【文档说明】江苏省常州市2020-2021学年高二下学期期末模拟测试物理试卷A含解析【精准解析】.docx,共(26)页,373.228 KB,由小赞的店铺上传
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江苏省常州市2020-2021学年高二第二学期期末模拟测试物理试题A2021年6月1.如图所示,将甲分子固定于坐标原点O处,乙分子放置于r轴上距离O点很远的r4处,r1、r2、r3为r轴上的三个特殊的位置,甲、乙两分子间的作用力F和分子势能Ep随两分子间距离r的变化关系分别
如图中两条曲线所示,设两分子间距离很远时,Ep=0。现把乙分子从r4处由静止释放,下列说法中不正确的是()A.虚线为Ep-r图线、实线为F-r图线B.乙分子从r4到r2做加速度先增大后减小的加速运动,从r
2到r1做加速度增大的减速运动C.乙分子从r4到r2的过程中,分子势能先增大后减小,在r1位置时分子势能最小D.乙分子的运动范围为r4≥r≥r12.我国航天员漫步太空已变成现实。已知飞船在航天员出舱前先要“减压”,在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”,飞船专门用来完成此功能的
舱叫“气闸舱”,其原理图如图所示,相通的舱A、B间装有阀门K,指令舱A中充满气体,气闸舱B内为真空,整个系统与外界没有热交换,打开阀门K后,A中的气体进入B中,最终达到平衡。若将此气体近似看成为理想气体,则下列说法正确的是()A.气体体积膨胀,对外做功,内能减小B.气体体积变小,气体分子单位
时间对舱壁单位面积碰撞的次数将变多C.B中气体不可能自发地全部退回到A中D.气体温度变小,体积增大,压强减小3.图甲为某一简谐波在t=0时刻的波形图,图乙为图甲中平衡位置位于x=2m处的质点B的振动图象,质点C的平衡位置位于x=4m处。则下列说法不正确的是()A.该简谐波沿x轴负方向传播
,其波速v=2m/sB.在0~3.5s时间内,质点B运动的路程为3.5mC.要使该波能够发生明显的衍射,则障碍物的尺寸应远大于4mD.若该波能与另一列波发生稳定的干涉,则另一列波的频率为0.5Hz4.现有两动能均为E0=0.35MeV的21H在一条直线上相向运动,两个21H发
生对撞后能发生核反应,得到32He和新粒子,且在核反应过程中释放的能量完全转化为32He和新粒子的动能。已知21H的质量为2.0141u,32He的质量为3.0160u,新粒子的质量为1.0087u,核反应时质量亏损1u释放的核能约为931MeV(如果涉
及计算,结果保留整数)。则下列说法正确的是()A.核反应方程为21H+21H→32He+11HB.核反应前后不满足能量守恒定律C.新粒子的动能约为3MeVD.32He的动能约为4MeV5.某金属在光的照射下产生光电效应,其遏止电压Uc与
入射光频率ν的关系图象如图5所示。则由图象可知()A.该金属的逸出功等于hν0B.遏止电压是确定的,与入射光的频率无关C.入射光的频率为2ν0时,产生的光电子的最大初动能为2hν0D.入射光的频率为3ν0时,产生的光电子的最大初动能为hν
06.如图所示,实线与虚线分别表示振幅、频率均相同的两列简谐横波的波峰和波谷,此刻,M是波峰与波峰的相遇点。设这两列波的振幅均为A,则下列说法正确的是()A.此时刻位于O处的质点正处于平衡位置B.P、N两处的质点始终处在波谷位置C.随着时间的推移,M处
的质点将向O处移动D.从此时刻起,经过四分之一周期,M处的质点到达平衡位置,此时位移为零7.一台激光器发出的激光功率为P,光束垂直入射到真空中的某一平面,被平面完全反射后频率保持不变。已知光的波长为λ,光在真空中的速度为c,下列说法正确的是()A.激光的波长越短,其光子的动量越小B.被
平面反射后激光光子的动量变大C.光束对平面的压力为2P/CD.单位时间里入射到平面的光子数为P/h8.如图所示,两根完全相同的弹簧和一根张紧的细线将甲、乙两物块束缚在光滑水平面上,已知甲的质量是乙的质量的4倍,弹簧振子做简谐运动的周期T=2πmk,式中m为振子的质量
,k为弹簧的劲度系数。当细线突然断开后,两物块都开始做简谐运动,在运动过程中()A.甲的振幅是乙的振幅的4倍B.甲的最大速度是乙的最大速度的1/4C.甲的振动周期是乙的振动周期的2倍D.甲的振动频率是乙的振动
频率的2倍9.光在科学技术,生产和生活中有着广泛的应用,下列说法不正确的是()A.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象B.用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象C.在光导纤维束内传送图象是利
用光的全反射现象D.在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由红光改为绿光,则干涉条纹间距变窄10.下列说法正确的是()A.相对论与量子力学否定了经典力学理论B.真空中的光速在不同惯性参考系中不同C.狭义相
对论只适用于惯性参考系D.光纤通信、全息照相及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理11.某研究小组通过实验测得两滑块碰撞前后运动的实验数据,得到如图所示的位移—时间图象。图中的线段a、b、c分别表示沿光滑水平面上同一条直线运动的滑块Ⅰ、Ⅱ和它们发生正碰后结合体的位移变化关系。已知相互作用
时间极短,由图象给出的信息可知()A.碰前滑块Ⅰ与滑块Ⅱ速度大小之比为7∶2B.碰前滑块Ⅰ的动量大小比滑块Ⅱ的动量大小大C.碰前滑块Ⅰ的动能比滑块Ⅱ的动能小D.滑块Ⅰ的质量是滑块Ⅱ的质量的16二、非选择题:共5题,共56分
其中第13题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。12.一同学采用如图a所示的实验装置,设计了“验证动量守恒定律”的实验。实验装置中的斜面和水平面之间用很短的平滑曲
面连接,物块通过平滑曲面时速度大小不变。实验步骤主要包括:①选取两块表面粗糙程度相同的物块A、B。②将两个粘扣分别钉到两物块的侧面上,使两物块相碰时能粘合在一起。③让物块A从斜面上某一位置O处由静止开始滑下,记下物块A在水平面上停下的位置P(多次滑下以准确确定位置P),如图b所示。④在靠
近斜面底端处放物块B,并使带有粘扣的一侧朝左,标出此时B所处位置M,如图c所示,让物块A从同一位置O处由静止开始滑下,A、B碰撞后粘合在一起,标出停止时两物块的位置N,如图c所示。⑤用刻度尺测MP、MN的长度s1和s2,用天平测出A、B的质量mA、mB。(1)只要mA、mB、s1、s
2之间满足关系式____________________,就可以认为碰撞瞬间A、B系统的总动量保持不变。(2)为了增大碰前物块A的速度,可采取的措施有:①________________________;②________________________。13.如图
所示,竖直放置的均匀细U形管,左管上端封闭,长OA=30cm,右管足够长且上端开口,底部管长AB=20cm。初始时左右两管水银面等高、且水银柱高为10cm,左管中封闭气体温度为27℃。已知大气压强为p0=75cmHg,g取1
0m/s2。(ⅰ)若对左管中封闭气体加热,直至左、右管中水银面形成5cm长的高度差,则此时封闭气体的温度为多少摄氏度?(ⅱ)若保持封闭气体温度为27℃不变。使U形管在竖直面内沿水平方向做匀加速直线运动,则当左管的水银恰好全部进入AB内时,加速度为多大?14.一列简谐横波在t=13s时的波
形图如图(a)所示,P、Q是介质中的两个质点。图(b)是质点Q的振动图象。求(ⅰ)波速及波的传播方向;(ⅱ)质点Q的平衡位置的x坐标。15.如图所示,在平静的湖面岸边处,垂钓者的眼睛恰好位于岸边P点正上方0.9m高度处,浮标Q离P
点1.2m远,鱼饵灯M在浮标正前方1.8m远处的水下,垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住,已知水的折射率n=43。(ⅰ)求鱼饵灯离水面的深度;(ⅱ)若鱼饵灯缓慢竖直上浮,当它离水面多深时,鱼饵灯发出的光恰好无法从水面PQ间射出?16.如图所示,光滑轨道由倾角θ=30°的斜面AB、小圆弧BC(长度可忽
略)、水平面CD连接而成。轻弹簧一端固定在斜面底端的挡板上,另一端被锁定在斜面上的P点,此时弹簧压缩量x=0.1m。两个小物块M、N分别静止在P点和水平面上的Q点。某时刻解除弹簧锁定,经△t=0.ls后物块
M离开弹簧,离开时速度vM=6m/s,此后继续沿斜面运动,通过小圆弧后与物块N发生弹性碰撞。若整个过程中物块M不会脱离轨道,已知mM=0.2kg,mN=0.1kg,P,B两点间距离xPB=1.2m,g=10m/s2。求
:(1)从解除弹簧锁定到物块M离开弹簧,弹簧弹力的冲量大小I;(2)锁定弹簧时,弹簧的弹性势能Ep;(3)物块M与物块N碰撞后它们的速度大小。江苏省常州市2020-2021学年高二第二学期期末模拟测试物理试题A解析版2021年6月1.
如图所示,将甲分子固定于坐标原点O处,乙分子放置于r轴上距离O点很远的r4处,r1、r2、r3为r轴上的三个特殊的位置,甲、乙两分子间的作用力F和分子势能Ep随两分子间距离r的变化关系分别如图中两条曲线所示,设两分子间距离很远时,Ep=0。现把乙分子从r4处由静止
释放,下列说法中不正确的是()A.虚线为Ep-r图线、实线为F-r图线B.乙分子从r4到r2做加速度先增大后减小的加速运动,从r2到r1做加速度增大的减速运动C.乙分子从r4到r2的过程中,分子势能先增大后减小,在r1位置时分
子势能最小D.乙分子的运动范围为r4≥r≥r1【答案】C【解析】由于分子间的距离等于平衡位置的距离时,分子势能最小,所以虚线为分子势能图线(Ep-r图线),实线为分子间作用力图线(F-r图线),选项A正确;乙分子从r4到r2所受的分子力(表现
为引力)先增大后减小,根据牛顿第二定律,乙分子做加速度先增大后减小的加速运动,乙分子从r2到r1所受的分子力(表现为斥力)一直增大,根据牛顿第二定律,乙分子做加速度增大的减速运动,选项B正确;根据分子势能图线可知,乙分子从r4到r1的
过程中,分子势能先减小后增大,在r2位置时分子势能最小,选项C错误;根据能量守恒,乙分子的运动范围为r4≥r≥r1,选项D正确。2.我国航天员漫步太空已变成现实。已知飞船在航天员出舱前先要“减压”,在航
天员从太空返回进入航天器后要“升压”,飞船专门用来完成此功能的舱叫“气闸舱”,其原理图如图所示,相通的舱A、B间装有阀门K,指令舱A中充满气体,气闸舱B内为真空,整个系统与外界没有热交换,打开阀门K后,A中的气体进入B中
,最终达到平衡。若将此气体近似看成为理想气体,则下列说法正确的是()A.气体体积膨胀,对外做功,内能减小B.气体体积变小,气体分子单位时间对舱壁单位面积碰撞的次数将变多C.B中气体不可能自发地全部退回到A中D.气体温度变小,体积增大,压强减小【答案】C【解析】气体自由膨胀
,没有对外做功,故内能不变,温度也不变,故A、D错误;一切宏观热现象均具有方向性,故B中气体不可能自发地全部退回到A中,故D正确;根据pV=TC可知当T不变、V增大时,p减小,故气体分子单位时间对舱壁单位面积碰撞的次数将变少,B错误。3.图甲
为某一简谐波在t=0时刻的波形图,图乙为图甲中平衡v2112212位置位于x=2m处的质点B的振动图象,质点C的平衡位置位于x=4m处。则下列说法不正确的是()A.该简谐波沿x轴负方向传播,其波速v=2m/sB.在0~3.5s时间内,质点B运动的路程为3.5mC.要使该波能够发生明显的
衍射,则障碍物的尺寸应远大于4mD.若该波能与另一列波发生稳定的干涉,则另一列波的频率为0.5Hz【答案】D【解析】由题图乙质点B的振动图象可知,t=0时刻,质点B的振动方向为沿y轴负方向,对照题图甲,可知该简谐波沿x轴正方向传播,由题图甲可知简谐波的波长为λ=4m,由题图乙可知,
波的周期为T=2s,其波速=λ=T2m/s,选项A错误;在0~3.5s时间内,质点B运动路程为s=7A=7×0.5m=3.5m,选项B错误;在t=2s时刻,质点C经过一个周期恰好经过平衡位置向y轴正方向运动,选项B正确;要使该波能够发生明显的衍射,
则障碍物的尺寸应小于4m或与4m差不多,选项C错误;若该波能与另一列波发生稳定的干涉,则另一列波的周期应为2s,频率为0.5Hz,选项D正确。4.现有两动能均为E0=0.35MeV的2H在一条直线上相向运动,两个2H发生对撞后能发生核反应,得到3He和新粒子,且在核反
应过程中释放的能量完全转化为3He和新粒子的动能。已知2H的质量为2.0141u,3He的质量为3.0160u,新粒子的质量为1.0087u,核反应时质量亏损1u释放的核能约为931MeV(如果涉及计算,结果保留整数)。则下列说法正确的是()A.核反应方程为2H
+2H→3He+1H1121B.核反应前后不满足能量守恒定律C.新粒子的动能约为3MeVD.3He的动能约为4MeV【答案】C【解析】由核反应过程中的质量数和电荷数守恒可知2H+2H→3He+1n,则新粒子为中子1n,所以A错误;核反应11200过程中质量亏损,释放能量,亏损的质量转变为能量,
仍然满足能量守恒定律,B错误;由题意可知ΔE=(2.0141u×2-3.0160u-1.0087u)×931MeV/u=3.3MeV,根据核反应中系统的能量守恒有EkHe+Ekn=2E0+ΔE,根据核反应中系统的动量守恒有p-p=0,由E=p2,可
知EkHe=mn,解得E=mn(2E+ΔE)=1MeV,E=Henk2mEknmHekHe0knmn+mHemHe(2E0+ΔE)=3MeV,所以C正确,D错误。mn+mHe5.某金属在光的照射下产生光电效应,其遏止电压Uc与入射光
频率ν的关系图象如图5所示。则由图象可知()A.该金属的逸出功等于hν0B.遏止电压是确定的,与入射光的频率无关C.入射光的频率为2ν0时,产生的光电子的最大初动能为2hν0D.入射光的频率为3ν0时,产生的光电
子的最大初动能为hν0【答案】A【解析】当遏止电压为零时,最大初动能为零,则入射光的能量等于逸出功,所以W0=hν0,故选项A正确;根据光电效应方程Ekm=hν-W0和-eUc=0-Ekm得,Uc=hν-W0,可知当入射光的频率大于极限频率时,遏止电压与ee入射光的频率成线性关系,故选项B错误;从
图象上可知,逸出功W0=hν0。根据光电效应方程Ekm=h·2ν0-W0=hν0,故选项C错误;Ekm=h·3ν0-W0=2hν0,故选项D错误。6.如图所示,实线与虚线分别表示振幅、频率均相同的两列简谐横波的波峰和波谷,此刻,M是波峰与波峰的相遇点。设
这两列波的振幅均为A,则下列说法正确的是()A.此时刻位于O处的质点正处于平衡位置B.P、N两处的质点始终处在波谷位置C.随着时间的推移,M处的质点将向O处移动D.从此时刻起,经过四分之一周期,M处的质点到达平衡位置,此时位移为零【答案】D【解析】此时刻位于O处的质点正处于波谷与波谷
的相遇点,不在平衡位置,选项A错误;P、N两处的质点处于波峰和波谷的相遇点,两列波在这两处的位移始终相反,合位移为0,选项B正确;质点并不随波迁移,选项C错误;从此时刻起,经过四分之一周期,两列波在M点的振动均达到平衡位置,合位移
为零,选项D正确;7.一台激光器发出的激光功率为P,光束垂直入射到真空中的某一平面,被平面完全反射后频率保持不变。已知光的波长为λ,光在真空中的速度为c,下列说法正确的是()A.激光的波长越短,其光子的动量越小B.被平面反射后激光光子的动量变大C.光束对平面的压力为
2P/CD.单位时间里入射到平面的光子数为P/h【答案】C【解答】解:A、光子的动量p=h/,可知激光的波长越短,其光子的动量越大,故A错误;B、光子被平面完全反射后频率保持不变,则该激光被平面反射后激光光子的动量变大,故B错误;故该激光器在单位时间内辐射的光
子数n=Pt/Et=P/hc。F=-2P/c,负号表示光受到的作用力的方向与光的初速度的方向相反,根据牛顿第三定律可知,光束对平面的压力大小为,故C正确,D错误。故选:C。8.如图所示,两根完全相同的
弹簧和一根张紧的细线将甲、乙两物块束缚在光滑水平面上,已知甲的质量是乙的质量的4倍,弹簧振子做简谐运动的周期T=2πm,式中m为振子的质量,k为弹簧的劲度系数。当细线突然断开k后,两物块都开始做简谐运动,在运动过程中
()A.甲的振幅是乙的振幅的4倍B.甲的最大速度是乙的最大速度的1/4C.甲的振动周期是乙的振动周期的2倍D.甲的振动频率是乙的振动频率的2倍【答案】C【解析】细线断开前,两根弹簧上的弹力大小相同,弹簧的伸长量相同,细线断开后,两物块都开始做简谐运动,简谐运动的平衡位置都在弹簧原长位置,所以
它们的振幅相等,A错误;两物块做简谐运动时,动能和势能相互转化,总机械能保持不变,细线断开前,弹簧的弹性势能就是物块开始做简谐运动时的机械能,二者相等,根据机械能守恒,可知在振动过程中,它们的机械能相等,到达平衡位置时,它
们的弹性势能为零,动能达到最大,二者相等,因为甲的质量是乙的质量的4倍,根据动能公式可知甲的最大速度是乙的最大速度的1,B正确;根据弹簧振2子做简谐运动的周期公式T=2πm,甲的质量是乙的质量的4倍,甲的振动周期是乙的振动周期的2倍,C正确;k根据周期与频率成反比可知,甲
的振动频率是乙的振动频率的1,D错误。29.光在科学技术,生产和生活中有着广泛的应用,下列说法不正确的是()A.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象B.用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象C
.在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象D.在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由红光改为绿光,则干涉条纹间距变窄【答案】B【解析】光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象,减弱反射光的强度,增加透射光的强度,A正确;用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的色散现象,B错误;在光导纤维束内
传送图象是利用光的全反射现象,C正确;根据公式Δx=lλ可得红光变成绿光,波长变小,故干涉条纹间距变窄,D正确。d10.下列说法正确的是()A.相对论与量子力学否定了经典力学理论B.真空中的光速在不同惯性参考系中不同C.狭义相
对论只适用于惯性参考系D.光纤通信、全息照相及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理【答案】C【解析】相对论并不否定经典力学,它是在一定条件下的特殊情形,故选项A错误;根据光速不变原理,真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,故选项B正确;根据狭义相对论的基本假设可知,选项C
正确;全息照相不是利用全反射,而是和光的干涉有关,选项D错误。11.某研究小组通过实验测得两滑块碰撞前后运动的实验数据,得到如图所示的位移—时间图象。图中的线段a、b、c分别表示沿光滑水平面上同一条直线运动的滑块Ⅰ、Ⅱ和它们发生正碰后结合体的
位移变化关系。已知相互作用时间极短,由图象给出的信息可知()1A.碰前滑块Ⅰ与滑块Ⅱ速度大小之比为7∶2B.碰前滑块Ⅰ的动量大小比滑块Ⅱ的动量大小大C.碰前滑块Ⅰ的动能比滑块Ⅱ的动能小D.滑块Ⅰ的质量是滑块Ⅱ的质量的16【答案
】D【解析】根据x-t图象的斜率等于速度,可知碰前滑块Ⅰ速度为v1=-2m/s,滑块Ⅱ的速度为v2=0.8m/s,则碰前速度大小之比为5∶2,故选项A错误;碰撞前后系统动量守恒,碰撞前,滑块Ⅰ的动量为负,滑块Ⅱ的动量为正,由于碰撞后总动量为正,故
碰撞前总动量也为正,故碰撞前滑块Ⅰ的动量大小比滑块Ⅱ的小,故选项B错误;碰撞后的共同速度为v=0.4m/s,根据动量守恒定律,有m1v1+m2v2=(m1+m2)v,解得m2=6m1,由动能的表达式可知,1mv2>1mv2,故选项C错误,D正确。112222二、非选择题:共5题,共56分
其中第13题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。12.一同学采用如图a所示的实验装置,设计了“验证动量守恒定律”的实验。实验装置中的斜面和水平面之间用很短的平滑曲面连接,物块通
过平滑曲面时速度大小不变。实验步骤主要包括:①选取两块表面粗糙程度相同的物块A、B。②将两个粘扣分别钉到两物块的侧面上,使两物块相碰时能粘合在一起。③让物块A从斜面上某一位置O处由静止开始滑下,记下物块A在水平面上停下的位置P(多
次滑下以准确确定位置P),如图b所示。④在靠近斜面底端处放物块B,并使带有粘扣的一侧朝左,标出此时B所处位置M,如图c所示,让物块A从同一位置O处由静止开始滑下,A、B碰撞后粘合在一起,标出停止时两物块的位置N,如图c所示。⑤用刻度尺测MP、M
N的长度s1和s2,用天平测出A、B的质量mA、mB。(1)只要mA、mB、s1、s2之间满足关系式,就可以认为碰撞瞬间A、B系统的总动量保持不变。(2)为了增大碰前物块A的速度,可采取的措施有:①;②。【答案】(1)mAs1=(mA+m
B)s2(2)①增加物块A开始下滑时的高度②让碰撞点尽量接近斜面底端【解析】(1)设碰前物块A的速度大小为v1,碰后瞬间物块A、B的共同速度为v2,对未放物块B时物块A从M运动到P的过程,由动能定理得-μmAg·s1=-1mAv2,解得v1=2μgs1,对碰撞后A、B一起从M运
动到N的过程,22由动能定理可得-μ(mA+mB)gs2=-1(mA+mB)v2,解得v2=2μgs2,碰撞瞬间若满足动量守恒,则应有mAv1=(mA2+mB)v2,即mA2μgs1=(mA+mB)2μgs2,解得mAs1=(mA+mB)s2。即只要mA、
mB、s1、s2之间满足关系式mAs1=(mA+mB)s2,碰撞瞬间A、B系统的总动量就保持不变。(2)为了增大碰前物块A的速度,可采取的措施有:①增加物块A开始下滑时的高度;②让碰撞点尽量接近斜面底端。13.如图所示,竖直放置的均匀细U形管,左管上端封闭,长OA=30cm,右管足够长且上
端开口,底部管长AB=20cm。初始时左右两管水银面等高、且水银柱高为10cm,左管中封闭气体温度为27℃。已知大气压强为p0=75cmHg,g取10m/s2。(ⅰ)若对左管中封闭气体加热,直至左、右管中水银面
形成5cm长的高度差,则此时封闭气体的温度为多少摄氏度?(ⅱ)若保持封闭气体温度为27℃不变。使U形管在竖直面内沿水平方向做匀加速直线运动,则当左管的水银恰好全部进入AB内时,加速度为多大?【答案】(
1)ABD(2)(ⅰ)87℃(ⅱ)22.5m/s2方向水平向左【解析】(1)由题图可知,在A―→B的过程中,气体温度升高,体积变大,且体积与温度成正比,由pV=C可知,T气体压强不变,故选项A正确;在B―→C的
过程中,体积不变,而温度降低,由pV=C可知,气体压强变小,故T选项B正确,C错误;在C―→D的过程中,气体温度不变,体积变小,由pV=C可知,气体压强变大,故选项DT正确,E错误。(2)(ⅰ)设U形管的横截
面积为S状态一:V1=20cm×S、T1=273+t1=300K、p1=p0=75cmHg状态二:V2=22.5cm×S、T2=273+t2、p2=p0+5cmHg=80cmHg由理想气体状态方程有p1V1=p2V2T1T2解得t2=87℃(ⅱ)设水
银密度为ρ,左管的水银恰好全部进入AB时状态三:V3=30cm×S、p3由玻意耳定律有p1V1=p3V3AB段水银柱的质量m=ρS·ABAB段水银柱右侧所受压强p3′=p0+ρgΔh2由牛顿第二定律有p3′S-p3S=maΔh2=20cm、AB=20cm解得a=22.5m/s2,方向水
平向左14.一列简谐横波在t=13vs时的波形图如图(a)所示,P、Q是介质中的两个质点。图(b)是质点Q的振动图象。求(ⅰ)波速及波的传播方向;(ⅱ)质点Q的平衡位置的x坐标。【答案】(ⅰ)18cm/s波沿x轴负方向传播(ⅱ)9cm【解析】(ⅰ)由图(a)可以看
出,该波的波长为λ=36cm①由图(b)可以看出,周期为T=2s②波速为=λ=18cm/s③T由图(b)知,当t=13s时,质点Q向上运动,结合图(a)可得,波沿x轴负方向传播。(ⅱ)设质点P、Q平衡位置的x坐标分别为x
P、xQ。由图(a)知,x=0处y=-A=Asin(-30°),2因此xP=30°λ=3cm④360°由图(b)知,在t=0时,质点Q处于平衡位置,经Δt=13)s,其振动状态向x轴负方向传播至P点处,由此及③式有xQ-xP=vΔt=6cm⑤由④⑤式得,质点Q的平衡位置的x坐标为xQ
=9cm⑥15.如图所示,在平静的湖面岸边处,垂钓者的眼睛恰好位于岸边P点正上方0.9m高度处,浮标Q离P点1.2m远,鱼饵灯M在浮标正前方1.8m远处的水下,垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住,已知水的折射率n=4。3
(ⅰ)求鱼饵灯离水面的深度;(ⅱ)若鱼饵灯缓慢竖直上浮,当它离水面多深时,鱼饵灯发出的光恰好无法从水面PQ间射出?【答案】(ⅰ)2.4m(ⅱ37m5【解析】(ⅰ)如图所示,设入射角、折射角分别为r、i,鱼饵灯离水面的深度为h2,则s2+h2s2+h2s2+h2sini=
s1,sinr=s2根据光的折射定律得n=sinisinr联立解得h2=2.4m(ⅱ)当鱼饵灯离水面深度为h3时,水面PQ间恰好无光射出,此时鱼饵灯与浮标的连线和竖直方向的夹角恰好为临界角,则sinC=1n由几何关系得sinC=s2解得h3=37m516
.如图所示,光滑轨道由倾角θ=30°的斜面AB、小圆弧BC(长度可忽略)、水平面CD连接而成。轻弹簧一端固定在斜面底端的挡板上,另一端被锁定在斜面上的P点,此时弹簧压缩量x=0.1m。两个小物块M、N分别静止在P点和水平面上的Q点。某时刻解除弹簧锁定,经△t
=0.ls后物块M离开弹簧,离开时速度vM=6m/s,此后继续沿斜面运动,通过小圆弧后与物块N发生弹性碰撞。若整个过程中物块M不会脱离轨道,已知mM=0.2kg,mN=0.1kg,P,B两点间距离xPB=
1.2m,g=10m/s2。求:(1)从解除弹簧锁定到物块M离开弹簧,弹簧弹力的冲量大小I;(2)锁定弹簧时,弹簧的弹性势能Ep;(3)物块M与物块N碰撞后它们的速度大小。【答案】(1)从解除弹簧锁定到物块M离开弹簧,弹簧弹力的冲量大
小I为1.3N•s;(2)锁定弹簧时,弹簧的弹性势能Ep为3.7J;(3)物块M与物块N碰撞后它们的速度大小分别为5/3m/s、20/3m/s。【解答】解:(1)从解除弹簧锁定到物块离开弹簧过程,对滑块,由动量定理得:I﹣mMgsin30°△t=mMvM﹣
0(2)解除弹簧锁定到物块离开弹簧过程,由能量守恒定律得,代入数据解得:EP=mMgsin30°x+1/2mMVM2;带入数据得Ep=3.7J(3)从物块脱离弹簧到滑到B点,由机械能守恒的那规律:1/2mMvM2=mMgsin30°
xPB+1/2mMVB2解得VB=5m/s当物块M与物块N碰撞时,由动量守恒和能量守恒可得:mMVB=mMvM’+mNVN’1/2mMVB2=1/2mMvM’2+1/2mNVN’2带入数据得VM’=5/3m/s、VN’=20
/3m/s。