2025浙江高考物理一轮复习-“17~20解答”限时练11【含答案】

2025浙江高考物理一轮复习-“17~20解答”限时练11(8分)如图甲所示,具有一定导热性能的柱形汽缸竖直放置,外界温度保持T0=300K不变.一定质量的理想气体被横截面积为S=100cm2的轻质活塞封闭在汽缸内,此时活塞距汽缸底部的距离为L0=5cm,汽缸内气体温度为T0=300K.先用外力缓慢地拉动活塞,上升L0的距离被挡块AB挡住.再通过电热丝对汽缸内气体快速加热,缸内气体吸收Q=100J热量后,温度升高到2T0.此时撤去外力,经过足够长时间,活塞缓慢回到初始位置.已知大气压强p0=1.0×105Pa,活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动,该理想气体经历的三个过程的p-V图像如图乙所示.(1)请在图丙中画出该理想气体经历的三个过程的V-T图像;(2)在电热丝加热的过程中,汽缸内气体内能变化了多少;(3)撤去外力后汽缸内的气体放出多少热量?18.(11分)[2024·河北唐山模拟]如图所示为某研究性学习小组设计的游戏轨道模型图.水平直轨道AB、光滑圆轨道BCD(最低点B和D略有错开)、光滑水平轨道DE和水平传送带EF平滑连接,PQ是固定于水平地面上的薄平板.轻弹簧一端固定在竖直挡板上,小滑块(可视为质点)将弹簧另一端压缩至A点,并由静止释放,恰能不脱离轨道滑上传送带.已知轨道AB长L1=2m,圆轨道半径R=0.4m,传送带长L2=2m并可向右传动,P与F点的水平距离L3=0.4m,高度差h=0.8m,平板PQ长L4=1.8m,滑块质量m=0.1kg,滑块与轨道AB和传送带之间的动摩擦因数均为μ=0.4,其他阻力均不计.(1)求弹簧的弹性势能;(2)要使滑块从A点由静止释放时落在平板上,求传送带的速度范围;(3)若滑块每次与平板碰撞前后速度方向与水平面夹角相等,碰后速度大小变为碰前的四分之一,当传送带向右传动速度v=3m/s时,滑块是否会弹离平板?若不会,最终停在离Q点多远处?若会,离开平板后的首次落地点距离Q点多远?19.(11分)[2024·余姚模拟]电梯磁悬浮技术的原理是基于电磁原理和磁力驱动的技术使电梯悬浮和运行,从而实现高效、安全和舒适的电梯运输.某种磁悬浮电梯通过空间周期性磁场的运动而获得推进动力,其简化原理如图所示:在竖直面上相距为b的两根绝缘平行直导轨间,有等距离分布的方向相反的匀强磁场,磁场方向垂直于导轨平面,磁感应强度大小均为B,每个磁场分布区间的长度都是a,相间排列.当这些磁场在竖直方向分别以速度v1、v2、v3向上匀速平动时,跨在两导轨间的宽为b、长为a的金属框MNPQ(固定在电梯轿厢上)在磁场力作用下分别会悬停、向上运动、向下运动,金属框的总电阻为R.为最大限度减少电磁对人体及环境的影响,利用屏蔽材料过滤多余的磁感线,使得磁场只能作用在金属框所在区域.假设电梯负载不变(质量未知),忽略电梯运行时的其他阻力、金属框的电感.(1)求电梯悬停时,金属框中的电流大小I1;(2)求金属框、电梯轿厢及电梯负载的总质量M;(3)求轿厢向上能达到的最大速度v上;(4)在电梯悬停、向上匀速运动、向下匀速运动时,外界每秒提供给轿厢系统的总能量分别为E1、E2、E3,求E1∶E2∶E3.20.(11分)[2024·丽水模拟]中国科学院自主研制的“人造小太阳”是一个核聚变反应堆,是磁约束核聚变实验装置,该装置需要把较高速度的粒子束的各种带电离子分离出来.假设“偏转系统”的原理如图所示,离子源不断产生带电离子,经加速电场再进入速度选择器,离子射入右侧磁分析器偏转分离,到达y轴离子接收板上,建立如图所示xOy坐标系(在速度选择器中做直线运动的离子出口为坐标原点),已知有一离子带正电、电荷量为q,质量为m,加速电场两极板间电压为U,速度选择器两板间距为d,极板长度为2d,速度选择器内电场强度为E,离子进入加速电场的初速度可忽略不计,不考虑离子间的相互作用、离子重力以及相对论效应.(1)求离子经加速电场后获得的速度;(2)若离子在速度选择器中做直线运动,求速度选择器中磁场的磁感应强度B1;(3)若速度选择器中只有电场,磁分析器中磁场为匀强磁场,磁感应强度为B,求离子射到y轴的位置坐标;(4)若磁分析器中磁场的磁感应强度B2随x轴均匀变化,符合B2=B0+kx,B0为x=0位置的磁感应强度,k为大于0的常数,求速度选择器中直线运动的离子射入右侧磁场后离y轴的最远距离.参考答案与详细解析17.(1)如图所示(2)增加100J(3)150J[解析](1)该理想气体经历的三个过程的V-T图像如图 (2分)(2)加热过程中,气体温度从T0升高到2T0,气体的体积不变,则W=0 (1分)缸内气体吸收热量Q=100J(1分)则气体的内能增加ΔU=Q=100J(1分)(3)撤去外力后,气体进行等压压缩,气体温度从2T0降低到T0,内能减小ΔU'=100J(1分)外界对气体做功W'=p0SL0=1.0×105×100×10-4×5×10-2J=50J(1分)则气体放热Q'=100J+50J=150J(1分)18.(1)1.8J(2)0≤v≤5.5m/s(3)不会0.84m[解析](1)设滑块经过C点的速度为v,根据题目信息有mg=mvC2R 根据机械能守恒定律,弹簧的弹性势能Ep=12mvC2+2mgR解得Ep=1.8J(1分)(2)若传送带不动,设滑块运动到F点时速度为v1根据能量守恒定律有Ep=μmg(L1+L2)+12m解得v1=2m/s(1分)若传送带一直对滑块做正功,设滑块运动到F点时速度为v2根据能量守恒定律有Ep=μmg(L1-L2)+12m解得v2=6m/s(1分)设滑块从F点飞出后能够到达平板的最小速度为v3,最大速度为v4,根据h=12gtL3=v3tL3+L4=v4t解得v3=1m/s、v4=5.5m/s(2分)要使滑块从A点由静止释放时落在平板上,传送带的速度范围为0≤v≤5.5m/s(3)由(2)可知,当传送带向右传动速度v=3m/s时,滑块离开F点速度大小为v0=3m/s(1分)平抛运动的水平位移x0=v0t=1.2m(1分)根据题目信息,后续碰撞过程中水平总位移x=18x0×1−116n1−116所以滑块在平板上水平方向总位移x总=x0+x=1.36m(1分)滑块不会离开平板,停在离Q点的距离L=L3+L4-x总=0.84m(1分)19.(1)2Bbv1R(3)v2-v1(4)v1∶v2∶v3[解析](1)磁场以v1匀速运动时金属框处于静止状态,金属框中的电流大小为I1=2Bbv1R(2)由平衡关系得2BI1b=Mg (1分)得金属框、电梯轿厢及电梯负载的总质量为M=4B2b2(3)当磁场以v2运动时,金属框向上运动,当金属框的加速度为零时,轿厢向上能达到最大速度,则2B2Bbv2-v上R得v上=v2-v1 (1分)(4)电梯悬停时,外界每秒提供给轿厢系统的总能量等于金属框的焦耳热,则E1=I12R=2Bbv1R2电梯向上匀速运动时,外界每秒提供给轿厢系统的总能量等于金属框的焦耳热与重力势能增加量之和E2=2Bbv2-v上R2R+同理电梯向下匀速运动的速度为v下=v1-v3 (1分)电梯向下匀速运动时,外界每秒提供给轿厢系统的总能量等于金属框的焦耳热与重力势能减少量之差E3=2Bbv3+v下R2R-则E1∶E2∶E3=v1∶v2∶v3 (1分)20.(1)2qUm(2)E(3)0,E(4)q[解析](1)离子在加速电场中加速,由动能定理有qU=12mv2,得v=2qUm (2)离子通过速度选择器,故由力的平衡条件有qE=qvB1,得B1=Em2qU (2(3)若撤去极板间磁场B1,设离子在电场中偏转距离为y1,则y1=12qEm2dv进入右侧磁场速度为v1,与x轴正方向夹角为θ,设圆周运动半径为R (1分)根据牛顿第二定律qv1B=mv12R,且v1cosθ=v 射