高中物理简答题

(10分)两个小物块放在水平地面上，与地面的动摩擦因数相同，两物块间的距离d ="170m" ，它们的质量分别为m₁=2kg、m₂=3kg。现令它们分别以初速度v₁=10m/s和v₂=2m/s相向运动，经过时间t=20s，两物块相遇，试求：两物块相遇时m₁的速度。
某同学解答过程如下：
由于两物块与地面的动摩擦因数相同，则两物块加速度相同，设为a。
相遇时，两物块位移大小之和为d，有
代入数据得a的大小，再由运动学公式求得两物块相遇时m₁的速度。
你认为上述解法是否正确？若正确，根据上述列式求出结果；若不正确，指出错误原因并求出正确结果。

如图所示，△ABC为一直角三棱镜的截面，其顶角为θ=30°。P为垂直于直线BCD的光屏，现一宽度等于AB的单色平行光束垂直射向AB面，在屏P上形成一条宽度等于的光带，试作出光路图并求棱镜的折射率。（其中AC的右方存在有折射率为在的透明介质）

如图所示，一圆柱体静止在地面上，杆与圆柱体接触也处于静止状态，分析杆受的弹力．

如图所示为用某种透明材料制成的一块柱形棱镜的截面图，圆弧CD为半径为R的四分之一的圆周，圆心为O，光线从AB面上的某点入射，入射角，它进入棱镜后恰好以临界角射在BC面上的O点。

(a)画出光线由AB面进入棱镜且从CD弧面射出的光路图；
(b)求该棱镜的折射率n；
(c)求光线在该棱镜中传播的速度大小(已知光在空气中的传播速度c＝3.0×10⁸m/s)。

某介质中形成一列简谐波，t=0时刻的波形如图中实线所示

[Ⅰ]若波向右传播。零时刻刚好传到B点，且再经过0.6s，P点也开始起振，求：①该列波的周期T；②从t=0时刻起到P点第一次达到波峰时止，O点对平衡位置的位移y₀及其所经过的路程s₀各为多少？
[Ⅱ]若该列波的传播速度大小为20m/s，且波形由实线变为虚线需要经历0.525s时间，则该列波的传播方向如何？（要写出具体判断过程）

如图所示，放置在真空中的三棱镜的横截面为直角三角形ABC，∠A=30⁰，在BC的延长线上有一单色光源S，从S射出的一条光线从AC边上的D点（图中未标出）处射入棱镜中，经三棱镜折射后垂直于AB边射出.若S、D两点的距离为d，且光从光源S到D点的传播时间跟光在三棱镜中传播的时间相等.已知该三棱镜的折射率为。求：

①光线SD射到AC边上的入射角为          ；
②入射点D到顶点A的距离。

如图为氢原子的能级图，已知处于较高能级的氢原子能自发地向较低能级跃迁，则：

（1）一群氢原子由n＝4能级向n＝1能级跃迁时最多可辐射出________种不同频率的光．
（2）要想使处在n＝2激发态的氢原子电离至少吸收________eV的能量．

（1）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．PM2.5（指空气中直径小于2.5微米的悬浮颗粒物）在空气中的运动属于分子热运动

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．水的饱和汽压随温度的升高而增大
F．分子间引力总是随着分子间距离的减小而减小
（2）一端开口的极细玻璃管开口朝下竖直立于水银槽的水银中，初始状态管内外水银面的高度差为l₀=62cm，系统温度27℃。因怀疑玻璃管液面上方存在空气，现从初始状态分别进行两次试验如下：

保持系统温度不变，将玻璃管竖直向上提升（开口仍在水银槽液面以下），结果液面高度差增加；将系统温度升到77℃，结果液面高度差减小。已知玻璃管内粗细均匀，空气可看成理想气体，热力学零度可认为为-273℃。求：
①实际大气压为多少cmHg？
②初始状态玻璃管内的空气柱有多长？

阅读《探海神器——“蛟龙”号》，回答问题。
探海神器——“蛟龙”号
2012年6月24日是个伟大的日子！“蛟龙”号载人潜水器深潜7020米新纪录诞生，“神舟九号”宇宙飞船与“天宫一号”手动交会对接成功，“蛟龙”与“神九”互致祝福，进行了穿越海天的对话，实现了“可上九天揽月，可下五洋捉鳖”的伟大梦想！

目前，“蛟龙”号具备了在全球99.8%的海洋深处开展科学研究、资源勘探的能力。“蛟龙”号的形状外观如图所示，部分参数见下方表格。

“蛟龙”号部分参数
长宽高	8.2米3.0 米 3.4米
自身质量	22吨
最大荷载	240公斤
载人	限3人
最大速度	25海里/小时
巡航速度	1海里/小时
最大工作设计深度	7000米
正常在水下工作时间	12小时

这次深潜纪录的创造反映了“蛟龙”号高端技术的创新与突破。
新技术突破——高速水声通信技术
电磁波在海水中传播的距离很有限，而普通水声传输又有延时长、复杂环境中有效提取信号难等严重缺陷，“蛟龙”号潜入深海数千米，如何实现实时通讯是个重要难题。中国科学院研发了具有世界先进水平的高速水声通信技术——利用通信声呐进行水下通信联络，成功解决了这一难题。通信声呐是由发射基阵和接收基阵组成，基阵又由换能器基元组成。换能器一般用压电陶瓷材料制成，可将发射机产生的电信号转换为声信号，也可以将接收机接收的声信号转换为电信号。此次“蛟龙”与“神九”成功实现穿越海天对话，高速水声通信技术功不可没。
新技术突破二——大容量充油银锌蓄电池
“蛟龙”号搭载的是我国自主研发的、储存电能超过110千瓦时的大容量充油银锌蓄电池，该电池的蓄电能力为美国同类潜水器蓄电池的2倍，成功解决了“蛟龙”号正常水下工作时间长，但又不能携带太重蓄电池的困难。
新技术突破三——悬停定位和自动航行
由于不同海域、不同深度的海水密度不同，“蛟龙”号在水中受到的浮力是变化的。按潜航员叶聪的说法，“这次7000米级海试的试验海域，根据测量，海面海水的密度是每立方米1021公斤，而7000米深的海水密度变成每立方米1059公斤。‘蛟龙’号自重22吨，算下来在7000米深度时受到的浮力大概比在海面时要大800多公斤力”（公斤力是工程中常用的力的单位，1公斤力大约等于10牛）。
浮力的变化要靠压载铁来平衡，所谓“压载铁”，就是给“蛟龙”号增加重量的铁块。“蛟龙”号海试团队用周密的数学模型，能根据在不同海域测得的海水温度、盐度和深度等参数精确地计算下潜时所需要的“压载铁”重量。
“蛟龙”号挂好所需压载铁，注水下潜，当下潜至预定深度时，“蛟龙”号能克服自身晃动、海底洋流等内外干扰，通过适时抛掉一定数量的压载铁，利用相关技术实现悬停。此外，“蛟龙”号还具备自动定向、定高、定深三大功能，能够在复杂环境中自动航行，在已公开的消息中，尚未有国外深潜器具备类似功能．当完成工作后，潜航员再抛掉适量的压载铁，实现上浮，可见，无论是下潜，悬停，还是上浮，压载铁的作用都是巨大的。
“祝愿中国载人深潜事业取得新的更大成就！祝愿我们的祖国繁荣昌盛！”，“神九”航天员景海鹏在太空向“蛟龙”号的祝贺，送出了全体中华儿女的心声！
⑴换能器可实现          信号与          信号的相互转换．
⑵潜艇下潜深度一般是几百米，而“蛟龙”号下潜深度一般是几千米，“蛟龙”号在深海中必须通过抛掉压载铁实现上浮，而不是像潜艇那样采用排水的方法实现上浮，请写出可能的原因及你的理由：        。
(3)请估算“蛟龙”号的体积大小，并写出估算过程。

某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行研究。物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为 $50\mathrm{Hz}$ ，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是点，在打出C点时物块的速度大小为 $\mathrm{m}/\mathrm{s}$ （保留3位有效数字）；物块下滑的加速度大小为 $\mathrm{m}/s^2$ （保留2位有效数字）。

如图所示，一水平放置的矩形线圈 a b cd，在细长的磁铁 N 极附近竖直下落，保持 b c边在纸外， a b 边在纸内，由图中位置Ⅰ经位置Ⅱ到位置Ⅲ，这三个位置都靠得很近，且位置Ⅱ刚好在条形磁铁中心轴线上，在这个过程中穿过线圈的磁通量怎样变化？有无感应电流？

如图所示，是法拉第在1831年9月24日所做的一次实验装置，他把两根磁棒搭成倒V字形，中间加入一个套有线圈的软铁棒，线圈两端与电流计相连。当把夹入的这根铁棒迅速拉开或夹入时，电流计的指针都会发生偏转，请解释它产生感应电流的原因

(1)如图所示的装置,弹簧振子的固有频率是4 Hz. 现匀速转动把手,给弹簧振子以周期性的驱动力,测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1Hz,则把手转动的频率为_______.

A.1 Hz
B.3 Hz
C.4 Hz
D.5 Hz
(2)如图所示,两艘飞船A、B 沿同一直线同向飞行,相对地面的速度均为v(v 接近光速c). 地面上测得它们相距为L,则A 测得两飞船间的距离_______ (选填“大于”、“等于”或“小于”)L. 当B 向A 发出一光信号,A 测得该信号的速度为_______.

(3)如图为单反照相机取景器的示意图,ABCDE为五棱镜的一个截面,ABBC. 光线垂直AB 射入,分别在CD 和EA 上发生反射,且两次反射的入射角相等,最后光线垂直BC 射出.若两次反射都为全反射,则该五棱镜折射率的最小值是多少?(计算结果可用三角函数表示)

（1）如图甲所示，在某一均匀介质中，A、B是振动情况完全相同的两个波源，其简谐运动表达式均为，介质中P点与A、B两波源间的距离分别为4m和5m，两波源形成的简谐波分别沿AP、BP方向传播，波速都是10m/s。

①求简谐横波的波长。
②P点的振动         （填“加强”或“减弱”）。
（2）如图乙所示，ABCD是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入。已知棱镜的折射率，AB=BC=8cm，OA=2cm，∠OAB=60°。
①求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向。
②第一次的出射点距C      cm。

利用图（a）所示的装置验证动量守恒定律。在图（a）中，气垫导轨上有、两个滑块，滑块右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器（图中未画出）的纸带相连；滑块左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器（未完全画出）可以记录遮光片通过光电门的时间。

实验测得滑块质量，滑块的质量，遮光片的宽度；打点计时器所用的交流电的频率为。将光电门固定在滑块的右侧，启动打点计时器，给滑块一向右的初速度，使它与相碰；碰后光电计时器显示的时间为，碰撞前后打出的纸带如图（b）所示。

若实验允许的相对误差绝对值最大为，本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律？写出运算过程。