统考版2024届高考物理二轮专项分层特训卷第三部分模拟许综合练9

模拟小卷练9(2计算＋2选1)(时间30分钟，满分47分)非选择题(共47分．第24～25题为必考题，每个试题考生都必须作答，第33～34题为选考题，考生根据要求作答)(一)必考题(共32分)24．(12分)2022年1月10日起，全国铁路将实行新的列车运行图，攀枝花至西昌的动车即将开通运营，最大运行速度为200km/h的复兴号动车组将运行在设计时速为160km/h的成昆铁路复线上，攀西地区将进入动车时代，攀枝花至西昌的运行时间将由原来的3个小时缩短为1.5小时．开通前的某次测试中从攀枝花南站匀加速开出的动车，经t1＝150s速度达到v1＝108km/h，之后动车以恒定功率行驶．相关资料显示，该列动车质量m＝180t，运行过程中所受阻力恒为车重的0.06倍．设铁轨为水平直线，重力加速度g取10m/s2，求：(1)该列动车匀加速运动过程中牵引力F的大小；(2)该列动车运行的最大速度vm及从车站开出后运行x＝8km的时间t(此时列车已达到最大速度).25．(20分)[2022·全国甲卷]光点式检流计是一种可以测量微小电流的仪器，其简化的工作原理示意图如图所示．图中A为轻质绝缘弹簧，C为位于纸面上的线圈，虚线框内有与纸面垂直的匀强磁场；M为置于平台上的轻质小平面反射镜，轻质刚性细杆D的一端与M固连且与镜面垂直、另一端与弹簧下端相连，PQ为圆弧形的、带有均匀刻度的透明读数条，PQ的圆心位于M的中心．使用前需调零：使线圈内没有电流通过时，M竖直且与纸面垂直；入射细光束沿水平方向经PQ上的O点射到M上后沿原路反射．线圈通入电流后弹簧长度改变，使M发生倾斜，入射光束在M上的入射点仍近似处于PQ的圆心，通过读取反射光射到PQ上的位置，可以测得电流的大小．已知弹簧的劲度系数k，磁场磁感应强度大小为B，线圈C的匝数为N、沿水平方向的长度为l，细杆D的长度为d，圆弧PQ的半径为r，r≫d，d远大于弹簧长度改变量的绝对值．(1)若在线圈中通入的微小电流为I，求平衡后弹簧长度改变量的绝对值Δx及PQ上反射光点与O点间的弧长s；(2)某同学用此装置测一微小电流，测量前未调零，将电流通入线圈后，PQ上反射光点出现在O点上方，与O点间的弧长为s1；保持其他条件不变，只将该电流反向接入，则反射光点出现在O点下方，与O点间的弧长为s2.求待测电流的大小．(二)选考题(本题共15分．请考生从给出的2道物理题中任选一题作答．如果多做，则按所做的第一题计分)33．[选修3－3](15分)(1)(5分)下列说法正确的是________.A．一定质量的气体，在压强不变时，单位时间内分子与器壁碰撞次数随温度降低而减少B．知道阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可以估算出该气体中分子间的平均距离C．若一定质量的理想气体在被压缩的同时放出热量，则气体内能可能减小D．同种物质不可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现E．液体表面具有收缩的趋势，是由于液体表面层里分子的分布比内部稀疏(2)(10分)一内壁光滑的汽缸竖直放置，两个活塞a、b之间封闭有一定质量的气体，如图所示，用竖直向上的外力F作用于活塞a，当两活塞均处于静止状态时，两活塞到上、下两部分汽缸连接处的距离均为L＝9cm，封闭气体的温度为27℃.已知活塞a、b的质量分别为ma＝0.1kg、mb＝0.3kg，活塞a、b的横截面积之比为Sa∶Sb＝4∶3，大气压强恒为p0＝1.0×105Pa，重力加速度大小取10m/s2.(ⅰ)外力F多大？(ⅱ)撤去外力F，使封闭气体缓慢升温至127℃，活塞b再次处于平衡状态，此时两活塞之间的距离是多少？34．[选修3—4](15分)(1)(5分)双缝到光屏的距离相等，由如图所示的干涉图象可看出，对同种颜色的光，双缝间距越大，干涉条纹间距越________(填“大”或“小”)；对不同颜色的光，当双缝间距相等时，光的波长越短，干涉条纹间距越________(填“大”或“小”).(2)(10分)诗句“潭清疑水浅，荷动知鱼散”的意思是潭水澄澈疑心水清浅，荷叶摇动才知鱼游散了．某同学学习该诗句后想探索其中的物理知识，如图所示，在某清澈水潭的岸边，用工具测得水潭的深度为h＝1m，水的折射率为n＝eq\f(4,3)，已知人眼与荷叶右端的距离为d＝0.9m，圆形荷叶的半径为R＝0.35m，初始时鱼(可视为质点)在荷叶右端正下方的潭底，人眼与荷叶的高度差为h1＝1.2m，荷叶到水面的高度差为h2＝0.2m，eq\r(319)≈18.(ⅰ)当人垂直湖面看湖底时，求真实深度与人看到的像所处的深度的差值；(ⅱ)若鱼向前游动，因为荷叶的存在导致人看不到鱼，求鱼前进的距离范围(保留两位小数).模拟小卷练9（2计算＋2选1）24．解析：（1）设列车匀加速运动的加速度为a，由匀变速运动规律有v1＝at1根据牛顿第二定律F－f＝ma由题意可知f＝kmg联立以上各式并代入数据得F＝1.44×105N（2）列车匀速运动时速度最大，设此时列车牵引力为F0，由平衡条件有F0＝f设列车以恒定功率运行时的功率为P，由功率公式有P＝Fv1，P＝F0vm联立以上各式并代入数据得vm＝40m/s列车匀加速运动发生的位移为x1，由匀变速运动规律有x1＝eq\f(1,2)v1t1设列车以恒定功率运行的时间为t2，列车从车站开出后运行x＝8km的过程中，由动能定理有Pt2＋Fx1－fx＝eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(m))列车从车站开出后运行x＝8km的时间t＝t1＋t2联立以上各式并代入数据得t＝308.3s.答案：（1）1.44×105N（2）40m/s308.3s25．解析：（1）通入电流后线圈所受安培力F＝NBIl由胡克定律及平衡条件有F＝kΔx故弹簧长度改变量Δx＝eq\f(NBIl,k)由于d远大于弹簧长度的改变量，故细杆转过的角度θ≈eq\f(Δx,d)＝eq\f(NBIl,kd)由于入射光线不变，平面镜转过θ角时反射光线转过2θ，故s＝2θr＝eq\f(2NBIlr,kd)（2）电流反向前后光点移动的弧长为s′＝s1＋s2可知反射光线在此过程中转过的角度为θ′＝eq\f(s1＋s2,r)则细杆转过的角度为eq\f(θ′,2)＝eq\f(s1＋s2,2r)故弹簧长度的变化量Δx′＝eq\f(θ′,2)d＝eq\f(s1＋s2,2r)d由胡克定律得ΔF弹＝kΔx′而此过程中弹簧弹力的变化量等于安培力的变化量，设待测电流为Ix，则ΔF弹＝2NBIxl解得Ix＝eq\f(k（s1＋s2）d,4NBlr)答案：（1）eq\f(NBIl,k)eq\f(2NBIlr,kd)（2）eq\f(k（s1＋s2）d,4NBlr)33．解析：（1）温度降低，分子的平均动能减小，则单个分子对器壁的平均撞击力减小，所以一定质量的气体在压强不变时，单位时间内分子与器壁碰撞次数随温度降低而增加，故A错误；由气体的摩尔质量和气体的密度可算出摩尔体积，再根据阿伏加德罗常数可以估算出单个气体分子所占空间的平均体积，进而估算出气体分子间的平均距离，故B正确；根据热力学第一定律可知，若外界对理想气体所做的功小于气体放出的热量，则气体内能减小，故C正确；同种物质在不同的条件下可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，故D错误；液体表面张力产生的原因是液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫作表面层，表面层的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势，故E正确．（2）（ⅰ）在外力F作用下，活塞a、b均静止时，设封闭气体压强为p，根据平衡条件有F＋pSa＝mag＋p0Sap0Sb＝mbg＋pSb联立解得F＝（ma＋eq\f(Sa,Sb)mb）g＝5N（ⅱ）撤去外力F后，封闭气体膨胀，设所求距离为x，有eq\f(（Sa＋Sb）L,T0)＝eq\f(Sb·x,T)解得x＝28cm.答案：（1）BCE（2）（ⅰ）5N（ⅱ）28cm34．解析：（1）由图可看出，对同种颜色的光，双缝间距越大，干涉条纹间距越小；对不同种颜色的光，当双缝间距相等，光的波长越短，干涉条纹间距越小．（2）（ⅰ）根据题意可知，人看到的像所在处的深度h′＝eq\f(h,n)真实深度与像所处深度的差值Δh＝h－h′解得Δh＝0.25m（ⅱ）光路图如图所示根据几何知识有sinθ1＝eq\f(d,\r(d2＋heq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))))根据折射定律有n＝eq\f(sinθ1,sinr1)x1＝h2tanθ1＋