备战2025年高考二轮复习物理（福建专版） 热点练4 环境保护类（Word版附解析）

这是一份备战2025年高考二轮复习物理（福建专版） 热点练4 环境保护类（Word版附解析），共6页。试卷主要包含了86年后衰变完毕，6)等内容，欢迎下载使用。

1.(2024山东青岛高三期末)福岛第一核电站的核污水含铯、锶、氚等多种放射性物质,排海会对太平洋造成长时间的污染。已知氚(13H)有放射性,会发生β衰变并释放能量,其半衰期为12.43年,衰变方程为X+-1 0e,以下说法正确的是( )
A.ZAX的中子数为2
B.13H衰变前的质量大于衰变后 ZAX和 -1 0e的总质量
C.自然界现有的 13H将在24.86年后衰变完毕
D.13H在不同化合物中的半衰期不相同
答案 B
解析 根据电荷数守恒和质量数守恒可得,ZAX的电荷数为2,质量数为3,则 ZAX的中子数为1,故A错误;根据题意可知,衰变过程释放能量,有质量亏损,则 13H衰变前的质量大于衰变后 ZAX和 -1 0e的总质量,故B正确;自然界现有的 13H将在24.86年后,即两个半衰期后,衰变至现有的14,不会衰变完毕,故C错误;半衰期与化学状态无关,13H在不同化合物中的半衰期相同,故D错误。
2.(2024山东淄博一模)为了节能环保,地铁站的进出轨道通常设计成不是水平的,列车进站时就可以借助上坡减速,而出站时借助下坡加速。如图所示,为某地铁两个站点之间节能坡的简化示意图(左右两边对称,每小段坡面都是直线)。在一次模拟实验中,一滑块(可视为质点)以初速度v0从A站M处出发沿着轨道运动,恰能到达N处。滑块在两段直线轨道交接处平稳过渡,能量损失忽略不计,滑块与各段轨道之间的动摩擦因数均相同,不计空气阻力。重力加速度为g,则根据图中相关信息,若要使滑块恰能到达B站P处,该滑块初速度的大小应调整为( )
A.4(v02+2gh1)(l1+l2+l3)2(l1+l2)+l3
B.2(v02+2gh1)(l1+l2+l3)2(l1+l2)+l3
C.4[v02+2g(h2+h3)](l1+l2+l3)2(l1+l2)+l3
D.2[v02+2g(h2+h3)](l1+l2+l3)2(l1+l2)+l3
答案 B
解析 质量为m的物体在长度为s、倾角为θ的粗糙斜面上滑行时,克服摩擦力做功Wf=μmgcs θ×s=μmgscs θ,scs θ是斜面底边的长度,则滑块从M恰好到N由动能定理得mgh1-μmg(2l1+2l2+l3)=0-12mv02,解得μ=v02+2gh12g[2(l1+l2)+l3],若要使滑块从M恰能到达B站P处,设该滑块初速度的大小应调整为v,由动能定理得-μmg(2l1+2l2+2l3)=0-12mv2,解得v=2(v02+2gh1)(l1+l2+l3)2(l1+l2)+l3,故选B。
3.(2024全国联考一模)风力发电是一种绿色环保、清洁无污染的发电方式,近几年多地部署了风力发电装置。如图所示,某风力发电装置呈现风车外形,由三个叶片构成,风垂直吹向叶片驱动风轮机转动,风轮机带动内部线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动产生交流电。已知叶片转动时可形成半径为60 m的圆面,某日平均风速为6 m/s,风能向电能转化的效率为30%。发电机组输出电压为690 V,经过变电站理想变压器将电压升为10 kV远距离输送。空气密度为1.3 kg/m3,则下列说法正确的是( )
A.理想变压器的原、副线圈匝数比约为69∶10 000
B.该风力发电机的输出功率约为476 kW
C.该风力发电机的日发电量约为3.8×104 kW·h
D.若远距离输电线上损耗的功率不能超过5%,则输电线的电阻不能超过15 Ω
答案 B
解析 根据n1n2=U1U2=690V10 000 V可知,理想变压器的匝数比应为n1∶n2=69∶1 000,故A错误;由题意知,发电机的输出功率为P=12(Δm)v2Δt×30%=12ρv(Δt)πr2v2Δt×30%=320ρπr2v3=476 kW,故B正确;日发电量为Q=Pt=1.1×104 kW·h,故C错误;远距离输电线上的电流I=PU2=47.6 A,损耗功率P损=I2r=P×5%,求得r=10.5 Ω,故D错误。
4.(多选)(2024广东一模)为了减少污染,根据相关规定,加油站必须进行“油气回收”,操作如下:油枪从封闭油罐中吸取体积为V的汽油加到汽车油箱,同时抽取油枪周围体积为1.2V的油气(可视为理想气体),压入封闭油罐(压至体积为V)。假设油罐及加油枪导热良好且环境温度不变,则将油气压入油罐的过程中,油气( )
A.压强增大
B.对外做正功
C.向环境放热
D.从环境吸热
答案 AC
解析 油气压入油罐的过程中,体积减小,外界对气体做功,由于油罐及加油枪导热良好且环境温度不变,则气体的内能不变,根据热力学第一定律可知油气向环境放热,C正确,B、D错误;油气压入油罐的过程中,体积减小,温度不变,根据理想气体状态方程可知压强增大,A正确。
5.(12分)(1)探险队路过一化工厂外用区域时,发现一个正在偷排污水的水平管口,如图甲所示,实测管口离落水点的高度差为h=80 cm,污水水平射程为x=160 cm。求污水流出管口时的速度大小。
(2)如图乙所示,探险队遇到一宽为d=6 m,水流很急的小河。实测水流速度恒为v1=5 m/s,所带的气垫船在静水中的速度为v2=3 m/s,假设两河岸相互平行,要以最短路程渡河,则气垫船与上游河岸成多少夹角行驶?此过程的渡河时间为多少?(已知sin 37°=0.6)
答案 (1)4 m/s (2)53° 2.5 s
解析 (1)根据平抛运动规律,竖直方向上有h=12gt2
解得t=0.4 s
水平方向上有x=vt
解得v=4 m/s。
(2)解法1:水流速度v1大于气垫船在静水中的速度v2,故气垫船合速度的方向无法与河岸垂直,如图所示,以v1的矢量末端为圆心、v2大小为半径画圆,当v合与圆相切时,气垫船渡河路程最短
设气垫船与上游河岸为θ角,有
cs θ=v2v1=35
则θ=53°
则渡河时间t=dv2sinθ=2.5 s。
解法2:设气垫船与上游河岸成θ角渡河,合速度与河岸成α角。渡河时速度关系如图所示
设路程为s,满足
sin α=ds
有s=dsinα
故sin α越大,路程s越小,而v1sinβ=v2sinα
则有sin α=v2v1sin β
取β=90°,sin β=1
则有sin α=0.6
即α=37°
此时s最小,此时θ=53°
则渡河时间t=dv2sinθ=2.5 s。
6.(16分)(2024北京西城期末)在许多工业生产过程中,会产生包含粉尘的废气,为了减少粉尘对空气的污染,通常会让废气经过除尘室后再排放。如图甲所示,除尘室中有一矩形通道,其前、后板使用绝缘材料,上、下板使用金属材料,并与电压恒定的高压直流电源相连。如图乙所示是该装置的截面图。通道长L、宽b,上下板间距离d,电源电压U,其中L和b已知,且不可调,d和U可调。质量为m、电荷量为-q(q>0)、分布均匀的带电粉尘以水平速度v进入矩形通道,当带负电的尘埃碰到下板后其所带电荷被中和,同时粉尘被收集。不计粉尘重力、空气阻力及粉尘间的相互作用。
(1)若电源电压为U1、上下板间距离为d1时,部分粉尘没有被收集,求贴近上板进入通道的粉尘离开通道时,沿垂直于上下板方向偏移的距离y0。
(2)若电源电压为U2、上下板间距离为d2时,进入通道的粉尘的收集率η=64%。为使收集率达到100%,应如何调整装置?请分析说明,并给出具体的调整方案。(写出一种方案即可)
(3)若粉尘恰好能够被完全收集,在图丙中定性画出某段时间t0内,下板沿通道长度方向单位长度收集到的粉尘数量P随距通道入口距离x变化的趋势图线,并简要说明作图依据。
答案 (1)U1qL22d1mv2
(2)增大电源电压 见解析
(3)见解析
解析 (1)根据题意可知,带电粉尘在通道内做类平抛运动,水平方向上有L=vt
竖直方向上有U1qd1=ma1,y0=12a1t2
联立解得y0=U1qL22d1mv2。
(2)根据题意可知,进入通道的粉尘的收集率η=64%,则离下极板距离为0.64d2的粒子恰好从右端飞出,贴近上板进入的粉尘不会被收集,离开通道时沿垂直于上下板方向偏移的距离y2=0.64d2
由(1)分析可知y2=U2qL22d2mv2
若仅改变电源电压,要使收集率达到100%,需要使电源电压U增大,若仅改变电源电压,则y2'=U2'qL22d2mv2
要使收集率达到100%,则有y2'=d2
代入解得U2'=2516U2
即在其他条件不变的情况下,使电源电压调为2516U2,可以实现收集率达到100%。
(3)由于粉尘分布均匀且恰好被收集,设某粉尘颗粒竖直位移大小为y,水平位移大小为x,由(1)问推导可得y=12·Uqdmv2x2
又因为粉尘分布均匀,则可设在一定时间内落在下板上的粉尘颗粒数量N=ky=k'x2
若将下板分成等长的2段,则前后两段板在相同时间内落入的尘埃数量之比N1∶N2=1∶3
若将下板分成等长的4段,则前后四段板在相同时间内落入的尘埃数量之比N1∶N2∶N3∶N4=1∶3∶5∶7
若将下板分成等长的n段,则前后n段板在相同时间内落入的尘埃数量之比N1∶N2∶N3∶N4∶…∶Nn=1∶3∶5∶7∶…∶(2n-1)
类比自由落体运动相同时间间隔内的位移关系以及速度变化规律,可推得相同时间内在单位长度收集的粉尘数量P=ΔNΔx与x成正比,图像如图所示。