专题25+物理学史和物理学方法（第02期）-2019年高三物理期末与一模试题分项解析

专题25+物理学史和物理学方法（第02期）-2019年高三物理期末与一模试题分项解析

专题25 物理学史和物理学方法 ‎2019年高三期末、一模物理试题分项解析 一．选择题 ‎1.（2019湖南湘东六校）在物理学的发展过程中,科学家们创造出了许多物理学研究方法，,以下关于所用物理学研究方法的叙述正确的是(　 )‎ A．在推导匀变速直线运动位移公式时,把整个运动过程划分成很多小段,每一小段近似看作匀速直线运动,然后把各小段的位移相加,这里采用了理想模型法 B．伽利略认为自由落体运动就是物体在倾角为90°的斜面上的运动。再根据铜球在斜面上的运动规律得出自由落体的运动规律,这是采用了实验和逻辑推理相结合的方法 C．在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验采用了假设法 D．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫假设法 ‎【参考答案】B ‎【命题意图】本题考查对常用的物理学方法的理解和知道。‎ ‎2.（2019天津部分学校期末联考）根据物理学发展史，下列叙述中符合事实的是 A.伽利略用“理想斜面实验”推翻了亚里士多德关于“力是维持物体运动的原因”的观点，而且归纳、总结出牛顿第一定律 B.法拉第提出了场的概念，而且采用电场线来直观、形象地描绘电场 C.安培研究了磁场对电流的作用规律，还提出了著名的分子电流假说，用来解释磁化和消磁等一些现象 D．卡文迪许将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出万有引力定律，还测出了引力常量的数值 ‎【参考答案】BC ‎【名师解析】‎ 伽利略用“理想斜面实验”推翻了亚里士多德关于“力是维持物体运动的原因”的观点，牛顿站在伽利略的肩膀上，总结伽利略等人的研究成果，归纳、总结出牛顿第一定律，选项A错误；法拉第提出了场的概念，而且采用电场线来直观、形象地描绘电场，选项B正确；安培研究了磁场对电流的作用规律，还提出了著名的分子电流假说，用来解释磁化和消磁等一些现象，选项C正确；牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出万有引力定律，卡文迪许测出了引力常量的数值，选项D错误。‎ ‎3．（2019年1月湖北黄冈市调研）.“类比法”是一种常用的研究方法.我们知道“做直线运动的物体，可以由v-t(速度一时间)图线和横轴围成的面积求出对应过程的位移”.下列据此类比分析得出的结论，其中正确的是 A.由F-t(力-时间)图线和横轴围成的面积可以求出对应时间内力F做的功 B由-x(电势-位移)图线和横轴围成的面积可求出对应位移内的电场力做的功 C.由I-t(电流-时间)图线和横轴围成的面积可求出对应时间内通过某个元件的电荷量 D.由U-I(电压-电流)图线和横轴围成的面积可求出电流为I时对应元件的电阻 ‎【参考答案】C ‎4．【2019浙江仿真模拟】2018年3月14日，英国剑桥大学著名物理学家斯蒂芬·威廉·霍金逝世，享年76岁，引发全球各界悼念。在物理学发展的历程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，为物理学的建立，作出了巨大的贡献。在对以下几位物理学家所做的科学贡献的叙述中，正确的是( )‎ A．卡文迪许将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出万有引力定律，并测出了引力常量G的数值 B．根据玻尔理论，原子从激发态向基态跃迁时将释放出核能 C．布拉凯特利用云室照片发现，α粒子击中氮原子形成复核，复核不稳定，会放出一个质子 D．爱因斯坦的光子说认为，只要增加光照时间，使电子多吸收几个光子，所有电子最终都能跃出金属表面成为光电子 ‎【参考答案】C ‎【名师解析】牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出万有引力定律，A错误；根据玻尔理论，原子从激发态向基态跃迁时将释放出光能，不是核能，B错误；布拉凯特利用云室照片发现，α粒子击中氮原子形成复核，复核不稳定，会放出一个质子，C正确；根据爱因斯坦的光子说，只要入射光的频率小于截止频率，即使增加光照时间也不可能发生光电效应，故D错误。‎ ‎5.如图所示,若x轴表示时间,y轴表示位置,则该图像反映了某质点做匀速直线运动时,位置与时间的关系.若令x轴和y轴分别表示其他物理量,则该图像又可以反映在某种情况下,相应的物理量之间的关系.下列说法中正确的是 (　　)‎ A.若x轴表示时间,y轴表示动能,则该图像可以反映某物体受恒定合外力作用做直线运动过程中,物体动能与时间的关系 B.若x轴表示频率,y轴表示动能,则该图像可以反映光电效应中,光电子最大初动能与入射光频率之间的关系 C.若x轴表示时间,y轴表示动量,则该图像可以反映某物体在沿运动方向的恒定合外力作用下,物体动量与时间的关系 D.若x轴表示时间,y轴表示感应电动势,则该图像可以反映静置于磁场中的某闭合回路,当磁感应强度随时间均匀增大时,闭合回路的感应电动势与时间的关系 ‎【参考答案】C ‎6.（2019安徽芜湖期末）下列说法中正确的是 A．伽利略通过“斜面实验”成功测出了自由落体加速度 B．奥斯特首先提出“电场线”的概念用来直观描述电场 C．卡文迪许成功设计扭秤实验测量出万有引力常量 D．“北斗”导航卫星的发射速度大于第二宇宙速度 ‎【参考答案】C ‎7.（2019广东茂名一模）嫦娥四号于‎2019年1月3日在月球背面着陆，嫦娥五号也计划在今年发射。如果嫦娥五号经过若干次轨道调整后，先在距离月球表面h的高度处绕月球做匀速圆周运动，然后开启反冲发动机，嫦娥五号着陆器暂时处于悬停状态，最后实现软着陆，自动完成月面样品采集，并从月球起飞，返回地球。月球的半径为R且小于地球的半径，月球表面的重力加速度为g0且小于地球表面的重力加速度，引力常量为G。不考虑月球的自转，则下列说法正确的是 A.嫦娥五号探测器绕月球做匀速圆周运动的速度可能大于地球的第一宇宙速度 B.月球的平均密度 C.嫦娥五号探测器在绕月球做匀速圆周运动的t时间内，绕月球运转圈数 D.根据题目给出数据无法求出月球的第一宇宙速度 ‎【参考答案】BC ‎【名师解析】由于月球表面的重力加速度只有地面的1/6，月球半径小于地球的半径，由v=可知.嫦娥五号探测器绕月球做匀速圆周运动的速度一定小于地球的第一宇宙速度，选项A错误；由G=mg0，ρ=M/V，V=πR3，联立解得，选项B正确；由G=m（R+h）()2，G=mg0，联立解得T=，嫦娥五号探测器在绕月球做匀速圆周运动的t时间内，绕月球运转圈数，选项C正确；由mg0=m可得月球的第一宇宙速度v1=，选项 D错误。‎ ‎8.（2019山西五地市联考）在物理学发展过程中，下列说法中符合史实的是 A.法拉第发现了电磁感应现象，伏特制作了世界上第一台发电机 B.欧姆发现了欧姆定律，安培发现了电流的磁效应 C.白炽灯工作就是应用了电流的热效应，郑和发明了指南针并用于航海 D.平均速度、瞬时速度、加速度的概念最早是伽利略建立的，密立根最早用实验测得元电荷e的数值 ‎【参考答案】D 二．计算题 ‎1. （18分）‎ ‎2015年4月16日，全球首创超级电容储能式现代电车在中国宁波基地下线，如图1所示。这种电车没有传统无轨电车的“长辫子”和空中供电网，没有尾气排放，乘客上下车的几十秒内可充满电并行驶几公里，刹车和下坡时可把部分动能转化成电能回收储存再使用。‎ ‎（1）图2所示为超级电容器充电过程简化电路图，已知充电电源的电动势为E，电路中的电阻为R。图3是某次充电时电流随时间变化的i-t图像，其中I0、T0均为已知量。‎ a．类比是一种常用的研究方法，对于直线运动，我们学习了用v-t图像求位移的方法。请你借鉴此方法，根据图3所示的i-t图像，定性说明如何求电容器充电所获得的电荷量；并求出该次充电结束时电容器所获得的电荷量Q；‎ b．请你说明在电容器充电的过程中，通过电阻R的电流为什么会逐渐减小；并求 出电容器的电容C。‎ ‎（2）研究发现，电容器储存的能量表达式为，其中U为电容器两端所加电压，C为电容器的电容。设在某一次紧急停车中，在汽车速度迅速减为0的过程中，超级电容器两极间电势差由U1迅速增大到U2。已知电车及乘客总质量为m，超级电容器的电容为C0，动能转化为电容器储存的电能的效率为η。求电车刹车前瞬间的速度v0。‎ b．（6分）电容器充电时，通过R的电流，U为电容器两端的电压，‎ 随着电容器上电荷量的增大，U也增大，所以电流i减小。‎ 充电结束时，电容器两端电压等于电源的电动势，即E = U 根据电容的定义 解得电容 ‎（2）（6分）根据能量守恒定律 解得电车刹车前瞬间的速度 ‎2．（20分）‎ 我们知道，根据光的粒子性，光的能量是不连续的，而是一份一份的，每一份叫一个光子，光子具有动量（ h/c ） 和能量（h ） ，当光子撞击到光滑的平面上时，可以像从墙上反弹回来的乒乓球一样改变运动方向，并给撞击物体以相应的作用力。光对被照射物体单位面积上所施加的压力叫光压。联想到人类很早就会制造并广泛使用的风帆，能否做出利用太阳光光压的“太阳帆”进行宇宙航行呢？‎ ‎1924年，俄国航天事业的先驱齐奥尔科夫斯基和其同事灿德尔明确提出“‎ 用照射到很薄的巨大反射镜上的太阳光所产生的推力获得宇宙速度”，首次提出了太阳帆的设想。但太阳光压很小，太阳光在地球附近的光压大约为，但在微重力的太空，通过增大太阳帆面积，长达数月的持续加速，使得太阳帆可以达到甚至超过宇宙速度。IKAROS 是世界第一个成功在行星际空间运行的太阳帆。2010年5月21日发射，2010年12月8日，IKAROS 在距离金星 80,800 公里处飞行掠过，并进入延伸任务阶段。‎ 设太阳单位时间内向各个方向辐射的总能量为，太空中某太阳帆面积为，某时刻距太阳距离为（很大，故太阳光可视为平行光，太阳帆位置的变化可以忽略），且帆面和太阳光传播方向垂直，太阳光频率为，真空中光速为，普朗克常量为h。‎ ‎（1）当一个太阳光子被帆面完全反射时，求光子动量的变化，判断光子对太阳帆面作用力的方向。‎ ‎（2）计算单位时间内到达该航天器太阳帆面的光子数 ‎（3）事实上，到达太阳帆表面的光子一部分被反射，其余部分被吸收。被反射的光子数与入射光子总数的比，称为反射系数。若太阳帆的反射系数为，求该时刻太阳光对太阳帆的作用力。‎ ‎（3）时间内：反射光子动量变化 （2分）‎ 吸收光子动量变化 （2分）‎ 根据动量定理 ‎ （2分）‎ 得 （2分）‎