2025浙江高考物理一輪復習-“17~20解答”限時練15【含答案】

2025浙江高考物理一輪復習-“17~20解答”限時練1517.(8分)海洋溫差發(fā)電安全無污染,儲量巨大.在某次發(fā)電測試實驗中,探測到490m深處的海水溫度為290K,如圖所示,在此處將氨水蒸氣封閉在橫截面積S=2m2的汽缸內,汽缸從深海490m深處上浮到海面,隨著海水溫度升高,封閉氣體的體積增大,活塞緩慢上升且始終未脫離汽缸.氨水蒸氣可看作理想氣體,汽缸導熱性能良好,活塞質量不計.已知海面處溫度T0=300K、此處氣體體積V0=3m3,大氣壓強恒為p0=1×105Pa,海水密度ρ=1.0×103kg/m3,g取10m/s2.(1)汽缸從深海上浮到海面,汽缸內氣體的分子平均動能(選填“變大”“變小”或者“不變”),內能(選填“變大”“變小”或者“不變”);

(2)求汽缸在深海中上浮490m到海平面的過程中,活塞相對缸底上升的距離(計算結果保留3位有效數(shù)字);(3)在上述過程中,汽缸內含蒸氣1.7kg,上升過程吸收的總熱量為105kJ,已知1mol蒸氣的內能U=kT,其中常量k=25J/K,1mol蒸氣質量為17g,求蒸氣對外做的功.18.(11分)如圖所示,豎直平面內有一長度x=1m的粗糙平臺AB,動摩擦因數(shù)μ1=0.05,其左側有輕質彈簧和質量m1=2kg的小球1.彈簧處于壓縮狀態(tài),彈性勢能Ep=2J,與小球1不粘連.小球1右側有一半徑R=1.2m、圓心角θ=60°的光滑圓弧軌道CD,最底端D平滑連接另一長s=2m的粗糙平臺DE.質量m2=4kg的小球2靜止在D點,左側粘有少量炸藥(質量不計),E端有一質量m3=4kg的小球3,用長為L=0.5m的輕繩懸吊,對E點剛好無壓力.無初速度地釋放小球1,小球1恰好沿C點切線方向進入圓弧軌道到達D點,與小球2接觸瞬間引燃炸藥(未發(fā)生碰撞),爆炸后小球1、2速度方向均水平.小球1恰好以原來進入C點的速度大小從C點滑出(不考慮小球1再次進入CD軌道的情況),所有小球均可視為質點且質量不變,忽略彈簧長度的變化,g取10m/s2.(1)求炸藥爆炸前小球1對D點的壓力大小;(2)求炸藥爆炸過程中有多少能量轉化成小球1、2的機械能;(3)若小球2能與小球3發(fā)生彈性碰撞且最終仍停在平臺上,整個過程中繩子始終不松弛,則小球與平臺DE間動摩擦因數(shù)μ2的范圍.19.(11分)某中學興趣小組研究了電機系統(tǒng)的工作原理,認識到電機系統(tǒng)可實現(xiàn)驅動和阻尼,設計了如圖所示裝置.電阻不計的“L形”金屬導軌由足夠長豎直部分和水平部分連接構成,豎直導軌間存在水平向右的勻強磁場,磁感應強度大小為B.導體棒ab與豎直導軌始終接觸良好并通過輕質滑輪連接重物M,初始ab被鎖定不動.已知導體棒ab的質量為m,重物M質量為3m,豎直導軌間距為d.電源電動勢E=5mgRBd,內阻為R,(1)把開關K接1,解除導體棒鎖定,導體棒經(jīng)時間t恰好開始勻速上升,求:①通過導體棒的電流方向;②導體棒勻速上升時的速度;③此過程導體棒上升的高度h;(2)把開關K接2,解除導體棒鎖定,導體棒經(jīng)時間t'、下落高度h'時恰好開始勻速下落,求此過程中回路產(chǎn)生的總焦耳熱.20.(11分)[2024·衢州模擬]磁共振成像(MRI)利用帶電粒子在強磁場中的運動來生成圖像.通過對被檢體施加強磁場,并在其周圍施加梯度磁場,可以得到不同組織的信號,從而生成高分辨率的內部結構圖像.現(xiàn)有如下情景:在平面內有如圖所示的垂直紙面向里、半徑為d的四分之一圓形勻強磁場,磁感應強度為B0,圓心O1在x軸上,O2為直角坐標系原點;y軸右側有寬度為d、方向沿x軸負向的勻強電場,AB右側存在寬度為2d、磁感應強度也為B0,方向垂直紙面向里的勻強磁場;CD右側存在沿x軸正方向線性遞增的梯度磁場,磁感應強度滿足B=kx'B0(x'為點到CD的距離),在y軸方向磁感應強度大小相同,磁場范圍足夠大.有一平行于x軸的寬度為d的線狀粒子源MN(N在y軸上)源源不斷發(fā)射沿y軸正方向初速度相同的帶負電粒子(電荷量大小為q、質量為m),從M點出發(fā)進入四分之一圓形勻強磁場的粒子恰好從O2點進入電場,電場強度大小為3qdB022m.(1)粒子的初速度v0;(2)粒子穿過AB邊界時的速率v;(3)粒子在AB、CD間的磁場區(qū)域內運動的最短時間;(4)所有粒子運動過程能達到的橫坐標(x軸)的最大值是多少.參考答案與詳細解析17.(1)變大變大(2)1.47m(3)80kJ[解析](1)汽缸從深海上浮到海面,海水溫度升高,氣體的溫度升高,則分子平均動能變大,內能變大 (2分)(2)初始時壓強p1=p0+ρgh=5×106Pa(1分)根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程p0·V0T0解得V1=0.058m3V0-V1=ΔhS解得Δh=1.47m(1分)(3)根據(jù)熱力學第一定律有ΔU=W+Q (1分)ΔU=mMkΔT=25kJ(1分解得W=-80kJ即對外做功80kJ(1分)18.(1)1403N(2)32J(3)0.15≤μ2<0.4[解析](1)小球1從A運動到B點,根據(jù)能量守恒定律有Ep-μ1m1gx=12m1vB2 解得vB=1m/s小球1從B到C做平拋運動,則有vC=vBcos60°=2小球1從C到D,根據(jù)機械能守恒定律有12m1vC2+m1gR(1-cos60°)=12m1v解得vD=4m/s小球1在D點,根據(jù)牛頓第二定律有FN-m1g=m1vD2R 解得FN=1403根據(jù)牛頓第三定律可知小球1對軌道的壓力大小為1403N(1分(2)炸藥爆炸過程中,根據(jù)動量守恒定律有m1vD=-m1vD'+m2v (1分)其中vD'=vD=4m/s則機械能的增加量為ΔE=12m1vD'2+12m2v2-12m1vD解得ΔE=32J,v=4m/s(1分)(3)①當小球2剛好運動到小球3處時速度為零,則有-μ2m2gs=0-12m2v2 (1分解得μ2=0.4②設小球2運動到小球3處的速度為v2'(此時未與小球3碰撞),則有-μ2m2gs=12m2v2'2-12m2v2 (1之后小球2與小球3發(fā)生彈性碰撞,由于兩球的質量相等,則速度交換,故碰撞后小球3的速度為v3=v2',為保證整個過程中繩子始終不松弛,且最終小球2仍停在平臺上,則小球3最多運動到右側圓心O'等高處,則有12m3v32=m3gL 聯(lián)立解得μ2=0.15當μ2=0.15時,小球3從圓心O'等高處回到最低點與小球2再次相碰后,又交換速度,可計算出小球2不會從左側軌道C處飛出,最終會停在平臺上綜上所述可知0.15≤μ2<0.4(1分)19.(1)①方向由a到b②4mgRB2d2③2[解析](1)①導體棒向上運動,根據(jù)右手定則,電流方向由a到b (1分)②設導體棒以速度v1勻速上升,感應電流為I=Bdv12R由平衡得BId+mg=3mg (1分)得v1=4mgRB2d③根據(jù)動量定理有3mg-mgt-Bdq=4mv1 電荷量為q=IΔt=ΔΦΔt·2得h=2mgRB2d(2)開關K接2,導體棒勻速運動時的電流為I'=E-Bdv2由平衡得BI'd=3mg-mg (1分)得v2=mgR根據(jù)動量定理有Bdq'-3mg-mgt'=4mv2 得q'=2mgt'由能量守恒有Eq'=12×4mv22+3mg-mgh'得Q=m2g2RB2d210t'+20.(1)qdB0m(2)2qdB0m[解析](1)由題可知粒子做圓周運動的軌道半徑為d,由勻速圓周運動洛倫茲力提供圓周運動的向心力可知d=m解得v0=qdB0m (2)由題可知Eqd=12mv2-12mv0解得v=2v0