适用于老高考旧教材2024版高考物理二轮复习题型专项练选考题四（附解析）

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选修3-3
(1)(2023福建龙岩模拟)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。对筒内封闭的气体,在此压缩过程中,气体温度 (选填“升高”“不变”或“降低”),压强 (选填“增大”“不变”或“减小”)。
(2)如图所示,可在竖直平面内转动的平台上固定着一个内壁光滑的汽缸,汽缸内有一导热性能良好的活塞,活塞面积为S,活塞底面与汽缸底面平行,一定质量的理想气体密封在汽缸内。当平台倾角为37°时,汽缸内气体体积为V,将平台顺时针缓慢转动直至水平,稳定时汽缸内气体的体积为0.9V,该过程中环境温度始终为T0,外界大气压强为p0。已知sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,重力加速度为g。
(ⅰ)求活塞的质量;
(ⅱ)若平台转至水平后,经过一段时间,环境温度缓慢降至0.9T0(大气压强p0保持不变),该过程中汽缸内气体内能的减少量为0.14p0V,求该过程中汽缸内气体放出的热量Q。
选修3-4
(1)(2023四川德阳模拟)如图所示,在某一均匀介质中,M、N是振动情况完全相同的两个波源,其简谐运动表达式均为x=0.2sin 10πt (m),介质中P点与M、N两个波源的距离分别为3 m和5 m,两波源形成的简谐波从t=0时刻,同时分别沿MP、NP方向传播,波速都是10 m/s,则简谐横波的波长为 m;P点的振动 (选填“加强”或“减弱”);0~1 s内,P点通过的路程为 m。(结果均保留两位有效数字)
(2)(2023陕西铜川一模)如图所示,一束光线a从正方体透明冰砖的上表面O点射入,aO的投影bO垂直于正方体右侧面,入射角为45°,冰砖的折射率为。
(ⅰ)光线进入冰砖后能否在侧面上发生全反射?
(ⅱ)若冰砖的厚度为 m,光在真空传播的速度为c=3.0×108 m/s,求这束光线在冰砖中传播所用的最短时间。
选考题专项练(四)
选修3-3
答案 (1)升高 增大
(2)(ⅰ) (ⅱ)0.32p0V
解析 (1)封闭的气体被推杆压缩过程中,由公式ΔU=W+Q可知,由于在瞬间,Q=0,W>0,所以内能增加,则温度升高,气体体积减小,压强增大。
(2)(ⅰ)设活塞质量为m,当平台倾角为37°时
汽缸内气体的压强为p1=p0+
气体的体积V1=V
平台水平时,汽缸内气体压强的大小p2=p0+
气体的体积V2=0.9V
由玻意耳定律有p1V1=p2V2
联立得m=。
(ⅱ)降温过程,汽缸内气体压强不变
由盖-吕萨克定律有
解得V3=0.81V
活塞下降过程,外界对气体做功W=p2(V2-V3)
已知汽缸内气体内能变比量ΔU=-0.14p0V
由热力学第一定律ΔU=W+Q
得放出的热量Q为0.32p0V。
选修3-4
答案 (1)2.0 加强 4.8
(2)(ⅰ)能在侧面上发生全反射 (ⅱ)9.4×10-9 s
解析 (1)根据简谐运动的表达式,可知T=s=0.2s,根据v=,解得λ=2.0m。由于5.0m-3.0m=2.0m=λ,可知,P点的振动加强。M波源的振动形式到达P点的时间t1=s=0.3s,N波源的振动形式到达P点的时间t1=s=0.5s,由于0.5s-0.3s=0.2s=T,根据振动表达式,波源振动的振幅为0.2m,则加强点的振幅为0.4m,则在N波源的振动形式到达P点之前P点通过的路程为4×0.2m=0.8m,之后P点振动加强,由于1.0s-0.5s=0.5s=2T,则0~1s内,N波源的振动形式到达P点之后P点通过的路程为2×4×0.4m+2×0.4m=4.0m,可知,0~1s内,P点通过的路程为0.8m+4.0m=4.8m。
(2)(ⅰ)作出该光束发生折射的平面图,设这束光线进入冰砖后的折射角为r,根据折射定律得n=
解得r=30°
则该折射光线在侧面的入射角θ=60°
sinC=,则
冰与空气界面上发生全反射的临界角C=45°<θ
所以光线进入冰砖后能在侧面上发生全反射。
(ⅱ)光在冰砖内的传播速度为v=
从冰砖的左侧上棱上射入的光线在冰砖中传播的时间最短,根据几何关系,光在冰砖内的传播路程x=
光线在冰砖中传播所用的时间t=
代入数据得t=9.4×10-9s。