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2014年全国高考课标卷II物理试题及解析(word版)


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2014 年普通高等学校招生全国统一考试(课标卷 II) 理科综合能力测试(物理) (青海 西藏 甘肃 贵州 黑龙江 吉林 宁夏 内蒙古 新疆 云南 辽宁)

第Ⅰ 卷
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,有选错的得 0 分。 14.甲乙两汽车在一平直公路上同向行驶。在 t=0 到 t=t1 的时间内,它们的 v-t 图像如图所示。在这段时间 v 内 v2 A.汽车甲的平均速度比乙大 甲 v ? v2 B.汽车乙的平均速度等于 1 2 乙 v1 C.甲乙两汽车的位移相同 D.汽车甲的加速度大小逐渐减小,汽车乙的加速度大小逐渐增大 O t1 t 【答案】A 【解析】由于图线与坐标轴所夹的面积表示物体的位移,在 0-t1 时间内,甲车的位移大于乙车,由 v ? 知,甲车的平均速度大于乙车,A 正确, C 错误;因为乙车做变减速运动故平均速度不等于

v1 ? v2 ,B 2

x 可 t

错误;又图线的切线的斜率等于物体的加速度,则甲乙两车的加速度均逐渐减小,选项 D 错误。 15.取水平地面为重力势能零点。一物块从某一高度水平抛出,在抛出点其动能与重力势能恰好相等。不 计空气阻力,该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角为 A.

? 6

B.

? 4

C.

? 3

D.

5? 12

【答案】 B

1 2 mv0 ? mgh ,故 v0 ? 2gh 物体落地的 2 vy vy ? 竖直速度 v y ? 2 gh , 则落地时速度方向与水平方向的夹角 tan ? ? 则? ? , 选项 B 正确。 ? ?1, 4 vx v0
【解析】设物体水平抛出的初速度为 v0,抛出时的高度为 h,则 16. 一物体静止在粗糙水平地面上, 现用一大小为 F1 的水平拉力拉动物体, 经过一段时间后其速度变为 v, 若将水平拉力的大小改为 F2,物体从静止开始经过同样的时间后速度变为 2v,对于上述两个过程,用 W F 1 、 WF 2 分别表示拉力 F1、F2 所做的功, W f 1 、 W f 2 分别表示前后两次克服摩擦力所做的功,则 A. WF 2 ? 4WF1 , Wf 2 ? 2Wf 1 C. WF 2 ? 4WF1 , W f 2 ? 2W f 1 B. WF 2 ? 4WF1 , W f 2 ? 2W f 1 D. WF 2 ? 4WF1 , Wf 2 ? 2Wf 1

【答案】C 【解析】 由于物体两次受恒力作用做匀加速运动, 由于时间相等, 末速度之比为 1 : 2 , 则加速度之比为 1 : 2 , 位移之比为 1 : 2 。而摩擦力不变,由 Wf ? ?Ff x 得:Wf 2 ? 2Wf 1 ;由动能定理:WF 1 ? W f 1 ?

1 2 mv ? 0 , 2

WF 2 ? W f 2 ?

1 m(2v) 2 ? 0 ,整理得: 4WF1 ? W F 2 ?2Wf 1 ? W F 2 ?2Ff x1 ,故 WF 2 ? 4WF1 。C 正确。 2

17.如图,一质量为 M 的光滑大圆环,用一细轻杆固定在竖直平面内;套在大环上质量为 m 的小环(可视为质点) ,从大环的最高处由静止滑下。重力加速度大小为 g,当小环 滑到大环的最低点时,大环对轻杆拉力的大小为 A.Mg-5Mg B.Mg+mg C.Mg+5mg D.Mg+10mg 【答案】 C 【解析】小圆环到达大圆环低端过程机械能守恒: mg ? 2 R

?

1 2 mv ,小圆环在最低点, 2

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v 根 据 牛 顿 第 二 定 律 可 得 : FN - mg = m R FT = Mg + 5mg ,选项 C 正确。
3? g o ? g GT 2 g o go 3? 2 GT g o ? g

2

;对大圆环,由平衡可得: F T

= Mg + FN

,解得

18.假设地球可视为质量均匀分布的球体。已知地球表面重力加速度在两极的大小为 g0;在赤道的大小为 g;地球自转的周期为 T;引力常量为 G。地球的密度为 A. B. C.

3? GT 2

D.

3? g o GT 2 g

【答案】 B 【解析】地球表面的物体在两极万有引力等于重力: G 物体随地球自转所需向心力的合力: G

Mm R
2

= mg0 ,在地球的赤道上万有引力为重力和
4 3 ? R ,联 3

Mm
2

R g 3? 0 立可得: ? = ,选项 B 正确 2 GT g 0 - g

= m(

2? 2 ) R + mg ,地球的质量: M = ? T

19.关于静电场的电场强度和电势,下列说法正确的是 A.电场强度的方向处处与等电势面垂直 B.电场强度为零的地方,电势也为零 C.随着电场强度的大小逐渐减小,电势也逐渐降低 D.任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向 【答案】AD 【解析】 由于电场线与等势面垂直, 而电场强度的方向为电场线的方向, 故电场强度的方向与等势面垂直, A 正确;场强为零的地方电势不一定为零,如等量同种正电荷连线的中点处的场强为零,但电势大于零, B 错误;场强大小与电场线的疏密有关,而沿着电场线的方向电势逐点降低,电场线的疏密与电场线的方 向没有必然联系,C 错误;任一点的电场强度方向总是和电场线方向一致,沿电场线的方向是电势降落最 快的方向,D 正确。 20.图为某磁谱仪部分构件的示意图。图中,永磁铁提供匀强磁场,硅微条径迹探测器可以探测粒子在其 中运动的轨迹。宇宙射线中有大量的电子、正电子和质子。当这些粒子从上部垂直进入磁场时,下列 说法正确的是 永 永 A.电子与正电子的偏转方向一定不同 硅微条径 磁 磁 B.电子与正电子在磁场中运动轨迹的半径一定相同 迹探测器 C.仅依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是正电子 铁 铁 D.粒子的动能越大,它在磁场中运动轨迹的半径越小 【答案】AC 【解析】由于电子和正电子带电性相反,若入射速度方向相同时,受力方向相反,则偏转方向一定相反, A 正确;由于电子和正电子的入射速度大小来知,由 qvB ? m

v2 mv 得r ? 可知,运动半径不一定相同, qB r

B 错误;虽然质子和正电子带电量及电性相同,但是两者的动量大小未知,无法判断粒子是质子还是正电 子, C 正确;由 Ek ? D 错误。 21.如图,一理想变压器原、副线圈的匝数分别为 n1、n2。原线圈通过一理想电流表○ A 接正弦交流电源, 一个二极管和阻值为 R 的负载电阻串联后接到副线圈的两端。 假设该 a 二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大。用交流电压表测得 a、 b 端和 c、d 端的电压分别为 Uab 和 Ucd,则 A.Uab:Ucd=n1:n2 B.增大负载电阻的阻值 R,电流表的读数变小 b
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2mEk 1 2 mv mv ,则 r ? ,粒子的动能越大,它在磁场中运动轨迹的半径越大 ? 2 qB qB

A n1 n2 R

c

d

C.负载电阻的阻值越小,cd 间的电压 Ucd 越大 D.将二极管短路,电流表的读数加倍 【答案】BD 【解析】若变压器初级电压为 Uab,则次级电压为 U 2 压为 U cd ?

=

n2 U ;由于二级管的单向导电性使得 cd 间电 n1 ab

U2 U 2n ,故 ab ? 1 ,A 错误;增大负载的阻值 R,输出功率减小,则输入电流减小,即电流 2 U cd n2

表的读数减小,B 正确,cd 间的电压由变压器的初级电压诀定,与负载电阻 R 的大小无关,C 错误;若 二极管短路则 U cd ? U 2 ,则次级电流会加倍,则初级电流也加倍, D 正确。

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2014 年普通高等学校招生全国统一考试(课标卷 II) 理科综合能力测试(物理)

第 II 卷
三、非选择题:包括必考题和选考题两部分。第 22 题~第 32 题为必考题,每个试题考生都必须做答。第 33 题~第 40 题为选做题,考生根据要求做答。 (一)必考题(共 129 分) 22. (6 分) 在伏安法测电阻的实验中,待测电阻 Rx 约为 200Ω,电压表○ V 的内 阻的为 2kΩ,电流表○ A 的内阻约为 10Ω,测量电路中电流表的连接表的 Rx 图(a) V Rx 图(b) V A

U 连接方式如图(a)或图(b)所示,结果由公式 Rx ? 计算得出,式中 I
U 与 I 分别为电压表和电流表的示数。若将图(a)和图(b)中电路图测 得的电阻值分别记为 Rx1 和 Rx2,则________(填“Rx1”或“Rx2” )更接 近待测电阻的真实值,且测量值 Rx1_______(填“大于”、“等于”或“小于”) 真实值,测量值 Rx2__________(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值。 【答案】Rx1 大于 小于 【解析】由于

A

RV R ? 10; x ? 20 ,可认为是大电阻,采取电流表内接法测量更准确,即图 a 电路测量, Rx RA

Rx1 更接近待测电阻真实值; 图 a 电路测量由于电流表的分压使测量值大于真实值; 图 b 电路测量由于电压 表的分流使测量值小于真实值。 23.(9 分) 某实验小组探究弹簧的劲度系数 k 与其长度(圈数)的关系。实验装置如图(a)所示;一均匀长 弹簧竖直悬挂,7 个指针 P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6 分别固定在弹簧上距悬点 0、10、20、30、40、 50、 60 圈处;通过旁边竖直放置的刻度尺, 可以读出指针的位置,P0 指同 0 刻度。 刻度尺 设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为 x0; 挂有质量为 0.100kg 的砝码时, 各指针的位置记为 x。测量结果及部分计算结果如下表所示(n 为弹簧的圈数,取 P0 0 重力加速度为 9.80 m s ) 。已知实验所用弹簧总圈数为 60,整个弹簧的自由长度 为 11.88cm。 P1 P2 P3 P4 P5 P6 2.04 4.06 6.06 8.05 10.03 12.01 x0(cm) 2.64 5.26 7.81 10.30 12.93 15.41 x(cm) n 10 20 30 40 50 60 163 56.0 43.6 33.8 28.8 k(N/m) ① 0.0179 0.0229 0.0296 0.0347 1/k (m / N) 0.0061 ② (1)将表中数据补充完整:① , ② 。 (2)以 n 为横坐标,1/k 为纵坐标,在图(b)给出的坐标纸上画出 1/k-n 图像。
1/k(m/N) 0.04
2

P1 P2 P3 P4 P5 P6

图(a)

0.03

0.02

0.01

0

10

20

图(b)

30

40

50

60

n

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(3)图(b)中画出的直线可以近似认为通过原点,若从试验中所用的弹簧截取圈数为 n 的一段弹簧, 该弹簧的劲度系数 k 与其圈数 n 的关系表达式为 k= N/m;该弹簧的劲度系数 k 与其 自由长度 l0(单位为 m)的关系表达式为 k= N/m 【答案】 (1)① 81.7 ② 0.0122 (2)如图所示

1.75 ? 10 1.67 ?10 (3) k ? (N/m) (在 n n
k?
【解析】 (1) k ?

3

3

1.83 ?10 n

3

之间均可)

3 . 4 7 3.31 3.62 (在 之间均可) ~ l0 l0 l0

1 1 mg 0.1? 9.8 m / N ? 0.0122m / N ? N / m ? 81.7 N / m ,故 ? ?2 k 81.7 ?x2 (5.26 ? 4.06) ?10
1/k(m/N) 0.04

(2)如图所示

0.03

0.02

0.01

0

10

20

30

40

50

60

n

(3)由图线可得其斜率为:

0.0347 ? 0.0061 ? 0.000572 60 ? 10
3

1.75 ? 10 1.67 ?10 1.83 ?10 1 故直线满足 ? 0.000572n 即 k ? (N/m) (在 之间均可) k n n n n 60 由于 60 匝弹簧总长度为 11.88cm;则 n 匝弹簧的为 l0 满足 ? l0 11.88 ?10?2 1.75 ? 10 3.47 3.31 3.62 代入 k ? 得: k ? (在 之间均可) ~ l0 l0 n l0
24. (13 分) 2012 年 10 月,奥地利极限运动员菲利克斯· 鲍姆加特纳乘气球升至约 39km 的高空后跳下,经过 4 分 20 秒到达距地面约 1.5km 高度处,打开降落伞并成功落地,打破了跳伞运动的多项世界纪录,取 重力加速度的大小 g ? 10m / s v/(ms-1) (1)忽略空气阻力,求该运动员从静止开始下落 到 1.5km 高度处所需要的时间及其在此处速度的大小; 400 (2) 实际上物体在空气中运动时会受到空气阻力, 350
2 2

3

3

3

高速运动受阻力大小可近似表示为 f ? kv ,其中 v 为 300 速率,k 为阻力系数,其数值与物体的形状,横截面积 及空气密度有关。 已知该运动员在某段时间内高速下落 250 的 v ? t 图象如图所示,着陆过程中,运动员和所携装 备的总质量 m ? 100kg , 试估算该运动员在达到最大速 200 度时所受阻力的阻力系数(结果保留 1 位有效数字) 150 20 30 40 50 60 70 80 90 100 t/s 【答案】 (1)87s 8.7× 102m/s (2)0.008kg/m 【解析】 (1)设运动员从开始自由下落至 1.5km 高度处的时间为 t ,下落距离为 h,在 1.5km 高度处的速
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度大小为 v,由运动学公式有:

v ? gt h?

1 2 gt 2 4 3 4 且 h ? 3.9 ?10 m ? 1.5 ?10 m ? 3.75 ?10 m
联立解得:t=87s v=8.7× 102m/s (2)运动员在达到最大速度 vm 时,加速度为零,由牛顿第二定律有:
2 Mg ? kvm 由题图可读出 vm ? 360m / s

代入得:k=0.008kg/m 25. (19 分) 半径分别为 r 和 2r 的同心圆形导轨固定在同一水平面内,一长为 r,质量为 m 且质量分布均匀的 直导体棒 AB 置于圆导轨上面,BA 的延长线通过圆导轨中心 O,装置的俯 ω 视图如图所示,整个装置位于一匀强磁场中,磁感应强度的大小为 B,方向 B 竖直向下,在内圆导轨的 C 点和外圆导轨的 D 点之间接有一阻值为 R 的电 阻(图中未画出) 。直导体棒在水平外力作用下以角速度 ω 绕 O 逆时针匀速 A O 转动, 在转动过程中始终与导轨保持良好接触。 设导体棒与导轨之间的动摩 擦因数为 μ,导体棒和导轨的电阻均可忽略。重力加速度大小为 g 。求 C (1)通过电阻 R 的感应电流的方向和大小; (2)外力的功率。 D
2 2 4

3 9? B r 3? Br 2 (2) ? mg? r + 2R 2 4R 1 2 2 【解析】 (1)在Δt 时间内,导体棒扫过的面积为: ?S ? ??t[(2r ) ? r ] 2
【答案】 (1)C 端流向 D 端 根据法拉第电磁感应定律,导体棒产生的感应电动势大小为: E ?



B?S ?t



根据右手定则,感应电流的方向是从 B 端流向 A 端,因此流过导体又的电流方向是从 C 端流向 D 端;由欧姆定律流过导体又的电流满足: I ?

E R

③ ④ ⑤

3? Br 2 2R (2)在竖直方向有: mg ? 2FN ? 0
联立①②③可得: I ?

式中,由于质量分布均匀,内外圆导轨对导体棒的正压力相等,其值为 FN,两导轨对运动的导体 棒的滑动摩擦力均为: Ff ? ? FN ⑥ 在Δt 时间内,导体棒在内外圆导轨上扫过的弧长分别为: l1 ? r??t ⑦ ⑧ ⑨ 10 ○ 11 ○ 12 ○
2 2 4

l2 ? 2r??t
克服摩擦力做的总功为: Wf ? Ff (l1 ? l2 ) 在Δt 时间内,消耗在电阻 R 上的功为: WR ? I 2 R?t 根据能量转化和守恒定律,外力在Δt 时间内做的功为 W ? Wf ? WR 外力的功率为: P ?

W ?t

3 9? B r 由④ 至○ 12 式可得: P = ? mg? r + 2 4R

13 ○

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(二)选考题:共 45 分。请考生从给出的 3 道物理题,3 道化学题,2 道生物题中每科任选一题做答,并 用 2B 铅笔在答题卡上把所选题目的题号涂黑。注意所做题目的题号必须与所涂题目的题号一致,在 答题卡选答区域指定位置答题,如果多做,则每学科按所做的第一题计分。 33.[物理——选修 3-3](15 分) (1) ( 5 分)下列说法正确的是 。 (填正确答案标号。选对 1 个得 2 分,选对 2 个得 4 分, 选对 3 个得 5 分,每选错 1 个扣 3 分,最低得分为 0 分) A.悬浮在水中的花粉的布期运动反映了花粉分子的热运动 B.空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果 C.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点 D.高原地区水的沸点较低,这是高原地区温度较低的缘故 E.干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,这是湿泡外纱布中水蒸发吸热的结果 【答案】BCE 【解析】悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了水分子的无规则热运动,A 错误;空中的小雨滴呈球形是水 的表面张力作用的结果,B 正确;彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点,C 正确; 高原地区水的沸点较低,是由于高原地区气压低,故水的沸点也较低,D 错误;干湿泡温度计的湿泡显示 的温度低于干泡显示的温度,是由于湿泡外纱布中水蒸发吸收热量,使湿泡的温度降低的缘故,E 正确。 (2) ( 10 分)如图,两气缸 A、B 粗细均匀、等高且内壁光滑。其下部由体积 a 可忽略的细管连通;A 的直径是 B 的 2 倍, A 上端封闭, B 上端与大气连通; 两气缸除 A 顶部导热外,其余部分均绝热。两气缸中各有一厚度可忽略的 b 绝热轻活塞 a、b,活塞下方充由氮气,活塞 a 上方充有氧气。当大气压为 A P0,外界和气缸内气体温度均为 7℃且平衡时,活塞 a 离气缸顶的距离是气 B 缸高度的

1 ,活塞 b 在气缸正中间。 4 1 时,求氧气的压强。 16

(i)现通过电阻丝缓慢加热氮气,当活塞 b 恰好升至顶部时,求氮气的温度; (ii)继续缓慢加热,使活塞 a 上升,当活塞 a 上升的距离是气缸高度的

【答案】 (i)320K (ii)4P0/3 【解析】 (i)活塞 b 升至顶部的过程中,活塞 a 不动,活塞 ab 下方的氮气经历等压过程,设气缸 A 的容 积为 V0,氮气初始状态的体积为 Vl,温度为 T1,末态体积 V2,温度为 T2,按题意,气缸 B 的容积 为 V0/4,由题给数据及盖吕萨克定律有:

V1 V2 ? T1 T2 3 1 V0 7 ? V0 且 V1 ? V0 ? 4 2 4 8 V 3 V2 ? V0 ? 0 ? V0 4 4

① ② ③

由①②③式及所给的数据可得: T2=320K ④ (ii)活塞 b 升至顶部后,由于继续缓慢加热,活塞 a 开始向上移动,直至活塞上升的距离是气缸

? 高度的 1/16 时,活塞 a 上方的氮气经历等温过程,设氮气初始状态的体积为 V1? ,压强为 P 1 ;末态体
积为 V2? ,压强为 P2? ,由所给数据及玻意耳定律可得

1 3 ? 0, V2? ? V0 V1? ? V0 , P 1 ? P 4 16 ? ? ? ? P 1 V1 ? P 2 V2
由⑤⑥式可得:

⑤ ⑥ ⑦

P2? ?

4 P0 3

34.[物理——选修 3-4](15 分) (1)(5 分)图(a)为一列简谐横波在 t=0.10s 时的波形图,P 是平衡位置在 x=1.0m 处的质点,Q 是平衡
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位置在 x=4.0m 处的质点;图(b)为质点 Q 的振动图形。下列说法正确的是 y/cm 10 P O -10 4 Q 8 12 x/m 10 O -10 0.1 0.2 0.3 t/s y/cm

。 (填正确答案

标号。选对 1 个得 2 分,选对 2 个得 4 分,选对 3 个得 5 分,每选错 1 个扣 3 分,最低得分为 0 分)

图(b) 图(a) A.在 t=0.10s 时,质点 Q 向 y 轴正方向运动 B.在 t=0.25s 时,质点 P 的加速度方向与 y 轴正方向相问 C.从 t=0. 10s 到 t =0. 25s,该波沿 x 轴负方向传播了 6m D.从 t=0. 10s 到 t =0. 25s,质点 P 通过的路程为 30cm E.质点 Q 简谐运动的表达式为 y ? 0.10sin10? t (国际单位侧) 【答案】BCE 【解析】由 Q 点的振动图线可知,t=0.10s 时质点 Q 向 y 轴负方向振动,A 错误;由波的图像可知,波向 左传播,波的周期为 T =0.2s,t=0.10s 时质点 P 向上振动,经过 0.15s=3T/4 时,即在 t = 0.25s 时,质点振

8 m / s ? 40m / s , T 0.2 故从 t = 0.10s 到 t = 0.25s,该波沿 x 负方间传播的距离为: x ? vt ? 40 ? 0.15m ? 6m , C 正确;由于 P
动到 x 轴下方位置, 且速度方向向上, 加速度方向也沿 y 轴正向, B 正确; 波速 v ?

?

?

点不是在波峰或波谷或者平衡位置,故从 t = 0.10s 到 t=0.25 的 3/4 周期内,通过的路程不等于 3A = 30cm, 选项 D 错误;质点 Q 做简谐振动的表达式为: y ? A sin(

2? )t ? 0.10sin10? t (国际单位) ,选项 E 正确。 T

(2) ( 10 分)一厚度为 h 的大平板玻瑞水平放置,共下表面贴有一半径为 r 的圆形发光面。在玻璃板上 表面放置一半径为 R 的圆纸片,圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直钱上。已知圆纸片恰好能完全 遮档住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射) ,求平板玻璃的折射率。 【答案】 1 ? (

h 2 ) R?r

【解析】如图,考虑从圆形发光面边缘的 A 点发出的一条光线,假设它斜射到玻璃上表面的 A 点折射, 根据折射定律有: n sin ? ? sin ? R 式中, n 是玻璃的折射率,θ 是入射角,α 是折射角 L 现假设 A 恰好在纸片边缘,由题意,在 A 刚好发生全反射,故 ? ? 设 AA? 线段在玻璃上表面的投影长为 L,由几何关系有: sin ? ? 由题意纸片的半径应为 R=L-r 联立以上各式可得: n ? 1 ? (

?

A?

O?

2 L
2 2

θ A O B 2r

h

L ?h

h 2 ) R?r

35.[物理——选修 3-5](15 分) (1) ( 5 分)在人类对微观世界进行探索的过程中,科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历 史事实的是 。 (填正确答案标号。选对 1 个得 2 分,选对 2 个得 4 分,选对 3 个得 5 分, 每选错 1 个扣 3 分,最低得分为 0 分) A.密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值 B.贝克勒尔通过对天然放射现象的研究,发现了原子中存在原子核 C.居里夫妇从沥青铀矿中分离出钋(Po)和镭(Ra)两种新元素 D.卢瑟福通过 α 粒子散射实验证实了原子核内部存在质子
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E.汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中的偏转实验,发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的,并 测出了该粒子的比荷 【答案】 ACE 【解析】 密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值为 1.6× 10-19C,A 正确;贝克勒尔通过对天然放射性 研究发现了中子, B 错误;居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素,C 正确; 卢瑟福通过 α 粒子散射实验,得出了原子的核式结构理论, D 错误;汤姆逊通过对阴极射线在电场及在 磁场中偏转的实验,发现了阴极射线是由带负电的粒子组成,并测定了粒子的比荷,E 正确。 (2)(10 分)现利用图(a)所示装置验证动量守恒定律。在图(a)中, 光电门 遮光片 纸带 气垫导轨上有 A、B 两个滑块,滑块 A 右侧带有一弹簧片,左侧与 A B 打点计时器(图中未画出)的纸带相连;滑块 B 左侧也带有一弹簧 片,上面固定一遮光片,光电计数器(未完全画出)可以记录遮光 气垫导轨 图(a) 片通过光电门的时间。 实验测得滑块 A 的质量 m1=0.301kg,滑块 B 的质量 m2=0.108kg,遮光片的宽度 d=1.00cm;打点 计时器所用交流电的频率 f=50.0Hz。 将光电门固定在滑块 B 的右侧,启动打点计时器,给滑块 A 一向右的初速度,使它与 B 相碰。 碰后光电计数器显示的时间为 ΔtB=3.500ms,碰撞前后打出的纸带如图(b)所示。 (cm) 4.03 4.02 4.05 4.00 图(b) 碰撞前后总动量之差 ?100% )最大为 5%,本实验是否在误差 若实验允许的相对误差绝对值( 碰前总动量 1.91 1.92 1.93 1.94 3.25 范围内验证了动量守恒定律?写出运算过程。 【答案】 【解析】按定义,物体运动的瞬时速度大小 v 为: v ?

?x ?t

式中 Δx 为物块在很短的时间 Δt 内的位移,设纸带上打出相邻两点的时间间隔为 ΔtA,则 ΔtA=1/f=0.02s ΔtA 可视为很短 设在 A 碰撞前后瞬时速度大小分别为 v0 和 v1 由图(b)所给数据可得:v0=2.00m/s v1=0.790m/s 设 B 碰撞后瞬时速度大小为 v2

v2 ?

设两滑块在碰撞前后的动量分别为 P 和 P? ,则

d ? 2.56m / s ?tB

P ? m1v0 P? ? m1v1 ? m2v2
两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为

P ? P? ?100% P 联立各式代入数据得: ? r ? 1.7% ? 5%

?r ?

因此,本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律。

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