2022年高中物理-复赛模拟试题一竞赛.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 物理模拟试题一一、15 分一平凸透镜焦距为 f ,其平面上镀了银,现在其凸面一侧距它 2 f 处,垂直于主轴放置一高为 H 的物,其下端在透镜的主轴上如图预 16-5；1. 用作图法画出物经镀银透镜所成的像,并标明该像是虚、是实；2. 用运算法求出此像的位置和大小；二、15 分如图预 16-4-1 所示,电阻 R 1 R 2 1 k,电动势 E 6 V,两个相同的二极管D 串联在电路中,二极管D 的IDUD特性曲线如图预16-6-2 所示；试求：212；1.通过二极管 D 的电流；2.电阻R 消耗的功率；三、20 分一个大容器中装有互不相溶的两

2、种液体,它们的密度分别为1和现让一长为 L 、密度为 1 1 2 的匀称木棍, 竖直地放在上面的液体内,其下端离两液体2分界面的距离为 3 L ,由静止开头下落；试运算木棍到达最低处所需的时间；假定由于木棍4运动而产生的液体阻力可以忽视不计,未露出液面,也未与容器相碰；且两液体都足够深, 保证木棍始终都在液体内部运动,名师归纳总结 四、15 分将一根长为100 多厘米的匀称弦线,沿水平的x 轴放置,拉紧并使两端固定；第 1 页,共 13 页现对离固定的右端25cm 处取该处为原点O ,如图预 16-7-1 所示 的弦上一点施加一个沿- - - - - - -精选学习资料 - - - - - -

3、 - - - 垂直于弦线方向即y 轴方向的扰动,其位移随时间的变化规律如图预16-7-2 所示；该扰动将沿弦线传播而形成波孤立的脉冲波；已知该波在弦线中的传播速度为2.5 cm/s,且波在传播和反射过程中都没有能量缺失；1. 试在图预 16-7-1 中精确地画出自 O 点沿弦向右传播的波在 t 2.5 s 时的波形图；2. 该波向右传播到固定点时将发生反射,反射波向左传播,反射点总是固定不动的；这可看成是向右传播的波和向左传播的波相叠加,使反射点的位移始终为零；由此观点动身,试在图预 16-7-1 中精确地画出 t 12.5s 时的波形图；3. 在图预 16-7-1 中精确地画出 t 10.5

4、s 时的波形图；五、20 分某些非电磁量的测量是可以通过一些相应的装置转化为电磁量来测量的；一平板电容器的两个极扳竖直放置在光滑的水平平台上,极板的面积为 S ,极板间的距离为 d ；极板 1 固定不动,与四周绝缘；极板 2 接地,且可在水平平台上滑动并始终与极板 1 保持平行；极板 2的两个侧边与劲度系数为 k 、自然长度为 L 的两个完全相同的弹簧相连, 两弹簧的另一端固定图预 17-4-1 是这一装置的俯视图先将电容器充电至电压 U 后即与电源断开,再在极板 2 的右侧的整个外表上施以匀称的向左的待测压强 p ；使两极板之间的距离发生微小的变化,如图预17-4-2 所示；测得此时电容器的

5、电压转变量为 U ；设作用在电容器极板 2上的静电作用力不致引起弹簧的可测量到的形变,试求待测压强 p ；六、20 分如图预 17-5-1 所示,在正方形导线回路所围的区域A A A A 内分布有方向垂直于回路平面对里的匀强磁场,磁感应名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 强度 B 随时间以恒定的变化率增大,回路中的感应电流为I1.0 mA已知A A 、A A 两边的电阻皆为零；A A 边的电阻R 13.0 k,A A 边的电阻R 27.0 k；U34、A A 11试求A A 两点间的电压U12、 2 A A 两点间的

6、电压U23、A A 两点间的电压两点间的电压U41；2假设一内阻可视为无限大的电压表V 位于正方形导线回路所在的平面内,其正负端与连线位置分别如图预 17-5-2、图预 17-5-3 和图预 17-5-4 所示,求三种情形下电压表的读数 U 、U 、U ；七、20 分绝热容器 A 经一阀门与另一容积比 A的容积大得许多的绝热容器 B 相连；开头时阀门关闭,两容器中盛有同种抱负气体,温度均为 30, B 中气体的压强为 A中的 2 倍；现将阀门缓慢打开, 直至压强相等时关闭；问此时容器 A中气体的温度为多少？假设在打开到关闭阀门的过程中处在 A中的气体与处在 B 中的气体之间无热交换已知每摩尔该

7、气体的内能为 U 5RT ,式中 R为普适气体恒量,T 是热力学温度2八、20 分当质量为 m 的质点距离 个质量为 M 、半径为 R 的质量匀称分布的致密天体中心的距离为 r r R 时,其引力势能为 E P GMm r ,其中 G 6.67 1011N m 2kg 为万有引力常量设致密天体是中子星,其半径 R 10km,质量 M 1.5 M 1 M 2.0 10 30 kg,为太阳的质量 11Kg 的物质从无限远处被吸引到中子星的外表时所释放的引力势能为多少 . 2在氢核聚变反应中,假设参与核反应的原料的质量为m ,就反应中的质量亏损为0.0072 m ,问 1kg 的原料通过核名师归纳总

8、结 - - - - - - -第 3 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 聚变供应的能量与第1 问中所释放的引力势能之比是多少. 3天文学家认为：脉冲星是旋转的中子星,中子星的电磁辐射是连续的,沿其磁轴方向最强,磁轴与中子星的自转轴方向有一夹角如图预 收到的一连串周期显现的脉冲是脉冲星的电磁辐射；脉冲之间的时间间隔的下限一、参考解答17-7 所示,在地球上的接收器所接 试由上述看法估算地球上接收到的两个1. 用作图法求得物 AP,的像 A P 及所用各条光线的光路如图预解 16-5 所示；说明：平凸薄透镜平面上镀银后构成一个由会聚透镜 L和与它密接的平面镜 M的组

9、合LM ,如图预解 16-5 所示图中 O 为 L 的光心,AOF 为主轴, F 和 F 为 L 的两个焦点, AP为物,作图时利用了以下三条特点光线：1由 P 射向 O 的入射光线,它通过O 后方向不变,沿原方向射向平面镜M,然后被 M 反射,反射光线与主轴的夹角等于入射角,均为；反射线射入透镜时通过光心O ,故由透镜射出时方向与上述反射线相同,即图中的OP 2由 P 发出已通过 L 左方焦点 F 的入射光线 PFR ,它经过 L 折射后的出射线与主轴平行,垂直射向平面镜 M ,然后被 M 反射,反射光线平行于 L 的主轴,并向左射入 L ,经L折射后的出射线通过焦点 F ,即为图中的 RF

10、P 3由 P 发出的平行于主轴的入射光线 PQ ,它经过 L 折射后的出射线将射向 L的焦点 F,即沿图中的 QF 方向射向平面镜,然后被 M反射,反射线指向与 F对称的F点,即沿 QF 方向；此反射线经 L 折射后的出射线可用下法画出：通过 O 作平行于 QF 的帮助线S OS,S OS通过光心,其方向保持不变,与焦面相交于后相交于焦面上的同一点,故 QF 经 L 折射后的出射线也通过折射后的出射光线；T 点,由于入射平行光线经透镜 T 点,图中的 QT 即为 QF 经 L上列三条出射光线的交点 P即为LM组合所成的P点的像,对应的 A即A的像点由图可判明,像 A P 是倒立实像,只要实行此

11、三条光线中任意两条即可得 A P ,即为正确的解答；2. 按间续成像运算物AP经LM组合所成像的伙置、大小；名师归纳总结 物 AP 经透镜 L 成的像为第一像,取u 12f ,由成像公式可得像距v 12f ,即像在平第 4 页,共 13 页向镜后距离 2 f 处,像的大小H 与原物相同,HH ；第一像作为物经反射镜M成的像为其次像；第一像在反射镜M后2 f处,对M来说是虚物,成实像于M 前 2 f 处；像的大小H也与原物相同,HHH ；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 其次像作为物,而经透镜L而成的像为第三像,这时由于光线由L右方入射,且物第二像位于

12、L 左方,故为虚物,取物u 32f ,由透镜公式1121 f可得像距u 3v 3v 3ufu 3f2f033f 处,像的大小 H上述结果说明,第三像,即此题所求的像的位置在透镜左方距离3可由Hv 31求得,即Hu33H1H1H33像高为物高的1；3二、参考解答解法一：设二极管 D 两端的管压为UD,流过二极管的电流为ID；就有12 UDEID2 UDR 1R 2代入数据解得UD与ID的关系为2UD1.50.25ID3 10 V这是一在图预解16-6 中横轴上截距为,纵轴上截距为 6 、斜率为 4的直线方程称为二极管的负载线因管压 U D 与流过二极管电流 I D 仍受二极管 D 的I DU D

13、 特性曲线的限制,因而二极管就工作在负载线与 I DU D 特性曲线的相交点 P 上如图预解16-6 由此得二极管两端的管压和电流分别为名师归纳总结 电阻UD1V, DID2 mA 3第 5 页,共 13 页2U4 VR 上的电压U1E- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 其功率P 1U2 116 mW4R 1解法二：设两个二极管用一个等效二极管D 代替,当流过等效二极管的电流为ID时,等效二极管的管压为UD2 UD；即有U D E I D U D R 11 R 2代入数据解得 U D 与 I D 的关系为3U D 3 0.5 I D 10 V2 这是一在

14、横轴上截距为 3、纵轴上截距为 6、斜率为2的负载线方程,二极管 D 的I D U D 特性曲线只要将图预解 16-6 的横坐标增大 1倍即可 用作图法, 求出负载线与管 D的特性曲线相交的 P点得U D 2 V,I D 2 mA3 电阻 R 上的电压U 1 E U D 4 V其功率P 1U2 116 mW 4 R 1三、参考解答1用 S 表示木棍的横截面积,从静止开头到其下端到达两液体交界面为止,在这过程中,木棍受向下的重力1 212LSg 和向上的浮力1LSg ；由牛顿其次定律可知,其下落的加速度a 121g112用 1t 表示所需的时间,就名师归纳总结 - - - - - - -第 6

15、页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3L1a t 1 1 2 242由此解得t 13 211232g2木棍下端开头进入下面液体后,用L 表示木棍在上面液体中的长度,这时木棍所受重力不变,仍为1 212LSg ,但浮力变为1L Sg2LLSg 当LL 时,浮力小于重力；当L0时,浮力大于重力,可见有一个合力为零的平稳位置用L0表示在此平稳位置时,木棍在上面液体中的长度,就此时有1 212LSg1 L Sg2LL0Sg4由此可得L 0 L52 即木棍的中点处于两液体交界处时,木棍处于平稳状态, 取一坐标系, 其原点位于交界面上,竖直方向为 z 轴,向上为正,就当木棍中

16、点的坐标 z 0 时,木棍所受合力为零当中点坐 标为 z 时,所受合力为式中112LSg2111 2Lz Sg21Lz Sg21Sgzkz22kSg6这时木棍的运动方程为a 为沿 z 方向加速度 zkz1 212LSaz2z7az2 21 gz12L22 21 g12L由此可知为简谐振动,其周期T2212L 8221g为了求同时在两种液体中运动的时间,先求振动的振幅A 木棍下端刚进入下面液体时,其速度名师归纳总结 va t 1 19第 7 页,共 13 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 由机械能守恒可知式中z11 112SL v21kz 21kA21

17、02 222L 为此时木棍中心距坐标原点的距离,由1、 3、 9式可求得 v ,再将2v 和 6式中的 k 代人 10式得AL 11由此可知, 从木棍下端开头进入下面液体到棍中心到达坐标原点所走的距离是振幅的一半,从参考圆如图预解16-9 上可知,对应的为30 ,对应的时间为T/12；因此木棍从下端开头进入下面液体到上端进入下面液体所用的时间,即棍中心从zL到zL所用的时间为a 一样,其过程和1中情22t22T312L121221 g23从木棍全部浸入下面液体开头,受力情形的分析和1中类似,只是浮力大于重力,所以做匀减速运动,加速度的数值与况相反地对称,所用时间t 3t 1134总时间为tt

18、1t2t3666212L14g21四、参考解答t10.5 s和t12.5s的波形如图预解16-7-1 所示；D对称作出反射波其中 10.5 s 时的波形,假如没有固定点应如AB所示,以固定点名师归纳总结 B C ,再和 AC 合成,形成了AED 图预解 16-7-2 ； 12.5 s 的波形,假如没有固定点第 8 页,共 13 页应如 AB 所示,以固定点对称作出反射波A B 图预解 16-7-3 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 五、参考解答因电容器充电后与电源断开,极板上的电量保持不变,故两板之间的电压 U 应与其电容 C 成反比；而平板电容器的电

19、容 C 又与极板间的距离 d 成反比；故平板电容器的两板之间的电压与距离 d 成正比,即U Ad1式中 A 为比例系数；极板 2受压强作用而向左移动,并使弹簧变形；设到达平稳时,极板2 向左移动的距离为d ,电容器的电压削减了U ,就有UUA dd2由 1与 2式得Ud3L ,Ud极板 2移动后,连接极板2的弹簧偏离其原先位置角,弹簧伸长了如图预解 17-4 所示, 弹簧的弹力在垂直于极板的方向上的重量与加在极板2上的压力平稳,即有由于pS2k Lsin4是小角,由几何关系知d5sinL dL解 3、 4、 5式得p3 2kd2 L SU36U六、参考解答1. 设回路中的总感应电动势为 按欧姆

20、定律有E ,依据楞次定律可知,电路中的电流沿逆时针方向,EI R 1R 210 V1由对称性可知,正方形回路每条边上的感应电动势相等,设为名师归纳总结 E ,等效电路如图预解17-5-1 所示；有第 9 页,共 13 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - E 1E/ 42.5 V2依据含源电路欧姆定律,并代入数值得U 12 E 1 2.5 V3U 23 IR 2 E 1 4.5 V4U 34 E 1 2.5 V5U 41 IR 1 E 1 0.5 V62. 三种情形下的等效电路分别如图预解 17-5-2 、 17-5-3 、 17-5-4 ；对图预解 1

21、7-5-2 中的AV A A 回路,因磁通量变化率为零,回路中的总电动势为零,这说明连接 A 4、A 1 两端的电压表支路亦为含源电路,电压表的读数等于由正端到负端一流过电压表的电流I V 乘以电压表的内阻 R ,因 R 阻值为无限大,I V 趋近于零但 I V R 为有限值,故得IR 1 I V R V IR 1 U 1 0解得 U 1 IR 1 3.0 V7同理,如图预解 17-5-3 所示,回路 AV A A 的总电动势为 E ,故有名师归纳总结 IR 1IVR VIR 1U2E 8第 10 页,共 13 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 解得

22、U2EIR 19代入数据得U27.0 VAV A A 的总电动势为零,而10如图预解 17-5-4 所示,回路A A 边中的电阻又为零,故有U3I R V011七、参考解答设气体的摩尔质量为M,容器 A的体积为 V ,阀门打开前,其中气体的质量为M；压强为 p ,温度为 T ；由RTpV得pV MRT由于容器 B 很大,所以在题中所述的过程中,容器 1B 中气体的压强和温度皆可视为不变；依据题意,打开阀门又关闭后,A 中气体的压强变为2p ,假设其温度为T ,质量为 M ,就有M2pV212RT进入容器 A中的气体的质量为 3MMMpVRTT设这些气体处在容器B 中时所占的体积为V ,就4V2

23、MRTp由于 B 中气体的压强和温度皆可视为不变,为把这些气体压入容器 对这些气体做的功为A ,容器 B 中其他气体W2p V5由 3、 4、 5式得WpV2T16T容器 A 中气体内能的变化为名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - UM2.5 R TT7由于与外界没有热交换,依据热力学第肯定律有WU8由 2、 6、 7和 8式得结果为2 T122.5 1T9TTT353.5 K八、参考解答1. 依据能量守恒定律,质量为m 的物质从无限远处被吸引到中子星的外表时所释放的引力势能E 应等于对应始末位置的引力势能的转变,故

24、有1E 10GMmGMRmmR代入有关数据得E 12.0 10 16J kg12m2. 在氢核聚变反应中,每千克质量的核反应原料供应的能量为E 20.0072c 23m所求能量比为E 2/m14E 1/m313依据题意,可知接收到的两个脉冲之间的时间间隔即为中子星的自转周期,中子星做高速自转时,位于赤道处质量为M 的中子星质元所需的向心力不能超过对应的万有引力,否就将会因不能保持匀速圆周运动而使中子星破裂,因此有m2RRM2m5、 6式得到5R式中2为中子星的自转周期由6为中子星的自转角速度,2R37MG代入数据得名师归纳总结 4.4104s8第 12 页,共 13 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 故时间间隔的下限为4.4 104s名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 13 页