高中物理综合题

2007年10月24日18时05分“嫦娥一号”发射升空，“嫦娥一号”探月卫星的路线简化后示意图如图所示。卫星由地面发射后经过发射轨道进入停泊轨道，然后在停泊轨道经过调速后进入地---月转移轨道，再次调速后进入工作轨道，卫星开始对月球进行探测。若地球与月球的质量之比为，卫星的停泊轨道与工作轨道的半径之比为，卫星在停泊轨道和工作轨道上均可视为做匀速圆周运动，求卫星在停泊轨道和工作轨道运行的线速度大小之比。

（1）2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故．在泄露的污染物中含有和两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射．在下列四个式子中，有两个能分别反映和衰变过程，它们分别是和（填入正确选项前的字母）．和原子核中的中子数分别是和．

A．

B．

C．

D．

（2）一质量为的物体静止于光滑水平地面上，其截面如图所示．图中为粗糙的水平面，长度为；为一光滑斜面，斜面和水平面通过与和均相切的长度可忽略的光滑圆弧连接．现有一质量为的木块以大小为的水平初速度从点向左运动，在斜面上上升的最大高度为，返回后在到达点前与物体相对静止．重力加速度为．求：

（i）木块在段受到的摩擦力；

（ii）木块最后距点的距离．

如图所示,在倾角为30°的斜面OA的左侧有一竖直档板,其上有一小孔P,现有一质量m=4×10^－20kg,带电量q=+2×10^－14C的粒子,从小孔以速度v₀=3×10⁴m/s水平射向磁感应强度B=0.2T、方向垂直纸面向里的一正三角形区域.该粒子在运动过程中始终不碰及竖直档板,且在飞出磁场区域后能垂直打在OA面上,粒子重力不计.求：
（1）粒子在磁场中做圆周运动的半径；
（2）粒子在磁场中运动的时间；
（3）正三角形磁场区域的最小边长.

（1）下列说法中正确的是（    ）
A．光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象
B．一群处于n=3能级激发态的氢原子，自发跃迁时能发出3种不同频率的光
C．放射性元素发生一次β衰变，原子序数增加1
D．汤姆生通过α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型
（2）如图所示，滑块A质量为2m，滑块B质量为m，滑块C的质量为0.5m，开始时，A、B分别以v₁，v₂的速度沿光滑水平轨道向固定在右侧的挡板运动，现将C无初速度的放在B上，并与B粘合不再分开，此时A与B相距较近，B与挡板相距足够远。若B与挡板碰撞后以原速率返弹，A与B碰撞后粘合在一起，为使B能与挡板碰撞两次，v_1、v₂应满足什么关系？

如图所示,两根不计电阻的倾斜平行导轨与水平面的夹角θ=37^o ,底端接电阻R=1.5Ω.金属棒ab的质量为m=0.2kg.电阻r=0.5Ω,垂直搁在导轨上,金属棒ab与导轨间的动摩擦因数为μ=0.25,虚线为一曲线方程y=0.8sin(x)m与x轴所围空间区域存在着匀强磁场,磁感应强度B=0.5T,方向垂直于导轨平面向上（取g=10m/s²,sin37^o=0.6,cos37^o=0.8）.求：
（1）当金属棒ab以速度为m/s做匀速下滑时,电阻R的电功率是多少？
（2）当金属棒ab从静止开始运动到X_o=6m处时,电路中的瞬时电功率为0.8w,在这一过程中,安培力对金属棒ab做了多少功？

（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。

人类的陆上运输经历了从马车到蒸汽机车，再到内燃机车的演变过程。今天，我们已拥有汽车、火车、飞机等快速变通工具。

1．	汽车、火车、飞机在行驶中都会因某些因素而影响其速度，所以高速运行的交通工具的头部一般呈流线型，主要是为了减少。

2．	某汽车的部分参数如下表，请根据表中数据完成表的其他部分。 整车行驶质量1500kg                        最大功率92KW 加速性能 0-108km/h（即30m/s）所需时间 平均加速度 11s m/s^2 制动性能 车辆以36km/h（即10m/s）行驶时间的制动距离 制运过程中所受合外力   6.5m N

3．	生活中经常用"呼啸而来"形容正在驶近的车辆，这是声波在传播过程中对接收者而言频率发生变化的表现，无线电波也具有这种效应。图中的测速雷达正在向一辆接近的车辆发生无线电波，并接收被车辆反射的无线电波。由于车辆的运动，接收的无线电波频率与发生时不同，利用频率差 就能计算出车辆的速度。已知发出和接收的频率间关系为，式中是真空中的光速，若，，可知被测车辆的速度大小为m/s。

4．	有一个小实验：当向两片竖直放置的纸片的中间吹气时，会发现两个小纸片不但不分离，反而靠拢了。这一现象告诉我们，流体运动部分产生的压强要比它周围静止部分产生的压强小。也可以概括为流速大，压强小、流速小，压强大。飞机上天就是由于机翼上下空气流速不同造成的压力差所致。赛车在尾部都装有尾翼板，其作用是（） A． 减小磨擦 B． 抵消升力 C． 减小阻力 D． 升高重心

5．	电动车所需能量由它所携带的蓄电池供给。右图为某类电动车与汽油车性能的比较。通常车用电动机的质量是汽油机的4倍或5倍。为促进电动车的推广使用，在技相主主要应对电动车的等部件加以改进。给电动车蓄电池充电的能量实际上来自于发电站。一般发电站燃烧燃料所释放出来的能量仅30%转化为电能，在向用户输送及充电过程中又损失了20%，这意味着使用电动车时能量转化的总数率约为%。

(1)位于坐标原点的波源S产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v =" 40" m/s ，已知t = 0时刻波刚好传播到x =" 13" m处，部分波形如图所示．则波源S起振时的振动方向沿y轴   方向(“正”或“负”)其振动的周期为         s．

⑵ 如图所示，玻璃棱镜ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三个直角三棱镜组成。一束频率5.3×10¹⁴Hz的单色细光束从AD面入射，在棱镜中的折射光线如图中ab所示，ab与AD面的夹角。已知光在真空中的速度c=3×10⁸m/s，玻璃的折射率n=1.5，求：
①光在棱镜中的波长是多大？
②该束光线第一次从CD面出射时的折射角。

（1）某未密闭房间的空气温度与室外的相同，现对该室内空气缓慢加热，当室内空气温度高于室外空气温度时，（）

A．	室内空气的压强比室外的小
B．	室内空气分子的平均动能比室外的大
C．	室内空气的密度比室外大
D．	室内空气对室外空气做了负功

（2）汽车未装载货物时，某个轮胎内气体的体积为，压强为；装载货物后，该轮胎内气体的压强增加了。若轮胎内气体视为理想气体，其质量、温度在装载货物前后均不变，求装载货物前后此轮胎内气体体积的变化量。

（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。

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．

（1）P、Q是一列简谐横波中的质点，相距30m，各自的振动图象如图所示．

①此列波的频率f＝________Hz. ②如果P比Q离波源近，且P与Q间距离小于1个波长，那么波长λ＝________m.
③如果P比Q离波源远，那么波长λ＝________m.
（2）如图所示，半圆形玻璃砖的半径为R，光屏PQ置于直径的右端并与直径垂直，一复色光与竖直方向成α＝30°角射入玻璃砖的圆心，由于色光中含有两种单色光，故在光屏上出现了两个光斑，玻璃对两种单色光的折射率分别为n₁＝和n₂＝，求：
①这两个光斑之间的距离；
②为使光屏上的光斑消失，复色光的
入射角至少为多少

如图所示，一水平方向的传送带以恒定的速度v=2m/s沿顺时针方向匀速转动，传送带右端固定着一光滑的半径R=0.45m的四分之一圆弧轨道，圆弧底端与传送带相切。一质量为0.5kg的物体，从圆弧轨道最高点由静止开始滑下，物体与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.2，不计物体滑过圆弧与传送带交接处时的能量损失，传送带足够长，g=10m/s². 求：
（1）物体滑上传送带向左运动的最远距离及此过程中物体与传送带摩擦所产生的内能
（2）物体第一次从滑上传送带到离开传送带所经历的时间；