青海省西宁市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

青海省西宁市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·青海西宁·统考二模）如图所示，传送带以速度顺时针传动，P、Q间距离，紧挨传送带右侧放置一质量的木板B。一质量为的滑块（可看作质点）以的速度从传送带的左端滑上传送带，到达右端时，刚好与传送带共速。滑块滑出传送带时与木板B发生弹性碰撞，碰后滑块被反弹回传送带上，继续在传送带上运动，已知重力加速度，试求：

（1）滑块m第一次从传送带左端滑到右端的过程中，由于摩擦产生的热量；

（2）滑块m被反弹后在传送带上运动过程中相对传送带滑动的距离。

2．（2023·青海西宁·统考二模）如图所示，真空中一对平行金属板长为L，两板间有垂直板面向上的匀强电场，质量为m、电荷量为q的带负电粒子以速度从两板中央沿中线进入电场，粒子射出平行板时速度方向与中线夹角为，板右侧有上、下范围足够大的有界匀强磁场区域，磁场方向与纸面垂直，磁场边界与两板中线垂直，两边界间距离为d，不计粒子重力，忽略板外空间的电场，求：

(1)匀强电场的场强大小E；

(2)欲使粒子经磁场偏转后垂直于右边界穿出，磁感应强度B；

(3)欲使粒子经磁场偏转后从左边界穿出，求磁感应强度的最小值。

3．（2023·青海西宁·统考二模）如图所示，水平放置内壁光滑的圆柱形密闭汽缸，内有可自由活动的活塞将汽缸分为Ⅰ、Ⅱ两部分。活塞与汽缸左侧连接一轻弹簧，当活塞与汽缸右侧接触时弹簧恰好处于原长。开始Ⅱ内封闭有一定质量的理想气体，Ⅰ内为真空，稳定时Ⅱ内气柱长度为，此时弹簧力与活塞重力大小之比为。已知开始环境温度为，汽缸导热性能良好，活塞质量，截面积，重力加速度取。

（1）将活塞锁定，将环境温度缓慢上升至，求此时Ⅱ部分气体的压强；

（2）保持环境温度不变，解除活塞锁定，同时将汽缸逆时针缓慢旋转，求稳定时Ⅱ部分气柱的长度。

4．（2023·青海西宁·统考二模）如图所示，位于x轴上的P、Q两个质点间的距离x=0.8m。t=0时刻，从位于原点的波源发出的一列简谐横波刚好传播到P点。此后又经△t=8s，P完成了10次全振动，Q完成了8次全振动。已知波源振动时的振幅A=4cm。

（1）求这列波的波速大小v；

（2）写出波源振动的位移y随时间t变化的函数关系式。

5．（2021·青海西宁·统考二模）一平板车（上表面水平）固定在水平地面上，其右端恰好与竖直平面内的光滑半圆弧轨道的底端平滑连接，同时右端放置两个质量均为m、可视为质点的紧挨着的物体A、B，现在在它们之间放少量炸药．开始时A、B两物体静止，点燃炸药让其爆炸，物体B向右运动，恰能到达半圆弧的最高点；物体A沿平板车表面向左做直线运动，最后从车上掉下，落地点到平板车左端的水平距离为s．已知平板车上表面离地面的高度为h，开始时A到平板车左端的距离为l，物体A与平板车之间的动摩擦因数为，重力加速度为g．求：

（1）物体A离开平板车时的速度大小

（2）圆弧的半径

6．（2021·青海西宁·统考二模）如图所示在直角坐标系Oy中,P、N两点分别在x、y轴上,OP=L,ON=L.x轴上方存在电场强度大小为E、方向沿y轴负方向的匀强电场;x轴下方存在方向垂直xOy平面向外的匀强磁场(图中未画出)．某质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力)以某一速度从N点沿x轴正方向射入电场,然后从P点射入磁场．求:

(1)粒子从N点入射的速度大小;

(2)粒子从P点射入磁场的速度大小v及其方向;

(3)匀强磁场的磁感应强度大小B和粒子在电磁场中运动的周期T

7．（2021·青海西宁·统考二模）如图所示，两端开口、导热性良好的汽缸水平固定。A、B是两个厚度不计的活塞，横截面积分别为S1=40cm2、S2=10cm2，它们之间用一根细杆连接，B通过水平细绳绕过光滑的定滑轮与质量为M=6kg的吊篮连接，汽缸两部分的气柱长度均为L。已知大气压强p0=1×105Pa，取g=10m/s2，缸内空气可看成理想气体，外界温度不变，不计一切摩擦。

（1）求此时缸内气体的压强。

（2）在吊篮里逐渐放入重物，活塞A将缓慢向右移动，当活塞A刚靠近D处而处于平衡状态时，求此时吊篮里重物的质量。

8．（2021·青海西宁·统考二模）有一半径为R的玻璃半球，右侧面镀银，在其对称轴PO上离O点R处有一点光源S，O为半球的球心，且PO水平，如图所示。在真空中，从光源S发出的一细光束射到半球面上，其中一部分光经球面反射后恰能竖直向上传播，另一部分光经过折射进入玻璃半球内，经右侧镀银面反射恰能沿原路返回。已知光在真空中的传播速度为c，求：

（1）玻璃的折射率。

（2）光源S处的光，从发出到原路返回所经历的时间。

9．（2022·青海西宁·统考二模）如图，单人双桨赛艇比赛中，运动员用双桨同步划水使赛艇沿直线运动。运动员每次动作分为划水和空中运桨两个阶段，假设划水和空中运桨用时均为，赛艇（含运动员、双桨）质量为，受到的阻力恒定，划水时双桨产生动力大小为赛艇所受阻力的2倍，某时刻双桨刚入水时赛艇的速度大小为，运动员紧接着完成1次动作，此过程赛艇前进，求：

（1）划水和空中运桨两阶段赛艇的加速度大小之比；

（2）赛艇的最大速度大小和受到的恒定阻力大小。

10．（2022·青海西宁·统考二模）如图所示，在光滑水平面上距离竖直线MN左侧较远处用弹簧锁定不带电绝缘小球A，弹性势能为0.45J，A球质量M=0.1kg，解除锁定后与静止在M点处的小球B发生弹性正碰，B球质量m=0.2kg，带电量q=+10C。MN左侧存在水平向右的匀强电场E2，MN右侧空间区域范围内存在竖直向上、场强大小E1=0.2N/C的匀强电场和方向垂直纸面向里磁感应强度为B=0.2T的匀强磁场。（g=10m/s2，不计一切阻力）求：

（1）解除锁定后A球获得的速度v1；

（2）碰后瞬间B球速度v2；

（3）E2大小满足什么条件时，B球能经电场E2通过MN所在的直线。（不考虑B球与地面碰撞再次弹起的情况）

11．（2022·青海西宁·统考二模）某同学设计的气压升降机如图所示，在竖直圆柱形汽缸内用活塞封闭了一定质量的气体，汽缸内壁光滑，活塞与内壁接触紧密无气体泄漏，活塞横截面积为S，活塞及其上方装置总重力大小为G，活塞停在内壁的小支架上（图中未画出），与缸底的距离为H，气体的温度为T0时，压强等于大气压强，已知。现给电热丝通电，经过一段时间，活塞缓慢上升了。上述过程中，气体可视为理想气体，若整个过程中封闭气体内能的变化为∆U，求：

（1）气体的最高温度T；

（2）整个过程中气体吸收的热量Q。

12．（2022·青海西宁·统考二模）如图，现有一束平行单色光垂直入射到一半径为R的玻璃半球的底面上，O点是半球的球心，虚线OO′是过球心O与半球底面垂直的直线，已知光速为c，玻璃对该色光的折射率为．

①底面上多大区域面积的入射光线能够直接从球面射出?

②某入射光线从距离虚线OO′为0.5R处入射，经球面折射后与OO′有交点，求该光线从进入半球到该交点的运动时间?

参考答案：

1．（1）；（2）

【详解】（1）从P运动到Q的过程中，对物体m只有到摩擦力做功，由动量定定理可得

解得

则可知滑块在传送带上做减速运动的加速度大小为

则减速所用的时间为

可知滑块的对地位移为

传送带对地的位移为

可得相对位移为

则因摩擦产生的热量为

（2）由题意知滑块与木板发生弹性碰撞，则碰撞前后动量守恒，机械能守恒，有

，

解得反弹速度

，方向水平向左

设碰撞后滑块向左运动直至速度减为零这一过程中运动的位移为，则根据运动学公式有

解得

在此过程中运动的时间为

在此时间内传送带向右移动的位移为

滑块速度减为零后开始反向做匀加速直线运动，可知滑块向右滑动速度会达到并恰好离开传送带，在此时间内传送第向右运动的位移为，故可得滑块m被反弹后在传送带上运动过程中相对传送带滑动的距离为

2．(1) ；(2) (3)

【详解】(1)粒子在匀强电场中做类平抛运动，运动时间

加速度

粒子离开匀强电场时，在电场方向的速度

由

得

(2)粒子经磁场偏转后垂直于右边界穿出，如图

则

，

粒子在磁场中做匀速圆周运动

解得

(3)欲使粒子经磁场偏转后从左边界穿出，粒子在磁场中运动的圆周与磁场的右边界相切时磁感应强度的最小，如图

则

解得

由

因此

3．（1）；（2）

【详解】（1）气体初始状态的压强

则由查理定律

（2）由

得

汽缸竖直放置，活塞处于平衡状态，则有

由玻意耳定律

解得

4．（1）；（2）

【详解】（1）由题意可知，T=0.8s，λ=0.4m，由得：

（2）设波源的振动方程为，因为

且时，，所以解得，且由波的传播方向和振动方向可知时刻波源向下振动，所以波源振动的位移y随时间t变化的函数关系式为

5．（1）     （2）

【详解】（1）设物块A离开平板车瞬间的速度大小为，离开平板车后做平抛运动

在水平方向：

在竖直方向：

解得：

（2）设AB分离瞬间，它们的速度大小分别为和

则物块A滑到左端的过程中，根据动能定理得：

根据动量守恒定理，在炸药爆炸瞬间：

物块B恰好通过圆弧最高点，则

B从圆弧轨道最低点到最高点的过程中机械能守恒：

联立上述各式，得：

6．(1)   (2) ，  (3) ，

【详解】（1）如图所示，粒子从N点运动到P点的过程中做类平抛运动，设粒子从N点运动到P点的时间为t，则：

其中： ，L=v0t

解得

（2） 设粒子从P点射入磁场的速度方向与x轴正方向的夹角为θ，沿y轴方向的分速度大小为vy，则有：

vy=at；

解得；

（3）粒子在磁场中做圆周运动的半径为：

洛伦兹力提供向心力： 解得：

由对称性可知，粒子第一次在电场中运动的时间为：t1=2t2

其中由（1）可得：

粒子第一次在磁场中运动的时间：

粒子在电、磁场中运动的周期为：

【点睛】此题是带电粒子在电场及磁场中的运动的问题；解题的关键是画出粒子运动的轨迹图，研究粒子在电场中的运动一般要用类平抛运动的规律，研究在磁场中的运动要用圆周运动的规律.

7．（1）；（2）

【详解】（1）活塞整体受力处于平衡状态，则有

解得

（2）汽缸的导热性良好，根据气体的等温变化有

可得

当活塞A靠近处时，活塞整体受力处于平衡状态，有

解得

8．（1）；（2）

【详解】（1）由题意可知折射光线与镜面垂直，其光路图如图所示，则有

对于，由正弦定理可得

联立可解得

由折射定律可得

（2）光在真空中的距离

往返段所经历的时间

光在玻璃半球内传播的速度

光在玻璃半球内，A到镀银面的距离

则光折射进入玻璃半球内的光线在球内经过的时间

则总时间

‍

9．（1）；（2），

【详解】(1)设赛艇受到的阻力大小为f，双浆划水时的动力为F，设划水和运浆阶段的加速度大小分别为a1、a2，由牛顿第二定律

划水时

F-f=ma1

空中运浆时

f=ma2

依题意有

F=2f

联立解得

(2)由以上分析可知，赛艇匀加速和匀减速前进时加速度大小相等，则加速结束时速度达到最大，则

划水时

运桨时

又

联立并代入数据解得

10．（1）3m/s，方向水平向右；（2）2m/s，方向水平向右；（3）

【详解】（1）A球和弹簧组成的系统机械能守恒，解除锁定后，弹簧的弹性势能全部转换为A球的动能，即

得

即解除锁定后获得的速度大小为3m/s，方向水平向右；

（2）A、B在MN处弹性正碰，取水平向右为正方向，由动量守恒、机械能守恒可得

解得

方向水平向右；

（3）B球进入MN右侧后，电场力大小为

=

由于电场力方向竖直向上，因此重力和电场力平衡，小球在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，即

在电磁场区域运动半个圆周后速度方向垂直MN水平向左射出，设出射点距M点的距离为y，则

在MN左侧的运动竖直方向为自由落体运动，水平方向类似于竖直上抛运动，设B球能返回MN，且运动时间为t，取水平向右为正方向，则在水平方向上

解得

若B球能返回MN，则在竖直方向上应满足

解得

11．（1）2.25T0；（2）

【详解】（1）初态

末态：对活塞分析，根据共点力平衡可得

根据理想气体状态方程得

解得

（2）全过程外界对气体做的功

由热力学第一定律

解得

12．①②

【分析】（1）根据光路图求解临界角，结合几何关系求解直接从球面射出的入射光线在底面上的面积；（2）根据光路图求解光线传播的距离结合v=c/n求解传播时间.

【详解】①如图，从底上面A处射入的光线，在球面上发生折射时的入射角为i，当i等于全反射临界角C时，对应光线到光轴的距离最大，设最大距离为d，i=C

设n是玻璃的折射率，由全反射临界角的定义有

由几何关系有

联立解得：

能够直接从球面射出的入射光线在底面上的面积为

②设与光轴距R/2的光线在球面B点折射时的入射角和折射角分别为i1和r1，

由几何关系有i1=300

由折射定律有sinr1=nsini1

解得：r1=600

即∠BCQ=300可得LBC=R；

且在玻璃半球中

联立得