福建省漳州市2021届-2023届高考物理三年模拟（二模）按题型分类汇编-02解答题

福建省漳州市2021届-2023届高考物理三年模拟（二模）按题型分类汇编-02解答题

一、解答题

1．（2023·福建漳州·统考二模）如图甲为生产流水线上的水平皮带转弯机，由一段直线皮带和一段圆弧皮带平滑连接而成，其俯视图如图乙所示，虚线ABC是皮带的中线，AB段（直线）长度L=3.2m，BC段（圆弧）半径R=2.0m，中线上各处的速度大小均为v=1.0m/s。某次转弯机传送一个质量m=0.5kg的小物件时，将小物件轻放在直线皮带的起点A处，被传送至B处，滑上圆弧皮带上时速度大小不变，已知小物件与两皮带间的动摩擦因数均为μ=0.5，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2。

（1）求小物件在直线皮带上加速过程的位移大小s；

（2）计算说明小物件在圆弧皮带上是否打滑？并求出摩擦力大小。

2．（2023·福建漳州·统考二模）如图，倾角为θ=30°的固定绝缘光滑斜面处于沿斜面向上的匀强电场中，斜面底端连接一根劲度系数为k的轻质弹簧，弹簧另一端连接着一质量为m的不带电小球A，小球A静止时，到斜面顶端的距离为L。有一电荷量为+q、质量为的小球B以初速，从斜面顶端沿斜面向下运动，与小球A发生弹性碰撞之后，两小球平分了原来的总电荷量，已知电场强度，弹簧始终在弹性限度内，空气阻力不计，重力加速度为g，求：

（1）小球A静止时，弹簧的形变量x；

（2）两小球碰撞前，小球B的速度大小v；

（3）小球A从碰后到速度最大的过程中，电场力对它所做的功W。

3．（2023·福建漳州·统考二模）如图甲，abcd和a′b′c′d′为在同一水平面内的固定光滑平行金属导轨，ab段和a′b′段间距为2L，cd段和c′d′段间距为L、整个导轨处于方向竖直向下的匀强磁场中，bcc′b′左侧导轨间的磁感应强度大小为B0，bcc′b′右侧导轨间的磁感应强度大小按图乙规律变化，图中t0为已知量，两根相同金属杆M、N分别垂直两侧导轨放置，N杆与cc′之间恰好围成一个边长为L的正方形，M杆中点用一不可伸长绝缘细线通过轻质定滑轮与一重物相连，重物离地面的高度为L，细绳处于伸直状态且与M杆垂直，t=0时刻释放重物，同时在N杆中点处施加一水平拉力，使两杆在0~t0时间内均处于静止状态。已知M、N杆和重物的质量都为m，不计导轨电阻，重力加速度为g。

（1）求0~t0时间内回路的感应电动势E；

（2）求0~t0时间内，施加在N杆上的拉力F随时间t变化的函数关系式；

（3）从t0时刻开始，保持拉力F不变，若重物下落的过程中，回路产生的总热量为Q，求重物落地时N杆的速度大小v。

4．（2021·福建漳州·统考二模）图甲为不带滑雪杖的运动员为迎接2022年北京冬奥会的训练画面，其运动过程可简化为如图乙所示的模型：运动员（可视为质点沿倾角的滑道由静止开始匀加速直线下滑，到达坡底后进入水平滑道匀减速直线滑行停下。已知水平段运动时间，滑雪板与整个滑道间的动摩擦因数均相同，运动员进入水平滑道瞬间的速度大小不变，不计空气阻力。（，，取）求：

（1）滑雪板与滑道间的动摩擦因数；

（2）运动员开始下滑位置到坡底的距离。

5．（2021·福建漳州·统考二模）如图，水平面上固定两根足够长的平行直导轨、，两导轨间静置一质量的外壁光滑环形空心玻璃管，、段均为半圆管，、段是长度均为的直管。管内段放置有质量为的小球，小球在段相对运动时受到的摩擦力，玻璃管内其余部分光滑，取。现给玻璃管水平向右的初速度，求：

（1）从开始运动到小球与玻璃管共速，玻璃管对小球的冲量的大小；

（2）小球第一次通过玻璃管中A点时的速度大小。

6．（2021·福建漳州·统考二模）如图，光滑绝缘水平桌面上存在相邻的两个矩形区域与，其中、，两区域分别存在竖直向下和竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小相等。有一足够长的光滑绝缘弧形轨道的末端固定在边的中点，轨道末端切线水平。现有一带电量为，质量为的小球从距离桌面高为的轨道上静止释放，从点垂直边进入磁场区域后，由点射出。已知小球的电量始终保持不变，重力加速度大小为。

（1）求磁感应强度的大小；

（2）若要使小球能从右边区域的点射出，求小球释放高度；

（3）若将右边区域的磁场换为匀强电场，电场方向平行于桌面且与夹角为指向边，仍将小球从（2）问中的高度释放，最终小球从边上距点处离开电场区域，求小球从进入磁场到离开电场所用的总时间。

7．（2022·福建漳州·统考二模）质谱仪是一种检测和分离同位素的仪器。a、b是同位素原子核，它们的电荷量均为q，a的质量为m。如图所示，它们从静止开始经电压为U的电场加速，然后沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场，最后打在照相底片上。从照相底片上获知a、b在磁场中的轨迹直径分别为x、。不计a、b的重力及其相互作用。求：

（1）a进入磁场时的速度大小v；

（2）磁场的磁感应强度大小B；

（3）b的质量。

8．（2022·福建漳州·统考二模）如图，不可伸长的轻绳一端与质量为m的小球相连，另一端跨过两等高定滑轮与物块连接，物块置于左侧滑轮正下方的水平压力传感装置上，小球与右侧滑轮的距离为l。现用水平向右恒力将小球由最低处拉至轻绳与竖直方向夹角处，立即撤去F，此时传感装置示数为。已知物块始终没有脱离传感装置，重力加速度为g，不计滑轮的大小和一切摩擦，，，求：

（1）撤去F时小球的速度大小；

（2）小球返回最低处时轻绳的拉力大小；

（3）小球返回最低处时传感装置的示数。

9．（2022·福建漳州·统考二模）如图，MN、PQ为足够长平行光滑水平金属导轨，处于竖直向下的匀强磁场中，GH、JK为足够长倾斜粗糙平行金属导轨，处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中，底端接的电容器。NQ端与GJ端高度差m，水平距离m。现将导体棒cd静置在水平分导轨固定小钉的右侧，导体棒ab以速度m/s从MP端滑入，一段时间后cd棒从NQ端抛出，恰能无碰撞从GJ端进入斜导轨。已知导轨间距均为1m，两磁场的磁感应强度均为2T，两棒质量均为0.01kg、接入电阻均为1Ω，导轨电阻不计，棒始终与导轨垂直且接触良好，棒与斜导轨的动摩擦因数，g取。求：

（1）cd棒从NQ端抛出时的速度大小；

（2）cd棒抛出前瞬间ab棒所受安培力的功率P；

（3）最终电容器存储的电荷量Q。

参考答案：

1．（1）0.1m；（2）不打滑，0.25N

【详解】（1）在直线皮带上对小物件分析有

假设物件能够匀加速至v，则有

解得

可知，物件在直线段落还有一段匀速过程，则有

（2）假设物件在圆弧处不打滑，则所需向心力为

物件与皮带之间的最大静摩擦力为

可知假设成立，且摩擦力为

2．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）小球A静止时，对A分析有

解得

（2）对小球B分析有

解得

小球向下做匀减速直线运动，则有

解得

（3）对AB碰撞过程有

，

解得

，

可知，碰撞后B球体反弹，与A分离，向上做匀加速直线运动，A向下运动，则小球A碰后到速度最大时，小球A的加速度为0，令此时弹簧的压缩量为x1，对小球A分析有

则小球A从碰后到速度最大的过程中，电场力对它所做的功

解得

3．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）0~t0时间内回路的感应电动势为

根据图乙可知

解得

（2）根据图乙可知

令0~t0时间内回路的感应为，对M有

对N有

解得

（3）根据上述，t0时刻的拉力大小

t0时刻之后，对M与重物整体进行分析有

t0时刻之后，对N进行分析有

解得

可知M、N的加速度大小相等，即M、N杆的速度在任意时刻大小均相等，则从t0时刻开始到重物落地的过程中有

解得

4．（1）；（2）

【详解】（1）设运动员在水平滑道运动时的加速度大小为a，由运动学公式可得

   ①

由牛顿第二定律得

   ②

联立解得

   ③

（2）运动员通过坡底时的速度大小为

   ④

设运动员在倾斜滑道上下滑时的加速度大小为a1，由牛顿第二定律得

⑤

由运动学公式可得

⑥

5．（1）；（2）

【详解】（1）由动量守恒得

玻璃管对小球的冲量的大小

解得

（2）由动量守恒得

由功能关系得

解得

，、，（不符合实际，舍掉）

所以，小球速度

6．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）设小球到达点时速度为，由动能定理得

在磁场中轨道半径为

由几何关系可得

可得

（2）根据对称，要让小球经过点，运动轨迹必经过上距距离为的点，轨道半径为

由几何关系

可得

可得

（3）小球在磁场中运动轨迹的圆心角，设小球在磁场中运动时间为

小球经过线时，速度与的夹角

可得

可知小球速度与电场方向垂直，做类平抛运动，设在电场中运动时间为，沿方向运动的位移为，则

总时间

可得

7．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）a在加速电场中，有

解得

（2）a进入磁场，有

又

④

解得

（3）由

可得

又

解得

8．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）由动能定理得

可得

（2）从释放到运动至最低位置的过程中，由机械能守恒定律得

在最低位置时，设细绳的拉力大小为T，对小球，由牛顿第二定律得

解得

（3）撤去F时传感装置的示数为

设此时细绳的拉力大小为，物块质量为M，对物块由平衡条件

对小球

小球再次运动至最低处时，物块所受支持力为

由牛顿第三定律可知传感器示数

解得

9．（1）4m/s；（2）W；（3）

【详解】（1）cd棒从NQ端抛出后做平抛运动，设运动时间为t ，竖直方向有

水平方向有

联立解得

m/s

（2）设cd棒抛出时，ab棒速度大小为，由动量守恒定律可得

此时回路感应电动势为E、感应电流为I、安培力为F

联立解得

W

（3）cd棒运动到GJ端时速度为v，斜面与水平夹角为

又

联立解得

m/s

cd棒沿倾斜轨道下滑时，由于，重力下滑分力与滑动摩擦力等大反向，所以棒所受合力为安培力，设稳定时速度为，电容器带电量为q，则

又

根据

联立解得