2023版高考物理创新设计二轮复习讲义选考增分练(六)

选考增分练(六)

(时间：10分钟)

33.[物理——选修3–3](15分) (1)(5分)现代人通过放孔明灯祈福。普通的孔明灯用薄竹片架成圆桶形，外面以薄纸密实包围，开口朝下。释放时，通过开口处的火焰对灯内气体缓慢加热，直到灯能浮起来，如图1所示，在缓慢加热过程中，灯内气体分子的平均动能________(选填“变大”“变小”或“不变”)，灯内气体的密度________(选填“变大”“变小”或“不变”)。

图1

(2)(10分)我国是世界上开发利用地下水资源最早的国家之一，浙江余姚河姆渡古文化遗址水井，其年代距今约5 700年。压水井可以将地下水引到地面上，如图2所示，活塞和阀门都只能单向打开，提压把手可使活塞上下移动，使得空气只能往上走而不往下走。活塞往上移动时，阀门开启，可将直管中的空气抽到阀门上面；活塞向下移动时，阀门关闭，空气从活塞处溢出，如此循环，地下水就在大气压的作用下通过直管被抽上来了。阀门下方的直管末端在地下水位线之下，地下水位线距离阀门的高度h＝8 m，直管截面积S＝0.002 m2，现通过提压把手，使直管中水位缓慢上升4 m。已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，外界大气压强p0＝1.0×105 Pa，重力加速度g＝10 m/s2，直管中的气体可视为理想气体。求直管中剩余空气质量Δm与直管中原空气质量m0之比。

图2

答案　(1)变大　变小　(2)

解析　(1)随着加热，灯内气体温度升高，分子的平均动能变大；对于灯内气体，根据盖－吕萨克定律，压强不变，温度升高，气体体积增大。因为孔明灯的体积几乎不变，所以部分气体外溢，灯内气体的质量减小，密度变小。

(2)直管中有气体高度为h2＝h－Δh＝8 m－4 m＝4 m，气体的压强为p1＝p0－ρg·Δh＝(1.0×105－1.0×103×10×4)Pa

＝0.6×105 Pa。

设这些气体在压强为p0时的长度为L，则由玻意耳定律可得p0LS＝p1h2S

解得L＝2.4 m

则直管中剩余空气质量Δm与直管中原空气质量m0之比＝＝＝。

34.[物理——选修3–4](15分)

(1)(5分)一列简谐横波沿x轴负方向传播，如图3中实线为t＝0时刻的波形图，虚线是这列波在t1＝0.5 s时刻的波形图。各质点振动周期大于0.5 s，P为实线上的一质点，则质点P在t＝0时刻的速度方向为________，这列波的传播速度为________ m/s。

图3

(2)(10分)如图4所示为某型号光的双缝干涉演示仪结构简图，玻璃砖的横截面为等腰直角三角形ABC，∠A＝90°，光源发出频率f＝4.8×1014 Hz的激光束。使激光束从AB中点处垂直AB面射入玻璃砖，在BC面发生全反射，从AC面射出后，经过单缝和双缝，最后在光屏上呈现出干涉图样。已知玻璃砖的直角边长x＝0.03 m，双缝间距d＝0.1 mm，双缝离光屏的距离L＝1.2 m，光在真空中的传播速度为c＝3.0×108 m/s。求：

图4

(ⅰ)玻璃砖折射率的最小值和此折射率下光线在玻璃砖中传播的时间；

(ⅱ)光屏上相邻亮条纹间的距离；

(ⅲ)若仅将单缝的位置稍微下移，中央亮条纹在光屏上的位置将上移、下移还是不变？(不必回答理由)

答案　(1)向下　14　(2)(ⅰ)　×10－10 s　(ⅱ)7.5 mm　(ⅲ)上移

解析　(1)由上下坡法，即上坡下、下坡上，此时P点处于上坡，则速度方向为向下。因为各质点振动周期大于0.5 s，则0.5 s内传播的距离为7 m，所以波速为v＝＝14 m/s

(2)(ⅰ)由几何关系，光线在BC面上刚好能发生全反射的临界角C＝45°，由sin C＝

得玻璃砖折射率的最小值n＝，光线在玻璃中传播速度v＝，光线在玻璃中传播时间t＝，解得t＝×10－10s。

(ⅱ)波长λ＝，条纹间距Δx＝λ，解得Δx＝7.5 mm。

(ⅲ)若把单缝S从双缝S1、S2的中心对称轴位置稍微向下移动，通过双缝S1、S2的光仍是相干光，仍可产生干涉条纹，如图所示

中央亮纹的位置经过S1、S2到S的路程差仍等于0，因SS1>SS2且SS1＋S1P＝SS2＋S2P，那么S1P<S2P则中央亮纹P的位置略向上移。