2025浙江高考物理一轮复习-“17~20解答”限时练16【含答案】.docx

2025浙江高考物理一轮复习-“17~20解答”限时练16

17.(8分)如图所示,圆柱形汽缸竖直悬挂于天花板,用横截面积为S=0.04m2的轻质光滑活塞封闭一定质量的理想气体,活塞下悬挂质量为m=80kg的重物,此时活塞处在距离汽缸上底面为h1=0.2m的A处,气体的温度为T1=300K.汽缸内的电阻丝加热,活塞缓慢移动到距离汽缸上底面为h2=0.24m的B处.已知大气压为p0=1.0×105Pa,g取10m/s2.

(1)求活塞在B处时的气体温度T2;

(2)求活塞从A处到B处的过程中气体对外界做功的大小,并分析气体的内能是增大还是减小;

(3)保持温度T2不变,当悬挂重物的质量为m=160kg时,打开汽缸阀门吸走一部分的气体使得活塞仍处于B处,求吸走气体的质量与原来汽缸内气体质量的比值.

18.(11分)如图所示,倾角θ=37°的斜面AB与长度为L=0.6m的水平面BC在B点衔接,衔接点平滑,质量为m=1kg的可视为质点的滑块Q静置在水平面的右端C.可视为质点的滑块P自斜面上高h=0.3m处静止释放,与滑块Q发生弹性碰撞后,滑块Q在C点立即进入光滑竖直半圆轨道DE的内侧(CD间隙不计),D为圆的最高点,圆半径记为R.滑块Q经圆弧后在E点水平抛出,最终落于水平地面FG上,水平面FG与BC的高度差为H=1.2m.已知滑块P与AB面和BC面的动摩擦因数都为μ=0.1,g取10m/s2.

(1)若滑块P的质量为m=1kg,半圆轨道DE的半径R可调,半圆轨道能承受滑块的压力不能超过70N,要保证滑块Q能经圆周运动顺利经过E点,求:

①滑块Q进入D点时的速度vD.

②半圆轨道的半径R的取值范围.

③滑块Q离开E后落在FG面上的最大射程.

(2)若半圆轨道DE的半径为R=0.4m,滑块P的质量可调,求滑块Q进入D点时对D的压力大小的范围.

19.(11分)水平放置的金属细圆环P的半径为l,其内部充满方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B.电阻为r,长度恰为l的细导体棒a一端搭接在细圆环上,可绕圆心处的金属细圆柱O在水平面内转动.两平行竖直金属导轨的间距为d,其中M导轨与小圆柱O相连,N导轨与圆环P相连,两导轨上方通过开关K连接能提供恒定电流大小为I、方向水平向右的恒流源S.质量为m、电阻为R的均匀导体棒b水平搁置在固定支架上并与两导轨紧密接触,棒b处在方向垂直于导轨平面向内的匀强磁场中,磁感应强度的大小为B.除了导体棒a和导体棒b外其余电阻不计,一切摩擦不计.

(1)若开关K断开,外力使导体棒a以某一角速度ω匀速转动时导体棒b对支架的作用力恰好为0,求此时导体棒a的旋转方向(俯视图)和ω的大小.

(2)若开关K闭合,导体棒a作为“电动机”在水平面内旋转.

①“电动机”空载时导体棒a所受安培力为零,其匀速转动的角速度记为ω0,求ω0的大小.

②求“电动机”机械效率为50%时导体棒a的角速度ω2.

20.(11分)空腔圆柱的截面圆如图所示,其圆心为O,半径为R,圆面上开有A、B、C、D四个小孔,∠AOB=90°,∠BOC=120°,∠COD=90°,圆内存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小B1未知,圆外OB和OC射线范围内存在垂直纸面向内的匀强磁场,磁感应强度大小B2未知.紧靠A孔有两金属板M、N,两板间加上交变电压UMN=U0sin2πTt,其中U0已知,质量为m、电荷量为q的带正电粒子持续由M板静止释放,经电场加速的粒子从A孔沿半径方向进入空腔内部,发现在t=T12时刻释放的粒子恰好能从B孔射出磁场,并能经过D孔.已知粒子在电场中加速的时间忽略不计,粒子撞击圆面即被吸收

(1)求从B孔飞出的粒子的速度v0及截面圆内磁感应强度B1的大小;

(2)求粒子从A孔运动到D孔的时间T及比值B1∶B2;

(3)紧靠D孔有两金属板M、N,两板间加上沿半径方向的交变电压UMN=U02sin2πTt-T-π3,以N板出口处O点为原点建立直角坐标系xOy,在y轴右侧0≤x≤x0区域内存在垂直纸面向内的匀强磁场,磁感应强度为B3,当x0=2cm时,从O点进入磁场的速度最大的粒子恰好从点P2cm,2cm离开磁场.若要让从O点进入磁场的速度最小的粒子也恰好击中点P

参考答案与详细解析

17.(1)360K(2)128J增大(3)1

[解析](1)A到B为等压过程,根据盖-吕萨克定律有

V1T1=V2T2

即S?1

得T2=360K(1分)

(2)设气体压强为p,由活塞受力平衡有

mg+pS=p0S (1分)

得p=8×104Pa

气体对外界做功

W=pS?2-?1=128

理想气体的分子势能忽略不计,而温度升高则分子动能增加,内能由分子势能和分子动能组成,所以气体内能增大. (1分)

(3)由(2