2012年卓越联盟自主招生自然科学考试真题

PAGE自然科学第9页（共13页）机密★启用前卓越人才培养合作高校2012年自主选拔学业能力测试自然科学本试卷分物理和化学两部分，共100分，考试用时90分钟。注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考点名称填写在答题卡上，并在规定位置粘贴考试用条形码。2．客观题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。主观题用黑色墨水的钢笔或签字笔将答案写在答题卡相应位置上。答在试卷上的无效。3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。物理部分（70分）一、选择题（每小题4分，共32分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不答的得0分）1．我国于2011年发射的“天宫一号”目标飞行器与“神舟八号”飞船顺利实现了对接。在对接过程中，“天宫一号”与“神舟八号”的相对速度非常小，可以认为具有相同速率。它们的运动可以看作绕地球的匀速圆周运动，设“神舟八号”的质量为，对接处距离地球中心为，地球的半径为，地球表面处的重力加速度为，不考虑地球自转的影响，“神舟八号”在对接时A．向心加速度为 B．角速度为C．周期为 D．动能为2．在如图所示的坐标系内，带有等量负电荷的两点电荷、固定在轴上，并相对于轴对称，在轴正方向上的点处有一带正电的检验电荷由静止开始释放。若不考虑检验电荷的重力，那么检验电荷运动到点的过程中A．电势能逐渐变小 B．电势能先变大后变小，最后为零C．先做加速运动后做减速运动 D．始终做加速运动，到达点时加速度为零3．在两端开口竖直放置的形管内，两段水银封闭着长度为的空气柱，、两水银面的高度差为，现保持温度不变，则A．若再向左管注入些水银，稳定后变大B．若再向左管注入些水银，稳定后不变C．若再向右管注入些水银，稳定后变大D．若两管同时注入些水银，稳定后变大4．如图，和两单色光，以适当的角度向半圆形玻璃砖射入，出射光线都从圆心沿方向射出，且这两种光照射同种金属，都能发生光电效应，则下列说法正确的是A．光照射该金属释放的光电子的最大初动能一定比光的大B．光单位时间内照射该金属释放的光电子数一定比光的多C．分别通过同一双缝干涉装置，光比光的相邻亮条纹间距小D．两光在同一介质中传播，光的传播速度比光的传播速度大5．、为一列简谐横波上的两个质点，它们在传播方向上相距，当在波峰时，恰在平衡位置。经过再观察，恰在波谷，仍在平衡位置，则该波A．最大波长是 B．波长可能是C．最小频率是 D．最小波速是6．如图，固定在水平桌面上的两个光滑斜面、，其高度相同，斜面的总长度也相同。现有完全相同的两物块、同时由静止分别从、的顶端释放，假设在通过斜面转折处时始终沿斜面运动且无能量损失。则A．物块较物块先滑至斜面底端 B．两物块滑至斜面底端时速率相等C．两物块下滑过程中的平均速率相同 D．两物块开始下滑时加速度大小相等7．如图，电阻分布均匀的电阻丝构成的闭合线框水平放置在竖直向下的匀强磁场中，电阻不可忽略的导体棒两端搭接在和上，在水平外力的作用下，从靠近处无摩擦地匀速运动到附近。与线框始终保持良好接触，在运动过程中A．中的电流先减小，后增大B．两端的电压先增大，后减小C．上外力的功率先减小，后增大D．上消耗的电功率先增大，后减小8．用等长的丝线分别悬挂两个质量、电荷量都相同的带电小球、，两线上端固定在同一点，把球固定在点的正下方，当球静止时，两悬线夹角为，如图所示。若在其他条件不变，只改变下列某些情况，能够保持两悬线夹角不变的方法是A．同时使两悬线的长度都减半B．同时使球的质量、电荷量都减半C．同时使、两球的质量、电荷量都减半 D．同时使两悬线的长度和两球的电荷量都减半二、综合题9．（12分）一质量为的孩童，站在质量为的长木板的一端，孩童与木板在水平光滑冰面上以的速度向右运动。若孩童以相对木板的匀加速度跑向另一端，并从端点水平跑离木板时，木板恰好静止。（1）判断孩童跑动的方向；（2）求出木板的长度。10．（16分）（1）液体的粘滞系数是描述液体粘滞性大小的物理量。落球法测定蓖麻油的粘滞系数，通常是将蓖麻油装满长为左右圆柱型玻璃筒，通过测得小球竖直落入蓖麻油后做匀速运动时的速度来获得。小球在蓖麻油中下落时受到重力、浮力和粘滞阻力的作用，其中粘滞阻力（其中、分别是小球的直径和速度）。当小球匀速运动时，利用受力平衡等条件便可求得，于是测得小球匀速运动的速度是这个实验的关键。若你手边只有秒表和毫米刻度尺可以利用，eq\o\ac(○,1)你怎样确定小球已经做匀速运动了；eq\o\ac(○,2)如何测得小球匀速运动的速度。（2）某同学设计了一个测量电阻（约为）阻值的电路，如图所示。图中直流电流表的量程为，内阻约为；电源，内阻不计；为六钮电阻箱（）；为滑动变阻器（，额定电流）；为开关；为双刀双掷开关。eq\o\ac(○,1)请简要写出实验步骤；eq\o\ac(○,2)请用测量量表示出；eq\o\ac(○,3)分析该电路的适用条件。

O离子数11．（10分）通过荧光光谱分析可以探知元素的性质，荧光光谱分析仪是通过测量电子从激发态跃迁到基态时释放的光子频率来实现的。激发态的原子可以采用激光照射基态原子的方法来获得。现用激光照射迎着激光而来的一离子束，使其电子从基态跃迁到激发态，已知离子质量为，电荷量为（），假设该离子束处于基态时的速度分布如图所示，为该离子束中离子的最大速度（）。O离子数（1）速度为的离子束迎着发射频率为的激光运动时，根据经典多普勒效应，接收到此激光的频率为，其中为光速。设波长为的激光能够激发速度的基态离子，若要激发全部离子，试推断激光的波长范围。（2）若用电压为的加速电场加速处于基态的离子束，试推断离子束的速度分布的范围是变大了还是变小了；加速后的基态离子束再被激发，那么激光的波长范围与（1）问的结论相比如何变化。

化学部分（30分）相对原子质量：H1C12O16K39Fe5612．（3分）碳和硅是元素周期表中同一主族的两种元素，请从不同方面（如元素性质、单质、氢化物、氧化物、最高价氧化物的水化物……）择其三项简要对比其差异。③加入H2C2O4溶液，并加热煮沸④弃去溶液，洗涤沉淀铁屑+稀硫酸①热水浴中反应②过滤除去过量铁屑浅绿色溶液黄色沉淀A⑤加入K2C2O4溶液⑥水浴加热至40C，慢慢滴加H2O2⑦加热煮沸③加入H2C2O4溶液，并④弃去溶液，洗涤沉淀铁屑+稀硫酸①热水浴中反应②过滤除去过量铁屑浅绿色溶液黄色沉淀A⑤加入K2C2O4⑥水浴加热至40C，慢慢滴加H2⑦加热煮沸⑧加入H2C2O4翠绿色溶液D⑨加入乙醇，并冷却，结晶⑩减压过滤K3[Fe(C2O4)3]3H2O（1）第④步沉淀洗涤后，如何检验已将杂质洗净？（2）第⑦步加热煮沸的作用是什么？（3）写出A→D的化学反应方程式（A含有2分子结晶水）。（4）K3[Fe(C2O4)3]3H2O中，Fe3+与所形成的化学键为。a．离子键b．共价键c．金属键d．配位键0100200300400温度（℃）质量（%）11.8%8.4%1009080（5）产品中结晶水的含量可用热重分析法测定，其热重分析曲线如右0100200300400温度（℃）质量（%）11.8%8.4%1009080

（6）产品中某些成分的含量可用氧化还原滴定法测定，其步骤为：①准确称取一定量的样品，溶于含有适量硫酸的水中，用KMnO4溶液滴定至终点；②向溶液中加入Zn粉，充分反应后，过滤除去过量的Zn粉，再用KMnO4溶液滴定至终点。分别写出两步滴定反应的离子方程式。（7）第⑨步中，为什么不能用蒸干溶液的方法得到产品？14．（12分）近日，季铵盐-15成为公众所关注的焦点，它是卫浴产品和化妆品中常用的防腐剂，但过量使用则对人体有害。季铵盐-15可由化合物Z（C6H12N4）合成，因Z水解产生甲醛，能起到防腐作用。（1）Z分子中，同种元素的原子均处于相同的环境，写出Z的键线式结构。（2）写出Z在一定条件下完全水解得到甲醛和氨的反应方程式。（3）甲醛的毒性是由于它与蛋白质中的氨基反应，使蛋白质结构发生变化。写出下列反应的产物：++R1CHCNHCHNH2OCOR2NHC（CH2）CHNHCCHNHOOR3H2N4CONH蛋白质COHH?季铵盐-15的一个合成路线如下：①①XClCH2CHCH2NaOH/C2H5OH,△②Y（C3H4Cl2）③ZQ（C9H16Cl2N4）季铵盐-15 （4）Y存在顺反异构，写出Y的名称。（5）第①步反应的试剂为；第②步反应的类型为。（6）第③步反应Y+Z→Q为亲核取代反应，写出Q（季铵盐-15）的结构简式。（提示：与不饱和碳相连的卤素反应活性差；季铵盐的结构为R4N+X－）机密★启用前秘密★启用后不得翻印阅后收回卓越人才培养合作高校2012年自主选拔学业能力测试自然科学答案及评分参考评分说明：1．各题均按答案及评分参考评分。2．若考生的非选择题答案与参考答案不完全相同但言之有理，可酌情评分，但不得超过该题所分配的分数。一、选择题（每小题4分，共32分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不答的得0分）1．BD2．AD3．BCD4．AC5．AC6．AB7．ABC8．BD二、综合题9．（12分）（1）孩童应沿着木板运动的方向跑动，即孩童开始时应站在木板的左端，向右跑。（2）设孩童跑离木板时相对木板的速度为，根据匀加速直线运动规律得 eq\o\ac(○,1)设孩童跑离木板时木板相对于冰面的速度为，孩童相对冰面的速度为 eq\o\ac(○,2)由于冰面光滑，孩童和木板组成的系统在水平方向上不受外力，所以动量守恒。选冰面为参照系，的方向为坐标正方向，则有 eq\o\ac(○,3)若木板恰好静止，即要求木板相对冰面的速度v=0，由此可得 eq\o\ac(○,4)综合上述各式得 eq\o\ac(○,5)将已知数据代入上式得 eq\o\ac(○,6)评分标准：（1）3分；（2）9分，eq\o\ac(○,1)eq\o\ac(○,2)eq\o\ac(○,4)eq\o\ac(○,6)式各1分，eq\o\ac(○,3)式3分，eq\o\ac(○,5)式2分。10．（16分）（1）eq\o\ac(○,1)在玻璃筒下部选取一段距离，让小球贴近蓖麻油面下落，测量其通过这段距离的时间，然后再将小球从油面上某一高度处下落，测量其通过同样区域的时间，若两次时间在误差允许范围内相同，即可判断小球在该区域做匀速运动。或在玻璃筒下部选取上下两段相同的距离，若小球通过这两段距离所用的时间在误差允许范围内相同，即可判断小球在该区域做匀速运动。其他正确答案均得分。(2分)eq\o\ac(○,2)小球匀速下落时，用刻度尺测量玻璃筒侧壁上选取的那段距离的长度，用秒表测量其通过的时间，其长度与时间之比即为小球的下落速度（1分），同时要多次测量取平均值（2分）。（2）eq\o\ac(○,1)实验步骤：Ⅰ．选择的阻值略大于 （1分）Ⅱ．闭合，将合向一侧，调节使电流表指针指到满偏电流以上的刻度 （1分）Ⅲ．记下电流值 （1分）Ⅳ．保持的滑动触头位置不变 （1分）Ⅴ．将合向一侧，读出电流表读数 （1分）eq\o\ac(○,2)计算式： （2分）eq\o\ac(○,3)适用条件：Ⅰ．的阻值应远远小于直流电流表的内阻 （2分）Ⅱ．阻值的取值应与相近 （2分）11．（10分）（1）因为波长为的激光能够激发速度的基态离子，因此，以速度为运动的离子若要被激发，该离子接收到的激光波长（即固定于以速度运动的参考系上测到的激光波长）也必须是。由经典多普勒效应，迎着激光以速度运动的离子束接收到激光的频率为，因此，离子能被激发的频率是 eq\o\ac(○,1)设激发速度为的离子束的激光波长为，则 eq\o\ac(○,2)若要激发全部离子，激光的波长范围为 eq\o\ac(○,3)（2）设初速度为的离子经加速电场后的速度为，由动能定理得 eq\o\ac(○,4) eq\o\ac(○,5)原来速度为零的离子加速后的速度最小，速度为的离子加速后的速度最大，设加速后速度分布的范围为，则 整理得 eq\o\ac(○,6)加速前离子的速度分布范围为，所以 eq\o\ac(○,7)离子束经加速电场后，速度分布的范围变小了。设（1）问中激光的波长范围为 eq\o\ac(○,8)设经加速电场加速后所需激光的波长范围为，综合eq\o\ac(○,2)eq\o\ac(○,5)eq\o\ac(○,6)式得 eq\o\ac(○,9)由eq\o\ac(○,7)eq\o\ac(○,8)eq\o\ac(○,9)式得 eq\o\ac(○,10)为激发经加速电场后的全部离子，激光的波长范围变小。评分标准：（1）5分，eq\o\ac(○,1)eq\o\ac(○,3)式各2分，eq\o\ac(○,2)式1分；（2）5分，eq\o\ac(○,4)式2分，eq\o\ac(○,6)eq\o\ac(○,7)eq\o\ac(○,10)式各1分。

本题的第一问也可以从如下角度进行考虑：运动的离子束受迎面而来激光照射而被激发所需的能量应小于激发静止离子所需的能量。速度为的离子被激发所需的激光能量为 eq\o\ac(○,11)由得 eq\o\ac(○,12)整理得 由于，因此激光器的波长为 eq\o\ac(○,13)若要激发全部离子，可变激光器的波长范围为 eq\o\ac(○,14)评分标准：5分，eq\o\ac(○,11)eq\o\ac(○,14)式各2分，eq\o\ac(○,13)式1分。12．（3分）要求从三个方面进行对比，每方面1分；以下答案仅供参考，其他合理答案可酌情给分。（1）元素性质：原子半径C<Si（或电离能C>Si；或电负性C<Si；……）（2）单质：单质碳有多种存在形式，如金刚石、石墨、富勒烯等，单质硅有晶体和无定形两种（或石墨具有导电性，晶体硅是半导体；……）（3）氢化物：C的氢化物种类多，且较稳定，Si的氢化物种类少，且不稳定（或C的氢化物不水解，Si的氢化物水解；……）（4）氧化物：C与O之间可形成多重键，Si与O之间只形成单键，为硅氧四面体结构（或CO和SiO2不与水反应，CO2溶于水生成H2CO3；或CO和CO2不与HF酸反应，SiO2溶于HF酸；……）（5）最高价氧化物的水化物：碳酸存在于稀溶液中，且不