辽宁省沈阳市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题

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辽宁省沈阳市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题 一、解答题1．（2021·辽宁沈阳·统考一模）某严冬的早晨，司机小王发现自家汽车仪表盘显示左前轮胎压偏低，只有180 kPa，如图所示。于是他将车开到附近汽车修理厂，用TPMS（胎压监测胎压系统）做进一步检测并准备给左前轮充气，当天早晨室外温度为。若将汽车轮胎内气体视为理想气体，正常情况下，汽车胎压为200 kPa，轮胎最大限压为300 kPa，汽车轮胎容积为V0。（1）若用某款电动充气泵给左前轮充气，每分钟充入压强为100 kPa的气体体积，那么充气几分钟可以使轮胎内气压达到汽车正常行驶要求？（忽略充气过程轮胎体积和温度变化）（2）若该车充气后开入室内地下停车场，停车场温度为，充分热交换后，该车轮胎内气压是多少？是否有爆胎危险？（忽略此过程胎内气体体积变化）2．（2021·辽宁沈阳·统考一模）如图甲所示，真空中有一粒子源，连续不断地放射出带正电的粒子。粒子的初速度很小（可视为零）。粒子经加速电压U1加速后，从O点沿着偏转电场中线OM射入偏转电场，两偏转极板间的距离为L，所加周期性电压Uab如图乙所示。偏转极板右侧有宽度为L的足够长匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外。磁场右边界是一个足够大的光屏，所有到达光屏的粒子均不再反弹。粒子飞过偏转极板间的时间极短，可认为每个粒子飞过的这段时间里偏转电压几乎不变。已知时刻射入偏转极板间的粒子，轨迹恰好与光屏相切；偏转电压为2U1时射入偏转极板间的粒子恰好沿着偏转极板上边缘飞出电场。不计粒子重力及粒子之间的相互作用力。求：（1）偏转极板的长度；（2）磁场右侧光屏上有粒子击中的范围的长度。3．（2021·辽宁沈阳·统考一模）如图所示，长为的水平传送带在电动机的驱动下以的恒定速率顺时针转动，传送带的左侧与倾角为的光滑斜面平滑连接。一个质量为的物块A从光滑斜面上高为处无初速释放，物块A刚滑上传送带时，质量为的物块B从传送带的右端以的速度水平向左滑上传送带，物块A、B在传送带上发生对心弹性碰撞。已知物块A与传送带间的动摩擦因数为，物块B与传送带间的动摩擦因数为，g取10m/s2，求：（1）两物块即将碰撞时，物块A速度的大小；（2）碰撞后，物块A离开传送带所需时间；（3）物块B与传送带因摩擦产生的总热量。4．（2022·辽宁沈阳·统考一模）2021年11月8日，王亚平身穿我国自主研发的舱外航天服“走出”太空舱，成为我国第一位在太空“漫步”的女性。舱外航天服是密封一定气体的装置，用来提供适合人体生存的气压．王亚平先在节点舱（宇航员出舱前的气闸舱）穿上舱外航天服，航天服密闭气体的体积约为，压强，温度。她穿好航天服后，需要把节点舱的气压不断降低，以便打开舱门。（1）若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，温度变为，这时航天服内气体压强为多少？（2）为便于舱外活动，宇航员出舱前需要把航天服内的一部分气体缓慢放出，使气压降到．假设释放气体过程中温度不变，体积变为，那么航天服需要放出的气体与原来气体的质量比为多少？5．（2022·辽宁沈阳·统考一模）如图所示，在xOy平面的第Ⅰ象限内有匀强电场，电场方向沿y轴负方向，在第Ⅳ象限内（包括y轴负半轴）有垂直纸面向外的匀强磁场。质量为m、电量为q（）的带电粒子从y轴上的P点以速度沿x轴正方向射入电场，通过x轴上的A点时运动方向改变了37°。粒子在磁场中运动时恰好不从y轴射出。已知P点坐标为P（0，h），不计粒子重力，，。求：（1）电场强度E的大小；（2）磁感应强度B的大小。6．（2022·辽宁沈阳·统考一模）如图所示，一个倾角为37°的粗糙斜面固定在水平地面上，不可伸长的轻绳一端固定在光滑小钉O上，另一端系一个质量为的小物块A。初始时小物块A静止在斜面上的P点，轻绳水平伸直且无拉力，绳长为。现将斜面上质量为的光滑小物块B由静止释放，B沿斜面下滑时与A发生碰撞并粘在一起绕O点摆动，忽略物块大小，，，重力加速度，求：（1）物块A、B碰撞后瞬间速度大小；（2）若A、B一起绕O点摆动的最大角度为120°，物块A与斜面间动摩擦因数μ；（3）若物块A与斜面间的动摩擦因数，物块AB一起绕O点摆动转过多大角度时动能最大？最大动能是多少？（第（2）（3）问计算结果均保留2位有效数字）7．（2023·辽宁沈阳·统考一模）楚天都市报2018年1月31日讯，一居民忘记关火致高压锅持续干烧，民警冒险排除隐患！为此，某团队在安全设施保障下对高压锅空锅加热的多种可能进行了测试。高压锅结构简图如图所示，密封好锅盖，将压力阀套在出气孔上，加热前高压锅内气体温度为，内部气体压强为。对高压锅加热，当锅内气体压强达到时，锅内气体将压力阀顶起，开始向外排气，在排气过程中继续加热至温度为时，停止加热，压力阀很快落下，再次封闭气体。假定排气过程锅内气体压强不变，锅内气体视为理想气体。求：（1）锅内气体压强为时的温度；（2）锅内排出的气体与原有气体的质量比。8．（2023·辽宁沈阳·统考一模）如图所示，半径为R的圆形区域内存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向垂直纸面向外，足够长的水平荧光屏PQ与圆形磁场区相切于P点。质量为m、电量为q的带正电的粒子从P点以速率沿与竖直方向夹角的方向射入磁场。粒子经磁场偏转后沿水平方向离开磁场。离开磁场的瞬间，在荧光屏上方施加竖直向下的匀强电场，电场区域足够宽，电场强度，不计粒子重力，已知R＝1.0m。求：（1）粒子离开磁场时距离荧光屏的高度h；（2）粒子打到荧光屏上的亮点距P点的距离s。（计算结果均保留两位有效数字）9．（2023·辽宁沈阳·统考一模）如图所示，质量为m的物块A与质量为3m的物块B静置于光滑水平面上，物块B与劲度系数为k的水平轻质弹簧连接。现使物块A以初速度水平向右运动，物块A与弹簧发生相互作用，最终与弹簧分离。全过程无机械能损失且弹簧始终处于弹性限度内。弹簧弹性势能的表达式为（x为弹簧形变量）。求：（1）物块B的最大速度；（2）物块A的最大加速度；（3）去掉弹簧，使物块AB带上同种电荷，放在光滑绝缘的水平面上。物块A从较远处（该处库仑力可忽略，AB组成的系统电势能为零），以初速度冲向物块B。在物块B的右侧有一固定挡板（位置未知，图中也未画），物块B与挡板发生弹性碰撞后立即撤去挡板，求此后过程中系统最大电势能的取值范围（物块B与挡板碰撞时间极短，没有电荷转移，全程物块A和B没有接触）。
参考答案：1．（1）；（2），没有爆胎危险【详解】（1）以即将充入车胎内的气体为研究对象，设充气t分钟可使轮胎内气体压强达到200kPa，则新充入车胎内气体产生的压强由玻意耳定律其中联立解得（2）以充气后车胎内所有气体为研究对象，则设充分热交换后轮胎内气体压强为p4，温度初态和末态体积相同，由查理定律得解得该胎压没超过限压300kPa，所以没有爆胎危险。2．(1)；(2)【详解】(1)设带电粒子感开加速电场时速度为v0，，据动能定理有设偏转极板的长度为x，当时，粒子在偏转电场中竖直方向加速度为ay，运动时间为t，则联立解得。(2)设时刻射入偏转极板间的粒子在磁场中轨道半径为R0，偏转电压为2U1时沿着偏转极板上边缘飞出电场时速度为v1，则可得联立可得，根据几何关系解得。3．(1)；(2)；(3)【详解】(1)设物块A沿斜面滑到底端时速度为vA1，根据动能定理解得，设物块A在传送带上的加速度为aA，对物块A 应用牛顿第二定律解得设物块B在传送带上的加速度为aB，对物块B应用牛顿第二定律解得设物块B速度减为零所需时间为t1，则设物块B在t1时间内的位移为xB1，则设经过t1时间物块A的速度为vA2，则因说明物块A在t1时间内一直做匀变速直线运动，设物块A在t1时间内的位移为xA1，根据匀变速直线位移关系式由此可知，当物块B的速度时，A、B即将发生碰撞。此时物块A的速度。(2)根据题意，物块A和B发生弹性碰撞，设碰撞后A和B速度分别为vA3、vB3，由动量守恒和能量守恒可得解得，，设物块A向左减速到零所需时间为t2，通过的位移为xA2，则设物块A向右加速到与传送带共速所需时间为t3，通过的位移为xA3；则物块A与传送带共速后做匀速运动，到达传送带右端的时间为t4，则解得，碰撞后物块A离开传送带的时间为，则(3)设碰撞后，物块B加速到与传送带共速所需时间为t5，通过的位移为xB2，则传送带在t1时间内的位移为x带1，则传送带在t5时间内的位移为x带2，则设物块B与传送带之间由于摩擦产生的热量为Q，则联立可解得。4．（1）；（2）【详解】（1）由题意可知密闭航天服内气体初、末状态温度分别为T1=300K、T2=270K，根据理想气体状态方程有解得（2）设航天服需要放出的气体在压强为p3状态下的体积为ΔV，根据玻意耳定律有解得则放出的气体与原来气体的质量比为5．（1）；（2）【详解】（1）在电场中粒子做类平抛运动，在x轴方向在y轴方向， 根据速度合成与分解由牛顿第二定律有联立解得， （2）进入磁场时的速度为磁场中做匀速圆周运动半径为R，根据题意，其轨迹与y轴相切，由几何关系有洛仑兹力提供向心力联立解得6．（1）1m/s；（2）0.82；（3）2.2J【详解】（1）滑块B由静止到与A碰前，由动能定理解得 AB碰撞过程，由动量守恒定律解得v1=1m/s（2）AB碰后一起摆动120°，则由动能定理 解得 （3）若物块A与斜面间的动摩擦因数，则物块A与斜面之间的摩擦力 AB两物体重力沿斜面向下的分量为 当G1沿切线方向的分量等于f时，AB两物体的速度最大，此时 即α=30°即物块AB一起绕O点摆动转过60°角度时动能最大；由动能定理7．（1）；（2）【详解】（1）由等容变化可知，解得锅内气体压强为p1时的温度（2）以锅内及排除的气体作为研究对象，设排气前高压锅内气体体积为，锅内排除的体积为，排除气体质量为，原有气体质量为。由于排气过程气体压强始终不变，研究气体做等压变化。初态：温度为   体积为末态：温度为  体积为 根据盖-吕萨克定律可得由，可知排出气体体积与原有气体质量比为可得8．（1）；（2）【详解】（1）由可得，粒子在磁场中的轨道半径为即与磁场圆半径一样，粒子轨迹图如下由几何关系得（2）由类平抛规律得由牛顿第二定律得联立解得粒子打到荧光屏上的亮点距P点的距离联立可得9．（1）；（2）；（3）【详解】（1）当A物块与弹簧分离时，B物块速度最大，根据动量守恒定律和能量守恒定律有解得（2）当两物块共速时，弹簧压缩量最大，根据动量守恒得A物块有最大加速度，根据能量守恒解得又物块A的最大加速度（3）设B物块与挡板碰撞前瞬间的速度大小为，此时A的速度为vA，根据动量守恒①B与挡板碰后，以向左运动，当A、B速度相同（设为）时，弹簧势能最大，为Em，则②③由①②两式得代入③式化简得④B与挡板相碰时速度最大，有最大值，则联立以上两式得即vB的取值范围为结合④式可得：当时，Em有最大值为当学时，Em有最小值为Em2=0所以系统最大电势能的取值范围为