2025浙江高考物理一轮复习-“17~20解答”限时练15（含答案）.docx

1、2025浙江高考物理一轮复习-“1720解答”限时练1517.(8分)海洋温差发电安全无污染,储量巨大.在某次发电测试实验中,探测到490 m深处的海水温度为290 K,如图所示,在此处将氨水蒸气封闭在横截面积S=2 m2的汽缸内,汽缸从深海490 m深处上浮到海面,随着海水温度升高,封闭气体的体积增大,活塞缓慢上升且始终未脱离汽缸.氨水蒸气可看作理想气体,汽缸导热性能良好,活塞质量不计.已知海面处温度T0=300 K、此处气体体积V0=3 m3,大气压强恒为p0=1105 Pa,海水密度=1.0103 kg/m3,g取10 m/s2.(1)汽缸从深海上浮到海面,汽缸内气体的分子平均动能(选填

2、“变大”“变小”或者“不变”),内能(选填“变大”“变小”或者“不变”);(2)求汽缸在深海中上浮490 m到海平面的过程中,活塞相对缸底上升的距离(计算结果保留3位有效数字);(3)在上述过程中,汽缸内含蒸气1.7 kg,上升过程吸收的总热量为105 kJ,已知1 mol蒸气的内能U=kT,其中常量k=25 J/K,1 mol蒸气质量为17 g,求蒸气对外做的功.18.(11分)如图所示,竖直平面内有一长度x=1 m的粗糙平台AB,动摩擦因数1=0.05,其左侧有轻质弹簧和质量m1=2 kg的小球1.弹簧处于压缩状态,弹性势能Ep=2 J,与小球1不粘连.小球1右侧有一半径R=1.2 m、圆

3、心角=60的光滑圆弧轨道CD,最底端D平滑连接另一长s=2 m的粗糙平台DE.质量m2=4 kg的小球2静止在D点,左侧粘有少量炸药(质量不计),E端有一质量m3=4 kg的小球3,用长为L=0.5 m的轻绳悬吊,对E点刚好无压力.无初速度地释放小球1,小球1恰好沿C点切线方向进入圆弧轨道到达D点,与小球2接触瞬间引燃炸药(未发生碰撞),爆炸后小球1、2速度方向均水平.小球1恰好以原来进入C点的速度大小从C点滑出(不考虑小球1再次进入CD轨道的情况),所有小球均可视为质点且质量不变,忽略弹簧长度的变化,g取10 m/s2.(1)求炸药爆炸前小球1对D点的压力大小;(2)求炸药爆炸过程中有多少能

4、量转化成小球1、2的机械能;(3)若小球2能与小球3发生弹性碰撞且最终仍停在平台上,整个过程中绳子始终不松弛,则小球与平台DE间动摩擦因数2的范围.19.(11分)某中学兴趣小组研究了电机系统的工作原理,认识到电机系统可实现驱动和阻尼,设计了如图所示装置.电阻不计的“L形”金属导轨由足够长竖直部分和水平部分连接构成,竖直导轨间存在水平向右的匀强磁场,磁感应强度大小为B.导体棒ab与竖直导轨始终接触良好并通过轻质滑轮连接重物M,初始ab被锁定不动.已知导体棒ab的质量为m,重物M质量为3m,竖直导轨间距为d.电源电动势E=5mgRBd,内阻为R,导体棒与定值电阻阻值均为R.(1)把开关K接1,解

5、除导体棒锁定,导体棒经时间t恰好开始匀速上升,求:通过导体棒的电流方向;导体棒匀速上升时的速度;此过程导体棒上升的高度h;(2)把开关K接2,解除导体棒锁定,导体棒经时间t、下落高度h时恰好开始匀速下落,求此过程中回路产生的总焦耳热.20.(11分)2024衢州模拟 磁共振成像(MRI)利用带电粒子在强磁场中的运动来生成图像.通过对被检体施加强磁场,并在其周围施加梯度磁场,可以得到不同组织的信号,从而生成高分辨率的内部结构图像.现有如下情景:在平面内有如图所示的垂直纸面向里、半径为d的四分之一圆形匀强磁场,磁感应强度为B0,圆心O1在x轴上,O2为直角坐标系原点;y轴右侧有宽度为d、方向沿x轴

6、负向的匀强电场,AB右侧存在宽度为2d、磁感应强度也为B0,方向垂直纸面向里的匀强磁场;CD右侧存在沿x轴正方向线性递增的梯度磁场,磁感应强度满足B=kxB0(x为点到CD的距离),在y轴方向磁感应强度大小相同,磁场范围足够大.有一平行于x轴的宽度为d的线状粒子源MN(N在y轴上)源源不断发射沿y轴正方向初速度相同的带负电粒子(电荷量大小为q、质量为m),从M点出发进入四分之一圆形匀强磁场的粒子恰好从O2点进入电场,电场强度大小为3qdB022m.不考虑各场的边缘效应,不计粒子重力.求:(1)粒子的初速度v0;(2)粒子穿过AB边界时的速率v;(3)粒子在AB、CD间的磁场区域内运动的最短时间

7、;(4)所有粒子运动过程能达到的横坐标(x轴)的最大值是多少.参考答案与详细解析17.(1)变大变大(2)1.47 m(3)80 kJ解析 (1)汽缸从深海上浮到海面,海水温度升高,气体的温度升高,则分子平均动能变大,内能变大(2分)(2)初始时压强p1=p0+gh=5106 Pa(1分)根据理想气体状态方程p0V0T0=p1V1T1(1分)解得V1=0.058 m3V0-V1=hS解得h=1.47 m(1分)(3)根据热力学第一定律有U=W+Q(1分)U=mMkT=25 kJ(1分)解得W=-80 kJ即对外做功80 kJ(1分)18.(1)1403 N(2)32 J(3)0.1520.4解

8、析 (1)小球1从A运动到B点,根据能量守恒定律有Ep-1m1gx=12m1vB2(1分)解得vB=1 m/s小球1从B到C做平抛运动,则有vC=vBcos60=2 m/s小球1从C到D,根据机械能守恒定律有12m1vC2+m1gR(1-cos 60)=12m1vD2(1分)解得vD=4 m/s小球1在D点,根据牛顿第二定律有FN-m1g=m1vD2R(1分)解得FN=1403 N根据牛顿第三定律可知小球1对轨道的压力大小为1403 N(1分)(2)炸药爆炸过程中,根据动量守恒定律有m1vD=-m1vD+m2v(1分)其中vD=vD=4 m/s则机械能的增加量为E=12m1vD2+12m2v2

9、-12m1vD2(1分)解得E=32 J,v=4 m/s(1分)(3)当小球2刚好运动到小球3处时速度为零,则有-2m2gs=0-12m2v2(1分)解得2=0.4设小球2运动到小球3处的速度为v2(此时未与小球3碰撞),则有-2m2gs=12m2v22-12m2v2(1分)之后小球2与小球3发生弹性碰撞,由于两球的质量相等,则速度交换,故碰撞后小球3的速度为v3=v2,为保证整个过程中绳子始终不松弛,且最终小球2仍停在平台上,则小球3最多运动到右侧圆心O等高处,则有12m3v32=m3gL(1分)联立解得2=0.15当2=0.15时,小球3从圆心O等高处回到最低点与小球2再次相碰后,又交换速

10、度,可计算出小球2不会从左侧轨道C处飞出,最终会停在平台上综上所述可知0.1520.4(1分)19.(1)方向由a到b4mgRB2d22mgRB2d22t-16mRB2d2(2)m2g2RB2d210t+18mRB2d2-2mgh解析 (1)导体棒向上运动,根据右手定则,电流方向由a到b(1分)设导体棒以速度v1匀速上升,感应电流为I=Bdv12R(1分)由平衡得BId+mg=3mg(1分)得v1=4mgRB2d2(1分)根据动量定理有3mg-mgt-Bdq=4mv1(1分)电荷量为q=It=t2Rt=Bd2R得h=2mgRB2d22t-16mRB2d2(1分)(2)开关K接2,导体棒匀速运动

11、时的电流为I=E-Bdv22R(1分)由平衡得BId=3mg-mg(1分)得v2=mgRB2d2根据动量定理有Bdq-3mg-mgt=4mv2(1分)得q=2mgtBd+4m2gRB3d3由能量守恒有Eq=124mv22+3mg-mgh+Q(1分)得Q=m2g2RB2d210t+18mRB2d2-2mgh(1分)20.(1)qdB0m(2)2qdB0m(3)m3qB0(4)3d+2dk解析 (1)由题可知粒子做圆周运动的轨道半径为d,由匀速圆周运动洛伦兹力提供圆周运动的向心力可知d=mv0qB0解得v0=qdB0m(2分)(2)由题可知Eqd=12mv2-12mv02(1分)解得v=2v0=2qdB0m(1分)(3)在AB、CD间的磁场区域内R=m2v0qB0=2d(1分)圆周运动弦长最短为2d,圆心角为3,分析可知当粒子从N点出发时符合条件,轨迹如图所示T=2mqB0(1分)t=T6=m3qB0(1分)(4)对运动粒子y轴方向动量定理,在x轴方向最远时速度方向为y轴负方向,有-qvxB0t-qkxB0vxt=-mv-mv0-qvxB0t-qkB0xx=-mv-mv0(1分)qB02d+qkB0x22=mv+mv0(1分)x=2dk坐标值为3d+2dk(2分)