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考前仿真適應(yīng)性訓(xùn)練(二)
(限時(shí):60分鐘 滿分:110分)
第Ⅰ卷(共48分)
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(gè)選項(xiàng)中,第1~5題只有一項(xiàng)符合題目要求,第6~8題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分。
1.下列說(shuō)法中正確的是( )
A. U+ n→Kr+Ba+3n是聚變反應(yīng)
B.放射性元素與其他的元素形成化合物時(shí)不具有放射性
C.貝克勒爾通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了中子,湯姆孫通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子
D.根據(jù)玻爾的原子模型,一群氫原子從n=4的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)最多可輻射6種不同頻率的光子
解析:選D A中所示的反應(yīng)是重核裂變反應(yīng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;放射性元素與其他的元素形成化合物時(shí)仍具有放射性,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;查德威克通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了中子,湯姆孫通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電子,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)玻爾的原子模型,一群氫原子從n=4的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)最多可輻射C=6種不同頻率的光子,選項(xiàng)D正確。
2.某人造地球衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓,地球位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。已知衛(wèi)星在近地點(diǎn)的速率為v1、加速度大小為a1、到地心的距離為r1,衛(wèi)星在遠(yuǎn)地點(diǎn)的速率為v2、加速度大小為a2、到地心的距離為r2。則( )
A.a(chǎn)1<a2 B.a(chǎn)1r1>v12
C.a(chǎn)2r2>v22 D.a(chǎn)1r1=v12
解析:選C 根據(jù)a=,由r1< r2可知a1>a2,A錯(cuò)誤;在近地點(diǎn)的曲率半徑R1>r1,由a1=<可知a1r1
可知a2r2>v22,B、D錯(cuò)誤,C正確。
3.如圖所示,半徑為r的圓形空間內(nèi),存在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子(不計(jì)重力),從靜止經(jīng)電場(chǎng)加速后從圓形空間邊緣上的A點(diǎn)沿半徑方向垂直于磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng),在C點(diǎn)射出,已知∠AOC=120,粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t0,則加速電場(chǎng)的電壓是( )
A. B.
C. D.
解析:選A 根據(jù)幾何知識(shí)可知,粒子軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角為α=60=,軌跡半徑為
R=rtan 60=r,由t0=及qU=mv2,得U=,A正確。
4.如圖所示是在勻強(qiáng)電場(chǎng)中畫(huà)出的一個(gè)正六邊形,該六邊形所在平面與電場(chǎng)線(圖中未畫(huà)出)平行。已知正六邊形的邊長(zhǎng)為2 cm,將一電荷
量為1.010-8 C的正點(diǎn)電荷從B點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn)克服電場(chǎng)力做功為2.0
10-8 J,將該點(diǎn)電荷從B點(diǎn)移動(dòng)到A點(diǎn),電場(chǎng)力做的功為2.010-8 J。
由上述信息通過(guò)計(jì)算不能確定的是( )
A.電場(chǎng)強(qiáng)度的大小
B.過(guò)A點(diǎn)的等勢(shì)線
C.電場(chǎng)線由C指向F
D.該點(diǎn)電荷沿直線由B點(diǎn)移動(dòng)到F點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功
解析:選C UBC== V=-2 V,同理:UBA== V=
2 V,可知電場(chǎng)線由C指向A;FA為過(guò)A點(diǎn)的等勢(shì)線;根據(jù)E=可計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度的大??;因UBA=UBF,根據(jù)W=Uq可計(jì)算點(diǎn)電荷沿直線由B點(diǎn)移動(dòng)到F點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功;故A、B、D能確定,C不能確定。
5.如圖所示,一砂袋用無(wú)彈性輕細(xì)繩懸于O點(diǎn)。開(kāi)始時(shí)砂袋處于靜止?fàn)顟B(tài),一彈丸以水平速度v0打入砂袋后未穿出,二者共同擺動(dòng)。若彈丸質(zhì)量為m,砂袋質(zhì)量為5m,彈丸和砂袋形狀大小忽略不計(jì),彈丸打入砂袋后漏出的砂子質(zhì)量忽略不計(jì),不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g。下列說(shuō)法中正確的是( )
A.彈丸打入砂袋過(guò)程中,細(xì)繩所受拉力大小保持不變
B.彈丸打入砂袋過(guò)程中,彈丸對(duì)砂袋的沖量大小大于砂袋對(duì)彈丸的沖量大小
C.彈丸打入砂袋過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量為
D.砂袋和彈丸一起擺動(dòng)所達(dá)到的最大高度為
解析:選D 彈丸打入砂袋的過(guò)程,由動(dòng)量守恒定律mv0=(m+5m)v,解得v=v0;彈丸打入砂袋后,砂袋質(zhì)量變大,且做圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)T=6mg+6m可知,細(xì)繩所受拉力變大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)牛頓第三定律可知,彈丸打入砂袋過(guò)程中,彈丸對(duì)砂袋的作用力與砂袋對(duì)彈丸的作用力大小相等,又作用時(shí)間相等,故彈丸對(duì)砂袋的沖量大小等于砂袋對(duì)彈丸的沖量大小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;彈丸打入砂袋過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量為Q=mv02-6mv2=mv02,選項(xiàng)C錯(cuò)誤; 由機(jī)械能守恒定律可得:6mv2=6mgh,解得h=,選項(xiàng)D
正確。
6.如圖甲所示,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=10∶1,原線圈輸入的交流電壓如圖乙所示,副線圈電路接有滑動(dòng)變阻器R和額定電壓為12 V、工作時(shí)內(nèi)阻為2 Ω 的電動(dòng)機(jī)。閉合開(kāi)關(guān),電動(dòng)機(jī)正常工作,電流表示數(shù)為1 A,則( )
A.副線圈兩端電壓為22 V
B.電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為10 W
C.通過(guò)電動(dòng)機(jī)的交流電頻率為50 Hz
D.突然卡住電動(dòng)機(jī),原線圈輸入功率變小
解析:選BC 原線圈兩端輸入電壓最大值為Um=220 V,則有效值:U1==
220 V,U2=U1=22 V,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率:P=UI2-I22r=10 W,選項(xiàng)B正確;由題圖乙知原線圈所接電壓的周期為0.02 s,則f==50 Hz,選項(xiàng)C正確;卡住電動(dòng)機(jī),變壓器副線圈的電壓不變,由于電動(dòng)機(jī)無(wú)法對(duì)外做功,則副線圈的電流增大,輸出功率變大,則原線圈輸入功率變大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
7.如圖所示,絕緣彈簧的下端固定在斜面底端,彈簧與斜面平行且初始時(shí)自然伸長(zhǎng),帶電小球Q(可視為質(zhì)點(diǎn))固定在光滑斜面的M點(diǎn),處于通過(guò)彈簧中心的直線ab上?,F(xiàn)將帶電小球P(也視為質(zhì)點(diǎn))從直線ab上的N點(diǎn)由靜止釋放,設(shè)P與Q電性相同,則P從釋放到運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是( )
A.P的速度先增大后減小
B.P的速度最大時(shí)所受合力為零
C.P的重力勢(shì)能與電勢(shì)能的和一直減小
D.P所受的重力、彈簧的彈力和庫(kù)侖力做功的代數(shù)和等于電勢(shì)能的變化量的大小
解析:選ABC P先沿斜面加速向下運(yùn)動(dòng),Q對(duì)P有沿斜面向下的庫(kù)侖力,P先做加速運(yùn)動(dòng),壓縮彈簧后,當(dāng)加速度減小到零后,減速向下運(yùn)動(dòng),當(dāng)彈簧壓縮量最大時(shí),P靜止,故速度先增大后減小,選項(xiàng)A正確;由上述分析可知,當(dāng)P所受的合力為零時(shí),速度最大,選項(xiàng)B正確;P運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中重力和電場(chǎng)力都一直做正功,重力勢(shì)能與電勢(shì)能的和一直減小,選項(xiàng)C正確;根據(jù)動(dòng)能定理知,P所受的重力、彈簧的彈力和庫(kù)侖力做功的代數(shù)和等于動(dòng)能的變化量的大小,整個(gè)過(guò)程為零,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
8.如圖甲所示,質(zhì)量m=3.010-3 kg 的金屬細(xì)框豎直放置在兩水銀槽中,細(xì)框的水平細(xì)桿CD長(zhǎng)l=0.20 m,處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1=1.0 T、方向水平向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。有一匝數(shù)n=300、面積S=0.01 m2 的線圈通過(guò)開(kāi)關(guān)K與兩水銀槽相連。線圈處于與線圈平面垂直、沿豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,其磁感應(yīng)強(qiáng)度B2隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示。t=
0.22 s時(shí)閉合開(kāi)關(guān)K,細(xì)框瞬間跳起(細(xì)框跳起瞬間安培力遠(yuǎn)大于重力),跳起的最大高度h=
0.20 m。不計(jì)空氣阻力,重力加速度 g=10 m/s2,下列說(shuō)法正確的是( )
A.0~0.10 s內(nèi)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為3 V
B.開(kāi)關(guān)K閉合瞬間,CD中的電流方向?yàn)橛蒀到D
C.磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的方向豎直向下
D.開(kāi)關(guān)K閉合瞬間,通過(guò)細(xì)框的電荷量為0.03 C
解析:選BD 由題圖乙可知,0~0.10 s內(nèi),ΔΦ=ΔBS=(1.0-0)0.01 Wb=0.01 Wb,
線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大?。篍=n=300 V=30 V,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由題意可知開(kāi)關(guān)K閉合瞬間,CD所受安培力方向豎直向上,由左手定則可知,電流方向?yàn)橛蒀到D,由安培定則可知感應(yīng)電流在線圈中產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向豎直向上,由題圖乙可知,在t=0.22 s時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量在減少,由楞次定律可知,磁感應(yīng)強(qiáng)度B2方向豎直向上,故選項(xiàng)B正確,C錯(cuò)誤;對(duì)細(xì)框,由動(dòng)量定理得:B1IlΔt=mv-0,細(xì)框向上做豎直上拋運(yùn)動(dòng),則v2=2gh,電荷量:Q=IΔt,解得:Q== C=0.03 C,故選項(xiàng)D正確。
第Ⅱ卷(共62分)
二、非選擇題:包括必考題和選考題兩部分,第9~12題為必考題,每個(gè)試題都必須作答。第13~14題為選考題,根據(jù)要求作答。
(一)必考題:共47分。
9.(5分)某同學(xué)要研究輕質(zhì)彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧長(zhǎng)度改變量的關(guān)系,進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):在離地面高度為h的光滑水平桌面上,沿著與桌面邊緣垂直的方向放置一輕質(zhì)彈簧,其左端固定,右端與一個(gè)質(zhì)量為m的小鋼球接觸。當(dāng)彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí),小鋼球恰好在桌面邊緣,如圖所示。讓小鋼球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放,小鋼球沿水平方向射出桌面,小鋼球在空中飛行后落在水平地面上,飛行的水平距離為s。
(1)小鋼球離開(kāi)桌面時(shí)的速度大小為v0=________,彈簧的彈性勢(shì)能Ep與小鋼球質(zhì)量m、桌面離地面高度h、小鋼球飛行的水平距離s等物理量之間的關(guān)系式為Ep=________。
(2)彈簧的壓縮量x與對(duì)應(yīng)的小鋼球飛行的水平距離s的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示:
彈簧的壓縮量x/cm
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
小鋼球飛行的
水平距離s/m
2.01
3.00
4.01
4.96
6.01
7.00
由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),可確定彈性勢(shì)能Ep與彈簧的壓縮量x的關(guān)系為_(kāi)_______(式中k為比例系數(shù))。
A.Ep=kx B.Ep=k
C.Ep=kx2 D.Ep=k
解析:(1)小鋼球離開(kāi)桌面后做平拋運(yùn)動(dòng),水平方向有:s=v0t,豎直方向有:h=gt2,解得:v0=s,根據(jù)功能關(guān)系有:Ep=mv02,解得:Ep=。
(2)根據(jù)表格中數(shù)據(jù),可得出x∝s,又Ep∝s2,故彈性勢(shì)能Ep與彈簧的壓縮量x的關(guān)系為Ep=kx2,故A、B、D錯(cuò)誤,C正確。
答案:(1)s (2)C
10.(10分)某同學(xué)為了測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻設(shè)計(jì)了圖(a) 所示電路,所用的實(shí)驗(yàn)器材有:待測(cè)電源,量程為3 V 的電壓表V(內(nèi)阻無(wú)窮大),電阻箱R,阻值未知的定值電阻
R0,開(kāi)關(guān)K1,雙擲開(kāi)關(guān)K2。
實(shí)驗(yàn)步驟如下:
①調(diào)節(jié)電阻箱的阻值為20 Ω,K2接a,閉合K1,記下電壓表的讀數(shù)為2.00 V,斷開(kāi)K1;
②保持電阻箱的阻值不變,K2切換到b,閉合K1,記下圖(b)所示電壓表的讀數(shù),斷開(kāi)K1;
③將K2再切換到a,閉合K1,多次調(diào)節(jié)電阻箱,讀出多組電阻箱的阻值R和對(duì)應(yīng)的電壓表的示數(shù)U,斷開(kāi)K1;
④以為縱坐標(biāo),為橫坐標(biāo),繪出圖線(用直線擬合)。
回答下列問(wèn)題:
(1)圖(b)所示電壓表的讀數(shù)為_(kāi)_______V,定值電阻R0=________Ω。
(2)用E、r表示電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,則與關(guān)系式為_(kāi)_______________________。
(3)依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的圖線如圖(c)所示,則電源電動(dòng)勢(shì)E=________V,內(nèi)阻
r=________Ω(計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)。
解析:(1)電壓表量程為3 V,由題圖(b)知最小分度為0.1 V,可得其讀數(shù)為2.30 V;當(dāng)
R=20 Ω,K2接a,閉合K1時(shí)得通過(guò)R的電流為 A=0.1 A,K2切換到b,閉合K1時(shí),電阻箱與R0串聯(lián),則由歐姆定律可知,R0=Ω=3.0 Ω。
(2)由實(shí)驗(yàn)步驟及閉合電路歐姆定律可知,U=R,變形可得:=+。
(3)題圖(c)中,圖線與縱坐標(biāo)軸的交點(diǎn)為0.34,由(2)中關(guān)系式可得E= V≈2.9 V,圖線斜率k=,由圖線數(shù)據(jù)知k==1.44,解得r≈1.2 Ω。
答案:(1)2.30 3.0(3或3.00) (2)=+ (3)2.9 1.2(1.1~1.3均可)
11.(12分)空間存在電場(chǎng)強(qiáng)度方向豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng),水平地面上有一根細(xì)短管,與水平地面之間的夾角為37,如圖所示,一直徑略小于細(xì)短管直徑、質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球,從水平地面上方一定高度處水平拋出,經(jīng)時(shí)間t小球恰好無(wú)碰撞地落入細(xì)短管。已知細(xì)短管到拋出點(diǎn)的水平距離為d,重力加速度大小為g,
sin 37=0.6,cos 37=0.8,空氣阻力不計(jì),求:
(1)小球拋出點(diǎn)與落地點(diǎn)間的高度差;
(2)細(xì)短管所在位置與小球拋出點(diǎn)間的電壓U。
解析:(1)小球拋出后做類平拋運(yùn)動(dòng),由此可得:
小球拋出時(shí)的速度大小v0=,
設(shè)小球下落的加速度大小為a,則h=at2,
由題意知tan 37=,解得h=。
(2)小球落入細(xì)短管時(shí)的速度大小為v==,
對(duì)小球在空中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程,由動(dòng)能定理得:
mgh-qU=mv2-mv02,
解得U=。
答案:(1) (2)
12.(20分)足夠長(zhǎng)的傾角為θ的光滑斜面的底端固定一輕彈簧,彈簧的上端連接質(zhì)量為m、厚度不計(jì)的鋼板,鋼板靜止時(shí)彈簧的壓縮量為x0,O點(diǎn)為彈簧自然伸長(zhǎng)時(shí)鋼板的位置,如圖所示。一物塊從鋼板上方距離為3x0的A處沿斜面滑下,與鋼板碰撞后立刻與鋼板一起向下運(yùn)動(dòng),但不粘連,它們到達(dá)最低點(diǎn)后又向上運(yùn)動(dòng)。已知物塊質(zhì)量也為m時(shí),它們恰能回到O點(diǎn),若物塊質(zhì)量為2m,仍從A處沿斜面滑下,則物塊與鋼板回到O點(diǎn)時(shí),還具有向上的速度,已知重力加速度為g,求:
(1)質(zhì)量為m的物塊與鋼板碰撞后瞬間的速度大??;
(2)碰撞前彈簧的彈性勢(shì)能;
(3)質(zhì)量為2m的物塊沿斜面向上運(yùn)動(dòng)到達(dá)的最高點(diǎn)離O點(diǎn)的距離。
解析:(1)設(shè)質(zhì)量為m的物塊與鋼板碰撞前速度為v0,
由動(dòng)能定理得3mgx0sin θ=mv02
解得:v0=
設(shè)質(zhì)量為m的物塊與鋼板碰撞后瞬間一起運(yùn)動(dòng)的速度為v1,由動(dòng)量守恒定律得mv0=2mv1
解得:v1=。
(2)設(shè)碰撞前彈簧的彈性勢(shì)能為Ep,當(dāng)質(zhì)量為m的物塊與鋼板一起回到O點(diǎn)時(shí),彈簧自然伸長(zhǎng),彈性勢(shì)能為零,根據(jù)機(jī)械能守恒定律得
Ep+2mv12=2mgx0sin θ
解得:Ep=mgx0sin θ。
(3)由動(dòng)能定理易知,質(zhì)量為2m的物塊與鋼板碰撞前的速度仍為v0,設(shè)質(zhì)量為2m的物塊與鋼板碰撞后瞬間一起運(yùn)動(dòng)的速度為v2,由動(dòng)量守恒定律得
2mv0=3mv2
它們回到O點(diǎn)時(shí),彈性勢(shì)能為零,但它們?nèi)岳^續(xù)向上運(yùn)動(dòng),設(shè)此時(shí)速度為v,由機(jī)械能守恒定律得
Ep+3mv22=3mgx0sin θ+3mv2
在O點(diǎn)物塊與鋼板分離,分離后,物塊以速度v繼續(xù)沿斜面上升,設(shè)運(yùn)動(dòng)到達(dá)的最高點(diǎn)離O點(diǎn)的距離為s,有
v2=2as
2mgsin θ=2ma
解得:s=。
答案:(1) (2)mgx0sin θ (3)
(二)選考題:共15分。請(qǐng)?jiān)诘?3、14題中任選一題作答,如果多做,則按所做的第一題計(jì)分。
13.[選修33](15分)
(1)(5分)下列說(shuō)法正確的是________。(填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分,選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分)
A.晶體具有確定的熔點(diǎn)
B.露珠呈球狀是由于液體表面張力的作用
C.某物體溫度高,組成該物體的某些分子速率可能很小
D.理想氣體從外界吸熱,則內(nèi)能一定增大
E.壓縮氣體需要力表明氣體分子間存在斥力
(2)(10分)如圖所示,一絕熱汽缸豎直放置,一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉于汽缸中,活塞質(zhì)量為m、橫截面積為S,不計(jì)厚度,且與汽缸壁之間沒(méi)有摩擦。開(kāi)始時(shí)活塞被銷子固定于距汽缸底部高度為h1的A位置,氣體溫度為T(mén)1,壓強(qiáng)為p1,現(xiàn)拔掉銷子,活塞下降到距汽缸底部高度為h2的B位置時(shí)靜止,已知大氣壓強(qiáng)為p0,重力加速度為g。
(ⅰ)求此時(shí)氣體的溫度;
(ⅱ)若再用電熱絲給氣體緩慢加熱,電熱絲釋放出的熱量為Q,使活塞上升到距汽缸底部高度為h3的C位置時(shí)靜止,求氣體內(nèi)能的變化量。
解析:(1)晶體具有確定的熔點(diǎn),非晶體無(wú)確定的熔點(diǎn),選項(xiàng)A正確;露珠呈球狀是由于液體表面張力有使液面收縮至表面積最小的趨勢(shì),選項(xiàng)B正確;某物體溫度高,分子的平均速率較大,但是組成該物體的某些分子速率可能很小,選項(xiàng)C正確;根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W,理想氣體從外界吸熱,內(nèi)能不一定增大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;壓縮氣體需要力是大氣壓強(qiáng)作用的結(jié)果,并不能表明氣體分子間存在斥力,選項(xiàng)E錯(cuò)誤。
(2)(ⅰ)活塞在A位置時(shí),對(duì)于封閉氣體有:
pA=p1,VA=Sh1,TA=T1
活塞在B位置時(shí),對(duì)于封閉氣體有:
pB=p0+,VB=Sh2
由理想氣體狀態(tài)方程得:=
解得:TB=T1。
(ⅱ)活塞由B位置上升到C位置的過(guò)程為等壓過(guò)程,氣體對(duì)活塞的壓力為:
F=pBS
氣體對(duì)活塞做的功為:
W=F(h3-h(huán)2)=(p0S+mg)(h3-h(huán)2)
由熱力學(xué)第一定律有:
ΔU=Q-W=Q-(p0S+mg)(h3-h(huán)2)。
答案:(1)ABC (2)(ⅰ)T1
(ⅱ)Q-(p0S+mg)(h3-h(huán)2)
14.[選修34](15分)
(1)(5分)如圖甲所示,沿波的傳播方向上有間距均為1 m 的六個(gè)質(zhì)點(diǎn)a、b、c、d、e、f,均靜止在各自的平衡位置,t=0時(shí)刻振源a從平衡位置豎直向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),其振動(dòng)圖像如圖乙所示,形成的簡(jiǎn)諧橫波以1 m/s的速度水平向右傳播,則下列說(shuō)法正確的是________。(填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分,選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分)
A.這列波的周期為4 s
B.0~3 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)b的運(yùn)動(dòng)路程為4 cm
C.4~5 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)c的加速度在減小
D.6 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)e的速度大小為1 m/s,水平向右
E.此六個(gè)質(zhì)點(diǎn)都振動(dòng)起來(lái)后,質(zhì)點(diǎn)a的運(yùn)動(dòng)方向始終與質(zhì)點(diǎn)c的運(yùn)動(dòng)方向相反
(2)(10分)如圖所示是一折射率為n=1.5的三棱鏡,用于某種光學(xué)儀器中。現(xiàn)有一束光線沿MN的方向射到三棱鏡的AB界面上,入射角的大小為i(已知sin i=0.75,光在真空中的傳播速率c=3.0
108 m/s)。求:
(ⅰ)光在三棱鏡中傳播的速率;
(ⅱ)此束光線射出三棱鏡后的方向,寫(xiě)出推導(dǎo)過(guò)程并畫(huà)出光路圖(不考慮返回到AB界面上的光線)。
解析:(1)由題圖乙易知波的周期為4 s,選項(xiàng)A正確;由題意知,質(zhì)點(diǎn)b從1 s后開(kāi)始振動(dòng),0~3 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)b振動(dòng)了2 s,即半個(gè)周期,運(yùn)動(dòng)路程為2A=4 cm,選項(xiàng)B正確;波速為1 m/s,周期為4 s,則波長(zhǎng)為4 m,質(zhì)點(diǎn)a和質(zhì)點(diǎn)c相隔半個(gè)波長(zhǎng),故兩質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況恰好相反,易知4~5 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)c正從平衡位置向下振動(dòng),加速度在逐漸增大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,E正確;質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置上下振動(dòng),并不隨波遷移,故質(zhì)點(diǎn)e的速度不可能沿水平方向,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
(2)(ⅰ)由折射定律知v==2.0108 m/s。
(ⅱ)光路圖如圖所示,設(shè)光線在AB界面的折射角為r,
由n=得,
sin r==0.5,則r=30,
光線射到BC界面的入射角為
i1=90-(180-60-75)=45,
由sin C==,則i1>C,
光線在BC界面上發(fā)生全反射,
由幾何關(guān)系知,光線沿DE方向射到AC界面時(shí),與AC界面垂直,如圖所示,故此束光線射出三棱鏡后方向與AC界面垂直。
答案:(1)ABE (2)(ⅰ)2.0108 m/s (ⅱ)見(jiàn)解析
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