专题25+物理学史和物理方法-2019年高三物理期末与一模试题分项解析

专题25+物理学史和物理方法-2019年高三物理期末与一模试题分项解析

专题25物理学史和物理方法 ‎2019年高三期末、一模物理试题分项解析 一．选择题 ‎1.（2019辽宁大连八中质检）伽利略对“自由落体运动”和“运动和力的关系”的研究，开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研究方法。图、分别表示这两项研究中实验和逻辑推理的过程，对这两项研究，下列说法正确的是　　 ‎ A. 图通过对自由落体运动的研究，合理外推得出小球在斜面上做匀变速运动 B. 图中先在倾角较小的斜面上进行实验，可“冲淡”重力，使时间测量更容易 C. 图中完全没有摩擦阻力的斜面是实际存在的，实验可实际完成 D. 图的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动不需要力来维持 ‎【参考答案】BD ‎【命题意图】本题考查了伽利略对自由落体运动和力与运动关系的研究，了解其研究过程中的物理思想与物理的方法。 本题考查的就是学生对于物理常识的理解，这些在平时是需要学生了解并知道的，看的就是学生对课本内容的掌握情况。 2.（2019云南保山期末）关于原子和原子核的结构，下列说法正确的是　　‎ A. 汤姆逊发现了电子，并测量出了电子的电量，从而认识到原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的 B. 卢瑟福通过 粒子散射实验得到这样的结论：电子在库仑力的作用下绕原子核做圆周运动，并且电子的轨道是量子化的 C. 卢瑟福通过实验验证了质子和中子的存在，质子和中子是原子核的组成部分，统称为核子 D. 玛丽居里夫妇发现了天然放射性元素镭，约里奥居里夫如发现了人工放射性同位素 ‎【参考答案】D ‎3.（2019河南质检）许多物理学家为人类科技的发展作出了重大的贡献。下列说法正确的是 A.法拉第发现了电磁感应现象，揭示了电生磁的规律 B.牛顿利用扭秤首先测定了引力常量 C.爱因斯坦提出了光子说，成功地解释了光电效应的实验规律 D.楞次首先引入了电场概念，并提出用电场线表示电场 ‎【参考答案】C ‎【名师解析】法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁生电的规律，选项A错误；卡文迪许利用扭秤首先测定了引力常量，选项B错误；法拉第首先引入了电场概念，并提出用电场线表示电场，选项D错误；爱因斯坦提出了光子说，成功地解释了光电效应的实验规律，选项C正确。 ‎ ‎4.（2019贵州铜仁一中期末）女航天员王亚平在“天宫一号”目标飞行器里通过一个实验成功展示了失重状态下液滴的表面张力引起的效应在视频中可观察到漂浮的液滴处于相互垂直的两个椭球之间不断变化的周期性“脉动”中假设液滴处于完全失重状态，液滴的上述“脉动”可视为液滴形状的周期性微小变化振动，如图所示已知液滴振动的频率表达式为，其中k为一个无单位的比例系数，r为液滴半径，为液体密度，为液体表面张力系数其单位为，x是待定常数对于待定常数x的大小，下列说法中可能正确的是　　‎ A. B. C. 2 D. ‎ ‎【参考答案】B ‎ 7. （2019安徽滁州期末） 如图所示，开口向上的半球壳上均匀分布有正电荷，A、B为球壳对称轴上的两点，且这两点还关于开口处直径对称，已知带电球壳内部电场强度处处为零，则关于A、B两点场强和电势，下列说法正确的是　　‎ A. A点场强大于B点场强 B. A点场强和B点场强相同 C. A点电势高于B点电势 D. A点电势和B点电势相等 ‎ ‎【参考答案】BC ‎【方法归纳】通过割补法将球壳补全，然后结合场强分析A、B两点电场强度的关系。根据电场线的方向分析电势高低。 本题解题关键是抓住对称性，找出两部分球面上电 二．计算题 ‎1. （2019北京顺义九中质检） 如图所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于版面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出已知电子质量为m，电荷量为e，加速电场电压为，偏转电场可看做匀强电场，极板间电压为U，极板长度为L，板间距为d． 忽略电子所受重力，求电子射入偏转电场时初速度和从电场射出时沿垂直版面方向的偏转距离； 分析物理量的数量级，是解决物理问题的常用方法在解决问时忽略了电子所受重力，请利用下列数据分析说明其原因已知，，，，． 极板间既有电场也有重力场电势反映了静电场各点的能的性质，请写出电势的定义式类比电势的定义方法，在重力场中建立“重力势”的概念，并简要说明电势和“重力势”的共同特点．‎ ‎【名师解析】‎ 电子在加速场中加速，根据动能定理，则有： 解得： 电子在偏转电场中加速，做类平抛运动，将其运动分解成速度方向匀速直线运动，与电场强度方向做初速度为零的匀加速直线运动，则有： 速度方向的位移为：； 电场强度方向的位移为： 由牛顿第二定律有： 且 综上所述，解得： ‎ ‎ 电场中某点电势定义为电荷在该点的电势能与其电荷量q的比值， 即： 由于重力做功与路径无关，可以类比静电场电势的定义，将重力场中物体在某点的重力势能与其质量m的比值，叫做“重力势”，即． 电势与重力势都是反映场的能的性质的物理量，仅由场自身的因素决定． 答：忽略电子所受重力，电子射入偏转电场时初速度， 从电场射出时沿垂直版面方向的偏转距离； 根据，从而可以忽略了电子所受重力． 电势的定义式为：； 电势和“重力势”的共同特点为：电势与重力势都是反映场的能的性质的物理量，仅由场自身的因素决定．‎ ‎【解题思路】根据动能定理，即可求得加速的速度大小，再依据类平抛运动处理规律，结合运动学公式，及运动的合成与分解，从而即可求解； 依据提供的数据，从而计算出重力与电场力，并求得它们的比值，即可求解； ‎ 根据电势是电势能与电荷量的比值，故重力势等于重力势能与质量的比值，再根据两者的联系，从而确定共同点． 【命题意图】本题考查了动能定理的内容，掌握类平抛运动处理规律，掌握运动的合成与分解的应用，注意类比法的内涵，及如何归纳物理量间的共同点是解题的关键． 2.（2019北师大附中期中）如图1所示，一根轻质弹簧上端固定在天花板上，下端挂一小球（可视为质点），弹簧处于原长时小球位于O点。将小球从O点由静止释放，小球沿竖直方向在OP之间做往复运动，如图2所示。小球运动过程中弹簧始终处于弹性限度内。不计空气阻力，重力加速度为g。‎ ‎ ‎ ‎（1）在小球运动的过程中，经过某一位置A时动能为Ek1，重力势能为EP1，弹簧弹性势能为E弹1，经过另一位置B时动能为Ek2，重力势能为EP2，弹簧弹性势能为E弹2。请根据动能定理以及重力做功与重力势能变化的关系、弹力做功与弹性势能变化的关系，证明：小球由A运动到B的过程中，小球、弹簧和地球组成的物体系统机械能守恒；‎ ‎（2）已知弹簧劲度系数为k。以O点为坐标原点，竖直向下为x轴正方向，建立一维坐标系O-x，如图2所示。‎ a. 请在图3中画出小球从O运动到P的过程中，弹簧弹力的大小F随相对于O点的位移x变化的图象。根据F-x图象求：小球从O运动到任意位置x的过程中弹力所做的功W，以及小球在此位置时弹簧的弹性势能E弹（规定弹簧原长时弹性势能为O）；‎ b. 已知小球质量为m。求小球经过OP中点时瞬时速度的大小v。‎ ‎（2）a. F-x图象如下图所示，图中的图线和x轴围成的面积表示功的大小所以弹力做功为 由弹力做功与弹性势能的关系 W弹=0-E弹 解得 b. 小球由O点到OP中点，根据动能定理 小球由O点到P点，根据机械能守恒定律 得 ‎3. （10分）‎ ‎（2019北师大附中期中）飞船在远离星球的宇宙深处航行时，可以认为其它星体对飞船的万有引力作用很微弱，可忽略不计。此时飞船将不受外力作用而做匀速直线运动，设想有一质量为M的宇宙飞船，正以速度v0在宇宙中飞行。飞船可视为横截面积为S的圆柱体（如图1所示）。某时刻飞船监测到前面有一片尘埃云。‎ ‎（1）已知在开始进入尘埃云的一段很短的时间△t内，飞船的速度减小了△v，求这段时间内飞船受到的阻力大小。‎ ‎（2）已知尘埃云分布均匀，密度为ρ。假设尘埃碰到飞船时，立即吸附在飞船表面。若不采取任何措施，飞船将不断减速。通过监测得到飞船速度的倒数“1/v”与飞行距离“x”的关系如图2所示。求飞船的速度由v0减小1%的过程中发生的位移及所用的时间。‎ ‎【名师解析】（1）飞船的加速度 根据牛顿第二定律 飞船受到的阻力 ‎4.（2019北京通州期中，12分）做功与路径无关的力场叫做“势场”，例如引力场和电场。在这类场中可以引入“场强”和“势能”的概念来分别描述势场中力和能的性质。可以类比电场强度的定义，将质点放在引力场中所受到的引力与质量的比值定义为引力场的场强。‎ 如图甲所示为某势场的场强E的大小随x的分布，图中E0为已知量。在该势场中，一个质点仅在场力作用下，以x = 0为中心，沿x轴做周期性运动。已知质点的质量为m，受到的场力可表示为F = kE（k为常量），场力方向平行于x轴。取x = 0点为O点。‎ ‎（1）请从力和加速度的角度，分析说明质点在区域和区域的运动性质；‎ ‎（2）功是能量转化的量度，场力做功引起势能的变化。取O点为零势能点。‎ a．请推导出势能Ep与x的关系式，并在图乙中画出势能Ep随x变化的示意图。‎ b．已知质点的总能量为A，求质点与O点间距离为x0（x0在运动区间内）时，质点的动能Ek。‎ ‎（2）a．在区域，质点从O点向x轴正方向运动，场力做负功，势能增加。‎ 由，得，其中 （2分）‎ 解得 同理可得，在区域，势能 ‎ 所以，势能 （1分）‎ 势能Ep随x变化的示意图如右图所示。 （2分）‎ b．质点在运动过程中动能与势能互相转化，能量守恒。‎ 质点与O点距离为x0时，势能 ‎ 根据能量守恒，动能 （3分）‎