21年10月考试季考点解析 | A-Level物理U5考情回顾及备考指导

A-Level物理作为一个纯理科，想要取得好成绩，除了掌握一定的学习方法，刷题当然也是必不可少的。下面我们一起跟着锦秋A-Level回顾下爱德思考试局2021年10月考试季A-Level物理U5考情解析!

A-Level物理U5 2021年10月考题分析

考试日期：2021年10月22日

考试时长：1小时45分

考试题目：共计21道

Q1

Standard Candle指的是已知光度的天文学物体。

Q2

一般来讲，原子核间的静电排斥力会远大于它们之间的万有引力。

Q3

根据钟摆的角频率公式可以推导出钟摆周期的公式。

Q4

医学上一般使用射线来进行癌症的治疗因为它的穿透性非常强。

Q5

根据频率可以得到角频率ω=2πf，再根据公式Vmax=Aω即可得到速度。

Q6

根据公式可以先计算衰变常数，之后再利用公式A=λN可以得到活跃度的表达式。

Q7

从图中可以直接读出He元素的平均结合能，但是He原子核中有4个核子，所以总结合能需要乘以4来计算。

Q8

恒星演化的过程简单来看是主序星(Y)到红巨 星(Z)到白矮星(X)

Q9

由于温度轴越靠近左边代表着越高的温度，所以白矮星(X)的温度高于主序星(X)。

Q10

从图中可以得知该简谐运动的振幅和加速度，利用公式amax=Aω2可以计算出角频率，再利用即可得到周期的表达式。

Q11

根据公式，带入题目中提供的数据可以直接计算得到恒星到地球的距离。

Q12

首先根据比热容的公式E=mc△θ可以计算水被加热到100摄氏度所获得的总能量，进而再除以时间来得到加热功率，之后再对该功率乘以额外的加热时间175s来得到这一阶段传导的总能量。最后，利用公式E=mL来计算蒸发的水的质量即可。

Q13

(a) 首先用Th-228的质量减去Ra-224和alpha粒子的质量来得到反应中产生的质量亏损(以u为单位)，乘以1.66x10-27得到kg为单位的质量亏损，再利用质能转化公式E=mc2计算能量释放，最后转化成MeV单位即可。

(b) 根据动量守恒定律可知反应产生的alpha粒子和Ra元素动量等大反向(假设一开始的Th元素静止)，那么这两个产物获得的动能之比正好是它们质量比的倒数，据此可以计算得到alpha粒子获得的动能。

Q14

(a) 使用理想气体状态方程PV=NkT，带入题目中的数据可以直接进行计算，需要注意的题目提供的摄氏度温度要转化成开尔文单位再带入。

(b) 由于两种气体混合，它们的温度相等，所以它们的平均动能应该也一样，通过对等式进行化简可以进行质量比的求解。

Q15

进行核聚变反应需要很高的温度，只有这样才能让原子核获得足够的动能克服原子核之间的静电排斥力，当原子核间的距离足够近的时候聚变反应就可以发生。恒星的核心中通过万有引力的挤压作用产生了足够高的温度，所以可以发生聚变反应。维持聚变反应需要非常巨大的燃料密度，只有这样才能维持足够的原子核碰撞率使得反应速率足够快，反应的温度得以维持。

Q16

(a) 由于太阳的自转，点A正在接近观察者，根据多普勒效应，A点发射的电磁波会有较小的波长，而B点正好相反，由于B点正在原理观察者，其波长会变大。

(b) 由于太阳的圆周运动，不同位置的点有一些在靠近观察者有一些在原理观察者，根据多普勒效应，这些部分会分别展现变小或者变大的波长。

(c) 根据公式可以计算太阳边缘点的线速度，再利用圆周运动公式v=rω可以计算太阳的角速度，最后利用公式即可完成周期的计算。

Q17

(a) 三角视差法有5个要素：6个月的时间间隔;需要知道地球与太阳之间的距离;需要遥远的恒星作为背景;需要测量视差角;利用三角函数的方法进行距离的计算。

(b) 根据哈勃定律，越远的恒星远离我们的速度越快v=H0d，利用多普勒效应测量恒星的相对速度，再利用Standard Candle的方法测量恒星的距离就可以计算出哈勃常数，而哈勃常数的倒数就是宇宙的年龄。

Q18

(a)

(i) 使用公式F=kx即可测量弹簧的劲度系数。

(ii) 简谐运动要求回弹力和关于平衡点的位置之间满足正比例关系并且回弹力总是指向平衡点。

(iii) 首先计算总质量，再利用弹簧物块系统的角频率公式计算出角频率，最后使用公式即可计算出周期。

(b) 由于物体振动的时候有加速，弹簧上的受力在特定位置会超过物体本身的重力。所以弹簧上加载的重物质量上限不等于静止状态的极限质量。

Q19

(a)

(i) beta粒子带有一个负电，利用电荷守恒和重子守恒(Baryon Conservation)可以计算出所需要的数据。

(ii) 质量越低的物体在动量守恒中会获得越大的速度，也就会拥有更大的动能。

(b) 根据公式先计算出衰变常数，再直接带入公式可以计算出衰变所需要的时间，这里如果一直使用Year相关的单位则不需要进行任何时间上的单位转化。

(c) 从图中提取两个点先计算衰减系数μ，相关的拟合公式可以使用I=I0e-μx，之后带入题目中提供的距离计算此时的粒子穿过的比例，与题目中提供的数据进行比较即可。

Q20

(a) 主序星是一颗在核心中进行氢元素核聚变反应的恒星。

(b)

(i) 使用公式L=4πr2σT4带入题目中提供的数据计算即可。

(ii) 首先可以将两个天体的 直接相除来得到红巨 星时期的温度，之后利用Wein’s Law λmaxT=2.898x10-3来得到新的波长。

(iii) 上一问中计算的波长并不在可见光的范围之内，而且比红光的波长还要大一些，但是如果考虑这一恒星所释放的电磁波在可见光范围内的分布，还是在红色区间最多，所以红巨 星看上去是红色的。

(c) 天体依靠万有引力来进行圆周运动，通过分析公式和可以知道随着恒星质量的下降，周期会增长。

Q21

(a)

(i) 使用重力势的公式直接带入数据计算即可。

(ii) 重力势能的变化可以通过质量乘以重力势的变化直接计算得到。

(iii) 通过分析公式和可以得到带入题目中的数据进行计算即可。

(c) 同步卫星距离地球比较远，可能细节上观察的不够详细，但是因为总是停留在固定点的正上方，同步卫星可以一直观察同一地区的天气情况。

本文作者：锦秋A-Level物理组 王培琪

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