2025浙江高考物理一輪復(fù)習(xí)-“17~20解答”限時(shí)練11【含答案】

2025浙江高考物理一輪復(fù)習(xí)-“17~20解答”限時(shí)練11(8分)如圖甲所示,具有一定導(dǎo)熱性能的柱形汽缸豎直放置,外界溫度保持T0=300K不變.一定質(zhì)量的理想氣體被橫截面積為S=100cm2的輕質(zhì)活塞封閉在汽缸內(nèi),此時(shí)活塞距汽缸底部的距離為L0=5cm,汽缸內(nèi)氣體溫度為T0=300K.先用外力緩慢地拉動(dòng)活塞,上升L0的距離被擋塊AB擋住.再通過電熱絲對汽缸內(nèi)氣體快速加熱,缸內(nèi)氣體吸收Q=100J熱量后,溫度升高到2T0.此時(shí)撤去外力,經(jīng)過足夠長時(shí)間,活塞緩慢回到初始位置.已知大氣壓強(qiáng)p0=1.0×105Pa,活塞可沿汽缸壁無摩擦滑動(dòng),該理想氣體經(jīng)歷的三個(gè)過程的p-V圖像如圖乙所示.(1)請?jiān)趫D丙中畫出該理想氣體經(jīng)歷的三個(gè)過程的V-T圖像;(2)在電熱絲加熱的過程中,汽缸內(nèi)氣體內(nèi)能變化了多少;(3)撤去外力后汽缸內(nèi)的氣體放出多少熱量?18.(11分)[2024·河北唐山模擬]如圖所示為某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)的游戲軌道模型圖.水平直軌道AB、光滑圓軌道BCD(最低點(diǎn)B和D略有錯(cuò)開)、光滑水平軌道DE和水平傳送帶EF平滑連接,PQ是固定于水平地面上的薄平板.輕彈簧一端固定在豎直擋板上,小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))將彈簧另一端壓縮至A點(diǎn),并由靜止釋放,恰能不脫離軌道滑上傳送帶.已知軌道AB長L1=2m,圓軌道半徑R=0.4m,傳送帶長L2=2m并可向右傳動(dòng),P與F點(diǎn)的水平距離L3=0.4m,高度差h=0.8m,平板PQ長L4=1.8m,滑塊質(zhì)量m=0.1kg,滑塊與軌道AB和傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.4,其他阻力均不計(jì).(1)求彈簧的彈性勢能;(2)要使滑塊從A點(diǎn)由靜止釋放時(shí)落在平板上,求傳送帶的速度范圍;(3)若滑塊每次與平板碰撞前后速度方向與水平面夾角相等,碰后速度大小變?yōu)榕銮暗乃姆种?當(dāng)傳送帶向右傳動(dòng)速度v=3m/s時(shí),滑塊是否會(huì)彈離平板?若不會(huì),最終停在離Q點(diǎn)多遠(yuǎn)處?若會(huì),離開平板后的首次落地點(diǎn)距離Q點(diǎn)多遠(yuǎn)?19.(11分)[2024·余姚模擬]電梯磁懸浮技術(shù)的原理是基于電磁原理和磁力驅(qū)動(dòng)的技術(shù)使電梯懸浮和運(yùn)行,從而實(shí)現(xiàn)高效、安全和舒適的電梯運(yùn)輸.某種磁懸浮電梯通過空間周期性磁場的運(yùn)動(dòng)而獲得推進(jìn)動(dòng)力,其簡化原理如圖所示:在豎直面上相距為b的兩根絕緣平行直導(dǎo)軌間,有等距離分布的方向相反的勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,每個(gè)磁場分布區(qū)間的長度都是a,相間排列.當(dāng)這些磁場在豎直方向分別以速度v1、v2、v3向上勻速平動(dòng)時(shí),跨在兩導(dǎo)軌間的寬為b、長為a的金屬框MNPQ(固定在電梯轎廂上)在磁場力作用下分別會(huì)懸停、向上運(yùn)動(dòng)、向下運(yùn)動(dòng),金屬框的總電阻為R.為最大限度減少電磁對人體及環(huán)境的影響,利用屏蔽材料過濾多余的磁感線,使得磁場只能作用在金屬框所在區(qū)域.假設(shè)電梯負(fù)載不變(質(zhì)量未知),忽略電梯運(yùn)行時(shí)的其他阻力、金屬框的電感.(1)求電梯懸停時(shí),金屬框中的電流大小I1;(2)求金屬框、電梯轎廂及電梯負(fù)載的總質(zhì)量M;(3)求轎廂向上能達(dá)到的最大速度v上;(4)在電梯懸停、向上勻速運(yùn)動(dòng)、向下勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),外界每秒提供給轎廂系統(tǒng)的總能量分別為E1、E2、E3,求E1∶E2∶E3.20.(11分)[2024·麗水模擬]中國科學(xué)院自主研制的“人造小太陽”是一個(gè)核聚變反應(yīng)堆,是磁約束核聚變實(shí)驗(yàn)裝置,該裝置需要把較高速度的粒子束的各種帶電離子分離出來.假設(shè)“偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)”的原理如圖所示,離子源不斷產(chǎn)生帶電離子,經(jīng)加速電場再進(jìn)入速度選擇器,離子射入右側(cè)磁分析器偏轉(zhuǎn)分離,到達(dá)y軸離子接收板上,建立如圖所示xOy坐標(biāo)系(在速度選擇器中做直線運(yùn)動(dòng)的離子出口為坐標(biāo)原點(diǎn)),已知有一離子帶正電、電荷量為q,質(zhì)量為m,加速電場兩極板間電壓為U,速度選擇器兩板間距為d,極板長度為2d,速度選擇器內(nèi)電場強(qiáng)度為E,離子進(jìn)入加速電場的初速度可忽略不計(jì),不考慮離子間的相互作用、離子重力以及相對論效應(yīng).(1)求離子經(jīng)加速電場后獲得的速度;(2)若離子在速度選擇器中做直線運(yùn)動(dòng),求速度選擇器中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1;(3)若速度選擇器中只有電場,磁分析器中磁場為勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,求離子射到y(tǒng)軸的位置坐標(biāo);(4)若磁分析器中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2隨x軸均勻變化,符合B2=B0+kx,B0為x=0位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度,k為大于0的常數(shù),求速度選擇器中直線運(yùn)動(dòng)的離子射入右側(cè)磁場后離y軸的最遠(yuǎn)距離.參考答案與詳細(xì)解析17.(1)如圖所示(2)增加100J(3)150J[解析](1)該理想氣體經(jīng)歷的三個(gè)過程的V-T圖像如圖 (2分)(2)加熱過程中,氣體溫度從T0升高到2T0,氣體的體積不變,則W=0 (1分)缸內(nèi)氣體吸收熱量Q=100J(1分)則氣體的內(nèi)能增加ΔU=Q=100J(1分)(3)撤去外力后,氣體進(jìn)行等壓壓縮,氣體溫度從2T0降低到T0,內(nèi)能減小ΔU'=100J(1分)外界對氣體做功W'=p0SL0=1.0×105×100×10-4×5×10-2J=50J(1分)則氣體放熱Q'=100J+50J=150J(1分)18.(1)1.8J(2)0≤v≤5.5m/s(3)不會(huì)0.84m[解析](1)設(shè)滑塊經(jīng)過C點(diǎn)的速度為v,根據(jù)題目信息有mg=mvC2R 根據(jù)機(jī)械能守恒定律,彈簧的彈性勢能Ep=12mvC2+2mgR解得Ep=1.8J(1分)(2)若傳送帶不動(dòng),設(shè)滑塊運(yùn)動(dòng)到F點(diǎn)時(shí)速度為v1根據(jù)能量守恒定律有Ep=μmg(L1+L2)+12m解得v1=2m/s(1分)若傳送帶一直對滑塊做正功,設(shè)滑塊運(yùn)動(dòng)到F點(diǎn)時(shí)速度為v2根據(jù)能量守恒定律有Ep=μmg(L1-L2)+12m解得v2=6m/s(1分)設(shè)滑塊從F點(diǎn)飛出后能夠到達(dá)平板的最小速度為v3,最大速度為v4,根據(jù)h=12gtL3=v3tL3+L4=v4t解得v3=1m/s、v4=5.5m/s(2分)要使滑塊從A點(diǎn)由靜止釋放時(shí)落在平板上,傳送帶的速度范圍為0≤v≤5.5m/s(3)由(2)可知,當(dāng)傳送帶向右傳動(dòng)速度v=3m/s時(shí),滑塊離開F點(diǎn)速度大小為v0=3m/s(1分)平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移x0=v0t=1.2m(1分)根據(jù)題目信息,后續(xù)碰撞過程中水平總位移x=18x0×1?116n1?116所以滑塊在平板上水平方向總位移x總=x0+x=1.36m(1分)滑塊不會(huì)離開平板,停在離Q點(diǎn)的距離L=L3+L4-x總=0.84m(1分)19.(1)2Bbv1R(3)v2-v1(4)v1∶v2∶v3[解析](1)磁場以v1勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)金屬框處于靜止?fàn)顟B(tài),金屬框中的電流大小為I1=2Bbv1R(2)由平衡關(guān)系得2BI1b=Mg (1分)得金屬框、電梯轎廂及電梯負(fù)載的總質(zhì)量為M=4B2b2(3)當(dāng)磁場以v2運(yùn)動(dòng)時(shí),金屬框向上運(yùn)動(dòng),當(dāng)金屬框的加速度為零時(shí),轎廂向上能達(dá)到最大速度,則2B2Bbv2-v上R得v上=v2-v1 (1分)(4)電梯懸停時(shí),外界每秒提供給轎廂系統(tǒng)的總能量等于金屬框的焦耳熱,則E1=I12R=2Bbv1R2電梯向上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),外界每秒提供給轎廂系統(tǒng)的總能量等于金屬框的焦耳熱與重力勢能增加量之和E2=2Bbv2-v上R2R+同理電梯向下勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v下=v1-v3 (1分)電梯向下勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),外界每秒提供給轎廂系統(tǒng)的總能量等于金屬框的焦耳熱與重力勢能減少量之差E3=2Bbv3+v下R2R-則E1∶E2∶E3=v1∶v2∶v3 (1分)20.(1)2qUm(2)E(3)0,E(4)q[解析](1)離子在加速電場中加速,由動(dòng)能定理有qU=12mv2,得v=2qUm (2)離子通過速度選擇器,故由力的平衡條件有qE=qvB1,得B1=Em2qU (2(3)若撤去極板間磁場B1,設(shè)離子在電場中偏轉(zhuǎn)距離為y1,則y1=12qEm2dv進(jìn)入右側(cè)磁場速度為v1,與x軸正方向夾角為θ,設(shè)圓周運(yùn)動(dòng)半徑為R (1分)根據(jù)牛頓第二定律qv1B=mv12R,且v1cosθ=v 射