安徽省黄山市三年（2020-2022）高二物理下学期期末试题题型分类汇编3-解答题

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安徽省黄山市三年（2020-2022）高二物理下学期期末试题题型分类汇编3-解答题五、解答题41．（2020春·安徽黄山·高二期末）如图所示，物体的质量m=2kg，水平地面粗糙，在与水平方向夹角为、大小为20N的恒力F的作用下，由静止开始加速运动，2s后物体运动了12m。取g=10m/s2，已知sin=0.6，cos=0.8，试求：(1)物体运动的加速度的大小a；(2)地面的动摩擦因数μ。42．（2020春·安徽黄山·高二期末）如图，一半径为R的圆表示一柱形区域的横截面(纸面)。在柱形区域内加一方向垂直于纸面的匀强磁场，一质量为m、电荷量为q的粒子从直线ac与圆的交点a正对圆心射入柱形区域，而后从圆上的b点离开该区域，bo连线与直线垂直。圆心O到直线的垂直距离为。现将磁场换为平行于纸面且垂直于直线ac的匀强电场，同一粒子以同样速率在a点沿直线ac射入柱形区域，也在b点离开该区域。若磁感应强度大小为B，不计重力。（1）求粒子入射的初速度大小；（2）求电场强度的大小。43．（2020春·安徽黄山·高二期末）如图所示，粗糙水平面与竖直面内的光滑圆形轨道平滑连接，在连接点P上有一不带电的小球B保持静止，水平面上方充满水平向左的匀强电场。现有一带电量为+q的小球A从水平面上某点由静止释放，而后在小孔处与小球B发生碰撞（碰撞时间极短），碰后两球粘在一起。已知mA=1kg，mB=2kg，小球A与水平轨道间的动摩擦因数为，释放点与B球相距为d=2m，电场强度，重力加速度为g=10m/s2（两球均可视为质点，小球A运动、碰撞过程中均无电量损失，不计空气阻力）。求：（1）小球A与B碰撞前瞬间的速度大小；（2）小球A与B碰撞过程中损失的能量；（3）若要求两球碰后不脱离圆轨道，则圆轨道的半径R应满足什么条件？44．（2020春·安徽黄山·高二期末）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，其状态变化过程的p-V图象如图所示．已知该气体在状态A时的温度为27℃．则：①该气体在状态B、C时的温度分别为多少℃？②该气体从状态A到状态C的过程中内能的变化量是多大？③该气体从状态A到状态C的过程中是吸热，还是放热？传递的热量是多少？45．（2020春·安徽黄山·高二期末）某有线制导导弹发射时，在导弹发射基地和导弹间连一根细如蛛丝的特制光纤（像放风筝一样），它双向传输信号，能达到有线制导作用。光纤由纤芯和包层组成，其剖面如图所示，其中纤芯材料的折射率n1=2，包层折射率n2=，光纤长度为3×103m。（已知当光从折射率为n1的介质射入折射率为n2的介质时，入射角θ1、折射角θ2间满足关系：n1sinθ1=n2sinθ2）(1)试通过计算说明从光纤一端入射的光信号是否会通过包层“泄漏”出去；(2)若导弹飞行过程中，将有关参数转变为光信号，利用光纤发回发射基地经瞬间处理后转化为指令光信号返回导弹，求信号往返需要的最长时间。46．（2021春·安徽黄山·高二期末）2022年将在我国举办第二十四届冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一、某滑道示意图如下，长直助滑道AB与弯曲滑道BC平滑衔接，滑道BC高h=10 m，C是半径R=20 m圆弧的最低点。质量m=60 kg的运动员从A处由静止开始匀加速下滑，加速度a=4.5 m/s2，到达B点时速度vB=30 m/s。取重力加速度g=10m/s2。（1）求长直助滑道AB的长度L；（2）求运动员在AB段所受合外力的冲量I的大小；（3）若不计BC段的阻力，求运动员经过C点时对轨道的压力。47．（2021春·安徽黄山·高二期末）如图所示，两根足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距L，导轨下端连接电阻R，质量为m、金属杆ab与导轨垂直并接触良好，金属杆及导轨电阻不计，在矩形区域cdfe内有垂直于纸面向里的匀强磁场，c、e距离为H，cdfe区域内磁场的磁感应强度B随时间变化的关系如图乙所示，在t=0时刻，将金属杆ab从到磁场上边界距离为h处由静止释放，在t1时刻进入磁场，离开磁场时的速度为进入磁场时速度的一半，已知重力加速度为g，求：（1）金属杆刚进入磁场时的加速度大小；（2）从金属杆开始下落到离开磁场的过程，回路中产生的焦耳热。48．（2021春·安徽黄山·高二期末）如图所示，水平传送带以v0=1m/s的速度做逆时针运动，传送带左端与水平地面平滑连接，物块a从传送带右端以v1=5m/s的速度滑上传送带，到达传送带左端与静止在水平地面右端上的物块b发生弹性碰撞。已知物块a的质量m=0.1kg，物块b的质量M=0.3kg，两物块均可视为质点，传送带左、右两端的距离d=4.5m，物块a与传送带和水平地面间的动摩擦因数均为μ1=0.1，物块b与水平地面间的动摩擦因数μ2=0.5，取重力加速度大小g=10m/s2，碰撞时间极短。求：（1）物块a第一次与物块b碰撞后瞬间，物块a和b的速度；（2）两物块从第一次碰撞后到第二次碰撞前，物块a与传送带和地面摩擦产生的热量。49．（2021春·安徽黄山·高二期末）如图所示，一U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，两端平齐。初始时，右管中封闭气柱长度=50cm，两管中水银柱液面高度差h=25cm。若气体可视为理想气体，玻璃管的横截面积处处相同，玻璃管气密性良好，大气压强p0=75cmHg。现沿左管内壁缓慢注入水银，当左侧液面与管口相平时，气体温度始终保持不变，求：（1）右管中气柱的长度；（2）所加水银柱的长度。50．（2021春·安徽黄山·高二期末）如图甲为一透明装饰品示意图，当被光照射时，能够从正面反射出大量的光线，其截面图如图乙所示，虚线为其对称轴，∠AOB可以根据需要打磨成不同大小，现有细光束从图示位置垂直于MN射入饰品内。当时，光线恰好不从AO中射出。(1)求饰品材料的折射率；(2)若，试判断光线第一次射到BO边时是否发生全发射，并说明理由。51．（2022春·安徽黄山·高二期末）如图所示，两物块A、B用轻绳跨过光滑定滑轮连接，滑轮与A之间的绳子平行于倾角的固定光滑斜面，两物块在外力作用下保持静止，轻绳拉直。已知A、B的质量分别为m和2m，重力加速度为g，求由静止释放两物块瞬间：（1）A的加速度大小；（2）轻绳对滑轮作用力的大小和方向。52．（2022春·安徽黄山·高二期末）如图所示，匝数、横截面积、电阻的线圈中有方向水平向右的均匀减少的匀强磁场；两根足够长的平行金属导轨间距，固定在倾角为37°的斜面上；导轨通过开关K与线圈相连。一光滑金属杆cd质量，阻值，垂直放置在导轨上且保持良好接触；导轨上端连接一阻值为的电阻；导轨所在区域有垂直于斜面向上的匀强磁场。闭合开关K，金属杆恰能静止；导轨的电阻忽略不计。（，，）求：（1）变化率的大小；（2）断开开关K，金属杆从静止开始运动，经一段时间速度达到稳定，求这一稳定速度的大小；（3）在（2）问基础上，若已知从开始下滑到速度达到稳定的过程中，电阻上产生的焦耳热，求这一过程金属棒沿导轨下滑的距离及所用的时间。53．（2022春·安徽黄山·高二期末）如图所示，ABC为固定在竖直平面内的轨道，AB段为倾角的粗糙倾斜轨道，BC段水平光滑，在BC间固定有一半径为r的光滑圆形轨道，各段轨道均平滑连接，在C点右侧固定了一个圆弧挡板MN，圆弧半径为，圆弧的圆心在C点。一个质量为m物块1（视为质点）在倾斜轨道上的A点由静止释放，当它运动至水平轨道上时与静止在B点右侧同样大小的物块2（视为质点）发生一维弹性正碰。已知A、B之间的距离为20r，倾斜轨道与物块1间的动摩擦因数。（忽略空气阻力，重力加速度为g，，）（1）求物块1运动至B点时的速度大小；（2）若要使碰撞后物块2能通过圆轨道的最高点，求物块2的质量范围；（3）若取走BC间的圆形轨道，仍然让物块1从A点静止释放，要使碰撞后物块2从C点平抛击中圆弧挡板MN时速度最小，求物块2的质量。54．（2022春·安徽黄山·高二期末）如图所示圆心为O、半径为R的半圆玻璃砖竖直放置，直径AB与水平地面垂直并接触于A点，OC水平。一束激光从玻璃砖圆弧面BC射向圆心O，逐渐增大激光的入射角i，发现水平地面上的两个光斑逐渐靠近，当水平地面上刚好只有一个光斑时，光斑距A点的距离为。（1）求玻璃砖的折射率n；（2）若该束激光以入射角入射，不考虑激光在ACB弧面上的反射，求此时地面上两个光斑之间的距离x。55．（2022春·安徽黄山·高二期末）一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形气缸内，气缸壁导热良好，活塞重力不计，横截面积为S，可沿气缸壁无摩擦地滑动。开始时外界的温度为，大气压强为，活塞下表面距气缸底部的高度为h。现将一小物块轻放在活塞上表面，活塞缓慢向下移动，平衡时，活塞下表面距气缸底部的高度为，如图所示，整个过程外界大气压强保持不变，重力加速度大小为g。（1）求小物块的质量m；（2）若此后外界温度缓慢升高，当活塞恢复到原位置时，缸内气体吸收的热量Q，求此时外界的温度T和此过程中缸内气体内能变化量。
【参考答案】  40．     50.15     4.700     22                         【详解】（1）[1]游标卡尺是20分度，精度为0.05mm，则其读数为50mm+0.05×3mm=50.15mm（2）[2]螺旋测微器的精度为0.01mm，测量直径的读数为4.5mm+0.01×20.0mm=4.700mm（3）[3]根据欧姆表的读数规则，该表盘的读数为22×1Ω=22Ω（4）[4][5][6][7]为了使测量数据的范围广泛一些，控制电路采用分压式，则滑动变阻器选择总阻值小些的R1，调节得到的数据的连续性强一些；若电压表选择1V，则两个电流表均达不到偏，若电压表选择15V，当其达到偏时，两个电流表均不能确保安全，因此要将1V电压表串联定值电阻，将其改装成量程为3V的电压表，此时改装电压表与电流表A2均能够同时达到偏，因此电压表选择将改装，电流表选择，滑动变阻器选择，又由于电压表的内阻远远大于电流表与待测电阻的阻值，因此选择电流表的外接法，电路图如图所示（5）[8]电压表读数为U，则待测电阻两端电压为3U，待测电阻为根据电阻与电阻率的关系有圆柱体的横截面积解得41．(1)6m/s2；(2)0.5【详解】(1)由代入数据得(2)对物体受力分析得又，联立得42．（1）；（2）【详解】（1）粒子入射的方向与ac成30°角，由几何关系可知，圆周运动半径根据牛顿第二定律得解得（2）磁场换为电场后，粒子做类平抛运动联立解得43．（1）；（2）；（3）或【详解】（1）设 ，对A受力分析得由得（2）AB的碰撞过程中，由动量守恒得得由能量守恒知（3）由受力分析及等效重力可知，M，N分别为等效重力场中圆周运动的“最低点”和“最高点”，C为“圆周点”因此，AB整体不能脱离竖直圆轨道的临界条件为①从P到C，由动能定理得得②恰好通过“最高点”N。则在N点，由牛顿第二定律，得 ①从P到N，由动能定理得②联立①②得综上可知：要使AB不脱离轨道，圆轨道的半径R应满足44．(1)=-173ºC，=27 ºC    （2）0    （3）吸热，200J【详解】①对于理想气体：A→B，由于TA=300K，根据可得即B→C由可得即②由于AC两态温度相同，则③A→C的过程中是吸热.吸收的热量45．(1)不会，计算过程见解析；(2)【详解】(1)由题意在纤芯和包层分层面上全反射临界角C满足解得当在端面上的入射角最大时，折射角r也最大，在纤芯与包层分界面上的入射角最小在端面上时，由得此时因此，光纤中的信号不会从包层中“泄漏”出去。(2)当在端面上入射角最大时所用的时间最长，这时光在光纤中的总路程为光线中的光速时间为46．（1）100m；（2）1800N•s ；（3）3900N，方向向下【详解】（1）从A到B根据速度﹣位移关系可得vB2﹣vA2=2aL解得Lm=100m（2）根据动量定理可得I=mvB﹣mvA所以I=（60×30﹣0）N•s=1800N•s（3）运动员经过C点时受到重力和支持力，如图所示根据动能定理可得mghmvC2-mvB2根据第二定律可得FN﹣mg=m解得FN=3900N由牛顿第三定律可得运动员对轨道的压力大小为3900N，方向向下。47．（1）；（2）【详解】（1）金属杆进入磁场之前有刚进入磁场时，有：可得：a=（2）进入磁场之前，有：进入磁场之后，由能量守恒，有48．（1）a的速度大小为2m/s，方向向右；b的速度大小为2m/s，方向向左；（2）0.49J【详解】（1）设物块a第一次一直减速滑到传送带左端时的速度大小为v2，则有：v12﹣v22=2d  解得v2=4m/s>v0=1m/s所以物块a第一次滑到传送带左端时的速度大小为4 m/s 。物块a、b碰撞过程机械能守恒，动量守恒，设a、b第一次碰后瞬间速度为v3，v4则有：mv2=mv3+Mv4 mv22mv32Mv42 解得v3=﹣2m/sv4=2m/s 即第一次碰撞后瞬间物块a的速度大小为2m/s，方向向右；b的速度大小为2m/s，方向向左。（2）第一次碰后物块a沿传送带向右减速到零的过程：位移为 相对传送带的位移为 物块速度由零向左加速到与传送带同速过程：位移为相对传送带的位移为 物块b在地面上向左减速的时间位移若物块a在地面上向左速度能减速到零，则减速的时间位移故a能追上b且追上时b已经停止。物块a相对地面的位移等于物块b的位移所求摩擦生热为49．（1）25cm；（2）100cm【详解】（1）设玻璃管横截面积为S，液面升至管口时，右管中气柱长为，以右管中气体为研究对象，初状态压强p1=p0-h=(75-25)cmHg=50cmHg末状态压强p2=（75+）cmHg气体发生等温变化，由玻意耳定律:解得=25cm（2）加入水银柱长度解得=100cm50．(1)n=2；(2)恰好发生全反射，理由见解析【详解】(1)当时，光线恰好不从AO中射出，发生全反射，如图所示由几何关系得其中联立解得(2)若，在AO界面的入射角为所以在AO界面发生全反射，由反射定律得由几何关系得因为光线在BO界面上的入射角，所以光线第一次射到BO边时恰好发生全反射51．（1）；（2），方向与竖直方向成30°向左下【详解】（1）对由牛顿第二定律可得对A又因为解得（2）由（1）可得 绳对滑轮的作用力即两侧拉力的合力方向与竖直方向成30°向左下52．（1）；（2）vm=2m/s；（3）x=4m ，【详解】（1）线圈中的感应电动势金属杠中的电流金属杆受力平衡解得（2）匀速时解得（3）金属杠下滑至稳定状态过程中，在R1上产生的热量也为Q，则由能量守恒定律得：        代入数据解得研究这一过程，由动量定理得解得53．（1） ；（2） ；（3）【详解】（1）研究物块1从A到B运动过程，由动能定理得解得（2）设物块2的质量为，研究两物块碰撞过程，由动量守恒和机械能守恒定律得解得研究物块2从碰撞后到圆周轨道最高点运动过程，由动能定理得而要到达最高点，必须满足联立以上各式得（3）研究物块2离开C点后做平抛运动，水平和竖直方向分别满足而物块2击中挡板MN时速度由以上式子得由数学中均值不等式可知，当有最小值，即又由（1）可知 可得54．（1）；（2）【详解】（1）当水平地面上刚好只有一个光斑时，说明激光在AB面刚好发生全反射，光路如图所示光斑距A点的距离为，则又联立解得（2）若该束激光以入射角入射，光路如图所示由折射定律可得解得由几何关系可得地面上两个光斑之间的距离为55．（1）；（2），【详解】（1）根据题意，设平衡时气缸内气体增加的压强为，小物块的质量为m，则有由玻意耳定律得解得（2）根据题意，外界温度变为T后，由查理定律得联立解得根据题意，由公式可得，气体对外做功为由热力学第一定律有代入数据解得