广东省肇庆市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

广东省肇庆市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·广东肇庆·统考二模）水面救生无人船已经成为水面救援的重要科技装备。在某次测试中，一质量为20kg的无人船在平静水面上沿直线直奔目标地点。无人船先从静止出发，做匀加速运动10s后达到最大速度4m/s，接着立即做匀减速运动，匀减速运动了16m的距离后速度变为零。已知无人船运行过程中受到水的阻力恒定且大小为4N，不计空气阻力，g取10m/s2。求：

（1）在匀加速过程中，无人船发动机提供的动力的大小F1；

（2）在匀减速过程中，无人船发动机提供的阻力的大小F2；

（3）无人船在上述测试中，运动的总时间t及总位移大小x。

2．（2023·广东肇庆·统考二模）室内蹦床运动是近年来热门的娱乐项目。蹦床运动情境可建立为如图所示的物理模型：竖直放置的两个完全相同的轻弹簧，一端固定于地面，另一端与质量为mB的物体B固定在一起，质量为mA的物体A置于B中央位置的正上方H处。现让A由静止开始自由下落，随后和B发生碰撞，碰撞时间极短，碰撞后两物体粘在一起。已知A与B结合后经过时间t下降至最低点，A、B始终在同一竖直平面内运动，弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力，重力加速度为g，求：

（1）A与B碰后瞬间的速度大小v；

（2）AB结合体从结合后至返回到碰撞点过程中的运动时间以及该过程中弹簧对物体B冲量的大小。

3．（2023·广东肇庆·统考二模）如图所示，一个质量为m=4.0×10-11kg，电荷量q=+2.0×10-5C的带电微粒，从静止开始经U1=1.0×104V电压加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场，离开偏转电场又立即进入左右有界、上下无界的匀强磁场。已知偏转电场的金属板长L=20cm，两板间距；该微粒射出偏转电场时速度方向与水平方向的夹角θ=30°，不计微粒的重力，求：

（1）微粒进入偏转电场时的速度v0大小；

（2）偏转电场的电压U2；

（3）已知该有界匀强磁场的宽度也为D，若该微粒刚好不从磁场右边射出，求磁感应强度B的大小以及该微粒在磁场中运动的时间t。

4．（2021·广东肇庆·统考二模）在跳台滑雪比赛中，运动员在空中运动时身体的姿态会影响其速度和下落的距离。跳台滑雪运动员在某次训练时，助滑后从跳台末端水平飞出，从离开跳台开始计时，用v表示其水平方向速度，v-t图像如图乙所示，运动员在空中运动时间为4s。在此运动过程中，若运动员在水平方向和竖直方向所受空气阻力大小相等且保持恒定。已知运动员的质量为50kg，重力加速度取10m/s2，求：

(1)滑雪运动员水平位移的大小和水平方向所受的阻力大小；

(2)滑雪运动员在空中运动过程中动量变化量的大小（结果保留两位有效数字）。

5．（2021·广东肇庆·统考二模）在如图所示的直角坐标系xOy中，第一象限内存在沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E（未知）。在第四象限内，有一半径为l的圆形匀强磁场区域，该磁场区域圆心坐标为（2l，-l），磁场方向垂直于坐标平面向外。在第三、四象限内、磁场区域外存在竖直向上的匀强电场E'（未知）。现将某一电荷量为＋q，质量为m的带电粒子（不计重力）从坐标为的M点以初速度v。沿x轴正方向射入第一象限，粒子恰好从（2l，0）处进入磁场区域，后经过第三、四象限中的磁场、电场偏转后与x轴交于N点（图中未标出），已知粒子在磁场中运动的轨道半径R=l，求：

（1）匀强电场场强E和E'的大小和圆形磁场区域的磁感应强度B的大小；

（2）粒子从M点运动到N点所用的时间。

6．（2021·广东肇庆·统考二模）如图所示，某洗车的高压水枪由长方体储水箱、空气压缩机、进气管、进水管和出水管几部分组成，其中水箱的体积为5m3，底面面积为1m2，出水管紧靠水箱顶部。为检测水箱是否漏气，将4m3的水注入水箱，关闭进水管阀门；再用空气压缩机将一大气压下体积为1.4m3空气压入储水箱；打开出水管阀门，查看水箱内剩余水的体积即可判别是否漏气。忽略进、出水管及进气管中气体和水的体积，已知一个大气压相当于10m高的水柱产生的压强，温度保持不变，若水箱不漏气，求剩余水的体积应为多少？

7．（2021·广东肇庆·统考二模）如图所示，某透明介质的截面为半圆，OC为其直径。该介质对红光的折射率为，对紫光的折射率为。现分别将一细束紫光和红光沿AO方向从真空射入透明介质，AO与透明介质截面在同一竖直面内。求紫光和红光从O点射入透明介质到第一次到达圆形曲面的传播时间之比。

8．（2022·广东肇庆·统考二模）如图所示，长木板静止在光滑的水平面上，小铁块静止在长木板左端，长木板右端紧靠固定在水平面上的弹性挡板，某时刻小铁块自长木板左端以的速度向右运动，经过一段时间后与挡板相碰，碰撞过程没有能量损失，最终小铁块恰好没有从长木板上滑下。已知小铁块与长木板质量均为m=1kg，二者间的动摩擦因数，重力加速度。求：

（1）小铁块和长木板的最终速度及长木板的长度；

（2）整个过程中小铁块和长木板因摩擦产生的热量。

9．（2022·广东肇庆·统考二模）如图所示，半径为R的圆形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，圆形区域内ac、df为互相垂直的竖直和水平两条直径，沿df方向距f点为R的g点处固定一足够长的挡板，挡板与fg的夹角，粒子打到挡板上会被吸收，圆形磁场区域以外空间存在竖直向上的匀强电场。一质量为m、电荷量为的带负电粒子自c点沿ca方向以速度v射入磁场，经磁场偏转后从f点沿fg方向射出磁场，之后恰好未打在挡板上，图中已画出粒子在电场中运动的轨迹。

（1）求匀强磁场的磁感应强度大小；

（2）求匀强电场的电场强度大小E；

（3）若将原电场换为方向垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小（），求粒子返回圆形磁场区域边界时的位置到f点的距离。

10．（2022·广东肇庆·统考二模）自2020年1月1日起，我国已强制要求在售新车安装胎压监测系统，如图所示为某车胎压监测界面，图中胎压的单位为bar（1bar=0.987atm），由图可知该车左前轮胎压（2.0bar）较低，现用充气泵将压强为5bar的气体充入左前轮使其和其他三个轮胎胎压（2.5bar）相同，已知左前轮轮胎内容积为20L，忽略充气时轮胎内温度及容积的变化，求充气泵充入轮胎内压强为5bar的气体的体积。

11．（2022·广东肇庆·统考二模）用一些折射率不同的平行玻璃砖叠放在蜡烛前可以看到如图甲所示的现象。若某块平行玻璃砖宽度为d，一细束单色光与玻璃砖侧面成30°角从P点入射，如图乙所示。已知该玻璃砖对此单色光的折射率为，光在真空中的传播速度为c，求光线在玻璃砖内的传播时间（不考虑多次反射）。

参考答案：

1．（1）12N；（2）6N；（3）18s，36m

【详解】（1）匀加速阶段加速度为

解得

a1＝0.4m/s2

由牛顿第二定律得

F1－f＝ma1

解得

F1＝12N

（2）匀减速阶段有

解得

a2＝0.5m/s2

由牛顿第二定律得

F2＋f＝ma2

解得

F2＝6N

（3）匀减速阶段的时间为

t2＝＝8s

运动总时间为

t＝t1＋t2＝18s

匀加速阶段的位移为

x1＝t1＝20m

运动总位移大小为

x＝x1＋x2＝36m

2．（1）；（2）

【详解】（1）设A和B碰前瞬间的速度大小为v0，和B碰后瞬间的速度大小为v，有

mAgH＝mAv02

v0＝

由动量守恒定律有

m0＝（m＋m）v

解得

v＝

（2）从碰后至返回到碰撞点的过程中，AB结合体做简谐运动。根据简谐运动的对称性，可得运动时间

t总＝2t

回到碰撞点时速度大小为

vt＝v＝

方向竖直向上。取向上为正方向，由动量定理得

I﹣（m＋m）g·2t=（m＋m）v﹣［﹣（m＋m）v］

解得

I＝2（m＋m）gt＋2m

3．（1）1.0×105m/s；（2）1.0×104V；（3）2T，4.2×10-6s

【详解】（1）微粒在加速电场中由动能定理得

解得

v0＝1.0×105m/s

（2）微粒在偏转电场中做类平抛运动，由牛顿第二定律可得

而

v＝at

飞出偏转电场时，速度偏转角满足

联立解得

U2＝1.0×104V

（3）微粒进入磁场刚好不从右边界射出的轨迹如图所示

由几何关系有

D＝r＋rsinθ

在磁场中，洛伦兹力提供向心力可得

而

解得

该微粒在磁场中运动对应的圆心角是

α＝240°

故该微粒在磁场中的运动时间是

代入数据解得

4．(1)56m；50N；(2)1.8×103N·s

【详解】（1）解：设运动员的水平位移为x，由水平位移一时间图像可得

解得

x=56m

设运动员在水平方向的加速度大小为a，水平方向所受的阻力为f1，竖直方向所受阻力为f2，

由运动学规律和牛顿第二定律得

f1=ma

由题意可知

f1=f2=50N

（2）根据平行四边形定则可得

对运动空中运动应用动量定理

△p=F合t

解得

△p=1.8×103N·s

5．（1），，；（2）

【详解】（1）粒子在匀强电场E中做类平抛运动，设加速度为a1，类平抛运动的水平竖直位移分别为

由类平抛运动规律得

又有

解得

竖直方向速度

设粒子进入磁场时的速度方向与x轴正方向的夹角为，则

故

由几何关系，粒子进入磁场的速度为

粒子的运动轨迹如图所示

因粒子在磁场中运动的半径

故以出射点、入射点、磁场圆圆心和轨迹圆圆心为顶点的四边形为菱形，所以粒子出磁场时的速度为2v0，且沿x轴负方向

由

得

粒子进入匀强电场E′后做类平抛运动，粒子的水平和竖直位移分别为

由

又有

解得

（2）由（1）可得，粒子在第一象限运动的时间为

粒子在磁场中运动的时间为

粒子在三、四象限电场中运动的时间为

故总时间为

6．3m3

【详解】整个过程中水箱内温度保持不变，设放水结束后水箱内气体的压强为p2，体积为V2，出水管中超出水箱内水面的水柱高度为h米，根据题意可知

p1=10mH2O

V1=2.4m3

p2=（10+h）mH2O

V2=hS

由玻意耳定律可得

p1V1=p2V2

水箱内剩余水的体积

V=5-hS

解得

V=3m3

7．1：1

【详解】紫光和红光沿AO方向从真空射入透明介质，入射角为i，折射角分别为r1和r2，由折射定律可得

设紫光和红光在介质中传播的距离为x1和x2，由几何关系可得：

x1=OCsinr1

x2=OCsinr2

光在介质中的传播速度为

光在介质中的传播时间为

由以上各式解得

t1：t2=1：1

8．（1）；；（2）

【详解】（1）设铁块运动到木板右端时的速度为，木板长度为l，则有

反弹后铁块向左运动，铁块与木板组成的系统动量守恒，最终速度为，有

联立代入数据解得

，

（2）整个过程中，铁块与木板相对运动的路程为

所以可得整个过程中小铁块和长木板因摩擦产生的热量

9．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）粒子运动的轨迹如图1所示，由几何关系可知，粒子运动的轨迹半径

粒子在磁场中做圆周运动

解得

（2）粒子在电场中做类平抛运动，粒子速度和挡板相切时

解得

（3）粒子离开圆形磁场区域到返回的过程中，运动轨迹如图2所示，粒子在匀强磁场内做圆周运动

解得

根据几何关系可知

粒子返回圆形磁场区域边界的位置i到出射点f的距离

当k较小时，粒子运动轨迹恰好与挡板相切，如图3所示，根据几何关系可知

则

故时粒子返回圆形磁场区域的位置到f点的距离

当时，粒子不能返回圆形磁场区域。

10．

【详解】对充气前轮胎内的气体：初态压强及体积为

bar，L

末态压强及体积为

bar，

由玻意耳定律得

需要充入压强bar气体的体积为

对充入轮胎内压强bar的气体，由玻意耳定律得

解得

11．

【详解】光线射入玻璃砖后发生折射，光路如图，入射角

根据折射定律可知

解得

光在玻璃砖中传播的距离

光在玻璃砖中传播的速度

光在玻璃砖中传播的时间