2025浙江高考物理一輪復習-“17~20解答”限時練11【含答案】

2025浙江高考物理一輪復習-“17~20解答”限時練11(8分)如圖甲所示,具有一定導熱性能的柱形汽缸豎直放置,外界溫度保持T0=300K不變.一定質量的理想氣體被橫截面積為S=100cm2的輕質活塞封閉在汽缸內,此時活塞距汽缸底部的距離為L0=5cm,汽缸內氣體溫度為T0=300K.先用外力緩慢地拉動活塞,上升L0的距離被擋塊AB擋住.再通過電熱絲對汽缸內氣體快速加熱,缸內氣體吸收Q=100J熱量后,溫度升高到2T0.此時撤去外力,經(jīng)過足夠長時間,活塞緩慢回到初始位置.已知大氣壓強p0=1.0×105Pa,活塞可沿汽缸壁無摩擦滑動,該理想氣體經(jīng)歷的三個過程的p-V圖像如圖乙所示.(1)請在圖丙中畫出該理想氣體經(jīng)歷的三個過程的V-T圖像;(2)在電熱絲加熱的過程中,汽缸內氣體內能變化了多少;(3)撤去外力后汽缸內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習小組設計的游戲軌道模型圖.水平直軌道AB、光滑圓軌道BCD(最低點B和D略有錯開)、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(可視為質點)將彈簧另一端壓縮至A點,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,P與F點的水平距離L3=0.4m,高度差h=0.8m,平板PQ長L4=1.8m,滑塊質量m=0.1kg,滑塊與軌道AB和傳送帶之間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.4,其他阻力均不計.(1)求彈簧的彈性勢能;(2)要使滑塊從A點由靜止釋放時落在平板上,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?當傳送帶向右傳動速度v=3m/s時,滑塊是否會彈離平板?若不會,最終停在離Q點多遠處?若會,離開平板后的首次落地點距離Q點多遠?19.(11分)[2024·余姚模擬]電梯磁懸浮技術的原理是基于電磁原理和磁力驅動的技術使電梯懸浮和運行,從而實現(xiàn)高效、安全和舒適的電梯運輸.某種磁懸浮電梯通過空間周期性磁場的運動而獲得推進動力,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軌間,有等距離分布的方向相反的勻強磁場,磁場方向垂直于導軌平面,磁感應強度大小均為B,每個磁場分布區(qū)間的長度都是a,相間排列.當這些磁場在豎直方向分別以速度v1、v2、v3向上勻速平動時,跨在兩導軌間的寬為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懸停、向上運動、向下運動,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.假設電梯負載不變(質量未知),忽略電梯運行時的其他阻力、金屬框的電感.(1)求電梯懸停時,金屬框中的電流大小I1;(2)求金屬框、電梯轎廂及電梯負載的總質量M;(3)求轎廂向上能達到的最大速度v上;(4)在電梯懸停、向上勻速運動、向下勻速運動時,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]中國科學院自主研制的“人造小太陽”是一個核聚變反應堆,是磁約束核聚變實驗裝置,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“偏轉系統(tǒng)”的原理如圖所示,離子源不斷產生帶電離子,經(jīng)加速電場再進入速度選擇器,離子射入右側磁分析器偏轉分離,到達y軸離子接收板上,建立如圖所示xOy坐標系(在速度選擇器中做直線運動的離子出口為坐標原點),已知有一離子帶正電、電荷量為q,質量為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,速度選擇器內電場強度為E,離子進入加速電場的初速度可忽略不計,不考慮離子間的相互作用、離子重力以及相對論效應.(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動,求速度選擇器中磁場的磁感應強度B1;(3)若速度選擇器中只有電場,磁分析器中磁場為勻強磁場,磁感應強度為B,求離子射到y(tǒng)軸的位置坐標;(4)若磁分析器中磁場的磁感應強度B2隨x軸均勻變化,符合B2=B0+kx,B0為x=0位置的磁感應強度,k為大于0的常數(shù),求速度選擇器中直線運動的離子射入右側磁場后離y軸的最遠距離.參考答案與詳細解析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)缸內氣體吸收熱量Q=100J(1分)則氣體的內能增加ΔU=Q=100J(1分)(3)撤去外力后,氣體進行等壓壓縮,氣體溫度從2T0降低到T0,內能減小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0.84m[解析](1)設滑塊經(jīng)過C點的速度為v,根據(jù)題目信息有mg=mvC2R 根據(jù)機械能守恒定律,彈簧的彈性勢能Ep=12mvC2+2mgR解得Ep=1.8J(1分)(2)若傳送帶不動,設滑塊運動到F點時速度為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,設滑塊運動到F點時速度為v2根據(jù)能量守恒定律有Ep=μmg(L1-L2)+12m解得v2=6m/s(1分)設滑塊從F點飛出后能夠到達平板的最小速度為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點由靜止釋放時落在平板上,傳送帶的速度范圍為0≤v≤5.5m/s(3)由(2)可知,當傳送帶向右傳動速度v=3m/s時,滑塊離開F點速度大小為v0=3m/s(1分)平拋運動的水平位移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)滑塊不會離開平板,停在離Q點的距離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勻速運動時金屬框處于靜止狀態(tài),金屬框中的電流大小為I1=2Bbv1R(2)由平衡關系得2BI1b=Mg (1分)得金屬框、電梯轎廂及電梯負載的總質量為M=4B2b2(3)當磁場以v2運動時,金屬框向上運動,當金屬框的加速度為零時,轎廂向上能達到最大速度,則2B2Bbv2-v上R得v上=v2-v1 (1分)(4)電梯懸停時,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電梯向上勻速運動時,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動的速度為v下=v1-v3 (1分)電梯向下勻速運動時,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,設離子在電場中偏轉距離為y1,則y1=12qEm2dv進入右側磁場速度為v1,與x軸正方向夾角為θ,設圓周運動半徑為R (1分)根據(jù)牛頓第二定律qv1B=mv12R,且v1cosθ=v 射