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    （物理选修模块3-3）

           为适应太空环境，去太空旅行的航天员都要穿航天服．航天服有一套生命保障系统，为航天员提供合适的温度、氧气和气压，让航天员在太空中如同在地面上一样。假如在地面上航天服内气压为1 atm，气体体积为2 L，到达太空后由于外部气压低，航天服急剧膨胀，内部气体体积变为4 L，使航天服达到最大体积．若航天服内气体的温度不变，将航天服视为封闭系统。

       （1）求此时航天服内的气体压强。

       （2）由地面到太空过程中航天服内气体吸热还是放热，为什么?

    （1）0.5 atm  （2）吸热   气体内能不变，由热力学第一定律可知气体吸热


    解析:

    （1） 对航天服内气体，开始时压强为P1=1 atm，体积为V1=2 L，到达太空后压强为P2，气体体积为V2=4 L.因等温变化有P1V1= P2V2 。解得P2=0.5 atm（5分）

    （2） 航天服内气体吸热．因为体积膨胀对外做功，而航天服内气体温度不变，即气体内能不变，由热力学第一定律可知气体吸热（3分）

    练习册系列答案
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    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    选做题（请从A、B和C三小题中选定两小题作答，并在答题卡上把所选题目对应字母前的方框涂满涂黑．如都作答，则按A、B两小题评分．）
    A．（选修模块3-3）
    （1）下列说法正确的是
     

    A．只要外界对气体做功，气体内能一定增大
    B．物体由气态变成液态的过程，分子势能减小
    C．当分子间距离增大时，分子间引力增大，而分子间斥力减小
    D．液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的分子势能
    （2）如图所示精英家教网，弹簧一端固定于水平面上，另一端与质量为m的活塞拴接在一起，开口向下、质量为M的气缸与活塞一起封闭了一定质量的气体．气缸和活塞均可与外界进行热交换．若外界环境的温度缓慢降低，则封闭气体的体积将
     
    （填“增大”、“减小”或“不变”），同时将
     
    （填“吸热”、“放热”或“既不吸热，也不放热”）．
    （3）某种油的密度为ρ，摩尔质量为M．取体积为V的油慢慢滴出，可滴n滴．将其中一滴滴在广阔水面上，形成面积为S的单分子油膜．试估算：①阿伏加德罗常数；②其中一滴油滴含有的分子数．
    B．（选修模块3-4）
    （1）以下说法中正确的是
     

    A．隐形战机表面涂料利用了干涉原理，对某些波段的电磁波，涂料膜前后表面反射波相互抵消
    B．全息照片往往用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性
    C．根据宇宙大爆炸学说，遥远星球发出的红光被地球接收到时可能是红外线
    D．海市蜃楼是光的色散现象引起的
    （2）有两个同学利用假期分别去参观北大和南大的物理实验室，各自在那里利用先进的DIS系统较准确地探究了“单摆的周期T与摆长L的关系”，他们通过校园网交换实验数据，并由计算机绘制了T2～L图象，如图甲所示．去北大的同学所测实验结果对应的图线是
     
    （选填“A”或“B”）．另外，在南大做探究的同学还利用计算机绘制了其在实验室
    得到的两个单摆的振动图象（如图乙），由图可知，两单摆摆长之比
    La
    Lb
    =
     
    ．
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    （3）如图所示，半圆玻璃砖的半径R=10cm，折射率为n=
    		3
    ，直径AB与屏幕垂直并接触于A点．激光a以入射角i=30°射向半圆玻璃砖的圆心O，结果在水平屏幕MN上出现两个光斑．求两个光斑之间的距离L．
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    C．（选修模块3-5）
    （1）下列说法正确的有
     

    A．卢瑟福的α粒子散射实验可以估测原子核的大小
    B．氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动加速度增大
    C．物质波是一种概率波，在微观物理学中不可以用“轨迹”来描述粒子的运动
    D．β衰变说明了β粒子（电子）是原子核的组成部分
    （2）如图为氢原子的能级图，大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时，发出多个能量不同的光子，其中频率最大的光子能量为
     
    eV，若用此光照射逸出功为2.75V的光电管上，则加在该光电管上的反向遏止电压为
     
    V
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    （3）查德威克通过α粒子轰击铍核的实验发现了中子．
    完成下列核反应方程：24He+49Be→
     

    通过在云室中让中子与静止的已知质量的核发生正碰的实验可以测定中子的质量，若已知被碰核氮核的质量为M，中子的入射速度大小为v，反弹速度大小为
    13v
    15
    ，氮核在碰撞中获得的速度大小为
    2v
    15
    ，则中子的质量多大？

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    精英家教网[物理选修模块3-3]
    （1）民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是点燃一个小罐内的少量酒精，当酒精燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上．设火罐内气体为质量恒定的理想气体，则火罐开口端紧压在皮肤上后
     
    ．
    A．火罐能被紧紧地“吸”在皮肤上是分子间作用力的作用
    B．火罐内的气体，温度降低，体积几乎不变，压强减小
    C．火罐内气体压强不变，温度降低．体积减小
    D．火罐内气体温度降低，放出热量，分子平均动能减小
    E．火罐内气体的压强小于大气压强，是大气对火罐的压力使其“吸”在皮肢上
    （2）一足够高的直立汽缸上端开口，用一个活塞封闭了一段气柱，活塞的横截面积S=0.01m2，活塞与汽缸壁间的摩擦不计，汽缸侧壁通过一个开口与“U”形管相接，“U”形管内的气体体积忽略不计，已知图示状态时气体的温度为7℃，“U”形管内水银面的高度差h1=5cm．大气压强p0=1.0×105Pa保持不变，水银的密度ρ=13.6×l03kg/m3，g=10m/s2．绝对零度为-273℃，求：（取重力加速度g=10m/s2）
    ①活塞的重力G．
    ②若在活塞上添加沙粒，同时对汽缸内的气体加热，始终保持活塞的高度不变，此过程缓慢进行，当气体的温度升高到37℃时，“U”形管内水银面的高度差为多少？（结果保留两位有效数字）

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    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    第Ⅰ卷（选择题　共31分）

    一、单项选择题．本题共5小题，每小题3分，共计15分．每小题只有一个选项符合题意．

    1. 关于科学家和他们的贡献，下列说法中正确的是[来源:Www..com]

    A．安培首先发现了电流的磁效应

    B．伽利略认为自由落体运动是速度随位移均匀变化的运动

    C．牛顿发现了万有引力定律，并计算出太阳与地球间引力的大小

    D．法拉第提出了电场的观点，说明处于电场中电荷所受到的力是电场给予的

    2．如图为一种主动式光控报警器原理图，图中R1和R2为光敏电阻，R3和R4为定值电阻．当射向光敏电阻R1和R2的任何一束光线被遮挡时，都会引起警铃发声，则图中虚线框内的电路是

    A．与门                  B．或门               C．或非门                  D．与非门

     


    3．如图所示的交流电路中，理想变压器原线圈输入电压为U1，输入功率为P1，输出功率为P2，各交流电表均为理想电表．当滑动变阻器R的滑动头向下移动时

    A．灯L变亮                                    B．各个电表读数均变大

    C．因为U1不变，所以P1不变                              D．P1变大，且始终有P1= P2

    4．竖直平面内光滑圆轨道外侧，一小球以某一水平速度v0从A点出发沿圆轨道运动，至B点时脱离轨道，最终落在水平面上的C点，不计空气阻力．下列说法中不正确的是

    A．在B点时，小球对圆轨道的压力为零

    B．B到C过程，小球做匀变速运动

    C．在A点时，小球对圆轨道压力大于其重力

    D．A到B过程，小球水平方向的加速度先增加后减小

    5．如图所示，水平面上放置质量为M的三角形斜劈，斜劈顶端安装光滑的定滑轮，细绳跨过定滑轮分别连接质量为m1和m2的物块．m1在斜面上运动，三角形斜劈保持静止状态．下列说法中正确的是

    A．若m2向下运动，则斜劈受到水平面向左摩擦力

    B．若m1沿斜面向下加速运动，则斜劈受到水平面向右的摩擦力

    C．若m1沿斜面向下运动，则斜劈受到水平面的支持力大于（m1+ m2+M）g

    D．若m2向上运动，则轻绳的拉力一定大于m2g

    二、多项选择题．本题共4小题，每小题4分，共计16分．每小题有多个选项符合题意．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的得0分．

    6．木星是太阳系中最大的行星，它有众多卫星．观察测出：木星绕太阳作圆周运动的半径为r1、 周期为T1；木星的某一卫星绕木星作圆周运动的半径为r2、 周期为T2．已知万有引力常量为G，则根据题中给定条件

    A．能求出木星的质量

    B．能求出木星与卫星间的万有引力

    C．能求出太阳与木星间的万有引力

    D．可以断定

    7．如图所示，xOy坐标平面在竖直面内，x轴沿水平方向，y轴正方向竖直向上，在图示空间内有垂直于xOy平面的水平匀强磁场．一带电小球从O点由静止释放，运动轨迹如图中曲线．关于带电小球的运动，下列说法中正确的是

    A．OAB轨迹为半圆

    B．小球运动至最低点A时速度最大，且沿水平方向

    C．小球在整个运动过程中机械能守恒

    D．小球在A点时受到的洛伦兹力与重力大小相等

    8．如图所示，质量为M、长为L的木板置于光滑的水平面上，一质量为m的滑块放置在木板左端，滑块与木板间滑动摩擦力大小为f，用水平的恒定拉力F作用于滑块．当滑块运动到木板右端时，木板在地面上移动的距离为s，滑块速度为v1，木板速度为v2，下列结论中正确的是

    A．上述过程中，F做功大小为　　　　　　　　　　　　

    B．其他条件不变的情况下，F越大，滑块到达右端所用时间越长

    C．其他条件不变的情况下，M越大，s越小

    D．其他条件不变的情况下，f越大，滑块与木板间产生的热量越多

    9．如图所示，两个固定的相同细环相距一定的距离，同轴放置，O1、O2分别为两环的圆心，两环分别带有均匀分布的等量异种电荷．一带正电的粒子从很远处沿轴线飞来并穿过两环．则在带电粒子运动过程中

    A．在O1点粒子加速度方向向左

    B．从O1到O2过程粒子电势能一直增加

    C．轴线上O1点右侧存在一点，粒子在该点动能最小

    D．轴线上O1点右侧、O2点左侧都存在场强为零的点，它们关于O1、O2连线中点对称

     


    第Ⅱ卷（非选择题　共89分）

    三、简答题：本题分必做题（第lO、11题)和选做题(第12题)两部分，共计42分．请将解答填写在答题卡相应的位置．

    必做题

    10．测定木块与长木板之间的动摩擦因数时，采用如图所示的装置，图中长木板水平固定．

    （1）实验过程中，电火花计时器应接在  ▲  （选填“直流”或“交流”）电源上．调整定滑轮高度，使  ▲  ．

    （2）已知重力加速度为g，测得木块的质量为M，砝码盘和砝码的总质量为m，木块的加速度为a，则木块与长木板间动摩擦因数μ=  ▲  ．

    （3）如图为木块在水平木板上带动纸带运动打出的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻两计数点间还有4个打点未画出．从纸带上测出x1=3.20cm，x2=4.52cm，x5=8.42cm，x6=9.70cm．则木块加速度大小a=  ▲  m/s2(保留两位有效数字)．

     


    11．为了测量某电池的电动势 E（约为3V）和内阻 r，可供选择的器材如下：

    A．电流表G1（2mA  100Ω）             B．电流表G2（1mA  内阻未知）

    C．电阻箱R1（0~999.9Ω）                      D．电阻箱R2（0~9999Ω）

    E．滑动变阻器R3（0~10Ω  1A）         F．滑动变阻器R4（0~1000Ω  10mA）

    G．定值电阻R0（800Ω  0.1A）               H．待测电池

    I．导线、电键若干

    （1）采用如图甲所示的电路，测定电流表G2的内阻，得到电流表G1的示数I1、电流表G2的示数I2如下表所示：

    I1（mA）

    0.40

    0.81

    1.20

    1.59

    2.00

    I2（mA）

    0.20

    0.40

    0.60

    0.80

    1.00

     


    根据测量数据，请在图乙坐标中描点作出I1—I2图线．由图得到电流表G2的内阻等于

      ▲  Ω．

    （2）在现有器材的条件下，测量该电池电动势和内阻，采用如图丙所示的电路，图中滑动变阻器①应该选用给定的器材中  ▲  ，电阻箱②选  ▲  （均填写器材代号）．

    （3）根据图丙所示电路，请在丁图中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接．

     


    12．选做题(请从A、B和C三小题中选定两小题作答，并在答题卡上把所选题目对应字母后的方框涂满涂黑．如都作答，则按A、B两小题评分．)

    A．(选修模块3-3)(12分)

    （1）下列说法中正确的是  ▲ 

    A．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存在张力

    B．扩散运动就是布朗运动

    C．蔗糖受潮后会粘在一起，没有确定的几何形状，它是非晶体

    D．对任何一类与热现象有关的宏观自然过程进行方向的说明，都可以作为热力学第二定律的表述

    （2）将1ml的纯油酸加到500ml的酒精中，待均匀溶解后，用滴管取1ml油酸酒精溶液，让其自然滴出，共200滴．现在让其中一滴落到盛水的浅盘内，待油膜充分展开后，测得油膜的面积为200cm2，则估算油酸分子的大小是  ▲  m（保留一位有效数字）．

    （3）如图所示，一直立的汽缸用一质量为m的活塞封闭一定量的理想气体，活塞横截面积为S，汽缸内壁光滑且缸壁是导热的，开始活塞被固定，打开固定螺栓K，活塞下落，经过足够长时间后，活塞停在B点，已知AB=h，大气压强为p0，重力加速度为g．

    ①求活塞停在B点时缸内封闭气体的压强；

    ②设周围环境温度保持不变，求整个过程中通过缸壁传递的热量Q（一定量理想气体的内能仅由温度决定）．

    B．(选修模块3-4)(12分)

    （1）下列说法中正确的是  ▲ 

    A．照相机、摄影机镜头表面涂有增透膜，利用了光的干涉原理

    B．光照射遮挡物形成的影轮廓模糊，是光的衍射现象

    C．太阳光是偏振光

    D．为了有效地发射电磁波，应该采用长波发射

    （2）甲、乙两人站在地面上时身高都是L0, 甲、乙分别乘坐速度为0.6c和0.8c（c为光速）的飞船同向运动，如图所示．此时乙观察到甲的身高L  ▲  L0；若甲向乙挥手，动作时间为t0，乙观察到甲动作时间为t1，则t1  ▲  t0（均选填“>”、“ =” 或“<”）．

    （3）x=0的质点在t=0时刻开始振动，产生的波沿x轴正方向传播，t1=0.14s时刻波的图象如图所示，质点A刚好开始振动．

    ①求波在介质中的传播速度；

    ②求x=4m的质点在0.14s内运动的路程．

       C．(选修模块3-5)(12分)

    （1）下列说法中正确的是  ▲ 

    A．康普顿效应进一步证实了光的波动特性

    B．为了解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的能量是量子化的

    C．经典物理学不能解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征

    D．天然放射性元素衰变的快慢与化学、物理状态有关

    （2）是不稳定的，能自发的发生衰变．

    ①完成衰变反应方程    ▲  ．

    ②衰变为，经过  ▲  次α衰变，  ▲  次β衰变．

    （3）1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子．科学研究表明其核反应过程是：α粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核，复核发生衰变放出质子，变成氧核．设α粒子质量为m1，初速度为v0，氮核质量为m2，质子质量为m0, 氧核的质量为m3，不考虑相对论效应．

    ①α粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间，复核的速度为多大？

    ②求此过程中释放的核能．

    四、计算题：本题共3小题，共计47分．解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．

    13．如图所示，一质量为m的氢气球用细绳拴在地面上，地面上空风速水平且恒为v0，球静止时绳与水平方向夹角为α．某时刻绳突然断裂，氢气球飞走．已知氢气球在空气中运动时所受到的阻力f正比于其相对空气的速度v，可以表示为f=kv（k为已知的常数）．则

    （1）氢气球受到的浮力为多大？

    （2）绳断裂瞬间，氢气球加速度为多大？

    （3）一段时间后氢气球在空中做匀速直线运动，其水平方向上的速度与风速v0相等，求此时气球速度大小（设空气密度不发生变化，重力加速度为g）．

     


    14．如图所示，光滑绝缘水平面上放置一均匀导体制成的正方形线框abcd，线框质量为m，电阻为R，边长为L．有一方向竖直向下的有界磁场，磁场的磁感应强度为B，磁场区宽度大于L，左边界与ab边平行．线框在水平向右的拉力作用下垂直于边界线穿过磁场区．

    （1）若线框以速度v匀速穿过磁场区，求线框在离开磁场时ab两点间的电势差；

    （2）若线框从静止开始以恒定的加速度a运动，经过t1时间ab边开始进入磁场，求cd边将要进入磁场时刻回路的电功率；

    （3）若线框以初速度v0进入磁场，且拉力的功率恒为P0．经过时间T，cd边进入磁场，此过程中回路产生的电热为Q．后来ab边刚穿出磁场时，线框速度也为v0，求线框穿过磁场所用的时间t．

          

    15．如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，MN为其左边界，磁场中放置一半径为R的圆柱形金属圆筒，圆心O到MN的距离OO1=2R，圆筒轴线与磁场平行．圆筒用导线通过一个电阻r0接地，最初金属圆筒不带电．现有范围足够大的平行电子束以速度v0从很远处沿垂直于左边界MN向右射入磁场区，已知电子质量为m，电量为e．

    （1）若电子初速度满足，则在最初圆筒上没有带电时，能够打到圆筒上的电子对应MN边界上O1两侧的范围是多大？

    （2）当圆筒上电量达到相对稳定时，测量得到通过电阻r0的电流恒为I，忽略运动电子间的相互作用，求此时金属圆筒的电势φ和电子到达圆筒时速度v（取无穷远处或大地电势为零）．

    （3）在（2）的情况下，求金属圆筒的发热功率．

     


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    科目：高中物理 来源：2012年河北省衡水市故城县郑口中学高考物理模拟试卷（解析版） 题型：解答题

    [物理选修模块3-3]
    （1）民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是点燃一个小罐内的少量酒精，当酒精燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上．设火罐内气体为质量恒定的理想气体，则火罐开口端紧压在皮肤上后______．
    A．火罐能被紧紧地“吸”在皮肤上是分子间作用力的作用
    B．火罐内的气体，温度降低，体积几乎不变，压强减小
    C．火罐内气体压强不变，温度降低．体积减小
    D．火罐内气体温度降低，放出热量，分子平均动能减小
    E．火罐内气体的压强小于大气压强，是大气对火罐的压力使其“吸”在皮肢上
    （2）一足够高的直立汽缸上端开口，用一个活塞封闭了一段气柱，活塞的横截面积S=0.01m2，活塞与汽缸壁间的摩擦不计，汽缸侧壁通过一个开口与“U”形管相接，“U”形管内的气体体积忽略不计，已知图示状态时气体的温度为7℃，“U”形管内水银面的高度差h1=5cm．大气压强p=1.0×105Pa保持不变，水银的密度ρ=13.6×l03kg/m3，g=10m/s2．绝对零度为-273℃，求：（取重力加速度g=10m/s2）
    ①活塞的重力G．
    ②若在活塞上添加沙粒，同时对汽缸内的气体加热，始终保持活塞的高度不变，此过程缓慢进行，当气体的温度升高到37℃时，“U”形管内水银面的高度差为多少？（结果保留两位有效数字）

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