江苏省南京市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题

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江苏省南京市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题 一、解答题1．（2021·江苏·统考一模）有人设计了一种测温装置，结构如图所示，玻璃泡A内有一定质量气体，与A相连的B管插在水银槽中，管内外水银面的高度差x可反映泡内气体的温度，环境温度t，并可由B管上的刻度直接读出，当x1=18cm时，对应的温度t1=17℃，设B管的体积与A泡的体积相比可忽略不计，大气压强P0=76cmHg，求当x2=20cm所对应的温度。2．（2021·江苏·统考一模）如图甲所示，O点为单摆的固定悬点，t=0时刻摆球从A点开始释放，摆球将在竖直平面的A，C之间做简谐运动，其中B为运动中的最低位置，用力传感器测得细线对摆球拉力F的大小随时间t变化的曲线如图乙所示，Fm、Fn、t0均已知，重力加速度为g，求：(1)单摆的摆长L；(2)摆球的质量m。3．（2021·江苏·统考一模）如图所示，相互平行，相距L的两条金属长导轨固定在同一水平面上，电阻可忽略不计，空间有方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B，质量均为m，长度均为L，电阻均为R的导体棒甲和乙，可以在长导轨上无摩擦左右滑动。开始时，甲导体棒具有向左的初速度v，乙导体棒具有向右的初速度2v，求(1)开始时，回路中电流I；(2)当一根导体棒速度为零时，另一个导体棒的加速度大小为a；(3)运动过程中通过乙导体棒的电量最大值qm。4．（2021·江苏·统考一模）如图所示，质量为m的物体（可视为质点）在水平传送带中央随传送带以速度v0匀速运动，在传送带上方固定光滑挡板AB，AB与传送带左边界的夹角为53°，物体碰到挡板时，垂直于挡板方向的速度减小为零，平行于挡板方向的速度不变，最终滑上工作台，已知传送带的宽度为L，物体与传送带之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。取sin53°=0.8，cos53°=0.6。求物体(1)与挡板碰撞结束瞬间速度的大小v；(2)沿挡板运动过程中对挡板的压力F；(3)沿挡板运动过程中与传送带间因摩擦产生的热量Q。5．（2022·江苏·统考一模）如图所示，光导纤维（可简化为长直玻璃丝）的示意图，玻璃丝长为l，AB、CD分别代表左、右两平行端面。一单色光从AB端面射入玻璃丝，从CD端面射出。已知玻璃丝对单色光的折射率为n（n<），光在真空中的速度为c。求该单色光（1）垂直AB端面入射，在玻璃丝中传播到CD面的时间t；（2）能从AB端面传播到另一端面CD，入射角正弦值sinθ的范围。6．（2022·江苏·统考一模）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1=1500、n2=500，在原、副线圈的回路中接有阻值均为10Ω的电阻R1、R2.，副线圈接有一理想交流电压表，a、b之间接有正弦交流电源，其电压u随时间t变化的图像如图乙所示。求：（1）电阻R2中电流的频率f；（2）交流电压表的读数U2。注：以上求得的结果均保留整数。7．（2022·江苏·统考一模）如图所示，半径为R的竖直圆环在电动机作用下，可绕水平轴O转动，圆环边缘固定一只质量为m的连接器。轻杆通过轻质铰链将连接器与活塞连接在一起，活塞质量为M，与固定竖直管壁间摩擦不计。当圆环逆时针匀速转动时，连接器动量的大小为p，活塞在竖直方向上运动。从连接器转动到与O等高位置A开始计时，经过一段时间连接器转到最低点B，此过程中，活塞发生的位移为x，重力加速度取g。求连接器：（1）所受到的合力大小F；（2）转到动量变化最大时所需的时间t；（3）从A转到B过程中，轻杆对活塞所做的功W。8．（2022·江苏·统考一模）如图甲所示，在xOy平面的第一象限内存在周期性变化的磁场，规定磁场垂直纸面向内的方向为正，磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。质量为m、电荷量为+q的粒子，在t=0时刻沿x轴正方向从坐标原点O射入磁场。图乙中T0为未知量，不计粒子的重力。已知，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：（1）时间内粒子做匀速圆周运动的角速度ω；（2）若粒子不能从Oy轴射出磁场，磁感应强度变化周期的最大值Tm；（3）若使粒子能从坐标为（3d，4d）的D点平行于Ox轴射出，射入磁场时速度的大小v。9．（2023·江苏南京·南京师大附中校考一模）如图所示的装置可以用来测量水的深度。该装置由左端开口的汽缸M和密闭的汽缸N组成，两汽缸由一细管（容积可忽略）连通，两汽缸均由导热材料制成，内径相同。汽缸M长为3L，汽缸N长为L，薄活塞A、B密闭性良好且可以无摩擦滑动。初始时两汽缸处于温度为T1=300K的空气中，汽缸M、N中分别封闭压强为P0、2P0的理想气体，活塞A、B均位于汽缸的最左端。将该装置放入水中，测得所在处的温度为T2=360K，且活塞B向右移动了。已知大气压强为P0相当于10m水柱产生的压强。求：（1）装置所在处水的深度；（2）活塞A向右移动的距离。10．（2023·江苏南京·南京师大附中校考一模）舰载机电磁弹射是现在航母最先进的弹射技术，我国在这一领域已达到世界先进水平。某同学自己设计了一个如图甲所示的电磁弹射系统模型。该弹射系统工作原理如图乙所示，用于推动模型飞机的动子（图中未画出）与线圈绝缘并固定，线圈带动动子，可以水平导轨上无摩擦滑动。线圈位于导轨间的辐向磁场中，其所在处的磁感应强度大小均为。开关与1接通，恒流源与线圈连接，动子从静止开始推动飞机加速，飞机达到起飞速度时与动子脱离；此时掷向2接通定值电阻，同时对动子施加一个回撤力，在时刻撤去力，最终动子恰好返回初始位置停下。若动子从静止开始至返回过程的图像如图丙所示。已知模型飞机起飞速度，，，线圈匝数匝，每匝周长，动子和线圈的总质量，线圈的电阻，，，不计空气阻力和飞机起飞对动子运动速度的影响，求：（1）回撤力与动子速度大小的关系式；（2）图丙中的数值。（保留两位有效数字） 11．（2023·江苏南京·南京师大附中校考一模）如图，在xOy坐标系中的第一象限内存在沿x轴正方向的匀强电场，第二象限内存在方向垂直纸面向外磁感应强度的匀强磁场，磁场范围可调节（图中未画出）。一粒子源固定在x轴上M（L，0）点，沿y轴正方向释放出速度大小均为v0的电子，电子经电场后从y轴上的N点进入第二象限。已知电子的质量为m，电荷量的绝对值为e，ON的距离，不考虑电子的重力和电子间的相互作用，求：（1）第一象限内所加电场的电场强度；（2）若磁场充满第二象限，电子将从x轴上某点离开第二象限，求该点的坐标；（3）若磁场是一个圆形有界磁场，要使电子经磁场偏转后通过x轴时，与y轴负方向的夹角为30°，求圆形磁场区域的最小面积。12．（2023·江苏南京·南京师大附中校考一模）打桩机是基建常用工具。某种简易打桩机模型如图所示，重物A、B和C通过不可伸长的轻质长绳跨过两个光滑的等高小定滑轮连接，C与滑轮等高（图中实线位置）时，C到两定滑轮的距离均为。重物A和B的质量均为，系统可以在如图虚线位置保持静止，此时连接C的绳与水平方向的夹角为60°。某次打桩时，用外力将C拉到图中实线位置，然后由静止释放。设C的下落速度为时，与正下方质量为的静止桩D正碰，碰撞时间极短，碰撞后C的速度为零，D竖直向下运动距离后静止（不考虑C、D再次相碰）。A、B、C、D均可视为质点。（1）求C的质量；（2）若D在运动过程中受到的阻力F可视为恒力，求F的大小；（3）撤掉桩D，将C再次拉到图中实线位置，然后由静止释放，求A、B、C的总动能最大时C的动能。
参考答案：1．【详解】设温度时玻璃泡内气体的压强为，管内水银面的高度差为时玻璃泡内气体的压强为，有由查理定律有代入数据解得2．(1)；(2)【详解】(1)由图可知，单摆做简谐运动的周期为，根据单摆的周期公式，有解得：(2)设单摆的摆角为时，摆球摆动到最高点，细线中拉力最小；摆到最低点时速度为v，有摆球从最高点到最低点，根据动能定理有：联立解得：3．(1)；(2)；(3) 【详解】(1)开始时，设回路中的电动势为E，电流为I，根据法拉第电磁感应定律有根据闭合电路欧姆定律有联立解得(2)甲、乙两导体棒在运动过程中，受到的安培力大小相等，加速度大小相等．由于甲棒的初速度较小，所以甲导体棒速度先减小到零，设此时乙导体棒的速度大小为，根据动量守恒定律，以乙导体棒运动的方向为正方向，有回路中的感应电动势为回路中的感应电流为乙导体棒受到的安培力大小为根据牛顿第二定律，有联立解得(3)当两导体棒速度相同时，回路中的感应电流为零．设两导体棒共同运动速度为，由动量守恒定律得解得设从开始运动到两棒速度相等的时间为t，回路中的平均电流为，以水平向右方向为正方向，对导体棒甲，根据动量定理有感应电量联立可解得通过乙导体棒的电量最大值4．(1)；(2)；(3)【详解】(1)将物体随传送带运动速度分解为沿挡板方向和垂直于挡板方向，如图所示据速度的分解可得物体与挡板碰撞结束时速度的大小为。(2)物体与挡板碰撞结束后，相对传送带速度大小方向垂直于挡板斜向后，物体水平面上受到传送带摩擦力与挡板弹力，大小相等，方向相反，对物体水平方向，由摩擦定律得竖直方向二力平衡由牛顿第三定律得方向垂直于挡板斜向前。(3)物体碰撞挡板后沿挡板做匀速直线运动，由几何关系得物体的位移物体从碰到挡板到离开传送带的运动时间物体从碰到挡板到离开传送带，相对传送带的位移物体沿挡板运动过程中与传送带间因摩擦而产生的热量5．（1）；（2）【详解】（1）单色光在玻璃丝内的传播速度垂直AB端面入射，在玻璃丝中传播到CD面的时间 （2）设光束在玻璃丝端面的入射角为θ，折射角为α，折射光线射向侧面时的入射角为β，要保证不会有光线从侧壁射出来，其含义是能在侧壁发生全反射。由折射定律由几何关系α+β=90°sinα=cosβ则恰好发生全反射临界角的公式为 得联立得则要保证从端面射入的光线能发生全反射，应有6．（1）；（2）【详解】（1）根据图乙可知交流电的周期 ，根据解得电阻R2中电流的频率（2）交流的最大值为 有效值为根据则根据解得副线圈的电流则原线圈的电流为根据关系可得解得7．（1）；（2）；（3）【详解】（1）连接器做匀速圆周运动的速度则连接器做匀速圆周运动所受到的合力大小（2）当连接器转到右侧与A点对称位置时动量变化最大，此时用时间 （3） 设连接器在A点时连杆与竖直方向的夹角为θ，则此时连杆的速度为而对活塞可知活塞的速度当连接器到达B点时，活塞的速度为零，则从A到B，对活塞由动能定理解得8．（1）；（2）；（3），（其中n=1,2,3,…）【详解】（1）根据洛伦兹力提供向心力可知其中 可得 （2）要使得粒子不从y轴射出，则轨迹如图在前内的运动半径为在后内的运动半径为由几何关系可知 粒子做圆周运动的周期则解得磁感应强度变化周期的最大值 （3）要想使粒子经过D点且平行Ox轴射出，则粒子只能从nT0时刻过D点，（其中n=1,2,3,…），则轨迹如图由（2）问可得由几何关系可知，（其中n=1,2,3,…）解得（其中n=1,2,3,…）又解得，（其中n=1,2,3,…）9．（1）38m；（2）【详解】(1)汽缸N中气体初状态，，末状态，根据理想气体状态方程有放入水中后汽缸M中的气体压强与汽缸N中的气体压强相等，即在此处水产生的压强为解得10m高的水柱产生的压强为，所以此处水深(2)装置放在水中后，设活塞A向右侧移动的距离为x，汽缸M中气体初状态， ，汽缸M中气体末状态， ，根据理想气体状态方程解得10．（1）；（2）【详解】（1）动子和线圈在时间做匀减速直线运动，加速度大小为根据牛顿第二定律有其中可得解得   在时间反向做匀加速直线运动，加速度不变  根据牛顿第二定律有联立相关式子，解得   （2）动子和线圈在在时间段内的位移从时刻到返回初始位置时间内的位移  根据法拉第电磁感应定律有 据电荷量的定义式  据闭合电路欧姆定律  解得从时刻到返回初始位置时间内电荷量  其中  动子和线圈从时刻到返回时间内,只受磁场力作用，根据动量定理有 又因为安培力的冲量 由联立可得 故图丙中的数值为11．（1）；（2）（-2L，0）；（3）【详解】（1）在第一象限内，做类平抛运动根据牛顿第二定律eE=ma解得（2）粒子射入磁场时，速度方向与y轴夹角的正切值速度大小在磁场中，根据洛伦兹力提供向心力得根据几何关系该点的坐标为（-2L，0）（3）根据题意，作出轨迹图如下电子在磁场中偏转90°射出，则磁场的最小半径最小面积解得‍12．（1）；（2）；（3）【详解】（1）系统在如图虚线位置保持静止，以C为研究对象，根据平衡条件可知解得（2）CD碰后C的速度为零，设碰撞后D的速度v，根据动量守恒定律可知解得CD碰撞后D向下运动 距离后停止，根据动能定理可知解得  （3）设某时刻C向下运动的速度为，图中虚线与竖直方向的夹角为，则AB向上运动的速度为，根据机械能守恒定律可知令对上式求导数可得当时解得， 解得此时C的动能为