专题十五-实验与探究.docx

专题十五实验与探究
考点一基本仪器的使用
1.[2013山东理综,21(1)](13分)(1)图甲为一游标卡尺的结构示意图,当测量一钢笔帽的内径时,应该用游标卡尺的　　　　(填“A”“B”或“C”)进行测量;示数如图乙所示,该钢笔帽的内径为　　　　mm。 

答案　(1)A
答案　Ⅰ.18.6
Ⅱ.0.007　0.638
3.(2013课标Ⅰ,23,8分)某学生实验小组利用图(a)所示电路,测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1k”挡内部电路的总电阻。使用的器材有:

图(a)
多用电表;
电压表:量程5 V,内阻十几千欧;
滑动变阻器:最大阻值5 kΩ;
导线若干。
回答下列问题:
(1)将多用电表挡位调到电阻“×1k”挡,再将红表笔和黑表笔　　　　,调零点。 
(2)将图(a)中多用电表的红表笔和　　　　(填“1”或“2”)端相连,黑表笔连接另一端。 
(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置,使多用电表的示数如图(b)所示,这时电压表的示数如图(c)所示。多用电表和电压表的读数分别为　　　　kΩ和　　　　V。 

图(b)

图(c)
(4)调节滑动变阻器的滑片,使其接入电路的阻值为零,此时多用电表和电压表的读数分别为12.0 kΩ和4.00 V。从测量数据可知,电压表的内阻为　　　　kΩ。 

图(d)
(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路,如图(d)所示。根据前面的实验数据计算可得,此多用电表内电池的电动势为　　　　V,电阻“×1k”挡内部电路的总电阻为　　　　kΩ。 
答案　(1)短接　(2)1　(3)15.0　3.60　(4)12.0　(5)9.00　15.0
考点二力学实验
4.(2013浙江理综,21,10分)如图所示,装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮,固定在小车上;装置乙中橡皮筋的一端固定在导轨的左端,另一端系在小车上。一同学用装置甲和乙分别进行实验,经正确操作获得两条纸带①和②,纸带上的a、b、c……均为打点计时器打出的点。

(1)任选一条纸带读出b、c两点间距离为　　　　; 
(2)任选一条纸带求出c、e两点间的平均速度大小为　　　　,纸带①和②上c、e两点间的平均速度v①　　　 v②(填“大于”、“等于”或“小于”); 
(3)图中　　　　(填选项)。 
A.两条纸带均为用装置甲实验所得
B.两条纸带均为用装置乙实验所得
C.纸带①为用装置甲实验所得,纸带②为用装置乙实验所得
D.纸带①为用装置乙实验所得,纸带②为用装置甲实验所得
答案　(1)2.10 cm或2.40 cm(±0.05 cm,有效数字位数需正确)　(2)1.13 m/s或1.25 m/s(±0.05 m/s,有效数字位数不作要求)　小于　(3)C

5.(2013课标Ⅰ,22,7分)图(a)为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图。实验步骤如下:

图(a)
①用天平测量物块和遮光片的总质量M、重物的质量m;用游标卡尺测量遮光片的宽度d;用米尺测量两光电门之间的距离s;
②调整轻滑轮,使细线水平;
③让物块从光电门A的左侧由静止释放,用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间ΔtA和ΔtB,求出加速度a;
④多次重复步骤③,求a的平均值a;
⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ。
回答下列问题:

图(b)
(1)测量d时,某次游标卡尺(主尺的最小分度为1 mm)的示数如图b)所示,其读数为　　　　cm。 
(2)物块的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示为a=　　　　。 
(3)动摩擦因数μ可用M、m、a和重力加速度g表示为μ=　　　　。 
(4)如果细线没有调整到水平,由此引起的误差属于　　　　(填“偶然误差”或“系统误差”)。 
答案　(1)0.960　(2)12s[(dΔtB)2-(dΔtA)2]
(3)mg-(M+m)aMg　(4)系统误差
6.(2013课标Ⅱ,22,8分)某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究:一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一小球接触而不固连;弹簧处于原长时,小球恰好在桌面边缘,如图(a)所示。向左推小球,使弹簧压缩一段距离后由静止释放;小球离开桌面后落到水平地面。通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能。

图(a)
回答下列问题:
(1)本实验中可认为,弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等。已知重力加速度大小为g。为求得Ek,至少需要测量下列物理量中的　　　　(填正确答案标号)。 
A.小球的质量m
B.小球抛出点到落地点的水平距离s
C.桌面到地面的高度h
D.弹簧的压缩量Δx
E.弹簧原长l0
(2)用所选取的测量量和已知量表示Ek,得Ek=　　　　。 
(3)图(b)中的直线是实验测量得到的s-Δx图线。从理论上可推出,如果h不变,m增加,s-Δx图线的斜率会　　　　(填“增大”、“减小”或“不变”);如果m不变,h增加,s-Δx图线的斜率会　　　　(填“增大”、“减小”或“不变”)。由图(b)中给出的直线关系和Ek的表达式可知,Ep与Δx的　　　　次方成正比。 

图(b)
答案　(1)ABC(3分。选对但不全的给1分,有选错的,不给这3分)
(2)mgs24h(2分)
(3)减小　增大　2(3分。每空1分)
7.[2013广东理综,34(1)]研究小车匀变速直线运动的实验装置如图(a)所示,其中斜面倾角θ可调。打点计时器的工作频率为50 Hz。纸带上计数点的间距如图(b)所示,其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。

图(a)

图(b)
①部分实验步骤如下:
A.测量完毕,关闭电源,取出纸带。
B.接通电源,待打点计时器工作稳定后放开小车。
C.将小车停靠在打点计时器附近,小车尾部与纸带相连。
D.把打点计时器固定在平板上,让纸带穿过限位孔。
上述实验步骤的正确顺序是:　　　　(用字母填写)。 
②图(b)中标出的相邻两计数点的时间间隔T=　　　　s。 
③计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5=　　　　。 
④为了充分利用记录数据,减小误差,小车加速度大小的计算式应为a=　　　　。 
答案　①DCBA　②0.1　③S4+S52T
④S6+S5+S4-S3-S2-S19T2
8.[2013重庆理综,6(1),6分]我国舰载飞机在“辽宁舰”上成功着舰后,某课外活动小组对舰载飞机利用阻拦索着舰的力学问题很感兴趣。他们找来了木板、钢球、铁钉、橡皮条以及墨水,制作了如图所示的装置,准备定量研究钢球在橡皮条阻拦下前进的距离与被阻拦前速率的关系。要达到实验目的,需直接测量的物理量是钢球由静止释放时的　　　　　和在橡皮条阻拦下前进的距离,还必须增加的一种实验器材是　　　　　。忽略钢球所受的摩擦力和空气阻力,重力加速度已知,根据　　　　　定律(定理),可得到钢球被阻拦前的速率。 

答案　高度(距水平木板的高度)　刻度尺　机械能守恒(动能)
9.[2013天津理综,9(2),6分]某实验小组利用图示的装置探究加速度与力、质量的关系。

①下列做法正确的是　　　　(填字母代号) 
A.调节滑轮的高度,使牵引木块的细绳与长木板保持平行
B.在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时,将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上
C.实验时,先放开木块再接通打点计时器的电源
D.通过增减木块上的砝码改变质量时,不需要重新调节木板倾斜度
②为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力,应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量　　　　木块和木块上砝码的总质量。(填“远大于”、“远小于”或“近似等于”) 

③甲、乙两同学在同一实验室,各取一套图示的装置放在水平桌面上,木块上均不放砝码,在没有平衡摩擦力的情况下,研究加速度a与拉力F的关系,分别得到图中甲、乙两条直线。设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙,甲、乙用的木块与木块间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙,由图可知,m甲　　　m乙,μ甲　　　μ乙。(填“大于”、“小于”或“等于”) 
答案　①AD
②远小于
③小于　大于
10.[2013福建理综,19(1),6分]在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中(装置如图甲):

甲
①下列说法哪一项是正确的　　　　。(填选项前字母) 
A.平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上
B.为减小系统误差,应使钩码质量远大于小车质量
C.实验时,应使小车靠近打点计时器由静止释放
②图乙是实验中获得的一条纸带的一部分,选取O、A、B、C计数点 ,已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz,则打B点时小车的瞬时速度大小为　　　　m/s(保留三位有效数字)。 

乙
答案　①C　②0.653
11.[2013四川理综,8(2),11分]如图1所示,某组同学借用“探究a与F、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作,进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验:

图1

图2
①为达到平衡阻力的目的,取下细绳及托盘,通过调整垫片的位置,改变长木板倾斜程度,根据打出的纸带判断小车是否做　　　　　运动。 
②连接细绳及托盘,放入砝码,通过实验得到图2所示的纸带。纸带上O为小车运动起始时刻所打的点,选取时间间隔为0.1 s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G。实验时小车所受拉力为0.2 N,小车的质量为 0.2 kg。
请计算小车所受合外力做的功W和小车动能的变化ΔEk,补填表中空格(结果保留至小数点后第四位)。

O—B
O—C
O—D
O—E
O—F
W/J
0.043 2
0.057 2
0.073 4
0.091 5

ΔEk/J
0.043 0
0.057 0
0.073 4
0.090 7

　　分析上述数据可知:在实验误差允许的范围内W=ΔEk,与理论推导结果一致。
③实验前已测得托盘质量为7.7×10-3 kg,实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为　　　　　kg(g取9.8 m/s2,结果保留至小数点后第三位)。 
答案　①匀速直线(或匀速)　②0.111 5　0.110 5
③0.015
12.(2013江苏单科,11,10分)(10分)某兴趣小组利用自由落体运动测定重力加速度,实验装置如图所示。倾斜的球槽中放有若干个小铁球,闭合开关K,电磁铁吸住第1个小球。手动敲击弹性金属片M,M与触头瞬间分开,第1个小球开始下落,M迅速恢复,电磁铁又吸住第2个小球。当第1个小球撞击M时,M与触头分开,第2个小球开始下落……。这样,就可测出多个小球下落的总时间。

(1)在实验中,下列做法正确的有　　　　。 
A.电路中的电源只能选用交流电源
B.实验前应将M调整到电磁铁的正下方
C.用直尺测量电磁铁下端到M的竖直距离作为小球下落的高度
D.手动敲击M的同时按下秒表开始计时
(2)实验测得小球下落的高度H=1.980 m,10个小球下落的总时间T=6.5 s。可求出重力加速度g=　　　m/s2。(结果保留两位有效数字) 
(3)在不增加实验器材的情况下,请提出减小实验误差的两个办法。
(4)某同学考虑到电磁铁在每次断电后需要时间Δt磁性才消失,因此,每个小球的实际下落时间与它的测量时间相差Δt,这导致实验误差。为此,他分别取高度H1和H2,测量n个小球下落的总时间T1和T2。他是否可以利用这两组数据消除Δt对实验结果的影响?请推导说明。
答案　(1)BD　(2)9.4
(3)增加小球下落的高度;多次重复实验,结果取平均值。(其他答案只要合理也可)
(4)由H1=12gT1n-Δt2和H2=12gT2n-Δt2
可得g=2n2(H1-H2)2(T1-T2)2,因此可以消去Δt的影响。
考点三电学实验
13.(2013浙江理综,22,10分)采用如图所示的电路“测定电池的电动势和内阻”。

(1)除了选用照片中的部分器材外,　　　　(填选项); 

A.还需要电压表
B.还需要电流表
C.还需要学生电源
D.不再需要其他器材
(2)测量所得数据如下:
　　　测量次数
物理量　　　　
1
2
3
4
5
6
R/Ω
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
I/A
0.60
0.70
0.80
0.89
1.00
1.20
U/V
0.90
0.78
0.74
0.67
0.62
0.43

　　用作图法求得电池的内阻r=　　　　; 
(3)根据第5次所测得的实验数据,求得电流表内阻RA=　　　　。 
答案　(1)A　(2)见解析　(3)0.22 Ω
14.(2013北京理综,21,18分)某同学通过实验测定一个阻值约为5 Ω的电阻RX的阻值。
(1)现有电源(4 V,内阻可不计)、滑动变阻器(0~50 Ω,额定电流2 A)、开关和导线若干,以及下列电表:
A.电流表(0~3 A,内阻约0.025 Ω)
B.电流表(0~0.6 A,内阻约0.125 Ω)
C.电压表(0~3 V,内阻约3 kΩ)
D.电压表(0~15 V,内阻约15 kΩ)
为减小测量误差,在实验中,电流表应选用　　　　,电压表应选用　　　　(选填器材前的字母);实验电路应采用图1中的　　　　(选填“甲”或“乙”)。 

图1
(2)图2是测量RX的实验器材实物图,图中已连接了部分导线。请根据在(1)问中所选的电路图,补充完成图2中实物间的连线。

图2
(3)接通开关,改变滑动变阻器滑片P的位置,并记录对应的电流表示数I、电压表示数U。某次电表示数如图3所示,可得该电阻的测量值RX=UI=　　　　Ω(保留两位有效数字)。 

图3
(4)若在(1)问中选用甲电路,产生误差的主要原因是　　　　;若在(1)问中选用乙电路,产生误差的主要原因是　　　　。(选填选项前的字母) 
A.电流表测量值小于流经RX的电流值
B.电流表测量值大于流经RX的电流值
C.电压表测量值小于RX两端的电压值
D.电压表测量值大于RX两端的电压值
(5)在不损坏电表的前提下,将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端,随滑片P移动距离x的增加,被测电阻RX两端的电压U也随之增加,下列反映U-x关系的示意图中正确的是　　　　。 

图4
答案　(18分)
(1)B　C　甲
(2)如图所示

(3)5.2
(4)B　D
(5)A
15.(2013江苏单科,10,8分)为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系,小明测量小灯泡的电压U和电流I,利用P=UI得到电功率。实验所使用的小灯泡规格为“3.0 V　1.8 W”,电源为12 V的电池,滑动变阻器的最大阻值为10 Ω。
(1)准备使用的实物电路如图所示。请将滑动变阻器接入电路的正确位置。(用笔画线代替导线)

(2)现有10 Ω、20 Ω和50 Ω的定值电阻,电路中的电阻R1应选　　　　Ω的定值电阻。 
(3)测量结束后,应先断开开关,拆除　　　　两端的导线,再拆除其他导线,最后整理好器材。 
(4)小明处理数据后将P、U2描点在坐标纸上,并作出了一条直线,如图所示。请指出图象中不恰当的地方。

答案　(1)如图

(2)10
(3)电池
(4)图线不应画为直线;横坐标的标度不恰当。
16.[2013福建理综,19(2),12分]硅光电池在无光照时不产生电能,可视为一电子元件。某实验小组设计如图甲电路,给硅光电池加反向电压(硅光电池负极接高电势点,正极接低电势点),探究其在无光照时的反向伏安特性。图中电压表V1量程选用3 V,内阻为6.0 kΩ;电压表V2量程选用15 V,内阻约为30 kΩ;R0为保护电阻;直流电源电动势E约为12 V,内阻不计。
①根据图甲,用笔画线代替导线,将图乙连接成完整电路。

②用遮光罩罩住硅光电池,闭合开关S,调节变阻器R,读出电压表V1、V2的示数U1、U2。
(ⅰ)某次测量时,电压表V1示数如图丙,则U1=　　　　V,可算出通过硅光电池的反向电流大小为　　　　mA(保留两位小数)。 
(ⅱ)该小组测出大量数据,筛选出下表所示的9组U1、U2数据,算出相应的硅光电池两端反向电压Ux和通过的反向电流Ix(表中“-”表示反向),并在坐标纸上建立Ix-Ux坐标系,标出了与表中前5组Ux、Ix数据对应的5个坐标点。请你标出余下的4个坐标点,并绘出Ix-Ux图线。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
U1/V
0.00
0.00
0.06
0.12
0.24
0.42
0.72
1.14
1.74
U2/V
0.0
1.0
2.1
3.1
4.2
5.4
6.7
8.1
9.7
Ux/V
0.0
-1.0
-2.0
-3.0
-4.0
-5.0
-6.0
-7.0
-8.0
Ix/mA
000
0.00
-0.01
-0.02
-0.04
-0.07
-0.12
-0.19
-0.29

　　(ⅲ)由Ix-Ux图线可知,硅光电池无光照下加反向电压时,Ix与Ux成　　　　(填“线性”或“非线性”)关系。 
答案　①连线如图

②(ⅰ)1.40　0.23
(ⅱ)描点绘出Ix-Ux图线如图

(ⅲ)非线性
17.[2013天津理综,9(3),6分]要测绘一个标有“3 V　0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V,并便于操作。已选用的器材有:
电池组(电动势为4.5 V,内阻约1 Ω);
电流表(量程为0~250 mA,内阻约5 Ω);
电压表(量程为0~3 V,内阻约3 kΩ);
电键一个、导线若干。
①实验中所用的滑动变阻器应选下列中的　　　　(填字母代号)。 
A.滑动变阻器(最大阻值20 Ω,额定电流1 A)
B.滑动变阻器(最大阻值1 750 Ω,额定电流0.3 A)
②实验的电路图应选用下列的图　　　　(填字母代号)。 

③实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示。如果将这个小灯泡接到电动势为1.5 V,内阻为5 Ω的电源两端,小灯泡消耗的功率是　　　　W。 

答案　①A　②B　③0.1
18.[2013重庆理综,6(2),13分]某同学对有故障的电热毯进行探究。图1是电热毯的电路示意图,其中电热线和导线通过金属接线片连接。图2为测试电路实物图,A、B为测试表笔,电压表内阻很大,可视为理想电表。
①请在虚线框内画出与图2对应的电路图。

②断开K1,用上述测试电路在1和1'之间检测得知电热线无故障,然后测得电热线的U-I曲线如图3所示。已知电热线材料的电阻率为2.8×10-7 Ω·m,电热线的直径为0.200 mm,可求得此电热线的电阻为　　　　　kΩ,总长度为　　　　　m。(结果均保留两位有效数字) 

图1

图2

图3
③为了进一步检查故障,该同学闭合开关K1和K2,用表笔A和B分别对图1中所示的各点进行测试,部分测试结果如下表所示。由此测试结果可判断出电路有断路,位置在　　　　　之间(在“1和2”、“1'和2'”、“2和3”、“2'和3'”中选填一项)。 
测试点
3 和3'
1和1'
1和3
1和2'
2'和3'
电表指针
有无偏转
电压表
有
有
无
有
无
电流表
无
有
有
无
有

答案　①电路图如图(5分)

②0.58(0.57到0.59均可)　65(64到66均可)(每空2分)
③1'和2'(4分)
19.(2013课标Ⅱ,23,7分)某同学用量程为1 mA、内阻为120 Ω的表头按图(a)所示电路改装成量程分别为1 V和1 A的多用电表。图中R1和R2为定值电阻,S为开关。回答下列问题:
(1)根据图(a)所示的电路,在图(b)所示的实物图上连线。
(2)开关S闭合时,多用电表用于测量　　　　(填“电流”、“电压”或“电阻”);开关S断开时,多用电表用于测量　　　　(填“电流”、“电压”或“电阻”)。 
(3)表笔A应为　　　　色(填“红”或“黑”)。 
(4)定值电阻的阻值R1=　　　　Ω,R2=　　　　Ω。(结果取3位有效数字) 

答案　(1)连线如图所示(2分)

(2)电流　电压(2分。每空1分)
(3)黑(1分)
(4)1.00　8802分。每空1分)
20.[2013山东理综,21(2)]

图丙
霍尔效应是电磁基本现象之一,近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展。如图丙所示,在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,在M、N间出现电压UH,这个现象称为霍尔效应,UH为霍尔电压,且满足UH=kIBd,式中d为薄片的厚度,k为霍尔系数。某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。
①若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电,电流与磁场方向如图丙所示,该同学用电压表测量UH时,应将电压表的“+”接线柱与　　　　(填“M”或“N”)端通过导线连接。 
②已知薄片厚度d=0.40 mm,该同学保持磁感应强度B=0.10 T不变,改变电流I的大小,测量相应的UH值,记录数据如下表所示。
I(×10-3 A)
3.0
6.0
9.0
12.0
15.0
18.0
UH(×10-3 V)
1.1
1.9
3.4
4.5
6.2
6.8

　　根据表中数据在给定坐标纸上画出UH-I图线,利用图线求出该材料的霍尔系数为　　　　×10-3 V·m·A-1·T-1(保留2位有效数字)。 

③该同学查阅资料发现,使半导体薄片中的电流反向再次测量,取两个方向测量的平均值,可以减小霍尔系数的测量误差,为此该同学设计了如图丁所示的测量电路。S1、S2均为单刀双掷开关,虚线框内为半导体薄片(未画出)。为使电流自Q端流入,P端流出,应将S1掷向　　　　(填“a”或“b”),S2掷向　　　　(填“c”或“d”)。 

图丁
为了保证测量安全,该同学改进了测量电路,将一合适的定值电阻串接在电路中。在保持其他连接不变的情况下,该定值电阻应串接在相邻器件　　　　和　　　　(填器件代号)之间。 
答案　①M
②如下图所示　1.5(1.4或1.6)

③b　c　S1　E(或S2　E)
21.[2013广东理综,34(2)]图(a)是测量电阻RX的原理图。学生电源输出电压可调,电流表量程选0.6 A(内阻不计),标有长度刻度的均匀电阻丝ab的总长为30.0 cm。

图(a)

图(b)

图(c)
①根据原理图连接图(b)的实物图。
②断开S2,合上S1;调节电源输出电压为3.0 V时,单位长度电阻丝的电压u=　　　　V/cm。记录此时电流表A1的示数。 
③保持S1闭合,合上S2;滑动c点改变ac的长度L,同时调节电源输出电压,使电流表A1的示数与步骤②记录的值相同,记录长度L和A2的示数I。测量6组L和I值,测量数据已在图(c)中标出。写出RX与L、I、u的关系式RX=　　　　;根据图(c)用作图法算出RX=　　　　Ω。 
答案　①见解析图　②0.1　③uLI　6.0
考点四其他实验
自选模块一3-3
考点一分子动理论用油膜法估测分子的大小
1.[2013课标Ⅰ,33(1),6分]两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不再靠近。在此过程中,下列说法正确的是(　　)
A.分子力先增大,后一直减小
B.分子力先做正功,后做负功
C.分子动能先增大,后减小
D.分子势能先增大,后减小
E.分子势能和动能之和不变
答案　BCE
2.(2013北京理综,13,6分)下列说法正确的是(　　)
A.液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动
B.液体分子的无规则运动称为布朗运动
C.物体从外界吸收热量,其内能一定增加
D.物体对外界做功,其内能一定减少
答案　A
考点二气体
3.(2013重庆理综,10,12分)【选修3-3】
(1)某未密闭房间内的空气温度与室外的相同,现对该室内空气缓慢加热,当室内空气温度高于室外空气温度时,(　　)
A.室内空气的压强比室外的小
B.室内空气分子的平均动能比室外的大
C.室内空气的密度比室外的大
D.室内空气对室外空气做了负功
(2)汽车未装载货物时,某个轮胎内气体的体积为V0,压强为p0;装载货物后,该轮胎内气体的压强增强了Δp。若轮胎内气体视为理想气体,其质量、温度在装载货物前后均不变,求装载货物前后此轮胎内气体体积的变化量。
答案　(1)B　(2)ΔV=-ΔpV0p0+Δp
4.[2013福建理综,29(2),6分]某自行车轮胎的容积为V,里面已有压强为p0的空气,现在要使轮胎内的气压增大到p,设充气过程为等温过程,空气可看作理想气体,轮胎容积保持不变,则还要向轮胎充入温度相同,压强也是p0,体积为　　　　的空气。(填选项前的字母) 
A.p0pV B.pp0V
C.(pp0-1)V D.(pp0+1)V
答案　C
5.[2013课标Ⅰ,33(2),9分]

如图,两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同气缸直立放置,气缸底部和顶部均有细管连通,顶部的细管带有阀门K。两气缸的容积均为V0,气缸中各有一个绝热活塞(质量不同,厚度可忽略)。开始时K关闭,两活塞下方和右活塞上方充有气体(可视为理想气体),压强分别为p0和p0/3;左活塞在气缸正中间,其上方为真空;右活塞上方气体体积为V0/4。现使气缸底与一恒温热源接触,平衡后左活塞升至气缸顶部,且与顶部刚好没有接触;然后打开K,经过一段时间,重新达到平衡。已知外界温度为T0,不计活塞与气缸壁间的摩擦。求:
(ⅰ)恒温热源的温度T;
(ⅱ)重新达到平衡后左气缸中活塞上方气体的体积Vx。
答案　(ⅰ)75T0　(ⅱ)12V0
6.(2013山东理综,36,8分)(1)下列关于热现象的描述正确的一项是(　　)
a.根据热力学定律,热机的效率可以达到100%
b.做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的
c.温度是描述热运动的物理量,一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同
d.物体由大量分子组成,其单个分子的运动是无规则的,大量分子的运动也是无规律的

(2)我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超过七千米,再创载人深潜新纪录。在某次深潜实验中,“蛟龙”号探测到990 m深处的海水温度为280 K。某同学利用该数据来研究气体状态随海水深度的变化。如图所示,导热良好的气缸内封闭一定质量的气体,不计活塞的质量和摩擦,气缸所处海平面的温度T0=300 K,压强p0=1 atm,封闭气体的体积V0=3 m3。如果将该气缸下潜至990 m深处,此过程中封闭气体可视为理想气体。
①求990 m深处封闭气体的体积(1 atm相当于10 m深的海水产生的压强)。
②下潜过程中封闭气体　　　　(填“吸热”或“放热”),传递的热量　　　　(填“大于”或“小于”)外界对气体所做的功。 
答案　(1)c　(2)2.8×10-2 m3　放热　大于
考点三热力学定律与能量守恒

7.(2013广东理综,18,4分)图为某同学设计的喷水装置。内部装有2 L水,上部密封1 atm的空气0.5 L。保持阀门关闭,再充入1 atm的空气0.1 L。设在所有过程中空气可看作理想气体,且温度不变。下列说法正确的有(　　)
A.充气后,密封气体压强增加
B.充气后,密封气体的分子平均动能增加
C.打开阀门后,密封气体对外界做正功
D.打开阀门后,不再充气也能把水喷光
答案　AC
8.(2013浙江自选,13,10分)一定质量的理想气体,从初始状态A经状态B、C、D再回到状态A,其体积V与温度T的关系如图所示。图中TA、VA和TD为已知量。

(1)从状态A到B,气体经历的是　　　　　过程(填“等温”、“等容”或“等压”); 
(2)从B到C的过程中,气体的内能　　　　　(填“增大”、“减小”或“不变”); 
(3)从C到D的过程中,气体对外　　　　　(填“做正功”、“做负功”或“不做功”),同时　　　　　(填“吸热”或“放热”); 
(4)气体在状态D时的体积VD=　　　　　。 
答案　(1)等容(2分)　(2)不变(2分)　(3)做负功　放热(每空2分)　(4)TDTAVA(2分)
9.[2013江苏单科,12A(1)(2)]如图所示,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中,A→B和C→D为等温过程,B→C和D→A为绝热过程(气体与外界无热量交换)。这就是著名的“卡诺循环”。

(1)该循环过程中,下列说法正确的是　　　　。 
A.A→B过程中,外界对气体做功
B.B→C过程中,气体分子的平均动能增大
C.C→D过程中,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多
D.D→A过程中,气体分子的速率分布曲线不发生变化
(2)该循环过程中,内能减小的过程是　　　　(选填“A→B”、“B→C”、“C→D”或“D→A”)。若气体在A→B过程中吸收63 kJ的热量,在C→D过程中放出38 kJ的热量,则气体完成一次循环对外做的功为　　　　kJ。 
答案　(1)C　(2)B→C　25
自选模块二3-5
考点一碰撞与动量守恒探究碰撞中的不变量
1.[2013福建理综,30(2),6分]将静置在地面上,质量为M(含燃料)的火箭模型点火升空,在极短时间内以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的炽热气体。忽略喷气过程重力和空气阻力的影响,则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是(　　)
A.mMv0 B.Mmv0
C.MM-mv0 D.mM-mv0
答案　D　根据动量守恒定律mv0=(M-m)v,得v=mM-mv0,选项D正确。
2.[2013江苏单科,12C(3)]如图所示,进行太空行走的宇航员A和B的质量分别为80 kg和100 kg,他们携手远离空间站,相对空间站的速度为0.1 m/s。A将B向空间站方向轻推后,A的速度变为0.2 m/s,求此时B的速度大小和方向。

答案　0.02 m/s　离开空间站方向
3.[2013课标Ⅱ,35(2),10分]如图,光滑水平直轨道上有三个质量均为m的物块A、B、C。B的左侧固定一轻弹簧(弹簧左侧的挡板质量不计)。设A以速度v0朝B运动,压缩弹簧;当A、B速度相等时,B与C恰好相碰并粘接在一起,然后继续运动。假设B和C碰撞过程时间极短。求从A开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中,
(ⅰ)整个系统损失的机械能;
(ⅱ)弹簧被压缩到最短时的弹性势能。

答案　(ⅰ)116mv02　(ⅱ)1348mv02
考点二光电效应爱因斯坦光电效应方程
4.(2013浙江自选,14,10分)小明用金属铷为阴极的光电管,观测光电效应现象,实验装置示意如图甲所示。已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s。

(1)图甲中电极A为光电管的　　　　　(填“阴极”或“阳极”); 
(2)实验中测得铷的遏止电压UC与入射光频率ν之间的关系如图乙所示,则铷的截止频率νC=　　　　　Hz,逸出功W0=　　　　　J; 
(3)如果实验中入射光的频率ν=7.00×1014 Hz,则产生的光电子的最大初动能Ek=　　　　　J。 
答案　(1)阳极(3分)
(2)(5.12~5.18)×1014(2分)　(3.39~3.43)×10-19(2分)
(3)(1.21~1.25)×10-19(3分)
5.(2013北京理综,20,6分)以往我们认识的光电效应是单光子光电效应,即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识,用强激光照射金属,由于其光子密度极大,一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能,从而形成多光子光电效应,这已被实验证实。

光电效应实验装置示意如图。用频率为ν的普通光源照射阴极K,没有发生光电效应。换用同样频率ν的强激光照射阴极K,则发生了光电效应;此时,若加上反向电压U,即将阴极K接电源正极,阳极A接电源负极,在KA之间就形成了使光电子减速的电场。逐渐增大U,光电流会逐渐减小;当光电流恰好减小到零时,所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功,h为普朗克常量,e为电子电量)(　　)
A.U=hνe-We B.U=2hνe-We
C.U=2hν-W D.U=5hν2e-We
答案　B
考点三原子结构原子核
6.(2013重庆理综,2,6分)铀是常用的一种核燃料,若它的原子核发生了如下的裂变反应:92235U+01n a+b+201n
则a+b可能是(　　)
A.54140Xe+3693Kr B.56141Ba+3692Kr
C.56141Ba+3893Sr D.54140Xe+3894Sr
答案　D
7.[2013福建理综,30(1),6分]在卢瑟福α粒子散射实验中,金箔中的原子核可以看作静止不动,下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹,其中正确的是(　　)

答案　C　金箔中的原子核与α粒子都带正电,α粒子接近原子核过程中受到斥力而不是引力作用,A、D错误;由原子核对α粒子的斥力作用,及物体做曲线运动的条件,知曲线轨迹的凹侧应指向受力一方,选项B错、C对。
8.[2013课标Ⅱ,35(1),5分]关于原子核的结合能,下列说法正确的是(　　)
A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量
B.一重原子核衰变成α粒子和另一原子核,衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能
C.铯原子核(55133Cs)的结合能小于铅原子核(82208Pb)的结合能
D.比结合能越大,原子核越不稳定
E.自由核子组成原子核时,其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能
答案　ABC　由原子核的结合能定义可知,原子核分解成自由核子时所需的最小能量为原子核的结合能,选项A正确;重原子核的核子平均质量大于轻原子核的平均质量,因此原子核衰变产物的结合能之和一定大于衰变前的结合能,选项B正确;铯原子核的核子数少,因此其结合能小,选项C正确;比结合能越大的原子核越稳定,选项D错误;自由核子组成原子核时,其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能,选项E错误。

9.(2013天津理综,1,6分)下列说法正确的是(　　)
A.原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律
B.α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流
C.氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子
D.发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关
答案　C
10.(2013广东理综,17,6分)铀核裂变是核电站核能的重要来源,其一种裂变反应式是 92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301n。下列说法正确的有(　　)
A.上述裂变反应中伴随着中子放出
B.铀块体积对链式反应的发生无影响
C.铀核的链式反应可人工控制
D.铀核的半衰期会受到环境温度的影响
答案　AC
11.[2013江苏单科,12C(1)(2)](1)如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等,则它们的　　　　也相等。 
A.速度 B.动能 C.动量 D.总能量
(2)根据玻尔原子结构理论,氦离子(He+)的能级图如图所示。电子处在n=3轨道上比处在n=5轨道