河北省唐山市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题

河北省唐山市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题

一、解答题

1．（2021·河北唐山·统考一模）如图所示，固定斜面倾角为θ，小物块A和B的质量分别为2m和m，与斜面之间的动摩擦因数分别为μ1和μ2。开始时小物块B恰好静止在距离斜面顶端x0处，此时小物块B所受摩擦力为最大静摩擦力。小物块A从斜面顶端由静止释放，一段时间后与物块B发生弹性正碰，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A与B均可视为质点，求：

（1）物块A与B发生碰撞后物块B的速度；

（2）若物块A与B在斜面上只能发生一次碰撞，斜面长度应小于多少？

2．（2021·河北唐山·统考一模）如图所示为一研究导体棒在磁场中运动的装置。两平行光滑金属轨道倾角为30°，导轨间距d=1m。导轨上端通过单刀双掷开关可以分别与1、2相连，其中1连接光电管，2连接一个电容C=0.25F的电容器。两平行导轨间存在着垂直于轨道平面向上的匀强有界磁场，磁感应强度B=IT，磁场长度DE=1m。现利用光电管把光信号转换为电信号，A和K分别是光电管的阳极和阴极，电源电压为U。用发光功率为P的激光器发出频率为的光全部照射在K上，开关与1接通，回路中形成电流。已知阴极K材料的逸出功为W0，普朗克常量为h，电子电荷量为e。初始时导体棒恰好能静止在磁场上边缘D处，导体棒垂直导轨放置，各处电阻均不计，重力加速度取10m/s2。求：

（1）光电子到达A时的最大动能Em；（答案用字母表示）

（2）假设每个入射的光子会产生1个光电子，所有的光电子都能到达A，激光器发光功率P=13.26w，=6.4×1014Hz、H=6.63×10-34J·S、e=1.6×10-19C，求导体棒的质量m；

（3）把开关快速搬到位置2，导体棒向下运动起来，在运动过程中始终与导轨垂直，求导体棒运动到E处时的速度大小。

3．（2021·河北唐山·统考一模）2020年抗击新冠病毒已成为常态。如图为某学校所用手持3L消毒喷雾壶结构图，某同学装入1.5L水后旋紧壶盖，关闭喷水阀门，拉动手柄打气20次，每次打入气体体积相同，压强均为105Pa。从较高层教室窗口释放一软细塑料管并连接置于地面的喷壶嘴，接着打开喷水阀门，壶内水沿塑料软管上升停止上升时管内水面与壶内水面的高度差为10m。测出塑料软管每米容纳水 Vo=20ml，不考虑环境温度的变化和壶内喷水管的体积，g=10m/s2。求加压20次后壶内的气体压强为多少。

4．（2021·河北唐山·统考一模）某种光学元件由两种不同透明物质Ⅰ和Ⅱ制成，其横截面如图所示，O为中点，，半圆形透明物质Ⅰ的半径为R，一束光线在纸面内从半圆面上的P点沿方向射入，折射至面时恰好发生全反射，再从边上的Q点垂直射出边，真空中光速为c，光从P传到Q所用时间，求：（结果可用根式表示）

（1）该透明物质Ⅱ对该光的折射率；

（2）该透明物质Ⅰ对该光的折射率。

5．（2022·河北唐山·统考一模）平面直角坐标系第一象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第四象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，如图所示。质量为m、电荷量为q的带正电粒子，从y轴上的M点，以垂直于y轴的初速度射入电场，经由x轴上的N点进入磁场，最终粒子在P点垂直y轴离开磁场。已知M、N两点到原点距离分别为，，不计粒子重力。

（1）匀强电场的电场强度E的大小；

（2）匀强磁场的磁感应强度B的大小。

6．（2022·河北唐山·统考一模）水平滑道MN两侧的水平平台与木板B的上表面平齐，木板B静止在左侧平台侧壁处，物体A从左侧平台以某一大小的初速度向右滑上木板B，如图所示。水平滑道MN足够长，在木板B到达右侧平台之前，物体A与木板已达到共速，木板B与右侧平台侧壁相碰后立刻停止运动。右侧平台与粗糙斜面PQ平滑连接，物体C在摩擦力的作用下静止在斜面上的E点，PE间距为x。物体A和木板B的质量均为m，物体C的质量为，木板长为L，物体A与木板B之间、物体A和C与斜面间动摩擦因数均为，其它接触面均光滑，物体A、C均可视为质点。

（1）若物体A与木板共速时恰好滑到木板的右端，求物体A初速度的大小；

（2）若要求物体A能够滑上右侧平台，求物体A初速度的最小值；

（3）若物体A以速度由P点冲上斜面，经时间与物体C发生弹性碰撞，碰后物体C经时间速度减小到零，试推理计算总时间最大时x的取值。

7．（2022·河北唐山·统考一模）如图为某型号家用喷水壶的外形图和原理图，壶中气筒内壁的横截面积，活塞的最大行程为，正常喷水时壶内气体需达到压强Pa以上。壶内装水后，将压柄连接的活塞压到气筒的最底部，此时壶内气体体积为，压强为Pa，温度为27℃。已知大气压强Pa。

（1）将喷水壶放到室外，室外气温为9℃，求稳定后壶内气体的压强；

（2）在室外且温度保持不变，为了使喷水壶达到工作状态，至少需要通过压柄充气多少次？

8．（2022·河北唐山·统考一模）如图所示，扇形AOB为透明柱状介质的横截面，扇形的半径大小为R，OM为扇形的角平分线，。一束平行于角平分线OM的单色光由OA面射入介质，折射光线与OB平行且恰好打到圆弧面上的M点。

（1）求介质对单色光的折射率：

（2）若使折射光线在圆弧面上恰好全反射，求平行于OM的单色光在OA面上的入射点需沿OA面向上移动距离。

9．（2023·河北唐山·统考一模）如图所示，一光滑圆弧轨道ABC固定在竖直平面内，半径R=7.5m，圆弧轨道的圆心O在圆弧最低点B的正上方，其中∠AOB=60°。圆弧轨道左侧有一顺时针方向匀速转动的水平传送带，传送带上表面与圆弧轨道的圆心O在同一高度。现将可视为质点的物块P从传送带左端M由静止释放，离开传送带右端N时恰好与传送带共速，从A点沿切线方向进入圆弧轨道。已知物块P的质量m=3kg，重力加速度g取，求：

（1）传送带的速度；

（2）物块到达轨道最低的B时，小物块P对轨道的压力。

10．（2023·河北唐山·统考一模）竖直放置的导热薄壁汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻杆连接，活塞Ⅰ、Ⅱ的质量均为m，面积分别为S、2S。初始时活塞Ⅰ上面放置质量为2m的物块M，系统处于平衡状态，活塞Ⅰ到汽缸连接处的距离为h、活塞Ⅱ到汽缸连接处的距离为2h，如图所示。已知活塞外大气压强为，活塞外温度恒定，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计轻杆的体积。若，求：

（1）汽缸内理想气体的压强与大气压强的比值；

（2）轻轻拿走塞Ⅰ上面放置的物块，待系统稳定时活塞Ⅰ到汽缸连接处的距离。

11．（2023·河北唐山·统考一模）如图所示，xOy为平面直角坐标系，在y>d的空间Ⅰ内存在沿x轴正方向的匀强电场。在0<y<d的空间Ⅱ内存在沿y轴正方向的匀强电场和垂直于纸面向外的匀强磁场，电场强度大小与空间Ⅰ中的相同，磁感应强度大小为，在y<0的空间Ⅲ存在与y轴正方向成53°的匀强电场，电场强度的大小为。现将一带正电的小球从y轴上的点由静止释放，经空间Ⅰ区域到达点进入空间Ⅱ．并从x轴上的D点进入空间Ⅲ，D点未画出。已知粒子的电荷量大小为q，质量为m，重力加速度取g，，。求：

（1）小球到达C点时的速度大小；

（2）小球在空间Ⅱ内运动的时间；

（3）小球进入空间Ⅲ后，经偏转到达y轴上F点（F点未画出），则DF两点间电势差。

参考答案：

1．（1）；（2）

【详解】（1）A加速下滑，由动能定理得

对于AB碰撞过程，由动量守恒定律得

由机械能守恒定律得

联立方程，解得

，

（2）若A、B发生第一次碰撞后到恰好要发生第二次，运动时间为t，A的位移为

B的位移为

且有

解得

则斜面的长度

2．(1)；(2)；(3)

【详解】（1）根据光电效应方程可知

逸出的电子在电场中加速向A运动，根据动能定理

联立解得

(2)每秒钟到达K极的光子数量为n，则

每秒钟逸出电子个数为n个，则回路的电流强度

得，由平衡条件知，初始时刻

解得

(3)开关拨向2后，导体棒开始在磁场中运动，当速度为v时，由牛顿运动定律得

由满足

联立代入数据可解得

所以从D到E处做匀加速运动

=

3．2.3×105Pa

【详解】加压20次，对壶内封闭在水上方的空气和打入的空气做等温变化

初态：                        

末态：压强设为，                              

由玻意耳定律得

打开喷水阀门，塑料软管内水停止上升时，壶内水面上方气压

由玻意耳定律得

  解得

2.3×105Pa

4．(1)；(2)

【详解】(1)由题意可知，光线射向面恰好发生全反射，反射光线垂直于面从棱镜射出，光路图如图所示

设光线在透明物质Ⅱ中发生全反射的临界角为，在点刚好发生全反射。由几何关系可知，则

解得

(2)物质Ⅰ中光速为

物质Ⅱ中光速为

物质Ⅰ中用时

由几何关系知

物质Ⅱ中用时

已知，光从传到所用时间

联立解得

5．（1）；（2）

【详解】（1）粒子在电场中运动时，y方向做匀加速运动

x轴方向有

解得

（2）离开电场时

粒子在N点速度

与x轴方向夹角

，

粒子在磁场中做圆周运动

由几何关系

解得

6．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）物体A滑上木板B，由动量守恒定律

由能量转化守恒定律

可得

（2）设共速时物体在木板上滑过的距离为d，由动量和能量守恒定律

，

木板碰到右侧平台侧壁停止运动，物体A刚好减速运动到平台上，由能量守恒

可得

（3）物体A和C与斜面间动摩擦因数相同，沿斜面向上减速滑行的加速度大小相同，设加速度大小为a，物体A减速到E点时的速度为

A、C弹性碰撞

，

物体C减速到零

可得

可知t最大时，最大，即

此时

7．（1）p2=0.94×105Pa ；（2）

【详解】（1）由气体发生等容变化有

其中

p1=1.0×105Pa、T1=300K、T2=282K

解得

p2=0.94×105Pa

（2）将原有气体转化为工作压强

其中

，p2=0.94×105 Pa，p=1.3×105 Pa

解得

打入n次的外界气体转换为工作压强过程，根据玻意耳定律

其中                   

解得

取

8．（1） ；（2）

【详解】（1）单色光平行于OM，∠AOM =30°，则

=60°

O1M平行于OB，则

∠OM O1 =30°

所以

γ=30°

（2）光在O3点恰好全反射，

∠OO2O3 =120°

由正弦定理

解得

OO2=

△M O1O是等腰三角形

OO1=

所以入射光在OA面方向平移的距离

9．（1）5；（2）

【详解】（1）设传送带速度v0，则在A点时

解得

（2）从A到B

其中

在B点时

解得

根据牛顿第三定律可知小物块P对轨道的压力

10．（1）；（2）

【详解】（1）设汽缸内理想气体的压强为，对系统整体由平衡条件可得

解得

解得

结合

可得

（2）轻轻拿走塞Ⅰ上面放置的物块，设稳定时，汽缸内气体的压强为，根据平衡条件可得

解得

根据玻意耳定律

解得

根据题意可得

则

设活塞Ⅰ到汽缸连接处的距离为，根据几何知识

解得

11．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）到达C点时，竖直速度

时间

则水平速度

则小球到达C点时的速度大小

与x轴的夹角

即方向与x轴正向夹角为45°；

（2）因

可知

则粒子进入区域Ⅱ内做匀速圆周运动，半径为

可知粒子垂直x轴进入空间Ⅲ，则运动时间

（3）进入空间Ⅲ后水平方向向左做匀加速运动，竖直方向因为则向下做匀速运动，则

FO两点间电势差

DO两点间电势差

DF两点的电势差