内容正文:
高二下学期物理期末押题密卷(3)
一:单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.关于下列四幅图的说法正确的是( )
A.图甲:光滑圆弧面上的小球,从最低点移开很小一段距离,放手后,小球做简谐运动
B.图乙:用手上下抖动绳的一端,产生一列向右传播的横波,手开始抖动的方向竖直向上
C.图丙:卢瑟福研究粒子散射实验,说明了原子核是有内部结构的
D.图丁:静止的原子核发生衰变,a为粒子轨迹,d为粒子轨迹
2.下列说法正确的是( )
A.根据ΔE=Δmc2可知,在核裂变过程中减少的质量转化成了能量
B.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变
C.卢瑟福首先发现了铀和含铀矿物的天然放射现象
D.由氢原子能级示意图知,处于基态的氢原子至少要吸收13.60 eV的能量才能发生电离
3.我国研制新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”(又被称为“人造太阳”)在2020年12月4日在成都建成并实现首次发电。其所发生的可控核聚变方程是,已知、、和的质量分别为、、和,真空中的光速为。下列说法正确的是( )
A.是电子
B.大亚湾核电站就是利用此核反应发电
C.该核反应所释放的核能为
D.、的比结合能大于的比结合能
4.在“天宫课堂”上,王亚平用水在两板之间“搭建了一座桥”,形成了如图所示的“液桥”,关于“液桥”下列说法中正确的是( )
A.“液桥”表面层的水分子之间作用力表现为引力,使得“液桥”表面有收缩的趋势
B.“液桥”表面层的水分子间距小于“液桥”内部的水分子间距
C.“液桥”的形成与水的表面张力有关,表面张力的方向总是垂直于“液桥”表面
D.王亚平之所以能搭建“液桥”,是因为水在太空中不受地球引力
5.如图所示为LC振荡电路某时刻的情况,以下说法中错误的是( )
A.电路中电流方向从电容器正极通过线圈流向负极
B.电感线圈中的电流正在减小
C.电感线圈中的电流正在增大
D.电感线圈中的磁感应强度正在增大
6.以下关于光学知识的叙述中,正确的是( )
A.泊松亮斑是光波的圆孔衍射现象
B.彩虹是不同色光在通过水滴时由于偏振而形成的
C.照相机镜头上涂有一层增透膜,增透膜利用了光的干涉原理
D.用放置很久的油酸溶液去做“用油膜法估测油酸分子的大小实验”,不会影响实验结果
7.如图甲所示,矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO’匀速转动,从某时刻开始计时,产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示,若线圈匝数N=100匝,外接电阻R=70Ω,线圈电阻r=10Ω,则下列说法正确的是( )
A.通过线圈的最大电流为1.25A B.线圈的角速度为50rad/s
C.电压表的示数为V D.穿过线圈的最大磁通量为Wb
二:多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8.篆刻书法艺术家邓散木先生为毛泽东主席篆刻的龙钮大印,陈列于韶山毛泽东同志纪念馆。如图所示,两块底面为等腰直角三角形的玻璃棱柱,组合成一个正方体基座,龙钮大印置于基座正上方,游客可从基座右侧水平方向清晰地欣赏印章。下列说法正确的有( )
A.此现象体现了光的全反射原理
B.基座上部玻璃棱柱折射率
C.光从玻璃进入空气,波长变长
D.光从玻璃进入空气,波速变小
9.一列简谐横波在某均匀介质中沿轴传播,时的波形如图甲所示,和是介质中的两个质点,质点的振动图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.该波的传播速度为
B.时质点向轴负方向运动
C.时质点的位移为
D.内波向轴负方向传播的距离为
10.一定质量的理想气体,状态从的变化过程可用如图所示的图线描述,其中为等温线,气体在状态A时的温度为TA=300K,下列说法正确的是( )
A.气体在状态C时的温度
B.从A到C过程外界对气体做了-600J的功
C.气体从状态D变化到状态A,单位体积内的气体分子数减小,气体分子的平均动能不变
D.若气体从D到A过程中外界对气体做功为250J,则气体从(一次循环)过程中气体吸收的热量为250J
三:实验题:本题共2小题,第一小题小题8分,第二小题8分,共16分。
11.在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中,将油酸溶于酒精,其浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL。用注射器测得1mL上述溶液有75滴,把1滴该溶液滴入表面撒有痱子粉的盛水浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔在玻璃板上描出油酸膜的轮廓,再把玻璃板放在坐标纸上,其形状和大小如图,坐标系中正方形方格的边长为1cm。试求:
①油酸膜的面积是 cm2。
②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 mL。
③某次实验测得油膜面积为S,纯油酸的体积为V,则油酸分子直径D= 。(用题中给定的字母表示)
④某同学在用油膜法估测分子直径实验中,计算结果明显偏大,可能的原因是由于下列选项中的 。
A.油酸未完全散开
B.油酸中含有大量的酒精
C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
D.求每滴体积时,1mL的溶液的滴数误多记了10滴
12.在“测定玻璃折射率”实验中:
(1)下列关于本次实验的说法正确的是 ;
A.为保证实验现象明显,实验时入射角越大越好;
B.该实验只能测量两面平行的玻璃砖的折射率
C.插大头针时应使和、和的间距稍大一些,可以减小误差
D.插大头针时,大头针应垂直纸面插放
(2)两位同学选择的器材和操作如下:
A.甲同学在白纸上正确画出图1平行玻璃砖的两个界面与后,在实验过程中将玻璃砖垂直于方向沿纸面向上平移了少许,其它操作正确;
B.乙同学在白纸上画两界面时绘图失误,白纸上记录的玻璃砖两界面间距比实际上的平行玻璃砖两界面的间距稍微大些,其它操作正确。
甲同学测出玻璃砖的折射率与真实值相比 。乙同学测出玻璃砖的折射率与真实值相比 。(填“偏大、偏小、不变”)
(3)如图2所示,将刻度尺直立在装满某种透明液体的宽口瓶中(液体未漏出),从刻度尺上A、B两点射出的光线和在C点被折射和反射后都沿直线传播,已知刻度尺上相邻两根长刻度线间的距离为,刻度尺右边缘与宽口瓶右内壁间的距离,由此可知,瓶内液体的折射率 。(可保留根号)。
(4)以往,已知材料的折射率都为正值。现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料,其折射率可以为负值(),称为负折射率材料。位于空气中的这类材料,入射角i与折射角r依然满足,但是折射线与入射线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)。若该材料对于电磁波的折射率,正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是 。
A. B. C. D.
四:解答题:本题共3小题,第一小题小题9分,第二小题8分,第三小题13分,第四小题16分,共38分。
13.如图 所示,平静湖面岸边的垂钓者的眼睛恰好位于岸边点正上方的高度处, 浮标离点的距 离, 鱼饵灯在浮标正前方处的水下深度处, 垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住。 求:
(1) 水的折射率;
(2) 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 间射出。(结果可以用根号表示)
14.中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上,进而治疗某些疾病。常见拔罐有两种,如图所示,左侧为火罐,下端开口;右侧为抽气拔罐,下端开口,上端留有抽气阀门。罐内气体初始压强与外部大气压相同。使用火罐时,先加热罐中气体,然后迅速按到皮肤上,自然降温后火罐内部气压低于外部大气压,使火罐紧紧吸附在皮肤上。抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上,再通过抽气降低罐内气体压强。某次使用火罐时,温度为450K,最终降到300K,因皮肤凸起,内部气体体积变为罐容积的。若换用抽气拔罐,抽气后罐内剩余气体体积变为罐容积的,罐内气压与火罐降温后的内部气压相同,忽略抽气过程中气体温度的变化。罐内气体均可视为理想气体,外部大气压。求:
(1)火罐降温后的内部气压;
(2)抽气拔罐罐内剩余气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值。
15.如图所示,在直角坐标系xOy的第二象限有沿y轴负方向的匀强电场,电场的电场强度大小为E,在第三象限内以O1为圆心、半径为R的圆形区域外有垂直坐标平面向里的匀强磁场,其中O1的坐标为(-2.25R,-2R)。在第二象限内坐标为(-2.25R,R)的P点由静止释放一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子,粒子进入磁场后,运动轨迹恰好与磁场中的圆相切,不计粒子的重力,求:
(1)粒子进入磁场时的速度大小和匀强磁场的磁感应强度大小;
(2)粒子在磁场中运动的时间;
(3)若将粒子在电场中由坐标为(-x,y)的Q点静止释放后,经电场加速、磁场偏转后从(-2.85R,-1.2R)进入圆形区域,并经过O1点,求Q点坐标系中的x、y值。
2
学科网(北京)股份有限公司
$$
高二下学期物理期末押题密卷(3)
一:单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.关于下列四幅图的说法正确的是( )
A.图甲:光滑圆弧面上的小球,从最低点移开很小一段距离,放手后,小球做简谐运动
B.图乙:用手上下抖动绳的一端,产生一列向右传播的横波,手开始抖动的方向竖直向上
C.图丙:卢瑟福研究粒子散射实验,说明了原子核是有内部结构的
D.图丁:静止的原子核发生衰变,a为粒子轨迹,d为粒子轨迹
【答案】A
【详解】A.光滑圆弧面上的小球,从最低点移开很小一段距离,此时线小球可以等效为单摆,可知,放手后,小球做简谐运动,故A正确;
B.根据同侧法可知,波前振动方向竖直向下,则手开始抖动的方向竖直向下,故B错误;
C.卢瑟福研究粒子散射实验,说明原子全部正电荷与几乎全部质量集中在一个很小的区域内,这就是原子核,并不能够说明原子核是有内部结构的,故C错误;
D.图丁中,两个相切的圆表示静止的原子核在切点处发生衰变,衰变过程动量守恒,总动量为0,则新核与释放粒子的速度方向相反,若新核与释放粒子电性均为正电荷,则所受洛伦兹力方向相反,则轨迹是外切圆,若新核与释放粒子电性均一正一负,则所受洛伦兹力方向相同,则轨迹是内切圆,可知,图丁中左侧发生的是衰变,右侧发生的是衰变,由于
解得
释放的粒子的电荷量小于新核的电荷量,则释放的粒子的轨道半径大于新核的轨道半径,可知,b为粒子轨迹,c为粒子轨迹,故D错误。
故选A。
2.下列说法正确的是( )
A.根据ΔE=Δmc2可知,在核裂变过程中减少的质量转化成了能量
B.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变
C.卢瑟福首先发现了铀和含铀矿物的天然放射现象
D.由氢原子能级示意图知,处于基态的氢原子至少要吸收13.60 eV的能量才能发生电离
【答案】D
【详解】A.爱因斯坦的质能方程E=mc2,不是质量和能量可以相互转化,二者概念根本不同,当发生质量亏损时,质量只是以光子形式发射出去;故A错误.
B.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应;故B错误.
C.贝克勒尔发现了铀和含铀矿物的天然放射现象;故C错误.
D.基态的氢原子能量为-13.6eV,则基态氢原子发生电离,吸收的能量需大于等于13.6eV;故D正确.
故选D.
【点睛】本题考查了质能方程、热核聚变、天然放射现象、氢原子电离等知识点,关键要熟悉教材,牢记这些基本知识点.
3.我国研制新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”(又被称为“人造太阳”)在2020年12月4日在成都建成并实现首次发电。其所发生的可控核聚变方程是,已知、、和的质量分别为、、和,真空中的光速为。下列说法正确的是( )
A.是电子
B.大亚湾核电站就是利用此核反应发电
C.该核反应所释放的核能为
D.、的比结合能大于的比结合能
【答案】C
【详解】A.根据质量数与电荷数守恒有
2+3-4=1,1+1-2=0
可知,X是中子,故A错误;
B.目前的核电站是利用重核裂变,即大亚湾核电站不是利用此核反应发电,是利用重核裂变反应发电,故B错误;
C.根据质能方程,该核反应所释放的核能为
故C正确;
D.核聚变过程释放能量,生成核比反应核更加稳定,原子核越稳定,比结合能越大,可知,、的比结合能小于的比结合能,故D错误。
故选C。
4.在“天宫课堂”上,王亚平用水在两板之间“搭建了一座桥”,形成了如图所示的“液桥”,关于“液桥”下列说法中正确的是( )
A.“液桥”表面层的水分子之间作用力表现为引力,使得“液桥”表面有收缩的趋势
B.“液桥”表面层的水分子间距小于“液桥”内部的水分子间距
C.“液桥”的形成与水的表面张力有关,表面张力的方向总是垂直于“液桥”表面
D.王亚平之所以能搭建“液桥”,是因为水在太空中不受地球引力
【答案】A
【详解】A.“液桥”表面层的水分子之间作用力表现为引力,使得“液桥”表面有收缩的趋势,故A正确;
B.液体的表面张力形成的原因是液体表面层分子间的距离大于液体内部分子距离,分子力表现为引力。故B错误;
C.液桥的形成是水的表面张力作用的结果,由液体表面张力产生的原因可知,液体表面张力使液面具有收缩到液体表面积最小的趋势,因此液体表面张力的方向总是沿液面切线方向。故C错误;
D.“液桥”的形成与张力有关,水在太空中受地球引力。故D错误。
故选A。
5.如图所示为LC振荡电路某时刻的情况,以下说法中错误的是( )
A.电路中电流方向从电容器正极通过线圈流向负极
B.电感线圈中的电流正在减小
C.电感线圈中的电流正在增大
D.电感线圈中的磁感应强度正在增大
【答案】B
【详解】A.图中磁场方向向上,根据右手螺旋定则可知电流正从电容器正极通过线圈流向负极,A选项不符合题意;
BC.根据A选项中的分析,此时电容器在放电,过程中的电流在增大,B符合题意,C不符合题意;
D.线圈中的磁感应强度随着电流的增大而增强,D不符合题意。
故选B。
6.以下关于光学知识的叙述中,正确的是( )
A.泊松亮斑是光波的圆孔衍射现象
B.彩虹是不同色光在通过水滴时由于偏振而形成的
C.照相机镜头上涂有一层增透膜,增透膜利用了光的干涉原理
D.用放置很久的油酸溶液去做“用油膜法估测油酸分子的大小实验”,不会影响实验结果
【答案】C
【详解】A.泊松亮斑是光波的圆盘衍射现象,而不是圆孔衍射,故A错误;
B.彩虹是不同色光在水滴中折射率不同造成的,而不是偏振,故B错误;
C.照相机镜头上涂有一层增透膜,增透膜利用了光的薄膜干涉原理,故C正确;
D.放置很久的油酸溶液,由于挥发的原因,浓度发生变化,会影响实验结果,故D错误。
故选C。
7.如图甲所示,矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO’匀速转动,从某时刻开始计时,产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示,若线圈匝数N=100匝,外接电阻R=70Ω,线圈电阻r=10Ω,则下列说法正确的是( )
A.通过线圈的最大电流为1.25A B.线圈的角速度为50rad/s
C.电压表的示数为V D.穿过线圈的最大磁通量为Wb
【答案】A
【详解】AC、根据闭合电路的欧姆定律可知,即通过线圈的最大电流为1.25A,电压表测量的是有效值,故有电压表的示数为,故选项A正确,C错误;
B、由乙图可知周期,转动的角速度为,故选项B错误;
D、根据可得穿过线圈的最大磁通量为,故选项D错误.
二:多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8.篆刻书法艺术家邓散木先生为毛泽东主席篆刻的龙钮大印,陈列于韶山毛泽东同志纪念馆。如图所示,两块底面为等腰直角三角形的玻璃棱柱,组合成一个正方体基座,龙钮大印置于基座正上方,游客可从基座右侧水平方向清晰地欣赏印章。下列说法正确的有( )
A.此现象体现了光的全反射原理
B.基座上部玻璃棱柱折射率
C.光从玻璃进入空气,波长变长
D.光从玻璃进入空气,波速变小
【答案】AC
【详解】A.从基座右侧水平方向清晰地欣赏印章,表明光上侧等腰直角三角形的玻璃棱柱的斜边发生了全反射,即此现象体现了光的全反射原理,故A正确;
B.根据几何关系可知,图中入射光在等腰直角三角形的玻璃棱柱的斜边的入射角为45°,则临界角
C<45°
由于
解得
故B错误;
CD.根据折射率与光速的关系有
光从玻璃进入空气,频率不变,传播速度变大,由于
可知,波长变长,故C正确,D错误。
故选AC。
9.一列简谐横波在某均匀介质中沿轴传播,时的波形如图甲所示,和是介质中的两个质点,质点的振动图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.该波的传播速度为
B.时质点向轴负方向运动
C.时质点的位移为
D.内波向轴负方向传播的距离为
【答案】AC
【详解】A.该波的传播速度为
选项A正确;
B.时质点N沿y轴正向振动,可知波沿x轴正向传播,时质点M沿y轴负向振动,可知时质点再次回到平衡位置向轴正方向运动,选项B错误;
C.根据周期性结合质点的振动图像可知时质点处于波峰位置,则位移为,选项C正确;
D.内波向轴正方向传播的距离为
选项D错误;
故选AC。
10.一定质量的理想气体,状态从的变化过程可用如图所示的图线描述,其中为等温线,气体在状态A时的温度为TA=300K,下列说法正确的是( )
A.气体在状态C时的温度
B.从A到C过程外界对气体做了-600J的功
C.气体从状态D变化到状态A,单位体积内的气体分子数减小,气体分子的平均动能不变
D.若气体从D到A过程中外界对气体做功为250J,则气体从(一次循环)过程中气体吸收的热量为250J
【答案】ABD
【详解】A.根据理想气体状态方程得
解得
A正确;
B.从A到C过程气体体积增大,外界对气体做负功
C.气体从状态D变化到状态A,气体体积减小,单位体积内的气体分子数增大;气体从状态D变化到状态A,气体的温度不变,气体分子的平均动能不变,C错误;
D.气体从C到D过程中外界对气体做功为
一次循环气体吸收的热量为
D正确。
故选ABD。
三:实验题:本题共2小题,第一小题小题8分,第二小题8分,共16分。
11.在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中,将油酸溶于酒精,其浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL。用注射器测得1mL上述溶液有75滴,把1滴该溶液滴入表面撒有痱子粉的盛水浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔在玻璃板上描出油酸膜的轮廓,再把玻璃板放在坐标纸上,其形状和大小如图,坐标系中正方形方格的边长为1cm。试求:
①油酸膜的面积是 cm2。
②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 mL。
③某次实验测得油膜面积为S,纯油酸的体积为V,则油酸分子直径D= 。(用题中给定的字母表示)
④某同学在用油膜法估测分子直径实验中,计算结果明显偏大,可能的原因是由于下列选项中的 。
A.油酸未完全散开
B.油酸中含有大量的酒精
C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
D.求每滴体积时,1mL的溶液的滴数误多记了10滴
【答案】 131 8.0×10﹣6 AC/CA
【详解】①[1]这种粗测方法是将每个分子视为球体,让油酸尽可能地在水面上散开,则形成的油膜可视为单分子油膜,这时油膜的厚度可视为油酸分子的直径,由图示油膜可知,油膜所占坐标纸的格数是131个,油膜的面积为
S=1cm×1cm×131=131cm2
②[2]每滴溶液中含纯油的体积为
③[3]油酸分子直径为
④[4]A.油酸未完全散开,实验时油酸面积偏小,故得到的分子直径将偏大。故A正确;
B.如果含有大量的酒精,不会影响测量结果,因为酒精最终会溶于水,或者挥发掉。故B错误;
C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格,油酸分子膜的面积将偏小,故得到的分子直径将偏大。故C正确;
D.求每滴体积时,1mL的溶液的滴数误多记了10滴,可知每滴纯油酸的体积将偏小,则计算得到的分子直径将偏小。故D错误。
故选AC。
12.在“测定玻璃折射率”实验中:
(1)下列关于本次实验的说法正确的是 ;
A.为保证实验现象明显,实验时入射角越大越好;
B.该实验只能测量两面平行的玻璃砖的折射率
C.插大头针时应使和、和的间距稍大一些,可以减小误差
D.插大头针时,大头针应垂直纸面插放
(2)两位同学选择的器材和操作如下:
A.甲同学在白纸上正确画出图1平行玻璃砖的两个界面与后,在实验过程中将玻璃砖垂直于方向沿纸面向上平移了少许,其它操作正确;
B.乙同学在白纸上画两界面时绘图失误,白纸上记录的玻璃砖两界面间距比实际上的平行玻璃砖两界面的间距稍微大些,其它操作正确。
甲同学测出玻璃砖的折射率与真实值相比 。乙同学测出玻璃砖的折射率与真实值相比 。(填“偏大、偏小、不变”)
(3)如图2所示,将刻度尺直立在装满某种透明液体的宽口瓶中(液体未漏出),从刻度尺上A、B两点射出的光线和在C点被折射和反射后都沿直线传播,已知刻度尺上相邻两根长刻度线间的距离为,刻度尺右边缘与宽口瓶右内壁间的距离,由此可知,瓶内液体的折射率 。(可保留根号)。
(4)以往,已知材料的折射率都为正值。现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料,其折射率可以为负值(),称为负折射率材料。位于空气中的这类材料,入射角i与折射角r依然满足,但是折射线与入射线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)。若该材料对于电磁波的折射率,正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是 。
A. B. C. D.
【答案】 CD/DC 不变 偏小 B
【详解】(1)[1]
A.实验时入射角应适当大些可以减小误差,但不是越大越好,故A错误;
B.该实验原理不仅能测量两面平行的玻璃砖的折射率,也可以测两面不平行的玻璃砖的折射率,故B错误;
C.为了减小误差,插大头针时应使和、和的间距稍大一些,故C正确;
D.为了便于观察,插大头针时,大头针应垂直纸面插放,故D正确。
故选CD。
(2)[2]A.经过玻璃砖的光路如图甲所示,由于整个玻璃砖分界线向上平移,则测出的折射角与正确操作时相同,根据折射定律可知,甲同学测出玻璃砖的折射率与真实值相比不变;
[3]B.所作玻璃砖分界线、两界面的间距大于平行玻璃砖两界面的间距时,如图乙所示,由几何知识得到测出的折射角大于正确操作时折射角,根据折射定律,乙同学测出玻璃砖的折射率与真实值相比偏小。
(3)[4]设入射角为,折射角为,由几何关系可得
则折射率为
代入可得
(4)[5]根据题意指折射光线和入射光线应在法线同一侧,由于可知,入射角等于折射角,且出射折射角等于入射时的入射角。
故选B。
四:解答题:本题共3小题,第一小题小题9分,第二小题8分,第三小题13分,第四小题16分,共38分。
13.如图 所示,平静湖面岸边的垂钓者的眼睛恰好位于岸边点正上方的高度处, 浮标离点的距 离, 鱼饵灯在浮标正前方处的水下深度处, 垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住。 求:
(1) 水的折射率;
(2) 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 间射出。(结果可以用根号表示)
【答案】(1);(2)
【详解】(1)由几何关系可得:
入射角
可得
折射角
可得
根据光的折射定律可知
(2)当鱼饵灯离水面深度为时,水面间恰好无光射出,此时鱼饵灯与浮标的连线和竖直方向夹角恰好为临界角,有:
根据几何关系有
解得
14.中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上,进而治疗某些疾病。常见拔罐有两种,如图所示,左侧为火罐,下端开口;右侧为抽气拔罐,下端开口,上端留有抽气阀门。罐内气体初始压强与外部大气压相同。使用火罐时,先加热罐中气体,然后迅速按到皮肤上,自然降温后火罐内部气压低于外部大气压,使火罐紧紧吸附在皮肤上。抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上,再通过抽气降低罐内气体压强。某次使用火罐时,温度为450K,最终降到300K,因皮肤凸起,内部气体体积变为罐容积的。若换用抽气拔罐,抽气后罐内剩余气体体积变为罐容积的,罐内气压与火罐降温后的内部气压相同,忽略抽气过程中气体温度的变化。罐内气体均可视为理想气体,外部大气压。求:
(1)火罐降温后的内部气压;
(2)抽气拔罐罐内剩余气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值。
【答案】(1);(2)
【详解】(1)设火罐内气体初始状态参量分别为、、,温度降低后状态参量分别为、、,罐的容积为,由题意知
,,,,
由理想气体状态方程得
代入数据得
,
(2)设抽气罐的容积为,抽出的气体体积为V,抽气过程温度不变,由题意知
故剩余气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值为
15.如图所示,在直角坐标系xOy的第二象限有沿y轴负方向的匀强电场,电场的电场强度大小为E,在第三象限内以O1为圆心、半径为R的圆形区域外有垂直坐标平面向里的匀强磁场,其中O1的坐标为(-2.25R,-2R)。在第二象限内坐标为(-2.25R,R)的P点由静止释放一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子,粒子进入磁场后,运动轨迹恰好与磁场中的圆相切,不计粒子的重力,求:
(1)粒子进入磁场时的速度大小和匀强磁场的磁感应强度大小;
(2)粒子在磁场中运动的时间;
(3)若将粒子在电场中由坐标为(-x,y)的Q点静止释放后,经电场加速、磁场偏转后从(-2.85R,-1.2R)进入圆形区域,并经过O1点,求Q点坐标系中的x、y值。
【答案】(1),;(2);(3)3.25R,;
【详解】(1)粒子运动轨迹如下图甲,设粒子进入磁场时的速度大小为,根据动能定理有
解得
设粒子在磁场中做圆周运动的半径为,根据几何知识有
解得
根据牛顿第二定律有
解得
(2)在图甲中根据几何关系有
解得,粒子在磁场中运动的周期为
故粒子在磁场中运动的时间为
(3)粒子在磁场中的运动轨迹如图乙,根据几何关系有
可知,设此时粒子做圆周运动的半径为,有
解得
设粒子进入磁场时的速度大小为,由动能定理有
根据牛顿第二定律有
解得
根据几何关系有
2
学科网(北京)股份有限公司
$$