四川省绵阳市高考物理三年（2021-2023）模拟题（三模）按题型分类汇编-03解答题

这是一份四川省绵阳市高考物理三年（2021-2023）模拟题（三模）按题型分类汇编-03解答题，共18页。试卷主要包含了解答题等内容，欢迎下载使用。
一、解答题
1．（2023届四川省绵阳市高三下学期三诊理综物理试题）红绿灯指挥城市路口交通。某城市道路汽车行驶限速，如图是该市一个十字路口前红灯时的情况，第一辆车的车头与停止线齐平，该路口绿灯时间是，已知每辆车长均为，绿灯亮后，每辆汽车都以加速度匀加速到最大限速，然后做匀速直线运动；为保证安全，前后两车相距均为，绿灯亮时第一辆车立即启动，每后一辆车启动相对前一辆车均延后。交通规则：黄灯亮时，只要车头过停止线就可以通行。
（1）绿灯亮后，求经过多长时间停止线后第3辆车车头过停止线；
（2）绿灯亮后，通过计算判断：停止线后第17辆车在本次绿灯期间能否通过该路口？

2．（2023届四川省绵阳市高三下学期三诊理综物理试题）某型号纯电动汽车，踩下驱动踏板时电池给电动机供电，松开驱动踏板或踩下刹车时发电机工作回收能量。其工作原理简化为如图所示的模型：长宽分别为的矩形线圈，共n匝，总电阻为r，处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，可绕垂直于磁场的轴转动，在图示实线位置时线圈平面与磁场方向的夹角为；在线圈右侧转轴处接一电刷，电刷与单刀双掷开关连接，该开关是供电和回收能量转换的理想化、简化装置。踩下驱动踏板，开关接1，电池给线圈供电，线圈相当于电动机；松开驱动踏板或踩下刹车，开关自动切换接2，线圈相当于发电机，给电容器充电，所接电容器电容为C，足够大。通过电刷改变电流方向，确保电池给线圈供电时线圈顺时针转动（沿看），充电时可确保充电电流方向不变。
（1）线圈中电流方向改变时，线圈平面是垂直磁场方向还是平行于磁场方向？
（2）线圈在图示实线位置时，若是电池给线圈供电，则线圈中电流方向怎样？若是线圈给电容器充电，则线圈中电流方向怎样？（用“”或“”回答）
（3）在某下坡路段，松开驱动踏板，一段时间后，汽车稳定匀速下滑，线圈以角速度匀速转动，线圈给电容器充电达到平衡。认为电容器两极板间电势差等于线圈中交流电压的有效值。平衡时，求电容器储存的电荷量及线圈从图中实线位置转到与磁场方向平行的过程中平均感应电动势的大小。
（4）在水平路段，汽车以匀速行驶时，单位行程耗能；以匀速行驶时，单位行程耗能。电动机驱动汽车匀速行驶，单位时间耗能（单位为）与阻力的功率P成线性关系，即（为未知常数），汽车所受阻力与速度大小成正比。求：汽车以多大速度匀速行驶时，单位行程耗能最小。
3．（2023届四川省绵阳市高三下学期三诊理综物理试题）自由潜水是指不携带气瓶，只通过自身调节腹式呼吸屏气尽量往深潜的运动。2018年，“中国自由潜水第一人”王奥林将中国自由潜水记录刷新到水下。若标准大气压相当于深为的水柱产生的压强，且标准大气压下人体肺部气体的体积为，肺部气体温度等于人体内温度，视为不变，g取。求：
（1）水下时，肺部气体的体积；
（2）在上升过程中，在最大深度处通过吸入嘴里的空气将肺部气体体积恢复至，返回时为了避免到达水面后出现肺部过度扩张，即肺部气体体积不超过，需要在安全深度时将多余气体吐出，则吐出压缩空气的最小体积V。
4．（2023届四川省绵阳市高三下学期三诊理综物理试题）如图是横截面为半圆环的玻璃砖，其圆心为O，A、B、O、C、D共线且水平，内径为R，外径为，一束单色光在纸面内平行于从P点以的入射角射入玻璃砖，经过一次折射后，恰好与玻璃砖内壁相切。光在真空中的速度为c，求：
（1）玻璃砖对该单色光的折射率n；
（2）若该单色光垂直于射入玻璃砖，且入射点到圆心O的距离为，则该单色光在玻璃砖中传播的时间t。
5．（2021届四川省绵阳市高三（下）4月第三次诊断性考试理综物理试题）2020年6月21日，最大速度为600km/h的高速磁浮试验样车在上海同济大学磁浮试验线上对多项关键性能进行了测试。在某次制动性能测试中，样车以最大速度匀速行驶，当发出制动信号后，制动系统开始响应，响应时间为1.5s，在该时间内制动力由零逐渐增大到最大值并保持稳定，之后样车做匀减速直线运动至停下来。从制动力达到最大值开始计时，测得样车在第1s内位移为120m，运动的最后1s内位移为4m。已知样车质量为50t，g=10m/s2在响应时间空气阻力不可忽略，在匀减速直线运动过程中空气阻力可忽略。求：
（1）制动力的最大值；
（2）在响应时间内，样车克服制动力和空气阻力所做的总功。（结果保留1位有效数字）
6．（2021届四川省绵阳市高三（下）4月第三次诊断性考试理综物理试题）如图所示，在真空中xOy平面内，有四个边界垂直于x轴的条状区域I、II、III、IV，区域I、III宽度均为d，内有沿y轴负方向的匀强电场E；区域II、IV宽度均为2d，内有垂直于xOy平面向里的匀强磁场分别是B1和B2。M是区域III右边界与x轴交点。质量为m，电荷量为＋q的粒子甲以速度v从O点沿x轴正方向射入电场E，经过一段时间后，沿x轴正方向与自由静止在M点的粒子乙粘合在一起，成为粒子丙进入区域IV，之后直接从右边界上Q点（图中未标出）离开区域IV。粒子乙不带电，质量为2m，粘合前后无电荷损失，粘合时间很短，E=，粒子重力不计。
（1）求粒子甲离开区域I时速度v1大小和与x轴正方向夹角θ；
（2）求匀强磁场B1的磁感应强度大小；
（3）若匀强磁场B2磁感应强度大小不同，则粒子丙在磁场B2中运动时间不同。求粒子甲从O点到M点运动时间与粒子丙从M点到Q点运动时间之和的最大值
7．（2021届四川省绵阳市高三（下）4月第三次诊断性考试理综物理试题）如图所示，玻璃管长l=100cm，一端开口，另一端封闭，内有一段长度h=25cm的水银柱封闭着一定质量的理想气体，当玻璃管开口向下竖直放置时，气柱长l1=70cm，这时大气压强p=75cmHg ，气体温度为T=280K。
（1）保持气体温度不变，将玻璃管缓慢转动到开口向上，求此时气柱的长度；
（2）在玻璃管开口向上时对气体加热，当玻璃管中水银恰好不溢出时，求此时玻璃管中气体的温度。
8．（2021届四川省绵阳市高三（下）4月第三次诊断性考试理综物理试题）一列沿x轴传播的简谐波在t0时刻的波形如图中实线所示，t0+0.2s时刻的波形如图中虚线所示。
（1）若波沿x轴正方向传播，求振源振动的最大周期；
（2）若波速为17.5m/s，求波的传播方向。
9．（2022届四川省绵阳市高三（下）第三次诊断性考试理综物理试题）电池技术作为电动汽车的核心和瓶颈，是电动汽车研究的重点和热点方向。国内某公司研发的全气候电池，在低温条件下，能实现充电时间缩短到1h内，自加热速率达到7℃/min，-10℃环境下电池总能量最多可释放90％。搭载该型号电池的国产电动汽车作为交通服务用车为北京冬奥会提供了交通保障。已知该型号电动汽车配置的全气候电池总能量是60kW·h，汽车电动机最大功率是160kW，最大车速是180km/h，在平直公路上行驶过程中受到阻的力f与车速v的关系式可以认为f=kv2，k为比例系数。求：
（1）电动汽车以最大速度行驶时的牵引力和比例系数k；
（2）电动汽车在电池充满电后，在-10℃的环境下，以54km/h的速度在平直公路匀速行驶时的最大续航里程（汽车电动机驱动汽车行驶的能量占电池释放能量的80％）。
10．（2022届四川省绵阳市高三（下）第三次诊断性考试理综物理试题）如图所示，电阻不计，足够长的光滑平行金属导轨水平固定，间距L＝2m；金属棒甲质量m1＝2kg，金属棒乙质量m2＝1kg，电阻均为R＝2Ω，垂直导轨置于导轨上，构成矩形回路；虚线a、b、c垂直于导轨，导轨内的a右侧和b、c间区域有磁感应强度大小B＝1T、垂直导轨平面向上的匀强磁场；金属棒甲与虚线a重合，金属棒乙在虚线a右侧某处，都静止。某时刻起，水平向左、平行于导轨的恒定外力F＝4N作用在金属棒甲的同时，相同方向、大小未知的另一个恒力作用在金属棒乙，甲达到虚线b的同时乙也刚好离开虚线a，乙离开虚线a的速度大小为1m/s，此时撤去作用在乙上的外力，再经过一段时间，当乙达到虚线b时，撤去作用在甲上的外力。已知虚线a、b间距离xab＝1m，虚线b、c间距离xbc＝4m；金属棒甲和乙与导轨始终垂直且接触良好。
（1）求金属棒甲与虚线b重合时受到安培力的大小；
（2）通过计算判断：金属棒乙与b重合时，金属棒甲是否离开虚线c。若离开，求离开时金属棒甲速度大小；若没有离开，求此时刻（金属棒乙与b重合）金属棒甲速度大小与金属棒甲与虚线b间距离大小的关系。
11．（2022届四川省绵阳市高三（下）第三次诊断性考试理综物理试题）一质量M＝6kg、横截面积S＝2×10-3㎡的汽缸竖直放在水平地面上，汽缸左侧下部有气孔O与外界相通；质量m＝4kg的活塞封闭了汽缸内上部一定质量的理想气体，劲度系数k＝2×103N/m的轻弹簧连接地面与活塞，保持竖直。当汽缸内气体温度为T1＝127℃时，弹簧为自然长度，缸内气柱长度L1＝20cm。已知大气压强p0＝1.0×105Pa，取g＝10m/s2，缸体始终竖直，活塞不漏气且缸壁无摩擦力。缸内气体温度从T1开始缓慢上升，升到某一温度T2以上后，封闭气体做等压膨胀。求T2为多少K？
12．（2022届四川省绵阳市高三（下）第三次诊断性考试理综物理试题）如图所示，P、Q是在x轴上的两个波源，其横坐标分别为，。t＝0时刻波源P开始沿着y轴正方向起振，波源Q开始沿着y轴负方向起振，两波源都一直做简谐运动，产生的两列简谐横波沿x轴相向传播。已知两波源振动周期均为T＝2s，波速均为v＝2m/s，振幅均为A＝1m。求：
（1）在0～3.5s时间内，位于x＝3m处的质点C通过的路程。
（2）P、Q之间（不含P、Q）振动减弱点的个数及每个减弱点的横坐标。
参考答案：
1．（1）6s；（2）第17辆车本次绿灯能通过该路口
【详解】（1）在绿灯亮后，设第三辆车等待时间为t1，运行时间为t2，则
解得
停止线后第3辆车车头过停止线的时间
（2）绿灯亮后，设第17辆车经过时间t3启动，车头与停止线距离为x1，则
设第17辆车经过时间t4速度达到限速vm=15m/s，通过的距离为x2，则
解得
在黄灯亮前，第17辆车匀速运动的时间为t5，设通过的距离为x3，则
绿灯亮后，黄灯亮前，第17辆通过的总距离为x4，则
由于
所以，第17辆车本次绿灯能通过该路口。
判断方法一
绿灯亮后，第17辆通过的总距离为x4，则
由于
所以，第17辆车本次绿灯能通过该路口。
判断方法二
因为
所以，第17辆车本次绿灯能通过该路口。
判断方法三
匀速时间
所以，第17辆车本次绿灯能通过该路口。
2．（1）电刷改变电流方向时，线圈平面是垂直磁场方向；（2）电池给电动机供电，电线圈中电流方向b→a；给电容器充电，电线圈中电流方向a→b；（3）；（4）10m/s
【详解】（1）电刷改变电流方向时，线圈平面是垂直磁场方向。
（2）电池给电动机供电，电线圈中电流方向b→a；
给电容器充电，电线圈中电流方向a→b。
（3）线圈以角速度ω匀速转动，设感应电动势最大值为Em，电容器两极板板间电势差为U，平衡时电容器储存的电荷量为Q，则
Em=nBL1L2ω
Q=CU
解得
线圈从图中实线位置转到与磁场方向平行的过程中，设磁通量的变化量为，平均感应电动势大小为，则
（也正确）
解得
（4）设汽车速度为v，所受阻力大小为f，由题意有
f=kv
P=fv
μ=k1P+k2
即
由单位时间耗能与单位行程耗能的关系得
即
即
将（v1，λ1）和（v2，λ2）代入有
解得
则当v=10m/s时，单位行程耗能λ最低。
3．（1）V0；（2）0.8V0
【详解】（1）人体肺部气体初状态压强p1＝p0，体积V1＝V0，人下潜到最大深度时气体的体积V2，设气体压强为p2，设下潜的最大深度为h2，则
解得
气体温度不变，由玻意耳定律得
解得
（2）在安全深度h3=40m处时
解得
在最大深度时肺部气体压强，肺部气体体积为0.5V0，返回到安全深度时，肺部压强为p3，体积为V3，气体温度不变则
解得
人回到水面时肺部气体的压强p4＝p0，体积V4＝2V0，气体温度不变，由玻意耳定律得
解得
在安全深度处空气的最小体积
4．（1）；（2）
【详解】（1）单色光从P点以45°入射时，折射光线恰好与玻璃砖内壁相切于E点，如图所示
解得
n=
（2）当单色光从距离O点为的F点射入玻璃砖后，不发生折射，照射到外壁的G位置，此时入射角为α
α=60°
C=45°
因为α>C，所以单色光在G位置发生全发射，照射到H点时，入射角还是等于α，继续发生全发射，照射到I点，并再次在I点发生全发射，最终从CD垂直射出玻璃砖，其光路图如图所示，单色光在玻璃砖中传播的路程为s，光在截止中的传播速度v，传播时间为t
s=l=6R
v=
解得
5．（1）F=4×105N；（2）W≈3×108J
【详解】（1）设制动力的最大值为F，样车在匀减速直线运动过程中加速度大小为a，运动最后内的位移x1=1m，已知样车质量m=5×104kg，则
解得
F=4×105N
（2）样车最大速度为
v1=600km/h=m/s
设响应时间结束时即开始做匀减速直线运动时速度为v2，在运动第1s内时间为的位移x2=120m，在响应时间内样车克服制动力和空气阻力所做的功为W，则
解得
W≈3×108J
6．（1）v1=2v0，θ=60°；（2）；（3）
【详解】（1）设粒子甲在电场E1中的加速度为a1，运动时间为t1，离开区域I时速度大小为v1，与x轴正方向夹角为θ，v1沿y轴负方向的大小为vy，则
qE1=ma1
d= v0t1
vy=a1t1
vy=v0tanθ
v1=
解得
v1=2v0，θ=60°
（2）粒子甲运动到M点时速度沿x轴正方向，由运动的对称性，粒子甲在匀强磁场B1中做匀速圆周运动轨迹关于区域II垂直于x轴的中线对称，设轨道半径为r1，则
d=r1sinθ
解得
（3）设粒子甲在磁场B1中做匀速圆周运动的周期为T1，运动时间为t2，则
解得
设粒子甲在从O点到M点运动时间为t3，则
t3=2t1+t2
解得
设粒子甲在M点与粒子乙粘合前速度大小为v2，粒子丙在M点速度大小为v3，则
v2= v0
mv2=3mv3
粒子丙在磁场B2中以速度v3做匀速圆周运动，且从右边界上Q点离开，则当匀速圆周运动的半径r2=2d时，粒子丙在磁场B2中运动时间最长，设为t4，则
设粒子甲在从O点到M点运动时间与粒子丙从M点到Q点运动时间之和的最大值为tm，则
Tm=t3+t4
解得
7．（1） l2=35 cm（2）600 K
【详解】（1）设气体柱横截面积为s，对封闭气体柱，
管口向下时
p1=p0-ρgh=50 cmHg
V1=sl1
T1=280 K
管口向上时
p2=p0+ρgh=100 cmHg
V2=sl2
T2=280 K
由玻意耳定律
p1V1=p2V2
解得
l2=35 cm
（2）设玻璃管中气体的温度升高到T3时，水银恰好不溢出，对封闭气体柱
p3=p2=100 cmHg
V3=s（l0-h）
由盖-吕萨克定律
解得
T3=600 K
8．（1）s；（2）沿x轴正方向传
【详解】（1）若波沿x轴正方向传播，设波速为v，在Δt=0.2s内传播距离为Δx1，周期为T，波长为λ=2.0m，则有
Δx1=(nλ+1.5）m=(2n+1.5）m（n=0，1，2，3，……）
又
Δx1=vΔt
解得
（n=0，1，2，3，……）
当n=0时，周期最大，设为Tm，则
s
（2）若波速v=17.5 m/s，设Δt=0.2s内传播距离为Δx2，则有
Δx2=vΔt=3.5m=λ+
所以波沿x轴正方向传播。
9．（1）3200N；N/m2﹒s-2；（2）540km
【详解】（1）设汽车电动机最大功率为P，以最大速度vm行驶时的牵引力为F，则
当汽车以最大速度运行时的牵引力等于阻力，则
解得
F=3200N，N/m2﹒s-2
（2）设电池总能量为E=60kW·h，汽车发动机将电池能量转化为汽车动力的能量E1，则
E1=E×90%×80%=1.5552×108J
电动汽车在-10°C的环境下，在平直高速公路上以速度为
v1=54km/h=15m/s
匀速行驶，设牵引力为F1，阻力为f1，续航里程为S，则
E1=f1S
解得
S=540km
10．（1）F1=2N；（2）没有离开；
【详解】（1）金属棒甲从虚线a到b做初速度为零的匀加速度运动，设加速度为a1，与虚线b重合时速度为v1，感应电动势的大小为E1，受到安培力的大小为F1，则
解得
a1=2m/s2
v1=2m/s
E1=4V
F1=2N
（2）由于F1=2N小于恒外力F=4N，所以，金属棒甲进入b、c后先做加速运动，如果时间足够长，且乙没有进入b、c间，甲最后做匀速运动。设匀速运动速度为vm，则
解得
vm=4m/s
金属棒乙从a到b做匀速运动，设经过的时间为t1，则
解得
t1=1s
假设金属棒甲达到虚线c时刚好开始做匀速运动，设在b、c间经过时间为t2，则
解得
t2=2s
由于t2=2s大于t2=1s，所以金属棒乙与b重合时，金属棒甲没有达到虚线c。即离开虚线c。
再假设金属棒乙与b重合时，即经过时间t1，金属棒甲刚好开始做匀速运动，设甲在b、c间通过的距离为x1，则
解得
x1=0
不合理，所以，金属棒乙与b重合时，金属棒甲没有做匀速运动。
设此时刻（金属棒乙与b重合）金属棒甲速度大小为v0，与金属棒甲跟虚线b间距离为x0，则
即
11．812.5K
【详解】当T1=127℃时，设缸内气体体积为V1，压强为p1，活塞平衡，则
解得
当封闭气体温度为T2时，汽缸与地面没有弹力，设缸内气体体积为V2，压强为p2，汽缸平衡，则
解得
设弹簧弹力大小为F，对M和m，由平衡条件
根据
解之得
则
对缸内气体，由理想气体状态方程
解得
12．（1）；（2）振动减弱点的个数是5。横坐标分别是-2m，0，2m，4m，6m
【详解】（1）设波源P、Q产生的波分别经时间tP、tQ传到C点，则
波源Q产生的波先传到质点C，从t=2.5s时刻开始振动，在0~3.5s时间内，波源P产生的波没有传到质点C，经过的时间t=1s，刚好是半个周期。设通过路程为S1，则
（2）设波长为λ，则
由于t=0时刻波源P开始沿着y轴正方向起振，波源Q开始沿着y轴负方向起振，若x轴上某点到P、Q的距离差是半波长的偶数倍，则该点振动减弱。设振动减弱点的横坐标为x，则
（n=0，±2，±4，……）
解得
对应
，0，2m，4m，6m
所以，振动减弱点的个数是5。横坐标分别是-2m，0，2m，4m，6m。