高水平大学自主选拔学业能力测试 自然科学.docx
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高水平大学自主选拔学业能力测试自然科学
2011年高水平大学自主选拔学业能力测试
自然科学
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.将答案写在答题卡上,写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题:
本大题共10小题,每小题3分,共30分。
在每小题给出的四个选项中,有一个或多个选项是正确的,把正确选项前的字母填在答题卡上。
1.根据玻尔的氢原子理论,当某个氢原子吸收一个光子后,
A.氢原子所处的能级下降B.氢原子的电势能增大
C.电子绕核运动的半径减小D.电子绕核运动的动能增大
2.如图,纸面内两根足够长的细杆ab、cd都穿过小环
M,杆ab两端固定,杆cd可以在纸面内绕过d点并
与纸面垂直的定轴转动。
若杆cd从图示位置开始,
按照图中箭头所示的方向,以匀角速度转动,则小环
M的加速度
A.逐渐增加B.逐渐减小
C.先增加后减小D.先减小后增加
3.如图,在杨氏双缝干涉实验中,若单色点光源从图示位置沿垂直于SO的方向向上移动一微小距离,则屏上的干涉条纹将
A.向上移动,间距不变
B.向上移动,间距变大
C.向下移动,间距不变
D.向下移动,间距变大
4.一质点沿直线做简谐振动,相继通过距离为16cm的两点A和B,历时1s,并且在A、B两点处具有相同的速率;再经过1s,质点第二次通过B点。
该质点运动的周期和振幅分别为
A.3s,
cmB.3s,
cm
C.4s,
cmD.4s,
cm
5.如图,水流由与水平方向成α角的柱形水管流入水平水槽,并由水槽左右两端流出,则从右端流出的水量与从左端流出的水量的比值可能为
A.
B.
C.
D.
6.如图,带电质点Pl固定在光滑的水平绝缘桌面上,在桌面上距Pl一定距离有另一带电质点P2,P2在桌面上运动。
某一时刻质点P2的速度沿垂直于P1P2连线的方向,则
A.若P1、P2带同种电荷,以后P2一定做速度变大的曲线运动
B.若P1、P2带同种电荷,以后P2一定做加速度变大的曲线运动
C.若P1、P2带异种电荷,以后P2的速度大小和加速度大小可能都不变
D.若P1、P2带异种电荷,以后P2可能做加速度、速度都变小的曲线运动
7.如图,空间某区域内存在着匀强磁场,磁场的上下边界水平,方向与竖直平面(纸面)垂直;两个由完全相同的导线制成的刚性线框a和b,其形状分别是周长为4L的正方形和周长为6L的矩形。
线框a和b在竖直面内从图示位置自由下落。
若从开始下落到线框完全离开磁场的过程中安培力对两线框的冲量分别为Ia、Ib,则Ia:
Ib为
A.3:
8B.1:
2C.1:
1D.3:
2
8.用0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定20.00mLCH3COOH溶液过程中,溶液的pH随NaOH溶液加入量的变化曲线如图所示。
下列有关混合溶液的说法正确的是
A.在ab段与be段,pH升高趋势不同的原因是be段形成了缓冲体系
B.在b、c间任一点,c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)>c(Na+)
C.在d点,c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
D.pH=7时,c(H+)=c(OH-),c(CH3COO-)=c(Na+),c(CH3COOH)=0
9.下列有关表述正确的是
A.氟是最活泼的非金属,所以其标准电极电势最大,第一电离能也最大
B.LiF和AgF都为离子晶体,但LiF在水中的溶解度比AgF小
C.因为Zn(OH)2和Al(OH)3,都是两性氢氧化物,所以它们均能溶解于醋酸和氨水中
D.化学反应的活化能越高,则反应放出的能量也越多
10.下列分子中所有原子均在同一个平面内的是
A.H3BO3B.XeO3C.D.
二、实验题:
12分。
根据题目要求作答。
11.(12分)当压强不变、温度变化量Δt不太大时,液体或固体在某一温度下的体膨胀系数α可以表示为
,其中V为该温度时的体积,ΔV为体积的变化量。
一般来说,在常温常压下液体和固体的体膨胀系数分别在10-3/K量级和
l0-6-10-5/K量级。
图中所示的装置可以用来测量控温箱中圆筒形玻璃容器内液体的体膨胀系数,实验步骤如下:
控制箱
①拿掉浮标,将液体的温度调控为接近室温的某一温度t0,测量液柱的高度h。
②放入浮标,保持压强不变,将液体的温度升高一个不太大的量Δt,用精密的位置传感器确定指针高度的变化量Δh。
③利用步骤①和②中测得的数据计算液体在t0时的体膨胀系数α。
回答下列问题:
(1)不考虑温度变化导致的液体密度变化,写出用测量量表示的α的表达式;
(2)①在温度升高过程中,液体密度变化会对用上面的表达式计算出的结果有什么影响?
为什么?
②在所用浮标为直立圆柱体时,某同学对如何减小这一影响提出了以下几条建议,其中有效的是____________。
(填入正确选项前的字母)
A.选用轻质材料制成的浮标
B.选用底面积较大的浮标
C.选用高度较小的浮标
D.尽量加大液柱的高度h
E.尽量选用底面积大的玻璃容器
三、推理、论证题:
本大题共3小题,共32分。
解答时应写出必要的文字说明和推理过程。
12.(10分)NF3是一种无色无臭的稳定气体(熔点-206.8℃,沸点-129.0℃),目前在半导体工业中可用作新型刻蚀气和清洁气。
排放出的少量NF3在大气臭氧层难以分解,所产生的温室效应是CO2的一万多倍,因此NF3的结构、性质和高效分解反应的研究日益受到关注。
请回答如下问题:
(1)PF3、NH3和NF3结构相似,分子构型均是_______,键角大小顺序为___________
(2)NF3在高温连续反应器中可与Cu反应生成CuF和一种无色气体(熔点-164.5℃,沸点-73.0℃,密度是H2的52倍),该气体可作为许多物质的氟化剂,写出其分子式_________,可能的结构是________,该气体在150℃时可发生类似N2O4离解的反应,其原因是____;
(3)研究发现,在180~330°C、水蒸气存在时采用Mn2P2O7催化剂,可使NF3发生分解,反应的化学方程式为_______________,进一步的研究还发现添加氧气后可提高NF3分解反应转化率,其原理是__________________;
(4)在400℃、无水、无氧条律下利用金属氧化物如Al2O3等与NF3反应,也可分解NF3。
与(3)比较,本方法的优点是___________________。
13.(11分)两位物理学家因石墨烯(graphene)的研究工作获得了2010年的诺贝尔物理奖。
石墨烯可看成是单层石墨片的二维材料,具有特殊的性质和功能。
下图为石墨烯的结构,碳碳键的键长为0.142nm。
请回答:
(1)从石墨烯中抽取一个二维晶胞(图中的虚线所围),该晶胞面积为______,该晶胞中含有的碳原子个数为____,晶胞的顶角原子A实际占有的碳原子个数是____,顶角原子B实际占有的碳原子个数是_______;
(2)石墨烯中共价键的键型有____和____,对应的成键原子轨道分别为_______和__________,石墨烯与金刚石中的碳碳键的键能相比,________的键能较大;
(3)按照你的化学知识,预测硅是否容易形成类似石墨烯的二维片状结构?
理由何在?
14.(11分)在压强不太大,温度不太低的情况下,气体分子本身的大小比分子间的距离小很多,因而在理想气体模型中通常忽略分子的大小。
己知液氮的密度ρ=810kg·m-3,氮气的摩尔质量Mmol=28×l0-3kg·mol-1。
假设液氮可看作由立方体分子堆积而成,根据所给数据对标准状态下的氮气做出估算,说明上述结论的合理性。
四、计算题:
本大题共2小题,共26分。
解答时应写出必要的文字说明、方程式和主要演算步骤。
只写出最后结果的不能得分。
15.(12分)如图,质量分别为m和3m的物块A、B用一根轻弹簧相连,置于光滑的水平面上,物块A刚好与墙接触。
现用外力缓慢向左推物块B使弹簧压缩,然后撤去外力,此过程中外力做功为W,求:
(1)从撤去外力到物块A离开墙壁的过程中,墙壁对物块A的冲量;
(2)在物块A离开墙壁后的运动过程中,物块A、B速度的最小值。
16.(14分)如图,xy平面为一光滑水平面。
在x>0,y>0的空间区域内有平行于xy平面的匀强电场,场强大小为E=100V/m;在x>0,y<3m的区域内同时有垂直于xy平面的磁场。
一质量为m=2×10-6kg、电荷量大小为q=2×l0-7C的带负电粒子从坐标原点O以一定的初动能入射,在电场和磁场的作用下发生偏转,到达P(4,3)点时,动能变为初动能的0.2倍,速度方向平行于y轴正方向。
最后,粒子从y轴上y=5m的M点射出电场,动能变为初动能的0.52倍。
(1)OP连线上与M点等电势的点的坐标;
(2)粒子由P点运动到M点所需的时间。
2011年高水平大学自主选拔学业能力测试
自然科学试题参考答案和评分参考
评分说明:
1.本解答给出了一种或几种解法供参考,如果考生的解法与本解答不同,可根据试题的主要考查内容比照评分参考制订相应的评分细则。
2.对计算题,当考生的解答在某一步出现计算错误而影响后继部分的结果时,原则上不重复扣分,最后的结果不给分。
一、选择题:
每小题3分,共30分。
答案完全正确给3分:
选对但不全的得2分,有选错的得0分。
1.B2.A3.C4.D5.D
6.ACD7.A8.AC9.B10.AC
二、实验题:
12分。
ll
(1)
(4分)
(2)①会使实验结果的α偏小。
(2分)
因为温度升高时,液体体积增大,密度减小,使得浮标浸入液体中的部分变大,相当于测得的Δh值变小,所以会使实验结果的值α偏小。
(2分)
②ACD(4分,选对1个给2分,选对2个给3分,选对3个给4分;选错1个扣2分:
最低得分0分。
)
三、推理、论证题:
共32分。
12.
(1)三角锥NH3>NF3>PF32分
(2)N2F4
2分
或
分子中F的电负性大于N,使N周围的电子云密度变小,N-N轨道重叠后形成的负电区中电子云密度小,使N-N距离变大,所以N-N键容易断裂开生成NF2。
1分
(3)2NF3+3H2O=NO+NO2+6HF
(或2NF+3H2O=N2O3+6HF或3NF3+5H2O=9HF+HNO3+2NO)2分
O2与前一反应的产物NO发生反应,可推动NF3的水解分解。
2分
(4)没有HF生成,减少对反应设备的腐蚀和对环境的污染
(2NF3+Al2O3=NO+NO2+2AlF3)1分
13.
(1)0.0524nm22
每空1分,共4分
(2)σ键共轭π键sp2杂化轨道p轨道石墨烯每空1分,共5分
(3)硅很难形成二维片状结构。
因为硅是第3周期的元素,原子半径大,3p轨道不容易重叠形成
π键和共轭
π键.(其它说法:
硅的3p轨道相距较远,不易重叠成π键;硅的原子半径大,化学键的键能小等也可以适当给分)2分
14.标准状态下气体单位体积的分子数为
①
分子间的平均距离为
②
设液氮分子的边长为d,质量为m,单位体积的分子数为n,由此可估算氮分子的大小。
由
③
且
④
联立③④式得⑤
联立①②⑤式并代入相关数据,得
⑥
即分子平均距离约为分子大小的8.7倍,气体分子本身的大小可忽略。
评分参考:
本题11分。
①式2分,②式1分,③式3分,⑤⑥式各2分,最后结论1分。
四、计算题:
共26分。
15.
(1)压缩弹簧时外力做功全部转化为弹性势能。
撒去外力后,物块B在弹力作用下做加速运动。
在弹簧恢复原长的过程中,系统的机械能守恒。
设弹簧恢复原长时,物块B的速度为vB0,有
①
②
此过程中系统的动量变化即为墙给A的冲量,有
③
联立①③式得
④
(2)当弹簧恢复原长时,物块A的速度为最小值
,有
⑤
物块A离开墙壁后,在弹簧的作用下速度逐渐增大,物块B速度逐渐减小。
当弹簧再一次恢复原长时,物块A达到最大速度
.物块B的速度减小到最小值
.在此过程中系统的动量守恒、机械能守恒,有
⑥
⑦
联立②⑥⑦式,可得
⑧
评分参考:
本题12分。
第
(1)问5分,①式2分,③式2分,④式1分;第
(2)问7分,⑤⑥⑦式各2分,⑧式1分。
16.
(1)设粒子在P点时的动能为Ek,则初动能为5Ek,在M点的动能为2.6Ek。
由于洛仑兹力不做功,粒子从O点到P点和从P点到M点的过程中,电场力做功分别为-4Ek和1.6Ek,O点和P点及M点的电势差分别为
①
由几何关系得OP的长度为5m。
沿OP方向电势每米下降
。
设OP连线上与M点电势相等的点为D.则
m②
OP与x轴的夹角
D点的坐标为
xD=3cosα=2.4m③
yD=3sinα=1.8m④
(2)过P点作PN垂直于x轴,N为垂足,由几何关系可得△MOD与△PON全等,故MD⊥OP。
电场方向与等势线MD垂直,即电场沿OP方向。
设粒子在P点的速度火小为v,在由O点运动到P点的过程中满足
⑤
粒子在由P运动到M的过程中,在垂直电场方向不受外力,做匀速直线运动,其速度大小为
v⊥=vcosα⑥
运动的距离为
s=4m⑦
粒子由P点运动到M点所用的时间为
⑧
联立⑤⑥⑦⑧式得
t=1s⑨
评分参考:
本题14分。
第
(1)问7分,①式得3分,②式得2分,③④式各1分;第
(2)问7分,得出“电场沿OP方向”的结论给1分,⑤式2分,⑥⑦⑧⑨式各1分。
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