2020屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 刷題首選卷 綜合能力物理部分押題密卷(四)(含解析)
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1、部分押題密卷(四) 本試卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分,滿分110分,時間60分鐘。 第Ⅰ卷 一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中,第1~4題只有一個選項(xiàng)符合題目要求,第5~8題有多項(xiàng)符合題目要求,全部答對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分) 1.(2019·河南鄭州二模)1933年至1934年間,約里奧-居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔時,發(fā)生的核反應(yīng)方程為Al+He→P+n,反應(yīng)生成物P像天然放射性元素一樣衰變,放出正電子e,且伴隨產(chǎn)生中微子ν,核反應(yīng)方程為P→Si+e+ν。則下列說法正確的是( ) A.當(dāng)溫度、壓強(qiáng)等條件變
2、化時,放射性元素P的半衰期隨之變化 B.中微子的質(zhì)量數(shù)A=0,電荷數(shù)Z=0 C.正電子產(chǎn)生的原因可能是核外電子轉(zhuǎn)變成的 D.兩個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合成一個α粒子,則質(zhì)子與中子的質(zhì)量之和一定等于α粒子的質(zhì)量 答案 B 解析 放射性元素的半衰期與外界因素?zé)o關(guān),A錯誤;根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知,中微子的質(zhì)量數(shù)A=0,電荷數(shù)Z=0,B正確;正電子產(chǎn)生的原因是核內(nèi)的質(zhì)子轉(zhuǎn)化為中子時放出的,C錯誤;兩個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合成一個α粒子要釋放能量,根據(jù)質(zhì)能方程及質(zhì)量虧損可知,兩個質(zhì)子與兩個中子的質(zhì)量之和大于α粒子的質(zhì)量,故D錯誤。 2. (2019·山東青島二模)A、B兩物體沿同一直線運(yùn)動,運(yùn)動過
3、程中的x-t圖象如圖所示,下列說法正確的是( ) A.4 s時A物體運(yùn)動方向發(fā)生改變 B.0~6 s內(nèi)B物體的速度逐漸減小 C.0~5 s內(nèi)兩物體的平均速度相等 D.0~6 s內(nèi)某時刻兩物體的速度大小相等 答案 D 解析 x-t圖象的斜率表示速度,斜率的正負(fù)表示速度的方向,所以A物體運(yùn)動方向不變,A錯誤;由圖可知,0~6 s內(nèi)B物體的速度逐漸增大,故B錯誤;由圖可知,0~5 s內(nèi)A物體的位移大于B物體的位移,由公式=可知,A物體的平均速度大于B物體的平均速度,故C錯誤;0~6 s內(nèi)存在某時刻兩圖線斜率的絕對值相等,則存在某時刻兩物體的速度大小相等,故D正確。 3. (201
4、9·山東淄博三模)如圖所示,某賓館大樓中的電梯下方固定有4根相同的豎直彈簧,其勁度系數(shù)均為k。這是為了防止電梯在空中因纜繩斷裂而造成生命危險。若纜繩斷裂后,總質(zhì)量為m的電梯下墜,4根彈簧同時著地而開始緩沖,電梯墜到最低點(diǎn)時加速度大小為5g(g為重力加速度大小),下列說法正確的是( ) A.電梯墜到最低點(diǎn)時,每根彈簧的壓縮長度為 B.電梯墜到最低點(diǎn)時,每根彈簧的壓縮長度為 C.從彈簧著地開始至電梯下落到最低點(diǎn)的過程中,電梯先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài) D.從彈簧著地開始至電梯下落到最低點(diǎn)的過程中,電梯始終處于失重狀態(tài) 答案 C 解析 電梯在最低點(diǎn)時,由牛頓第二定律:4kx-mg
5、=ma,其中a=5g,解得x=,A、B錯誤;從彈簧著地開始至電梯下落到最低點(diǎn)的過程中,重力先大于彈力,電梯向下做加速運(yùn)動,彈力增大,當(dāng)重力小于彈力時,電梯的加速度向上,電梯向下做減速運(yùn)動,則電梯先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài),C正確,D錯誤。 4. (2019·山東淄博三模)如圖所示,實(shí)線為兩個點(diǎn)電荷Q1、Q2產(chǎn)生的電場的電場線,虛線為電子從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的運(yùn)動軌跡,則下列判斷正確的是( ) A.A點(diǎn)的場強(qiáng)小于B點(diǎn)的場強(qiáng) B.Q1的電荷量大于Q2的電荷量 C.電子在A點(diǎn)的電勢能大于在B點(diǎn)的電勢能 D.電子在A點(diǎn)的速度大于在B點(diǎn)的速度 答案 D 解析 根據(jù)“電場線的密疏表示場強(qiáng)
6、的大小”可知,A點(diǎn)的場強(qiáng)比B點(diǎn)的場強(qiáng)大,A錯誤;根據(jù)電場線分布情況可知,Q1、Q2是同種電荷,由點(diǎn)電荷周圍電場線疏密程度可知點(diǎn)電荷Q2的電荷量較大,即Q1<Q2,B錯誤;電子做曲線運(yùn)動,受到的合力方向指向運(yùn)動軌跡的內(nèi)側(cè),即電子過B點(diǎn)時受到的電場力F方向斜向下,可知電子從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的過程中,電場力方向與速度方向的夾角總是大于90°,電場力做負(fù)功,電勢能增大,動能減小,即電子在A點(diǎn)的電勢能小于在B點(diǎn)的電勢能,電子在A點(diǎn)的速度大于在B點(diǎn)的速度,C錯誤,D正確。 5. (2019·江西高三九校3月聯(lián)考)如圖所示是一個半徑為R的豎直圓形磁場區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里。有一
7、個粒子源在圓上的A點(diǎn)不停地發(fā)射出速率相同的帶正電的粒子,帶電粒子的質(zhì)量均為m,所帶電荷量均為q,運(yùn)動的半徑為r,在磁場中的軌跡所對應(yīng)的圓心角為α。下列說法正確的是( ) A.若r=2R,則粒子在磁場中運(yùn)動的最長時間為 B.若r=2R,粒子沿著與半徑方向成45°角斜向下射入磁場,則有關(guān)系tan=成立 C.若r=R,粒子沿著磁場的半徑方向射入,則粒子在磁場中的運(yùn)動時間為 D.若r=R,粒子沿著與半徑方向成60°角斜向下射入磁場,則圓心角α為150° 答案 BD 解析 若r=2R,粒子在磁場中運(yùn)動的時間最長時,磁場區(qū)域的直徑是軌跡的一條弦,作出軌跡如圖1,因?yàn)閞=2R,圓心角α=6
8、0°,粒子在磁場中運(yùn)動的最長時間tmax=T=×=,故A錯誤;若r=2R,粒子沿著與半徑方向成45°角斜向下射入磁場,軌跡如圖2,根據(jù)幾何關(guān)系有tan===,故B正確;若r=R,粒子沿著磁場的半徑方向射入,粒子運(yùn)動軌跡如圖3所示,圓心角α=90°,粒子在磁場中運(yùn)動的時間t=T=×=,故C錯誤;若r=R,粒子沿著與半徑方向成60°角斜向下射入磁場,軌跡如圖4所示,圖中軌跡圓心與磁場圓心以及入射點(diǎn)和出射點(diǎn)構(gòu)成菱形,由幾何關(guān)系可知圓心角α=150°,故D正確。 6.(2019·廣東深圳二模)2019年1月3日,“嫦娥四號”探測器成功著陸在月球背面。著陸前的部分運(yùn)動過程簡化如下:在距月面15
9、 km高處繞月做勻速圓周運(yùn)動,然后減速下降至距月面100 m處懸停,再緩慢降落到月面。已知萬有引力常量和月球的第一宇宙速度,月球半徑約為1.7×103 km。由上述條件可以估算出( ) A.月球質(zhì)量 B.月球表面的重力加速度 C.探測器在15 km高處繞月運(yùn)動的周期 D.探測器懸停時發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的推力 答案 ABC 解析 第一宇宙速度為環(huán)繞月球表面運(yùn)動的速度,由萬有引力提供向心力,有:G=m,則月球的質(zhì)量為M=,由題已知條件可求月球質(zhì)量,故A正確;探測器在月球表面附近運(yùn)動,由萬有引力等于重力,有:G=mg月,則月球表面的重力加速度為g月=G=,故B正確;探測器在15 km高處繞月運(yùn)
10、動時有:G=m,得運(yùn)動周期T== ,故C正確;探測器懸停時發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的推力大小等于萬有引力大小,但由于探測器的質(zhì)量未知,故不可求推力,D錯誤。 7. (2019·沈陽三模)如圖所示,在光滑的水平面上方有兩個磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向相反的水平勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場寬度均為L。一個邊長為L、電阻為R的單匝正方形金屬線框,在水平外力作用下沿垂直磁場方向運(yùn)動,從如圖實(shí)線位置Ⅰ進(jìn)入磁場開始到線框運(yùn)動到分別有一半面積在兩個磁場中的位置Ⅱ時,線框的速度始終為v,則下列說法正確的是( ) A.在位置Ⅱ時外力F為 B.在位置Ⅱ時線框中的電功率為 C.此過程中回路產(chǎn)生的電能為 D.此過程中通過導(dǎo)線橫
11、截面的電荷量為 答案 BC 解析 在位置Ⅱ時,根據(jù)右手定則知線框左右邊同時切割磁感線產(chǎn)生的電流同向,所以總電流I=2,線框左右邊所受安培力的方向均向左,所以F=2BIL,得:F=,故A錯誤;此時線框中的電功率為:P=Fv=,故B正確;金屬線框從開始至位移為L的過程,產(chǎn)生的電能W=IRt1=2R=,從位移為L到為L的過程,產(chǎn)生的電能W′=I2Rt2=2R=,所以整個過程產(chǎn)生的電能為,故C正確;此過程穿過線框的磁通量的變化為0,通過線框橫截面的電荷量為q==0,故D錯誤。 8. (2019·湖北武漢二模)在光滑水平面上,小球A、B(可視為質(zhì)點(diǎn))沿同一直線相向運(yùn)動,A球質(zhì)量為1 kg,B球質(zhì)量
12、大于A球質(zhì)量。如果兩球間距離小于L時,兩球之間會產(chǎn)生大小恒定的斥力,大于L時作用力消失。兩球運(yùn)動的速度—時間關(guān)系如圖所示,下列說法正確的是( ) A.B球質(zhì)量為2 kg B.兩球之間的斥力大小為0.15 N C.t=30 s時,兩球發(fā)生非彈性碰撞 D.最終B球速度為零 答案 BD 解析 當(dāng)兩球間距離小于L時,兩球均做勻減速運(yùn)動,因B球質(zhì)量大于A球質(zhì)量,可知B球加速度小于A球的加速度,由v-t圖象可知:aB= m/s2=-0.05 m/s2,aA= m/s2=0.15 m/s2,由牛頓第二定律:F=mAaA=mBaB,解得mB=3mA=3 kg,F(xiàn)=0.15 N,A錯誤,B正確
13、;由圖象可知,A、B在t=30 s時刻相碰,碰前速度:vA=0,vB=2 m/s,碰后速度:vA′=3 m/s,vB′=1 m/s,則機(jī)械能損失ΔE=mBv-=0,可知在t=30 s時,兩球發(fā)生彈性碰撞,C錯誤;由圖象可知,兩個陰影部分的面積應(yīng)該相等,且都等于L,可知最終B球速度為零,D正確。 第Ⅱ卷 二、非選擇題(包括必考題和選考題兩部分,共62分。第9~12題為必考題,考生都必須作答。第13~14題為選考題,考生根據(jù)要求作答) (一)必考題(共47分) 9.(2019·福建泉州二模)(6分)某同學(xué)做驗(yàn)證向心力與線速度關(guān)系的實(shí)驗(yàn),裝置如圖所示,一輕質(zhì)細(xì)線上端固定在拉力傳感器上
14、,下端懸掛一小鋼球。鋼球靜止時剛好位于光電門中央。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下: ①用游標(biāo)卡尺測出鋼球直徑d; ②將鋼球懸掛靜止不動,此時力傳感器示數(shù)為F1,用米尺量出線長L; ③將鋼球拉到適當(dāng)?shù)母叨忍庒尫?,光電門計時器測出鋼球的遮光時間為t,力傳感器示數(shù)的最大值為F2; 已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間,請用上述測得的物理量表示: (1)鋼球經(jīng)過光電門時的線速度表達(dá)式v=________,向心力表達(dá)式F向=m=________。 (2)鋼球經(jīng)過光電門時的所受合力的表達(dá)式F合=________。 (3)若在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)F向=F合,則驗(yàn)證了向心力與線速度的關(guān)系。該實(shí)驗(yàn)可能的誤差有:__
15、______________________。(寫出一條即可) 答案 (1) (2)F2-F1 (3)擺線的長度測量有誤差 解析 (1)鋼球的直徑為d,遮光時間為t,所以鋼球通過光電門的速度:v=,根據(jù)題意知,鋼球圓周運(yùn)動的半徑為:R=L+,鋼球的質(zhì)量:m=,則向心力表達(dá)式:F向=m=。 (2)鋼球經(jīng)過光電門時只受重力和繩的拉力,所受合力為:F合=F2-F1。 (3)根據(jù)向心力表達(dá)式知,可能在測量擺線長度時有誤差。 10.(2019·東北三省三校二模)(9分)某實(shí)驗(yàn)小組要把一塊電流表改裝成電壓表,遇到了兩個問題:一是該電流表的表盤沒有標(biāo)注刻度數(shù),但刻度均勻,總格數(shù)為N;二是內(nèi)阻未
16、知。通過對類似規(guī)格的電流表的參數(shù)比對,得到該電流表的滿偏電流約700~800 μA,內(nèi)阻約100 Ω。該組同學(xué)利用以下器材,通過下列三個步驟,完成了電壓表的改裝工作。 A.待測電流表G B.電流表A:量程0.6 A,內(nèi)阻約為0.1 Ω C.電壓表V:量程3 V,內(nèi)阻RV=3 kΩ D.電阻箱R2:最大阻值999.9 Ω E.滑動變阻器R1:最大阻值5 kΩ,額定電流0.1 A F.滑動變阻器R3:最大阻值5 Ω,額定電流0.5 A G.電源:電動勢3 V,內(nèi)阻約為1.5 Ω H.開關(guān)兩個S1、S2 (1)步驟一:測定電流表的內(nèi)阻。設(shè)計了上圖所示實(shí)驗(yàn)電路,請分析并補(bǔ)全以下操
17、作: ①將R1的滑動端撥至________(填“a”或“b”)端; ②僅閉合S1,調(diào)節(jié)R1,使電流表的指針偏轉(zhuǎn)N個格; ③閉合S2,僅調(diào)節(jié)________,使電流表的指針偏轉(zhuǎn)個格; ④記錄____________________________,則電流表的內(nèi)阻為________。 (2)步驟二: ①測定該電流表的滿偏電流。除電源和開關(guān)外,還需要的器材是________(填器材前面的字母序號); ②請在下面虛線框中畫出方便簡潔的實(shí)驗(yàn)電路; ③若在上圖實(shí)驗(yàn)中,待測電流表指針偏轉(zhuǎn)了n個格,還需要記錄的測量值及相應(yīng)的符號為______________,電流表的滿偏電流為____
18、____,將此電流表改裝為一個量程為U0的電壓表需要________(填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)一個定值電阻Rx,Rx=________________。(用以上各步驟中記錄的測量量和已知量表示) 答案 (1)①b ③R2?、躌2的阻值 R2 (2)①CE ②圖見解析?、垭妷罕碜x數(shù)U 串聯(lián)?。璕2 解析 (1)將滑動變阻器撥至b端再將電路接通,電路中的電流最小,具有保護(hù)電路的作用;閉合S2以后,因接入的滑動變阻器的阻值很大,因此在不改變滑動變阻器阻值的情況下電路的干路電流不變,因電流表與R2并聯(lián),此時調(diào)節(jié)R2的阻值使電流表的示數(shù)偏轉(zhuǎn)格,則可認(rèn)為R2中的電流和待測電表的電流相等,則電阻R2的
19、阻值和電流表的阻值相等,因此要記錄R2的阻值。 (2)電流表的電流校準(zhǔn)需要將一塊標(biāo)準(zhǔn)的電流表和待測電流表串聯(lián),但是電流表A的量程和待測電流表相比過大,無法進(jìn)行測量,但是電壓表的內(nèi)阻已知,故可以用電壓表和待測電流表串聯(lián)進(jìn)行校準(zhǔn)。另外,滑動變阻器R3的阻值過小,將R3和電壓表串聯(lián)在一起進(jìn)行調(diào)節(jié),兩電表示數(shù)變化不明顯,因此滑動變阻器需要選R1,需要的器材為C、E,電路圖如下: 因電壓表和電流表串聯(lián),因此當(dāng)待測電流表的指針偏轉(zhuǎn)n個格時,記錄電壓表讀數(shù)U,則流過電流表的電流為,又因電流表示數(shù)分布均勻,因此電流表的滿偏電流為;電流表改裝為電壓表需要串聯(lián)電阻Rx,串聯(lián)后的量程為U0,且電流表的內(nèi)阻為
20、R2,由歐姆定律有=R2+Rx,解得Rx=-R2。 11.(2019·大連二模)(12分)滑板運(yùn)動是極限運(yùn)動的鼻祖,很多極限運(yùn)動都是由滑板運(yùn)動延伸而來。如圖所示是一個滑板場地,OP段是光滑的圓弧軌道,半徑為0.8 m。PQ段是足夠長的粗糙水平地面,滑板與水平地面間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2。滑板手踩著滑板A從O點(diǎn)由靜止滑下,到達(dá)P點(diǎn)時,立即向前起跳?;迨蛛x開滑板A后,滑板A以速度v1=2 m/s返回,滑板手落到前面相同的滑板B上,并一起向前繼續(xù)滑動。已知滑板質(zhì)量為m=5 kg,滑板手的質(zhì)量是滑板的9倍,滑板B與P點(diǎn)的距離為Δx=3 m,g=10 m/s2。(不考慮滑板的長度以及人和滑板間的作
21、用時間)求: (1)當(dāng)滑板手和滑板A到達(dá)圓弧軌道末端P點(diǎn)時滑板A對軌道的壓力大??; (2)滑板手落到滑板B上瞬間,滑板B的速度大小; (3)兩個滑板間的最終距離。 答案 (1)1500 N (2)4.2 m/s (3)6.41 m 解析 (1)O→P下滑過程,滑板手與滑板A機(jī)械能守恒10mgR=×10mv2,得:v==4 m/s 在P點(diǎn):FN-10mg=10m,得:FN=1500 N 根據(jù)牛頓第三定律,F(xiàn)壓=FN=1500 N。 (2)滑板手跳離A板過程,滑板手與滑板A水平方向動量守恒10mv=-mv1+9mv2,代入數(shù)據(jù)得:v2= m/s 滑板手跳上B板過程,滑板手與滑
22、板B水平方向動量守恒9mv2=10mv3,解得v3=4.2 m/s。 (3)滑板B的位移xB==4.41 m 滑板A在弧面上滑行的過程中,機(jī)械能守恒,所以再次返回P點(diǎn)時的速度大小仍為v1=2 m/s 之后滑板A的位移xA==1 m 最終兩滑板停下的位置間距為 L=xB+Δx-xA=6.41 m。 12. (2019·鄭州二模)(20分)如圖所示,三塊擋板圍成截面邊長L=1.2 m的等邊三角形區(qū)域,C、P、Q分別是MN、AM和AN中點(diǎn)處的小孔,三個小孔處于同一豎直面內(nèi),MN水平,MN上方是豎直向下的勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)E=4×10-4 N/C。三角形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)
23、度為B1;AMN以外區(qū)域有垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2=3B1的勻強(qiáng)磁場?,F(xiàn)將一比荷=108 C/kg的帶正電的粒子,從O點(diǎn)由靜止釋放,粒子從MN上的小孔C進(jìn)入擋板內(nèi)部的勻強(qiáng)磁場,經(jīng)內(nèi)部磁場偏轉(zhuǎn)后直接垂直AN經(jīng)過Q點(diǎn)進(jìn)入外部磁場。已知粒子最終回到了O點(diǎn),OC相距2 m。設(shè)粒子與擋板碰撞過程中沒有動能損失,且電荷量不變,不計粒子重力,不計擋板厚度,取g=10 m/s2。求: (1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小; (2)粒子從O點(diǎn)出發(fā),到再次回到O點(diǎn)經(jīng)歷的時間; (3)若僅改變B2的大小,當(dāng)B2滿足什么條件時,粒子可以垂直于MA經(jīng)孔P回到O點(diǎn)(若粒子經(jīng)過A點(diǎn)立即被吸收)。 答案 (1)6
24、.7×10-6 T (2)2.85×10-2 s (3)B2′=×10-5 T,其中k=0、1、2、3、… 解析 (1)粒子從O到C在電場中加速, 由動能定理qEx=mv2, 得v=400 m/s 在三角形區(qū)域內(nèi)部,帶電粒子在磁場B1中做勻速圓周運(yùn)動,軌跡如圖所示, 由幾何關(guān)系可知 R1==0.6 m 由qvB1=m 代入數(shù)據(jù)得B1≈6.7×10-6 T。 (2)由題可知B2=3B1=2×10-5 T, 粒子在磁場B2中做勻速圓周運(yùn)動qvB2=m 則R2==0.2 m 由題可知,粒子由O到C在電場中做勻加速直線運(yùn)動, 則x=vt1,得到t1=0.01 s 粒子
25、在磁場B1中的周期為T1= 則粒子在磁場B1中的運(yùn)動時間為t2==3×10-3 s 粒子在磁場B2中的運(yùn)動周期為T2= 粒子在磁場B2中的運(yùn)動時間為 t3=T2=5.5×10-3 s 則粒子在復(fù)合場中運(yùn)動的總時間為 t=2t1+t2+t3=2.85×10-2 s。 (3)設(shè)擋板外磁場變?yōu)锽2′,粒子在磁場B2′中的軌跡半徑為r,則有qvB2′=m 根據(jù)已知條件分析知,粒子可以垂直于MA經(jīng)孔P回到O點(diǎn),需滿足條件=(2k+1)r,其中k=0、1、2、3、… 解得:B2′=×10-5 T,其中k=0、1、2、3、…。 (二)選考題(共15分) 請考生從兩道物理題中任選一題作答
26、。如果多做,則按所做的第一題計分。 13.[物理——選修3-3](共15分)(1)(2019·江蘇省七市高三第三次調(diào)研)(5分)如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體在狀態(tài)A時壓強(qiáng)為p0,經(jīng)歷從狀態(tài)A→B→C→A的過程。則氣體在狀態(tài)C時壓強(qiáng)為________;從狀態(tài)C到狀態(tài)A的過程中,氣體的內(nèi)能增加ΔU,則氣體吸收的熱量為________。 (2)(2019·重慶模擬)(10分)內(nèi)壁光滑且導(dǎo)熱性良好的上小下大的圓柱形薄壁汽缸豎直放置,上、下汽缸的橫截面積分別為S1=40 cm2、S2=80 cm2,上、下汽缸的高度分別為h=80 cm、H=100 cm。質(zhì)量為m=8 kg的薄活塞將0.5 mol
27、氫氣(H2的摩爾質(zhì)量為2 g/mol)封閉在汽缸內(nèi),活塞靜止在管口,如圖所示。已知?dú)錃獾亩ㄈ荼葻崛軨V為10.21 kJ/(kg·K),外界大氣壓強(qiáng)p0=1.0×105 Pa,g取10 m/s2。定容比熱容CV是指單位質(zhì)量的氣體在容積不變的條件下,溫度升高或降低1 K所吸收或放出的熱量。保持缸內(nèi)氣體溫度為35 ℃不變,用豎直外力緩慢向下推活塞,當(dāng)活塞恰推至上汽缸底部時,外力大小為F。求: ①求F的大??; ②隨后在逐漸減小豎直外力的同時改變缸內(nèi)氣體溫度,使活塞位置保持不變,直至外力恰為0。求這一過程中氣體內(nèi)能的變化量為多少?(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 答案 (1)p0 ΔU+2p0V0
28、(2)①192 N?、冢?98 J 解析 (1)根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程:=C,可得:V=,所以V-T圖中過原點(diǎn)的直線表示等壓變化,即氣體從C到A過程是等壓變化,pC=pA=p0。氣體從狀態(tài)C到狀態(tài)A的過程中,外界對氣體做功W=-p0·ΔV=-2p0V0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W,整理得氣體吸收的熱量:Q=ΔU-W=ΔU+2p0V0。 (2)①以封閉的氣體為研究對象,溫度不變, 初始壓強(qiáng)p1=p0+=1.20×105 Pa 初始體積V1=S1h+S2H=1.12×10-2 m3 當(dāng)活塞運(yùn)動到小汽缸底部時, 氣體體積V2=S2H=0.8×10-2 m3 由玻意耳定律p1V1=p2
29、V2得p2=1.68×105 Pa 對活塞受力分析可知F+p0S1+mg=p2S1 解得F=192 N。 ②以封閉的氣體為研究對象,氣體的體積不變,設(shè)改變溫度之后氣體的壓強(qiáng)為p3,則 p3=p1=1.20×105 Pa 設(shè)此時溫度為T3,初始溫度為T1=(35+273) K=308 K 由蓋—呂薩克定律得= 解得T3=220 K 氣體隨著溫度降低放出熱量Q=CVm(T1-T3)=898.48×10-3 kJ≈898 J 根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=W+(-Q)=-898 J,即:氣體內(nèi)能的變化量為-898 J。 14.[物理——選修3-4](共15分) (1)(2019·四川
30、瀘州二診)(5分)如圖甲所示,一根拉緊的均勻弦線沿水平的x軸放置,現(xiàn)對弦線上O點(diǎn)(坐標(biāo)原點(diǎn))施加一個向上的擾動后停止,其位移時間圖象如乙圖所示,該擾動將以2 m/s的波速向x軸正向傳播,且在傳播過程中沒有能量損失,則有________(填正確答案標(biāo)號。選對1個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分。每選錯1個扣3分,最低得分為0分)。
A.2.5 s時5 m處的質(zhì)點(diǎn)開始向上運(yùn)動
B.2 s 31、019·四川攀枝花二模)(10分)如圖所示,一個截面為矩形的水池,池底有一垂直于池邊的線形發(fā)光體,長度為L。當(dāng)池中未裝水時,一高為h的人站在距池邊h的A點(diǎn),只能看到發(fā)光體的一個端點(diǎn)。當(dāng)將水池加滿水時,人需移到距池邊2h的B點(diǎn)時,又恰好只能看到發(fā)光體的一個端點(diǎn)。已知光在真空中傳播的速度為c,發(fā)光體的一端緊靠池邊的底部,人站的位置與發(fā)光體在同一豎直面內(nèi),不計人眼到頭頂?shù)木嚯x,求:
①水池中水的折射率;
②當(dāng)水池加滿水時,站在B點(diǎn)的人看到的發(fā)光體端點(diǎn)發(fā)出的光傳到人眼的時間。
答案 (1)ABE (2)①?、?
解析 (1)波速v=2 m/s,t=2.5 s時,波向x軸正向傳播的距離Δx=v 32、t=5 m,故2.5 s時5 m處的質(zhì)點(diǎn)開始向上運(yùn)動,A正確;同理t=2 s時,4 m處的質(zhì)點(diǎn)開始向上運(yùn)動,t=2.5 s時該質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動到最高點(diǎn),B正確;因擾動只持續(xù)了1 s,故弦線上每個質(zhì)點(diǎn)都只振動1 s,E正確;2 m處的質(zhì)點(diǎn)1 s時開始向上振動,2 s時振動結(jié)束,故2.5 s時該質(zhì)點(diǎn)靜止于平衡位置,C錯誤;t=2.5 s時,4 m處的質(zhì)點(diǎn)到達(dá)最高點(diǎn),此時1 m處的質(zhì)點(diǎn)已結(jié)束振動靜止于平衡位置,D錯誤。
(2) ①水池加滿水時,站在B點(diǎn)的人看到線形發(fā)光體的端點(diǎn)發(fā)出的光,作光路圖如圖所示,設(shè)在池中的光線與豎直方向的夾角為r,在空氣中的光線與豎直方向的夾角為i,水池中水的折射率為n,
由折射定律:n=
由題意和幾何關(guān)系得:sinr=
sini=
聯(lián)立以上各式得:n=。
②水池加滿水時,站在B點(diǎn)的人看到發(fā)光體的端點(diǎn)發(fā)出的光,設(shè)光在水中傳播的速度為v,在水中和空氣中傳播經(jīng)歷的時間分別為t1、t2,總時間為t,則有:
t1=
v=
t2=
t=t1+t2
聯(lián)立以上各式得:t=。
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