试卷09-2024年高考物理上海新题型等级考模拟卷

上海2024年新题型等级考物理一模练习09 注意事项： 1、试卷满分100分，考试时间60分钟。 2、试卷中的选择题没有标注的即为单选；标注为多选题的，每题有两个或两个以上的答案，但不全选；有需要计算的，给出必要的图示、文字说明和公式演算等。 一、磁力缓降的奥秘 2017年6月20日，高475米的武汉绿地中心高楼旁的公寓楼外墙上，体重80公斤的试验人员利用依附于建筑外墙的逃生轨道，从高处以1.5米/秒的速度下降，并安全抵达地面，标志着中建三局工程技术研究院历时两年研发的磁力缓降高楼安全逃生装置试验成功。如图1所示，试验中技术人员身绑安全带，双手握住带有磁铁的逃生装置的两个把手下降。 图1 图2 我们可以将下降过程进行如下建模：一根足够长的空心铜管竖直放置，使一枚直径略小于铜管内径，质量为M的圆柱形强磁铁从管内某处由静止开始下落，如图2所示。已知重力加速度g，强磁铁在管内运动时，不与内壁摩擦，不计空气阻力。 1．（9分）结合楞次定律进行分析，并说明强磁铁开始下落一小段距离的加速度a方向以及a和g的大小关系； 2．该情景中的定量计算非常复杂，利用现有知识可能无法精确求解运动与受力方程，但我们可以利用学过的知识来对下述问题进行分析。实验中已经测得强磁铁在铜管中下落的最大速度为vm； （1）（3分）设强磁铁从静止开始下落时t=0，其下落过程中，速度大小v随时间t变化的关系图线是下图（ ）    （2）（3分）从能量守恒的角度分析，求解图2中，强磁铁达到最大速度vm后铜管的热功率P； （3）（4分）强磁铁下落过程中，可以认为铜管中的感应电动势大小与强磁铁下落的速度成正比，且强磁铁周围铜管的有效电阻是恒定的。如果在图2强磁铁的上面粘一个质量为m的绝缘橡胶块，那么它们下落的最大速度vmax是多大？ 【答案】 【解析】（1）圆柱形强磁铁从管内某处由静止开始下落，则穿过铜管的磁通量发生变化，此时铜管中会产生感应电流，根据楞次定律来拒去留可知感应电流的磁场对强磁铁有向上的阻力作用，但不能阻止磁铁下落，此阻力作用小于重力，对磁铁根据牛顿定律有 所以磁铁刚开始下落一小段距离时加速度a1的方向竖直向下，小于重力加速度g。 （2）若将空心铜管切开一条竖直狭缝，强磁铁还从管内同样位置由静止开始下落，因为此时铜管中仍然会产生涡流，涡流的磁场对强磁铁也有阻力作用，但此阻力比封闭的铜管产生的阻力小。所以 （3）a）若图甲的铜管足够长，磁铁从静止开始下落，小磁铁下落过程中，铜管中产生感应电流，则小磁铁下落过程中受重力与安培力作用，速度越来越大；随着速度的增大，感应电流越大，安培力越大，小磁铁的合外力减小，做加速度减小的加速度运动，最终做匀速度直线运动。则符合磁铁下落时速度大小v随时间t变化关系的是D。故选D。 b）由于强磁铁下落过程中铜管中的感应电动势大小E与磁铁下落的速度v成正比，且其周围铜管的有效电阻R是恒定的，可知任一时刻的热功率；所以 强磁铁匀速下落时，有 可得 所以有 c）磁铁匀速下落过程中，可以认为减少的重力势能全部转化为热，解得 二、井盖跳跃现象 在日常生活中有很多有趣的热学现象，可以用所学的气体知识来解释。例如，如果你留心观察，会发现在暴雨期间，水位迅速上涨，井盖可能出现不断跳跃的现象。 如图所示是某排水管道的侧面剖视图。井盖上的泄水孔因杂物而堵塞，井盖与井口间密封良好但不粘连。设井盖质量m=20kg，圆柱形竖直井内水面面积S=0.30m2,图示时刻水面与井盖之间的距离h=2.0m，井内密封有压强刚好等于大气压强 ,温度T0=300K的空气（可视为理想气体），重力加速度g=10m/s2。 密封空气的温度始终不变。 1．（4分）（多选题）随着水面上涨到井盖被顶起之前，对于被井盖封闭的理想气体，下列说法正确的是（ ） A. 气体经历了等压变化 B. 气体对外界放出热量 C．气体分子平均动能不变 D. 气体的分子势能减小 2．（3分）从图示位置起，水面上涨______cm后，井盖第一次被顶起。（保留两位有效数字） 3．（4分）井盖第一次被顶起后迅速回落再次封闭井内空气，此时空气压强重新回到，温度仍为T0，则此次向外界排出的空气当压强为，温度T1=290K时体积是_____ m3。（结果保留两位有效数字） 4．（3分）井盖每次被顶起后，都迅速回落再次封闭井内空气，此时空气压强重新回到，温度仍为T0，若水面匀速上升，井盖相邻两次跳跃的时间间隔将（ ） A. 变小 B. 变大 C. 不