湖南省邵阳市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题

湖南省邵阳市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题

一、解答题

1．（2021·湖南邵阳·统考一模）如图所示，竖直平面内直角坐标系xoy中，x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向，在x＜0的区域内存在垂直坐标平面向外的匀强磁场，在x＞0的区域内存在竖直向下的匀强电场。其他区域无电场和磁场。某时刻一带正电粒子从A（-L，0）点沿与x轴负方向成θ=53°角以初速度v0斜向上射出，恰好垂直y轴射出磁场区域，进入电场强度大小为E的匀强电场区域。（已知带电粒子质量为m，所带电荷为均+q，且带电粒子重力不计，不计空气阻力，sin53°=0.8，53°≈0.3π）求：

（1）磁场的磁感应强度大小B；

（2）带电粒子运动至x轴正半轴时的坐标；

（3）带电粒子在磁场和电场中的运动时间。

2．（2021·湖南邵阳·统考一模）如图所示，水平地面上有一质量为M=3m的箱子，在水平向右的拉力作用下，以速率v0向右做匀速直线运动，箱内底面上紧靠左端面处有一质量为m光滑的小球，小球到箱子右端面的距离为L，箱子与地面之间动摩擦因数为μ。某时刻撤去水平拉力，经一段时间小球与箱子的右端面相撞。已知小球与箱子碰撞时间极短且碰撞后不再分离，重力加速度大小为g。求：

（1）撤去水平向右的拉力时，箱子的加速度大小a1；

（2）动摩擦因数μ满足什么关系时，小球与箱子右端碰撞前箱子已经停下；

（3）当时，小球和箱子碰撞后共同向右运动的位移大小。

3．（2021·湖南邵阳·统考一模）如图所示，粗细均匀的U形玻璃管，左侧管开口向上，右侧管口封闭，两管口上端齐平，管内用水银封闭了一段气体，右管中封闭气柱高h1=10cm，左右液面高度差△h=4 cm，右管中水银柱的长度大于6 cm，设大气压等于76cmHg，环境温度为27°C

（1）若对封闭气体缓慢降温，使左管中水银与右管中水银液面对齐，求气体最终的温度；

（2）若对封闭气体缓慢升温，使左管中水银刚好不溢出管口，求气体最终的温度。

4．（2021·湖南邵阳·统考一模）某种材料的三棱镜截面如图所示，∠A=90°，∠B=60°。一束垂直BC边的直线光束从AB边的中点入射，某一折射光线经过三棱镜BC边反射后，从AC边垂直射出，已知真空中的光速为c，AB边长度为2a。求：

（1）三棱镜的折射率；

（2）某一光线从AC边射出时，在棱镜中传播的时间。

5．（2022·湖南邵阳·统考一模）近些年网购流行，物流业发展迅速，工作人员常利用传送带来装卸快递或包裹。如图所示为某仓库卸货时的示意图，以恒定速率v1=0.6m/s逆时针运行的传送带与水平面间的夹角。工作人员沿传送方向以速度v2=1.4m/s从传送带顶端推下一件质量m=5kg的小包裹（可视为质点）。5s后突然停电，传送带立即停止运动，经过一定时间后包裹到达传送带底端速度恰好为0；包裹与传送带间的动摩擦因数μ=0.8，取重力加速度g=10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8。求：

（1）传送带顶端到底端的距离L；

（2）整个过程产生的热量Q。

6．（2022·湖南邵阳·统考一模）如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一象限内存在着重直纸面向外、大小为0.01T的匀强磁场区域I，在第三象限内存在另一垂直纸面向外的匀强磁场区域II，在第四象限内存在着沿x轴负方向的匀强电场。一质子由坐标为的P点以某一初速度v0进入磁场，速度方向与y轴负方向成角，质子沿垂直x轴方向进入第四象限的电场，经坐标为的Q点第一次进入第三象限内的磁场区域II，已知L=0.1m，质子比荷。求：

（1）粒子的初速度v0大小；

（2）匀强电场的电场强度E的大小；

（3）若粒子从电场进入磁场区域II时做圆周运动的半径r=0.5L，求粒子从开始进入电场到第二次进入电场的时间间隔。

7．（2022·湖南邵阳·统考一模）如图所示的轨道由倾角为的直线AB段、水平轨道BC段、圆轨道以及水平轨道CE段组成。将一质量为m、可视为质点的物块由轨道A点无初速释放，经过B点时不计额外能量损失，物块可由C点进入竖直的圆轨道。已知物块与轨道AB、BC、CE段的动摩擦因数均为μ=0.5，其余部分的摩擦力均可忽略不计，已知AB=8L、BC=L，重力加速度为g，sin37=0.6，cos37=0.8。求：

（1）欲使物块不脱离竖直圆轨道，则竖直圆轨道的半径R应满足什么条件；

（2）若R=1.2L，则物块最终停止的位置。

8．（2023·湖南邵阳·统考一模）2022年4月16日，神舟十三号载人飞船返回舱着陆成功，三名航天员圆满完成了为期六个月的航天飞行任务，此次飞行任务中航天员翟志刚、王亚平先后从天和核心舱节点舱成功出舱执行任务，出舱时他们身着我国新一代“飞天”舱外航天服。舱外航天服是一套非常复杂的生命保障系统，简单的物理模型可以理解为：舱外航天服内密封了一定质量的理想气体，用来提供适合人体生存的气压。出舱前，航天员身着航天服，先从核心舱进入节点舱，此时航天服密闭气体的体积为，压强为，温度为；然后封闭所有内部舱门，对节点舱泄压，直到节点舱压强和外面压强相等时才能打开舱门。

（1）节点舱气压降低到能打开舱门时，密闭航天服内气体体积膨胀到，假设温度不变，求此时航天服内气体压强；

（2）打开舱门后，航天员安全出舱，由于外界温度极低，航天服自动控制系统启动，系统能通过加热和充气或者放气等调节方式来保证密闭航天服内气体压强为，温度为，体积为，求调节后航天服内的气体质量与原有气体质量之比。

9．（2023·湖南邵阳·统考一模）如图所示，在A处有平行于y轴的虚线，虚线左侧所有空间分布着水平向左的匀强电场，在虚线右侧所有空间分布着垂直纸面向里的匀强磁场，在O点处，某时刻有一带负电的粒子以初速度沿y轴正方向运动，粒子从A（L，2L）点进入磁场，在磁场中运动一段时间后恰好又回到O点，已知粒子的质量为m，电荷量大小为q，不计粒子重力，求：

（1）电场强度的大小和带电粒子运动到A点的速度；

（2）磁感应强度大小和带电粒子从开始运动到恰好回到O点的时间。

10．（2023·湖南邵阳·统考一模）小车静止在光滑的水平面上，距离小车的右侧s处有一固定光滑的斜面和光滑平台组成的装置，斜面底端与小车等高，平台点与斜面平滑连接，不影响滑块经过时运动的速率。平台上点固定一竖直的弹性挡板，滑块静止于点，间距离为，间距离为。当滑块以的速度滑上小车，运动到小车右端时恰好与之共速（小车未碰到平台）。当滑块经斜面进入平台时，始终受到水平向右的恒力作用，当滑块在该区域内向左运动时受到同样的恒力作用，向右运动则合力为零。已知滑块、及小车的质量相等，即，斜面高，、间的动摩擦因数，，滑块、均可看成质点，且、之间以及与挡板之间的碰撞为弹性碰撞。

（1）为保证小车与平台碰撞时、能共速，s至少多长；

（2）当滑块经斜面进入平台后，若不能在滑块匀速运动过程中追上滑块发生第二次碰撞，则k需要满足的条件；

（3）若满足（2）问的k值，求、从第一次碰撞开始到第二次碰撞经历的时间。

参考答案：

1．（1）；（2）（，0）；（3）

【详解】(1)由小球在磁场中，小球在磁场中做匀速圆周运动有

分析可知小球的运动半径

联立解得

(2)小球出磁场区域后在电场力作用下第一象限内做类平抛运动，如图

根据平抛运动规律，有

几何关系可知

联立解得

即小球运动至x轴正半轴时的坐标为（，0）。

(3)带电粒子在磁场中运动轨迹所对圆心角为θ=127°，约为

运动周期为

运动时间为

则运动的总时间为

2．（1）；（2）；（3）

【详解】(1)对箱子，撤出拉力后，受地面的摩擦力而减速，则由牛顿第二定律得

由摩擦力公式得

解得

(2)若小球未与箱子右端面相碰前箱子停下，设箱子运动x1距离停下，所用时间为t1，由运动学公式有

设这段时间小球运动位移x2，则

这段时间内小球相对箱子移动的距高

依题意得

得

(3)当

时，小球与箱子右端面相碰前箱子未停下设经过时间小球与箱子右端面相碰，此过程箱子运动位移为x1′，碰前速度为v1，碰后共同速度为v，由运动学公式

，

这段时间内小球位移

依题意得

小球与箱子相碰过程系统动量守恒

设此后小球与箱子一起运动的位移为，由动能定理得

所以小球与箱子一起运动的位移为

3．（1）228K（或者-45℃）；（2）552K（或者279℃）

【详解】（1）开始时，封闭气体压强为

p1=p0+4cmHg=80cmHg

设封闭气体降低至温度为T2时，左、右两管中水银液面上端对齐，这时右管中气柱高为h2=8cm，此时封闭气体的压强p2=p0=76cmHg

根据理想气体状态方程有

解得T2=228K

（2）设封闭气体升至温度为T3时，左管中水银刚好不溢出管口，封闭气体的压强为p3=p0+16cmHg=92cmHg，这时右管中气柱高为h3=16cm，根据理想气体状态方程有

解得T3=552K

4．（1）；（2）

【详解】(1)依题所给光路图，标出入射角和折射角，如图

根据折射定律有

由几何关系得

则三棱镜的折射率为

(2)光在棱镜中的速度为

光在棱镜中，由几何知识可得

共历时

‍

5．（1）；（2）

【详解】（1）包裹冲上传送带时由牛顿第二定律可得

解得

设经过后包裹与传送带速度相等，有

该时间内包裹运动的距离

传送带运动的距离

共速后匀速运动时间

包裹运动距离

停电后包裹加速度不变，匀减速直线运动时间

运动距离

传送带顶端到底端的距离

（2）产生热量

6．（1）；（2）；（3）

【详解】(1)如图作v0的垂线交x轴于A点，如图所示

由于粒子垂直x轴进入电场区域，故A点为圆周运动的圆心。由几何关系得

过x轴进入电场的C点坐标为，在磁场I区域内有

得

(2)进入电场做类平抛运动

根据类平抛运动的规律可知

得

(3)在电场中Q点沿电场方向的速度

则进入II磁场区域时的速度

与y轴负方向夹角为θ，有

可得

在磁场中圆周运动周期

在磁场II中圆周运动时间为

则

7．（1）或；（2）在BC段，离B点0.24L处

【详解】（1）物块不脱离轨道，有两种情况：

情况一：物块恰好能滑过圆周轨道最高点D，则物块在最高点D应满足

物块从A到B点过程，获得v0速度，由动能定理有：

得

物块从B到D点过程，由动能定理有

解得

情况二：物块从B滑到与圆心O等高处，速度减为零，则由动能定理有

解得

要使小球在运动过程中不脱离轨道，竖直圆周轨道的半径R应该满足

或

（2）若，由（1）的结果可知属于第二种情况，物块必定返回到C，设其能向左滑过CB轨道，并沿CB运动到达B点，在B点的速度为vB，由功能关系得

解得

滑块由B点沿BA上滑的最大距离为s，滑块再次返回到B点时的速度为

上滑时由动能定理得

下滑时由动能定理得

解得

，

设物块在BC段滑动的距离为s'，则由动能定理得

解得

则物块静止的点距离B点为0.24L。

8．（1）；（2）

【详解】（1）由于航天服内气体发生等温变化，由玻意耳定律有

带入数值解得

（2）打开舱门后，以航天服内气体为研究对象，假设这部分气体发生等压变化，由盖吕萨克定律有

由于

，

代入数值解得

由于剩余气体在这个压强下体积为

又有剩余气体与原气体之间质量和体积成正比，则有

9．（1），，方向沿x轴正方向向上成角；（2），

【详解】（1）作出粒子运动根据，如图所示

粒子在电场中做类平抛运动，则有

，，

解得

粒子在A点时，沿x轴正方向的速度

粒子在A点的速度

方向沿x轴正方向向上成角。

（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动则有

解得

由几何关系可知

解得

粒子做匀速圆周运动的时间，则有

，

粒子从开始运动到回到O点的时间

10．（1）；（2）；（3）

【详解】(1)设A、C获得共同速度为，以水平向右为正方向，由动量守恒定律得

代入数据解得

若A、C共速时C刚好运动到斜面底端，对C应用动能定理得

代入数据解得

则保证C运动到斜面底端前A、C能够共速，s应满足的条件是

滑块A冲上斜面，到斜面顶端时速度为，由动能定理

解得

A上到高台后受力为

A开始做初速度为零的匀加速运动，由牛顿第二定律可知

解得

设与B碰前A的速度为，有

A与B发生弹性碰撞，由动量守恒定律可知

由机械能守恒定律可知

联立解得

，

A、B第一次碰后，B合力为零，沿斜面做匀速直线运动，B运动到O点所用时间为

碰后A的加速度不变，A运动到O点所用时间为

由题意得

解得

与同向运动不能相撞，此时有

当

时，A与B反向相撞即B先与挡板碰撞，然后与A发生第二次碰撞根据题意，B与挡板碰后速率仍为

设B向左运动时加速度大小为，则

解得

设B与挡板碰撞后向左运动到与A第二次碰撞的时间为，则

解得

B反向减速至零的时间

因为

故所求合理，则

【点睛】本题主要考查了动量守恒定律、动能定理、牛顿第二定律，在板块模型和碰撞的应用，解题的关键点是找准物理过程，结合牛顿第二定律，运动学规律完成解答，难度较大。