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物理参考答案与解析
1.B 【解析】根据核反应方程遵循质量数及电荷数守恒,可写出该衰变方程 241Am→ 237Np+4He,显然,衰变方
95 93 2
程中X表示的是α粒子。α射线穿透能力较弱,在空气中只能前进几厘米,用一张纸就能把它挡住,A错误;
4m 2m
由题图可知,镅的质量从 0衰变至 0,所用时间为 432年,因有半数发生衰变了,所以镅的半衰期为
5 5
432年,B正确;半衰期是由放射性元素的核内部自身的因素决定,与所处的化学状态和外部条件无关,
C错误;衰变后新核更稳定,即新核的比结合能更大,241Am的比结合能比237Np的比结合能小,D错误。
95 93
2.C 【解析】该消音器工作原理是利用波的干涉原理,A错误;波在相遇时独立传播,互不影响,B错误;根据干
涉特点知,两相干波源的距离差为半波长的奇数倍时,此点为振动减弱点,要减弱声音,所以满足距离差
T
Δx=v·Δt为半波长的奇数倍,而波长 λ=vT,整理可得 Δt为 的奇数倍,C正确;由于传播介质相同,所以
2
b处的声波与a处的声波传播速度相等,D错误。
3.A 【解析】由题意可知,铜丝构成的“莫比乌斯环”形成了两匝(n=2)线圈串联的闭合回路,穿过回路的磁场有
效面积为S=πr2,根据法拉第电磁感应定律可知,回路中产生的感应电动势大小为E=n ΔΦ =n ΔBS =2πr2 B 0,
Δt Δt t
0
A正确。
F
F mg
4.C 【解析】对物块进行受力分析如图所示,根据相似三角形法可得 = N= 。
AB OB OA
在物块缓慢上升的过程中,重力大小、方向均不变,AB变小,OA、OB不变,则拉力 F逐渐减小,圆柱体对物块
的支持力F 大小不变,由牛顿第三定律知物块对圆柱体的压力大小保持不变,A错误,B错误;对圆柱体受
N
力分析可知物块对圆柱体的压力在水平方向的分力减小,地面对圆柱体的摩擦力变小,C正确;对圆柱体进
行受力分析知,圆柱体所受压力在的竖直方向的分力变大,圆柱体所受支持力变大,D错误。
2v 2vv vv
5.B 【解析】设石子运动的水平位移大小为 x,则有 x=vt,t= y,x= xy,则 x1y1=7∶4,可知 A错误,D错
x g g vv
x2y2
v 7 v 7
误,且第二次分速度小于第一次分速度,x1< ,y1< ,可知C错误,满足此条件的为B项,B正确。
v 4 v 4
x2 y2
6.D 【解析】若为a-t图像,图像的面积表示速度的变化量,若初速度方向与加速度方向相同,物体做加速运
1 1 1
动,若初速度方向与加速度方向相反,物体做减速运动,A错误;若为 -x图像, =kx+ ,带入 v2-v2=
v v v 0
0
vvk(v2-v2)
2ax,得a= 0 0 ,如果物体做匀加速直线运动,则 a为定值,即速度为定值,与选项相违背,B错误;若
kv-v
0
x 1
为v2-x图像,由v2-v2=2ax可知v2=v2+2ax,图像斜率 k为2a,C错误;若为 -t图像,由 x=vt+ at2
0 0 t 0 2
x 1
可得 =v+ at,可知加速度为定值,则该运动为匀变速直线运动,物体的速度随时间均匀变化,D正确。
t 0 2
【物理答案 第1页(共5页)】
{#{QQABLQQo4gIQkpTACJ4LAQVYCwkYkIGjJMgkgUCQuA4CQQNABIA=}#}
书书书5T T T 5T
7.B 【解析】因为t= =T+ ,t= 时圆筒1相对圆板的电势差为负值,同理,t= 奇数圆筒相对偶数圆筒
4 4 4 4
1 1 1 1
的电势差为负值,A错误;根据动能定理得 qU= mv2,2qU= mv2,3qU= mv2,…,nqU= mv2,第7个和
2 1 2 2 2 3 2 n
1 qU
第8个圆筒的长度之比为L∶L=v∶v=槡7∶槡8=槡14∶4,B正确;根据动能定理得8qU= mv2,v=4槡 ,
7 8 7 8 2 8 8 m
T qU
则第8个圆筒长度L=v· =2T槡 ,C错误;离子由M点射入转向器,沿着圆弧虚线(等势线)做圆周运
8 8 2 m
v2
16U
动,根据qE=m 8可得虚线MN处电场强度的大小为E= ,D错误。
R R
8.BD 【解析】由图,A、B周期为T=t,T =2t,其中t=槡2t,故 B与 A绕行周期之比
T
B=
2t
2=
2槡2
,根据开
A 1 B 2 2 1 T t 1
A 1
T2 a3 a GMm GMm
普勒第三定律 B= B,则 A=1∶2,A错误;由图可知,当 r最小时8F= A,当 r最大时2F= A,r的
T2 a3 a A r2 A r2 A
A A B Amin Amax
GMm GMm
最大值与r的最小值之比为2∶1,同理,当r最小时9F= B,当r最大时F= B,r的最大值与r的
A B r2 B r2 B B
Bmax Bmax
最小值之比为3∶1,行星A、B轨道长轴之比2∶1,r的最大值与r的最大值之比为4∶9,B正确;r的最大值与
A B A
Mm Mm m 32
r的最大值之比为4∶9,又2F=G A,F=G B,解得 A= ,C错误;行星 B的运动周期为2t,根据开普
B r2 r2 m 81 2
Amax Bmax B
勒第二定律,任意一个行星与太阳的连线在相等时间扫过的面积相等,则行星B与太阳的连线在任意t时间
2
内扫过的面积为椭圆轨道面积的一半,D正确。
h v h
9.ACD 【解析】根据vh图像可知,距上端口 0处,气流的速度为 0,黄豆恰好悬停在距上端口 0处,秸秆对黄
2 2 2
v kv v kv
豆的弹力为0,则mg=k 0,m =10,A正确;黄豆悬停时,mg=F=kv,由乙图知v=v-0h,解得m=10
1 12 1 2g 1 0 h g
0
kv
-10h,质量与高度不是正比关系,B错误;若质量为2m的黄豆恰好悬停在上端口,2mg=kv,对于质量为
gh 10
0
3 3 3 1 v
m的黄豆放在端口处,F- mg= ma,a= g,方向竖直向上,由于冲力 F=kv,v=v- 0h,则 F=
2 2 2 3 1 0 h
0
( v ) 1 3 ( v )
k v-0h,因此黄豆做简谐运动,由对称性可知,最高点 a= g,方向向下,则最高点 mg-k v-0h
1 0 h 3 2 1 0 h
0 0
3 1 ( v )
= ma,解得 h= h,C正确;对高度 h的黄豆 A有 mg=k v-0h ,对高度 h的黄豆 B有 mg=
2 2 0 1 A 1 0 h 1 2 B
0
( v ) Δmgh
k v-0h ,则Δh=h-h= 0,D正确。
1 0 h 2 1 2 kv
0 10
- - - 2nπrBq
10.BC 【解析】对模型,根据动量定理 Ft=mv,其中,平均安培力 F=nBI2πr,可得v= ,A错误;刚充电结
m m
Q′
束时,电容器电荷量为Q=CE,模型达到最大速度时,电容器电荷量Q′=Q-q,此时电容器电压U= ,则此时
C
CE-q mq
模型产生的感应电动势等于U,故U=2nπrBv,联立可得 =2nπrBv,解得C= ,B正确;
m C m mE-4n2π2r2B2q
E
模型刚在轨道上运动时,加速度最大,根据牛顿第二定律有nBI2πr=ma,电流为I= 联立解得在轨道上的
0 m 0 R
2nπrEB
最大加速度为a= ,C正确;模型滑离导轨的整个过程中,电容器释放的电能一部分转化为金属滑块的
m Rm
1 2n2π2r2B2q2
动能E= mv2= ,另一部分转化为了模型的内能(焦耳热),D错误。
k 2 m m
【物理答案 第2页(共5页)】
{#{QQABLQQo4gIQkpTACJ4LAQVYCwkYkIGjJMgkgUCQuA4CQQNABIA=}#}11.(1)2.1×10-7(2分) (2)丙(2分) 丙和丁(2分)
【解析】(1)相邻亮条纹中心间距 Δx=0.93mm-0.31mm=0.62mm,等效双缝间的距离为 d′=2d=
D d′
0.4mm=4×10-4m,单缝到光屏的距离 D=1.2m,根据双缝干涉条纹间距公式 Δx= λ,λ= Δx=
d′ D
4×10-4×6.2×10-4
m≈2.1×10-7m。
1.2
(2)丙实验方案中,绳的拉力F满足:
mg
F=Ma,且mg-F=ma,则F= ,只有Mm时,F才近似等于 mg,故以托盘与砝码的重力表示小车的
m
1+
M
合外力,需满足Mm。
丁实验方案中:小车沿木板匀速下滑,小车受绳的拉力及其他力的合力为零,且绳的拉力大小等于托盘与砝
码的重力,取下托盘及砝码,小车所受的合外力大小等于托盘与砝码的重力mg,不需要满足 Mm。两个实
验方案都需把mg作为F值。
12.(1)②0(2分) 100(2分) (2)①c(2分) ②150(2分) ③减小(2分)
【解析】(1)本实验用电桥法测电阻,在电阻箱与 R位置调换前后,都应使 B、D两点间电势差为零,即使电
t
R R R
流表G的示数为零,进而根据并联电路规律可得
R
1=
R
21=
R
t,解得R
t
=槡R
21
R
22
=100Ω。
3 t 22
(2)①由题意可知,当控制电路电流达到20mA时衔铁被吸合,制冷系统工作,所以题图乙中,应将 b端与
c端相连。
②若设置电池温度为50℃启动制冷系统,当温度为50℃时,R的阻值为100Ω,此时控制电路的总电阻
t
E 5V
R= = =250Ω,由串联电路的电阻规律,滑动变阻器接入的电阻为 R =R-R=250Ω-
I 20×10-3A P t
100Ω=150Ω。
③由于热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,当线圈电流达到一定值时,继电器的衔铁被吸合,制冷系统被
E
启动,根据闭合电路欧姆定律I= ,若要在更低的温度启动制冷系统,热敏电阻变大,需要减小滑动变
R +R
P t
阻器阻值。
13.(1)5×105Pa (2)2190N (3)82.4J
解:(1)气缸缸体导热性良好,可知从状态A到状态B,气体发生等温变化,
则有pSL=pS(L-h)(2分)
A B
pL
解得状态B气体的压强为p= A =5×105Pa(2分)
B L-h
(2)弹簧压缩量最大时,F最大,对活塞受力分析
则有pS+F+mg=pS+k(x+h)(2分)
0 B 0
代入数据解得F=2190N(2分)
(3)气缸缸体导热性良好,可知从状态A到状态B,气体发生等温变化,气体内能不变,根据热力学第一定律
可得ΔU=W-Q=0
解得外界对气体做的功为W=Q=82.4J(2分)
m 1
B2qR2
1
14.(1)2πR (1+ ) (2)① 0 ②最大可波动系数的上限α = (n=2、3、4……),最大可波
槡2qU 0 槡2 2mU 0 上限 2n-3
1
动系数的下限α = (n=2、3、4……)
下限 2n-1
解:(1)同步加速器因其旋转半径始终保持不变,因此磁场必须周期性递增,洛伦兹力作向心力,粒子做半径
2πR
为R的匀速圆周运动,每一周所用时间t= ,由于每一周速度不同,所用时间也不同
v
【物理答案 第3页(共5页)】
{#{QQABLQQo4gIQkpTACJ4LAQVYCwkYkIGjJMgkgUCQuA4CQQNABIA=}#}1 2qU
第一周qU = mv2,得v=槡 0(1分)
0 2 1 1 m
1 2·2qU
第二周2qU = mv2,得v=槡 0
0 2 2 2 m
故绕行2周所需总时间
m 1
t=2πR (1+ )(2分)
总 槡2qU
0 槡2
v2
(2)①由Bqv=m
0 r
Bqr
得v= 0
m
BqR
当r=R时,速度最大v= 0 (1分)
m m
1
B2q2R2
离开磁场时的动能E = mv2= 0
k 2 2m
T E B2qR2
由图可知,t= 时,电压为U,则加速次数N= k = 0 (2分)
4 0 qU 2mU
0 0
②每加速一次,粒子在磁场中转半个圆周,若B=B(1+α),
0
则粒子在磁场中转半个圆周的时间比B=B时缩短,则有
0
πm πm απm
Δt= - = (1分)
1 Bq B(1+α)q Bq(1+α)
0 0 0
(n-1)απm
n-1次半圆周累计缩短时间t =(n-1)Δt= (1分)
总缩 1 Bq(1+α)
0
T πm
要实现连续n次加速t < =
总缩 4 2Bq
0
1
可得α< (n=2、3、4……)
1 2n-3
1
则最大可波动系数的上限α = (n=2、3、4……)(1分)
上限 2n-3
若B=B(1-α),则粒子在磁场中转半个圆周的时间比B=B时延长,则有
0 0
πm πm απm
Δt= - = (1分)
2 B(1-α)q Bq Bq(1-α)
0 0 0
(n-1)απm
n-1次半圆周累计延长时间t =(n-1)Δt= (1分)
总延 2 Bq(1-α)
0
1
可得α< (n=2、3、4……)
2 2n-1
则最大可波动系数的下限
1
α = (n=2、3、4……)(1分)
下限 2n-1
[ ( 1)2n ]
15.(1)2m/s (2)0.625m (3)11.25-112 J
7
解:(1)设物块A能加速到和传送带速度相等,则加速过程根据牛顿第二定律μmg=ma
0
设加速过程物块A的位移为x则v2=2ax
解得x=1.5m<L
假设成立,A碰C前速度为槡6m/s(1分)
由图知A运动0.5m时μ=0.4,摩擦力对物块A做的功
1
0+μmg
W =- 1 d
f 2
【物理答案 第4页(共5页)】
{#{QQABLQQo4gIQkpTACJ4LAQVYCwkYkIGjJMgkgUCQuA4CQQNABIA=}#}W =-0.5J(1分)
f
1 1
根据动能定理得W = mv2- mv2
f 2 A 2
v=2m/s(1分)
A
A、C碰撞过程由动量守恒和能量守恒得mv=mv +mv
A A1 C1
1 1 1
mv2= mv2 + mv2
2 A 2 A1 2 C1
解得v =0 v =2m/s(1分)
A1 C1
(2)设长木板C和物块B向右运动过程中第一次达到共速时的速度为v,
10
则由动量守恒定律得mv =(M+m)v(1分)
C1 10
物块B与挡板发生弹性碰撞后,速度反向,大小不变,设C与B再次共速时速度为v,
20
则由动量守恒定律得Mv -mv =(M+m)v(1分)
10 10 20
1 1
由能量守恒定律可得μMgS= mv2 - (M+m)v2
2 2 C1 2 20
解得S=0.625m(1分)
(3)更换长木板后,由μmg=ma
0
v′2=2ax′物块A离开传送带的速度v′=3槡3m/s(1分)
1 1
根据动能定理W = mv2 - mv′2
f 2 A2 2
解得A碰C前速度v =5m/s(1分)
A2
A、C碰撞过程由动量守恒和能量守恒得mv =mv″+mv
A2 A C C2
1 1 1
mv2 = mv″2+ mv2
2 A2 2 A 2 C C2
解得v″=-3m/s v =2m/s(1分)
A C2
设长木板C和物块B向右运动过程中第一次达到共速时的速度为v,则由动量守恒定律得
1
mv =(M+m)v
C C2 C 1
8
v= m/s(1分)
1 7
物块B第二次与挡板发生弹性碰撞前,由动量守恒定律得mv-Mv=(M+m)v
C1 1 C 2
( 1)2
v=8× m/s(1分)
2 7
B与挡板第三次碰撞前的共速的速度为v,
3
由动量守恒定律可得mv-Mv=(M+m)v
C2 2 C 3
( 1)3
解得v=8× m/s
3 7
同理可知,B与挡板第四次碰撞前的共速的速度为v
4
( 1)4
v=8× m/s
4 7
同理可得,B与挡板第n次碰撞前的共速的速度为v
n
( 1)n
v=8× m/s
n 7
1 1
由能量守恒定律可得Q = mv2 - (M+m)v2(1分)
3 2 C C2 2 C n
物块A在传送带上运动产生的热量Q =μmgS =6.75J(1分)
1 0 相对
物块A在水平地面上运动产生的热量Q = W =0.5J(1分)
2 f
[ ( 1)2n ]
则整个过程中产生的焦耳热Q=Q +Q +Q = 11.25-112× J(1分)
1 2 3 7
【物理答案 第5页(共5页)】
{#{QQABLQQo4gIQkpTACJ4LAQVYCwkYkIGjJMgkgUCQuA4CQQNABIA=}#}