2025浙江高考物理一輪復(fù)習(xí)-“17~20解答”限時練16【含答案】

2025浙江高考物理一輪復(fù)習(xí)-“17~20解答”限時練1617.(8分)如圖所示,圓柱形汽缸豎直懸掛于天花板,用橫截面積為S=0.04m2的輕質(zhì)光滑活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體,活塞下懸掛質(zhì)量為m=80kg的重物,此時活塞處在距離汽缸上底面為h1=0.2m的A處,氣體的溫度為T1=300K.汽缸內(nèi)的電阻絲加熱,活塞緩慢移動到距離汽缸上底面為h2=0.24m的B處.已知大氣壓為p0=1.0×105Pa,g取10m/s2.(1)求活塞在B處時的氣體溫度T2;(2)求活塞從A處到B處的過程中氣體對外界做功的大小,并分析氣體的內(nèi)能是增大還是減小;(3)保持溫度T2不變,當(dāng)懸掛重物的質(zhì)量為m'=160kg時,打開汽缸閥門吸走一部分的氣體使得活塞仍處于B處,求吸走氣體的質(zhì)量與原來汽缸內(nèi)氣體質(zhì)量的比值.18.(11分)如圖所示,傾角θ=37°的斜面AB與長度為L=0.6m的水平面BC在B點銜接,銜接點平滑,質(zhì)量為m=1kg的可視為質(zhì)點的滑塊Q靜置在水平面的右端C.可視為質(zhì)點的滑塊P自斜面上高h=0.3m處靜止釋放,與滑塊Q發(fā)生彈性碰撞后,滑塊Q在C點立即進入光滑豎直半圓軌道DE的內(nèi)側(cè)(CD間隙不計),D為圓的最高點,圓半徑記為R.滑塊Q經(jīng)圓弧后在E點水平拋出,最終落于水平地面FG上,水平面FG與BC的高度差為H=1.2m.已知滑塊P與AB面和BC面的動摩擦因數(shù)都為μ=0.1,g取10m/s2.(1)若滑塊P的質(zhì)量為m=1kg,半圓軌道DE的半徑R可調(diào),半圓軌道能承受滑塊的壓力不能超過70N,要保證滑塊Q能經(jīng)圓周運動順利經(jīng)過E點,求:①滑塊Q進入D點時的速度vD.②半圓軌道的半徑R的取值范圍.③滑塊Q離開E后落在FG面上的最大射程.(2)若半圓軌道DE的半徑為R=0.4m,滑塊P的質(zhì)量可調(diào),求滑塊Q進入D點時對D的壓力大小的范圍.19.(11分)水平放置的金屬細圓環(huán)P的半徑為l,其內(nèi)部充滿方向豎直向上的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B.電阻為r,長度恰為l的細導(dǎo)體棒a一端搭接在細圓環(huán)上,可繞圓心處的金屬細圓柱O在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動.兩平行豎直金屬導(dǎo)軌的間距為d,其中M導(dǎo)軌與小圓柱O相連,N導(dǎo)軌與圓環(huán)P相連,兩導(dǎo)軌上方通過開關(guān)K連接能提供恒定電流大小為I、方向水平向右的恒流源S.質(zhì)量為m、電阻為R的均勻?qū)w棒b水平擱置在固定支架上并與兩導(dǎo)軌緊密接觸,棒b處在方向垂直于導(dǎo)軌平面向內(nèi)的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度的大小為B.除了導(dǎo)體棒a和導(dǎo)體棒b外其余電阻不計,一切摩擦不計.(1)若開關(guān)K斷開,外力使導(dǎo)體棒a以某一角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時導(dǎo)體棒b對支架的作用力恰好為0,求此時導(dǎo)體棒a的旋轉(zhuǎn)方向(俯視圖)和ω的大小.(2)若開關(guān)K閉合,導(dǎo)體棒a作為“電動機”在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn).①“電動機”空載時導(dǎo)體棒a所受安培力為零,其勻速轉(zhuǎn)動的角速度記為ω0,求ω0的大小.②求“電動機”機械效率為50%時導(dǎo)體棒a的角速度ω2.20.(11分)空腔圓柱的截面圓如圖所示,其圓心為O,半徑為R,圓面上開有A、B、C、D四個小孔,∠AOB=90°,∠BOC=120°,∠COD=90°,圓內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小B1未知,圓外OB和OC射線范圍內(nèi)存在垂直紙面向內(nèi)的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小B2未知.緊靠A孔有兩金屬板M、N,兩板間加上交變電壓UMN=U0sin2πTt,其中U0已知,質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子持續(xù)由M板靜止釋放,經(jīng)電場加速的粒子從A孔沿半徑方向進入空腔內(nèi)部,發(fā)現(xiàn)在t=T12時刻釋放的粒子恰好能從B孔射出磁場,并能經(jīng)過D孔.已知粒子在電場中加速的時間忽略不計,粒子撞擊圓面即被吸收(1)求從B孔飛出的粒子的速度v0及截面圓內(nèi)磁感應(yīng)強度B1的大小;(2)求粒子從A孔運動到D孔的時間T'及比值B1∶B2;(3)緊靠D孔有兩金屬板M'、N',兩板間加上沿半徑方向的交變電壓UM'N'=U02sin2πTt-T'-π3,以N'板出口處O'點為原點建立直角坐標(biāo)系xO'y,在y軸右側(cè)0≤x≤x0區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向內(nèi)的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B3,當(dāng)x0=2cm時,從O'點進入磁場的速度最大的粒子恰好從點P2cm,2cm離開磁場.若要讓從O'點進入磁場的速度最小的粒子也恰好擊中點P參考答案與詳細解析17.(1)360K(2)128J增大(3)1[解析](1)A到B為等壓過程,根據(jù)蓋-呂薩克定律有V1T1=V2T2即S?1得T2=360K(1分)(2)設(shè)氣體壓強為p,由活塞受力平衡有mg+pS=p0S (1分)得p=8×104Pa氣體對外界做功W=pS?2-?1=128理想氣體的分子勢能忽略不計,而溫度升高則分子動能增加,內(nèi)能由分子勢能和分子動能組成,所以氣體內(nèi)能增大. (1分)(3)由(2)可知氣體初狀態(tài)壓強為p2=p=8×104Pa,V2=h2S (1分)懸掛質(zhì)量為m'的重物后由活塞受力平衡有m'g+p3S=p0S得壓強p3=6×104Pa若不打開閥門,氣體體積變?yōu)閂3=h3S該等溫過程有p2h2S=p3h3S (1分)得h3=0.32m吸走氣體的質(zhì)量與原來汽缸內(nèi)氣體質(zhì)量的比值Δmm=?3-?218.(1)①2m/s②0.2m≤R≤0.4m③1.4m(2)0≤FN<30N[解析](1)①滑塊P從靜止到C點,根據(jù)動能定理有mgh-μmg?tan37°-μmgL=12mvC2解得vC=2m/s滑塊P與滑塊Q碰撞時動量守恒,有mvC=mvC'+mvD (1分)又因為是彈性碰撞,則機械能守恒12mvC2=12mvC'2解得vD=2m/s(1分)②在D點能夠做圓周運動,根據(jù)牛頓第二定律可知mg≤mvD2R 解得R≤0.4mD點到E點的過程,根據(jù)能量守恒定律有12mvE2-12mvD2在E點,根據(jù)牛頓第二定律有FN-mg=mvE2R 且FN≤70N聯(lián)立得R≥0.2m所以R的取值范圍為0.2m≤R≤0.4m(1分)③自E點做平拋運動,則射程為x=vEt,H-2R=12gt2 (1分將②中vE代入得x=v分析可知當(dāng)R=0.25m時,解得xmax=1.4m(1分)(2)設(shè)P質(zhì)量為m1,由動能定理有m1gh-μm1g?tan37°-μm1gL=12m解得vC=2m/s滑塊P與滑塊Q碰撞時動量守恒,則m1vC=m1v1+mv2又因為是彈性碰撞,根據(jù)能量守恒定律有12m1vC2=12m1v解得v2=2m1即v2=21+m則0<v2<2vC (1分)由牛頓第二定律有FN+mg=mv解得0≤FN<30N(1分)19.(1)順時針方向旋轉(zhuǎn)2mg(R+r)[解析](1)導(dǎo)體棒b平衡,有mg=BI1d (1分)電流I1=E電動勢E=12Bl2ω (1分聯(lián)立得ω=2mg(R+由左手定則和右手定則得導(dǎo)體棒a順時針方向旋轉(zhuǎn) (1分)(2)①空載時導(dǎo)體棒a所受安培力為零,則導(dǎo)體棒a的電流為零,導(dǎo)體棒a與導(dǎo)體棒b兩端電壓相等,導(dǎo)體棒b的電流即恒流源電流I,有12Bl2ω0=IR (1分所以ω0=2IRBl2②法一:設(shè)導(dǎo)體棒a切割的電動勢為E,其電流為i導(dǎo)體棒a與導(dǎo)體棒b兩端電壓相等,即(I-i)R=12Bl2ω2+ir (1分由于導(dǎo)體棒a上的速度隨著到圓心距離均勻增大,電動機功率P機=F安v (1分)P機=Bilω2l2=Bilη=P機P機+P解得ω2=2IRrBl2法二:設(shè)導(dǎo)體棒a切割的電動勢為E,其電流為i導(dǎo)體棒a與導(dǎo)體棒b兩端電壓相等,即 (1分)I-iR=12Bl2ω2+ir η=P機P機+P解得ω2=2IRrBl220.(1)qU0m(2)1+533πRm(3)0.8cm[解析](1)t=T12時刻的電壓為UMN=粒子在電場中加速,有qUMN=12m得v0=qU0m 由幾何關(guān)系得,從A到B的過程中的軌跡半徑為R,由qv0B1=mv聯(lián)立解得B1=1RmU0(2)由(1)得,速度為v0的粒子才能經(jīng)過B孔,進而經(jīng)過C孔和D孔,由幾何關(guān)系得,從B孔到C孔的軌跡的圓心角為53π,半徑為r=Rtanπ3=3R (1從C孔到D孔的軌跡的圓心角為π2,半徑為R,T'=π2R+5解得T'=1+533πRmq由B1B得B1B2=3 (3)在t=T12+nT時刻和t=5T12+nT時刻進入A孔的粒子能經(jīng)過B孔,則粒子經(jīng)過D孔的時刻為t=T12+nT+T'和t=5T12+nT+T',設(shè)t=T12+nT+