高中物理综合题

[物理一一选修3-3]    

（1）用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是________。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以________。为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是________。   

（2）如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0 cm的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0 cm。若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同。已知大气压强为76 cmHg，环境温度为296 K。

（i）求细管的长度；

（ii）若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止，求此时密封气体的温度。

一质量为m=2000 kg的汽车以某一速度在平直公路上匀速行驶。行驶过程中，司机忽然发现前方100 m处有一警示牌。立即刹车。刹车过程中，汽车所受阻力大小随时间变化可简化为图（a）中的图线。图（a）中，0~t ₁时间段为从司机发现警示牌到采取措施的反应时间（这段时间内汽车所受阻力已忽略，汽车仍保持匀速行驶），t ₁=0.8 s；t ₁~t ₂时间段为刹车系统的启动时间，t ₂=1.3 s；从t ₂时刻开始汽车的刹车系统稳定工作，直至汽车停止，已知从t ₂时刻开始，汽车第1 s内的位移为24 m，第4 s内的位移为1 m。

（1）在图（b）中定性画出从司机发现警示牌到刹车系统稳定工作后汽车运动的 v- t图线；    

（2）求 t ₂时刻汽车的速度大小及此后的加速度大小；    

（3）求刹车前汽车匀速行驶时的速度大小及 t ₁~ t ₂时间内汽车克服阻力做的功；司机发现警示牌到汽车停止，汽车行驶的距离约为多少（以 t ₁~ t ₂时间段始末速度的算术平均值替代这段时间内汽车的平均速度）？

（1）在高空飞行的客机上某乘客喝完一瓶矿泉水后，把瓶盖拧紧。下飞机后发现矿泉水瓶变瘪了，机场地面温度与高空客舱内温度相同。由此可判断，高空客舱内的气体压强______（选填“大于”、“小于”或“等于”）机场地面大气压强：从高空客舱到机场地面，矿泉水瓶内气体的分子平均动能______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

（2）为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液，如图所示，某种药瓶的容积为0.9mL，内装有0.5mL的药液，瓶内气体压强为 $1.0\times {10}^5\text{Pa}$，护士把注射器内横截面积为 $0.3{\text{cm}}^2$、长度为 $0.4cm$、压强为 $1.0\times {10}^5\text{Pa}$的气体注入药瓶，若瓶内外温度相同且保持不变，气体视为理想气体，求此时药瓶内气体的压强。

如图，空间存在方向垂直于纸面（xOy平面）向里的磁场。在 $x\ge 0$区域，磁感应强度的大小为 $B_0$； $x<0$区域，磁感应强度的大小为 $\lambda B_0$（常数 $\lambda >1$）。一质量为m、电荷量为 $q(q>0)$的带电粒子以速度 $v_0$从坐标原点O沿x轴正向射入磁场，此时开始计时，当粒子的速度方向再次沿x轴正向时，求（不计重力）

（1）粒子运动的时间；

（2）粒子与O点间的距离。

（1）对于实际的气体，下列说法正确的是_________           

A.气体的内能包括气体分子的重力势能

B.气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能

C.气体的内能包括气体整体运动动的动能

D.气体的体积变化时，其内能可能不变

E.气体的内能包括气体分子热运动的动能

（2）如图，一竖直放置的汽缸上端开口．汽缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h．a距缸底的高度为H：活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体。己知活塞质量从为m，面积为S．厚度可忽略：活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦．开始时活塞处于静止状态．上，下方气体压强均为P₀ ， 温度均为T₀ ， 现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞到达b处。求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功。重力加速度大小为g.

（1）如图所示，一个轻质弹簧下端挂一小球，小球静止。现将小球向下拉动距离A后由静止释放，并开始计时，小球在竖直方向做简谐运动，周期为T。经 $\frac{T}{8}$时间，小球从最低点向上运动的距离_____ $\frac{A}{2}$（选填“大于”、“小于”或“等于”）；在 $\frac{T}{4}$时刻，小球的动能______（选填“最大”或“最小”）。

（2）如图所示，一种光学传感器是通过接收器Q接收到光的强度变化而触发工作的。光从挡风玻璃内侧P点射向外侧M点再折射到空气中，测得入射角为 $\alpha$，折射角为 $\beta$；光从P点射向外侧N点，刚好发生全反射并被Q接收，求光从玻璃射向空气时临界角 $\theta$的正弦值表达式。

（1）如p-V图所示，1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T ₁、T ₂、T ₃。用N ₁、N ₂、N ₃分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，则N ₁________N ₂， T ₁________T ₃， T ₃， N ₂________N ₃。（填"大于""小于"或"等于"）

（2）如图，一容器由横截面积分别为2 S和 S的两个汽缸连通而成，容器平放在地面上，汽缸内壁光滑。整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气。平衡时，氮气的压强和体积分别为 p ₀和 V ₀ ， 氢气的体积为2 V ₀ ， 空气的压强为 p。现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求：

（i）抽气前氢气的压强；

（ii）抽气后氢气的压强和体积。

（1）在一汽缸中用活塞封闭着一定量的理想气体，发生下列缓慢变化过程，气体一定与外界有热量交换的过程是（ ）

A．	气体的体积不变，温度升高
B．	气体的体积减小，温度降低
C．	气体的体积减小，温度升高
D．	气体的体积增大，温度不变
E．	气体的体积增大，温度降低

（2）一高压舱内气体的压强为1.2个大气压，温度为17℃，密度为 $1.46kg/m^3$。

（i）升高气体温度并释放出舱内部分气体以保持压强不变，求气体温度升至27℃时内气体的密度；

（ii）保持温度27℃不变，再释放出舱内部分气体使舱内压强降至1.0个大气压，求舱内气体的密度。

（1）如图，一定量的理想气体从状态a变化到状态b ， 其过程如p-V图中从a到b的直线所示。在此过程中（ ）。

A.气体温度一直降低

B.气体内能一直增加

C.气体一直对外做功

D.气体一直从外界吸热

E.气体吸收的热量一直全部用于对外做功

（2）在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一股水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气。当U形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为 l ₁=18.0 cm和 l ₂=12.0 cm，左边气体的压强为12.0 cmHg。现将U形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边。求U形管平放时两边空气柱的长度。在整个过程中，气体温度不变。

[物理--选修3-3]

（1）如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸。待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气。下列说法正确的是________（最多选3个）。

A．	气体自发扩散前后内能相同
B．	气体在被压缩的过程中内能增大
C．	在自发扩散过程中，气体对外界做功
D．	气体在被压缩的过程中，外界对气体做功
E．	气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变

（2）一热气球体积为 $V$ ，内部充有温度为 $T_a$ 的热空气，气球外冷空气的温度为 $T_b$ 。已知空气在1个大气压、温度 $T_0$ 时的密度为 ${\rho }_0$ ，该气球内、外的气压始终都为1个大气压，重力加速度大小为 $g$ 。

（i）求该热气球所受浮力的大小；

（ii）求该热气球内空气所受的重力；

（iii）设充气前热气球的质量为 $m_0$ ，求充气后它还能托起的最大质量。

（1）等腰三角形△abc为一棱镜的横截面， $ab=ac$；一平行于bc边的细光束从ab边射入棱镜，在bc边反射后从ac边射出，出射光分成了不同颜色的两束，甲光的出射点在乙光的下方，如图所示。不考虑多次反射。下列说法正确的是（ ）

A．	甲光的波长比乙光的长
B．	甲光的频率比乙光的高
C．	在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大
D．	该棱镜对甲光的折射率大于对乙光的折射率
E．	在棱镜内be边反射时的入射角，甲光比乙光的大

（2）分别沿x轴正向和负向传播的两列简谐横波P、Q的振动方向相同振幅均为5cm，波长均为8m，波速均为4m/s。 $t=0$时刻，P波刚好传播到坐标原该处的质点将自平衡位置向下振动；Q波刚好传到 $x=10\text{m}$处，该处的质点将自平衡位置向上振动。经过一段时间后，两列波相遇。

（i）在答题卡给出的坐标图上分别画出P、Q两列波在 $t=2.5\text{s}$时刻的波形图（用虚线，Q波用实线）；

（ii）求出图示范围内的介质中，因两列波干涉而振动振幅最大和振幅最小的平衡位置。

某同学用图(a)所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数,跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连,滑轮和木块间的细线保持水平,在木块上方放置砝码.缓慢向左拉动水平放置木板,当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时,弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力大小.某次实验所得数据在下表中给出,其中 $f_4$ 的值可从图(b)中弹簧秤的示数读出.

回答下列问题

（1）f ₄=________ N;    

（2）在图(c)的坐标纸上补齐画出的数据点并绘出 $f-m$ 图线;    

（3） $f$ 与m、木块质量M、木板与木板之间的动摩擦因数 $\mu$ 及重力加速度大小g之间的关系为 $f$ =________, $f-m$ 图线(直线)的斜率的表达式为k=________;    

（4）取 $g=9.8m/s^2$ ,由绘出的 $f-m$ 图线求得 $\mu$ =________.(保留2位有效数字)    

类比是研究问题的常用方法。

（1）情境1：物体从静止开始下落，除受到重力作用外，还受到一个与运动方向相反的空气阻力 $f=\mathit{kv}$（k为常量）的作用。其速率v随时间t的变化规律可用方程 $G-\mathit{kv}=m\frac{\mathit{\Delta v}}{\mathit{\Delta t}}$（①式）描述，其中 $m$为物体质量， $G$为其重力。求物体下落的最大速率 $v_{\text{m}}$。

（2）情境2：如图1所示，电源电动势为 $E$，线圈自感系数为 $L$，电路中的总电阻为 $R$。闭合开关 $S$，发现电路中电流 $I$随时间 $t$的变化规律与情境1中物体速率 $v$随时间 $t$的变化规律类似。类比①式，写出电流 $I$随时间 $t$变化的方程；并在图2中定性画出 $I-t$图线。

（3）类比情境1和情境2中的能量转化情况，完成下表。

情境1	情境2
物体重力势能的减少量
物体动能的增加量
	电阻R上消耗的电能

[物理--选修3-3]

（1）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________（填正确答案标号．最多选3个）。

A．	在过程ab中气体的内能增加
B．	在过程ca中外界对气体做功
C．	在过程ab中气体对外界做功
D．	在过程bc中气体从外界吸收热量
E．	在过程ca中气体从外界吸收热量

（2）一种测量稀薄气体压强的仪器如图（左）所示，玻璃泡M的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管 $K_1$ 和 $K_2$ 。 $K_1$ 长为 $l$ ，顶端封闭， $K_2$ 上端与待测气体连通； $M$ 下端经橡皮软管与充有水银的容器R连通。开始测量时， $M$ 与 $K_2$ 相通；逐渐提升R，直到 $K_2$ 中水银面与 $K_1$ 顶端等高，此时水银已进入 $K_1$ ，且 $K_1$ 中水银面比顶端低 h，如图（右）所示。设测量过程中温度、与 $K_2$ 相通的待测气体的压强均保持不变，已知 $K_1$ 和 $K_2$ 的内径均为 d， $M$ 的容积为 $V_0$ ，水银的密度为 $\rho$ ，重力加速度大小为g。求：

（i）待测气体的压强；

（ii）该仪器能够测量的最大压强。

［物理--选修3-3］

（1）氧气分子在 $0℃$ 和 $100℃$ 温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示．下列说法正确的是（　　）

A．	图中两条曲线下面积相等
B．	图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形
C．	图中实线对应于氧气分子在 $100℃$ 时的情形
D．	图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目
E．	与0℃时相比，100℃时氧气分子速率出现在 $0～400\mathit{m}/s$ 区间内的分子数占总分子数的百分比较大

（2）如图，容积均为V的汽缸A、B下端有细管（容积可忽略）连通，阀门 $K_2$ 位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门 $K_1$ 、 $K_3$ ，B中有一可自由滑动的活塞（质量、体积均可忽略）．初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭 $K_2$ 、 $K_3$ ，通过 $K_1$ 给汽缸充气，使A中气体的压强达到大气压p ₀的3倍后关闭 $K_1$ ．已知室温为27℃，汽缸导热．

（i）打开 $K_2$ ，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；

（ii）接着打开 $K_3$ ，求稳定时活塞的位置；

（iii）再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20℃，求此时活塞下方气体的压强．