请考生从给出的3道物理题中任选一题做答,并用2B铅笔在答题卡上把所选题目题号后的方框涂黑。注意所选题目的题号必须与所涂题目的题号一致,在答题卡选答区域指定位置答题。如果多做,则每学科按所做的第一题计分。
【物理——选修3–3】请回答54-56题。
【物理——选修3–4】请回答57-59题。
【物理——选修3–5】请回答60-62题。
54.(5分)关于热力学定律,下列说法正确的是________。(填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分)
55.(10分)在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强,两压强差Δp与气泡半径r之间的关系为Δp= ,其中σ=0.070 N/m。现让水下10 m处一半径为0.50 cm的气泡缓慢上升,已知大气压强p0=1.0×105 Pa,水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,重力加速度大小g=10 m/s2。
(i)求在水下10 m处气泡内外的压强差;
56.忽略水温随水深的变化,在气泡上升到十分接近水面时,求气泡的半径与其原来半径之比的近似值。
57.(5分)某同学漂浮在海面上,虽然水面波正平稳地以1.8 m./s的速率向着海滩传播,但他并不向海滩靠近。该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s。下列说法正确的是_____。(填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分)
58.(10分)如图,在注满水的游泳池的池底有一点光源A,它到池边的水平距离为3.0 m。从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角,水的折射率为。
求池内的水深;
59.一救生员坐在离池边不远处的高凳上,他的眼睛到地面的高度为2.0 m。当他看到正前下方的点光源A时,他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°。求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)。
60.(5分)现用一光电管进行光电效应的实验,当用某一频率的光入射时,有光电流产生。下列说法正确的是。(填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分)
61.(10分)某游乐园入口旁有一喷泉,喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中。为计算方便起见,假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出;玩具底部为平板(面积略大于S);水柱冲击到玩具底板后,在竖直方向水的速度变为零,在水平方向朝四周均匀散开。忽略空气阻力。已知水的密度为ρ,重力加速度大小为g。求
(i)喷泉单位时间内喷出的水的质量;
62.玩具在空中悬停时,其底面相对于喷口的高度。
气体吸热后,若再对外做功,温度可能降低,所以A错误;改变气体的内能方式有两种,做功和热传递,所以B错误;理想气体等压膨胀过程是吸热过程,所以C错误;根据热力学第二定律,所以D正确;如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡,那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡,所以E正确。
根据热力学定律和和理想气体的性质直接判定。
气体吸热后内能的变化不确定,如果吸热同时对外做功内能不一定增大,所以温度不一定升高。
∆p1=28 Pa
(i)当气泡在水下h=10 m处时,设其半径为r1,气泡内外压强差为∆p1
∆p1= ①
代入题给数据得
∆p1=28 Pa ②
根据压强差Δp与气泡半径r之间的关系计算求在水下10 m处气泡内外的压强差。
不理解Δp= 公式的含义
设气泡在水下10m处时,气泡内空气的压强为p1,气泡体积为V1,;气泡到达水面附近时,气泡内空气压强为p2,内外压强差为∆p2,其体积为V2,半径为r2。
气泡上升过程中温度不变,根据玻意耳定律
p1V1=p2V2 ③
p1=p0+ρgh+∆p1④
p2=p0+∆p2 ⑤
气泡体积V1和V2分别为
V1= ⑥
V1= ⑦
联立③④⑤⑥⑦式得
由②式知,∆pi<
计算初末状态压强,然后根据玻意耳定律列方程求解气泡的半径与其原来半径之比
1)计算气体初末状态压强时易忘记加大气压p0。
2)本题计算量较大计算时容易出错。
水面波就是一种机械波,所以A正确;周期,频率
,所以B错误;
,C正确;水面波能够传播能量但质点并不随波迁移,所以D错误,E正确。
根据两个波峰间的时间间隔求出周期,再求出频率和波长。
计算周期时从1个波峰到10个波峰间隔应为9个周期,而不是10个。
(i)h=m≈2.6 m;(ii)0.7 m
光由A射向B发生全反射,光路如图:
由全反射公式可知:
得:;
由,由几何关系可得:
所以水深。
在B点发生全反射,根据折射定律和几何关系求出池内的水深。
1)利用折射定率时入射角和折射角都是光线与法线的夹角,易错写成与界面的夹角。
2)本题计算量较大,计算易出错。
0.7 m
光由A点射入救生员眼中光路图如图:
由折射率公式:
可知:,
设,得
代入数据得:,
由几何关系得,救生员到池边水平距离为。
光从水面射入人眼中过程根据折射定律和几何关系求出救生员的眼睛到池边的水平距离。
1)利用折射定率时入射角和折射角都是光线与法线的夹角,易错写成与界面的夹角。
2)各个长度之间的几何关系易出错。
3)本题计算量较大,计算易出错。
饱和电流由光的强度决定,与光的频率无关,所以A正确,B错误;根据爱因斯坦光电效应方程,所以C正确,D错误;遏止电压
,所以E正确。
1)根据光电流与入射光的光强有关而与入射光的频率无关判定A、B选项
2)根据爱因斯坦光电效应方程判定C、E选项。
3)根据存在极限频率确定D选项。
饱和光电流与入射光的光强有关,而与入射光的频率无关,这一点学生易发生混淆。
(i)在一段很短的时间内,可以为喷泉喷出的水柱保持速度
不变。
该时间内,喷出水柱高度: ①
喷出水柱质量: ②
其中为水柱体积,满足:
③
由①②③可得:喷泉单位时间内喷出的水的质量为
设一个单位时间,根据水从喷口喷出的体积计算单位时间内喷出的水质量。
不会选取一段时间,计算这段时间内喷的水量。
设玩具底面相对于喷口的高度为
由玩具受力平衡得: ④
其中,为玩具底部水体对其的作用力.
由牛顿第三定律: ⑤
其中,为玩具底部下面水的作用力,
为水到达玩具底部时的速度
由运动学公式: ⑥
在很短时间内,冲击玩具水柱的质量为
⑦
由题意可知,在竖直方向上,对该部分水柱有
动量定理 ⑧
1)以玩具为研究对象根据平衡条件求出水柱对玩具的力。
2)以单位时间内喷出的水为研究对象,根据动量定理求出水喷到玩具时的速度。
3)根据机械能守恒定律求出水喷到的高度,即为玩具在空中悬停时,其底面相对于喷口的高度。
1)研究对象选取易出错,应选取水流微元为研究对象而不应选玩具当研究对象。
2)应用动量定理时易出现方向的错误。