请考生从以下三题中任选二题作答。如果多做,则按所做的第一、二题计分。
【选修3-3】(请回答22、23题)
【选修3-4】(请回答24、25题)
【选修3-5】(请回答26、27、28题)
22.(4分)一定量的理想气体从状态M可以经历过程1或者过程2到达状态N,其p-V图像如图所示。在过程1中,气体始终与外界无热量交换;在过程2中,气体先经历等容变化再经历等压变化。对于这两个过程,下列说法正确的是____。(填入正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得3分,选对3个得4分,有错选的得0分)
23.(8分)如图,密闭汽缸两侧与一U形管的两端相连,汽缸壁导热;U形管内盛有密度为的液体。一活塞将汽缸分成左、右两个气室,开始时,左气室的体积是右气室的体积的一半,气体的压强均为
。外界温度保持不变。缓慢向右拉活塞使U形管两侧液面的高度差h=40 cm,求此时左、右两气室的体积,取重力加速度大小
,U形管中气体的体积和活塞拉杆的体积忽略不计。
24.(4分)下列说法正确的是________________。(填入正确答案序号。选对1个得2分,选对2个得3分,选对3个得4分:有选错的得0分)
25.(8分)如图,半径为R的半球形玻璃体置于水平桌面上,半球的上表面水平,球面与桌面相切于A点。一细束单色光经球心O从空气中摄入玻璃体内(入射面即纸面),入射角为45°,出射光线射在桌面上B点处。测得AN之间的距离为 .现将入射光束在纸面内向左平移,求摄入玻璃体的光线在球面上恰好发生全反射时,光束在上表面的入射点到O点的距离。不考虑光线在玻璃体内的多次反射。
26.(4分)下列说法正确的是_________。(填入正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得3分,选对3个得4分;有选错的得0分)
27.(8分)如图,物块A通过一不可伸长的轻绳悬挂在天花板下,初始时静止;从发射器(图中未画出)射出的物块B沿水平方向与A相撞,碰撞后两者粘连在一起运动,碰撞前B的速度的大小v及碰撞后A和B一起上升的高度h均可由传感器(图中未画出)测得。某同学以h为纵坐标,v2为横坐标,利用实验数据作直线拟合,求得该直线的斜率为k=1.92 ×10-3s2/m。已知物块A和B的质量分别为mA=0.400kg和mB=0.100kg,重力加速度大小g=9.8m/s2。
若碰撞时间极短且忽略空气阻力,求h-v2直线斜率的理论值k0。
28.求k值的相对误差×100%,结果保留1位有效数字。
36.如图所示,竖直放置的绝热圆柱形容器内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体,已知容器横截面积S,活塞重为,与容器底部相距h,大气压强为
,现通过电热丝缓慢加热气体,当气体的温度为
时活塞上升了
,此时停止对气体加热,同时在活塞上缓慢添加砂粒,当添加砂粒的重为
时,活塞恰好回到原来位置,不计摩擦,求此时气体的温度。
35.选考题一
如图所示,开口向上竖直放置的内壁光滑气缸,其侧壁是绝热的,底部导热,内有两个质量均 为m的密闭活塞,活塞A导热,活塞B绝热,将缸内理想气体分成Ⅰ、Ⅱ两部分.初状态整个装置静止不动且处于平衡状态,Ⅰ、Ⅱ两部分气体的高度均为l0,温度为T0.设外界大气压强为P0保持不变,活塞横截面积为S,且mg=P0S,环境温度保持不变.
求:在活塞A上逐渐添加铁砂,当铁砂质量等于2m时,两活塞在某位置重新处于平衡,活塞B下降的高度.
13.如图,两端封闭的玻璃直管下方用一小段水银柱封闭了一定质量的理想气体,上方为真空。现在管的下方加热被封闭的气体,下图中不可能发生的变化过程是
由图像找到不变量,根据PV/T=K分析,结合热力学第一定律分析
图像找到不变量、热力学第一定律
不变量,
设初始状态时汽缸左气室的体积为V01,右气室的体积为V02;当活塞至汽缸中某位置时,左、右气室的压强分别为p1、p2,体积分别为V1、V2,由玻意耳定律得
p0V01=p1V1 ①
p0V02=p2V2②
依题意有
V01+V02=V1+V2③
由力的平衡条件有
p2–p1=ρgh④
联立①②③④式,并代入题给数据得
⑤
由此解得
(另一解不合题意,舍去)⑥
由③⑥式和题给条件得
V1:V2=1:1⑦
初始状态时汽缸左气室的体积为V01,右气室的体积为V02;当活塞至汽缸中某位置时,左、右气室的压强分别为p1、p2,体积分别为V1、V2,由玻意耳定律、由力的平衡条件解
找到不变量,由受力分析、玻意耳定律计算
平衡方程
单摆做简谐振动的周期与摆球质量无关,已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期,由于不知道运动形式,故无法求振子在任意时刻运动速度的方向
单摆、弹簧振子振动周期
振动周期决定因素
当光线经球心O入射时,光路图如图(a)所示。设玻璃的折射率为n,由折射定律有
①
式中,入射角i=45°,为折射角。
△OAB为直角三角形因此
②
发生全反射时,临界角C满足
在玻璃体球面上光线恰好发生全反射时,光路图如图(b)所示。设此时光线入射点为E,折射光线射到玻璃体球面的D点。由题意有
④
在内,根据正弦定理有
⑤
联立以上各式并利用题给条件得
当光线经球心O入射时,光路图如图(a)所示。设玻璃的折射率为n,由折射定律解,以及全反射和临界角的考查
正确做出光路图,由物理规律求解
作图
康普顿效应表明光子只具有能量,又具有动量,德布罗意指出微观粒子的动量越大,其对应的波长就越短
原子物理的相关概念考查
康普顿效应
设物块A和B碰撞后共同运动的速度为,由动量守恒定律有
①
在碰撞后A和B共同上升的过程中,由机械能守恒定律有
②
联立①②式得
③
由题意得
④
代入题给数据得
⑤
物块A和B碰撞后共同运动的速度为,由动量守恒定律有
①
在碰撞后A和B共同上升的过程中,由机械能守恒定律列方程求解
研究系统是AB,物理方法是动量守恒定律、机械能守恒定律
联系方程
按照定义
⑥
由⑤⑥式和题给条件得
⑦
k值的相对误差×100%,
由相对误差定义走
相对误差的计算