华约自主招生物理试题与答案.docx
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华约自主招生物理试题与答案
(2018)华约自主招生物理试题与答案
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2018年高水平大学<华约)自主选拔学业能力测试
物理探究
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。
本试卷共七大题,满分100分。
解答应写出必要的文字说明、方程式和主要演算步骤。
一、<15分)<1)质量约1T的汽车在10s内由静止加速到60km/h。
如果不计阻力,发动机的平均输出功率约为多大?
d6Vc6Pr4Tc
<2)汽车速度较高时,空气阻力不能忽略。
将汽车简化为横截面积约1m2的长方体,并以此模型估算汽车以60km/h行驶时为克服空气阻力所增加的功率。
已知空气密度ρ=1.3kg/m3。
d6Vc6Pr4Tc
<3)数据表明,上述汽车所受阻力与速度平方的关系如图所示。
假定除空气阻力外,汽车行驶所受的其它阻力与速度无关,估计其它阻力总的大小。
d6Vc6Pr4Tc
二、<10分)核聚变发电有望提供人类需要的丰富清洁能源。
氢核聚变可以简化为4个氢核<
)聚变生成氦核<
),并放出2个正电子<
)和2个中微子<
)。
d6Vc6Pr4Tc
<1)写出氢核聚变反应方程;
<2)计算氢聚变生成一个氦核所释放的能量;
<3)计算1kg氢完全聚变所释放的能量;它相当于多少质量的煤完全燃烧放出的能量?
(1kg煤完全燃烧放出的能量约为3.7×107J>。
已知:
m<
)=1.6726216×10-27kg,m<
)=6.646477×10-27kg,
m<
)=9.109382×10-31kg,m<
)≈0,c=2.99792458×108m/s。
三、(15分>明理同学平时注意锻炼身体,力量较大,最多能提起m=50kg的物体。
一重物放置在倾角θ=15°的粗糙斜坡上,重物与斜坡间的摩擦因数为μ=
≈0.58。
试求该同学向上拉动的重物质量M的最大值?
d6Vc6Pr4Tc
四、(15分>如图,电阻为R的长直螺线管,其两端通过电阻可忽略的导线相连接。
一个质量为m的小条形磁铁从静止开始落入其中,经过一段距离后以速度v做匀速运动。
假设小磁铁在下落过程中始终沿螺线管的轴线运动且无翻转。
d6Vc6Pr4Tc
(1>定性分析说明:
小磁铁的磁性越强,最后匀速运动的速度就越小;
(2>小磁铁做匀速运动时在回路中产生的感应电动势约为多少?
五、(10分>自行车胎打足气后骑着很轻快。
由于慢撒气——缓慢漏气,车胎内气压下降了四分之一。
求漏掉气体占原来气体的比例η。
假设漏气过程是绝热的,一定质量的气体,在绝热过程中其压强p和体积v满足关系pvγ=常量,式中参数γ是与胎内气体有关的常数。
d6Vc6Pr4Tc
六、(15分>如图所示,在光学用直导轨型支架上,半径为R的球面反射镜放置在焦距为f的凸透镜右侧,其中心位于凸透镜的光轴上,并可沿凸透镜的光轴左右调节。
d6Vc6Pr4Tc
(1>固定凸透镜与反射镜之间的距离l,将一点光源放置于凸透镜的左侧光轴上,调节光源在光轴上的位置,使该光源的光线经凸透镜——反射镜——凸透镜后,成实像于点光源处。
问该点光源与凸透镜之间的距离d可能是多少?
d6Vc6Pr4Tc
(2>根据(1>的结果,若固定距离d,调节l以实现同样的实验目的,则l的调节范围是多少?
七、(20分>“顿牟缀芥”是两干多年前我国古人对摩擦起电现象的观察记录,经摩擦后带电的琥珀能吸起小物体。
现用下述模型分析探究。
d6Vc6Pr4Tc
在某处固定一个电荷量为Q的点电荷,在其正下方h处有一个原子。
在点电荷产生的电场(场强为E>作用下,原子的负电荷中心与正电荷中心会分开很小的距离l,形成电偶极子。
描述电偶极子特征的物理量称为电偶极矩p,p=ql,这里q为原子核的电荷。
实验显示,p=αE,α为原子的极化系数,反映其极化的难易程度。
被极化的原子与点电荷之间产生作用力F。
在一定条件下,原子会被点电荷“缀”上去。
d6Vc6Pr4Tc
(1>F是吸引力还是排斥力?
简要说明理由;
(2>若固定点电荷的电荷量增加一倍,力F如何变化,即求
的值;
(3>若原子与点电荷间的距离减小一半,力F如何变化,即求
的值。
2018年高水平大学自主选拔学业能力测试
物理探究答案及评分参考
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。
d6Vc6Pr4Tc
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。
d6Vc6Pr4Tc
一、本题共15分。
(1>假设汽车启动时做匀加速运动,根据匀加速运动规律有
①
F=ma②
在不计阻力的情况下,汽车的平均功率为
③
联立①②③式并代入数据解得
P=1.4×104W④
(2>假设汽车的截面积为A,当汽车以一定速度运动时,将推动前方的空气使之获得相应的速度,则在Δt时间内,车前方以A为底、vΔt为高的柱形空气获得的动能为d6Vc6Pr4Tc
⑤
为使该空气柱在Δt时间内获得上述动能,车需增加的功率为
⑥
根据已知条件,车的截面积约为1m2,代入上式解得
P=3×103W⑦
(3>当汽车匀速运动时,牵引力与阻力平衡,由图可知
F=kv2+f
式中F为牵引力,f为除空气阻力外的其它阻力之和,外推图线得
f=125N
评分参考:
第(1>问4分,①②③④式各1分;
第(2>问7分,⑤⑥式各3分,⑦式1分;
第(3>问4分。
二、本题共10分。
(1>4
→
+2
+2
(2>一次反应中的质量亏损为
①
相应放出能量为
△E=△mc2②
联立①②式并代入数据解得
△E=3.79×10-12J
(3>1kg氢完全反应能放出能量
③
代入数据得
E=5.67×1014J④
相当于完全燃烧的煤的质量约为
M=
=1.5×107kg⑤
评分参考:
第(1>问2分;第(2>问4分;第(3>问4分,其中③式2分。
数值结果只要数量级正确即给分。
三、本题共15分。
设该同学拉动重物的力F的方向与斜面成角度φ,根据力的平衡,在垂直于斜面的方向上有
FN+Fsinφ-Mgcosθ=0①
式中FN是斜面对重物的支持力,其大小等于重物对斜面的正压力。
沿斜面的方向上有
Fcosφ-μFN-Mgsinθ=Ma②
根据题意,重物刚能被拉动,加速度a近似为零,由牛顿运动定律
Fcosφ-μFN-Mgsinθ=0③
联立①③式得
④
令
⑤
联立④⑤式得
⑥
要使质量最大,分子须取最大值,即
,
⑦
此时能拉动的重物的质量的最大值为
⑧
由题给数据,知
,
⑨
于是该同学能拉动的重物质量不超过Mmax,有
⑩
评分参考:
①②式各3分,得到⑦式5分,得到⑩式4分。
四、本题共15分。
(1>根据楞次定律,小磁铁的磁性越强,通过导线环的磁通量越大,因此下落过程中在导线环中产生的感应电流越大,这些感应电流产生的磁场也越强,从而对小磁铁的阻碍也越大,小磁铁向下运动的加速度越小,因此其极限速度就越小。
d6Vc6Pr4Tc
(2>设小磁铁做匀速运动时,下落距离h,在此过程中有
mgh≈Q①
式中Q为小磁铁下落时在螺线管中产生的焦耳热,其大小为
②
式中E是感应电动势,Δt是小磁铁通过距离h所需的时间。
由于小磁铁匀速运动,因此有
③
联立①②③式得
④
评分参考:
第(1>问5分:
第(2>问10分,①式4分,②式3分,③式2分,④式1分。
五、本题共10分。
解法一:
设原来气体压强为p、体积为V。
绝热膨胀漏气后气体压强变为p/,体积为V/。
根据题意有
P/=(1—1/4>p=3p/4①
漏气过程绝热,则有
pVγ=p/V/γ或
②
因此,漏出气体占原来气体的比例为
③
评分参考:
②③式各5分。
解法二:
设胎内原来气体质量为m、压强为P、体积为V。
漏气后变为质量m/,压强p/=3p/4,体积仍为V。
d6Vc6Pr4Tc
漏气过程绝热,可以设想,漏气前质量为m/的气体占有体积
,经绝热过程而膨胀到整个轮胎体积V。
于是有
①
由此得
②
漏出气体占原有气体的比例为
③
评分参考:
①②式各3分,③式4分。
六、本题共15分。
(1>可分下列三种情况讨论:
第一种情况:
通过调节光源与透镜之间的d值(d>f>,如右图所示。
当
v+R=l
即:
由光源发出的任意光线穿过透镜后,点光源成实像于透镜右侧光轴上的C点,而C点正好处在反射镜的球心位置上,光线会沿反射镜的半径方向入射到它上面,并将沿同一路径反射回去,所有这样的光线都将会聚于光源所在点。
由d6Vc6Pr4Tc
解得
第二种情况:
调节左侧光源与透镜之间的d值(d
当v+R=l,v<0
即:
由点光源发出的光线穿过透镜后,点光源成虚像于透镜左侧光轴上的C点,而C点正好处在反射镜的球心位置上,光线会沿反射镜的半径方向入射到它上面,并将沿同一路径反射回去,所有这样的光线都将会聚于光源所在点。
由d6Vc6Pr4Tc
解得
第三种情况:
如正好有条件R=l,调节左侧光源与透镜之间的d值(d>f>,右图所示。
当V=R=l
即:
由点光源发出的光线通过透镜后,点光源成实像于透镜右侧光轴上的C点,C点正好处在反射镜的对称中心,光线可被反射镜对称反射,再经凸透镜后,形成如图光路(由上到下或由下到上>,也将会聚于光源所在点。
由d6Vc6Pr4Tc
解得
(2>对应于(1>中的三种情况。
对应于第一种情况,即:
根据d>f,当
实现实验目的l可调节范围是:
l>R+f
对应于第二种情况,即:
根据d 实现实验目的l可调节范围是: l 对应于第三种情况,即: 根据d>f,R=I, 实现实验目的需调节: l=R 评分参考: 第(1>问10分,第1种情况和第2种情况各4分,第3种情况2分; 第(2>问5分,对应于第1种和第2种情况各2分,第3种情况1分。 七、本题共20分。 (1>F为吸引力。 理由: 当原子极化时,与Q异性的电荷移向Q,而与Q同性的电荷被排斥而远离Q。 这样异性电荷之间的吸引力大于同性电荷的排斥力,总的效果是吸引。 d6Vc6Pr4Tc (2> =4 (3> 设电荷Q带正电(见图>。 电荷Q与分离开距离l的一对异性电荷间的总作用力为 ① 这里 ,而p=ql为原子极化形成的电偶极矩,式中负号表示吸引力。 实验显示,p=aE,而电荷Q在离它h处的原子所在地产生的电场大小为 ② 于是,电荷Q与极化原子之间的作用力为 ③ 它正比于固定电荷的平方,反比于距离的五次方,因此不管电荷Q的符号,均产生吸引力;电荷增加一倍,力变为4倍;距离缩短一半,则力变为32倍。 d6Vc6Pr4Tc 评分参考: 第(1>问5分,正确得出结论2分,理由3分。 第(2>问和第(3>问的结果各3分。 推理过程共9分。 ①式5分,②③各2分。 申明: 所有资料为本人收集整理,仅限个人学习使用,勿做商业用途。
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- 华约 自主 招生 物理试题 答案
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