高考总复习物理试题选修3-5第1章知能演练轻巧夺冠

【金版教程】2015届高考物理大一轮总复习选修3－5阶段示范性金考卷（含解析）本试卷分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，共110分．第Ⅰ卷(选择题，共60分)一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．在第1、3、7、9小题给出的4个选项中，只有一个选项正确；在第2、4、5、6、8、10、11、12小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．)1. 有关光的本性的说法正确的是( )A. 关于光的本性，牛顿提出“微粒说”，惠更斯提出“波动说”，爱因斯坦提出“光子说”，它们都说明了光的本性B. 光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成微观概念上的粒子C. 光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性D. 在光的双缝干涉实验中，如果光通过双缝则显出波动性，如果光只通过一个缝则显出粒子性解析：牛顿提出“微粒说”不能说明光的本性，A错；光既不能看成宏观上的波也不能看成微观上的粒子，B错；双缝干涉和单缝衍射都说明光的波动性，当让光子一个一个地通过单缝时，曝光时间短显示出粒子性，曝光时间长则显示出波动性，D错误．答案：C2. 如图所示为氢原子的能级示意图．现用能量介于10～12.9 eV之间的光子去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法正确的是( )A. 照射光中只有一种频率的光子被吸收B. 照射光中有三种频率的光子被吸收C. 氢原子发射出三种不同波长的光D. 氢原子发射出六种不同波长的光解析：氢原子只能吸收特定频率的光子，才能从低能级跃迁到高能级，题中氢原子可能吸收的光子能量有12.75 eV、12.09 eV、10.20 eV三种，选项A错误、B正确；氢原子可以吸收大量能量为12.75 eV的光子，从而从n＝1的基态跃迁到n＝4的激发态，共可发射出C24＝4×32＝6种不同波长的光，选项C错误、D正确．答案：BD3. 如图所示，在光滑水平面上，用等大反向的力F1、F2分别同时作用于A、B两个静止的物体上．已知m A<m B，经过相同的时间后同时撤去两力，以后两物体相碰并粘为一体，则粘合体最终将( )A. 静止B. 向右运动C. 向左运动D. 无法确定解析：选取A、B两个物体组成的系统为研究对象，根据动量定理，整个运动过程中，系统所受的合外力为零，所以动量改变量为零．初始时刻系统静止，总动量为零，最后粘合体的动量也为零，即粘合体静止，选项A正确．答案：A4. [2013·南京高三一模]下列说法正确的是 ( )A. 玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律B. 原子核发生α衰变时，新核与α粒子的总质量等于原来的原子核的质量C. 氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时氢原子的能量减少D. 在原子核中，比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固解析：原子核发生α衰变时，新核与α粒子的总质量数等于原来的原子核的质量数，但是质量有亏损，所以选项B错误；氢原子的核外电子离核越远氢原子的能量越高，当氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时要向外辐射光子，而氢原子的能量减少，所以选项C正确；在原子核中，比结合能的大小能够反映核的稳定程度，比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，所以选项D错误．本题答案为AC.答案：AC5. 如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象．下列说法中正确的是( )A. 若D和E能结合成F，结合过程一定要释放能量B. 若D和E能结合成F，结合过程一定要吸收能量C. 若A能分裂成B和C，分裂过程一定要释放能量D. 若A能分裂成B和C，分裂过程一定要吸收能量解析：若D和E能结合成F，结合过程有质量亏损，释放能量；若A能分裂成B和C，分裂过程有质量亏损，释放能量，所以A、C正确．6. [2014·山东潍坊模拟]下列说法正确的是( )A. 卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型B. 根据玻尔理论可知，当氢原子从n ＝4的状态跃迁到n ＝2的状态时，发射出光子C. β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的D. 原子核的半衰期由核内部自身因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关 解析：卢瑟福通过α粒子散射实验总结并建立了原子核式结构模型，选项A 正确；氢原子从高能级向低能级跃迁时以光子的形式释放能量，选项B 正确；β衰变时所释放的电子是原子核内部变化所释放的，选项C 错误；原子核的衰变快慢是由核内部自身的因素决定的，与原子所处的状态无关，选项D 正确．答案：ABD7. [2013·银川一中高三二模]下列说法中错误的是( )A. 卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为42He ＋14 7N→17 8O ＋11HB. 铀核裂变的核反应是235 92U→141 56Ba ＋9236Kr ＋210nC. 质子、中子、α粒子的质量分别为m 1，m 2，m 3，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m 1＋2m 2－m 3)c 2D. 原子从a 能级状态跃迁到b 能级状态时发射波长为λ1的光子；原子从b 能级状态跃迁到c 能级状态时吸收波长为λ2的光子，已知λ1>λ2，那么原子从a 能级状态跃迁到c 能级状态时将要吸收波长为λ1λ2λ1－λ2的光子 解析：卢瑟福用α粒子轰击N 原子核发现了质子，A 项正确；铀核裂变的核反应是235 92U＋10n→141 56Ba ＋9236Kr ＋310n ，所以B 项错误；质子和中子结合成一个α粒子，释放能量符合质能方程，C 项正确；原子从a 能级状态跃迁到b 能级状态时发射波长为λ1的光子；原子从b 能级状态跃迁到c 能级状态时吸收波长为λ2的光子，所以原子从a 能级状态跃迁到c 能级状态时将要吸收的能量为ab 能级间与bc 能级间的能量差值，即hc λ2－hc λ1＝hc (λ1－λ2λ1λ2)，所以吸收的光子的波长为λ1λ2λ1－λ2，D 项正确．故本题选B. 答案：B8. [2013·南京一模]下列说法正确的是( )A. 天然放射现象中发出的三种射线是从原子核内放出的B. 一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，肯定是因为光的强度太小C. 按照玻尔理论，氢原子核外电子向高能级跃迁后动能减小D. 原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子解析：照射光的频率大于金属的极限频率时，金属上的电子才会逸出，频率越大，电子的初动能越大，选项B 错误；β衰变是放射性原子核放射电子(β粒子)而转变为另一种核的过程，β射线来源于原子核而不是核外电子，所以选项D 错误．9. 氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从n ＝4的能级向n ＝2的能级跃迁时辐射出可见光a ，从n ＝3的能级向n ＝2的能级跃迁时辐射出可见光b ，则( )A. 氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出γ射线B. 氢原子从n ＝4的能级向n ＝3的能级跃迁时会辐射出紫外线C. 在水中传播时，a 光较b 光的速度小D. 氢原子在n ＝2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离解析：原子核受到激发才会辐射出γ射线，A 项错误；氢原子从n ＝4能级向n ＝3能级跃迁，是原子外层电子的跃迁，只能辐射可见光，B 项错误；由E ＝hν，知νa >νb ，得n a >n b ，由v ＝c n知，在水中传播时a 光较b 光的速度小，C 项正确；从n ＝2的能级电离所需的最小能量E ＝E ∞－E 2＝3.4 eV ，光子能量低于此值不可能引起电离，因此只有频率足够高的光才可能引起电离，D 项错误．答案：C10. 小车静止在光滑水平面上，站在车上的人练习打靶，靶装在车上的另一端，如图所示．已知车、人、枪和靶的总质量为M (不含子弹)，每颗子弹质量为m ，共n 发，打靶时，枪口到靶的距离为d .若每发子弹打入靶中，就留在靶里，且待前一发打入靶中后，再打下一发．则以下说法中正确的是( )A. 待打完n 发子弹后，小车将以一定的速度向右匀速运动B. 待打完n 发子弹后，小车应停在射击之前位置的右方C. 在每一发子弹的射击过程中，小车所发生的位移相同，大小均为md nm ＋M D. 在每一发子弹的射击过程中，小车所发生的位移不相同解析：车、人、枪、靶和n 颗子弹组成的系统动量守恒，系统初动量为0，故末动量为0，A 错误；每发子弹打入靶中，就留在靶里，且待前一发打入靶中后，再打下一发，因此每次射击，以一颗子弹和车、人、枪、靶、(n －1)颗子弹为研究对象，动量守恒，则：0＝m x 子t －[M ＋(n －1)m ]·x 车t ，由位移关系有：x 车＋x 子＝d ，解得x 车＝md M ＋nm，故C 正确；每射击一次，车子都会右移，故B 正确．答案：BC11.下列说法正确的是( )A. 紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大B. 氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小C. 核子结合成原子核一定有质量亏损，释放出能量D. 太阳内部发生的核反应是热核反应E. 原子核的衰变是原子核在其他粒子的轰击下发生的解析：根据爱因斯坦光电效应方程可知，光线照射金属板发生光电效应时，从金属表面上逸出光电子的最大初动能与光的频率有关，而与光的照射强度无关，A项错误；氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，电子与原子核之间的距离减小，电场力做正功，电子的动能增大，电势能减小，B项正确；根据质能关系可知，C项正确；根据核反应知识可知，D项正确；原子核的衰变是自发进行的，E项错误．答案：BCD12. 下列关于近代物理知识的描述中，正确的是( )A. 当用蓝色光照射某金属表面时有电子逸出，则改用紫光照射也一定会有电子逸出B. 处于n＝3能级状态的大量氢原子自发跃迁时，能发出3种频率的光子C. 衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的D. 在147N＋42He→178O＋X核反应中，X是质子，这个反应过程叫α衰变E. 比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定解析：由光电效应规律可知，当用蓝色光照射某金属表面时有电子逸出，则改用频率大的紫光照射也一定会有电子逸出，A项正确；处于n＝3能级状态的大量氢原子自发跃迁时，能发出C23＝3种频率的光子，B项正确；衰变中产生的β射线实际上是原子核内的中子转化为质子和电子，电子从原子核内发射出来而形成的，C项错误；根据质量守恒和电荷守恒可知，X是质子，这个反应过程叫原子核人工转变，D项错误；根据比结合能定义可知，E项正确．答案：ABE第Ⅱ卷(非选择题，共50分)二、填空题(本题共3小题，共18分)13. (6分)已知235 92U有一种同位素核比235 92U核多3个中子．某时刻，有一个这样的同位素核由静止状态发生α衰变，放出的α粒子的速度大小为v0.写出衰变的核反应方程________(产生的新核的元素符号可用Y表示)；衰变后的新核速度大小为________．解析：设核子质量为m，则α粒子质量为4m，产生的新核质量为234m,238 92U衰变，由动量守恒有234mv＝4mv0，解得v＝2117v0.答案：238 92U→234 90Y＋42He2 117v014. (6分)氢原子的能级如图所示，当氢原子从n ＝4能级向n ＝2能级跃迁时，辐射的光子照射在某金属上，刚好能发生光电效应，则该金属的逸出功为________eV.现有一群处于n ＝4的能级的氢原子向低能级跃迁，在辐射出的各种频率的光子中，能使该金属发生光电效应的频率共有________种．解析：金属的逸出功为W ＝E 4－E 2＝－0.85 eV －(－3.40) eV ＝2.55 eV ；从能级n ＝4分别跃迁到能级n ＝1和能级n ＝2，从能级n ＝3和能级n ＝2分别跃迁到能级n ＝1均能使该金属发生光电效应，即有4种频率的光符合要求．答案：2.55 415. (6分)如图所示为研究光电效应规律的实验电路，利用此装置也可以进行普朗克常量的测量．只要将图中电源反接，用已知频率ν1、ν2的两种色光分别照射光电管，调节滑动变阻器……已知电子电荷量为e ，要能求得普朗克常量h ，实验中需要测量的物理量是________；计算普朗克常量的关系式h ＝________(用上面的物理量表示)．解析：电流表示数为零，此时光电管两端所加的电压为截止电压，对应的光的频率为截止频率，根据eU 极＝12mv 2m ＝hν－W 0有eU 1＝hν1－W 0①，eU 2＝hν2－W 0②，解得h ＝e U 1－U 2ν1－ν2. 答案：分别使电流表示数恰好为零时电压表的读数U 1、U 2e U 1－U 2ν1－ν2三、计算题(本题共3小题，共32分)16. (10分)[2014·河南洛阳]如图所示，一质量M ＝2 kg 的长木板B 静止于光滑水平面上，B 的右边有竖直墙壁．现有一小物体A (可视为质点)质量m ＝1 kg ，以速度v 0＝6 m/s 从B 的左端水平滑上B ，已知A 和B 间的动摩擦因数μ＝0.2，B 与竖直墙壁的碰撞时间极短，且碰撞时无机械能损失，若B 的右端距墙壁x ＝4 m ，要使A 最终不脱离B ，则木板B 的长度至少多长？解析：设A 滑上B 后达到共同速度v 1前并未碰到竖直墙壁．由动量守恒定律得，mv 0＝(M ＋m )v 1在这一过程中，对B 由动能定理得，μmgx B ＝12Mv 21 解得，x B ＝2 m<4 m ，假设成立．设B 与竖直墙壁碰后，A 和B 的共同速度为v 2.由动量守恒定律得，Mv 1－mv 1＝(M ＋m )v 2由能量守恒定律得，μmgL ＝12mv 20－12(m ＋M )v 22 解得，L ＝8.67 m.答案：8.67 m17. (10分)如图所示，轻弹簧的一端固定，另一端与滑块B 相连，B 静止在水平导轨上，弹簧处在原长状态．另一质量与B 相同的滑块A ，从导轨上的P 点以某一初速度向B 运动，当A 滑过距离l 1时，与B 相碰，碰撞时间极短，碰后A 、B 紧贴在一起运动，但互不粘连．已知最后A 恰好返回出发点P 并停止．滑块A 和B 与导轨的动摩擦因数都为μ，运动过程中弹簧最大形变量为l 2，求滑块A 从P 点出发时的初速度v 0.(取重力加速度为g )解析：令A 、B 质量均为m ，A 刚接触B 时速度为v 1(碰前)，由功能关系，12mv 20－12mv 21＝μmgl 1 碰撞过程中动量守恒，令碰后瞬间A 、B 共同运动的速度为v 2根据动量守恒定律，mv 1＝2mv 2碰后A 、B 先一起向左运动，接着A 、B 一起被弹回，在弹簧恢复到原长时，设A 、B 的共同速度为v 3，在这一过程中，弹簧的弹性势能在始末状态都为零．根据动能定理，12(2m )v 22－12(2m )v 23＝μ(2m )g (2l 2) 此后A 、B 分离，A 单独向右滑到P 点停下由功能关系得12mv 23＝μmgl 1 联立各式解得v 0＝μg10l 1＋16l 2. 答案：μg 10l 1＋16l 218. (12分)[2014·北京西城]如图所示，一质量M ＝1.0 kg 的砂摆，用轻绳悬于天花板上O 点．另有一玩具枪能连续发射质量m ＝0.01 kg 、速度v ＝4.0 m/s 的小钢珠．现将砂摆拉离平衡位置，由高h ＝0.20 m 处无初速度释放，恰在砂摆向右摆至最低点时，玩具枪发射的第一颗小钢珠水平向左射入砂摆，二者在极短时间内达到共同速度．不计空气阻力，取g ＝10 m/s 2.(1)求第一颗小钢珠射入砂摆前的瞬间，砂摆的速度大小v 0；(2)求第一颗小钢珠射入砂摆后的瞬间，砂摆的速度大小v 1；(3)第一颗小钢珠射入后，每当砂摆向左运动到最低点时，都有一颗同样的小钢珠水平向左射入砂摆，并留在砂摆中．当第n 颗小钢珠射入后，砂摆能达到初始释放的高度h ，求n .解析：(1)砂摆从释放到最低点，由动能定理得Mgh ＝12Mv 20 解得，v 0＝2gh ＝2.0 m/s.(2)小钢珠打入砂摆过程，由动量守恒定律得，Mv 0－mv ＝(M ＋m )v 1解得，v 1＝Mv 0－mvM ＋m ≈1.94 m/s.(3)第2颗小钢珠打入过程，由动量守恒定律得，(M ＋m )v 1＋mv ＝(M ＋2m )v 2第3颗小钢珠打入过程，同理(M ＋2m )v 2＋mv ＝(M ＋3m )v 3…第n 颗小钢珠打入过程，同理[M ＋(n －1)m ]v n －1＋mv ＝(M ＋nm )v n联立各式得，(M ＋m )v 1＋(n －1)mv ＝(M ＋nm )v n解得，v n ＝M ＋m v 1＋n －1mvM ＋nm当第n 颗小钢珠射入后，砂摆要能达到初始释放的位置，砂摆速度满足：v n ≥v 0解得，n ≥M ＋m v 1－mv －Mv 0m v 0－v＝4所以，当第4颗小钢珠射入砂摆后，砂摆能达到初始释放的高度．答案：(1)2.0 m/s (2)1.94 m/s (3)4。

一、单项选择题1．诺贝尔物理学奖获得者安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫在石墨烯材料方面有卓越研究．他们通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开使得石墨片的厚度逐渐减小，最终寻找到了厚度只有0.34 nm的石墨烯，是碳的二维结构．如图所示为石墨、石墨烯的微观结构，根据以上信息和已学知识判断，下列说法中正确的是()A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体B．石墨是单质，石墨烯是化合物C．石墨、石墨烯与金刚石都是晶体D．他们是通过化学变化的方法获得石墨烯的解析：选C.晶体分子在空间分布具有规则性，故石墨、石墨烯都是晶体，也都是单质，故C正确，A、B错；获取石墨烯的方法为物理方法，故D错误．2. (2011·高考福建卷)如图所示，曲线M、N分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程，图中横轴表示时间t，纵轴表示温度T.从图中可以确定的是()A．晶体和非晶体均存在固定的熔点T0B．曲线M的bc段表示固液共存状态C．曲线M的ab段、曲线N的ef段均表示固态D．曲线M的cd段、曲线N的fg段均表示液态解析：选B.晶体与非晶体间关键区别在于晶体存在固定的熔点，固液共存态时吸热且温度不变，而非晶体没有固定熔点．B正确．3．某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中f(v)表示v处单位速率区间内的分子数百分率，所对应的温度分别为TⅠ、TⅡ、TⅢ，则()A．TⅠ>TⅡ>TⅢB．TⅢ>TⅡ>TⅠC．TⅡ>TⅠ，TⅡ>TⅢD．TⅠ＝TⅡ＝TⅢ解析：选B.温度是气体分子平均动能的标志．由图象可以看出，大量分子的平均速率v Ⅲ>vⅡ>vⅠ，因为是同种气体，则E kⅢ>E kⅡ>E kⅠ，所以B正确，A、C、D错误．4．(2013·南京模拟)一定质量的理想气体，经等温压缩，气体的压强增大，用分子动理论的观点分析，这是因为()A．气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大B．单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多C．气体分子的总数增加D ．气体分子的密度保持不变解析：选B.理想气体经等温压缩，压强增大，体积减小，分子密度增大，则单位时间内单位面积器壁上受到气体分子的碰撞次数增多，但气体分子每次碰撞器壁的冲力不变，故B 正确，A 、C 、D 错误．5．如图所示，一定量的理想气体从状态a 沿直线变化到状态b ，在此过程中，其压强( )A ．逐渐增大B ．逐渐减小C ．始终不变D ．先增大后减小解析：选A.在V －T 图象中，各点与坐标原点连线的斜率表示压强的大小．斜率越小，压强越大．6．对一定质量的气体，下列四种状态变化中，哪些是可能实现的( )A ．增大压强时，温度降低，体积增大B ．升高温度时，压强减小，体积减小C ．降低温度时，压强增大，体积不变D ．降低温度时，压强减小，体积增大解析：选D.温度降低时，分子的平均动能减少，使压强有减小的趋势；体积增大时，使压强也有减小的趋势．故A 的过程是不可能的．升高温度和减小体积，都会使压强增大，故B 的过程是不可能的(也可由pV T＝恒量来判断)．对C 、D 由同样的方法来判断． 7.如图所示，玻璃管内封闭了一段气体，气柱长度为l ，管内外水银面高度差为h .若温度保持不变，把玻璃管稍向上提起一段距离，则( )A ．h 、l 均变大B ．h 、l 均变小C ．h 变大l 变小D ．h 变小l 变大解析：选A.开始时，玻璃管中的封闭气体的压强p 1＝p 0－ρgh ，上提玻璃管，假设h 不变，l 变长，由玻意耳定律得，p 1l ·S ＝p 2(l ＋Δl )·S ，所以气体内部压强小了，大气压p 0必然推着液柱上升，假设不成立，h 必然升高一些．最后稳定时，封闭气体的压强p 2＝p 0－ρg (h ＋Δh )减小，再根据玻意耳定律，p 1l 1·S ＝p 2l 2·S ，l 2＞l 1，l 变大，故A 对．8．(2012·高考福建卷)空气压缩机的储气罐中储有1.0 atm 的空气6.0 L ，现再充入1.0 atm 的空气9.0 L ．设充气过程为等温过程，空气可看做理想气体，则充气后储气罐中气体压强为( )A ．2.5 atmB ．2.0 atmC ．1.5 atmD ．1.0 atm解析：选A.取全部气体为研究对象，由p 1V 1＋p 2V 2＝pV 1得p ＝2.5 atm ，故A 正确．9．一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程，ab 、bc 、cd 和da 这四段过程在p －T 图上都是直线段，ab 和dc 的延长线通过坐标原点O ，bc 垂直于ab ，由图可以判断( )A ．ab 过程中气体体积不断减小B ．cb 过程中气体体积不断减小C ．cd 过程中气体体积不断增大D．da过程中气体体积不断增大解析：选D.在p－T图上，过原点的倾斜直线表示气体做等容变化，体积不变，故有V a＝V b，V c＝V d，而图线的斜率越大，气体的体积越小，故有V a＝V b＞V c＝V d，可判断D选项正确．10．分别以p、V、T表示气体的压强、体积、温度．一定质量的理想气体，其初始状态表示为(p0、V0、T0)．若分别经历如下两种变化过程：①从(p0、V0、T0)变为(p1、V1、T1)的过程中，温度保持不变(T1＝T0)；②从(p0、V0、T0)变为(p2、V2、T2)的过程中，既不吸热，也不放热．在上述两种变化过程中，如果V1＝V2>V0，则()A．p1<p2，T1>T2B．p1>p2，T1<T2C．p1<p2，T1<T2D．p1>p2，T1>T2解析：选D.从(p0、V0、T0)变为(p1、V1、T1)的过程中，温度保持不变(T1＝T0)，V1>V0，由理想气体状态方程知：p1<p0，从(p0、V0、T0)变为(p2、V2、T2)的过程中，既不吸热，也不放热，V2>V0，气体对外做功，内能减少，T2<T0＝T1，又因为V1＝V2，所以p1>p2，D对．11.如图所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量．设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气()A．体积不变，压强变小B．体积变小，压强变大C．体积不变，压强变大D．体积变小，压强变小解析：选B.以细管中封闭气体为研究对象，当洗衣缸内水位升高时，细管中封闭气体压强变大，而气体温度不变，则由玻意尔定律知，气体体积变小，故B项正确．二、非选择题12．如图所示，只有一端开口的U形玻璃管，竖直放置，用水银封住两段空气柱Ⅰ和Ⅱ，大气压为p0，水银柱高为压强单位，那么空气柱Ⅰ的压强p1＝________.解析：取左侧h高水银柱为研究对象，受力如图所示，其中p0S＋ρShg是右侧Ⅱ气体给左侧h 水银柱的向上压力(连通器原理)，则由平衡条件知p0S＋ρShg＝p1S＋ρShg，解得p1＝p0.答案：p0。

一、单项选择题1.如图所示，水平转台上放着一枚硬币，当转台匀速转动时，硬币没有滑动，关于这种情况下硬币的受力情况，下列说法正确的是( )A ．受重力和台面的支持力B ．受重力、台面的支持力和向心力C ．受重力、台面的支持力、向心力和静摩擦力D ．受重力、台面的支持力和静摩擦力答案：D2.(2013·郑州一中高三期末)如图所示为一皮带传动装置，右轮的半径为r ，a 是它边缘上的一点，左侧是一轮轴，大轮的半径为4r ，小轮的半径为2r ，b 点在小轮上，到小轮中心的距离为r ，c 点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上，若在转动过程中，皮带不打滑，则( )A ．a 点与b 点的线速度大小相等B ．a 点与b 点的角速度大小相等C ．a 点与c 点的角速度大小相等D ．a 点与d 点的向心加速度大小相等解析：选D.v a ＝v c ＞v b ，故A 、C 错；由ω＝v r知：ωa ＞ωb ，B 错；ωa ∶ωc ＝2∶1，所以C 错；ωc ＝ωd ，则ωa ＝2ωd ，由a ＝ω2·R 得a a ＝a d ，D 正确．3.如图所示是自行车传动结构的示意图，其中Ⅰ是半径为r 1的大齿轮，Ⅱ是半径为r 2的小齿轮，Ⅲ是半径为r 3的后轮，假设脚踏板的转速为n ，则自行车前进的速度为( )A.πnr 1r 3r 2B.πnr 2r 3r 1C.2πnr 1r 3r 2D.2πnr 2r 3r 1解析：选C.自行车前进速度即为Ⅲ轮的线速度，由同一个轮上的角速度相等，同一皮带传动的两轮边缘的线速度相等可得：ω1r 1＝ω2r 2，ω3＝ω2，再有ω1＝2πn ，v ＝ω3r 3，所以v ＝2πnr 1r 3r 2. 4.“飞车走壁”是一种传统的杂技艺术，演员骑车在倾角很大的桶面上做圆周运动而不掉下来．如图所示，已知桶壁的倾角为θ，车和人的总质量为m ，做圆周运动的半径为r ，若使演员骑车做圆周运动时不受桶壁的摩擦力，下列说法正确的是( ) ①人和车的速度为gr tan θ②人和车的速度为gr sin θ③桶面对车的弹力为mg cos θ④桶面对车的弹力为mg sin θA ．①③B ．①④C ．②③D ．②④解析：选A.对人和车进行受力分析如图所示，根据直角三角形的边角关系和向心力公式可列方程：mg tan θ＝m v 2r ，N cos θ＝mg ，解得v ＝gr tan θ，N ＝mg cos θ.故①③正确． 5.m 为在水平传送带上被传送的小物体(可视为质点)，A 为终端皮带轮，如图所示，已知皮带轮半径为r ，传送带与皮带轮间不会打滑，当m 可被水平抛出时，A 轮每秒的转数最少是( )A.12π g rB. g rC.grD.12πgr 解析：选A.当m 被水平抛出时只受重力的作用，支持力N ＝0.在圆周最高点，重力提供向心力，即mg ＝m v 2r ，所以v ＝gr .而v ＝2πfr ，所以f ＝v 2πr ＝12π g r，所以每秒的转数最少为12π g r，A 正确． 6．在高速公路的拐弯处，通常路面都是外高内低．如图所示，在某路段汽车向左拐弯，司机左侧的路面比右侧的路面低一些．汽车的运动可看作是做半径为R 的圆周运动．设内外路面高度差为h ，路基的水平宽度为d ，路面的宽度为L .已知重力加速度为g .要使车轮与路面之间的横向摩擦力(即垂直于前进方向)等于零，则汽车转弯时的车速应等于( )A.gRh LB.gRh dC.gRL hD.gRd h解析：选B.考查向心力公式．汽车做匀速圆周运动，向心力由重力与斜面对汽车的支持力的合力提供，且向心力的方向水平，向心力大小F 向＝mg tan θ，根据牛顿第二定律：F 向＝m v 2R ，tan θ＝h d ，解得汽车转弯时的车速v ＝ gRh d，B 对． 7.(2013·包头模拟)如图所示，小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，内侧壁半径为R ，小球半径为r ，则下列说法正确的是( )①小球通过最高点时的最小速度v min ＝g (R ＋r )②小球通过最高点时的最小速度v min ＝0③小球在水平线ab 以下的管道中运动时，内侧管壁对小球一定无作用力④小球在水平线ab 以上的管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力A ．①③B ．①④C ．②③D ．②④ 解析：选C.小球沿管上升到最高点的速度可以为零，故①错误，②正确；小球在水平线ab 以下的管道中运动时，由外侧管壁对小球的作用力N 与球重力在背离圆心方向的分力F 的合力提供向心力，即N －F ＝m v 2R ＋r，因此，外侧管壁一定对球有作用力，而内侧壁无作用力，③正确；小球在水平线ab 以上的管道中运动时，小球受管壁的作用力与小球速度大小有关，④错误．☆8.如图所示，在倾角为α＝30°的光滑斜面上，有一根长为L ＝0.8m 的细绳，一端固定在O 点，另一端系一质量为m ＝0.2 kg 的小球，小球沿斜面做圆周运动，若要小球能通过最高点A ，则小球在最低点B的最小速度是( )A ．2 m/sB ．210 m/sC ．2 5 m/sD ．2 2 m/s解析：选C.小球通过最高点的最小速度为v A ＝ gL sin α＝2 m/s ，在B 点的最小速度v B 满足12m v 2B ＝12m v 2A ＋2mgL sin α，解得v B ＝2 5 m/s.☆9.(2013·山西四校联考)如图所示，半径为R 的竖直光滑圆轨道内侧底部静止着一个光滑小球，现给小球一个冲击使其在瞬间得到一个水平初速度v 0，若v 0大小不同，则小球能够上升到的最大高度(距离底部)也不同．下列说法中不．正确的是( ) A ．如果v 0＝gR ，则小球能够上升的最大高度等于R /2B ．如果v 0＝3gR ，则小球能够上升的最大高度小于3R /2C ．如果v 0＝4gR ，则小球能够上升的最大高度等于2RD ．如果v 0＝5gR ，则小球能够上升的最大高度等于2R解析：选C.设小球恰好上升到光滑圆轨道的最高点时的速度为v ，与之对应的小球在轨道最低点的速度为v ′，由牛顿第二定律和圆周运动的知识可得mg ＝m v 2R，由机械能守恒定律得12m v ′2＝12m v 2＋mg ·2R ，解得v ＝gR ，v ′＝5gR ，由此可见，C 错误，D 正确；由上面的结果可知，只要v 0＜5gR ，小球就上升不到轨道的最高点，设小球在轨道最低点的速度为v 0时小球能够上升的最大高度为h ，则由机械能守恒定律得12m v 20＝mgh ，解得h ＝v 202g，将v 0＝gR 和3gR 代入分别解得h 1＝R 2、h 2＝3R 2，因小球沿圆轨道上升高度大于R 时，具有水平分速度，则当v 0＝3gR 时，小球能够上升的最大高度小于3R 2，故A 、B 均正确． 二、非选择题10．在用高级沥青铺设的高速公路上，汽车的设计时速是108 km/h.汽车在这种路面上行驶时，它的轮胎与地面的最大静摩擦力等于车重的0.6倍．(取g ＝10 m/s 2)(1)如果汽车在这种高速路的水平弯道上拐弯，假设弯道的路面是水平的，其弯道的最小半径是多少？(2)如果高速路上设计了圆弧拱形立交桥，要使汽车能够以设计时速安全通过圆弧拱桥，这个圆弧拱形立交桥的半径至少是多少？(取g ＝10 m/s 2) 解析：(1)汽车在水平路面上拐弯，可视为汽车做匀速圆周运动，其向心力由车与路面间的静摩擦力提供，当静摩擦力达到最大值时，由向心力公式可知这时的半径最小，有F max ＝0.6mg ＝m v 2r min， 由速度v ＝30 m/s ，得弯道半径r min ＝150 m.(2)汽车过拱桥，可看做在竖直平面内做匀速圆周运动，到达最高点时，根据向心力公式有mg －N ＝m v 2R .为了保证安全，车与路面间的弹力N 必须大于等于零，有mg ≥m v 2R ，则R ≥90 m. 答案：(1)150 m (2)90 m11.如图所示，半径为R 、内径很小的光滑半圆管道竖直放置，质量为m 的小球以某一速度进入管内，小球通过最高点P 时，对管壁的压力为12mg .求： (1)小球从管口飞出时的速率；(2)小球落地点到P 点的水平距离．解析：(1)分两种情况：①当小球对管内壁有压力时，则有mg －12mg ＝m v 21R ，v 1＝ gR 2. ②当小球对管外壁有压力时，则有mg ＋12mg ＝m v 22R ，v 2＝ 3gR 2. (2)小球从管口飞出做平抛运动，竖直方向：2R ＝12gt 2，t ＝2 R g水平方向：x 1＝v 1t ＝2R ，x 2＝v 2t ＝6R .答案：(1) gR 2或 3gR 2(2)2R 或6R 12.(2012·高考福建卷)如图，置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动，当转速达到某一数值时，物块恰好滑离转台开始做平抛运动．现测得转台半径R ＝0.5 m ，离水平地面的高度H ＝0.8 m ，物块平抛落地过程水平位移的大小s ＝0.4 m ．设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g ＝10 m/s 2.求：(1)物块做平抛运动的初速度大小v 0；(2)物块与转台间的动摩擦因数μ.解析：(1)物块做平抛运动，在竖直方向上有H ＝12gt 2① 在水平方向上有s ＝v 0t ②由①②式联立代入数据解得v 0＝s g 2H＝1 m/s.③ (2)物块离开转台时，最大静摩擦力提供向心力，有f m ＝m v 20R④ f m ＝μN ＝μmg ⑤由③④⑤式联立代入数据解得μ＝v 20gR＝0.2. 答案：(1)1 m/s (2)0.2。

一、单项选择题1．医院通过彩超对人体进行体检时，彩超机向人体内发射频率已精确掌握的超声波，超声波经血液反射后被专用仪器接收，然后通过反射波的频率变化就可知血液的流速．这一技术主要体现了哪一种物理现象()A．共振B．波的衍射C．多普勒效应D．波的干涉解析：选C.根据多普勒效应原理可知彩超机工作时主要体现了多普勒效应．2.两波源S1、S2在水槽中形成的波形如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则()A．在两波相遇的区域中会产生干涉B．在两波相遇的区域中不会产生干涉C．a点的振动始终加强D．a点的振动始终减弱解析：选B.由题图知，两列波的波长不相等，不满足波的干涉条件，故B正确，A、C、D错误．3．(2011·高考四川卷)如图为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t＝0时的波形图，当Q点在t＝0时的振动状态传到P点时，则()A．1 cm＜x＜3 cm范围内的质点正在向y轴的负方向运动B．Q处的质点此时的加速度沿y轴的正方向C．Q处的质点此时正在波峰位置D．Q处的质点此时运动到P处解析：选B.当Q点在t＝0时的振动状态传播到P点时，波形图如图中虚线所示．此时，1 cm＜x ＜3 cm范围内的质点分布在波峰两侧，两侧质点振动方向相反，A错误；同一时刻，Q处质点到达波谷位置，加速度方向沿y轴正方向，B正确，C错误；因为波的传播过程中，质点不随波迁移，D错误．4．(2011·高考海南卷改编)一列简谐横波在t＝0时的波形图如图所示．介质中x＝2 m 处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y＝10sin(5πt)cm.关于这列简谐波，下列说法正确的是()A．周期为4.0 s B．振幅为20 cmC ．传播方向沿x 轴负方向D ．传播速度为10 m/s解析：选D.由图象可知振幅A ＝10 cm ，λ＝4 m ，故B 错误；T ＝2πω＝2π5πs ＝0.4 s ，故A 错误；v ＝λT＝10 m/s ，故D 正确；由P 点做简谐运动的表达式可知，P 点开始向上振动，所以机械波沿x 轴正向传播，故C 错误．5．(2013·南京模拟)如图所示，沿x 轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200 m/s ，则下列说法中不．正确的是( )A ．图示时刻质点b 的加速度正在减小B ．从图示时刻开始，经过0.01 s ，质点a 通过的路程为0.4 mC ．若此波遇到另一列波并发生稳定干涉现象，则另一列波的频率为50 HzD ．若该波传播中遇到宽约4 m 的障碍物，则能发生明显的衍射现象解析：选A.由波的特性知题中图示时刻质点b 的振动方向向下，加速度正在增大，A错误；由图象可知波长λ＝4 m ，则T ＝λv ＝0.02 s,0.01 s ＝12T ，故经过0.01 s ，质点a 通过的路程为2A ＝0.4 m ，B 正确；发生稳定干涉现象的条件为两列波的频率相等，故C 正确；能发生明显的衍射现象的条件为障碍物的宽度与波长相接近，D 正确．6．如图所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，下列关于女同学的感受说法正确的是( )A ．女同学从A 向B 运动过程中，她感觉哨声音调变低B ．女同学从E 向D 运动过程中，她感觉哨声音调变高C ．女同学在C 点向右运动时，她感觉哨声音调不变D ．女同学在C 点向左运动时，她感觉哨声音调变低答案：D7．(2013·合肥质检)一列简谐横波沿x 轴正方向传播，在t ＝0时刻，波恰好传到x ＝2 m 处，波形如图所示，波速v ＝5 m/s ，质点P 平衡位置的坐标为(9,0)，则( )A ．形成该波的波源起振方向沿y 轴正方向B ．该波频率为0.4 HzC ．t ＝1.8 s 时，质点P 开始振动D ．t ＝1.7 s 时，质点P 第一次到达波峰解析：选D.由题中波动图象可以看出波源的起振方向沿y 轴负方向，故A 错误；从题中波动图象可以读出波长为2 m ，因波速为v ＝5 m/s ，根据f ＝v λ可知该简谐波的频率为2.5 Hz ，B 错误；由t ＝x －λv ＝1.4 s 可知C 错误；P 点第一次到达波峰所用时间为t ＝9－0.55s ＝1.7 s ，D 正确．8．(2012·高考安徽卷)一列简谐波沿x 轴正方向传播，在t ＝0时波形如图所示，已知波速为10 m/s.则t ＝0.1 s 时正确的波形应是图中的( )解析：选C.已知波速为10 m/s ，由图象可知波长为4.0 m ，则周期为0.4 s ，则t ＝0.1 s时正确的波形应是C.9．一列简谐横波沿x 轴正向传播，传到M 点时波形如图所示，再经0.6 s ，N 点开始振动，则该波的振幅A 和频率f 为( )A ．A ＝1 m f ＝5 HzB ．A ＝0.5 m f ＝5 HzC ．A ＝1 m f ＝2.5 HzD ．A ＝0.5 m f ＝2.5 Hz解析：选D.从图中可以看出振幅为0.5 m ，A 、C 错误；从图可看出波长λ＝4 m ，波速v ＝x /t ＝10 m/s ，得频率为2.5 Hz ，B 错误，D 正确．二、非选择题10．(2012·高考江苏卷)地震时，震源会同时产生两种波，一种是传播速度约为3.5 km/s 的S 波，另一种是传播速度约为7.0 km/s 的P 波．一次地震发生时，某地震监测点记录到首次到达的P 波比首次到达的S 波早3 min.假定地震波沿直线传播，震源的振动周期为1.2 s ，求震源与监测点之间的距离x 和S 波的波长λ.解析：设P 波的传播时间为t ，则x ＝v P t ，x ＝v S (t ＋Δt )解得x ＝v P v S v P －v SΔt ，代入数据得x ＝1260 km. 由λ＝v S T ，解得λ＝4.2 km.答案：1260 km 4.2 km11．(2012·高考山东卷)一列简谐横波沿x 轴正方向传播，t ＝0时刻的波形如图所示，介质中质点P 、Q 分别位于x ＝2 m 、x ＝4 m 处．从t ＝0时刻开始计时，当t ＝15 s 时质点Q 刚好第4次到达波峰．(1)求波速．(2)写出质点P 做简谐运动的表达式(不要求推导过程)．解析：(1)设简谐横波的波速为v ，波长为λ，周期为T ，由图象知，λ＝4 m ．由题意知t ＝3T ＋34T ① v ＝λT② 联立①②式，代入数据得v ＝1 m/s.(2)质点P 做简谐运动的表达式为y ＝0.2sin(0.5πt ) m.答案：(1)1 m/s (2)y ＝0.2sin(0.5πt ) m12．一列简谐横波在x 轴上传播，在t 1＝0和t 2＝0.005 s 时的波形曲线如图所示．(1)求横波的波长是多大？振幅A 是多大？(2)设周期大于(t 2－t 1)，如果波向左传播，求波速多大？(3)设周期小于(t 2－t 1)，且波速为6800 m/s ，求波的传播方向．解析：(1)由题图可知A ＝0.2 cm ，λ＝8 m.(2)波向左传播：Δt ＝(n ＋34)T ，其中n 为自然数T ＝0.024n ＋3s 由题意可知n 只能取0，代入得T ＝0.023s 故v ＝λT＝1200 m/s. (3)T ＝λv ＝86800 s ＝1850s t T ＝0.0051850＝174，即波传了174个波长，结合波形曲线可知波传播方向沿x 轴正方向． 答案：见解析。