25.(14分)
由短周期元素组成的化合物X是某抗酸药的有效成分。甲同学欲探究X的组成。
查阅资料:①由短周期元素组成的抗酸药的有效成分有碳酸氢钠、碳酸镁、氢氧化铝、硅酸镁铝、磷酸铝、碱式碳酸镁铝。
②Al3+在pH=5.0时沉淀完全;
Mg2+在pH=8.8时开始沉淀,在pH=11.4时沉淀完全。
实验过程:
I.向化合物X粉末中加入过量盐酸,产生气体A,得到无色溶液。
Ⅱ.用铂丝蘸取少量I中所得的溶液,在火焰上灼烧,无黄色火焰。
Ⅲ.向I中所得的溶液中滴加氨水,调节pH至5-6,产生白色沉淀B,过滤。
Ⅳ.向沉淀B中加过量NaOH溶液,沉淀全部溶解。
Ⅴ. 向Ⅲ中得到的滤液中滴加NaOH溶液,调节pH至12,得到白色沉淀C。
(1)I中气全A可使澄清石灰水变浑浊,A的化学式是 。
(2)由I、Ⅱ判断X一定不含有的元素是磷、 。
(3)Ⅲ中生成B的离子方程式是 。
(4)Ⅳ中B溶解的离子方程式是 。
(5)沉淀C的化学式是 。
(6)若上述n(A):n(B):n(C)=1:1:3,则X的化学式是 。
24.(20分)
雨滴在穿过云层的过程中,不断与漂浮在云层中的小水珠相遇并结合为一体,其质量逐渐增大。现将上述过程简化为沿竖直方向的一系列碰撞。已知雨滴的初始质量为m0,初速度为v0,下降距离l后与静止的小水珠碰撞且合并,质量变为m1。此后每经过同样的距离l后,雨滴均与静止的小水珠碰撞且合并,质量依次变为m2、m3……mn……(设各质量为已知量)。不计空气阻力。
(1)若不计重力,求第n次碰撞后雨滴的速度vn′;
(2)若考虑重力的影响,
a.求第1次碰撞前、后雨滴的速度v1和v1′;
b.求第n次碰撞后雨滴的动能 vn′2;
23.(18分)
利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器,广泛应用于测量和自动控制等领域。
如图1,将一金属或半导体薄片垂直置于磁场B中,在薄片的两个侧面a、b间通以电流I时,另外两侧c、f间产生电势差,这一现象称为霍尔效应。其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累,于是c、f间建立起电场EH,同时产生霍尔电势差UH。当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时,EH和UH达到稳定值,UH的大小与I和B以及霍尔元件厚度d之间满足关系式UH=RH,其中比例系数RH称为霍尔系数,仅与材料性质有关。
(1)设半导体薄片的宽度(c、f间距)为l,请写出UH和EH的关系式;若半导体材料是电子导电的,请判断图1中c、f哪端的电势高;
(2)已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为n,电子的电荷量为e,请导出霍尔系数RH的表达式。(通过横截面积S的电流I=nevS,其中v是导电电子定向移动的平均速率);
(3)图2是霍尔测速仪的示意图,将非磁性圆盘固定在转轴上,圆盘的周边等距离地嵌装着m个永磁体,相邻永磁体的极性相反。霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近。当圆盘匀速转动时,霍尔元件输出的电压脉冲信号图像如图3所示。
a.若在时间t内,霍尔元件输出的脉冲数目为P,请导出圆盘转速N的表达式。
b.利用霍尔测速仪可以测量汽车行驶的里程。除此之外,请你展开“智慧的翅膀”,提出另一个实例或设想。
22.(16分)
如图,跳台滑雪运动员经过一段加速滑行后从O点水平飞出,经过3.0 s落到斜坡上的A点。已知O点是斜坡的起点,斜坡与水平面的夹角=37°,运动员的质量m=50 kg。不计空气阻力。(取sin37°=0.60,cos37°=0.80;g取10 m/s2)求
(1)A点与O点的距离L;
(2)运动员离开O点时的速度大小;
(3)运动员落到A点时的动能。
21.(18分)
(1)甲同学要把一个量程为200μA的直流电流计,改装成量度范围是0~4V的直流电压表。
①她按图1所示电路、用半偏法测定电流计的内电阻rg,其中电阻R0约为1k。为使rg的测量值尽量准确,在以下器材中,电源E应选用 ,电阻器R1应选用 ,电阻器R2应选用 (选填器材前的字母)。
A.电源(电动势1.5V) B.电源(电动势6V)
C.电阻箱(0~999.9) D.滑动变阻器(0~500)
E.电位器(一种可变电阻,与滑动变阻器相当)(0~5.1k)
F.电位器(0~51k)
②该同学在开关断开情况下,检查电路连接无误后,将R2的阻值调至最大。后续的实验操作步骤依次是: , , , ,最后记录R1的阻值并整理好器材。(请按合理的实验顺序,选填下列步骤前的字母)
A.闭合S1
B.闭合S2
C.调节R2的阻值,使电流计指针偏转到满刻度
D.调节R2的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半
E.调节R1的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半
F.调节R1的阻值,使电流计指针偏转到满刻度
③如果所得的R1的阻值为300.0,则图1中被测电流计的内阻rg的测量值为 ,该测量值 实际值(选填“略大于”、“略小于”或“等于”)。
④给电流计 联(选填“串”或“并”)一个阻值为 k的电阻,就可以将该电流计改装为量程4V的电压表。
(2)乙同学要将另一个电流计改装成直流电压表,但他仅借到一块标准电压表、一个电池组E、一个滑动变阻器R′和几个待用的阻值准确的定值电阻。
①该同学从上述具体条件出发,先将待改装的表直接与一个定值电阻R相连接,组成一个电压表;然后用标准电压表校准。请你画完图2方框中的校准电路图。
②实验中,当定值电阻R选用17.0k时,调整滑动变阻器R′的阻值,电压表的示数是4.0V时,表的指针恰好指到满量程的五分之二;当R选用7.0k时,调整R′的阻值,电压表的示数是2.0V时,表的指针又指到满量程的五分之二。
由此可以判定,表的内阻rg是 k,满偏电流Ig是 mA。若要将表改装为量程是15V的电压表,应配备一个 k的电阻。
20.如图,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轴分别表示其它的物理量,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轴表示功能,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
第Ⅱ卷(非选择题,共180分)
本卷共11小题,共180分。
19.在如图所示的电路中,两个相同的小灯泡L1和L2,分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R。闭合开关S后,调整R,使L1和L2发光的亮度一样,此时流过两个灯泡的电流均为I。然后,断开S。若t′时刻再闭合S,则在t′前后的一小段时间内,正确反映流过L1的电流L1、流过L2的电流l2随时间t变化的图像是
18.用控制变量法,可以研究影响平行板电容器电容的因素(如图)。设两极板正对面积为S,极板间的距离为d,静电计指针偏角为θ。实验中,极板所带电荷量不变,若
A.保持S不变,增大d,则θ变大
B.保持S不变,增大d,则θ变小
C.保持d不变,减小S,则θ变小
D.保持d不变,减小S,则θ不变
17.一列横波沿x轴正向传播,a、b、c、d为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置。某时刻的波形如图1所示,此后,若经过周期开始计时,则图2描述的是
A.a处质点的振动图像 B.b处质点的振动图像
C.c处质点的振动图像 D.d处质点的振动图像
16.一物体静置在平均密度为的球形天体表面的赤道上。已知万有引力常量为G,若由于天体自转使物体对天体表面压力恰好为零,则天体自转周期为
A. B. C. D.
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