题型专练1 新情境专练-【高中必刷题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第一册同步课件（人教版2019 江苏专用）

物理 选择性必修 第一册 江苏专版 1 1 题型专练一 新情境专练 2 1.【模型构建】[江苏宿迁2024高二上调研] 如图甲为一种检测油深度的油量计，竖直固定在油桶 内，当入射光竖直向下照射时，通过观察油桶上方的矩形窗口亮暗两个区域可确定油量，油到达 不了的部分是亮区，图乙是油量计结构图，取其中一个锯齿研究，锯齿的底是一个等腰直角三角 形，最右边的锯齿下端刚接触到油桶的底部，透明塑料的折射率小于油的折射率，则下列说法正 确的是( ) B 甲 乙 A.透明塑料的折射率应小于 B.光由上面射入塑料板中，在三角形部分发生全反射时上面看起来才会明亮 C.塑料锯齿和油的界面处发生全反射形成暗区 D.塑料锯齿和油的界面处发生全反射形成亮区 3 解析 如图所示，油到达不了的部分是矩形窗口中观察到的亮区，即光由上面射入塑料板 中，在三角形部分从塑料板射向空气中发生全反射，上面看起来才会明亮，光从透明塑料 板射向空气，发生全反射的条件是折射率 ，即透明塑料的折射率大于或等 于 ，故A错误，B正确；透明塑料的折射率小于油的折射率，光在塑料锯齿和油的界面处不能 发生全反射，而是在塑料锯齿和油的界面处发生折射，光线射向油中，在矩形窗口形成暗区，C、 D错误. 4 2.【模型构建,科学推理】[浙江宁波余姚中学2024高二上月考] 一根细线一端固定， 另一端系一密度为 的小球，组成一个单摆，其在空气中做简 谐运动的周期 .现将此单摆倒置于水中，使其拉开一个小角度后做简谐运动， 如图所示.已知水的密度为 ，水和空气对小球的阻力可忽略，则小 球在水中做简谐运动的周期为（取重力加速度 ）( ) D A. B. C. D. 5 解析 单摆在空气中做简谐运动的周期，在水中做简谐运动的周期 ， 其中为小球摆动过程中的等效重力加速度，小球受到的等效重力为 ，又因为 ，联立解得，代入数据得 .故选D. 6 3.【科学推理】[北京一零一中学2023高二上期中] 有一种飞行器是利用电场加速带电粒子，形成 向外发射的高速粒子流，对飞行器自身产生反冲力，从而对飞行器的飞行状态进行调整的.已知飞 行器发射的高速粒子电荷量为，质量为.当单位时间内发射的粒子个数为，加速电压为 时， 飞行器获得的反冲力为.为了使加速器获得的反冲力变为 ，只需要( ) C ①将加速电压变为 ②将加速电压变为 ③将单位时间内发射的粒子个数变为 ④将单位时间内发射的粒子个数变为 A.①③ B.②④ C.②③ D.①④ 7 解析 根据题意，由动量定理可得单位时间内飞行器获得的反冲力为 ，由动能定理得 ，联立解得，为了使加速器获得的反冲力变为 ，可将加速电压变为 ，或者将单位时间内发射的粒子个数变为 ，②、③正确.故选C. 8 4.【科学推理】在电场强度为 的足够大的匀强电场中有一与电场线平行 的绝缘水平面,平面上有两个静止的小球和，质量均为， 球带电荷 量为，球不带电，如图所示.开始时两球相距 ，在电场力的作用 D A.球经过时间与 球发生第一次碰撞 B.球与 球以后发生碰撞的时间间隔均匀递增 C.球与球发生碰撞的时间间隔一直保持不变，大小都是 D.、球在第5次正碰与第6次正碰之间的时间间隔是 下，球开始沿直线运动，并与球发生正碰，碰撞中无机械能损失.设在每次碰撞过程中，、 两球间无电荷量转移，不考虑一切阻力及两球间的万有引力.则( ) 9 解析 对小球A进行研究，根据牛顿第二定律和运动学公式有， ，解得 ，故A球经过时间 与B球发生第一次碰撞，故A错误；对碰撞前A的运动过程，由 动能定理得，解得 ，A、B两球碰撞过程，取向右为正方向，由动量守恒 定律得，由机械能守恒定律得，其中 为A碰撞后的速 度，为B碰撞后的速度，解得， ，A、B两球碰后速度交换，第二次碰撞 前由位移—时间关系得，解得 ，第二次碰撞后两球速度交换，则A球速度为 ，B球速度为，第三次碰撞前有，解得 ，以此类推， 第次碰撞前有，解得 ，故A球与B球第一次碰撞后再发生碰撞的时 间间隔不变，为 ，故B、C错误，D正确. 10 5.【科学推理】隐身技术中要用到一种材料——负折射率材料，光在这种介质表面发 生折射时，折射光线与入射光线分布在法线的同一侧，折射角取负值，折射率也取负 值，折射率的公式为（、 分别是入射光线、折射光线与法线的 夹角）.如图所示是某种负折射率材料的截面图，已知该截面为直角三角形，其中 ， ，边长.某种颜色的光从边的中点射入，从 边的点射出，入射光线1在边的入射角为 ，折射光线2在 边的折射角为 ，在边的入射角为 ，出射光线3在边的出射角为 ，已知 ， ，求： （1）此种材料的折射率和 的值； [答案] ; 11 解析 根据几何关系有 ， 又 ，则 ， 此种材料的折射率 ， 在边,根据折射定律有 ， 解得 . 12 （2）光线2在材料中的传播距离. [答案] 解析 根据几何关系有 ，， ， 在三角形中，根据正弦定理有 ， 解得光线2在材料中的传播距离 . 13 6.【科学推理】[山东泰安2023高二上期中] 一只质量为 的皮划艇，其上载有6名士兵，每名士 兵的质量均为 .皮划艇和士兵们静止在水面上，现让士兵跳离皮划艇，设每名士兵每次跳离后相 对皮划艇的速度大小均为 .不考虑水的阻力，试求： （1）若前两名士兵一起跳离皮划艇，跳离后瞬间皮划艇的对地速度大小； [答案] 解析 设两名士兵一起跳离皮划艇后皮划艇的对地速度大小为 ，则两名士兵的速度大小为 ，不考虑水的阻力，整个系统水平方向动量守恒，有 ， 解得 . 14 （2）若前两名士兵先后连续跳离皮划艇，第2名士兵跳离后瞬间皮划艇的对地速度大小； [答案] 15 解析 第1名士兵跳离皮划艇后，皮划艇的对地速度大小设为 ，则第1名士兵的速度大小为 ， 不考虑水的阻力，整个系统水平方向动量守恒，有 ， 解得 . 第2名士兵跳离皮划艇后皮划艇的对地速度大小设为，则第2名士兵的速度大小为 ，不 考虑水的阻力，整个系统水平方向动量守恒，有 ， 解得两名士兵先后跳离皮划艇后，皮划艇的对地速度大小为 . 16 （3）假设 ，6名士兵依次连续跳离皮划艇，士兵全部跳离后皮划艇的速度大小； （计算结果保留1位小数） [答案] 17 解析 根据（2）的分析，同理，第3名士兵跳离后，有 ， 解得皮划艇的对地速度大小 ， 以此类推，第6名士兵跳离后，皮划艇的速度大小为 ， 若,则 . 18 （4）第（3）问中，士兵连续跳离所用的时间为， 时间内皮划艇受到的平均反冲作用力大小. [答案] 或 解析 6名士兵连续跳离皮划艇后，由动量定理得 ， 解得 ， 又因为，可得 . 19 7.【科学推理】[吉林普通高中2024模拟] 图甲是一种智能减震装置的示意图，轻弹簧下端固定， 上端与质量为的减震环连接，并套在固定的竖直杆上，与杆之间的智能涂层材料可对 施加 大小可调节的阻力，当的速度为零时涂层不对其施加作用力.在某次性能测试中，质量为 的 光滑圆环从杆顶端由静止释放，之后与发生正碰（碰撞时间极短）；碰撞后， 的速度大小变 为碰前的 倍、方向向上，向下运动时速度减为零，此过程中受到涂层的阻力大小 与下移 距离之间的关系如图乙.已知静止在弹簧上时，到杆顶端的距离为，弹簧压缩量为 ，重 力加速度为 ，空气阻力不计.求： 甲 乙 20 （1）与碰前瞬间， 的速度大小； [答案] 解析 圆环下落的过程做自由落体运动，则 ， 解得与碰前瞬间，的速度大小为 . 21 （2） 的值； [答案] 解析 、 发生碰撞，设向下为正方向，根据动量守恒定律可知 ， 向下运动 速度减为零的过程，由动能定理可知 ， 由题可知静止在弹簧上时，弹簧压缩量为，根据胡克定律可知 ， 联立解得， . 22 （3）、碰撞后，在第一次向下运动过程中，再过多长时间的动能为 . [答案] 或 解析 当的动能为时，的速度为 ， 根据动量定理可知 ， 解得或 . 23 $$