1．一束复色光由空气射入一块平行玻璃砖，经折射分为两束单色光a、b，已知a光的频率小于b光的频率．下列光路图正确的是

2．如图所示，一同学沿一直线行走，现用频闪照相记录了他行走中9个位置的图片，观察图片，能大致反映该同学运动的v－t图象是

3．在圆轨道上做匀速圆周运动的国际空间站里，一宇航员手拿一只小球相对于太空舱静止“站立”于舱内朝向地球一侧的“地面”上，如图所示．下列说法正确的是

A．宇航员相对于地球的速度介于7.9 km/s与11.2 km/s之间

B．若宇航员相对于太空舱无初速释放小球，小球将落到“地面”上

C．宇航员将不受地球的引力作用

D．宇航员对“地面”的压力等于零

4．如图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、电键K与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的均匀变化的磁场B中．两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面绝缘，在其上表面静止放置一个质量为m、电量为 +q的小球．K断开时传感器上有示数，K闭合时传感器上的示数变为原来的一半．则线圈中磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是

A．正在增加，   

B．正在增加，

C．正在减弱，

D．正在减弱，

5．近几年，我国公路运输中超限超载的问题日渐突出，已经成为危及人民群众生命安全和国家财产安全，影响社会经济协调、健康发展的一个突出社会问题．交通部、公安部等七部委正联合在全国统一开展治理车辆超限超载．图中为认定车辆是否超限超载的大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计．不称物体时，滑片P在A端，滑动变阻器接入电路的有效电阻最大，电流较小；称重物时，在压力作用下使滑片P下滑，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大，这样把电流对应的重力值刻在电流表刻度盘上，就可以读出被称物体的重力值．若滑动变阻器上A、B间距离为L，最大值等于定值电阻阻值R₀，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k，则所称重物的重力G与电流大小I的关系为

A． G＝2 k L－      B．G＝k L

C．G＝＋k L         D．G＝k I L

6．如图a、b所示，是一辆质量m=6×10³ kg的公共汽车在t＝0和t＝4 s末两个时刻的两张照片．当t＝0时，汽车刚启动（汽车的运动可看成匀加速直线运动）．图c是车内横杆上悬挂的拉手环经放大后的图像．根据题中提供的信息，可以估算出的物理量有

A．汽车的长度

B．4 s末汽车的速度

C．4 s内合外力对汽车所做的功

D．4 s末汽车牵引力的功率

7．一列简谐横波沿x轴正向传播，P点振动周期为0.4 s，在某一时刻波形如图所示，可判断

A．P点此时刻振动方向沿 y轴负方向

B．该波波速为7.5 m/s

C．离波源为11 m的Q 点经0.9 s到达波谷

D．当Q点到达波峰时，E点正到达波谷

8．X轴上有两点电荷Q₁和Q₂， Q₁和Q₂之间各点对应的电势高低如图中曲线所示，从图中可看出

A．Q₁的电量一定大于Q₂的电量

B．Q₁和Q₂一定是同种电荷，但不一定是正电荷

C．电势最低处P点的电场强度为0 

D．Q₁和Q₂之间各点的电场方向都指向P点

第Ⅱ卷 （非选择题 共72分）

注意事项：答卷前将密封线内的项目填写清楚。用钢笔或圆珠笔直接答在试卷上。

题号

9

10

11

12

总分

得分

9．(18分)

（1）太阳内部的核聚变可以释放出大量的能量，这些能量以电磁波（场）的形式向四面八方辐射出去，其总功率达到3.8×10²⁶ Ｗ．根据爱因斯坦的质能方程估算，单纯地由于这种辐射，太阳每秒钟减少的物质质量约为　　　　　  　kg．（保留一位有效数字）

（2）下面三个高中物理教材中的力学实验：A．验证牛顿第二定律，B．探究功与物体速度变化的关系，C．验证机械能守恒定律，在这三个实验中（选填“A”、“B”、“C”）

①需要使用天平测量物体质量的是       

②需要使用刻度尺测量长度的是       

③需要求物体通过某点瞬时速度的是       

（3）有一根细长而均匀的金属管线样品，横截面如图所示．此金属材料重约1～2 N，长约为30 cm，电阻约为10 Ω．已知这种金属的电阻率为ρ，密度为ρ₀．因管内中空部分截面积形状不规则，无法直接测量，请设计一个实验方案，测量中空部分的截面积S₀，现有如下器材可选：

A．毫米刻度尺

B．螺旋测微器

C．电流表（600 mA，1.0 Ω）

D．电流表（3 A，0.1 Ω）

E．电压表（3 V，6 kΩ）

F．滑动变阻器（5 Ω，3 A）

G．蓄电池（6 V，0.05 Ω）

H．开关一个，带夹子的导线若干．

①除待测金属管线外，还应选用的器材有                      （只填代号字母）．

②在图中画出你所设计的实验电路图，并把所选仪器连成实际测量电路．

③实验中需要测量的物理量有：                                        ．（标出对应字母）

④计算金属管线内部空间截面积S₀的表达式为S₀＝                      ．

10．（16分）

如图所示，两杆所在平面与桌面垂直，杆上各穿一个质量为10 g的小球，可沿杆无摩擦滑动，两球均带10^－7 C的正电荷，求：（g＝9.8 m/s²，k＝9×10⁹  N?m²/C²）

（1）两球在同一水平面上相距10 cm处下滑时的加速度．

（2）两球从上述位置开始下滑到两球在同一水平面上相距多远时，两球速度最大？

11．（18分）     

在甲图中，带正电粒子从静止开始经过电势差为U的电场加速后，从G点垂直于MN进入偏转磁场．该偏转磁场是一个以直线MN为上边界、方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片上的H点，如图甲所示，测得G、H间的距离为 d，粒子的重力可忽略不计．

（1）设粒子的电荷量为q，质量为m，求该粒子的比荷；

（2）若偏转磁场的区域为圆形，且与MN相切于G点，如图乙所示，其它条件不变．要保证上述粒子从G点垂直于MN进入偏转磁场后不能打到MN边界上（MN足够长），求磁场区域的半径应满足的条件．

12．（20分）

关于“原子核组成”的研究，经历了一些重要阶段，其中：

（1）1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核从而发现了质子，其核反应方程为______________．

（2）1932年，查德威克用一种中性粒子流分别轰击氢原子和氮原子，打出了一些氢核（质子）和氮核，测量出被打出的氮核和氢核的速度，并由此推算出这种粒子的质量而发现了中子．

查德威克认为：原子核的热运动速度远小于中性粒子的速度而可以忽略不计；被碰出的氢核、氮核之所以会具有不同的速率是由于碰撞的情况不同而造成的，其中速率最大的应该是弹性正碰的结果．实验中测得被碰氢核的最大速度为v_H＝3.30×10⁷ m/s，被碰氮核的最大速度为v_N＝4.50×10⁶ m/s；已知m_N ＝14m_H．

请你根据查德威克的实验数据，推导中性粒子（中子）的质量m与氢核的质量m_H 的关系？（保留三位有效数字）

南开区2009年高三理科综合能力测试(一)

物理试卷答案

本试卷分第Ⅰ卷（选择题共48分）和第Ⅱ卷（非选择题共72分），满分为120分．

第Ⅰ卷（选择题，共48分）

1． B   2． C   3． D  4． A    5． A   6． ABC   7． C   8．ACD

第Ⅱ卷 （非选择题 共72分）

9．（18分）

（1）4×10 ⁹ kg  （3分）（）

（2）① A ② A、B、C ③ B、C  （每空2分）

（3）①ABCEFGH（2分）（有一个选错不得分）

②如图所示，电路图2分，连线1分．

③横截面边长a、管线长度l、电压表示数U、电流表示数I   （2分）

④   （2分）

10．（1）（4分）

  （2分）    a＝6.4m/s²  （3分）

（2）  （4分）

           r＝3×10^{－2 m}   （3分）

11．（1）带电粒子经过电场加速，进入偏转磁场时速度为v，由动能定理

       ①（3分）

进入磁场后带电粒子做匀速圆周运动，轨道半径  r ，  ②（3分）

打到H点有        ③ （2分）

由①②③得     （2分）

（2）要保证所有带电粒子都不能打到MN边界上，带电粒子在磁场中运动偏角小于90°，临界状态为90°（3分）

如图所示，磁场区半径（3分）所以磁场区域半径满足（2分）

12．（1）    （4分）

（2）查德威克认为氢核、氮核与中性粒子之间的碰撞是弹性正碰；设中性粒子质量为m，速度为v₀，氢核的质量为m_H，最大速度为v_H ，并认为氢核在打出前为静止的，那么根据动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＋m_Nv_N                      （2分）

m v₀²＝m v²＋m_N v_N²               （2分）

可得出中性粒子与氮原子核碰撞后打出的氮核的速度     ④（2分）

查德威克在实验中测得被碰氢核的最大速度为：v_H＝3.30×10⁷ m/s，被碰氮核的最大速度为v_N＝4.50×10⁶ m/s，

因为，由方程③④可得 ＝       ⑤（2分）

将速度的最大值代入方程⑤，

解得：                        ⑥（2分）

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