南開區2009年高三理科綜合能力測試(一)
（ 物 理 試 卷 ）
本試卷分第Ⅰ卷（選擇題共48分）和第Ⅱ卷（非選擇題共72分），滿分為120分。
注意事項：
1．答第I卷前，考生務必將自己的姓名、準考號、科目涂寫在答題卡上。
2．每小題選出答案后，用2B鉛筆把答題卡上對應題目的答案標號涂黑。如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標號。I卷答案答在試卷上無效。
第Ⅰ卷
一、選擇題（每小題6分，共48分，第1～5題每小題給出的四個選項中，只有一個選項正確，第6～8題每小題給出的四個選項中，有的有一個選項正確，有的有多個選項正確.全部選對的得6分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分）
1．一束復色光由空氣射入一塊平行玻璃磚，經折射分為兩束單色光a、b，已知a光的頻率小于b光的頻率．下列光路圖正確的是
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2．如圖所示，一同學沿一直線行走，現用頻閃照相記錄了他行走中9個位置的圖片，觀察圖片，能大致反映該同學運動的v－t圖象是
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3．在圓軌道上做勻速圓周運動的國際空間站里，一宇航員手拿一只小球相對于太空艙靜止“站立”于艙內朝向地球一側的“地面”上，如圖所示．下列說法正確的是
A．宇航員相對于地球的速度介于
B．若宇航員相對于太空艙無初速釋放小球，小球將落到“地面”上
C．宇航員將不受地球的引力作用
D．宇航員對“地面”的壓力等于零
4．如圖所示，兩塊水平放置的金屬板距離為d，用導線、電鍵K與一個n匝的線圈連接，線圈置于方向豎直向上的均勻變化的磁場B中．兩板間放一臺小壓力傳感器，壓力傳感器上表面絕緣，在其上表面靜止放置一個質量為m、電量為 +q的小球．K斷開時傳感器上有示數，K閉合時傳感器上的示數變為原來的一半．則線圈中磁場B的變化情況和磁通量變化率分別是
A．正在增加，
B．正在增加，
C．正在減弱，
D．正在減弱，
5．近幾年，我國公路運輸中超限超載的問題日漸突出，已經成為危及人民群眾生命安全和國家財產安全，影響社會經濟協調、健康發展的一個突出社會問題．交通部、公安部等七部委正聯合在全國統一開展治理車輛超限超載．圖中為認定車輛是否超限超載的大型電子地磅電路圖，電源電動勢為E，內阻不計．不稱物體時，滑片P在A端，滑動變阻器接入電路的有效電阻最大，電流較小；稱重物時，在壓力作用下使滑片P下滑，滑動變阻器有效電阻變小，電流變大，這樣把電流對應的重力值刻在電流表刻度盤上，就可以讀出被稱物體的重力值．若滑動變阻器上A、B間距離為L，最大值等于定值電阻阻值R0，已知兩彈簧的總彈力與形變量成正比，比例系數為k，則所稱重物的重力G與電流大小I的關系為
A． G＝2 k L－
B．G＝k L
C．G＝
＋k L
D．G＝k I L
6．如圖a、b所示，是一輛質量m=6×
A．汽車的長度
B．4 s末汽車的速度
C．4 s內合外力對汽車所做的功
D．4 s末汽車牽引力的功率
7．一列簡諧橫波沿x軸正向傳播，P點振動周期為0.4 s，在某一時刻波形如圖所示，可判斷
A．P點此時刻振動方向沿 y軸負方向
B．該波波速為
C．離波源為
D．當Q點到達波峰時，E點正到達波谷
8．X軸上有兩點電荷Q1和Q2， Q1和Q2之間各點對應的電勢高低如圖中曲線所示，從圖中可看出
A．Q1的電量一定大于Q2的電量
B．Q1和Q2一定是同種電荷，但不一定是正電荷
C．電勢最低處P點的電場強度為0
D．Q1和Q2之間各點的電場方向都指向P點
第Ⅱ卷 （非選擇題 共72分）
注意事項：答卷前將密封線內的項目填寫清楚。用鋼筆或圓珠筆直接答在試卷上。
題號
9
10
11
12
總分
得分
二、非選擇題（本大題共4小題，共72分．把答案填在題中的橫線上或按題目要求作答．解答應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．有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位）
9．(18分)
（1）太陽內部的核聚變可以釋放出大量的能量，這些能量以電磁波（場）的形式向四面八方輻射出去，其總功率達到3.8×1026 Ｗ．根據愛因斯坦的質能方程估算，單純地由于這種輻射，太陽每秒鐘減少的物質質量約為 kg．（保留一位有效數字）
（2）下面三個高中物理教材中的力學實驗：A．驗證牛頓第二定律，B．探究功與物體速度變化的關系，C．驗證機械能守恒定律，在這三個實驗中（選填“A”、“B”、“C”）
①需要使用天平測量物體質量的是
②需要使用刻度尺測量長度的是
③需要求物體通過某點瞬時速度的是
（3）有一根細長而均勻的金屬管線樣品，橫截面如圖所示．此金屬材料重約1～2
N，長約為
A．毫米刻度尺
B．螺旋測微器
C．電流表（600 mA，1.0 Ω）
D．電流表（
E．電壓表（3 V，6 kΩ）
F．滑動變阻器（5 Ω，
G．蓄電池（6 V，0.05 Ω）
H．開關一個，帶夾子的導線若干．
①除待測金屬管線外，還應選用的器材有 （只填代號字母）．
②在圖中畫出你所設計的實驗電路圖，并把所選儀器連成實際測量電路．
③實驗中需要測量的物理量有： ．（標出對應字母）
④計算金屬管線內部空間截面積S0的表達式為S0＝ ．
10．（16分）
如圖所示，兩桿所在平面與桌面垂直，桿上各穿一個質量為
（1）兩球在同一水平面上相距
（2）兩球從上述位置開始下滑到兩球在同一水平面上相距多遠時，兩球速度最大？
11．（18分）
在甲圖中，帶正電粒子從靜止開始經過電勢差為U的電場加速后，從G點垂直于MN進入偏轉磁場．該偏轉磁場是一個以直線MN為上邊界、方向垂直于紙面向外的勻強磁場，磁場的磁感應強度為B，帶電粒子經偏轉磁場后，最終到達照相底片上的H點，如圖甲所示，測得G、H間的距離為 d，粒子的重力可忽略不計．
（1）設粒子的電荷量為q，質量為m，求該粒子的比荷
；
（2）若偏轉磁場的區域為圓形，且與MN相切于G點，如圖乙所示，其它條件不變．要保證上述粒子從G點垂直于MN進入偏轉磁場后不能打到MN邊界上（MN足夠長），求磁場區域的半徑應滿足的條件．
12．（20分）
關于“原子核組成”的研究，經歷了一些重要階段，其中：
（1）1919年，盧瑟福用
粒子轟擊氮核從而發現了質子，其核反應方程為______________．
（2）1932年，查德威克用一種中性粒子流分別轟擊氫原子和氮原子，打出了一些氫核（質子）和氮核，測量出被打出的氮核和氫核的速度，并由此推算出這種粒子的質量而發現了中子．
查德威克認為：原子核的熱運動速度遠小于中性粒子的速度而可以忽略不計；被碰出的氫核、氮核之所以會具有不同的速率是由于碰撞的情況不同而造成的，其中速率最大的應該是彈性正碰的結果．實驗中測得被碰氫核的最大速度為vH＝3.30×
請你根據查德威克的實驗數據，推導中性粒子（中子）的質量m與氫核的質量mH 的關系？（保留三位有效數字）
南開區2009年高三理科綜合能力測試(一)
（物理試卷答案）
本試卷分第Ⅰ卷（選擇題共48分）和第Ⅱ卷（非選擇題共72分），滿分為120分．
第Ⅰ卷（選擇題，共48分）
一、選擇題（每小題6分，共48分，第1～5題每小題給出的四個選項中，只有一個選項正確，第6～8題每小題給出的四個選項中，有的有一個選項正確，有的有多個選項正確.全部選對的得6分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分）
1． B 2． C 3． D 4． A 5． A 6． ABC 7． C 8．ACD
第Ⅱ卷 （非選擇題 共72分）
二、非選擇題（本大題共4小題，共72分．把答案填在題中的橫線上或按題目要求作答．解答應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．有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位）
9．（18分）
（1）4×10
（2）① A ② A、B、C ③ B、C （每空2分）
（3）①ABCEFGH（2分）（有一個選錯不得分）
②如圖所示，電路圖2分，連線1分．
③橫截面邊長a、管線長度l、電壓表示數U、電流表示數I （2分）
④ 
（2分）
10．（1）
（4分）
（2分） a＝
（2）
（4分）
r＝3×10－
11．（1）帶電粒子經過電場加速，進入偏轉磁場時速度為v，由動能定理
①（3分）
進入磁場后帶電粒子做勻速圓周運動，軌道半徑 r ，
②（3分）
打到H點有
③ （2分）
由①②③得 
（2分）
（2）要保證所有帶電粒子都不能打到MN邊界上，帶電粒子在磁場中運動偏角小于90°，臨界狀態為90°（3分）
如圖所示，磁場區半徑
（3分）所以磁場區域半徑滿足
（2分）
12．（1）
（4分）
（2）查德威克認為氫核、氮核與中性粒子之間的碰撞是彈性正碰；設中性粒子質量為m，速度為v0，氫核的質量為mH，最大速度為vH ，并認為氫核在打出前為靜止的，那么根據動量守恒和能量守恒可知：
①（2分）
②（2分）
其中
是碰撞后中性粒子的速度，由此可得：
③（2分）
同理，m v0＝m v＋mNvN （2分）
m v02＝m v2＋mN vN2
（2分）
可得出中性粒子與氮原子核碰撞后打出的氮核的速度
④（2分）
查德威克在實驗中測得被碰氫核的最大速度為：vH＝3.30×
因為
，由方程③④可得 
＝
⑤（2分）
將速度的最大值代入方程⑤，
解得：
⑥（2分）
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