河北省各地区2023年高考物理模拟（一模）题按题型分类汇编-03解答题

河北省各地区2023年高考物理模拟（一模）题按题型分类汇编-03解答题

一、解答题

1．（2023届河北省沧州市高三调研性模拟考试（一模）物理试题）如图所示，在研究轻重不同的物体下落快慢时，需要把两端封闭，其中一端有一个阀门可以将与外界相通的玻璃管（也称牛顿管）中的绝大部分空气抽出去，管内压强低于10Pa时才能完成实验。某次实验用一特制抽气泵，每次抽出的气体是该次抽气后玻璃管中剩余气体的，抽气时可以认为气体的温度不变。抽气前玻璃管与外界大气相通，外界大气压强为，求至少抽气多少次才能满足做实验的条件。（已知）

2．（2023届河北省沧州市高三调研性模拟考试（一模）物理试题）在某次军事演习中，歼击机以的恒定速度追击前面同一直线上匀速飞行的无人靶机。当两者相距时；歼击机发射一枚导弹，导弹脱离歼击机后沿水平方向做加速度为的匀加速直线运动，时击中无人靶机并将其击落。已知发射导弹的时间不计，发射导弹对歼击机速度无影响。求：

（1）无人靶机被击中前飞行的速度大小；

（2）导弹飞行过程中与无人靶机的最大距离；

（3）若导弹击中无人靶机后，歼击机须尽快到达无人靶机被击落的空中位置且要求歼击机到达时速度为零继而悬停在空中。已知歼击机以最大加速度加速后达到最大速度，且歼击机加速和减速过程最大加速度大小相等，忽略歼击机从发现导弹击中无人靶机到开始加速的反应时间，求从导弹击中无人靶机至歼击机到达无人靶机所在位置的最短时间。（结果保留3位有效数字）

3．（2023届河北省沧州市高三调研性模拟考试（一模）物理试题）2022年12月4日中国科学院高能物理研究所王贻芳院士表示，中国的粒子物理研究正在走向国际最前沿。在粒子物理学的研究中，经常用电场和磁场来控制或者改变粒子的运动。现有一种较为简单的控制粒子的装置，其内部结构可简化为如图所示模型：空间三维直角坐标系中，在，的空间中有沿轴正方向、电场强度大小的匀强电场，在的空间中有沿轴负方向、磁感应强度的大小的匀强磁场，平面内区域有一足够大的吸收屏，屏下方存在有沿轴正方向、大小为的匀强磁场。有一小型粒子源紧贴在轴上点的上侧，粒子源能沿轴负方向持续发射速度为的带正电的粒子，其比荷为。忽略粒子重力及带电粒子间的相互作用。求：

（1）带电粒子第1次穿过轴时的速度大小；

（2）带电粒子第2次穿过轴时的位置坐标；

（3）若电场强度的大小可在之间进行连续调节，带电粒子打在吸收屏上即被吸收并留下印迹，求该印迹长度。

4．（2023届河北省张家口市高三下学期一模物理试题）如图所示，带有气，导热性能良好的汽缸固定在水平地面上，厚度不计的轻质活塞在汽缸内可以自由移动，初始时活塞处于静止状态且活塞两侧气体的体积均为V，现打开气嘴，稳定后右侧气体的体积为1.2V，已知环境温度不变，大气压强恒为p0。

（1）求初始时内气体的压强；

（2）若通过气嘴向缸内充人压强为p0的空气，求充入多少体积的空气可以使活塞回到初始位置。

5．（2023届河北省张家口市高三下学期一模物理试题）小明和小强玩遥控赛车，他们让两个小车在同一直线上沿同一方向匀速运动，小明的车在前，速度为2m/s，小强的车在后，速度为5m/s。当两小车相距3m时小明和小强同时开始刹车，两玩具车刹车过程均可视为匀变速运动，已知小明的玩具车刹车时加速度大小为1。

（1）如果小强的玩具车刹车的加速度大小为2.5m/s2，求两车的最小距离；

（2）如果两玩具车相距5m时开始刹车，小强的玩具车刹车的加速度大小为2，求整个过程两车的距离s与时间t的关系。

6．（2023届河北省张家口市高三下学期一模物理试题）如图所示的平面直角坐标系xOy内，在第一象限的区域内存在直向下的匀强电场区域存在一左端开有小孔的圆弧形绝缘挡板，挡板分别与直线和x轴相切，挡板区域内存在垂直纸面方向的匀强磁场（图中未画出）。一质量为 电荷量为+q的粒子从O点以速度v平行纸面射入电场，入射方向与x轴的夹角，粒子经电场偏转后恰沿水平方向经过直线，之后匀速运动经过小孔进入挡板内，在磁场和挡板共同作用下经过一段时间又从小孔射出，不计粒子重力，粒子和挡板碰撞时无能量损失，求

（1）的区域内匀强电场电场强度的大小；

（2）挡板内磁场磁感应强度的最小值；

（3）在区域加上水平向右的匀强电场，调整挡板区域内的磁场，粒子从小孔射入挡板区域后仍能从小孔射出，求所加电场的电场强度和调整后的磁感应强度B'的关系。

7．（2023届河北省保定市高三下学期第一次模拟考试物理试题）如图所示，坐标原点O处有一做简谐运动的波源，某时刻波源向上起振，向外传播形成简谐波，经过2s的时间沿x轴正向传播到达距离波源40m处的P点，此后再经过4s的时间，P点恰好完成10次全振动。求：

（1）该简谐波的波长。

（2）从波源起振开始计时，处的Q点第一次到达波谷所经过的时间。

8．（2023届河北省保定市高三下学期第一次模拟考试物理试题）如图，光滑水平面上静置一质量、长的长木板，在长木板右侧某位置固定一光滑绝缘的竖直半圆轨道，半径，半圆轨道下端与长木板上表面齐平，竖直直径右侧区域存在竖直方向的匀强电场，在半圆轨端静置一质量、电荷量的小物块。质量的小物块a从长木板左端以的水平速度冲上长木板，物块a与长木板的动摩擦因数。长木板与半圆轨道相撞前已与物块a共速，碰撞后长木板瞬间停止。已知物块a、b间发生弹性碰撞且物块b电荷量不变，之后小物块b在半圆轨道内运动过程中对轨道各点的压力大小均相等。g取，求：

（1）匀强电场的场强大小和方向；

（2）物块b在半圆轨道内运动的时间。

9．（2023届河北省保定市高三下学期第一次模拟考试物理试题）如甲图所示，倾斜金属导轨与水平面夹角为θ，宽度为L，垂直导轨放置两根完全相同的导体棒a、b。给边界MN以下区域施加垂直导轨平面的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的图像如乙图所示（甲图中所画磁场的方向为时磁场的方向）。时，导体棒a以某初速度沿导轨平面向下运动，距离MN为L的导体棒b恰能不向下滑动，当磁感应强度变为时导体棒b恰好不受摩擦力，磁感应强度变为时导体棒a恰好达到边界MN，且导体棒a刚进入磁场时回路电流大小不变。已知重力加速度为g，导体棒的电阻均为R，与导轨接触良好，与导轨之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，金属导轨电阻不计，乙图中数据均为已知。求：

（1）导体棒a进入磁场之前回路的电流大小和方向

（2）导体棒a进入磁场之前下滑的位移；

（3）导体棒a在磁场中运动的时间。

10．（2023届河北省邯郸市高三下学期一模物理试题）如图甲所示，一质量的木板A静置在足够大的光滑水平面上，时刻在木板上作用一水平向右的力，力在内随时间均匀变大，之后保持不变，如图乙所示。在时将质量的滑块B轻放在木板A右端，最终滑块B恰好没有从木板A左端掉落。已知滑块B与木板A间的动摩擦因数，重力加速度大小，求：

（1）内力对木板A做的功；

（2）木板A的长度。

11．（2023届河北省邯郸市高三下学期一模物理试题）如图所示，真空中有一透明圆柱体，其截面是半径为的圆，截面内有两条间距为的平行光线和（过圆心），分别从B、D两点射入透明圆柱体，射出后汇聚于图中的点。已知圆柱体的折射率，光在真空中的传播速度为，，求：

（1）点到圆心的距离；

（2）光从点传播到点所用的时间；

（3）光从点传播到点所用的时间。

12．（2023届河北省邯郸市高三下学期一模物理试题）四块相同的金属薄板M、N、P、Q如图所示，其中M、N（正中间开有小孔）竖直平行放置，P、Q水平平行放置，板长均为，金属板M带正电，N带等量负电，电压为；P、Q两板之间存在竖直向下的匀强电场，右下方有一圆形检测板（图中未画出）。比荷为的带正电粒子从小孔飘入金属板M、N（初速度近似为零），粒子经电场加速后进入金属板P、Q之间，偏转后从右侧射出时速度方向的偏转角为，并沿直线打到检测板的圆心处。不计粒子受到的重力，忽略极板的边缘效应。

（1）求粒子进入偏转电场时的速度大小；

（2）求金属板P、Q间的匀强电场的电场强度大小；

（3）撤去金属板P、Q间的匀强电场，在板间施加一垂直纸面向外的匀强磁场，粒子离开磁场时速度方向的偏转角仍为，且能打在检测板上，求匀强磁场的磁感应强度大小及检测板的最小半径。

13．（2023年河北省邢台市名校联盟高三下学期3月模拟考试物理试题）如图所示，一光滑圆弧轨道ABC固定在竖直平面内，半径R=7.5m，圆弧轨道的圆心O在圆弧最低点B的正上方，其中∠AOB=60°。圆弧轨道左侧有一顺时针方向匀速转动的水平传送带，传送带上表面与圆弧轨道的圆心O在同一高度。现将可视为质点的物块P从传送带左端M由静止释放，离开传送带右端N时恰好与传送带共速，从A点沿切线方向进入圆弧轨道。已知物块P的质量m=3kg，重力加速度g取，求：

（1）传送带的速度；

（2）物块到达轨道最低的B时，小物块P对轨道的压力。

14．（2023年河北省邢台市名校联盟高三下学期3月模拟考试物理试题）竖直放置的导热薄壁汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻杆连接，活塞Ⅰ、Ⅱ的质量均为m，面积分别为S、2S。初始时活塞Ⅰ上面放置质量为2m的物块M，系统处于平衡状态，活塞Ⅰ到汽缸连接处的距离为h、活塞Ⅱ到汽缸连接处的距离为2h，如图所示。已知活塞外大气压强为，活塞外温度恒定，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计轻杆的体积。若，求：

（1）汽缸内理想气体的压强与大气压强的比值；

（2）轻轻拿走塞Ⅰ上面放置的物块，待系统稳定时活塞Ⅰ到汽缸连接处的距离。

15．（2023年河北省邢台市名校联盟高三下学期3月模拟考试物理试题）如图所示，xOy为平面直角坐标系，在y>d的空间Ⅰ内存在沿x轴正方向的匀强电场。在0<y<d的空间Ⅱ内存在沿y轴正方向的匀强电场和垂直于纸面向外的匀强磁场，电场强度大小与空间Ⅰ中的相同，磁感应强度大小为，在y<0的空间Ⅲ存在与y轴正方向成53°的匀强电场，电场强度的大小为。现将一带正电的小球从y轴上的点由静止释放，经空间Ⅰ区域到达点进入空间Ⅱ．并从x轴上的D点进入空间Ⅲ，D点未画出。已知粒子的电荷量大小为q，质量为m，重力加速度取g，，。求：

（1）小球到达C点时的速度大小；

（2）小球在空间Ⅱ内运动的时间；

（3）小球进入空间Ⅲ后，经偏转到达y轴上F点（F点未画出），则DF两点间电势差。

16．（2023届河北省石家庄市高三下学期教学质量检测（一模）物理试题（二））我国科学家首创的超声消融术是一种超声波聚焦病灶部位进行照射治疗的先进技术。如图甲所示，一列超声波从介质1进入介质2中继续传播，A、B、C为传播方向上的三个点。图乙为时刻A质点右侧介质1中的部分波形图，此时该波恰好传播至介质2中的B点，图丙为该时刻之后B点的振动图像。已知B、C两质点间的距离0.75cm，波在介质2中的传播速度为。求：

（1）该波在介质1中传播速度的大小；

（2）从质点B开始振动到质点C第一次到达波谷经历的时间。

17．（2023届河北省石家庄市高三下学期教学质量检测（一模）物理试题（二））如图所示平面直角坐标系内，第一象限在以A点和C点连线为对角线的矩形区域内存在平行y轴竖直向下的匀强电场，在第三、四象限存在着垂直纸面向外的匀强磁场。位于A点的粒子源可以水平向右发射电荷量均为，质量均为m的同种粒子，粒子发射速度在0到之间。已知速度为的粒子恰好从C点进入磁场，并从原点O射出磁场，不计粒子重力及粒子间的相互作用。求：

（1）匀强电场的电场强度大小；

（2）粒子在磁场中运动的最低点的纵坐标范围。

18．（2023届河北省石家庄市高三下学期教学质量检测（一模）物理试题（二））如图所示，竖直光滑半圆环固定在水平光滑桌面上，两足够长、间距为的光滑弹性挡板a、粗糙弹性挡板b垂直桌面平行固定放置，两挡板与直径AC延长线的夹角均为30°。一长度大于半圆环直径的轻杆两端通过铰链各连接一质量均为m的弹性小球P和Q，小球Q放在桌面上，小球P套在竖直圆环上，初始时小球P静止在A点，杆沿直径AC方向。现使小球P以速度竖直向上运动，当P运动到圆环最高点B时，连接小球Q的铰链断开，小球Q继续向左运动无碰撞穿过a板上的小孔后与挡板b发生碰撞，且每次碰撞时垂直挡板方向上的分速度等大反向，小球Q受到挡板b的摩擦力是其受到b板压力的倍。已知重力加速度为g，圆环半径为，两小球均可视为质点，小球Q与挡板的碰撞时间远小于小球Q在两挡板间运动的时间。求：

（1）铰链断开时，小球Q的速度大小；

（2）小球Q进入挡板区域后运动的过程中，两挡板对小球Q做的总功；

（3）小球Q与挡板b第一次碰撞点和最终碰撞点间的距离。

参考答案：

1．100

【详解】设玻璃管的容积为，大气压强为，至少抽气次才能做实验，第1次抽气后玻璃管内气体压强为，第2次抽气后玻璃管内气体压强为，……，第次抽气后玻璃管内气体压强为，由玻意耳定律得

……

整理得

代入数据得

等式两边取对数，整理并解得

所以至少抽100次才能做实验。

【点睛】本题以牛顿管为素材创设学习探索问题情境，考查学生处理变质量下理想气体问题的能力，要求学生能够根据每次抽气前后气体参量变化的特点，建立合适的模型分析问题，着重考查学生模型建构能力和推理论证能力。

2．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）根据题意，设靶机速度为，则有

解得

（2）设导弹被发射后经时间与无人靶机速度相等，此时二者间距最大，则有

解得

最大距离为

解得

（3）导弹击中靶机时，歼击机与无人靶机的距离为

经分析可知，导弹击中靶机后，歼击机须先做匀加速直线运动，达到最大速度后再以最大速度做匀速直线运动，最后做匀减速直线运动，且到达歼击机所在位置时的速度为零。设歼击机的最大加速度为

歼击机做匀加速直线运动的位移大小为

歼击机做匀减速直线运动的时间和位移大小分别为

歼击机做匀速直线运动的时间为

所以从歼击机击中靶机至歼击机到达靶机所在位置的最短时间为

3．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）根据题意可知，带电粒子在平面的电场中做类平抛运动，运动轨迹如图所示

粒子沿轴负方向做匀速直线运动

沿轴正方向电场力提供加速度

到达轴时，沿轴正方向速度为

粒子速度为

（2）带电粒子在电场中做类平抛运动，则

带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力

解得半径为

根据几何关系，粒子再次回到轴时，与第一次到轴之间的距离

则有

可知，粒子第2次到达轴时坐标为。

（3）若所加电场

则有

当时，带电粒子进入磁场中后，粒子在平行于的平面内以做匀速圆周运动，同时在沿轴方向上做速度为的匀速直线运动。即做螺旋向上运动。调节的数值后，易知在垂直于磁场的方向上，粒子每次进入磁场的速度水平分量总保持不变。故粒子在平行于的平面内做圆周运动的半径为

粒子运动的周期为

所加电场

时，粒子到达吸收屏的时间

所加电场

时，粒子到达吸收屏的时间

吸收屏能接受到粒子的持续时间为

由于

可知

带电粒子均落在吸收屏上，设痕迹的长度为，则

4．（1）；（2）0.4V

【详解】（1）设右侧气体初始时的压强为，根据题意可知打开气嘴后右侧气体的压强

根据玻意耳定律

解得

（2）打开气嘴后，左侧气体的压强为，体积为0.8V，充气后压强为，体积为V,根据玻意耳定律有

解得

5．（1）两小车的最小距离为0；（2）见解析

【详解】（1）设小明的玩具车初速度为，加速度大小为，小强的玩具车初速度为，加速度大小为，运动学公式有

解得

故两车同时停下来，此时两车位移分别为

两车相距

由于开始刹车时两车相距3m，故两小车的最小距离为0。

（2）如果小强的玩具车刹车的加速度大小为2，小强的车停下来的时间为

则在小明的车停下来之前，即0~2s时间内，两车相距

在小明的车停下来之后，即2~2.5s时间内，两车相距

6．（1）（2）；（3）

【详解】（1）粒子进入电场后水平方向做匀速直线运动，有

竖直方向做匀减速运动，有

又

联立解得

（2）粒子离开电场时竖直方向运动的距离

可知圆形挡板的半径

粒子进入小孔又从小孔射出的过程，磁感应强度最小时的轨迹如图：

由几何关系可知粒子的轨道半径

根据牛顿第二定律可知

联立解得

（3）在区域加上水平向右的匀强电场后，粒子在电场内做加速运动，根据动能定理有

粒子以进入磁场后能返回小孔，设粒子与挡板碰撞的次数为n，则粒子运动轨道半径与挡板半径的关系为

又

联立解得

7．（1）；（2）

【详解】（1）设简谐波的波速为v，则

简谐波的周期为T，则

简谐波的波长为

（2）波源从起振到波谷经历时间为，且

波传到Q点用时为

所以Q点第一次到达波谷所经历的时间为

8．（1），方向竖直向上；（2）

【详解】（1）由题意，小物块b在半圆轨道内运动过程中对轨道各点的压力大小均相等，可知小物块在半圆轨道内做匀速圆周运动，向心力由半圆轨道对小物块的支持力提供，则可以确定电场力大小等于物块的重力大小，且方向相反，即

解得

，方向竖直向上

（2）设小木块和长木板达到共速时速度为，则由动量守恒定律可得

解得

设此时小木块的对地位移为，长木版的对地位移为，小木块和长木板共速时距离右端的距离为，则对小木块和长木版分别由动能定理可得

解得

，

则可得

与半圆形轨道碰撞后长木板瞬间停止，则此刻开始小木块做匀减速运动，直至与小物块与放在半圆轨道最低点的物块发生弹性碰撞，设小物块与物块发生碰撞前的速度为，碰撞后物块的速度为，物块的速度为，则由运动学公式可得

，

解得

由动量守恒定律和机械能守恒可得

解得

，

设物块在半圆轨道内运动的时间为，则可知

9．（1），从上往下看电流的方向为顺时针方向；（2）；（3）

【详解】（1）由法拉第电磁感应定律可得

由闭合电路的欧姆定律可得

由楞次定律可知，从上往下看电流的方向为顺时针方向。

（2）由图乙可知，当磁感应强度为时，对应的时间为，而此时棒恰好到达，设两棒的质量均为，对棒分析，设加速度大小，由牛顿第二定律有

根据题意由平衡条件对b棒有

设棒刚进入磁场时速度为，由题意有

则棒进入磁场前做匀减速运动，由逆向思维可得下滑的距离为

（3）设二者的共同速度为，达到共速所用的时间为，对、分别由动量定理可得

二者达到共速后回路中无感应电流，设速度减为零的时间为，则有

联立解得

10．（1）；（2）

【详解】（1）设内力对木板A的冲量大小为IF，时木板的速度大小为，结合动量定理、动能定理有

解得

（2）滑块B在木板A上滑动时，A、B间的滑动摩擦力大小

滑块B的加速度大小

设滑块B在木板A上滑动的时间为，此过程中木板A的加速度大小为，则有

，，

解得

11．（1）；（2）；（3）

【详解】本题考查光的折射，目的是考查学生的推理能力。

（1）作出光路图如图所示，根据几何关系有

折射率

并根据

解得

（2）从点射入的光在透明体中传播的距离为，有

解得

（3）在和中，有

，

则时间

解得

12．（1）；（2）；（3），

【详解】（1）根据动能定理有

解得

（2）设粒子在偏转电场中运动的时间为，则有

，，

解得

（3）设粒子经过电场偏转后的侧移量为，经过磁场偏转后的侧移量为，粒子在磁场中运动的半径为，当粒子的速度与检测板垂直时，存在最小半径，结合几何关系有

，，，，

解得

，

13．（1）5；（2）

【详解】（1）设传送带速度v0，则在A点时

解得

（2）从A到B

其中

在B点时

解得

根据牛顿第三定律可知小物块P对轨道的压力

14．（1）；（2）

【详解】（1）设汽缸内理想气体的压强为，对系统整体由平衡条件可得

解得

解得

结合

可得

（2）轻轻拿走塞Ⅰ上面放置的物块，设稳定时，汽缸内气体的压强为，根据平衡条件可得

解得

根据玻意耳定律

解得

根据题意可得

则

设活塞Ⅰ到汽缸连接处的距离为，根据几何知识

解得

15．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）到达C点时，竖直速度

时间

则水平速度

则小球到达C点时的速度大小

与x轴的夹角

即方向与x轴正向夹角为45°；

（2）因

可知

则粒子进入区域Ⅱ内做匀速圆周运动，半径为

可知粒子垂直x轴进入空间Ⅲ，则运动时间

（3）进入空间Ⅲ后水平方向向左做匀加速运动，竖直方向因为则向下做匀速运动，则

FO两点间电势差

DO两点间电势差

DF两点的电势差

16．（1）；（2）

【详解】（1）超声波在介质2中传播时

在两种介质中传播时周期不变，则在介质1中传播时

（2）超声波从B传到C的时间为

波传到C点时开始起振的方向向下，则到达波谷时还需要

则质点C第一次到达波谷的时间为

17．（1）；（2）

【详解】（1）粒子在电场中做类平抛运动，运动轨迹如图所示

则

从A点运动到C点的过程中，竖直方向上有

水平方向上有

解得

（2）粒子运动到C点的竖直分速度为，则

解得

竖直速度与水平速度相等，合速度与水平夹角为，从不同位置进入磁场的粒子竖直速度均为，合速度与x轴正向夹角为，且

设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，有

解得

当时粒子进入磁场的间距为

解得

最低点的坐标为

解得

因为，所以

18．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）小球P运动到最高点时，设小球Q速度大小为，小球P速度大小为，两球速度与杆夹角大小相等，设为，则有

小球P从A点运动到竖直环最高点的过程中，两小球组成的系统机械能守恒，有

解得

（2）小球在两挡板间来回运动，通过碰撞，平行于挡板的速度逐渐减小为零，垂直于挡板的速度大小不变，最终垂直于两挡板往复运动，小球Q最后速度大小为

由动能定理可得，挡板对小球Q做的总功为

解得

（3）小球Q每次与b板碰撞，垂直于挡板方向由动量定理可得

平行于挡板方向由动量定理有

解得

小球Q沿挡板方向速度减为零前，与b板碰撞的次数为

解得

小球Q与b板碰撞相邻两次的时间间隔为

解得

小球Q每次和挡板b碰撞后到再次和挡板b碰撞，平行于挡板方向的位移为等差数列。小球Q和挡板碰撞30次，平行于挡板方向的总位移为

解得