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10

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10，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．(14分)如图甲所示，钢架雪车是一项惊险刺激的雪上比赛项目，某段赛道可简化为图乙所示，其中AB段为赛道的水平出发区，BC段为倾角为α的滑行区，CD段为倾角也为α的减速区．在某次训练中，质量为M＝60kg的运动员由A点出发，以F＝60N的水平推力推动质量为m＝40kg的雪车向B点加速运动，经10s到达B点后俯卧在雪车上直接进入滑行区，最终恰运动到赛道上D处．已知该段赛道全长x＝1300m，运动员在BC段运动时受到的阻力恒为60N，雪车与AB段间的动摩擦因数为0.05，B、C两点的高度差为h＝100m，sinα＝0.1，csα≈1，重力加速度g取10m/s2，不计在赛道连接点的能量损失，求：
(1)在出发区运动员对雪车做的功；
(2)在减速区CD段雪车与赛道间的动摩擦因数．
25．(18分)如图甲所示，长方形MNPQ区域(MN＝PQ＝3d，MQ与NP边足够长)存在垂直纸面向里的磁感应强度大小为B的匀强磁场．长为5d、厚度不计的荧光屏ab，其上下两表面均涂有荧光粉，ab与NP边平行，相距为d，且左端a与MN相距也为d.电子枪一个一个连续地发射出电子(已知电子质量为m、电荷量为e、初速度可视为零)，经电场加速后，沿MN边进入磁场区域，电子打到荧光屏就会发光(忽略电子间的相互作用).
(1)若加速电压为U，求：电子进入磁场时的速度；
(2)改变加速电压，使电子不断打到荧光屏上，求：荧光屏能发光区域的总长度；
(3)若加速电压按如图乙所示的图象变化，求：从t＝0开始一个周期内，打在荧光屏上的电子数相对总电子数的比例．(电子经加速电场的时间远小于周期T)
(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________．(填正确答案标号．)
A．布朗运动不是液体分子的运动，但它说明液体分子不停地做无规则热运动
B．0℃时水已经结为冰，部分水分子已经停止了热运动
C．随分子间距离的增大，分子势能可能先减小后增大
D．热量不可能从低温物体传到高温物体
E．一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热
(2)(10分)现代瓷器可采用电热窑炉烧制，电热窑炉不需要燃烧设备，窑内制品不受烟气及灰渣等的影响，温度便于实现精确控制，窑内可在任何压力条件(高压或真空)或特殊气氛条件下加热制品．若初始时窑炉内温度为27℃，压强为大气压强p0，已知某瓷器的烧制温度约为1227℃.
(ⅰ)窑炉不排气的情况下，求达到烧制温度时窑炉内的气体压强；
(ⅱ)若窑炉内压强要控制在2.8p0～3p0之间，求达到烧制温度后排出气体质量与初始时窑炉内气体总质量的比的范围．
34．[选修3－4](15分)
(1)一同学在探究单摆的运动规律时，测得单摆20次全振动所用的时间为60s．已知当地的重力加速度大小g取9.8m/s2，则________(选填正确答案标号).
A．该单摆做简谐运动时，在速度增大的过程中回复力一定减小
B．该单摆做简谐运动的周期为1.5s
C．该单摆的摆长约为2.25m(π2取9.8)
D．若把该单摆放在月球上，则其摆动周期变大
E．若把该单摆的摆长减小为原来的一半，则其振动的周期为3eq \r(2)s
(2)从物理学的角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的．我们通过如图所示的简化示意图来研究彩虹的形成．图中细光束在过球心的平面内，包含红光和紫光两种单色光，入射角θ＝45°，透明球对红光的折射率为n红＝eq \r(2)，球的半径为R，真空中的光速为c.
(ⅰ)分析判断a和b哪个是红光．
(ⅱ)光线从入射方向到出射方向转过的角度称为偏向角，求红光的偏向角和红光在球内传播的时间．
模拟小卷练10 （2计算＋2选1）
24．解析：（1）设雪车在AB段的加速度大小为a1，可得F－μ1mg＝ma1
雪车到达B点时的速度大小为vB＝a1t
赛道AB段的长度为x1＝eq \f(1,2)a1t2
运动员在出发区对雪车做的功为W＝eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(B)) ＋μ1mgx1
解得W＝3000J
（2）设运动员在BC段的加速度大小为a2，则有（M＋m）gsinα－f＝（M＋m）a2
设运动员到达C点时的速度大小为vC，则有
v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(C)) －v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(B)) ＝2a2·eq \f(h,sinα)
设CD段的长度为x2，在CD段做减速运动的加速度大小为a3，则有v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(C)) ＝2a3x2
由题意可知x2＝x－x1－eq \f(h,sinα)
设雪车与CD段间的动摩擦因数为μ2，有
（M＋m）gsinα＋μ2（M＋m）gcsα＝（M＋m）a3
解得μ2＝0.08.
答案：（1）3000J （2）0.08
25．解析：（1）电子在加速场中，根据动能定理有
eU＝eq \f(1,2)mv2
解得电子刚进入磁场的速度大小为
v＝eq \r(\f(2eU,m))
（2）打在荧光屏a点的电子，根据几何关系得
R eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ＝（2d）2＋（R1－d）2
解得R1＝2.5d
①若减小粒子的速度，粒子打在荧光屏的下表面，临界条件是轨迹相切于c点，是粒子的最小速度，如图所示
根据几何关系可得，对应粒子做圆周运动的半径为
R2＝2d.因此，下表面ac区域长度是ac＝d
②若增大粒子的速度，粒子打在荧光屏上表面，临界条件是粒子运动轨迹与NP相切，由几何关系得
R3＝3d，所以ag的长度为
ag＝3d＋eq \r(（3d）2－（2d）2)－d＝2d＋eq \r(5)d
由于af＝3d，那么上表面fg区域长度是fg＝eq \r(5)d－d，发光区域的总长度为Δd＝ac＋fg＝eq \r(5)d
（3）由第（2）步可知，粒子在磁场中做圆周运动的半径在2d≤R≤3d的区间内，粒子能打在荧光屏上，结合evB＝meq \f(v2,R)
与eU＝eq \f(1,2)mv2得U＝eq \f(eB2R2,2m)可求得：当eq \f(2eB2d2,m)≤U≤eq \f(4.5eB2d2,m)时，粒子能打在荧光屏上，因此
η＝eq \f(\f(4.5eB2d2,m)－\f(2eB2d2,m),\f(5eB2d2,m)－\f(eB2d2,m))×100%＝62.5%.
答案：（1）eq \r(\f(2eU,m)) （2）eq \r(5)d （3）62.5%
33．解析：（1）布朗运动是悬浮在液体中的固体微小颗粒在液体分子无规则运动的碰撞下产生的无规则运动，选项A正确；固体分子也在永不停息地做无规则运动，选项B错误；由分子势能随分子间距变化的图象可知，从分子间距很小开始，在分子间距逐渐增大的过程中，分子势能先减小再增大，当分子间作用力为零时，分子势能最小，选项C正确；热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他变化，这里一定要强调“不引起其他变化”，譬如，在消耗电能的前提下，冰箱等制冷设备可以将热量从低温的内部空间传递到高温的外部空间，选项D错误；根据理想气体状态方程可知，对一定质量的理想气体，等压膨胀温度一定升高，体积增大，气体对外做功，温度升高，内能一定增大，再根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，W<0，ΔU>0，故Q>0，即一定从外界吸热，选项E正确．
（2）（ⅰ）初始压强为p0，温度为T0＝（273＋27）K
达到烧制温度时，压强为p1，温度为T1＝（273＋1227）K
根据查理定律有eq \f(p0,T0)＝eq \f(p1,T1)
解得p1＝5p0
（ⅱ）达到烧制温度且窑内气体压强为2.8p0时，排出的气体多，设初始时气体体积为V0，根据理想气体状态方程有eq \f(p0V0,T0)＝eq \f(2.8p0V1,T1)
解得V1＝eq \f(25,14)V0
排出的气体质量与初始时气体总质量的比值为η1＝eq \f(V1－V0,V1)＝eq \f(11,25)
达到烧制温度且压强为3p0时，根据理想气体状态方程有eq \f(p0V0,T0)＝eq \f(3p0V2,T1)
解得V2＝eq \f(5,3)V0
排出的气体质量与初始时总质量的比值为
η2＝eq \f(V2－V0,V2)＝eq \f(2,5)
则达到烧制温度后排出气体质量与初始时窑炉内气体总质量的比的范围为eq \f(11,25)≥η≥eq \f(2,5)
答案：（1）ACE （2）（ⅰ）5p0 （ⅱ）eq \f(11,25)≥η≥eq \f(2,5)
34．解析：（1）单摆的速度越大，距平衡位置越近，回复力越小．由公式T＝eq \f(t,n)，解得T＝3s．由公式T＝2πeq \r(\f(l,g))，解得l＝2.25m．由于月球上的重力加速度较小，所以周期变大．把摆长减小为原来的一半，则T′＝2πeq \r(\f(l,2g))，解得T′＝eq \f(3\r(2),2)s.故A、C、D正确，B、E错误．
（2）（ⅰ）在介质中，频率越高，折射率越大，紫光偏折程度更大，故a是紫光，b是红光．（ⅱ）如图所示，从A点入射时，设折射角为r，根据光的折射定律有
n红＝eq \f(sinθ,sinr)
根据已知条件可知，折射角r＝30°
因此在A点入射时红光沿顺时针方向旋转了Δθ1＝θ－r＝15°
在B点发生反射时，△OAB为等腰三角形，∠ABO＝r
在B点光线沿顺时针偏转了Δθ2＝180°－2r＝120°
在出射点C，根据对称性，光线沿顺时针旋转了Δθ1，
因此光线的偏向角Δθ＝2Δθ1＋Δθ2＝150°
根据几何关系及对称性，红光在球内传播的路程s＝4Rcsr＝2eq \r(3)R
红光在球内传播的速率v＝eq \f(c,n红)
红光在球内传播的时间t＝eq \f(s,v)
整理得t＝eq \f(2\r(6)R,c).
答案：（1）ACD （2）（ⅰ）b是红光 （ⅱ）150° eq \f(2\r(6)R,c)