2023年华约自主招生物理试题与答案

2023年高水平高校（华约）自主选拔学业实力测试

物理探究

留意事项：

1.5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。假如不计阻力，发动机的平均输出功

率约为多大？

（2）汽车速度较高时，空气阻力不能忽视。将汽车简化为横截面积约In?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〃=1.3kg/m3。

（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。

二、（10分）核聚变发电有望供应人类须要的丰富清洁能源。氢核聚变可以简化为4个氢核（；H）聚变

生成氮核（：He）,并放出2个正电子（；e）和2个中微子（泣）。

（1）写出氢核聚变反应方程；

（2）计算氢聚变生成一个氮核所释放的能量；

（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3.7xl（）7J）。

已知：m（；H）=I.6726216xl027kg,m（；He）=6.646477x1027kg,

m（褪）=9.109382xl0-3Ikg,m（:匕）=0,c=2.99792458xl08m/So

三、（15分）明理同学平常留意熬炼身体，力气较大，最多能提起m=50kg的物体。一重物放置在倾角415。

的粗糙斜坡上，重物与斜坡间的摩擦因数为"二手刈.58。试求该同学向上拉动的重物质量”的最大值？

四、（15分）如图，电阻为R的长直螺线管，其两端通过电阻可忽视的导线相连接。一个质量为m的小条形

磁铁从静止起先落入其中，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。

（1）定性分析说明：小磁铁的磁性越强，最终匀速运动的速度就越小;OA

（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〃。假设漏气过程是绝热的，肯定质量的气体，在绝热过程中其压强P和体积,

满意关系〃/二常量，式中参数y是与胎内气体有关的常数。

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了的凸透镜右侧，

其中心位于凸透镜的光轴上，并可沿凸透镜的光轴左右调整。

(1)固定凸透镜与反射镜之间的距离！，将一点光源放置于凸透镜的左侧光轴上，调整光源在光轴上的

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？

(2)依据(I)的结果，若固定距离4调整/以实现同样的试验目的，则/的调整范围是多少？

七、(20分)“顿牟缀芥”是两千多年前我国古人对摩擦起电现象的视察记录，经摩擦后带电的琥珀能吸起小

物体c现用下述模型分析探究。

在某处固定一个电荷量为。的点电荷，在其正下方人处有一个原子。在点电荷产生的电场(场强为0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/,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4为原子核的电荷。试验显示，p=aE,a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凡在肯定条件下，原子会被点电荷“缀”上去。

(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，力尸如何改变，即求生”的值；

⑶若原子与点电荷间的距离减小一半，力厂如何改变，即求久”的值。

0)

2023年高水平高校自主选拔学业实力测试

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，假如考生的解法与本解答不同，可依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。

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，

最终的结果不给分。

一、本题共15分。

(1)假设汽车启动时做匀加速运动，依据匀加速运动规律有

a=-①

/

F=ma②

在不计阻力的状况下，汽车的平均功率为

p=-Fv③

2

联立①②③式并代入数据解得

P=1.4X104W④

(2)假设汽车的截面积为A,当汽车以肯定速度运动时，将推动前方的空气使之获得相应的速度，则在

加时间内，车前方以4为底、y加为高的柱形空气获得的动能为

2-v2⑤

Ek=^mv=^pAv^t

为使该空气柱在Az时间内获得上述动能，车需增加的功率为

p==LPAS⑥

“X2

依据已知条件，车的截面积约为1n?,代入上式解得

P=3xlO3W⑦

(3)当汽车匀速运动时，牵引力与阻力平衡，由图可知

F=kv2+f

式中广为牵引力，/为除空气阻力外的其它阻力之和，外推图线得

>125N

评分参考：第(1)问4分,①®@④式各1分；

第⑵问7分，⑤⑥式各3分，⑦式1分；

第(3)问4分。

一、本题共10分。

⑴4；H-；He+2；e+2泣

(2)一次反应中的质量亏损为

丽二4飞出一々况)一2收2

相应放出能量为

△七=2\•②

联立①②式并代入数据解得

△E=3.79X10,2J

(3)1kg氢完全反应能放出能量

㈣阿

代入数据得

E=5.67xlOl4J@

相当于完全燃烧的煤的质量约为

-5.67xIO14

M=------------=1.5xlO7kg⑤

3.7xlO7

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如依据力的平衡，在垂直于斜面的方向上有

FN+Fsin(p-Mgcos^=0①

式中心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

FCOS^-/ZFN-Mgsin^=Ma②

依据题意，重物刚能被拉动，加速度。近似为零,由牛顿运动定律

尸cos夕-所N-Mgsin^=0③

联立①③式得

cose+Msin/④

g4cos。+sin，

令〃=tanC⑤

联立④⑤式得

M=Fcos(Q-0@

gsin(6-Q)

要使质量最大，分子须取最大值，即

cos。一°)=1,。=夕⑦

此时能拉动的重物的质量的最大值为

M=----------------(8)

3gsin(O+Q)-

由题给数据，知

反

tanQ=—,。=30°⑨

3

于是该同学能拉动的重物质量不超过M皿，有

mg1

M<MM=41ma70.7kg⑩

gsin(30°+15°)

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)依据楞次定律，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。

(2)设小磁铁做匀速运动时，下落距离近在此过程中有

tngh^Q①

式中。为小磁铁下落时在螺线管中产生的焦耳热，其大小为

E2

Q=—^t②

R

式中E是感应电动势，4是小磁铁通过距离人所需的时间。由于小磁铁匀速运动，因此有

2

,Eh八

mgh=----------(3)

Rv

联立①式得_____

E=ylmgRv④

评分参考：第(1涧5分：第⑵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、体积为北绝热膨胀漏气后气体压强变为"，体积为U。依据题意有

“二（1一1/4）尸3P/4①

漏气过程绝热，则有

pV'="中或V，=（与）W②

因此，漏出气体占原来气体的比例为

Vz-V,V1./3、/

77=———=1——-=i-（—y=1一（一）'③

'yfyfp4

评分参考：②③式各5分。

解法二：设胎内原来气体质量为机、压强为P、体积为几漏气后变为质量加，压强"=3p/4,体积仍

为V。

漏气过程绝热，可以设想，漏气前质量为加的气体占有体积经绝热过程而膨胀到整个轮

m

胎体积Vo于是有

M匹vy=p，w①

m

由此得

型=（4歹=（3了②

mp4

漏出气体占原有气体的比例为

I/।

m-m,m.o

〃=-------=1——=1一（二）,③

mm4

评分参考：①②式各3分，③式4分。

六、本题共15分。

（1）可分下列三种状况探讨：

第一种状况：通过调整光源与透镜之间的4值（介/）,如右图所示。当

v+R=l

即：由光源发出的随意光线穿过透镜后，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，全部这样的光线

都将会聚于光源所在点。由

111

----1-_=一

dv/

解得d=--------=--------------

v-fl-R-f

其次种状况：调整左侧光源与透镜之间的d值3勺），如右图所示。

当v+R=Lv<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，全部这样的光线

都将会聚于光源所在点。由

111

一+一

dv

解得

d=力=fd-R)J(R-l)

~v-f~l-R-f~R+f-l

第三种状况：如正好有条件R=/,调整左侧光源与透镜之间的d值（介/）,右图所示。

当V=R=I

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。点，。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

解得

⑵对应于(1)中的三种状况。

对应于第一种状况，即：

优握人，生/力

依据句；当〃=--=-f-Q--R)-

v-/I-R-f

实现试验目的/可调整范围是：/>/?+/

对应于其次种状况，即：

依据修，当d占用=詈言

v-/I-R-fR+f-l

实现试验目的/可调整范围是：

对应于第三种状况，即：

依据d>f,R=I,d=—Af=

实现试验目的需调整：l=R

评分参考：第⑴问10分，第1种状况和第2种状况各4分，第3种状况2分；

第(2)问5分，对应于第1种和第2种状况各2分，第