统考版2024届高考物理二轮专项分层特训卷第三部分模拟综合练8

这是一份统考版2024届高考物理二轮专项分层特训卷第三部分模拟综合练8，共5页。试卷主要包含了[选修3－3]等内容，欢迎下载使用。
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)[2023·湖南长沙市4月模拟]如图甲所示，一对足够长的平行光滑导体轨道固定在水平面上，两轨道间距l＝0.5m，左侧接一阻值为R＝1Ω的电阻．有一金属棒静止地放在轨道上，与两轨道垂直，金属棒及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于垂直于轨道平面竖直向下的匀强磁场中．t＝0时，用一外力F沿轨道方向向右拉金属棒，使金属棒以恒定加速度a＝0.2m/s2做匀加速直线运动，外力F与时间t的关系如图乙所示，金属棒与轨道之间始终接触良好．
(1)求金属棒的质量m.
(2)求磁感应强度的大小B.
25．(20分)如图所示，一长为L＝1m的传送带水平放置，在电动机的带动下，以速率v＝2m/s沿逆时针方向匀速运行，在右轮的正上方固定安装与传送带垂直的挡板．质量分别为m甲＝1kg、m乙＝0.2kg的甲、乙两个物块中间夹有轻质弹簧(与甲粘连)，用轻质细线连接甲、乙，静止放在光滑的、足够长的水平桌面上，烧断细线，弹簧的弹性势能E＝3J全部转化为甲、乙的动能．乙与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.2，乙与挡板碰撞过程损失的机械能比乙刚滑上传送带时的动能小ΔE＝0.4J，乙与挡板的碰撞时间忽略不计，重力加速度为g＝10m/s2.求(计算结果用根号表示即可)：
(1)挡板对乙冲量的大小；
(2)乙第一次运动到传送带上后至第一次离开传送带运动的总时间；
(3)乙与弹簧再次接触后，弹簧的最大弹性势能．
(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)如图所示为几幅热现象示意图，则下列关于这几幅图的说法中错误的有________．(填正确答案标号．)
A．图甲中分子不一定是球形的，但可以把它当作球形处理，这是在物理学的学习和研究中常用的“估算”的方法
B．图乙表明布朗运动确实是分子的无规则运动
C．图丙中绳子对玻璃板的拉力一定大于玻璃板的重力
D．图丁中液体表面层的分子间距离较大，则分子间的引力和斥力都比液体内部的小
E．图戊中的永动机的设计不违背热力学第一定律，但违背了热力学第二定律
(2)(10分)一定质量的理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态C，其p­V图象如图所示．已知该气体在状态A时的温度为27℃，求：
(ⅰ)该气体在状态B和C时的温度分别为多少？
(ⅱ)该气体从状态A经B再到C的全过程中是吸热还是放热？传递的热量是多少？
34．[选修3－4](15分)
(1)(5分)用图(a)所示的干涉仪做“用双缝干涉测量光的波长”实验，图(b)是红光产生的干涉条纹，图(c)是通过目镜观测到测量头上的A、B两条纹的位置刻度，已知双缝到光屏的距离l＝50.0cm，双缝间距d＝0.250mm，则下列说法正确的是________．(填正确答案标号．)
A．实验中必须用拨杆来调整单缝和双缝，使单缝和双缝相互平行
B．实验中还需测出单缝到光屏的距离
C．实验中测得红光的波长为700nm
D．若改用间距为0.300mm的双缝做实验，则相邻两亮条纹中心的距离将增大
E．若将红色滤光片换成绿色滤光片，则相邻两亮条纹中心的距离将减小
(2)(10分)将气垫导轨倾斜放置，倾角为θ＝30°，质量为m＝5×10－2kg的物块放在气垫导轨上，用轻弹簧连接固定挡板和物块，如图(a)所示．从弹簧处于自然伸长状态时上端的位置由静止释放物块，物块在气垫导轨上运动的x­t图象如图(b)所示，物块的振幅为A(未知).已知弹簧振子的周期T＝2πeq \r(\f(m,k))，其中m为振子的质量，k为弹簧的劲度系数，取g＝10m/s2.
图(a) 图(b)
(ⅰ)求物块振动的位移表达式；
(ⅱ)若让物块振动的振幅为2cm，请写出物块振动时所受回复力与振动位移的关系式．
模拟小卷练8 （2计算＋2选1）
24．解析：由图乙可知F＝0.1＋0.05t（N）
（1）当t＝0时，金属棒的速度为零，则其所受的安培力为零，此时外力F0＝0.1N，由牛顿第二定律得F0＝ma，代入数据解得m＝0.5kg.
（2）金属棒的速度v＝at，金属棒产生的感应电动势E＝Blv
则回路中的电流I＝eq \f(E,R)
金属棒所受的安培力F安＝BIl
因金属棒做匀加速直线运动，则F合＝F－F安
又F合＝ma
代入数据联立解得B＝1T.
答案：（1）0.5kg （2）1T
25．解析：（1）烧断细线后，设甲、乙获得的速率分别为v甲、v乙
由动量守恒定律有m甲v甲＝m乙v乙
由能量守恒定律有eq \f(1,2)m甲v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(甲)) ＋eq \f(1,2)m乙v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(乙)) ＝E
设乙与挡板碰撞前、后瞬间速率分别为v1、v2
乙在传送带上向右做匀减速直线运动，则有v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(乙)) －v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ＝2μgL
由能量守恒定律可得，乙与挡板的碰撞过程损失的机械能为Q＝eq \f(1,2)m乙v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) －eq \f(1,2)m乙v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2))
由题意有eq \f(1,2)m乙v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(乙)) －Q＝ΔE
由动量定理可得，挡板对乙的冲量大小为
I＝m乙v2＋m乙v1
解得I＝eq \f(\r(21),5)N·s
（2）设乙在传送带上向右运动的时间为t1，有
L＝eq \f(v乙＋v1,2)t1
解得t1＝eq \f(5－\r(21),2)s
由（1）可得v2＝0
假设乙与挡板碰后在传送带上向左做初速度为0的匀加速直线运动，设运动时间为t2，乙到达传送带的最左端时速率为v3，有
L＝eq \f(1,2)μgt eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) ，v3＝μgt2
解得v3＝v＝2m/s，t2＝1s，假设成立
乙在传送带上运动的总时间为
t＝t1＋t2＝eq \f(7－\r(21),2)s.
（3）乙与弹簧再次接触后，当甲、乙达到共同速度v共时，弹簧的弹性势能达到最大值Epm
由动量守恒定律有
m甲v甲＋m乙v3＝（m甲＋m乙）v共
由能量守恒定律有
Epm＝eq \f(1,2)m甲v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(甲)) ＋eq \f(1,2)m乙v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(3)) －eq \f(1,2)（m甲＋m乙）v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(共))
解得Epm＝eq \f(1,12)J
答案：（1）eq \f(\r(21),5)N·s （2）eq \f(7－\r(21),2)s （3）eq \f(1,12)J
33．解析：（2）（ⅰ）对一定质量的理想气体由图象可知，A→B为等容变化，由查理定律得eq \f(pA,TA)＝eq \f(pB,TB)
即代入数据得TB＝600K
A→C由理想气体状态方程得eq \f(pAVA,TA)＝eq \f(pCVC,TC)
代入数据得TC＝300K.
（ⅱ）从A到C气体体积减小，外界对气体做正功，由p­V图线与横轴所围成的面积可得
W＝eq \f(（pB＋pC）（VB－VC）,2)＝1000J
由于TA＝TC，该气体在状态A和状态C内能相等，
有ΔU＝0
由热力学第一定律有ΔU＝W＋Q
可得Q＝－1000J
即气体向外界放出热量，传递的热量为1000J.
答案：（1）BDE （2）（ⅰ）600K 300K （ⅱ）放热1000J
34．解析：（1）实验中，单缝和双缝必须平行，选项A正确；由Δx＝eq \f(l,d)λ可知，不需要测定单缝到光屏的距离，选项B错误；红色滤光片只允许红光透过，A条纹位置刻度为0.641mm，B条纹位置刻度为9.041mm，则条纹间距Δx＝eq \f(9.041－0.641,6)mm＝1.4mm，由Δx＝eq \f(l,d)λ得，红光的波长λ＝eq \f(d,l)Δx＝7.00×10－7m＝700nm，选项C正确；由Δx＝eq \f(l,d)λ知，当d增大时Δx减小，选项D错误；滤光片允许对应颜色的光透过，绿光比红光的波长短，因此换用绿色滤光片时，相邻两亮条纹中心的距离将减小，选项E正确．
（2）（ⅰ）由题意知弹簧振子做简谐运动，振子的振幅等于物块到平衡位置时弹簧的压缩量，即mgsinθ＝kA
与T＝2πeq \r(\f(m,k))比较有A＝eq \f(gT2,8π2)
由图（b）结合数学知识得x＝Acseq \f(2π,T)t
联立解得x＝0.0125cs20tm
（ⅱ）由题意得k＝eq \f(mg,2A)
回复力F＝－kx
解得F＝－20xN（－0.02m≤x≤0.02m）
答案：（1）ACE （2）见解析