高考物理冲破高分瓶颈考前必破破37选考题赢取满分策略解析版.docx
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高考物理冲破高分瓶颈考前必破破37选考题赢取满分策略解析版
2020年高考物理冲破高分瓶颈考前必破
破(37)选考题赢取满分策略(解析版)
一、热学问题
【例】 (15分)
(1)(多选)如图,一定质量的理想气体从状态a出发,经过等容过程ab到达状态b,再经过等温过程bc到达状态c,最后经等压过程ca回到状态a。
下列说法正确的是
A.在过程ab中气体的内能增加
B.在过程ca中外界对气体做功
C.在过程ab中气体对外界做功
D.在过程bc中气体从外界吸收热量
E.在过程ca中气体从外界吸收热量
(2)一种测量稀薄气体压强的仪器如图(a)所示,玻璃泡M的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管K1和K2。
K1长为l,顶端封闭,K2上端与待测气体连通;M下端经橡皮软管与充有水银的容器R连通。
开始测量时,M与K2相通;逐渐提升R,直到K2中水银面与K1顶端等高,此时水银已进入K1,且K1中水银面比顶端低h,如图(b)所示。
设测量过程中温度、与K2相通的待测气体的压强均保持不变。
已知K1和K2的内径均为d,M的容积为V0,水银的密度为ρ,重力加速度大小为g。
求:
①待测气体的压强;
②该议器能够测量的最大压强。
审题探究
1.通读题干,挖掘信息。
(1)玻璃泡M下端是“三通口”水银面在M下端时,左右两侧气体连通,均为稀薄气体压强P。
(2)水银面上升后“三通”口关闭右侧压强不变。
(3)左侧气体被封闭后体积发生变化,初末状态体积均可求出。
(4)温度与待测气体压强不变。
2.构建情景,还原模型。
(1)封闭后,左侧气体温度不变,体积减小、压强变压、遵守玻意耳定律。
(2)左侧与待测气体连通、由题意知温度、压强均不变,体积稍有变化,但可理解为待测气体体积很大,这点变化可以忽略不计。
(3)K2中的液面与K1顶部等高,隐含有液面高度差h<l。
规范解答
解析
(1)在过程ab中,体积不变,外界不对气体做功,气体也不对外界做功,压强增大,温度升高,内能增加,故A正确、B、C错误;在过程ca中,气体的体积缩小,外界对气体做功,故B正确;在过程bc中,温度不变,内能不变,体积增加,气体对外界做功。
由热力学第一定律可知,气体要从外界吸收热量,故D正确。
在过程ca中,压强不变,体积变小,温度降低,故内能变小,而外界对气体做功,气体要向外界放出热量,故E错误。
(2)①水银面上升至M的下端使玻璃泡中的气体恰好被封住,设此时被封闭的气体的体积为V,压强等于测气体的压强p。
提升R,直到K2中水银面与K1顶端等高时,K1中的水银面比顶端低h;设此时封闭气体的压强为p1,体积为V1,则V=V0+
①(1分)
V1=
②(1分)
p1=p+pgh③(2分)
整个过程为等温过程,由玻意耳定律得
pV=p1V1④(1分)
联立①②③④式得p=
⑤(1分)
②由题意知h≤l⑥(1分)
p≤
⑦(2分)
该议器能够测量的最大压强Pmax=
。
⑧(1分)
【答案】
(1)ABD
(2)①Px=
②PM=
答题规则
1.选择题为5选3,有一个错误选项扣3分,如两对一错得1分,一对一错,得0分,两对得4分。
一对得2分,对不把握的选项要慎重,宁少勿滥。
2.注重公式书写,简化文字说明。
阅卷只给公式分,但是有效的公式才能给分。
3.文字说明简洁、使用的物理量如题干中没明确,需简要说明,如V1、V0是谁的体积。
4.对于不会做的题目或者不能全对的题目,要根据题目情景尽量书写相关的公式。
【规范训练】
1、
(1)(多选)下列说法正确的是
A.分子间距离减小时,分子势能一定增大
B.单晶体和多晶体有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点
C.绝热压缩和等温压缩,气体内能均不变
D.一定量的理想气体升高相同的温度等压变化比等容变化吸收的热量多
E.当人们感到干燥时,空气的相对湿度一定较小
(2)如图所示,一圆柱形气缸直立在水平地面上,内有质量不计的可上下移动的活塞,在距缸底高为2H0的缸口处有固定的卡环,使活塞不会从气缸中顶出,气缸壁和活塞都是不导热的,它们之间没有摩擦。
活塞下方距缸底高为H0处还有一固定的可导热的隔板,将容器分为A、B两部分,A、B中各封闭同种的理想气体,开始时A、B中气体的温度均为27℃,压强等于外界大气压强p0,活塞距气缸底的高度为1.6H0,现通过B中的电热丝缓慢加热,试问:
①当B中气体的压强为1.5p0时,活塞距缸底的高度是多少?
②当A中气体的压强为1.5p0时,B中气体的温度是多少?
【答案】
(1)BDE
(2)①1.9H0 ②750K
解析
(1)当两分子之间的距离大于平衡位置时,两分子间距离减小的过程中,分子势能减小,A错误;单晶体和多晶体都有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点,B正确;绝热压缩气体,外界对气体做功,气体内能增加,C错误;等容过程中吸收的热量仅仅增加为内能,而等压升温的过程中体积增大,对外做功,吸收的热量转化为内能和对外做功,所以一定质量的理想气体升高相同的温度,其等容过程中吸收的热量小于等压过程吸收的热量,D正确;当人们感到潮湿时,空气的相对湿度一定较大,人们感到干燥时,空气的相对湿度一定较小,E正确。
(2)①B中气体做等容变化,由查理定律,得:
=
解得:
T′=450K
A中气体做等压变化,由盖-吕萨克定律,得:
=
即:
=
,解得:
H′A=0.9H0
活塞距离缸底的高度为1.9H0
②当A中气体压强为1.5p0时,对A中气体,有
=
即:
=
解得:
T″A=750K
A、B中气体温度相同,故T″B=750K。
2、(15分)
(1)(多选)下列说法中正确的是
A.物体从外界吸热,其内能不一定增大
B.液晶显示器是利用了液晶对光具有各向同性的特点
C.温度相同的氢气和氧气,它们分子的平均速率不相同
D.用气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数可以估算气体分子的体积
E.当分子力表现为斥力时,分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大
(2)如图所示,两竖直且正对放置的导热气缸底部由细管道(体积忽略不计)连通,两活塞a、b用刚性轻杆相连,可在两气缸内无摩擦地移动。
上、下两活塞(厚度不计)的横截面积分别为S1=10cm2、S2=20cm2,两活塞总质量为M=5kg,两气缸高度均为H=10cm。
气缸内封闭有一定质量的理想气体,系统平衡时活塞a、b到气缸底部距离均为l=5cm(图中未标出)。
已知大气压强为p0=1.0×105Pa,环境温度为T0=300K,重力加速度g取10m/s2。
①若缓慢升高环境温度,使活塞缓慢移到一侧气缸的底部,求此时环境温度;
②若保持温度不变,用竖直向下的力缓慢推活塞b,在活塞b由开始运动到气缸底部过程中,求向下推力的最大值。
【答案】
(1)ACE
(2)①400K ②75N
解析
(1)根据热力学第一定律公式ΔU=Q+W,物体从外界吸收热量,其内能不一定增加,A正确;液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特点,B错误;温度相同的氢气和氧气,氢气分子和氧气分子的平均动能相同,由于氢气分子和氧气分子的质量不相同,则它们分子的平均速率不相同,C正确;摩尔体积除以阿伏加德罗常数算出的是气体分子占据的空间,气体分子间的空隙很大,所以气体分子占据的空间不等于气体分子的体积,D错误;当分子力表现为斥力时,分子间距离减小,分子力做负功,分子力和分子势能随分子间距离的减小而增大,E正确。
(2)①气缸内气体压强不变,温度升高,气体体积变大,故活塞向上移动,由盖-吕萨克定律得:
=
代入数据得:
T=400K
②设初始气体压强为p1,由平衡条件有
p0S1+p1S2=Mg+p0S2+p1S1
代入数据得:
p1=1.5×105Pa
活塞b刚要到达气缸底部时,向下的推力最大,此时气体的体积为HS1,压强为p2
由玻意耳定律,p1(lS1+lS2)=p2HS1
代入数据得:
p2=2.25×105Pa
由平衡条件有:
p0S1+p2S2=Mg+p0S2+p2S1+F
代入数据得:
F=75N。
二、机械振动与机械波、光学问题
【例】 (15)
(1)由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播。
波源振动的频率为20Hz,波速为16m/s。
已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧,且P、Q和S的平衡位置在一条直线上,P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为15.8m、14.6m,P、Q开始振动后,下列判断正确的是
A.P、Q两质点运动的方向始终相同
B.P、Q两质点运动的方向始终相反
C.当S恰好通过平衡位置时,P、Q两点也正好通过平衡位置
D.当S恰好通过平衡位置向上运动时,P在波峰
E.当S恰好通过平衡位置向下运动时,Q在波峰
(2)如图8-21,玻璃球冠的折射率为
,其底面镀银,底面的半径是球半径的
倍;在过球心O且垂直于底面的平面(纸面)内,有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点,该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点。
求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角。
审题探究
1.通读题干,挖掘信息。
①
(1)中振源频率f,波速ν已知。
可求波长、知道两点到根源距离可判断P、Q两点的振动情况。
②
(2)中玻璃球冠的形状是关键点与底边长与半径关系,可求由M点入射光线的入射角。
③由折射定律可求折射光线的方向,在底边的反射点。
2.构建情景还原模型。
①
(1)问中两点在振源的两侧与两点在振源一侧完全相同,可以按PQ在振源一侧处理。
②
(2)问中玻璃球冠M点为入射点,球面可以用过M点的切面,来计算入射角和折射角,其法线为球心与M的连线。
③由几何知识可知连线BM过球心为O、△BMA为直角三角形,∠ABM=30°
解析
(1)根据题意信息可得T=
s=0.05s,v=16m/s,故波长为λ=vT=0.8m,找P点关于S点的对称点P′,根据对称性可知P′和P的振动情况完全相同,P′、Q两点相距Δx=
λ=
λ,为半波长的整数倍,所以两点为反相点,故P′、Q两点振动方向始终相反,即P、Q两点振动方向始终相反,A错误B正确;P点距离S点x=19
λ,当S恰好通过平衡位置向上振动时,P点在波峰,同理Q点相距S点x′=18
λ,当S恰好通过平衡位置向下振动时,Q点在波峰,DE正确。
(2)设球半径为R,球冠底面中心为O′,连接OO′,则OO′⊥AB,令∠OAO′=α
则cosα=
=
,①
即α=30°②
根据题意MA⊥AB
所以∠OAM=60°③
设图中N点为光线在球冠内底面上的反射点,所考虑的光线的光路图如图所示,设光线在M点的入射角为i,折射角为r,在N点的入射角为i′,反射角为i″,玻璃折射率为n,由于△OAM为等边三角形,有④
i=60°
根据折射定律可得sini=nsinr⑤
代入题给条件n=
可得r=30°⑥
作底面在N点的法线NE,由于NE∥AM,有i′=30°⑦
根据反射定律可得i″=30°⑧
连接ON,由几何关系可知△NAM≌△NOM,故有∠MNO=60°
故可得∠ENO=30°⑨
于是∠ENO为反射角,ON为反射光线,这一反射光线经球面再次折射后不改变方向。
所以,经一次反射后射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角β为β=180°-∠ENO=150°。
⑩
【答案】
(1)BDE
(2)150°(说明①~⑩每式1分)
满分指导
①第
(1)问为选择题5选3选对一个得2分,错一个扣3分,如两对一错得1分,一对一错。
得0分。
一对得2分。
两对得4分。
故对不把握的选项尽量不选。
②突出公式简化文字
公式应为与本题相关的公式,如果只写出折射定律公式,不指明入射角和折射角一般不得分。
文字叙述要简明扼要。
③字母表达要规范
本题中有折射和反射各种角度的标注要用常用的字母加上合理的角标,加以区分。
④光路图,几何辅助线分别为实线和虚线,且光路要带上箭头。
⑤关键的几何关系是主要得分点。
几何关系是确定入射角和折射角的重要依据。
几何关系的推导要简明、但不能跳跃,条理分明清晰。
【规范训练】
1、(15分)
(1)一列简谐横波沿x轴的正向传播,振幅为2cm,周期为T,已知在t=0时刻波上相距40cm的两质点a、b的位移都是1cm,但运动方向相反,其中质点a沿y轴负向运动。
如图8-22所示,下列说法正确的是
A.该列简谐横波波长可能为150cm
B.该列简谐横波波长可能为12cm
C.当质点b的位移为+2cm时,质点α的位移为负
D.在t=
时刻,质点b速度最大
E.质点a、质点b的速度始终大小相等,方向相反
(2)如图所示,过中心线的截面为矩形的圆柱形棒是用折射率n=
的透明材料制成的,圆柱形棒的直径为D=6cm。
一束光从左侧端点中心射入圆柱形棒,在柱体内发生多次全反射最终由棒的右侧-端面中心射出。
若要使折射光在上下侧边恰好发生全反射,sin53°=0.8,cos53°=0.6。
则
①这束光在左侧端面的入射角的正弦值应为多少?
②若要使出射光与入射光平行,棒的长度应满足什么条件?
【答案】
(1)BCD
(2)①0.75 ②见解析
解析
(1)根据题意,质点a、b在波的图象中的位置可能情况如图所示。
有
=0.4m,可得λ=
m其中k为大于等于0的整数,波长最长为1.2m,选项A错误;当k=3时,λ=12cm,选项B正确;质点b再经过
T时间位移为+2cm(波峰位置),质点a再经过
T到平衡位置,之后再经过
T到波谷位置,选项C正确;再经过
T质点b经过平衡位置,速度最大,选项D正确;两质点平衡位置间的距离等于半个波长的奇数倍时才会总是速度等大反向,而a、b两质点平衡位置间的距离不等于半个波长的奇数倍,选项E错误。
(2)①光在柱面上恰好发生全反射时,设临界角为C,则:
sinC=
=
解得:
C=53°
设光从圆柱棒的左侧端面中心射入时入射角为i,折射角为r,由折射定律有:
=n
由几何关系知:
r+C=90°
解得:
sini=nsin(90°-C)=ncos53°=0.75
②由答图可知,要想出射光与入射光平行,光必须在上下侧边全反射的总次数为偶数次,设全反射总次数为2k(k=1,2,3…)
则s=
tanC=4cm
棒的长度L=2k×2s=16kcm(k=1,2,3,…)。
2.(15分)
(1)如图所示,一玻璃三棱镜置于空气中,一束光经折射后分为两束单色光a、b,则
A.a光的频率大于b光的频率
B.玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
C.a光在玻璃中的传播速度大于b光在玻璃中的传播速度
D.当a、b两束光从玻璃射入真空时,a光发生全反射的临界角小于b光发生全反射的临界角
E.a、b两束光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹,相邻暗条纹间距b光的较大
(2)一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播,已知波长λ满足:
15cm<λ<30cm,O和A是介质中平衡位置分别位于x=0和x=35cm处的两个质点。
t=0时开始观测,此刻简谐波已经传播过了A质点,质点O位于波峰,位移为y=5cm;t=0.3s时,质点O第二次回到平衡位置,此刻质点A恰好到波峰处。
求:
①简谐波的周期、波长和波速;
②质点A的位移随时间变化的关系式。
【答案】
(1)ADE
(2)①0.4s 0.20m 0.50m/s
②y=0.05sin(5πt+π)(m)或y=0.05cos(5πt+
π)(m)
解析
(1)由图可知,玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率,根据折射率与光的频率关系可知,a光的
频率大于b光的频率,选项A正确,B错误;由折射率与光速的关系n=
可知,折射率大的传播速度小,所以a光在玻璃中的传播速度小于b光在玻璃中的传播速度,选项C错误;由全反射临界角sinC=
可知,折射率大的发生全反射的临界角小,所以当a、b两束光从玻璃射入真空时,a光发生全反射的临界角小于b光发生全反射的临界角,选项D正确;由波长与频率成反比可知,a光的波长小于b光的波长,由双缝干涉条纹间距公式Δx=
λ可知,a、b两束光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹,相邻暗条纹间距b光的较大,选项E正确。
(2)①由题意可知:
T=0.3s
λ+nλ=0.35m(n=0,1,2…)
解得:
T=0.4s
由题给条件得:
λ=0.20m
因v=
可得:
v=0.50m/s
②质点A振动的圆频率:
ω=
=5π(rad/s)
振幅:
A=0.05m,初相:
φ=π
质点A的位移随时间变化的关系式为:
y=0.05sin(5πt+π)(m)或y=0.05cos(5πt+
π)(m)。
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