2009年高考物理模擬試題二(詳解)
第Ⅰ卷(選擇題,共40分)
一、本題共10小題,每小題4分,共40分,在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中只有一個(gè)選項(xiàng)是符合題目要求的,選對得4分,有選錯(cuò)或不答的得0分
1.美國科研人員正在研制一種新型鎳銅長效電池,它是采用半衰期長達(dá)100年的放射性同位素鎳63(
)和銅兩種金屬作為長壽命電池的材料,利用鎳63發(fā)生b 裂變時(shí)釋放電子給銅片,把鎳63和銅片做電池兩極外接負(fù)載為負(fù)載提供電能.下面有關(guān)該電池的說法正確的是()
A.鎳63的裂變方程是
→
+![]()
B.鎳63的裂變方程是
→
+![]()
C.外接負(fù)載時(shí)鎳63的電勢比銅片高
D.該電池內(nèi)電流方向是從鎳到銅片
2.科學(xué)家們公認(rèn),太陽能是未來人類最合適,最安全、最綠色、最理想的替代能源,太陽能利用的一種方案是在距地球表面約36000公里的同步軌道上,建立太陽能發(fā)電廠,然后利用微波將電能傳回地球,據(jù)推算,到2020年全世界能源消費(fèi)總量大約需要25萬億立升原油,如果用太陽能替代,只需要一塊面積約1.5萬平方公里,半徑約70公里的圓形轉(zhuǎn)化太陽能的“光板”就可實(shí)現(xiàn).已知太陽距地球1.5×
m,地球半徑為
A.該圓形吸太陽能的“光板”在地球上會(huì)形成日全食
B.該圓形吸太陽能的“光板”在地球上會(huì)形成日全食和日偏食
C.該圓形吸太陽能的“光板”在地球上會(huì)形成日環(huán)食和日偏食
D.該圓形吸太陽能的“光板”可以不自轉(zhuǎn).
3.如圖1所示,A、B兩條直線是在A、B兩地分別用豎直向上的F拉質(zhì)量分別為
和
的兩個(gè)物體得出的加速度a與力F之間的關(guān)系圖線,分析圖線可知()
①比較兩地的重力加速度,有
>
;
②比較兩物體的質(zhì)量,有
<
;
③比較兩地的重力加速度,有
=
;
④比較兩物體的質(zhì)量,有
>![]()
![]()
圖1
A.②③B.①②
C.①④D.③④
4.最近發(fā)現(xiàn)納米材料具有很多優(yōu)越性能,有著廣泛的應(yīng)用前景.已知1nm(納米)=
m,邊長為1nm的立方體可容納的液態(tài)氫分子(其直徑約為
m)的個(gè)數(shù)最接近下面的哪一個(gè)數(shù)值()
A.
B.
C.
D.![]()
5.一細(xì)束平行光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分解為相互分離的三束光,分別照射到相同的金屬板a、b、c上,如圖2所示,已知金屬板b有光電子放出,則可知()
![]()
圖2
A.板a一定有光電子放出
B.板a一定不放出光電子
C.板c一定不放出光電子
D.板c一定有光電子放出
6.
,地球半徑為R,地球表面重力加速度為g.在某時(shí)刻航天飛機(jī)通過赤道上某建筑物的上方,則到它下次通過該建筑上方所需時(shí)間為()
A.![]()
B.![]()
C.![]()
D.![]()
7.如圖3所示,在矩形ABCD的AD邊和BC邊的中點(diǎn)M和N各放一個(gè)點(diǎn)電荷,它們分別帶等量的正、負(fù)電荷E、F是AB邊和CD邊的中點(diǎn),P、Q兩點(diǎn)在MN的連線上,MP=QN.對于E、F、P、Q四點(diǎn),其中電場強(qiáng)度相同、電勢相等的兩點(diǎn)是()
![]()
圖3
A.E和F B.P和Q
C.A和B D.C和D
8.如圖4所示,在光滑的水平桌面上有一彈簧振子,彈簧勁度系數(shù)為k,開始時(shí),振子被拉到平衡位置O的右側(cè)A處,此時(shí)拉力大小為F,然后釋放振子從靜止開始向左運(yùn)動(dòng),經(jīng)過時(shí)間t后第一次到達(dá)平衡位置O處,此時(shí)振子的速度為v,在這個(gè)過程中振子的平均速度為()
![]()
圖4
A.0
B.![]()
C.![]()
D.不為零的某值,但由題設(shè)條件無法求出
9.如圖5所示,荷質(zhì)比為e/m的電子,以速度
沿AB邊射入邊長為a的等邊三角形的勻強(qiáng)磁場區(qū)域中,欲使電子從BC邊穿出,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值為()
![]()
圖5
A.
B.![]()
C.
D.![]()
10.傳統(tǒng)電腦的各個(gè)配件都能產(chǎn)生電磁輻射,并對人體造成傷害.廢棄的電腦設(shè)備變成“電腦垃圾”時(shí),將對環(huán)境造成新的污染,因此生產(chǎn)廠商推出綠色電腦.這里的“綠色電腦”是指()
A.綠顏色的電腦
B.價(jià)格低的電腦
C.木殼的電腦
D.低輻射、低噪聲、健康環(huán)保的電腦
題號
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
得分
答案
第Ⅱ卷(非選擇題,共80分)
二、本題共2小題,共13分,把答案填在題中的橫線上或按題目要求作圖
11.(6分)如圖6所示,為驗(yàn)證動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)裝置示意圖.
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圖6
(1)入射小球1與被碰小球2直徑相同,它們的質(zhì)量相比較,應(yīng)是
________
.
(2)為了保證小球作平拋運(yùn)動(dòng),必須調(diào)整斜槽使________.
(3)繼續(xù)實(shí)驗(yàn)步驟如下:
A.在地面上依次鋪白紙和復(fù)寫紙.
B.確定重錘對應(yīng)點(diǎn)O.
C.不放球2,讓球1從槽M點(diǎn)滾下,確定它的落地點(diǎn)P.
D.把球2放在立柱上,讓球1從斜槽M點(diǎn)滾下,與球2正碰后,確定它們的落地位置
、
.
E.量出
、OP、
的長度.
F.看
與
是否相等,以驗(yàn)證動(dòng)量守恒.
上述步驟不完善及錯(cuò)誤之處有:
①____________________________________________________________________.
②____________________________________________________________________.
12.(7分)有一根粗細(xì)均勻的金屬電阻線.
(1)用螺旋測微器測直徑時(shí),示數(shù)如圖7所示,讀數(shù)為________mm.
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圖7
(2)其電阻
可用如圖8甲所示的電路測量.所給器材中電流表上只有刻度但未標(biāo)明電流值;
是電阻箱,其阻值是準(zhǔn)確的;
是單刀雙擲電鍵(當(dāng)擲刀扳向1時(shí)與1相通,當(dāng)擲刀扳向2時(shí)與2相通).
![]()
圖8
①將圖乙中的實(shí)驗(yàn)按圖甲連成電路,并用箭頭標(biāo)明滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭在實(shí)驗(yàn)開始的位置.
②寫出主要的實(shí)驗(yàn)步驟及測量的結(jié)果.
三、本題共6小題,共67分,解答應(yīng)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(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位.
13.(10分)偵察衛(wèi)星在通過地球兩極上空的圓軌道上運(yùn)行,它的運(yùn)行軌道距地面高度為h,要使衛(wèi)星在一天的時(shí)間內(nèi)將地面上赤道各處在日照條件下全都拍攝下來,衛(wèi)星在通過赤道上空時(shí),衛(wèi)星上的攝像機(jī)至少應(yīng)拍攝地面上赤道圓周的弧長是多少?設(shè)地球半徑為R,地面處的重力加速度為g,地球自轉(zhuǎn)周期為T.
14.(10分)如圖9所示,由板長l=
和線圈L=4×
H組成一振蕩電路,電源電動(dòng)勢E=10V.設(shè)有一荷質(zhì)比為
∶1的帶電粒子(不計(jì)重力),沿電容器的中心軸線飛入,當(dāng)開關(guān)S在位置1時(shí),粒子恰好從電容器的下極板的邊緣飛出.若開關(guān)S接到位置2的同時(shí),飛入電容器的粒子能否飛出?若不能,粒子將打在極板何處?若能,求粒子飛出時(shí)的速度.
![]()
圖9
15.(11分)質(zhì)量為m的金屬滑塊,電量+q,以某一初速度沿水平放置的絕緣板進(jìn)入電磁場空間,勻強(qiáng)磁場方向如圖10所示,勻強(qiáng)電場方向水平(且與地板平行),滑塊與絕緣地板間的摩擦因數(shù)為m ,已知滑塊自A點(diǎn)沿絕緣板勻速直線運(yùn)動(dòng),到B點(diǎn)與電路開關(guān)相碰,使形成電場的電路斷開,電場立即消失,磁場依然存在,設(shè)碰撞時(shí),滑塊無電量損失,而動(dòng)能變?yōu)榕鲎睬暗?/4,滑塊碰撞后,做勻速直線運(yùn)動(dòng)返回A點(diǎn),往返總時(shí)間為T,AB長為L,求:
![]()
圖10
(1)勻強(qiáng)電場場強(qiáng)大小及方向?
(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多少?
(3)全過程摩擦力做的功為多少?
16.(12分)如圖11所示一個(gè)盛有折射率為n的液體的槽,槽的中部扣著一個(gè)對稱屋脊形的薄壁透明罩ADB,頂角為2j ,罩內(nèi)為空氣,整個(gè)罩子浸沒在液體中.槽底AB的中點(diǎn)處有一亮點(diǎn)C.試求出:位于液面上方圖示平面內(nèi)的眼睛從側(cè)面觀察可看到亮點(diǎn)的條件.(液槽有足夠的寬度,罩壁極薄,可不計(jì)它對光線產(chǎn)生折射的影響).
![]()
圖11
17.(11分)根據(jù)量子理論,光子的能量E和動(dòng)量p之間的關(guān)系式為E=pC,其中C表示光速,由于光子有動(dòng)量,照到物體表面的光子被物體吸收或反射時(shí)都會(huì)對物體產(chǎn)生壓強(qiáng),這就是“光壓”,用I表示.
(1)一臺(tái)二氧化碳?xì)怏w激光器發(fā)出的激光,功率為
,射出的光束的橫截面積為S.當(dāng)它垂直照射到一物體表面并被物體全部反射時(shí),激光對物體表面的壓力F=2p?N.其中p表示光子的動(dòng)量,N表示單位時(shí)間內(nèi)激光器射出的光子數(shù).試用
和S表示該束激光對物體產(chǎn)生的光壓I;
(2)有人設(shè)想在宇宙探測中用光為動(dòng)力推動(dòng)探測器加速,探測器上安裝有面積極大,反射率極高的薄膜,并讓它正對太陽,已知太陽光照射薄膜對每平方米面積上的輻射功率為1.35kW,探測器和薄膜的總質(zhì)量為m=
,求此時(shí)探測器的加速度大小?(不考慮萬有引力等其它的力)
18.(13分)在一次實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練中,有一炮彈被以初速度為
從地面豎直向上射出.當(dāng)炮彈到達(dá)最高點(diǎn)h=
=
=
帶負(fù)電.設(shè)在炸裂處,有一水平寬度L=
在正交電磁場中向左做直線運(yùn)動(dòng),
在正交電磁場中向右做直線運(yùn)動(dòng).(g=
)
![]()
圖12
求:(1)炮彈被射出時(shí)的初速度
;
(2)電場強(qiáng)度的大小和方向;
(3)爆炸時(shí)
、
做的功各為多少;
(4)二者落地點(diǎn)的距離.
1.C由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知A、B錯(cuò),由于鎳63放出電子,故帶正電,電勢比銅片電勢高,C正確,電流方向從銅片到鎳,D錯(cuò)
2.C
3.A由
可知,A正確
4.B將分子粗略地看成一個(gè)小立體,則
個(gè)
5.D照射到a、b、c上三種光的頻率關(guān)系,為
,由光電效應(yīng)的規(guī)律可知板b有電子射出,板c一定有光電子放出,正確答案為D
6.A航天飛機(jī)的運(yùn)行周期
.files/image123.gif)
設(shè)經(jīng)過時(shí)間t航天飛機(jī)又通過建筑物上方,則
,所以.files/image127.gif)
7.A沿著電場線的方向電勢降低,
,B錯(cuò);E、F兩點(diǎn)在同一等勢面上
,且
,A正確
由等量異種電荷的等勢面特點(diǎn)可知.
,C錯(cuò),
D錯(cuò)
8.C
①F=kA②
由①②可知,C正確.
9.C先根據(jù)題意畫出電子所走的
弧,因?yàn)榛∩先我庖稽c(diǎn)的速度方向必然與該點(diǎn)所在的半徑垂直,故可以過A點(diǎn)做與
方向(即AB方向)垂直的直線,此即為帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑方向.同理過C點(diǎn)作垂直于BC的直線,也為該點(diǎn)的半徑方向,兩半徑相交點(diǎn)即為帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心.如答圖1所示.由圖示情況可以看出
.files/image144.jpg)
答圖1
當(dāng)
時(shí)電子剛好不能從BC邊射出.
要使電子可以從BC邊射出,必滿足r>
,而r=
,
∴B<
時(shí),電子可以從BC邊射出
10.D11.(1)大于(2)軌道末端出口水平(3)P、
、
為落地的平均位置,F一步中的
應(yīng)為
-2r,
12.(1)1.000
(2)①略
②A.將滑動(dòng)變阻器調(diào)至輸出電壓為零的位置,再合上
.
B.將
扳向2,調(diào)滑動(dòng)變阻器使電流表指針在某一電流刻度,并記下該位置.
C.使
阻值最大后,將
扳向1,調(diào)電阻箱,使電流表指針回到所記的位置,記下電阻箱阻值
.
D.被測電阻
=
.
13.偵察衛(wèi)星環(huán)繞地球一周,通過有日照的赤道一次,在衛(wèi)星一個(gè)周期時(shí)間(設(shè)為
)地球自轉(zhuǎn)的角度為q ,只要q 角所對應(yīng)的赤道弧長能被拍攝下來,則一天時(shí)間內(nèi),地面上赤道處全部在有日照條件下就能被拍攝下來.設(shè)偵察衛(wèi)量的周期為
,地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力為衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,衛(wèi)星的軌道半徑r=R+h,根據(jù)牛頓第二定律,則.files/image166.gif)
在地球表面的物體重力近似等于地球的萬有引力,即mg=.files/image168.gif)
解得偵察衛(wèi)星的周期為.files/image170.gif)
已知地球自轉(zhuǎn)周期為T,則衛(wèi)星繞行一周,地球自轉(zhuǎn)的角度為q =2p?.files/image172.gif)
攝像機(jī)應(yīng)拍攝赤道圓周的弧長為q 角所對應(yīng)的圓周弧長應(yīng)為
.files/image174.gif)
14.當(dāng)開關(guān)S在位置1時(shí),粒子在電容器中做類平拋運(yùn)動(dòng),即水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),豎直方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),有
l=vt,.files/image176.gif)
得.files/image178.gif)
則帶電粒子的初速度
(m/s)
當(dāng)S接到2位置時(shí),電容器內(nèi)形成按余弦規(guī)律變化的振蕩電場,周期為
.
接到位置2時(shí),電容器內(nèi)電場仍豎直向上,設(shè)粒子在第一個(gè)
內(nèi)加速向下運(yùn)動(dòng),在第二個(gè)
內(nèi)減速向下運(yùn)動(dòng),在半個(gè)周期結(jié)束時(shí),粒子的速度為零,平均加速度
<a,運(yùn)動(dòng)時(shí)間
<t,故粒子半個(gè)周期內(nèi)豎直方向位移
,粒子不會(huì)打到下極板上.
在第三個(gè)
內(nèi),粒子加速向上運(yùn)動(dòng),在第四個(gè)
內(nèi)減速向上運(yùn)動(dòng),在后半個(gè)周期結(jié)束時(shí),粒子的速度為零.從對稱性角度考慮,經(jīng)過一個(gè)周期,粒子又回到兩板中央,豎直方向速度為零.
不論電容器內(nèi)電場如何作用周期性的變化,粒子在水平方向不受電場力的作用,水平速度不變,所以粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間仍為2×
s,在這一時(shí)間內(nèi),電場做周期性變化的次數(shù)
.
所以當(dāng)粒子離開電容器時(shí),豎直速度為零,水平速度不變,仍為v=1.0×
m/s,從兩板中央飛出.
所以粒子能飛出電容器,從兩板中央水平飛出,v=1.00×
m/s.
15.(1)滑塊速度向右,根據(jù)勻速運(yùn)動(dòng)條件
①
可知E的方向必水平向右.
由返回速度向左且作勻速運(yùn)動(dòng)可知
=mg ②
而題中有:
③
②③聯(lián)立得知
,即
=2mg,代入①式
所以E=m (mg+2mg)/q=3m mg/q
(2)設(shè)往返總時(shí)間為T有:
.files/image208.gif)
即:
,代入②式可得.files/image212.gif)
(3)返回時(shí)不受摩擦力,所以全過程摩擦力做功
W=-fL=-m
(mg+
)L=-3m mgL
16.用答圖2示平面內(nèi)的光線進(jìn)行分析,并只討論從右側(cè)觀察的情形,如圖所示,由亮點(diǎn)發(fā)出的任一光線CP線經(jīng)過兩次折射而從液面射出.由折射定律,按圖上標(biāo)記的各相關(guān)角度.有sina =nsinb ①
sing =(1/n)sind ②
其中d ≤p /2g =(p /2)-(b +j ) ③
.files/image214.jpg)
答圖2
注意到,若液體內(nèi)光線入射到液面上時(shí)發(fā)生全反射,就沒有從液面射出的折射光線.全反射臨界角
滿足條件sin
=1/n
可知光線CP經(jīng)折射后能從液面射出從而可被觀察到的條件為g <
④
或sing <1/n⑤
現(xiàn)在計(jì)算sing .利用③式可得
sing =cos(b +j )=cosb cosj -sinb sinj
由①式可得cosb =.files/image218.gif)
因此,nsing =cosj
-nsinb sinj 又由①式nsing=cosj
-sina sinj ⑥
由圖及①、②式,或由⑥式均可看出a 越大則g 越小,因此,如果與a 值最大的光線相應(yīng)的g 設(shè)為
,若
>
,則任何光線都不能射出液面.反之,只要
<
,這部分光線就能射出液面,從液面上方可以觀察到亮點(diǎn).由此極端情況即可求出本題要求的條件.
自C點(diǎn)發(fā)出的a 值最大的光線是極靠近CD的光線,它被DB面折射后進(jìn)入液體,由⑥式可知與之相應(yīng)的.files/image222.gif)
a =(p /2)-j
nsin
=cosj
-cosj sinj
能觀察到亮點(diǎn)的條件為nsin
<1
即cosj
-cosj sinj <1
上式可寫成cosj
<1+cosj sinj
取平方.files/image228.gif)
化簡.files/image230.gif)
故.files/image232.gif)
開方并化簡可得.files/image234.gif)
這就是在液面上方從側(cè)面適當(dāng)?shù)姆较蚰芸吹搅咙c(diǎn)時(shí)n與j 之間應(yīng)滿足的條件.
17.(1)激光器的功率為
=NE①
已知激光對物體表面的壓力為F=2N?p②
由光壓的定義
③
聯(lián)立以上各式得
④
(2)太陽光對薄膜產(chǎn)生的光壓
⑤
探測器受到的總光壓力
F=I?S⑥
以探測器為研究對象,根據(jù)牛頓第二定律F=m?a ⑦
∴
⑧
18.(1)由豎直上拋運(yùn)動(dòng)得炮彈被射出時(shí)的初速度
①
(2)由動(dòng)量守恒定律得:
②
帶電物體在洛侖茲力作用下的直線運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng),假設(shè)電場強(qiáng)度方向豎直向上,根據(jù)受力有:
③
④
聯(lián)立②③④得:
兩物體勻速運(yùn)動(dòng)的速度
∴.files/image253.gif)
.files/image255.gif)
所加電場為
⑦
因?yàn)?i>E為正,所以場強(qiáng)方向豎直向上
(3)由動(dòng)能定理得:爆炸對兩物體做的功
⑧
⑨
(4)由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得落地時(shí)間:
⑩
兩物體的水平位移
=
=40×.files/image269.jpg)
=
=50×
兩物體落地點(diǎn)間的距離
Ds=
+
+L=360+20=
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