内容正文:
高三物理阶段性练习
一、单选题(4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1. 光导纤维技术在现代生产、生活与科技方面得以广泛应用。如图所示是一个质量均匀分布的有机玻璃圆柱的横截面,B、C为圆上两点,一束单色光沿AB方向射入,然后从C点射出,已知∠ABO=127°,∠BOC=120°,真空中光速c=3×108m/s,sin53°=0.8,cos53°=0.6。则( )
A. 光在该有机玻璃中的折射率为1.6
B. 光在该有机玻璃中发生全反射的临界角为53°
C. 光在该有机玻璃中传播速度为3×108m/s
D. 将该材料做成长300km的光导纤维,此单色光在光导纤维中传播的最短时间为1×10-3s
2. 某个冬天的早晨,小红打开家里的制暖空调,为使制暖效果更佳,她关闭门窗,一段时间后房间内升高至25℃并保持恒温。房间内的气体可视为质量不变的理想气体,若将一杯装有花粉的10℃水置于该房间内,则下列说法正确的是( )
A. 制暖空调机工作时,热量从低温物体传递给高温物体
B. 制暖空调机开始工作后,房间内气体的内能始终保持不变
C. 待空调稳定后,花粉的运动激烈程度会减弱
D. 花粉颗粒在水中做布朗运动,反映了花粉分子在不停地做无规则运动
3. 下列关于冬奥会运动项目的说法正确的是( )
A. 甲图中运动员在进行500米短道速滑比赛,500米是指位移
B. 研究乙图中隋文静和韩聪花样滑冰比赛动作时可以将他们看作质点
C. 丙图中自由式滑雪空中技巧赛选手在跳台过程中,以选手为参考系,跳台是运动的
D. 丁图中钢架雪车运动员闫文港以4分01秒77获得铜牌,4分01秒77表示的是时刻
4. 分子力随分子间距离的变化如图所示。将两分子从相距处释放,仅考虑这两个分子间的作用力,下列说法正确的是( )
A. 从到分子间引力、斥力都在减小
B. 从到分子力的大小先减小后增大
C. 从到分子势能一直减小
D. 从到分子动能一直增大
二、双项选择题(4小题,每小题6分,共24分。在每小题给出的四个选项中,有两项符合题目要求,全部选对得6分,选对但不全得3分,有错选得0分)
5. 我国自主研发的氢原子钟现已运用于中国的北斗导航系统中,它通过氢原子能级跃迁而产生的电磁波校准时钟。氢原子能级如图所示,下列说法正确的是( )
A. 10eV的光子照射处于基态的氢原子可以使处于基态的氢原子发生跃迁
B. 大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射6种不同频率的光子
C. 现用光子能量介于10eV~12.9eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子,在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种
D. E4跃迁到E2时产生的光子a与E5跃迁到E3时产生的光子b的能量之比为97:255
6. 如图,一定质量的理想气体从状态a出发,经过等容过程ab到达状态b,再经过等温过程bc到达状态c,最后经等压过程ca回到初态a。 下列说法正确的是( )
A. 在过程ab中气体的内能增加 B. 在过程ab中气体对外界做功
C. 在过程ca中气体对外界做功 D. 在过程bc中气体从外界吸收热量
7. 关于以下四张图片,下列说法不正确的是( )
A. 图甲所示疾驰而过的急救车使人感觉音调变化,是由多普勒效应引起的
B. 图乙所示竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹,是由于光的衍射产生的
C. 图丙所示泊松亮斑现象是由于光的偏振产生的
D. 图丁所示水中的气泡看上去特别明亮,是由于光的全反射引起的
8. 2021年4月5日配备自动驾驶技术的某车型在上海公开试乘。据悉,该车型在红绿灯启停、无保护左转、避让路口车辆、礼让行人、变道等方面都能无干预自动驾驶。某次试乘时,甲、乙两车同时从同一位置出发,沿着同一平直路面行驶,它们的速度v随时间变化的图像如图所示。下列说法正确的是( )
A. 时间内,甲车的加速度先减小后增大
B. 时间内,两车间的距离先增大后减小
C. 时间内,甲车先沿正方向运动,再沿负方向运动
D. 时间内,甲车的平均速度大于乙车的平均速度
三、非选择题:共60分,其中9、10、11题为填空题,12、13题为实验题,14~16题为计算题,请按要求作答。
9. 以18m/s的速度行驶的汽车,紧急刹车后做匀减速直线运动,运动81m停下,则汽车刹车的加速度的大小为___________,刹车后末的速度大小为___________。
10. 我国古代发明的点火器原理如图所示,用牛角做套筒,木质推杆前端粘着易燃艾绒。猛推推杆,艾绒即可点燃。在此压缩过程中,外界对套筒内封闭的气体做_______(选填“正功”、“负功”),气体压强_______(选填“增大”、“减小”或“不变”),内能_______(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
11. 2025年3月28日,我国自主研制的“中国环流三号”首次实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的参数水平,标志着中国核能开发迈出重要一步。该核反应方程为,方程式中的X为_______(选填“电子”、“中子”或“质子”),该反应属于核_______(选填“聚变”或“裂变”);反应前后质量亏损约为0.02u,释放能量约为_______MeV(质量亏损1u释放931.5MeV的核能)。
12.
(1)在用油膜法估测分子大小的实验中,用移液管量取0.25mL油酸,倒入大容量瓶中,再加入酒精后得到浓度为0.1%的混合溶液。然后用滴管吸取这种溶液,向小量筒中滴入100滴,溶液的液面达到量筒中1mL的刻度,再用滴管向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴配好的油酸溶液,在液面上形成油酸薄膜,待油膜稳定后,放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜,如图所示。坐标格的每个小正方形大小为2cm×2cm。由图可以估算出油膜的面积是________cm2,由此估算出油酸分子的直径是________m(保留一位有效数字);
(2)为了尽可能准确地估测出油酸分子的大小,下列哪些措施是可行的________
A. 油酸浓度大一些
B. 油酸浓度适当小一些
C. 油酸扩散后立即绘出轮廓图
D. 油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图
13. 某学习小组为测量半圆形玻璃砖的折射率,操作如下:
①将光屏与半圆玻璃砖放置在水平桌面上,光屏与玻璃砖直径垂直并相切于点。
②做出过点的法线。
③一束单色光从空气射向圆心后,在光屏上形成两个光斑和,如图所示。记录光斑和的位置,撤去玻璃砖,测得和的长度分别为和。
回答下列问题:
(1)根据以上测量的物理量,可得玻璃砖的折射率________(用、表示)。
(2)缓慢增大入射角,光斑________消失(选填“会”或“不会”)。
(3)实验过程中,若不小心将光屏绕点在纸面内逆时针转过一个小角度,则折射率的测量值________(填“偏大”、“不变”或“偏小”)。
14. 激光雷达(LiDAR)是自动驾驶技术的核心传感器,其光学系统常由棱镜和透镜组合构成。简化图如图所示,等腰直角三角形ABC为三棱镜的横截面,半球形玻璃砖的半径为R,O为球心,O′O为半球形玻璃砖的对称轴。间距为R的两激光束从空气中由左侧垂直AB边射入棱镜,经AC边反射后进入半球形玻璃砖,反射光线关于轴线O′O对称,最后会聚于玻璃砖另一侧探测点P。半球形玻璃砖的折射率为,光在真空中的传播速度为c,不考虑光的多次反射。
(1)要使光线不能从三棱镜的AC边射出,求三棱镜折射率的最小值;
(2)求激光从开始进入半球形玻璃砖到会聚到P点的时间。
15. 趣味运动“充气碰碰球”如图所示。用完全封闭的PVC薄膜充气膨胀成型,人钻入洞中,进行碰撞游戏。充气之后碰碰球内气体体积为0.8m3,压强为1.5×105Pa。碰撞时气体最大压缩量是0.08m3,不考虑压缩时气体的温度变化。
(1)求压缩量最大时,球内气体的压强;(结果保留3位有效数字)
(2)为保障游戏安全,球内气体压强不能超过1.75×105Pa,那么,在早晨17℃环境下充完气的碰碰球,球内气体压强为1.5×105Pa,若升温引起的球内容积变化可忽略,请通过计算判断是否可以安全地在中午37℃的环境下进行碰撞游戏。
16. 我国5G技术和应用居世界前列,无人驾驶汽车是利用先进的5G技术制造的汽车在不少大城市已经使用无人驾驶公交车。无人驾驶汽车上配有主动刹车系统,当车速超过时,汽车主动刹车系统会启动预判;车载电脑通过雷达采集数据在内进行分析预判。若预判汽车以原速度行驶后可能会发生事故,汽车会立即主动刹车。现有一无人驾驶汽车正以的速度匀速行驶,在它的正前方相距处有一大货车正以的速度匀速行驶,取问:
(1)预判结束时,两车之间的距离;
(2)若预判结束时,汽车立即开始以的加速度刹车,同时大货车开始减速行驶,且刹车时大货车的加速度为,则要使两车不相撞,求汽车加速度的取值范围。(计算出的数据请保留3位有效数字)
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高三物理阶段性练习
一、单选题(4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1. 光导纤维技术在现代生产、生活与科技方面得以广泛应用。如图所示是一个质量均匀分布的有机玻璃圆柱的横截面,B、C为圆上两点,一束单色光沿AB方向射入,然后从C点射出,已知∠ABO=127°,∠BOC=120°,真空中光速c=3×108m/s,sin53°=0.8,cos53°=0.6。则( )
A. 光在该有机玻璃中的折射率为1.6
B. 光在该有机玻璃中发生全反射的临界角为53°
C. 光在该有机玻璃中传播速度为3×108m/s
D. 将该材料做成长300km的光导纤维,此单色光在光导纤维中传播的最短时间为1×10-3s
【答案】A
【解析】
【详解】A.由图中几何关系可知,入射角为53°,折射角为30°,即可求出
A正确
B.
可知,C不等于53°,B错误;
C.
由光在空气中传播的速度
可知,光在该介质中传播速度不为,C错误;
D.当速度为时,传播300km用时1×10-3s,但光在该介质中传播速度不为,D错误;
故选A。
2. 某个冬天的早晨,小红打开家里的制暖空调,为使制暖效果更佳,她关闭门窗,一段时间后房间内升高至25℃并保持恒温。房间内的气体可视为质量不变的理想气体,若将一杯装有花粉的10℃水置于该房间内,则下列说法正确的是( )
A. 制暖空调机工作时,热量从低温物体传递给高温物体
B. 制暖空调机开始工作后,房间内气体的内能始终保持不变
C. 待空调稳定后,花粉的运动激烈程度会减弱
D. 花粉颗粒在水中做布朗运动,反映了花粉分子在不停地做无规则运动
【答案】A
【解析】
【详解】A.制暖空调机工作时,因为电机工作电流做功,热量从低温物体传到高温物体,故A正确;
B.制暖空调机开始工作后,房间内气体温度升高,内能增大,故B错误;
C.待空调稳定后,房间内温度升高,装花粉的水温度升高,花粉做布朗运动激烈程度会增加,故C错误;
D.花粉颗粒在水中做布朗运动,反映了水分子在不停地做无规则运动,故D错误。
故选A。
3. 下列关于冬奥会运动项目的说法正确的是( )
A. 甲图中运动员在进行500米短道速滑比赛,500米是指位移
B. 研究乙图中隋文静和韩聪花样滑冰比赛动作时可以将他们看作质点
C. 丙图中自由式滑雪空中技巧赛选手在跳台过程中,以选手为参考系,跳台是运动的
D. 丁图中钢架雪车运动员闫文港以4分01秒77获得铜牌,4分01秒77表示的是时刻
【答案】C
【解析】
【详解】A.甲图中运动员在进行500米短道速滑比赛,500米是指路程,故A错误;
B.研究乙图中隋文静和韩聪花样滑冰比赛动作时,不能忽略其大小和形状将他们看作质点,故B错误;
C.丙图中自由式滑雪空中技巧赛选手在跳台过程中,以选手为参考系,跳台是运动的,故C正确;
D.丁图中钢架雪车运动员闫文港以4分01秒77获得铜牌,4分01秒77表示的是时间间隔,故D错误。
故选C。
4. 分子力随分子间距离的变化如图所示。将两分子从相距处释放,仅考虑这两个分子间的作用力,下列说法正确的是( )
A. 从到分子间引力、斥力都在减小
B. 从到分子力的大小先减小后增大
C. 从到分子势能一直减小
D. 从到分子动能一直增大
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据图,可知从到分子间引力、斥力都在增加,但斥力增加的更快,故A错误;
B.由图可知,在时分子力为零,故从到分子力的大小先增大后减小再增大,故B错误;
C.分子势能在时最小,故从到分子势能一直在减小,故C正确;
D.从到分子力先表现为引力后表现为斥力,故分子力先做正功后做负功,故分子动能先增大后减小,故D错误。
故选C。
二、双项选择题(4小题,每小题6分,共24分。在每小题给出的四个选项中,有两项符合题目要求,全部选对得6分,选对但不全得3分,有错选得0分)
5. 我国自主研发的氢原子钟现已运用于中国的北斗导航系统中,它通过氢原子能级跃迁而产生的电磁波校准时钟。氢原子能级如图所示,下列说法正确的是( )
A. 10eV的光子照射处于基态的氢原子可以使处于基态的氢原子发生跃迁
B. 大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射6种不同频率的光子
C. 现用光子能量介于10eV~12.9eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子,在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种
D. E4跃迁到E2时产生的光子a与E5跃迁到E3时产生的光子b的能量之比为97:255
【答案】BC
【解析】
【详解】A.1能级与2能级能量之差为
-3.4eV -(-13.6)eV =10.2eV
而10eV <10.2eV,根据能级跃迁理论,10eV的光子照射处于基态的氢原子不可以使处于基态的氢原子发生跃迁,故A错误;
B.处于量子数为n激发态的氢原子能发出种频率不同的光子,则大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射种不同频率的光子,故B正确;
C.处于基态的氢原子,在照射光中吸收10.2eV的光子能量可以跃迁到2能级,吸收
-1.51eV -(-13.6)eV =12.09eV
的光子能量可以跃迁到3能级,吸收
-0.85eV -(-13.6)eV =12.75eV
的光子能量可以跃迁到4能级,可知照射光中有三种频率的光子被吸收,故C正确;
D.E4跃迁到E2时产生的光子a的能量为2.55eV,E5跃迁到E3时产生的光子b的能量为0.97eV,光子a与光子b的能量之比为255:97,故D错误。
故选BC。
6. 如图,一定质量的理想气体从状态a出发,经过等容过程ab到达状态b,再经过等温过程bc到达状态c,最后经等压过程ca回到初态a。 下列说法正确的是( )
A. 在过程ab中气体的内能增加 B. 在过程ab中气体对外界做功
C. 在过程ca中气体对外界做功 D. 在过程bc中气体从外界吸收热量
【答案】AD
【解析】
【详解】A.在过程ab中气体的体积不变,压强变大,由,则温度升高,则内能增加,选项A正确;
B.在过程ab中气体的体积不变,则气体不对外界做功,外界也不对气体做功,选项B错误;
C.在过程ca中气体体积减小,则外界对气体做功,选项C错误;
D.在过程bc中,气体温度不变,则内能不变;体积变大,对外做功;根据热力学第一定律可知,气体从外界吸收热量,选项D正确。
故选AD。
7. 关于以下四张图片,下列说法不正确的是( )
A. 图甲所示疾驰而过的急救车使人感觉音调变化,是由多普勒效应引起的
B. 图乙所示竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹,是由于光的衍射产生的
C. 图丙所示泊松亮斑现象是由于光的偏振产生的
D. 图丁所示水中的气泡看上去特别明亮,是由于光的全反射引起的
【答案】BC
【解析】
【详解】A.图甲中声源与观察者存在相对运动,接收到的频率发生变化,听到的音调随之变化,这属于多普勒效应,故A正确;
B.竖直肥皂膜的彩色横纹来自膜前后表面反射光的薄膜干涉,膜厚沿竖直方向变化使干涉条件改变,不是光的衍射,故B错误;
C.图丙中的泊松亮斑是光绕过圆盘边缘发生衍射形成的亮斑,不是光的偏振现象,故C错误;
D.光从水入射到气泡的空气界面时,在满足全反射条件的方向上发生全反射,反射光增强,因此气泡看起来明亮,故D正确。
本题选择错误的,故选BC。
8. 2021年4月5日配备自动驾驶技术的某车型在上海公开试乘。据悉,该车型在红绿灯启停、无保护左转、避让路口车辆、礼让行人、变道等方面都能无干预自动驾驶。某次试乘时,甲、乙两车同时从同一位置出发,沿着同一平直路面行驶,它们的速度v随时间变化的图像如图所示。下列说法正确的是( )
A. 时间内,甲车的加速度先减小后增大
B. 时间内,两车间的距离先增大后减小
C. 时间内,甲车先沿正方向运动,再沿负方向运动
D. 时间内,甲车的平均速度大于乙车的平均速度
【答案】AD
【解析】
【详解】A.在速度-时间图像中,曲线切线斜率表示加速度。由甲车曲线在至内的斜率变化可知,加速度先减小后增大,故A正确;
B.两车在至内满足,甲车相对乙车的位移持续增大,因此两车间距离持续增大,并非先增大后减小,故B错误;
C.至内甲车的速度始终在时间轴上方,速度为正,甲车始终沿正方向运动,故C错误;
D.速度-时间图像与时间轴所围面积表示位移。在至内甲车图线始终位于乙车图线上方,甲车位移较大;两车运动时间相同,所以甲车平均速度较大,故D正确。
故选AD。
三、非选择题:共60分,其中9、10、11题为填空题,12、13题为实验题,14~16题为计算题,请按要求作答。
9. 以18m/s的速度行驶的汽车,紧急刹车后做匀减速直线运动,运动81m停下,则汽车刹车的加速度的大小为___________,刹车后末的速度大小为___________。
【答案】 ①. 2 ②. 14
【解析】
【详解】[1]根据题意,由运动学公式有
解得汽车刹车的加速度大小为
[2]根据题意,由运动学公式
可得,刹车后末的速度大小为
10. 我国古代发明的点火器原理如图所示,用牛角做套筒,木质推杆前端粘着易燃艾绒。猛推推杆,艾绒即可点燃。在此压缩过程中,外界对套筒内封闭的气体做_______(选填“正功”、“负功”),气体压强_______(选填“增大”、“减小”或“不变”),内能_______(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】 ①. 正功 ②. 增大 ③. 增大
【解析】
【详解】[1]在此压缩过程中,外界对套筒内封闭的气体做正功(W>0)。
[2]猛推推杆,可知该过程气体温度不变、体积减小,故压强增大。
[3]猛推推杆,可知Q=0
根据热力学第一定律有
可知,故气体内能增大。
11. 2025年3月28日,我国自主研制的“中国环流三号”首次实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的参数水平,标志着中国核能开发迈出重要一步。该核反应方程为,方程式中的X为_______(选填“电子”、“中子”或“质子”),该反应属于核_______(选填“聚变”或“裂变”);反应前后质量亏损约为0.02u,释放能量约为_______MeV(质量亏损1u释放931.5MeV的核能)。
【答案】 ①. 中子 ②. 聚变 ③. 18.63
【解析】
【分析】
【详解】[1]根据核反应方程前后质量数和核电荷数守恒可知X为中子。
[2]该反应属于核聚变。
[3]由质能方程
12.
(1)在用油膜法估测分子大小的实验中,用移液管量取0.25mL油酸,倒入大容量瓶中,再加入酒精后得到浓度为0.1%的混合溶液。然后用滴管吸取这种溶液,向小量筒中滴入100滴,溶液的液面达到量筒中1mL的刻度,再用滴管向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴配好的油酸溶液,在液面上形成油酸薄膜,待油膜稳定后,放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜,如图所示。坐标格的每个小正方形大小为2cm×2cm。由图可以估算出油膜的面积是________cm2,由此估算出油酸分子的直径是________m(保留一位有效数字);
(2)为了尽可能准确地估测出油酸分子的大小,下列哪些措施是可行的________
A. 油酸浓度大一些
B. 油酸浓度适当小一些
C. 油酸扩散后立即绘出轮廓图
D. 油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图
【答案】(1) ①. 260 ②.
(2)BD
【解析】
【小问1详解】
[1]数出油膜轮廓内大于半格的方格数,约为65个。每个方格面积。油膜面积
[2] 100滴溶液体积为,则1滴溶液体积
2滴溶液中纯油酸体积
油酸分子直径
【小问2详解】
A.油酸浓度过大,形成的油膜面积过大,可能超出浅盘范围,且不易形成单分子油膜,故A错误;
B.油酸浓度适当小一些,形成的油膜面积较小,便于在浅盘内形成单分子油膜,减小实验误差,故B正确;
CD.待油酸扩散并收缩稳定后,酒精挥发完毕,油膜形成稳定的单分子层,此时描绘轮廓最准确,故C错误,D正确。
故选BD。
13. 某学习小组为测量半圆形玻璃砖的折射率,操作如下:
①将光屏与半圆玻璃砖放置在水平桌面上,光屏与玻璃砖直径垂直并相切于点。
②做出过点的法线。
③一束单色光从空气射向圆心后,在光屏上形成两个光斑和,如图所示。记录光斑和的位置,撤去玻璃砖,测得和的长度分别为和。
回答下列问题:
(1)根据以上测量的物理量,可得玻璃砖的折射率________(用、表示)。
(2)缓慢增大入射角,光斑________消失(选填“会”或“不会”)。
(3)实验过程中,若不小心将光屏绕点在纸面内逆时针转过一个小角度,则折射率的测量值________(填“偏大”、“不变”或“偏小”)。
【答案】(1)
(2)不会 (3)偏大
【解析】
【小问1详解】
设玻璃砖半径为,入射角为,折射角为。由几何关系可知,反射光斑满足,折射光斑满足
根据折射定律
代入得
【小问2详解】
光从光疏介质进入光密介质,不会发生全反射,并且折射光线经过圆心,一定会从半圆形玻璃砖射出,故光斑不会消失。
【小问3详解】
不小心将光屏绕点在纸面内逆时针转过一个小角度,会使b的测量值偏大,而a的测量值偏小,所以折射率偏大。
14. 激光雷达(LiDAR)是自动驾驶技术的核心传感器,其光学系统常由棱镜和透镜组合构成。简化图如图所示,等腰直角三角形ABC为三棱镜的横截面,半球形玻璃砖的半径为R,O为球心,O′O为半球形玻璃砖的对称轴。间距为R的两激光束从空气中由左侧垂直AB边射入棱镜,经AC边反射后进入半球形玻璃砖,反射光线关于轴线O′O对称,最后会聚于玻璃砖另一侧探测点P。半球形玻璃砖的折射率为,光在真空中的传播速度为c,不考虑光的多次反射。
(1)要使光线不能从三棱镜的AC边射出,求三棱镜折射率的最小值;
(2)求激光从开始进入半球形玻璃砖到会聚到P点的时间。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
依题意,可知光射到三棱镜AC边的入射角为,由
可得
所以三棱镜的折射率至少为
【小问2详解】
如图所示,光在半球形玻璃砖内传播过程,设由D点进入,由球形玻璃砖下端点E点射出,由两条光束会聚到P点,光束的间距为,可知
,
由折射定律得
得θ2=60°,由几何关系得
光在玻璃砖中的传播速度
光在玻璃砖中的传播时间
光射出玻璃砖后的传播时间
所以总时间
15. 趣味运动“充气碰碰球”如图所示。用完全封闭的PVC薄膜充气膨胀成型,人钻入洞中,进行碰撞游戏。充气之后碰碰球内气体体积为0.8m3,压强为1.5×105Pa。碰撞时气体最大压缩量是0.08m3,不考虑压缩时气体的温度变化。
(1)求压缩量最大时,球内气体的压强;(结果保留3位有效数字)
(2)为保障游戏安全,球内气体压强不能超过1.75×105Pa,那么,在早晨17℃环境下充完气的碰碰球,球内气体压强为1.5×105Pa,若升温引起的球内容积变化可忽略,请通过计算判断是否可以安全地在中午37℃的环境下进行碰撞游戏。
【答案】(1)1.67×105Pa;(2)不能安全地在中午37℃的环境下进行碰撞游戏。
【解析】
【详解】(1)碰撞游戏时,气体从初始到压缩量最大的过程中,经历等温变化,由玻意耳定
其中p1=1.5×105Pa,V1=0.8m3,V2=(0.8-0.08)m3=0.72m3
代入数据解得
p2≈1.67×105Pa
(2)从早晨充好气,到中午碰撞游戏前,气体经历等容变化,由查理定律有
其中T2=(17+273)K=290K,T3=(37+273)K=310K
中午碰撞游戏时,气体从初始状态到压缩量最大的过程中,气体经历等温变化,由玻意耳定律有
联立并代入数据解得
p4≈1.78×105Pa>1.75×105Pa
所以不能安全地在中午37℃的环境下进行碰撞游戏。
16. 我国5G技术和应用居世界前列,无人驾驶汽车是利用先进的5G技术制造的汽车在不少大城市已经使用无人驾驶公交车。无人驾驶汽车上配有主动刹车系统,当车速超过时,汽车主动刹车系统会启动预判;车载电脑通过雷达采集数据在内进行分析预判。若预判汽车以原速度行驶后可能会发生事故,汽车会立即主动刹车。现有一无人驾驶汽车正以的速度匀速行驶,在它的正前方相距处有一大货车正以的速度匀速行驶,取问:
(1)预判结束时,两车之间的距离;
(2)若预判结束时,汽车立即开始以的加速度刹车,同时大货车开始减速行驶,且刹车时大货车的加速度为,则要使两车不相撞,求汽车加速度的取值范围。(计算出的数据请保留3位有效数字)
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)汽车匀速行驶的速度为
大货车匀速行驶的速度为
内,汽车和大货车行驶的位移分别为
预判结束时,两车之间的距离为
(2)设两者共速时间为t,有
此时相遇则
解得
而此时大货车早已停止运动,所以无法共速追上。设汽车刹车总时间为,则
解得
大货车刹车总时间为
所以大货车先停下来;设汽车的刹车位移为,大货车的刹车位移为,根据运动学规律有
要使两车不相撞,应满足
联立解得
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