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）

选考题专项练(四)请在下面的选修3-3和选修3-4模块中任选一个模块作答。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sin37°=0.6,cos37°=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=0.2sin10πt(m),介质中P点与M、N两个波源的距离分别为3m和5m,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10m/s,则简谐横波的波长为　　　　　m;P点的振动　　　　　(选填“加强”或“减弱”);0~1s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2。 (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3m,光在真空传播的速度为c=3.0×108m/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)p0Sg　(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+mgcos37°S气体的体积V1=V平台水平时,汽缸内气体压强的大小p2=p0+mgS气体的体积V2=0.9V由玻意耳定律有p1V1=p2V2联立得m=p0Sg。(ⅱ)降温过程,汽缸内气体压强不变由盖-吕萨克定律有V2T0=V30.9T0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)9.4×10-9s解析(1)根据简谐运动的表达式,可知T=2π10πs=0.2s,根据v=λT,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=310s=0.3s,N波源的振动形式到达P点的时间t1=510s=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=212T,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=sin45°sinr 解得r=30°则该折射光线在侧面的入射角θ=60°sinC=1n,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=cn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=dcosr光线在冰砖中传播所用的时间t=xv代入数据得t=9.4×10-9s。