搜索
2．21考前模拟演练四(选考题组)【模拟题组一】33．[物理选修3－4](2019·课标全国Ⅰ)(1)某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体．初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界．现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同．此时，容器中空气的温度________(填“高于”“低于”或“等于”)外界温度，容器中空气的密度________(填“大于”“小于”或“等于”)外界空气的密度．答案低于大于解析由题意可知，容器和活塞的绝热性能良好，故容器内气体与外界不发生热交换，故ΔQ＝0；但现活塞缓慢移动过程中，容器中气体压强逐渐减小，则容器内气体不断膨胀，体积增大，气体对外界做功，即W0，根据热力学第一定律可知：ΔU＝ΔQ＋W0，故容器气体内能减小，温度降低，低于外界温度．最终容器内气体压强与外界气体压强相同，根据理想气体状态方程：pV＝nRT，又因为ρ＝mV，m为容器内气体质量，联立解得：ρ＝pmnRT，由于容器内温度T低于外界温度，故容器内气体密度大于外界气体密度．(2)热等静压设备广泛应用于材料加工中．该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改善其性能．一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13m3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中．已知每瓶氩气的容积为3.2×10－2m3，使用前瓶中气体压强为1.5×107Pa，使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106Pa；室温温度为27℃.氩气可视为理想气体．①求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；②将压入氩气后的炉腔加热到1227℃，求此时炉腔中气体的压强．答案①3.2×107Pa②1.6×108Pa解析①设初始时每瓶气体的体积为V0，压强为p0，使用后气瓶中剩余气体的压强为p1，气体发生等温变化，由玻意耳定律得：p0V0＝p1V1，被压入炉腔的气体在室温和p1条件下的体积为：V′1＝V1－V0，设10瓶气体压入完成后炉腔中气体压强为p2，体积为V2，由玻意耳定律得：p2V2＝10p1V′1，代入数据解得：p2＝3.2×107Pa；②设加热前炉腔的温度为T0，加热后炉腔的温度为T1，气体压强为p3，气体发生等容变化，由查理定律得：p3T1＝p2T0，代入数据解得：p3＝1.6×108Pa.34．[物理选修3－4](2019·课标全国Ⅰ)(1)一简谐横波沿x轴正方向传播，在t＝T2时刻，该波的波形图如图(a)所示，P、Q是介质中的两个质点．图(b)表示介质中某质点的振动图象．下列说法正确的是()A．质点Q的振动图象与图(b)相同B．在t＝0时刻，质点P的速率比质点Q的大C．在t＝0时刻，质点P的加速度的大小比质点Q的大D．平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如图(b)所示E．在t＝0时刻，质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大答案CDE解析简谐机械波沿x轴正方向传播，在t＝T2时刻，质点Q的振动方向向上，而在振动图象上在t＝T2时刻质点的振动方向向下，所以图(b)不是质点Q的振动图象，故A项错误；在t＝0时刻，质点P位于波谷，速度为零，质点Q位于平衡位置，则质点P的速率比质点Q的小，故B项错误；在t＝0时刻，质点P的位移比质点Q的大，则质点P的加速度的大小比质点Q的大，故C项正确；在t＝T2时刻，平衡位置在坐标原点的质点振动方向向下，与振动图象相符，所以平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如图(b)所示，故D项正确；在t＝0时刻，质点P位于波谷，质点Q位于平衡位置，则质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大，故E项正确．(2)如图，一艘帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面3m．距水面4m的湖底P点发出的激光束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，该出射光束与竖直方向的夹角为53°(取sin53°＝0.8)．已知水的折射率为43.①求桅杆到P点的水平距离；②船向左行驶一段距离后停止，调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45°时，从水面射出后仍照射在桅杆顶端，求船行驶的距离．答案①7m②5.5m解析①设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1，到P点的水平距离为x2.桅杆的高度为h1，P点处水深为h2.激光束在水中与竖直方向的夹角为θ.由几何关系有：x1h1＝tan53°①x2h2＝tanθ②由折射定律有：n＝sin53°sinθ③设桅杆到P点的水平距离为x.则：x＝x1＋x2④联立①②③④并代入数据解得：x＝7m；⑤②设激光束在水中与竖直方向的夹角为45°时，从水面出射的方向与竖直方向的夹角为i′.由折射定律有：n＝sini′sin45°⑥设船向左行驶的距离为x′，此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x′1，到P点的水平距离为x′2，则x′1＋x′2＝x′＋x⑦x′1h1＝tani′⑧x′2h2＝tan45°⑨联立⑤⑥⑦⑧⑨并代入数据解得：x′＝(62－3)m≈5.5m.【模拟题组二】33．[物理选修3－3](2019·课标全国Ⅱ)(1)如pV图所示，1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T1、T2、T3.用N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数，则N1________N2，T1________T3，N2________N3.(填“大于”“小于”或“等于”)答案大于等于大于解析由pV＝nRT得：p1V1T1＝p2V2T2，由图示图线可知，在状态1气体压强大于状态2气体压强，两状态下气体体积相等；即：V状态1＝V状态2，p状态1＝2p状态2，故p状态1T1＝p状态2T2，解得：T1＝2T2，即T1T2，由于分子密度相同，温度高，分子单位时间内撞击器壁单位面积的分子数就多，故N1N2；由于p状态1V状态1＝p状态3V状态3，故T1＝T3；则T3T2，又因为p2＝p3，状态2气体分子密度大，分子运动缓慢，单个分子平均作用力小，状态3气体分子密度小，分子运动剧烈，单个分子平均作用力大．故在状态2单位时间内撞击器壁单位面积的分子数大于状态3单位时间内撞击器壁单位面积的分子数，即N2大于N3.(2)如图，一容器由横截面积分别为2S和S的两个汽缸连通而成，容器平放在水平地面上，汽缸内壁光滑．整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气．平衡时，氮气的压强和体积分别为p0和V0，氢气的体积为2V0，空气的压强为p.现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求：①抽气前氢气的压强；②抽气后氢气的压强和体积．答案①12(p0＋p)②12p0＋14p4（p0＋p）V02p0＋p解析①抽气前活塞静止处于平衡状态，对活塞，由平衡条件得：(p氢－p)·2S＝(p0－p)S，解得氢气的压强为：p氢＝12(p0＋p)；②设抽气后氢气的压强与体积分别为p1、V1，氮气的压强和体积分别为p2、V2，对活塞，由平衡条件得：p2S＝p1·2S，气体发生等温变化，由玻意耳定律得：p1V1＝p氢·2V0p2V2＝p0V0，由于两活塞用刚性杆连接，由几何关系得：V1－2V0＝2(V0－V2)，解得：p1＝12p0＋14pV1＝4（p0＋p）V02p0＋p.34．[物理选修3－4](2019·课标全国Ⅱ)(1)如图，长为l的细绳下方悬挂一小球a，绳的另一端固定在天花板上O点处，在O点正下方34l的O′处有一固定细铁钉．将小球向右拉开，使细绳与竖直方向成一小角度(约为2°)后由静止释放，并从释放时开始计时．当小球a摆至最低位置时，细绳会受到铁钉的阻挡．设小球相对于其平衡位置的水平位移为x，向右为正．下列图象中，能描述小球在开始一个周期内的xt关系的是()答案A解析小球属于单摆模型，从右向左运动到平衡位置的过程，相当于运动第一个14个周期，根据周期公式可知，t＝14×2πlg＝π2lg，从平衡位置向左运动的过程中，相当于运动了第二个14周期，t′＝14×2π14lg＝π4lg，由此可知，第一个14个周期的时间长，第二个14个周期的时间短，结合位移来分析，第一个14个周期的位移大，第二个14个周期的位移小，故A项正确，B、C、D三项错误．(2)某同学利用图示装置测量某种单色光的波长．实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹．回答下列问题：①若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________；A．将单缝向双缝靠近B．将屏向靠近双缝的方向移动C．将屏向远离双缝的方向移动D．使用间距更小的双缝②若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ＝________；③某次测量时，选用的双缝的间距为0.300mm，测得屏与双缝间的距离为1.20m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm.则所测单色光波长为________nm.(结果保留3位有效数字)答案①B②Δx·d（n－1）l③630解析①增加从目镜中观察到的条纹个数，则条纹的宽度减小，根据相邻亮条纹间的距离为Δx＝Ldλ，为减小相邻亮条纹(暗条纹)间的宽度，可增大双缝间距离或减小双缝到屏的距离；故B项正确，A、C、D三项错误，故选B项；②第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx′＝Δxn－1则单色光的波长λ＝Δx·d（n－1）l；③将双缝的间距为0.300mm，测得屏与双缝间的距离为1.20m，以及n＝4代入公式可得：λ＝6.3×10－7m＝630nm.【模拟题组三】33．[物理选修3－3](2019·课标全国Ⅲ)(1)用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是____________________.实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以___________________________________________.为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是____________________．答案使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出1mL油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积单分子层油膜的面积S解析用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜；在实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出1mL油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积；为得到油酸分子的直径，由d＝VS，还需测量的物理量是单分子层油膜的面积S.(2)如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0cm的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0cm.若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同．已知大气压强为76cmHg，环境温度为296K.①求细管的长度；②若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止，求此时密封气体的温度．答案①41cm②312K解析①设细管的长度为L，横截面的面积为S，水银柱高度为h；初始时，设水银柱上表面到管口的距离为h1，被密封气体的体积为V，压强为p；细管倒置时，气体体积为V1，压强为p1.由玻意耳定律有：pV＝p1V1①由力的平衡条件有p＝p0＋ρgh②p1＝p0－ρgh③式中，ρ、g分别为水银的密度和重力加速度的大小，p0为大气压强．由题意有V＝S(L－h1－h)④V1＝S(L－h)⑤由①②③④⑤式和题给条件得L＝41cm；⑥②设气体被加热前后的温度分别为T0和T，由盖－吕萨克定律有：VT0＝V1T⑦由④⑤⑥⑦式和题给数据得T＝312K．⑧34．[物理选修3－4](2019·课标全国Ⅲ)(1