2014年北约自主招生物理试题及参考解答

2014“北约”自主招生物理试题一、选择题1、一气球静止在赤道上空，考虑地球自转，则A气球在万有引力和浮力的作用下，处于平衡状态B气球绕地球运动的周期等于地球自转周期C气球所受万有引力小于浮力D气球所受万有引力大于浮力2、两个相向运动的惯性系S、S，一个惯性系的观察者看另外一个惯性系的物理过程，A惯性系S看惯性系S，物理过程是变快B惯性系S看惯性系S，物理过程是变慢C惯性系S看惯性系S，物理过程是变快D惯性系S看惯性系S，物理过程是变慢3、以下选项正确的是：A. 在粒子散射实验中，有大量的粒子具有一个很明显的偏转角B. 衰变辐射的粒子是因为电子跃迁产生的C. 化学反应不会改变放射性元素的半衰期D. 比结合能越小，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定4、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，AB和CD 为等温过程，BC和为绝热过程（气体与外界无热量交换）。这就是著名的“卡诺循环”。该循环过程中，下列说法正确的是：AAB过程中，外界对气体做功BBC过程中，气体分子的平均动能增大CCD过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多DD A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化二填空题m2m2r5、如图，一个质量为2m的球和一个质量为m的球，用长度为2r的轻杆连在一起，两个球都限制在半径为r的光滑圆形竖直轨道上，轨道固定于地面。初始时刻，轻杆竖直，且质量为2m的球在上方；此时，受扰动两球开始运动，当质量为2m的球运动到轨道最低点时，速度为 。轨道对两球组成的系统的力为 。6、把高压气体压入一个瓶子中，当把瓶子盖打开时，外界对气体 （填写“做正功”或“做负功”或“不做功”），气体的温度 （填写“升高”或“降低”或“不变”）。7、一个带正电的导体在空间中产生电场，用检验电荷去测电场。若检验电荷为正电荷，则对测量的影响是 （填写“变大”或“变小”或“不变”）。若检验电荷为负电荷，则对测量的影响是 （填写“变大”或“变小”或“不变”）。8 、现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构。为满足测量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为。已知普朗克常量h、电子质量m和电子电荷量e，电子的初速度不计，则电子动量可表示为 ；显微镜工作时电子的加速电压应为 。三、解答题9、在真空中，质量为1和2的两个小球，只受万有引力作用，某个时刻，两球相距0，1的速度为0,方向指向2，2的速度为0，速度垂直于两球球心连线，问当速度0满足什么关系时，两个小球的间距可以为无穷远。v0v0l010、如图，区域中一部分有匀强磁场，另一部分有匀强电场，方向如图所示，一个带正电的粒子，从A点以速度v出发，射入匀强磁场，方向未知，经过t1时间运动到磁场与电场交界处B点，此时速度方向垂直于两个场的分界线，此后粒子在电场的作用下，经过t2时间从C点离开电场，已知磁场宽度l1与电场宽度l2，A与B点的水平距离为d，速度v。CEABd（1）求整个运动过程中粒子的最大速度（2）求B/EB（3）求t1/t211、相距的光源和光屏组成一个系统，并整体浸没在均匀的液体当中，液体折射率等于2。实验室参照系下观察此系统，问：（1）当液体介质速度为零的时候，光源发出光射到光屏所需时间是多少？（2）当液体介质沿光源射向光屏的方向匀速运动，且速度为时，则光从光源到光屏所需时间为多少？（3）当液体介质沿垂直于光源与光屏连线的方向匀速运动，且速度为时，再求光从光源到光屏所需时间。光源光屏2014“北约”自主招生物理试题答案【参考答案】【试题总评】2014年北约联盟的自主招生物理试题秉承了去年的命题模式，其中，选择题和填空题中一部分按照高考难度，可以说属于送分题，一部分难度稍大于高考，但是没有超出中学知识范围，能力要求较高。计算题中一道涉及非惯性系，一道涉及相对论知识，难度较大。一、选择题1、BD 气球静止在空气中，随地球自转一起运动，气球绕地球运动的周期等于地球自转周期，气球在万有引力和浮力的作用下，绕地球做匀速圆周运动，所受合外力指向地心，气球所受万有引力大于浮力，选项BD正确。2、BD 根据运动的钟变慢，一个惯性系的观察者看另一个惯性系的物理过程都是变慢的，选项BD正确。3、C 在粒子散射实验中，绝大多数粒子方向不变或偏转很小，选项A错误。衰变辐射的粒子是原子核内的中子转化为质子和电子，电子从原子核内辐射出来的，选项B错误。半衰期是原子核的性质，与原子核所处的物理化学状态无关，化学反应不会改变放射性元素的半衰期，C正确。 比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故选项D错误。4、CAB为等温过程，内能不变，体积增大，气体对外做功，故选项A错误。BC为绝热过程，与外界不交换热量，体积增大，对外做功，内能减少，故气体分子的平均动能减少，选项B错误。CD为等温过程，体积减少，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，选项C正确D A为绝热过程，体积减少，外界对气体做功，气体温度升高，气体分子的速率分布曲线向速率大的方向移动，故选项D错误。二、填空题5、【解答】(1)由机械能守恒，有： (2)如图，质心的位置为两球的加权平均处，质量为两球质量和，质心到圆心的距离=则质心的速度为所在处杆的线速度：=于是有 将=代入，得: 6、【解答】高压气体释放后，气体对外做功，即相当于外界对气体做负功，由热力学第一定律，气体内能减小，气体温度下降。7、【解答】变小 变大 对于带正电的导体在空间中产生电场，放入正检验电荷测量电场，该处电场减小，对测量的影响是变小；放入负检验电荷测量电场，该处电场增大，对测量的影响是变大。8、【解答】 由德布罗意波波长公式可知：，又，解得电子动量，设显微镜工作时，电子的加速电压为U，由动能定理联立解得：U=三、解答题9、【解答】法一：换一个参考系，如以为参考系，的初速度变为0，的受力为+，为万有引力，为惯性力又因为对于而言，自身保持静止，故=则以为参考系的受力为2=，其中表示两者之间距离。相当于固定，且把的质量变为2，则要能相距无穷远，则有 化简得到：0 法二：体系的资用能为: E=其中，为，的相对运动速度：u=0 则则当,相距无穷远时，,体系的资用能转化为,之间的万有引力势能，则 故v0 10、【解答】l1BABEl2(1)如图，画出带电粒子的运动轨迹，从A到B为匀速圆周运动；进入电场后，因为刚进入电场时速度方向与两场交界垂直，受力水平向右，故做类平抛运动。竖直方向为匀速直线运动，故时间2=2/。水平方向为初速度为零的匀加速直线运动，故：=最大速度出现在离开电场区域时刻，最终速度为竖直方向的速度（即初速度），与水平方向速度的合成，即：则=为所求。（2）设在磁场中的运动轨迹所对应圆心角为，则有:=(1), 1= 可推出：=1, =于是有： 当然，用勾股定理也可以得到此结果，化简得到：而磁场中圆周运动半径满足：=, 得：由（1）中的表达式可推出：=，则：（3）在磁场中运动时间满足： 圆心角满足： 故有：11、【