■山东省滨州市第一中学 成树明

一、选择题(第1～5题为单选题,第6～8题为多选题)

1.如图1所示是氢原子的能级示意图,用一群处于n=4能级的氢原子跃迁时发出的光去照射逸出功为3.4 eV 的锌板,下列说法中正确的是( )。

图1

A.这群氢原子能够吸收任意能量的光子后向更高能级跃迁

B.这群氢原子总共可辐射出3种不同频率的光

C.从锌板逸出的光电子的最大初动能为9.35 eV

D.由n=4 能级跃迁到n=2 能级辐射出的光照射锌板能发生光电效应

2.如图2所示是户外露营时使用的一种便携式三脚架,它由三根完全相同的轻杆通过铰链组合在一起,每根杆均可绕铰链自由转动。将三脚架静止放在水平地面上,用细铁链将吊锅挂在三脚架正中央。已知三根轻杆与竖直方向之间的夹角均为θ=37°,吊锅和细铁链的总质量为m,轻杆与铰链之间的摩擦忽略不计,重力加速度为g,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,则( )。

图2

C.减小夹角θ时杆对地面的压力增大

D.减小夹角θ时杆对地面的摩擦力增大

3.一物体在恒力F的作用下,在粗糙程度不均匀的水平面上运动,其v-t图像如图3所示,物体在0～t时间内在动摩擦因数为μ1的水平面上做匀加速直线运动,在t～2t时间内在动摩擦因数为μ2的水平面上做匀速直线运动,在2t～3t时间内在动摩擦因数为μ3的水平面上做匀减速直线运动。已知物体在做匀速运动过程中的速度为v0,则下列表达式中正确的是( )。

图3

C.μ3-μ1=μ2

D.μ1+μ3=μ2

4.如图4所示,游乐场内的扶梯AB和水上滑梯轨道BC在B点相接,滑梯轨道BC是半径为R的四分之一光滑圆弧,圆心O点和轨道上的C点恰好在水面上,整个装置处在同一竖直平面内。小朋友沿着扶梯AB运动到B点,当他受到微小扰动时,将沿着圆弧轨道下滑。已知重力加速度为g,不计空气阻力,小朋友可视为质点(提示:在圆周运动过程中任一点,质点所受的向心力与其速率的关系为,则小朋友滑离圆弧轨道时的速率为( )。

图4

5.如图5所示,OC是等腰三角形ABC底边AB上的高,电荷量相等的两个正电荷分别固定在A、B两点。绝缘光滑杆与OC重合,一个带负电的轻质小球套在杆上,自C点由静止释放后沿杆滑下,当小球运动到O点时,其速率为v。若固定在B处的正电荷所带电荷量变为原来的2 倍,其他条件不变,仍将小球自C点由静止释放。不计小球的重力,将小球视为点电荷。当小球再次运动到O点时,其速率为( )。

图5

A.2vB.

6.2020年7月23日,中国首个火星探测器“天问一号”成功升空。2021年5月15日,“天问一号”探测器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区,我国首次火星探测任务取得圆满成功。已知地球与火星半径之比为p,地球表面的重力加速度与火星表面的重力加速度之比为q,根据以上数据可以求得( )。

A.地球与火星的公转周期之比

B.地球与火星的向心加速度之比

C.地球与火星的质量之比

D.地球与火星的密度之比

7.某偏僻山区靠小型发电机供电照明,供电电路如图6 甲所示,通过电灯的电流随时间变化的正弦规律图像如图6 乙所示,若发电机的线圈共有1 000匝,总内阻为2 Ω,电灯的电阻为48 Ω,不计输电线的电阻,则下列说法中正确的是( )。

图6

A.电路中的电流方向每秒改变100次

D.电灯的电功率为12.5 W

8.如图7所示,间距为L、足够长的光滑平行金属导轨的倾角θ=30°,底端接一阻值为R的电阻,质量为m的金属棒通过跨过轻质定滑轮的细线与质量为4m的重锤相连,滑轮左侧细线与导轨平行,金属棒的电阻,金属棒始终与导轨垂直且接触良好,整个装置处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度为B。现将重锤由静止释放,重锤下落高度h时达到最大速度v,已知重力加速度为g,其他电阻均不计,则重锤从释放到达到最大速度的过程中,下列说法正确的是( )。

图7

A.通过电阻R的电荷量为

D.电阻R中产生的焦耳热为5v2)

二、非选择题

(一)必考题

9.如图8所示,用碰撞实验器可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在水平轨道上碰撞前后的动量关系。图中O点是小球抛出点在地面上的投影。实验时,先让入射球多次从斜轨上某位置由静止释放,找到其落地点的平均位置P,然后把被碰球静置在水平轨道的末端,再将入射球从斜轨上同一位置由静止释放,使它与被碰球相撞,并多次重复。M、N是碰后两小球落点的平均位置。

图8

(1)若入射球的质量为m1,半径为r1;被碰球的质量为m2,半径为r2。实验要求m1_____m2,r1_____r2。(均选填“＞”“＜”或“=”)

(2)若两小球相碰前后的动量守恒,则需要验证的表达式为____(用题中和装置图中的字母表示)。

(3)碰撞的恢复系数的定义为e=,其中v10和v20分别是碰撞前两物体的速度,v1和v2分别是碰撞后两物体的速度。用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置到O点的距离,即线段OM、OP、ON的长度如图9所示,则该实验的恢复系数e=_____(结果保留2位有效数字)。

图9

10.某实验小组尝试测量一节干电池的电动势和内阻,设计了如图10甲所示的测量方案,其中的电流表可视为理想电表,R0为定值电阻。

图10

实验操作步骤:①先闭合开关S1、S2,调节电阻箱的阻值,记下多组电流表的示数I和对应电阻箱的示数R。②只断开开关S2,调节电阻箱的阻值,再次记下多组电流表的示数I和对应电阻箱的示数R。③根据实验测得的数据,作出如图10 乙所示的图像,其中直线Ⅰ的斜率为k,纵轴截距为a;直线Ⅱ的纵轴截距为b。

(1)直线Ⅰ与直线Ⅱ____(选填“平行”或“不平行”)。

(2)开关S1闭合,S2断开时的图像是____(选填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。

11.如图11甲所示,质量M=2 kg的小车静止在光滑水平面上,质量m=1 kg的小物块(可视为质点)静止在小车的左端,与小车右端相距d=10 m 处的水平面上固定一竖直挡板。现对小物块施加一水平向右的作用力F,小物块和小车的v-t图像如图11乙所示。经过时间t=2 s后撤去力F,小车与挡板碰撞前后的速度大小不变。已知小物块始终没有滑离小车,取重力加速度g=10 m/s2,求:

图11

(1)小物块与小车之间的动摩擦因数μ及力F的大小。

(2)撤去力F后,经过多长时间小车与挡板相碰？

(3)小物块从开始运动到小车与挡板碰后二者再次达共速的过程中,小物块与小车因摩擦而产生的热量(结果保留2位小数)。

12.如图12所示,在空间建立O-xyz坐标系,在x≥0 区域内有沿y轴正方向的匀强电场,在x＜0 区域内既有沿x轴负方向的匀强磁场,又有沿x轴负方向的匀强电场,电场强度与x≥0 区域内的电场强度等大。现有一质量为m,带电荷量为+q(q＞0)的粒子从x轴上的P点,以初速度v0沿x轴负方向射入电场,经过y轴上的Q点进入电、磁场叠加区域,在以后的运动过程中恰好未穿过xOz平面。已知P、Q两点到坐标原点O的距离分别为2d、d,不计粒子的重力,求:

图12

(1)电场强度E的大小及粒子到达Q点时速度的大小。

(2)磁感应强度B的大小。

(3)粒子在x＜0 区域内,第二次经过xOz平面的位置到yOz平面的距离。

(二)选考题

13.[选修3—3]

(1)一定质量的某种理想气体,在不同温度下气体分子的运动速率分布曲线分别如图13中的实线和虚线所示,横坐标表示分子的运动速率,纵坐标表示单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比,下列说法中正确的是( )。

图13

A.虚线对应的温度较高

B.温度升高,曲线峰值向右移动

C.实线与横轴围成的图形面积大于虚线与横轴围成的图形面积

D.相同压强下,实线对应的气体密度较小

E.同一温度下,气体分子的运动速率分布曲线总呈现“中间多、两头少”的特点

(2)如图14所示是用打气筒给足球充气的示意图。已知足球内部容积为7.5 L,室内环境温度为17 ℃,大气压强为1.0 atm,打气前球内气体压强等于外界大气压强,手持式打气筒每打一次气能将体积为0.25 L、压强为1.0 atm的空气打入球内。忽略打气过程中球内气体温度的变化,当球内气体的压强等于1.5 atm 时停止打气,求:

图14

(ⅰ)打气的次数。

(ⅱ)足球在足球场上暴晒后,球内气体的温度升高为37 ℃,球内气体体积几乎不变,求此时球内气体的压强(结果保留2位有效数字)。

14.[选修3—4]

(1)如图15所示是一半径为R的半圆柱形透明物体的侧视图,现有一细束单色光从右侧沿轴线OA方向射入透明物体,光在其中的传播速度为,c为光在真空中的传播速度,则透明物体对该单色光的折射率n=_____;现将该细束单色光逐渐向上平移,当平移到距O点的距离d=_____处时,透明物体左侧恰好不再有光线射出。

图15

(2)一列简谐横波在t=0.6 s时刻的波形图如16甲所示,质点A到达平衡位置,质点P的纵坐标为-5 cm,质点A的振动图像如图16乙所示,求:

图16

(ⅰ)这列波传播速度的大小。

(ⅱ)质点P的振动方程。