BC 边的F ′点入射角为60°，故在BC 边发生全反射
由几何关系得：FF ′＝14 cm DE ＝FF ′＝14 cm.。