2020重慶高考物理試題和答案

2020年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試（全國卷II）理科綜合物理能力測試物理部分二、選擇題：1.管道高頻焊機可以對由鋼板卷成的圓管的接縫實施焊接。焊機的原理如圖所示，圓管通過一個接有高頻交流電源的線圈，線圈所產(chǎn)生的交變磁場使圓管中產(chǎn)生交變電流，電流產(chǎn)生的熱量使接縫處的材料熔化將其焊接。焊接過程中所利用的電磁學規(guī)律的發(fā)現(xiàn)者為（）A.庫侖 B.霍爾 C.洛倫茲 D.法拉第

2.若一均勻球形星體的密度為ρ，引力常量為G，則在該星體表面附近沿圓軌道繞其運動的衛(wèi)星的周期是（）A. B. C. D.3.如圖，在摩托車越野賽途中的水平路段前方有一個坑，該坑沿摩托車前進方向的水平寬度為3h，其左邊緣a點比右邊緣b點高0.5h。若摩托車經(jīng)過a點時的動能為E1，它會落到坑內(nèi)c點。c與a的水平距離和高度差均為h；若經(jīng)過a點時的動能為E2，該摩托車恰能越過坑到達b點。等于（）A.20 B.18 C.9.0 D.3.04.CT掃描是計算機X射線斷層掃描技術(shù)的簡稱，CT掃描機可用于對多種病情的探測。圖（a）是某種CT機主要部分的剖面圖，其中X射線產(chǎn)生部分的示意圖如圖（b）所示。圖（b）中M、N之間有一電子束的加速電場，虛線框內(nèi)有勻強偏轉(zhuǎn)磁場；經(jīng)調(diào)節(jié)后電子束從靜止開始沿帶箭頭的實線所示的方向前進，打到靶上，產(chǎn)生X射線（如圖中帶箭頭的虛線所示）；將電子束打到靶上的點記為P點。則（）A.M處的電勢高于N處的電勢B.增大M、N之間的加速電壓可使P點左移C.偏轉(zhuǎn)磁場的方向垂直于紙面向外D.增大偏轉(zhuǎn)磁場磁感應(yīng)強度的大小可使P點左移5.氘核可通過一系列聚變反應(yīng)釋放能量，其總效果可用反應(yīng)式表示。海水中富含氘，已知1kg海水中含有的氘核約為1.0×1022個，若全都發(fā)生聚變反應(yīng)，其釋放的能量與質(zhì)量為M的標準煤燃燒時釋放的熱量相等；已知1kg標準煤燃燒釋放的熱量約為2.9×107J，1MeV=1.6×10–13J，則M約為（）A.40kg B.100kg C.400kg D.1000kg6.特高壓輸電可使輸送中的電能損耗和電壓損失大幅降低。我國已成功掌握并實際應(yīng)用了特高壓輸電技術(shù)。假設(shè)從A處采用550kV的超高壓向B處輸電，輸電線上損耗的電功率為?P，到達B處時電壓下降了?U。在保持A處輸送的電功率和輸電線電阻都不變的條件下，改用1100kV特高壓輸電，輸電線上損耗的電功率變?yōu)?P′，到達B處時電壓下降了?U′。不考慮其他因素的影響，則（）A.?P′=?P B.?P′=?P C.?U′=?U D.?U′=?U7.如圖，豎直面內(nèi)一絕緣細圓環(huán)的上、下半圓分別均勻分布著等量異種電荷。a、b為圓環(huán)水平直徑上的兩個點，c、d為豎直直徑上的兩個點，它們與圓心的距離均相等。則（）A.a、b兩點的場強相等 B.a、b兩點的電勢相等C.c、d兩點的場強相等 D.c、d兩點的電勢相等8.水平冰面上有一固定的豎直擋板，一滑冰運動員面對擋板靜止在冰面上，他把一質(zhì)量為4.0kg的靜止物塊以大小為5.0m/s的速度沿與擋板垂直的方向推向擋板，運動員獲得退行速度；物塊與擋板彈性碰撞，速度反向，追上運動員時，運動員又把物塊推向擋板，使其再一次以大小為5.0m/s的速度與擋板彈性碰撞。總共經(jīng)過8次這樣推物塊后，運動員退行速度的大小大于5.0m/s，反彈的物塊不能再追上運動員。不計冰面的摩擦力，該運動員的質(zhì)量可能為A.48kg B.53kg C.58kg D.63kg三、非選擇題：（一）必考題：9.一細繩跨過懸掛的定滑輪，兩端分別系有小球A和B，如圖所示。一實驗小組用此裝置測量小球B運動的加速度。令兩小球靜止，細繩拉緊，然后釋放小球，測得小球B釋放時的高度h0=0.590m，下降一段距離后的高度h=0.100m；由h0下降至h所用的時間T=0.730s。由此求得小球B加速度的大小為a=_______m/s2（保留3位有效數(shù)字）。從實驗室提供的數(shù)據(jù)得知，小球A、B的質(zhì)量分別為100.0g和150.0g，當?shù)刂亓铀俣却笮間=9.80m/s2。根據(jù)牛頓第二定律計算可得小球B加速度的大小為a′=_______m/s2（保留3位有效數(shù)字）。可以看出，a′與a有明顯差異，除實驗中的偶然誤差外，寫出一條可能產(chǎn)生這一結(jié)果的原因：__________。10.某同學要研究一小燈泡L（3.6V，0.30A）伏安特性。所用器材有：電流表A1（量程200mA，內(nèi)阻Rg1=10.0Ω），電流表A2（量程500mA，內(nèi)阻Rg2=1.0Ω）、定值電阻R0（阻值R0=10.0Ω）、滑動變阻器R1（最大阻值10Ω）、電源E（電動勢4.5V，內(nèi)阻很?。㈤_關(guān)S和若干導線。該同學設(shè)計的電路如圖（a）所示。（1）根據(jù)圖（a），在圖（b）的實物圖中畫出連線______。（2）若I1、I2分別為流過電流表A1和A2的電流，利用I1、I2、Rg1和R0寫出：小燈泡兩端的電壓U=_______，流過小燈泡的電流I=_______。為保證小燈泡的安全，I1不能超過_______mA。（3）實驗時，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使開關(guān)閉合后兩電流表的示數(shù)為零。逐次改變滑動變阻器滑片位置并讀取相應(yīng)的I1和I2。所得實驗數(shù)據(jù)在下表中給出。I1/mA325585125144173I2/mA171229299379424470根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可算得，當I1=173mA時，燈絲電阻R=_______Ω（保留1位小數(shù)）。（4）如果用另一個電阻替代定值電阻R0，其他不變，為了能夠測量完整的伏安特性曲線，所用電阻的阻值不能小于_______Ω（保留1位小數(shù)）。11.如圖，在0≤x≤h，區(qū)域中存在方向垂直于紙面的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B的大小可調(diào)，方向不變。一質(zhì)量為m，電荷量為q（q>0）的粒子以速度v0從磁場區(qū)域左側(cè)沿x軸進入磁場，不計重力。（1）若粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后穿過y軸正半軸離開磁場，分析說明磁場的方向，并求在這種情況下磁感應(yīng)強度的最小值Bm；（2）如果磁感應(yīng)強度大小為，粒子將通過虛線所示邊界上的一點離開磁場。求粒子在該點的運動方向與x軸正方向的夾角及該點到x軸的距離。12.如圖，一豎直圓管質(zhì)量為M，下端距水平地面的高度為H，頂端塞有一質(zhì)量為m的小球。圓管由靜止自由下落，與地面發(fā)生多次彈性碰撞，且每次碰撞時間均極短；在運動過程中，管始終保持豎直。已知M=4m，球和管之間的滑動摩擦力大小為4mg,g為重力加速度的大小，不計空氣阻力。（1）求管第一次與地面碰撞后的瞬間，管和球各自的加速度大??；（2）管第一次落地彈起后，在上升過程中球沒有從管中滑出，求管上升的最大高度；（3）管第二次落地彈起的上升過程中，球仍沒有從管中滑出，求圓管長度應(yīng)滿足的條件。（二）選考題：13.下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)換過程的敘述，違背熱力學第一定律的有_______，不違背熱力學第一定律、但違背熱力學第二定律的有_______。（填正確答案標號）A.汽車通過燃燒汽油獲得動力并向空氣中散熱B.冷水倒入保溫杯后，冷水和杯子的溫度都變得更低C.某新型熱機工作時將從高溫熱源吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為功，而不產(chǎn)生其他影響D.冰箱的制冷機工作時從箱內(nèi)低溫環(huán)境中提取熱量散發(fā)到溫度較高的室內(nèi)14.潛水鐘是一種水下救生設(shè)備，它是一個底部開口、上部封閉的容器，外形與鐘相似。潛水鐘在水下時其內(nèi)部上方空間里存有空氣，以滿足潛水員水下避險的需要。為計算方便，將潛水鐘簡化為截面積為S、高度為h、開口向下的圓筒；工作母船將潛水鐘由水面上方開口向下吊放至深度為H的水下，如圖所示。已知水的密度為ρ，重力加速度大小為g，大氣壓強為p0，Hh，忽略溫度的變化和水密度隨深度的變化。（1）求進入圓筒內(nèi)水的高度l；（2）保持H不變，壓入空氣使筒內(nèi)水全部排出，求壓入的空氣在其壓強為p0時的體積。15.用一個擺長為80.0cm的單擺做實驗，要求擺動的最大角度小于5°，則開始時將擺球拉離平衡位置的距離應(yīng)不超過_______cm（保留1位小數(shù)）。（提示：單擺被拉開小角度的情況下，所求的距離約等于擺球沿圓弧移動的路程。）某同學想設(shè)計一個新單擺，要求新單擺擺動10個周期的時間與原單擺擺動11個周期的時間相等。新單擺的擺長應(yīng)該取為_______cm。16.直角棱鏡的折射率n=1.5，其橫截面如圖所示，圖中∠C=90°，∠A=30°。截面內(nèi)一細束與BC邊平行的光線，從棱鏡AB邊上的D點射入，經(jīng)折射后射到BC邊上。（1）光線在BC邊上是否會發(fā)生全反射?說明理由；（2）不考慮多次反射，求從AC邊射出光線與最初的入射光線夾角的正弦值。2020年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試（全國卷II）理科綜合物理能力測試物理解析卷二、選擇題：1.管道高頻焊機可以對由鋼板卷成的圓管的接縫實施焊接。焊機的原理如圖所示，圓管通過一個接有高頻交流電源的線圈，線圈所產(chǎn)生的交變磁場使圓管中產(chǎn)生交變電流，電流產(chǎn)生的熱量使接縫處的材料熔化將其焊接。焊接過程中所利用的電磁學規(guī)律的發(fā)現(xiàn)者為（）A.庫侖 B.霍爾 C.洛倫茲 D.法拉第【答案】D【解析】【詳解】由題意可知，圓管為金屬導體，導體內(nèi)部自成閉合回路，且有電阻，當周圍的線圈中產(chǎn)生出交變磁場時，就會在導體內(nèi)部感應(yīng)出渦電流，電流通過電阻要發(fā)熱。該過程利用原理的是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，其發(fā)現(xiàn)者為法拉第。故選D。

2.若一均勻球形星體的密度為ρ，引力常量為G，則在該星體表面附近沿圓軌道繞其運動的衛(wèi)星的周期是（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【詳解】衛(wèi)星在星體表面附近繞其做圓周運動，則，，知衛(wèi)星該星體表面附近沿圓軌道繞其運動的衛(wèi)星的周期3.如圖，在摩托車越野賽途中的水平路段前方有一個坑，該坑沿摩托車前進方向的水平寬度為3h，其左邊緣a點比右邊緣b點高0.5h。若摩托車經(jīng)過a點時的動能為E1，它會落到坑內(nèi)c點。c與a的水平距離和高度差均為h；若經(jīng)過a點時的動能為E2，該摩托車恰能越過坑到達b點。等于（）A.20 B.18 C.9.0 D.3.0【答案】B【解析】【詳解】有題意可知當在a點動能為E1時，有根據(jù)平拋運動規(guī)律有當在a點時動能為E2時，有根據(jù)平拋運動規(guī)律有聯(lián)立以上各式可解得故選B。4.CT掃描是計算機X射線斷層掃描技術(shù)的簡稱，CT掃描機可用于對多種病情的探測。圖（a）是某種CT機主要部分的剖面圖，其中X射線產(chǎn)生部分的示意圖如圖（b）所示。圖（b）中M、N之間有一電子束的加速電場，虛線框內(nèi)有勻強偏轉(zhuǎn)磁場；經(jīng)調(diào)節(jié)后電子束從靜止開始沿帶箭頭的實線所示的方向前進，打到靶上，產(chǎn)生X射線（如圖中帶箭頭的虛線所示）；將電子束打到靶上的點記為P點。則（）A.M處的電勢高于N處的電勢B.增大M、N之間的加速電壓可使P點左移C.偏轉(zhuǎn)磁場的方向垂直于紙面向外D.增大偏轉(zhuǎn)磁場磁感應(yīng)強度的大小可使P點左移【答案】D【解析】【詳解】A．由于電子帶負電，要在MN間加速則MN間電場方向由N指向M，根據(jù)沿著電場線方向電勢逐漸降低可知M的電勢低于N的電勢，故A錯誤；B．增大加速電壓則根據(jù)可知會增大到達偏轉(zhuǎn)磁場的速度；又根據(jù)在偏轉(zhuǎn)磁場中洛倫茲力提供向心力有可得可知會增大在偏轉(zhuǎn)磁場中的偏轉(zhuǎn)半徑，由于磁場寬度相同，故根據(jù)幾何關(guān)系可知會減小偏轉(zhuǎn)的角度，故P點會右移，故B錯誤；C．電子在偏轉(zhuǎn)電場中做圓周運動，向下偏轉(zhuǎn)，根據(jù)左手定則可知磁場方向垂直紙面向里，故C錯誤；D．由B選項的分析可知，當其它條件不變時，增大偏轉(zhuǎn)磁場磁感應(yīng)強度會減小半徑，從而增大偏轉(zhuǎn)角度，使P點左移，故D正確。故選D。5.氘核可通過一系列聚變反應(yīng)釋放能量，其總效果可用反應(yīng)式表示。海水中富含氘，已知1kg海水中含有的氘核約為1.0×1022個，若全都發(fā)生聚變反應(yīng)，其釋放的能量與質(zhì)量為M的標準煤燃燒時釋放的熱量相等；已知1kg標準煤燃燒釋放的熱量約為2.9×107J，1MeV=1.6×10–13J，則M約為（）A.40kg B.100kg C.400kg D.1000kg【答案】C【解析】【詳解】氘核可通過一系列聚變反應(yīng)釋放能量，其總效果可用反應(yīng)式則平均每個氘核聚變釋放的能量為1kg海水中含有的氘核約為1.0×1022個，可以放出的總能量為由可得，要釋放的相同的熱量，需要燃燒標準煤燃燒的質(zhì)量6.特高壓輸電可使輸送中的電能損耗和電壓損失大幅降低。我國已成功掌握并實際應(yīng)用了特高壓輸電技術(shù)。假設(shè)從A處采用550kV的超高壓向B處輸電，輸電線上損耗的電功率為?P，到達B處時電壓下降了?U。在保持A處輸送的電功率和輸電線電阻都不變的條件下，改用1100kV特高壓輸電，輸電線上損耗的電功率變?yōu)?P′，到達B處時電壓下降了?U′。不考慮其他因素的影響，則（）A.?P′=?P B.?P′=?P C.?U′=?U D.?U′=?U【答案】AD【解析】【詳解】輸電線上損失的功率ΔP＝()2·r損失的電壓ΔU＝·r當輸送電壓變?yōu)樵瓉淼?倍，損失的功率變?yōu)樵瓉淼?，即ΔP′＝ΔP損失的電壓變?yōu)樵瓉淼模处′＝ΔU故選AD。7.如圖，豎直面內(nèi)一絕緣細圓環(huán)的上、下半圓分別均勻分布著等量異種電荷。a、b為圓環(huán)水平直徑上的兩個點，c、d為豎直直徑上的兩個點，它們與圓心的距離均相等。則（）A.a、b兩點的場強相等 B.a、b兩點的電勢相等C.c、d兩點的場強相等 D.c、d兩點的電勢相等【答案】ABC【解析】【詳解】BD．如下圖所示，為等量異種電荷周圍空間的電場分布圖。本題的帶電圓環(huán)，可拆解成這樣無數(shù)對等量異種電荷的電場，沿豎直直徑平行放置。它們有共同的對稱軸，所在的水平面與每一條電場線都垂直，即為等勢面，延伸到無限遠處，電勢為零。故在上的點電勢為零，即；而從M點到N點，電勢一直在降低，即，故B正確，D錯誤；AC．上下兩側(cè)電場線分布對稱，左右兩側(cè)電場線分布也對稱，由電場的疊加原理可知AC正確；故選ABC。8.水平冰面上有一固定的豎直擋板，一滑冰運動員面對擋板靜止在冰面上，他把一質(zhì)量為4.0kg的靜止物塊以大小為5.0m/s的速度沿與擋板垂直的方向推向擋板，運動員獲得退行速度；物塊與擋板彈性碰撞，速度反向，追上運動員時，運動員又把物塊推向擋板，使其再一次以大小為5.0m/s的速度與擋板彈性碰撞?？偣步?jīng)過8次這樣推物塊后，運動員退行速度的大小大于5.0m/s，反彈的物塊不能再追上運動員。不計冰面的摩擦力，該運動員的質(zhì)量可能為A.48kg B.53kg C.58kg D.63kg【答案】BC【解析】【詳解】設(shè)運動員和物塊的質(zhì)量分別為、規(guī)定運動員運動的方向為正方向，運動員開始時靜止，第一次將物塊推出后，運動員和物塊的速度大小分別為、，則根據(jù)動量守恒定律解得物塊與彈性擋板撞擊后，運動方向與運動員同向，當運動員再次推出物塊解得第3次推出后解得依次類推，第8次推出后，運動員的速度根據(jù)題意可知解得第7次運動員的速度一定小于，則解得綜上所述，運動員的質(zhì)量滿足AD錯誤，BC正確。故選BC。三、非選擇題：（一）必考題：9.一細繩跨過懸掛的定滑輪，兩端分別系有小球A和B，如圖所示。一實驗小組用此裝置測量小球B運動的加速度。令兩小球靜止，細繩拉緊，然后釋放小球，測得小球B釋放時的高度h0=0.590m，下降一段距離后的高度h=0.100m；由h0下降至h所用的時間T=0.730s。由此求得小球B加速度的大小為a=_______m/s2（保留3位有效數(shù)字）。從實驗室提供的數(shù)據(jù)得知，小球A、B的質(zhì)量分別為100.0g和150.0g，當?shù)刂亓铀俣却笮間=9.80m/s2。根據(jù)牛頓第二定律計算可得小球B加速度的大小為a′=_______m/s2（保留3位有效數(shù)字）?？梢钥闯觯琣′與a有明顯差異，除實驗中的偶然誤差外，寫出一條可能產(chǎn)生這一結(jié)果的原因：__________?！敬鸢浮?1).1.84(2).1.96(3).滑輪的軸不光滑，繩和滑輪之間有摩擦（或滑輪有質(zhì)量）【解析】【詳解】①有題意可知小球下降過程中做勻加速直線運動，故根據(jù)運動學公式有代入數(shù)據(jù)解得a=1.84m/s2；②根據(jù)牛頓第二定律可知對小球A有對小球B有帶入已知數(shù)據(jù)解得；③在實驗中繩和滑輪之間有摩擦會造成實際計算值偏小。10.某同學要研究一小燈泡L（3.6V，0.30A）伏安特性。所用器材有：電流表A1（量程200mA，內(nèi)阻Rg1=10.0Ω），電流表A2（量程500mA，內(nèi)阻Rg2=1.0Ω）、定值電阻R0（阻值R0=10.0Ω）、滑動變阻器R1（最大阻值10Ω）、電源E（電動勢4.5V，內(nèi)阻很?。㈤_關(guān)S和若干導線。該同學設(shè)計的電路如圖（a）所示。（1）根據(jù)圖（a），在圖（b）的實物圖中畫出連線______。（2）若I1、I2分別為流過電流表A1和A2的電流，利用I1、I2、Rg1和R0寫出：小燈泡兩端的電壓U=_______，流過小燈泡的電流I=_______。為保證小燈泡的安全，I1不能超過_______mA。（3）實驗時，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使開關(guān)閉合后兩電流表的示數(shù)為零。逐次改變滑動變阻器滑片位置并讀取相應(yīng)的I1和I2。所得實驗數(shù)據(jù)在下表中給出。I1/mA325585125144173I2/mA171229299379424470根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可算得，當I1=173mA時，燈絲電阻R=_______Ω（保留1位小數(shù)）。（4）如果用另一個電阻替代定值電阻R0，其他不變，為了能夠測量完整的伏安特性曲線，所用電阻的阻值不能小于_______Ω（保留1位小數(shù)）?！敬鸢浮?1).(2).(3).(4).180(5).11.6(6).8.0【解析】【詳解】（1）根據(jù)電路圖連接實物圖如圖所示（2）①根據(jù)電路圖可知燈泡兩端的電壓為電流表A1和R0的總電壓，故根據(jù)歐姆定律有②根據(jù)并聯(lián)電路特點可知流過小燈泡的電流為③因為小燈泡的額定電壓為3.6V，故根據(jù)題目中已知數(shù)據(jù)帶入①中可知I1不能超過180mA；（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知當I1=173mA時，I2=470mA；根據(jù)前面的分析代入數(shù)據(jù)可知此時燈泡兩端的電壓為U=3.46V；流過小燈泡的電流為I=297mA=0.297A；故根據(jù)歐姆定律可知此時小燈泡的電阻為（4）要測量完整的伏安特性曲線則燈泡兩端的電壓至少要達到3.6V，而電流表A1不能超過其量程200mA，此時結(jié)合①有解得，即要完整的測量小燈泡伏安特性曲線所用電阻的阻值不能小于。11.如圖，在0≤x≤h，區(qū)域中存在方向垂直于紙面的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B的大小可調(diào)，方向不變。一質(zhì)量為m，電荷量為q（q>0）的粒子以速度v0從磁場區(qū)域左側(cè)沿x軸進入磁場，不計重力。（1）若粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后穿過y軸正半軸離開磁場，分析說明磁場的方向，并求在這種情況下磁感應(yīng)強度的最小值Bm；（2）如果磁感應(yīng)強度大小為，粒子將通過虛線所示邊界上的一點離開磁場。求粒子在該點的運動方向與x軸正方向的夾角及該點到x軸的距離?！敬鸢浮浚?）磁場方向垂直于紙面向里；；（2）；【解析】【詳解】（1）由題意，粒子剛進入磁場時應(yīng)受到方向向上的洛倫茲力，因此磁場方向垂直于紙面向里。設(shè)粒子進入磁場中做圓周運動的半徑為R，根據(jù)洛倫茲力公式和圓周運動規(guī)律，有①由此可得②粒子穿過y軸正半軸離開磁場，其在磁場中做圓周運動的圓心在y軸正半軸上，半徑應(yīng)滿足③由題意，當磁感應(yīng)強度大小為Bm時，粒子的運動半徑最大，由此得④（2）若磁感應(yīng)強度大小為，粒子做圓周運動的圓心仍在y軸正半軸上，由②④式可得，此時圓弧半徑為⑤粒子會穿過圖中P點離開磁場，運動軌跡如圖所示。設(shè)粒子在P點的運動方向與x軸正方向的夾角為α，由幾何關(guān)系⑥即⑦由幾何關(guān)系可得，P點與x軸的距離為⑧聯(lián)立⑦⑧式得⑨12.如圖，一豎直圓管質(zhì)量為M，下端距水平地面的高度為H，頂端塞有一質(zhì)量為m的小球。圓管由靜止自由下落，與地面發(fā)生多次彈性碰撞，且每次碰撞時間均極短；在運動過程中，管始終保持豎直。已知M=4m，球和管之間的滑動摩擦力大小為4mg,g為重力加速度的大小，不計空氣阻力。（1）求管第一次與地面碰撞后的瞬間，管和球各自的加速度大小；（2）管第一次落地彈起后，在上升過程中球沒有從管中滑出，求管上升的最大高度；（3）管第二次落地彈起的上升過程中，球仍沒有從管中滑出，求圓管長度應(yīng)滿足的條件。【答案】（1）a1=2g，a2=3g；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）管第一次落地彈起的瞬間，小球仍然向下運動。設(shè)此時管的加速度大小為a1，方向向下；球的加速度大小為a2，方向向上；球與管之間的摩擦力大小為f，由牛頓運動定律有Ma1=Mg+f①ma2=f–mg②聯(lián)立①②式并代入題給數(shù)據(jù)，得a1=2g，a2=3g③（2）管第一次碰地前與球的速度大小相同。由運動學公式，碰地前瞬間它們的速度大小均為④方向均向下。管彈起的瞬間，管的速度反向，球的速度方向依然向下。設(shè)自彈起時經(jīng)過時間t1，管與小球的速度剛好相同。取向上為正方向，由運動學公式v0–a1t1=–v0+a2t1⑤聯(lián)立③④⑤式得⑥設(shè)此時管下端高度為h1，速度為v。由運動學公式可得⑦⑧由③④⑥⑧式可判斷此時v>0。此后，管與小球?qū)⒁约铀俣萭減速上升h2，到達最高點。由運動學公式有⑨設(shè)管第一次落地彈起后上升的最大高度為H1，則H1=h1+h2⑩聯(lián)立③④⑥⑦⑧⑨⑩式可得?（3）設(shè)第一次彈起過程中球相對管的位移為x1。在管開始下落到上升H1這一過程中，由動能定理有Mg（H–H1）+mg（H–H1+x1）–4mgx1=0?聯(lián)立??式并代入題給數(shù)據(jù)得?同理可推得，管與球從再次下落到第二次彈起至最高點的過程中，球與管的相對位移x2為?設(shè)圓管長度為L。管第二次落地彈起后的上升過程中，球不會滑出管外的條件是x1+x2≤L?聯(lián)立????式，L應(yīng)滿足條件為?（二）選考題：13.下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)換過程的敘述，違背熱力學第一定律的有_______，不違背熱力學第一定律、但違背熱力學第二定律的有_______。（填正確答案標號）A.汽車通過燃燒汽油獲得動力并向空氣中散熱B.冷水倒入保溫杯后，冷水和杯子的溫度都變得更低C.某新型熱機工作時將從高溫熱源吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為功，而不產(chǎn)生其他影響D.冰箱的制冷機工作時從箱內(nèi)低溫環(huán)境中提取熱量散發(fā)到溫度較高的室內(nèi)【答案】(1).B(2).C【解析】【詳解】A．燃燒汽油產(chǎn)生的內(nèi)能一方面向機械能轉(zhuǎn)化，同時熱傳遞向空氣轉(zhuǎn)移。既不違背熱力學第一定律，也不違背熱力學第二定律；B．冷水倒入保溫杯后，沒有對外做功，同時也沒有熱傳遞，內(nèi)能不可能減少，故違背熱力學第一定律；C．某新型熱機工作時將從高溫熱源吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為功，必然產(chǎn)生其他影響故違背熱力學第二定律；D．制冷機消耗電能工作時從箱內(nèi)低溫環(huán)境中提取熱量散發(fā)到溫度較高的室內(nèi)，發(fā)生了內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，同時對外界產(chǎn)生了影響。既不違背熱力學第一定律，也不違背熱力學第二定律。14.潛水鐘是一種水下救生設(shè)備，它是一個底部開口、上部封閉的容器，外形與鐘相似。潛水鐘在水下時其內(nèi)部上方空間里存有空氣，以滿足潛水員水下避險的需要。為計算方便，將潛水鐘簡化為截面積為S、高度為h、開口向下的圓筒；工作母船將潛水鐘由水面上方開口向下吊放至深度為H的水下，如圖所示。已知水的密度為ρ，重力加速度大小為g，大氣壓強為p0，Hh，忽略溫度的變化和水密度隨深度的變化。（1）求進入圓筒內(nèi)水的高度l；（2）保持H不