第4讲 24分“选做题”是这样拿下的题型专练1．【选修3－3】(2012·河南郑州二模)(1)下列说法中正确的是( )．A．布朗运动是指悬浮在液体中的固体分子的无规则运动B．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大C．热量在任何条件下都不可能从低温物体传到高温物体D．第二类永动机不可能制成，是因为它违反了能量守恒定律(2)如图6所示，一圆柱形绝热汽缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体．活塞的质量为m，活塞的横截面积为S.初始时，气体的温度为T0，活塞的下表面与容器底部相距h.现通过电热丝缓慢加热气体，当气体吸收热量Q时活塞上升了h，已知大气压强为P0，重力加速度为g，不计活塞与汽缸的摩擦．求此时气体的温度和加热过程中气体内能的增加量．(题中各物理量单位均为国际单位制单位)图62．【选修3－3】(2012·吉林二模)(1)(多选)下列说法正确的是________(填入正确选项前的字母)．A．液体中悬浮的颗粒越大，某时刻撞击它的分子越多，布朗运动越不明显B．用“油膜法估测分子的大小”的实验中，油酸分子直径等于滴在液面上的纯油酸体积除以相应油酸膜的面积C．温度升高，每个分子的动能都增大，导致分子平均动能增大D．冰箱内低温食品的热量自发地传到了冰箱外高温的空气E．当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小(2)如图7所示，汽缸长为L＝1m(汽缸的厚度可忽略不计)，固定在水平面上，汽缸中有横截面积为S＝100cm2的光滑活塞，活塞封闭了一定质量的理想气体，当温度为t＝27℃，大气压为p0＝1×105Pa时，气柱长度为L0＝0.4m．现缓慢拉动活塞，拉力最大值为F＝500N，求：①如果温度保持不变，能否将活塞从汽缸中拉出？②保持拉力最大值不变，汽缸中气体温度至少为多少摄氏度时，才能将活塞从汽缸中拉出？6\n图73．【模块3－4】(2012·无锡二模)(1)(多选)下列说法正确的是________．A．海豚有完善的声呐系统，海豚发出的声波比无线电波传播的速度快，方向性好B．蝙蝠利用超声脉冲导航，当它飞向某一墙壁时，接收到的脉冲频率大于它发出的频率C．声波击碎玻璃杯的实验原理是共振D．狭义相对性原理指出：在不同的参考系中，一切物理规律都是相同的(2)沿x轴正方向传播的一列横波某时刻的波形如图8所示，其波速为100m/s.此时刻，加速度将变大且振动方向向上的质点有________(从质点K、L、M、N中选填)，再经过0.01s质点K通过的路程为________m.(3)如图9所示，一个半圆形玻璃砖放在真空中，入射光线AO正对玻璃砖圆心方向入射，当AO与水平方向成60°角时，光线OC沿与竖直方向成45°角射出．(已知光速c＝3×108m/s)求：①光在玻璃中传播的速度．②当AO、OB光线的夹角为多大时，OC光线刚好能够完全消失．4．【模块3－4】(2012·河南二模)(1)在x＝－0.5m处有一波源，产生沿x轴正方向传播的简谐横波，传到坐标原点时的波形如图10所示．当此波到达P点时，处于原点的O处的质点所通过的路程和该时刻的位移分别是( )．6\n图10 A．10.25m,2cmB．10.25m,－2cmC．82cm,－2cmD．82cm,2cm(2)如图11所示，半圆玻璃砖的半径R＝10cm，折射率为n＝，直径AB与屏幕垂直并接触于B点．激光a以入射角i＝30°射向半圆玻璃砖的圆心O，结果在屏幕MN上出现两个光斑．求两个光斑之间的距离L.图115．【模块3－5】(1)原子核自发地放出电子的现象称为β衰变．开始时科学家曾认为β衰变中只放出电子(即β粒子)，后来发现，这个过程中除了放出电子外，还放出一种叫做“反中微子”的粒子．反中微子不带电，与其他物质的相互作用极弱．原子核能发生β衰变，________(填“是”或“不是”)因为原子核内含有电子，发生β衰变后的原子核的带电荷量________(填“增加”、“减小”或“不变”)．(2)处于激发状态的原子，在入射光的电磁场的影响下，从高能态向低能态跃迁，两个状态之间的能量差以辐射光子的形式发射出去，这种辐射叫做受激辐射．原子发生受激辐射时，发出的光子频率、发射方向等都跟入射光子完全一样，这样使光得到加强，这就是激光产生的机理．那么，发生受激辐射时，产生激光的原子的总能量En________(填“增大”、“减小”或“不变”)，电子动能Ek________(填“增大”、“减小”或“不变”)．6．【模块3－5】(2012·山东卷，38)(1)氢原子第n能级的能量为En＝，其中E1为基态能量．当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时，发出光子的频率为ν1；若氢原子由第2能级跃迁到基态，发出光子的频率为ν2，则＝________.(2)如图12所示，光滑水平轨道上有三个木块A、B、C，质量分别为mA＝3m、mB＝mC＝m，开始时，B、C均静止，A以初速度v0向右运动，A与B碰撞后分开，B又与C发生碰撞并粘在一起，此后A与B间的距离保持不变．求B与C碰撞前B的速度大小．6\n图12参考答案1．解析 (1)B(2)封闭气体做等压变化，由盖－吕萨克定律得＝此时气体的温度为T1＝2T0气体在等压变化过程中，活塞受力如图所示由平衡条件得pS＝p0S＋mg气体对活塞做的功为W＝pSh＝(p0S＋mg)h由热力学第一定律得ΔU＝Q－W气体内能的增加量为ΔU＝Q－(p0S＋mg)h.答案 (1)B (2)2T0 Q－(p0S＋mg)h2．解析 (1)ABE(2)解：①设L有足够长，F达到最大值时活塞仍在汽缸中，设此时气柱长L2，气体压强p2，根据活塞受力平衡，有：p2＝p0－＝5×104Pa根据理想气体状态方程(T1＝T2)有p1SL0＝p2SL2解得：L2＝0.8m，所以，L2<L，所以不能将活塞拉出．②保持F最大值不变，温度升高，活塞刚到缸口时，L3＝1m，此时的压强为P2＝P3，根据理想气体状态方程：＝得：T3＝375K，得t3＝102℃.答案 (1)ABE (2)①不能将活塞拉出 ②102℃3．解析 (3)①玻璃的折射率为n＝＝，在玻璃中的传播速度为v＝＝c＝2.1×108m/s.6\n②当光线发生全反射时，入射角满足sinC＝＝，求得C＝45°，根据反射角等于入射角，可得OA、OB光线的夹角为90°.答案 (1)BC (2)L 1.6 (3)①2.1×108m/s ②90°4．解析 (2)画出如图光路图，设折射角为r，根据折射定律n＝解得r＝60°由几何知识得，△OPQ为直角三角形，所以两个光斑PQ之间的距离L＝PB＋BQ＝Rtan60°＋Rtan30°解得L＝≈23.1cm.答案 (1)C (2)23.1cm5．解析 (1)β衰变中释放的β粒子是由原子核内的中子先衰变为质子与电子，电子再从原子核内释放，故原子核中并不含有电子．由于电子带负电，而反中微子不带电，由核反应过程中的电荷数守恒可知，发生β衰变后的原子核的带电量增加．(2)由玻尔原子理论可知，当原子从高能态向低能态跃迁时，原子的总能量减小，减小的能量恰为辐射光子的能量．又因为电子绕原子核做圆周运动的向心力是由电子与原子核间的库仑力提供，即k＝m，故Ek＝k，随着原子的总能量减小，电子的轨道半径也减小，故动能增大．答案 (1)不是 增加 (2)减小 增大6．解析 (1)根据氢原子的能级公式，hν1＝E4－E2＝－＝－E1，hν2＝E2－E1＝－＝－E1，所以＝＝(2)设A与B碰撞后，A的速度为vA，B与C碰撞前B的速度为vB，B与C6\n碰撞后粘在一起的速度为v，由动量守恒定律得对A、B木块：mAv0＝mAvA＋mBvB①对B、C木块：mBvB＝(mB＋mC)v②由A与B间的距离保持不变可知vA＝v③联立①②③式，代入数据得vB＝v0.④答案 (1) (2)v06
