内容正文:
浙江选考物理选择题专题突破1 单位制
一、 核心知识点
这部分内容是解题的基石,主要涉及国际单位制的基本构成及其导出逻辑。
1. 力学中的三个基本单位(基石)
在力学范围内,所有物理量的单位都源于以下三个基本单位:
· 质量 ( ):千克(kg)
· 长度 ( ):米(m)
· 时间 ( ):秒(s)
2. 常用导出单位的构成
通过物理公式,我们可以推导出其他物理量的单位(由基本单位组合而成):
物理量
计算公式
单位表达式 (SI基本单位)
速度 ( )
加速度 ( )
力 ( )
功/能量 ( )
功率 ( )
电荷量 ( )
电压 ( )
3. 2019新SI定义(文档重点)
文档第2题特别提到了2019年实施的新国际单位制,7个基本单位全部由物理常数定义,例如:
· 秒 (s):基于铯-133原子跃迁频率 定义。
· 米 (m):基于真空光速 定义。
· 千克 (kg):基于普朗克常数 定义。
二、 解题策略
针对此类“单位制”选择题,尤其是文档中出现的推导、判断合理性类题目,建议采用以下三种策略:
1. 量纲分析法(Dimensional Analysis)——最核心方法
利用物理公式中等号两边的单位(量纲)必须一致的原理来解题。
· 适用场景:题目给出一个陌生的物理公式(如第24题液滴振动、第27题粉尘爆炸),要求判断指数或系数的合理性。
· 操作步骤:
1. 写出等式两边物理量的单位(用 等表示)。
1. 让等式两边的单位指数分别相等。
1. 例题:第24题中,频率 的单位是 。将选项中的 的单位代入,看哪个组合出来的结果单位是 。
2. 逐项排除法(逻辑判断)
· 适用场景:题目要求判断哪个选项正确/错误(如第1、4、5题)。
· 操作步骤:
· 看标矢性:如第10题,先判断物理量是标量还是矢量。
· 看基本/导出:区分基本单位和导出单位(如第9、10题,温度不是SI基本单位,SI是K)。
· 看单位换算:如第5题, 换算成基本单位就是 。
3. 特殊值/极限分析法
· 适用场景:题目给出一个复杂的数学表达式,让你判断哪个表达式合理(如第26、28题)。
· 操作步骤:
· 代入极限:例如第26题,当 趋近于无穷大时,电势应该趋近于0。如果某个选项在 很大时分母为0或分子无穷大,直接排除。
· 检查物理意义:如第26题选项C,当 时,根号内出现负数,无物理意义,直接排除。
三、 注意事项
在使用单位制解题时,学生容易在以下细节上失分,请务必注意:
1. 区分“基本单位”与“导出单位”:
· 常见误区:认为 (牛顿)、 (焦耳)、 (瓦特)是基本单位。
· 纠正:它们都是导出单位。在涉及“基本单位表示”的题目中(如第5、9题),必须写成 的组合形式。
2. 区分“单位”与“无单位”:
· 有些物理量是比值定义,没有单位。例如文档第7题(风阻系数 )和第22题(升力系数 )。
· 计算时若发现公式两边单位抵消了,说明该系数是无量纲的常数。
3. 单位制的统一性:
· 虽然国际单位制(SI)是通用标准,但题目中有时会给出特定单位(如 )。
· 注意:在进行量纲分析或代入公式计算时,必须统一换算成 SI 基本单位(m, kg, s),否则比例系数会出错(参考第1题D选项)。
4. 常数的单位:
· 普朗克常量 的单位是 (即 ),而不是 。
· 万有引力常量 的单位是 (即 )。这些常数的单位往往需要通过公式反推(如第14、23题)。
5. 电磁学单位的复杂性:
· 电磁学中的单位涉及电流 。例如第15题,电压 与 等效,而 又等于 ,所以 最终可以表示为 。在处理电磁学单位换算时,务必耐心拆解。
一、单选题
1.关于力学单位制,下列说法正确的是( )
A.kg、m/s、N是导出单位
B.kg、m、s是基本单位
C.在国际单位制中,质量的单位可以是kg,也可以是g
D.在其他单位制中,牛顿第二定律的表达式都是F=ma
2.国际单位制(缩写SI)定义了米(m)、秒(s)等7个基本单位,其他单位均可由物理关系导出。例如,由m和s可以导出速度单位m·s-1.历史上,曾用“米原器”定义米,用平均太阳日定义秒。但是,以实物或其运动来定义基本单位会受到环境和测量方式等因素的影响,而采用物理常量来定义则可避免这种困扰。1967年用铯-133原子基态的两个超精细能级间跃迁辐射的频率Δν=9 192 631 770 Hz定义s;1983年用真空中的光速c=299 792 458 m·s-1定义m。2018年第26届国际计量大会决定,7个基本单位全部用基本物理常量来定义(对应关系如图,例如,s对应Δν,m对应c)。新SI自2019年5月20日(国际计量日)正式实施,这将对科学和技术发展产生深远影响。下列选项不正确的是( )
A.7个基本单位全部用物理常量定义,保证了基本单位的稳定性
B.用铯-133原子基态的两个超精细能级间跃迁辐射的频率定义s,辐射9 192 631 770个周期的持续时间为1 s
C.用真空中的光速c(m·s-1)定义m,因为长度l与速度v存在l=vt,而s已定义
D.因为普朗克常量h(J·s)的单位中没有kg,所以无法用它来定义质量单位
3.橡皮筋在弹性限度内的弹力可表示为(S为初始横截面积,L为原长度,x为伸长量),则常数Y的单位是( )
A. B. C. D.
4.公元前4世纪末,我国的《墨经》中提到“力,形之所以奋也”,意为力是使有形之物突进或加速运动的原因。力的单位用国际单位制的基本单位符号来表示,正确的是( )
A. B. C. D.
5.某新能源汽车后轮的最大扭矩为“360N·m”,单位“N·m”用国际单位制中的基本单位表示为( )
A. B. C. D.
6.下列属于力的单位是( )
A. B. C. D.
7.如图所示,汽车向前行驶时,会受到来自空气的阻力,阻力大小,其中是空气的密度,v是汽车的行驶速度,S是迎风面积,叫做风阻系数,越小,汽车越节能。关于风阻系数,下列说法正确的是( )
A.的单位是 B.的单位是
C.的单位是 D.没有单位
8.普朗克常量,光速为c,电子质量为,则在国际单位制下的单位是( )
A.J·s/kg B.J/m C.J·m D.m/s
9.以下物理量单位用国际单位制基本单位表示正确的是 ( )
A.温度 ℃
B.磁通量
C.功率
D.动量
10.下列物理量属于标量且所给单位属于国际单位制基本单位的是( )
A.质量 B.电流/A C.电功/J D.磁通量/Wb
11.“剂量当量”是反映各种射线或粒子被吸收后引起的生物效应强弱的辐射量。其国际单位是希沃特,记作Sv。每千克(kg)人体组织吸收1焦耳(J)的辐射能量为1希沃特。希沃特是个非常大的单位,因此通常使用毫希沃特(mSv),1 mSv=0.001 Sv。下面选项中对应希沃特与基本单位之间的关系正确的是( )
A.m2/s2 B.W/kg
C.J/kg D.A·m/s
12.安培通过实验研究,发现了电流之间相互作用力的规律。若两段长度分别为和、电流大小分别为I1和I₂的平行直导线间距为r时,相互作用力的大小可以表示为。比例系数k的单位是( )
A.kg·m/(s²·A) B.kg·m/(s²·A²) C.kg·m²/(s³·A) D.kg·m²/(s³·A³)
13.据《自然》杂志2021年5月17日报道,中国科学家在稻城“拉索”基地(如图)探测到迄今为止最高能量的射线,能量值为,即( )
A. B. C. D.
14.由库仑定律可知,真空中两个静止的点电荷,带电荷量分别为q1和q2。其间距离为r时,它们之间相互作用力的大小为,式中k为静电力常量.若用国际单位制的基本单位表示,k的单位应为( )
A.kg·A2·m3 B.kg·A-2·m3·s-4
C.kg·m2·C-2 D.N·m2·A-2
15.“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成。若在结两端加恒定电压U,则它会辐射频率为的电磁波,且与U成正比,即。已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关。你可能不了解此现象为机理,但仍可运用物理学中常用的方法,在下列选项中,推理判断比例系数k的值可能为( )
A. B. C.2eh D.
16.普朗克时间是指时间量子间的最小间隔,约为。用万有引力常数G、真空中的光速c和普朗克常数h表示普朗克长度,则普朗克时间正确的一项是( )
A. B. C. D.
17.杨氏弹性模量是表征弹性限度内物质材料抗拉或抗压能力的物理量,当一条长度为L、横截面面积为S的金属丝在力F作用下伸长时,叫应力,叫应变,应力与应变的比值即弹性模量,由以上信息可以推断弹性模量的单位应为( )
A. B. C. D.
18.物理关系式不仅反映了物理量之间的关系,也确定了单位之间的关系.如关系式既反映了电压、电流和电阻之间的关系,也确定了V(伏)与A(安)和Ω(欧)的乘积等效.现有物理量单位:m(米)、s(秒)、N(牛)、W(瓦)、J(焦)、C(库)、F(法)、A(安)、Ω(欧)、T(特),由它们组合成的单位都与V(伏)等效的是( )
A.J/C和N/C B.J/C和
C.W/A和 D.和
19.下列以科学名字命名的物理量,单位换算正确的是( )
A.特斯拉 B.韦伯
C.库仑 D.焦耳
20.电荷量Q、电压U、电流I和磁通量Φ是电磁学中重要的物理量,其中特定的两个物理量之比可用来描述电容器、电阻、电感三种电磁学元件的属性,如图所示。类似地,上世纪七十年代有科学家预言Φ和Q之比可能也是一种电磁学元件的属性,并将此元件命名为“忆阻器”,近年来实验室已研制出了多种类型的“忆阻器”。由于“忆阻器”对电阻的记忆特性,其在信息存储、人工智能等领域具有广阔的应用前景。下列说法错误的是( )
A.QU的单位和ΦI的单位不同
B.在国际单位制中,图中所定义的M的单位是欧姆
C.可以用来描述物体的导电性质
D.根据图中电感L的定义和法拉第电磁感应定律可以推导出自感电动势的表达式
21.卡西米尔能量是两导体平板之间由于涨落而产生的相互作用有关的能量。如果h表示普朗克常数,c表示光速,a表示两导体板之间的距离,请你根据单位制知识,判断下列单位面积的卡西米尔能量E的表达式可能正确的是( )
A. B. C. D.
22.某同学查阅资料时发现,飞机飞行过程中,根据物理学中流体力学可定量计算升力的公式为,其中为升力,为空气密度,为升力系数,S为机翼的特征面积,为空气流体的速度。以下关于的单位说法正确的是( )
A. B.
C. D.某一常数,无单位
23.静电力常量k是最重要的物理常量之一。它的单位用国际单位制中的基本单位可表示为( )
A. B.
C. D.
24.航天员王亚平在“天宫一号”目标飞行器里成功进行了我国首次太空授课。授课中的一个实验展示了失重状态下液滴的表面张力引起的效应。在视频中可观察到漂浮的液滴处于相互垂直的两个椭球之间不断变化的周期性“脉动”中。假设液滴处于完全失重状态,液滴的上述“脉动”可视为液滴形状的周期性微小变化(振动),如图所示。已知液滴振动的频率表达式为,其中k为一个无单位的比例系数,r为液滴半径,ρ为液体密度,σ为液体表面张力系数(其单位为N/m),α、β、γ是相应的待定常数。对于这几个待定常数的大小,下列表达式中可能正确的是( )
A. B.
C. D.
25.物理学中有些结论不一定要通过计算才能验证,有时只需通过一定的分析就能判断结论是否正确。根据流体力学知识,喷气式飞机喷出气体的速度v与飞机发动机燃烧室内气体的压强p、气体密度ρ及外界大气压强p0有关。试分析判断下列关于喷出气体的速度的倒数的表达式正确的是( )
A. B.
C. D.
26.图示为一个半径为R的均匀带电圆环,其单位长度带电量为η.取环面中心O为原点,以垂直于环面的轴线为x轴。设轴上任意点P到O点的距离为x,以无限远处为零势点,P点电势的大小为。下面给出的四个表达式(式中k为静电力常量),其中只有一个是合理的。你可能不会求解此处的电势,但是你可以通过一定的物理分析,对下列表达式的合理性判断。根据你的判断,的合理表达式应为( )
A. B. C. D.
27.煤矿井下作业中,一旦掘进面等处产生的煤尘遇到明火,极易发生爆炸事故,研究爆炸中释放的能量与相关参量的关系具有现实意义.有研究者利用如图所示的粉尘爆炸性鉴定装置研究管道中的粉尘爆炸,利用该实验装置可以记录并测量少量粉尘在电子点火器点燃爆炸后的火焰长度L、点燃粉尘后火焰持续时间t、管中初始气体密度ρ.利用量纲分析可以得到开始点火后直至火焰长度达到最长的过程中的粉尘爆炸释放的能量E与ρ、L、t的关系式为,其中λ为一个无单位的常量(可由实验测定),α、β、γ是相应的待定常数.对于这几个待定常数的值,下列说法中可能正确的是( )
A.
B.
C.
D.
28.两个相距很近的等量异号点电荷组成的系统称为电偶极子,设相距为l,电荷量分别为+q和-q的点电荷构成电偶极子.如图所示,取二者连线方向为y轴方向,中点O为原点,建立xOy坐标系,P点距坐标原点O的距离为 r(r>>l),P、O两点间连线与y轴正方向的夹角为θ,设无穷远处的电势为零,P点的电势为φ,真空中静电力常量为k.下面给出 φ的四个表达式,其中只有一个是合理的.你可能不会求解P点的电势φ,但是你可以通过一定的物理分析,对下列表达式的合理性做出判断,根据你的判断,φ的合理表达式应为( )
A. B.
C. D.
试卷第8页,共9页
试卷第9页,共9页
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《选择题专题突破1 单位制》参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
B
D
B
B
D
A
D
A
D
B
题号
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
答案
A
B
D
B
B
D
B
B
D
A
题号
21
22
23
24
25
26
27
28
答案
B
D
B
D
A
A
A
B
1.B
【详解】AB.力学中的基本单位只有三个,即kg、m、s,其他单位都是由这三个基本单位推导出来的,故A错误,B正确;
C.在国际单位制中,质量的单位只能是kg,故C错误;
D.牛顿第二定律的表达式为,在国际单位制等单位制中,定义使比例系数,表达式简化为。但在某些单位制中不等于1,故D错误。
故选B。
2.D
【详解】A.为了保证了基本单位的稳定性,基本单位全部采用物理常量定义,故A正确;
B.用铯-133原子基态的两个超精细能级间跃迁辐射的频率定义s,辐射9 192 631 770个周期的持续时间为1 s,B正确;
C.真空中光速恒定,而时间单位已确定,因此可以利用速度公式确定长度,故C正确;
D.因为
而m、s等已经定义了,故可以用普朗克常量h(J·s)定义质量单位kg,故D错误。
本题选择不正确的,故选D。
3.B
【详解】根据公式,其中为力(单位:kg·m/s²),为面积(单位:m²),和均为长度(单位:m),则有
其单位为
故选B。
4.B
【详解】AB.根据牛顿第二定律的表达式可知力的单位为,A错误,B正确;
C.根据压强的表达式可知力的单位可知力的单位为,但压强单位Pa不是国际单位制的基本单位,C错误;
D.根据做功的表达式可知力的单位为,并且功的单位J不是国际单位制的基本单位,D错误。
故选B。
5.D
【详解】因
所以
故选D。
6.A
【详解】根据牛顿第二定律有
则力的单位为
故选A。
7.D
【详解】根据阻力公式可知
所以没有单位,故选D。
8.A
【详解】根据
可知h的单位为J∙s,则在国际单位制下的单位是J∙s/kg。
故选A。
9.D
【详解】温度的国际单位是K,磁通量的国际单位是Wb,功率的国际单位是W,动量的国际单位是。
故选D。
10.B
【详解】质量、电流、电功、磁通量都是标量,电功、磁通量的单位属于导出单位。质量的国际单位制基本单位是kg(千克)。电流的国际单位制基本单位是A(安培)。
故选B。
11.A
【详解】每千克(kg)人体组织吸收1焦耳(J)的辐射能量为1希沃特,则有
1Sv=1J/kg
1J=1N·m=1 kg·(m/s2)·m
所以
1 Sv=1 m2/s2
故选A。
12.B
【详解】根据题干公式整理可得
代入相应物理量单位可得比例系数k的单位为
故选B。
13.D
【详解】
故选D。
14.B
【详解】根据 可得
由于F=ma,q=It,所以
根据质量的单位是kg,加速度的单位m/s2,距离的单位是m,电流的单位是A,时间的单位s,可得k的单位是kg•A-2•m3•s-4。
故选B。
【点睛】
15.B
【详解】A.根据题意有
根据频率与周期的关系有
解得
电压的单位为V,周期的单位为s,则比例系数k的单位为,由于
解得
可知,普朗克常量h的单位为。则根据单位运算可知,的单位为
该单位与k的单位不相同,故A错误;
B.结合上述,的单位为
该单位与k的单位相同,故B正确;
C.结合上述可知,2eh的单位为
该单位与k的单位不相同,故C错误;
D.结合上述可知,的单位为
该单位与k的单位不相同,故D错误。
故选B。
16.D
【详解】普朗克长度为,则普朗克时间为
故选D。
17.B
【详解】由题意知应力的单位为
应变无单位,故应力与应变比值的单位即应力的单位。
故选B。
18.B
【详解】A.根据公式
可得:
;
根据公式
可得,N/C为电场强度的单位,A错误;
B.根据公式
可得:
;
已证明,所以B正确;
C.根据公式
可得:
;
根据公式
可得,为力的单位,所以C错误;
D.根据公式
可得:
根据公式
可得:
;
为力的单位, 所以D错误;
故选B。
19.D
【详解】A.根据
可知
则
故A错误;
B.根据
可知磁通量的单位韦伯
故B错误;
C.根据
可知电荷量的单位库仑
故C错误;
D.根据
可知电场力做功的单位焦耳
故D正确。
故选D。
20.A
【详解】A.单位制、法拉第电磁感应定律由法拉第电磁感应定律可知,则Φ的单位为V·s,由Q = It可知,Q的单位为A·s,则QU与ΦI的单位相同均为V·A·s,故A错误,符合题意;
B.由题图可知,从单位角度分析有
故B正确,不符合题意;
C.由知,可以用来描述物体的导电性质,故C正确,不符合题意;
D.由电感的定义
以及法拉第电磁感应定律解得
故D正确,不符合题意。
故选A。
21.B
【详解】普朗克常数h的单位是,光速c的单位是,距离a的单位是m,可知单位的是
其意义为单位面积的能量。
故选B。
22.D
【详解】物理量之间的关系决定物理量的单位,通过题给的物理量关系可知
对应单位为
整理可以得出是一个数值,没有单位。
故选D。
23.B
【详解】根据库仑定律,得
国际单位制中力单位N、距离单位m、电荷q单位C,其中
所以的单位为,因此ACD错误,B正确。
故选B。
24.D
【详解】A.从物理单位的量纲来考虑,则A中单位为
而频率的单位是Hz(s-1),故A错误;
B.B选项单位为
B错误;
C.C选项单位为
故C错误;
D.D选项单位为
故D正确。
故选D。
25.A
【详解】CD.首先从单位上看
故CD错误;
AB.再从其工作原理上看,当p越大于p0时,喷出气体的速度应该越大。AB选项整理后分别为
故A符合这种原理,故B错误,A正确。
故选A。
【点睛】利用左右两边公式单位一致性进行定性的分析。
26.A
【详解】A.电势的单位是V,1V=1N·m/C.A等式右边单位是N·m/C,与等式左边相同,从数学角度看意义合理,故A正确;
B.B等式右边单位是N·m2/C2,与等式左边单位不同,B项不合理,故B错误;
C.C等式左右两边单位相同,但从数学角度分析,当x>R时根号内R2-x2<0,没有意义了,C项不合理.故C错误;
D.D等式右边单位是1N·m2/C,与等式左边单位不同,D项不合理,故D错误。
故选A。
27.A
【详解】能量的单位用基本单位来表示就是
A. 若,则表达式的单位
与能量的单位相同,故A正确;
B. 若 ,则表达式的单位
与能量的单位不同,故B错误;
C. 若,则表达式的单位
与能量的单位不同,故C错误;
D. 若,则表达式的单位
与能量的单位不同,故D错误.
28.B
【详解】设P的坐标是(X,Y),则
P点到(+q)的距离是
P点到(-q)的距离是
利用电势叠加原理,得P点的电势为
因为,所以
而又有
即
又有
得
故
故选B。
答案第10页,共11页
答案第11页,共11页
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