（通用版）高三物理二轮复习第一部分专题六选考模块教师用书.doc

专题六选考模块第一讲分子动理论_气体及热力学定律1(2016西安模拟)(1)(多选)下列说法中正确的是_。A一定量气体膨胀对外做功100 J，同时从外界吸收120 J 的热量，则它的内能增大20 JB在使两个分子间的距离由很远(r109 m)减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大，分子势能不断增大C由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存在张力D用油膜法测出油分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，只需再知道油的密度即可E空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，水蒸发越慢。(2)一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的pV图像如图所示。已知该气体在状态A时的温度为27 。则：该气体在状态B、C时的温度分别为多少？该气体从状态A到状态C的过程中内能的变化量是多大？该气体从状态A到状态C的过程中是吸热，还是放热？传递的热量是多少？解析：(1)根据热力学第一定律知：UWQ100 J120 J20 J，A正确；在使两个分子间的距离由很远(r109 m)减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先增大后减小再增大，分子势能先减小后增大，B错误；由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存在张力，C正确；用油膜法测出油分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，只需再知道油的摩尔体积即可，D错误；空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，水蒸发越慢，E正确。(2)状态A：tA300 K，pA3105 Pa，VA1103 m3状态B：tB？pB1105 Pa，VB1103 m3状态C：tC？pC1105 Pa，VC3103 m3A到B过程等容变化，由等容变化规律得：，代入数据得：tB100 K173 B到C为等压变化，由等压变化规律得：，代入数据得：tC300 K27 。因为状态A和状态C温度相等，且气体的内能是所有分子的动能之和，温度是分子平均动能的标志所以在这个过程中：U0。由热力学第一定律得：UQW，因为U0故：QW在整个过程中，气体在B到C过程对外做功，所以：WpV1105(31031103) J200 J即：Q200 J，是正值，故在这个过程中吸热。答案：(1)ACE(2)173 27 0吸热200 J2(2016衡水冀州中学检测)(1)(多选)关于扩散现象，下列说法正确的是_。A温度越高，扩散进行得越快B扩散现象是不同物质间的一种化学反应C扩散现象是由物质分子无规则运动产生的D扩散现象在气体、液体和固体中都能发生E液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的(2)如图，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上端与大气相通，下端开口处开关K关闭；A侧空气柱的长度l10.0 cm，B侧水银面比A侧的高h3.0 cm。现将开关K打开，从U形管中放出部分水银，当两侧水银面的高度差为h110.0 cm时将开关K关闭。已知大气压强p075.0 cmHg。()求放出部分水银后A侧空气柱的长度；()此后再向B侧注入水银，使A、B两侧的水银面达到同一高度，求注入的水银在管内的长度。解析：(1)扩散现象与温度有关，温度越高，扩散进行得越快，选项A正确。扩散现象是由于分子的无规则运动引起的，不是一种化学反应，选项B错误，选项C正确，选项E错误。扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，选项D正确。(2)()以 cmHg为压强单位。设A侧空气柱长度l10.0 cm时的压强为p；当两侧水银面的高度差为h110.0 cm时，空气柱的长度为l1，压强为p1。由玻意耳定律得plp1l1由力学平衡条件得pp0h打开开关K放出水银的过程中，B侧水银面处的压强始终为p0，而A侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小，B、A两侧水银面的高度差也随之减小，直至B侧水银面低于A侧水银面h1为止。由力学平衡条件有p1p0h1联立式，并代入题给数据得l112.0 cm。()当A、B两侧的水银面达到同一高度时，设A侧空气柱的长度为l2，压强为p2。由玻意耳定律得plp2l2由力学平衡条件有p2p0联立式，并代入题给数据得l210.4 cm设注入的水银在管内的长度为h，依题意得h2(l1l2)h1联立式，并代入题给数据得h13.2 cm。答案：(1)ACD(2)()12.0 cm()13.2 cm3(2016济宁一模)(1)(多选)下列说法正确的是_。A悬浮在液体中的微粒越小，在液体分子的撞击下越容易保持平衡B荷叶上的小水珠呈球形是由于液体表面张力的作用C物体内所有分子的热运动动能之和叫做物体的内能D当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度不一定较大E一定质量的理想气体先经等容降温，再经等温压缩，压强可以回到初始的数值(2)如图所示，用两个质量均为m、横截面积均为S的密闭活塞将开口向下竖直悬挂的导热气缸内的理想气体分成、两部分，当在活塞A下方悬挂质量为2m的物体后，整个装置处于静止状态，此时、两部分气体的高度均为l0。已知环境温度、大气压强p0均保持不变，且满足5mgp0S，不计一切摩擦。当取走物体后，两活塞重新恢复平衡，求活塞A上升的高度。解析：(1)做布朗运动的微粒越小，在液体分子的撞击下越不容易保持平衡，故A错误；叶面上的小水珠呈球形是由于液体表面张力的作用，故B正确；物体内所有分子的热运动动能之和与分子势能的总和叫做物体的内能，故C错误；人们感到潮湿时，与空气的相对湿度有关，与绝对湿度无关，当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度不一定较大，故D正确；根据理想气体的状态方程：C可知，一定质量的理想气体先经等容降温，压强减小；再经等温压缩，压强又增大，所以压强可以回到初始的数值，故E正确。(2)对气体分析，初状态的压强为：p1p0p0末状态的压强为：p1p0p0由玻意耳定律有：p1l0Sp1l1S解得：l1l0对气体分析，初状态p2p1p0末状态p2p1p0由玻意耳定律p2l0Sp2l2Sl2l0A活塞上升的高度l(l0l1)(l0l2)l0。答案：(1)BDE(2)l04.(2016六安一中模拟)(1)(多选)对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是_。A温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大B外界对物体做功，物体内能一定增加C温度越高，布朗运动越显著D当分子间的距离增大时，分子间作用力就一直减小E当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大(2)如图所示，上端封闭、下端开口内径均匀的玻璃管，管长L100 cm，其中有一段长h15 cm的水银柱把一部分空气封闭在管中。当管竖直放置时，封闭气柱A的长度LA50 cm。现把开口端向下插入水银槽中，直至A端气柱长LA37.5 cm时为止，这时系统处于静止状态。已知大气压强p075 cmHg，整个过程中温度保持不变，试求槽内的水银进入管内的长度。解析：(1)温度高的物体分子平均动能一定大，但是内能不一定大，选项A正确；外界对物体做功，若物体散热，物体内能不一定增加，选项B错误；温度越高，布朗运动越显著，选项C正确；当分子间的距离增大时，分子间作用力可能先增大后减小，选项D错误；当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大，选项E正确。(2)对A部分气体，由玻意耳定律有：pALASpALASpA60 cmHg解得：pA80 cmHg对B部分气体有：pBLBSpBLBS而pB95 cmHgpBp075 cmHg解得：LB27.6 cmhLLAhLB19.9 cm。答案：(1)ACE(2)19.9 cm5.(2016全国甲卷)(1)(多选)一定量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态，其pT图像如图所示。其中对角线ac的延长线过原点O。下列判断正确的是_。A气体在a、c两状态的体积相等B气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能C在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功E在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功(2)一氧气瓶的容积为0.08 m3，开始时瓶中氧气的压强为20个大气压。某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.36 m3。当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时，需重新充气。若氧气的温度保持不变，求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天。解析：(1)由ac的延长线过原点O知，直线Oca为一条等容线，气体在a、c两状态的体积相等，选项A正确；理想气体的内能由其温度决定，故在状态a时的内能大于在状态c时的内能，选项B正确；过程cd是等温变化，气体内能不变，由热力学第一定律知，气体对外放出的热量等于外界对气体做的功，选项C错误；过程da气体内能增大，从外界吸收的热量大于气体对外界做的功，选项D错误；由理想气体状态方程知：C，即paVaCTa，pbVbCTb，pcVcCTc，pdVdCTd。设过程bc中压强为p0pbpc，过程da中压强为p0pdpa。由外界对气体做功WpV知，过程bc中外界对气体做的功Wbcp0(VbVc)C(TbTc)，过程da中气体对外界做的功Wdap0(VaVd)C(TaTd)，TaTb，TcTd，故WbcWda，选项E正确。(2)设氧气开始时的压强为p1，体积为V1，压强变为p2(2个大气压)时，体积为V2。根据玻意耳定律得p1V1p2V2重新充气前，用去的氧气在p2压强下的体积为V3V2V1设用去的氧气在p0(1个大气压)压强下的体积为V0，则有p2V3p0V0设实验室每天用去的氧气在p0压强下的体积为V，则氧气可用的天数为N联立式，并代入数据得N4(天)。答案：(1)ABE(2)4天 6(2016全国乙卷)(1)(多选)关于热力学定律，下列说法正确的是_。A气体吸热后温度一定升高B对气体做功可以改变其内能C理想气体等压膨胀过程一定放热D热量不可能自发地从低温物体传到高温物体E如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡(2)在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强，两压强差p与气泡半径r之间的关系为p，其中0.070 N/m。现让水下10 m处一半径为0.50 cm的气泡缓慢上升。已知大气压强p01.0105 Pa，水的密度1.0103 kg/m3，重力加速度大小g10 m/s2。()求在水下10 m处气泡内外的压强差；()忽略水温随水深的变化，在气泡上升到十分接近水面时，求气泡的半径与其原来半径之比的近似值。解析：(1)根据热力学定律，气体吸热后如果对外做功，则温度不一定升高，说法A错误。改变物体内能的方式有做功和传热，对气体做功可以改变其内能，说法B正确。理想气体等压膨胀对外做功，根据恒量知，膨胀过程一定吸热，说法C错误。根据热力学第二定律，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，说法D正确。两个系统达到热平衡时，温度相等，如果这两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡，说法E正确。(2)()当气泡在水下h10 m处时，设其半径为r1，气泡内外压强差为p1，则p1代入题给数据得p128 Pa。()设气泡在水下10 m处时，气泡内空气的压强为p1，气泡体积为V1；气泡到达水面附近时，气泡内空气的压强为p2，气泡内外压强差为p2，其体积为V2，半径为r2。气泡上升过程中温度不变，根据玻意耳定律有p1V1p2V2由力学平衡条件有p1p0ghp1p2p0p2气泡体积V1和V2分别为V1r13V2r23联立式得3由式知，pip0，i1,2，故可略去式中的pi项。代入题给数据得1.3。答案：(1)BDE(2)()28 Pa()或1.3考点一分子动理论内能及热力学定律(一)必须理清的知识联系(二)必须掌握的三个要点1估算问题(1)油膜法估算分子直径：dV为纯油体积，S为单分子油膜面积(2)分子总数：NnNANANA注意：对气体而言，N。(3)两种模型：球模型：VR3(适用于估算液体、固体分子直径)立方体模型：Va3(适用于估算气体分子间距)2反映分子运动规律的两个实例(1)布朗运动：研究对象：悬浮在液体或气体中的固体小颗粒。运动特点：无规则、永不停息。相关因素：颗粒大小、温度。(2)扩散现象产生原因：分子永不停息的无规则运动。相关因素：温度。如诊断卷第2题第(1)问，扩散现象是分子无规则热运动产生的，不是物质间的化学反应或液体对流形成的，故B、E均错误。3对热力学定律的理解(1)改变物体内能的方式有两种，只叙述一种改变方式是无法确定内能变化的。(2)热力学第一定律UQW中W和Q的符号可以这样确定：只要此项改变对内能增加有正贡献的即为正。(3)对热力学第二定律的理解：热量可以由低温物体传递到高温物体，也可以从单一热源吸收热量全部转化为功，但不引起其他变化是不可能的。如诊断卷第6题第(1)问D项中，热量可以由低温物体传递到高温物体，但该过程不能自由进行，故D项正确。1(多选)(2013全国卷)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近。在此过程中，下列说法正确的是()A分子力先增大，后一直减小B分子力先做正功，后做负功C分子动能先增大，后减小D分子势能先增大，后减小E分子势能和动能之和不变解析：选BCE分子力应先增大，后减小，再增大，所以A选项错；分子力先为引力，做正功，再为斥力，做负功，B选项正确；根据动能定理可知分子动能先增大后减小，分子势能先减小后增大，分子动能和分子势能之和保持不变，所以C、E选项正确，D错误。2(多选)下列说法中正确的是（ ）A气体放出热量，其分子的平均动能可能增大B布朗运动不是液体分子的运动，但它可以说明分子在永不停息地做无规则运动C当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大D第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第一定律E某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，则阿伏加德罗常数可表示为NA解析：选ABC气体放出热量，若外界对气体做功，温度升高，其分子的平均动能增大，故A正确；布朗运动不是液体分子的运动，但它可以说明液体分子在永不停息地做无规则运动，故B正确；当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大，故C正确；第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，故D错误；某固体或液体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，则阿伏加德罗常数可表示为NA，而气体此式不成立，故E错误。3(多选)(2016随州调考)下列说法正确的是()A显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地作无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性B分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大C分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大D在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素E当温度升高时，物体内每一个分子热运动的速率一定都增大解析：选ACD布朗运动是固体颗粒在液体中的运动，反应液体分子的运动，故显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地作无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性，故选项A正确；分子间的相互作用力随着分子间距离由很小逐渐增大，rr0，分子力随r增大减小，分子势能减小，当rr0时，分子力等于零，分子势能最小，然后随r增大分子力先增大再减小，分子势能逐渐增大，故选项B错误，选项C正确；分子之间存在间隙，在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素，故D正确；温度升高，分子平均动能增大，但单个分子运动不确定，故E错误。考点二固体、液体和气体(一)必须理清的知识联系(二)必须理解的三个问题1对晶体、非晶体特性的理解(1)只有单晶体，才可能具有各向异性。(2)各种晶体都具有固定熔点，晶体熔化时，温度不变，吸收的热量全部用于分子势能增加。(3)晶体与非晶体可以相互转化。(4)有些晶体属于同素异构体，如金刚石和石墨。2正确理解温度的微含义(1)温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大。(2)温度越高，物体分子动能总和增大，但物体的内能不一定越大。明白以上两点，即可判断诊断卷第4题第(1)问的A选项。3对气体压强的理解(1)气体对容器壁的压强是气体分子频繁碰撞的结果，温度越高，气体分子密度越大，气体对容器壁因碰撞而产生的压强就越大。(2)地球表面大气压强可认为是大气重力产生的。1(多选)(2015全国卷)下列说法正确的是()A将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体B固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质C由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体E在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变解析：选BCD将一晶体敲碎后，得到的小颗粒仍是晶体，故选项A错误。单晶体具有各向异性，有些单晶体沿不同方向上的光学性质不同，故选项B正确。金刚石和石墨由同种元素构成，但由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，故选项C正确。晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化，如天然水晶是晶体，熔融过的水晶(即石英玻璃)是非晶体，也有些非晶体在一定条件下可转化为晶体，故选项D正确。熔化过程中，晶体的温度不变，但内能改变，故选项E错误。2(多选)(2016洛阳检测)下列说法正确的是()A液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，故液体表面存在张力B悬浮在液体中的固体小颗粒会不停地做无规则的运动，这种运动是分子热运动C把很多小的单晶体放在一起，就变成了非晶体D第二类永动机没有违反能量守恒定律E绝对零度不可达到解析：选ADE处于液体表面层的分子较为稀薄，其分子间距较大，液体分子之间的引力大于斥力，合力表现为平行于液体界面的引力，故A正确；悬浮在液体中的固体小颗粒会不停地做无规则的运动，这种运动是布朗运动，故B错误；把很多小的单晶体放在一起，就变成了多晶体，故C错误；第二类永动机没有违反能量守恒定律，但是违背了热力学第二定律，故D正确；理论上，若粒子动能低到量子力学的最低点时，物质即达到绝对零度，不能再低。然而，绝对零度永远无法达到，只可无限逼近。因为任何空间必然存有能量和热量，也不断进行相互转换而不消失。所以绝对零度是不存在的，故E正确。3(多选)(2016兰州一中月考)如图所示，密闭容器内的氢气温度与外界空气的温度相同，现对该容器缓慢加热，当容器内的氢气温度高于外界空气的温度时，则()A氢分子的平均动能增大B氢分子的势能增大C容器内氢气的内能增大D容器内氢气的内能可能不变E容器内氢气的压强增大解析：选ACE温度是分子的平均动能的标志，氢气的温度升高，则分子的平均动能一定增大，故A正确；气体分子之间的距离比较大，气体分子势能忽略不计，故B错误；气体的内能由分子动能决定，氢气的分子动能增大，则内能增大，故C正确，D错误；根据理想气体的状态方程：C可知，氢气的体积不变，温度升高则压强增大，故E正确。考点三气体实验定律和理想气体状态方程(一)必须理清的知识联系(二)必须掌握的三个要点1压强的计算(1)被活塞、气缸封闭的气体，通常分析活塞或气缸的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律求解。如诊断卷第3题第(2)问，活塞A下方悬挂物体后，p1S3mgp0S，p2Smgp1S，去掉物体后，p1Smgp0S，p2Smgp1S，由以上四式即可求得p1、p2、p1、p2的大小。(2)被液柱封闭的气体压强，若分析液柱受力，应用平衡条件或牛顿第二定律求解，得出的压强单位为Pa。如诊断卷第6题第(2)问，水面下方h处气泡内空气的压强为p1p0ghp1，其单位为Pa。若应用pp0h或pp0h来表示压强，则压强p的单位为cmHg或mmHg。如诊断卷第2题第(2)问中，A侧空气柱的压强pp0h78.0 cmHg，p1p0h165.0 cmHg。2合理选取气体变化所遵循的规律列方程(1)若气体质量一定，p、V、T均发生变化，则选用理想气体状态方程列式求解。(2)若气体质量一定，p、V、T中有一个量不发生变化，则选用对应的实验定律列方程求解。如诊断卷第2题第(2)问，第3题第(2)问，均保持气体状态变化过程中的温度不变，故均选用玻意耳定律列式求解。3多个研究对象的问题由活塞、液柱相联系的“两团气”问题，要注意寻找两团气之间的压强、体积或位移关系，列出辅助方程，最后联立求解。如诊断卷第3题第(2)问中，上下两团气的压强关系：p1Sp2Smg，p1Sp2Smg。A活塞上升的高度l(l0l1)(l0l2)。(三)必须研透的三类常考题型1“气缸”类题型(2015全国卷)如图所示，一固定的竖直气缸由一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞。已知大活塞的质量为m12.50 kg，横截面积为S180.0 cm2；小活塞的质量为m21.50 kg，横截面积为S240.0 cm2；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为l40.0 cm；气缸外大气的压强为p1.00105 Pa，温度为T303 K。初始时大活塞与大圆筒底部相距，两活塞间封闭气体的温度为T1495 K。现气缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移。忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦，重力加速度大小g取10 m/s2。求：(1)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，气缸内封闭气体的温度；(2)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强。解析(1)设初始时气体体积为V1，在大活塞与大圆筒底部刚接触时，缸内封闭气体的体积为V2，温度为T2。由题给条件得V1S1S2V2S2l在活塞缓慢下移的过程中，用p1表示缸内气体的压强，由力的平衡条件得S1(p1p)m1gm2gS2(p1p)故缸内气体的压强不变。由盖吕萨克定律有联立式并代入题给数据得T2330 K(2)在大活塞与大圆筒底部刚接触时，被封闭气体的压强为p1。在此后与气缸外大气达到热平衡的过程中，被封闭气体的体积不变。设达到热平衡时被封闭气体的压强为p，由查理定律，有联立式并代入题给数据得p1.01105 Pa。答案(1)330 K(2)1.01105 Pa2“液柱”类题型如图所示，两端开口、粗细均匀的长直U形玻璃管内由两段水银柱封闭着长度为15 cm的空气柱，气体温度为300 K时，空气柱在U形管的左侧。(1)若保持气体的温度不变，从左侧开口处缓慢地注入25 cm长的水银柱，管内的空气柱长为多少？(2)为了使空气柱的长度恢复到15 cm，且回到原位置，可以向U形管内再注入一些水银，并改变气体的温度，应从哪一侧注入长度为多少的水银柱？气体的温度变为多少？(大气压强p075 cmHg，图中标注的长度单位均为cm)解析(1)由于气柱上面的水银柱的长度是25 cm，所以右侧水银柱的液面的高度比气柱的下表面高25 cm，所以右侧的水银柱的总长度是25 cm5 cm30 cm，玻璃管的下面与右侧段的水银柱的总长为45 cm，所以在左侧注入25 cm长的水银后，设有长度为x的水银处于底部水平管中，则50 cmx45 cm，解得x5 cm即5 cm水银处于底部的水平管中，末态压强为75 cm(2525) cm5 cm120 cmHg，由玻意耳定律p1V1p2V2代入数据，解得：L212.5 cm。(2)由水银柱的平衡条件可知需要向右侧注入25 cm长的水银柱才能使空气柱回到A、B之间，这时空气柱的压强为：p3(7550)cmHg125 cmHg由查理定律，有：解得：T3375 K。答案(1)12.5 cm(2)从右侧注入25 cm长水银柱375 K3“图像”类题型一粗细均匀的J形玻璃管竖直放置，短臂端封闭，长臂端(足够长)开口向上，短臂内封有一定质量的理想气体，初始状态时管内各段长度如图甲所示，密闭气体的温度为27 ，大气压强为75 cmHg。求：(1)若沿长臂的管壁缓慢加入5 cm长的水银柱并与下方的水银合为一体，为使密闭气体保持原来的长度，应使气体的温度变为多少？(2)在第(1)问的情况下，再使玻璃管沿绕过O点的水平轴在竖直平面内逆时针转过180，稳定后密闭气体的长度为多少？(3)在图乙所给的p T坐标系中画出以上两个过程中密闭气体的状态变化过程。解析(1)已知p1p075 cmHg，T1(27327)K300 K，p2p05 cmHg80 cmHg，则由，解得T2320 K。(2)假设玻璃管旋转180后短臂内无水银，水平管内水银柱长为x，则有p280 cmHg，p3p0(1010105x)cmHg(40x)cmHgV3S(181010x)S(38x)由p2V2p3V3可得8018(40x)(38x)解得x8 cm与假设相符，故假设成立。则密闭气体的长度为(181010x)30 cm。(3)p348 cmHg，变化过程如图所示。答案(1)320 K(2)30 cm(3)见解析第二讲振动和波动_光学1(1)(多选)一振动周期为T，位于x0处的波源从平衡位置开始沿y轴正方向做简谐运动，该波源产生的简谐横波沿x轴正方向传播，波速为v，关于在x处的质点P，下列说法正确的是_。A质点P振动周期为T，速度的最大值为vB若某时刻质点P的速度方向沿y轴负方向，则该时刻波源速度方向沿y轴正方向C质点P开始振动的方向沿y轴正方向D当P开始振动后，若某时刻波源在波峰，则质点P一定在波谷E若某时刻波源在波谷，则质点P也一定在波谷(2)如图所示，某种透明材料做成的三棱镜，其横截面是边长为a的等边三角形，现用一束宽度为a的单色平行光束，以垂直于BC面的方向正好入射到该三棱镜的AB及AC面上，结果所有从AB、AC面入射的光线进入后恰好全部直接到达BC面。求：()该材料对此平行光束的折射率；()这些直接到达BC面的光线从BC面折射而出后，如果照射到一块平行于BC面的屏上形成光斑，则当屏到BC面的距离d满足什么条件时，此光斑分为两条？解析：(1)质点P振动周期与O点振动周期相同，也为T。但其振动速度与波速不同，故A错误。x，P与O是反相点，若某时刻质点P的速度方向沿y轴负方向，则该时刻波源速度方向沿y轴正方向，故B正确。根据波的特点：简谐波传播过程中，质点的起振方向都与波源的起振方向相同，故质点P开始振动的方向沿y轴正方向，故C正确。P与O是反相点，故若某时刻波源在波峰，则质点P一定在波谷，故D正确，E错误。(2)()由于对称性，我们考虑从AB面入射的光线，这些光线在棱镜中是平行于AC面的，由对称性和几何知识可得，光线进入AB面时的入射角和折射角分别为：60，30则材料的折射率为n。()如图O为BC中点，紧靠B点从BC面射出的光线与直线AO交于D，由图可知：当光屏放在D点右侧时，根据对称性，光屏上形成两条光斑。由几何关系有ODtan a所以当光屏到BC距离d超过a时，光斑分为两条。答案：(1)BCD(2)()()大于a2(2016超级全能生26省联考)(1)(多选)关于光在传播过程中所表现的现象，下列说法正确的是_。A雨后天空出现的彩虹是光的衍射现象B白光通过分光镜在光屏上形成的彩色光带是光的色散现象C涂有增透膜的照相机镜头呈淡紫色，说明增透膜增强了对淡紫色的透色程度D夜间观看到天边星座的位置比实际位置偏高，这是光的折射现象E利用红外线进行遥感主要是因为红外线的波长长，容易发生衍射(2)一列沿x轴传播的简谐横波，其周期为T，某时刻的波形图像如图中的实线所示，再经t0.2 s的波形图如图中的虚线所示。求：()若t小于T，则此列波的波速为多大？()若t大于T，则此列波的波速为多大？解析：(1)雨后天空出现的彩虹是光的折射现象，故A错误；白光通过分光镜在光屏上形成的彩色光带是由于不同色光折射率不同而产生的色散现象，故B正确；照相机镜头所涂增透膜的厚度是绿光在薄膜中的波长的，从薄膜前后表面反射的绿光发生干涉相互抵消，即大部分通过增透膜和镜头，红色和紫色光反射后则不发生干涉，所以人眼看到镜头呈淡紫色，故C错误；夜间观看到天边星座的位置比实际位置高，这是光的折射现象，故D正确；波长越长，越容易发生衍射现象，利用红外线进行遥感是因为红外线的波长大，容易发生衍射，故E正确。(2)()t小于T，波传播的距离小于一个波长。若波向右传播，t0.2 s内传播的距离是 x11.5 m，波速为：v1 m/s7.5 m/s；若波向左传播，t0.2 s内传播的距离是 x20.5 m，波速为：v2 m/s2.5 m/s；()若t大于T：若波向右传播，t0.2 s内传播的距离是：x3，(n1,2,3，)波速为：v310(10n7.5)m/s，(n1,2,3，)若波向左传播，t0.2 s内传播的距离是：x4，(n1,2,3，)波速为：v410(10n2.5)m/s，(n1,2,3，)。答案：(1)BDE(2)()向右传播：7.5 m/s向左传播：2.5 m/s()向右传播：(10n7.5)m/s，(n1,2,3，)向左传播：(10n2.5)m/s，(n1,2,3，)3(2016南平质检)(1)(多选)彩虹产生的原因是光的色散，如图所示为太阳光射到空气中小水珠时的部分光路图，其中a、b为两种单色光，以下说法正确的是_。Aa、b光在水珠中传播的波长都比各自在真空中传播的波长要长B水珠对a光的折射率大于对b光的折射率C用同一双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光条纹间距大于b光条纹间距D在水珠中a光的传播速度小于b光的传播速度Ea、b光在同一介质中，以相同的入射角由介质射向空气，若b光能够发生全反射，则a光也一定能够发生全反射(2)一列简谐横波在t2.0 s时的波形如图甲所示，图乙是这列波中质点P的振动图像。()求这列波的波速和传播方向；()求0到2.0 s时间内，质点P通过的路程。解析：(1)根据公式vf，及v，光在水中传播的波长小于光在真空中传播的波长，故A错误；根据光路图知，太阳光进入水珠时a光的偏折程度大，则a光的折射率大于b光的折射率，故B正确；折射率小，则频率小，波长大，则知a光的波长小于b光的波长，根据干涉条纹的间距公式x知，a光干涉条纹的间距比b光干涉条纹的间距窄，故C错误；a光的折射率较大，由v分析可知，在同一玻璃中光线a的传播速度较小，故D正确；a、b光在同一介质中，因a光的折射率较大，依据sin C，可知，a光的临界角较小，当以相同的入射角由介质射向空气，若b光能够发生全反射，则a光也一定能够发生全反射，故E正确。(2)()由题图可知，8 cm，T4 s，波速v2 cm/s由振动图像可知，t2.0 s时质点P向下振动，由上下坡法可知，该波向右传播。()质点的周期T4 s,0到2.0 s时间内，质点振动周期，通过的路程为2振幅，所以质点经历的路程：S2A26 cm12 cm。答案：(1)BDE(2)()2 cm/s方向向右()12 cm4(2016全国乙卷)(1)(多选)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8 m/s的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近。该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s。下列说法正确的是_。A水面波是一种机械波B该水面波的频率为6 HzC该水面波的波长为3 mD水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去E水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移(2)如图，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0 m。从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为。()求池内的水深；()一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为2.0 m。当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45。求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)。解析：(1)水面波是一种机械波，说法A正确。根据题意得周期T s s，频率f0.6 Hz，说法B错误。波长 m3 m，说法C正确。波传播过程中，传播的是振动形式，能量可以传递出去，但质点并不随波迁移，说法D错误，说法E正确。(2)()如图，设到达池边的光线的入射角为i，依题意，水的折射率n，光线的折射角90。由折射定律有nsin isin 由几何关系有sin i式中，l3.0 m，h是池内水的深度。联立式并代入题给数据得h m2.6 m。()设此时救生员的眼睛到池边的距离为x。依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角为45。由折射定律有nsin isin 式中，i是光线在水面的入射角。设池底点光源A到水面入射点的水平距离为a。由几何关系有sin ixlah式中h2 m。联立式得xm0.7 m。答案：(1)ACE(2)()2.6 m()0.7 m5.(2015全国卷)(1)(多选)如图，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为，经折射后射出a、b两束光线。则_。A在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度B在真空中，a光的波长小于b光的波长C玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D若改变光束的入射方向使角逐渐变大，则折射光线a首先消失E分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距(2)平衡位置位于原点O的波源发出的简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播，P、Q为x轴上的两个点(均位于x轴正向)，P与O的距离为35 cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间。已知波源自t0时由平衡位置开始向上振动，周期T1 s，振幅A5 cm。当波传到P点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过5 s，平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置。求：()P、Q间的距离；()从t0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过的路程。解析：(1)通过光路图可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃砖对a光的折射率大于b光的折射率，选项C错误。a光的频率大于b光的频率，波长小于b光的波长，选项B正确。由n知，在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，选项A正确。入射角增大时，折射率大的光线首先发生全反射，a光首先消失，选项D正确。做双缝干涉实验时，根据x得a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，选项E错误。(2)()由题意，O、P两点间的距离与波长之间满足OP波速v与波长的关系为v在t5 s的时间间隔内，波传播的路程为vt。由题意有vtPQ式中，PQ为P、Q间的距离。由式和题给数据，得PQ133 cm。()Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源运动的时间为t1tT波源从平衡位置开始运动，每经过，波源运动的路程为A。由题给条件得t125故t1时间内，波源运动的路程为s25A125 cm。答案：(1)ABD(2)()133 cm()125 cm6(2016全国丙卷)(1)(多选)由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播。波源振动的频率为20 Hz，波速为16 m/s。已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧，且P、Q和S的平衡位置在一条直线上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为15.8 m、14.6 m。P、Q开始振动后，下列判断正确的是_。AP、Q两质点运动的方向始终相同BP、Q两质点运动的方向始终相反C当S恰好通过平衡位置时，P、Q两点也正好通过平衡位置D当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰E当S恰好通过平衡位置向下运动时，Q在波峰(2)如图，玻璃球冠的折射率为，其底面镀银，底面的半径是球半径的倍；在过球心O且垂直于底面的平面(纸面)内，有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点，该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点，求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角。解析：(1)简谐横波的波长 m0.8 m。P、Q两质点距离波源S的距离PS15.8 m19，SQ14.6 m18。因此P、Q两质点运动的方向始终相反，A错误，B正确。当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰的位置，Q在波谷的位置。当S恰好通过平衡位置向下运动时，P在波谷的位置，Q在波峰的位置。C错误，D、E正确。(2)设球半径为R，球冠底面中心为O，连接OO，则OOAB。令OAO，有cos 即30由题意知MAAB所以OAM60设图中N点为光线在球冠内底面上的反射点，则光线的光路图如图所示。设光线在M点的入射角为i，折射角为r，在N点的入射角为i，反射角为i，玻璃的折射率为n。由于OAM为等边三角形，有i60由折射定律有sin insin r代入题给条件n得r30作底面在N点的法线NE，由NEAM，有i30根据反射定律，有i30连接ON，由几何关系知MANMON，故有MNO60由式得ENO30于是ENO为反射角，ON为反射光线。这一反射光线经球面再次折射后不改变方向。所以，射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角为180ENO150。答案：(1)BDE(2)150考点一机械振动和机械波(一)必须理清的知识联系(二)必须弄明的三个问题1波的传播问题(1)沿波的传播方向上各质点的起振方向与波源的起振方向一致。(2)介质中各质点随波振动，但并不随波迁移。如诊断卷第4题第(1)问E选项。(3)沿波的传播方向上波每个周期传播一个波长的距离。如诊断卷第5题第(2)问中，波传到P点后，经过5 s，Q点第一次处于波峰位置，也就是说Q点前方处开始振动，由此可得：5PQ，可得：PQ133 cm。(4)在波的传播过程中，同一时刻如果一个质点处于波峰，而另一质点处于波谷，则这两个质点一定是反相点。如诊断卷第6题第(1)问中，因PS19，SQ18，也就是说当P在波峰时，Q一定在波谷，这两点的振动方向始终相反。2波的叠加问题(1)两个振动情况相同的波源形成的波，在空间某点振动加强的条件为xn，振动减弱的条件为xn。两个振动情况相反的波源形成的波，在空间某点振动加强的条件为xn，振动减弱的条件为xn。(2)振动加强点的位移随时间而改变，振幅最大。3波的多解问题由于波的周期性、波传播方向的双向性，波的传播问题易出现多解现象。如诊断卷第2题第(2)问，只说波沿x轴传播，则有向左、向右两种方向可能；而波形图在0.2 s内由实线波形变为虚线波形，波可能向右传播n，也可能向左传播n，故其波速出现多解现象。1(多选)如图是水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，以波源S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线)，S1的振幅A14 cm，S2的振幅A23 cm，则下列说法正确的是()A质点D是振动减弱点B质点A、D在该时刻的高度差为14 cmC再过半个周期，质点B、C是振动加强点D质点C的振幅为1 cmE质点C此刻以后将向下振动解析：选BDE由图像可知，D点为两波谷相遇是加强点，选项A错误；此时A点在加强后的最高点，D点在加强后的最低点，由合成叠加关系可知A、D的高度差为14 cm，选项B正确；由于两波的频率相等，叠加后会形成稳定的干涉图像，所以A、D点始终是加强点，B、C点始终是减弱点，选项C错