陕西省各地区2023年高考物理模拟（三模）题按题型分类汇编-03解答题

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陕西省各地区2023年高考物理模拟（三模）题按题型分类汇编-03解答题 一、解答题1．（2023届陕西省安康市高三下学期第三次质量联考理综物理试题）如图所示，质量的滑块与质量的带挡板的木板用弹簧拴接在一起，起初弹簧处于原长，它们一起以的速度在足够大的水平地面上向右运动，之后木板与静止的、质量的小球发生弹性碰撞，碰撞时间极短，此后弹簧被压缩过程中，弹簧始终处于弹性限度内，忽略一切摩擦。求：（1）碰后小球的速度大小v；（2）弹簧第一次压缩至最短过程中弹簧对木板的冲量I；（3）弹簧被压缩过程中，所具有的最大弹性势能。2．（2023届陕西省安康市高三下学期第三次质量联考理综物理试题）如图所示，平面直角坐标系中，第Ⅰ、Ⅱ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅲ、Ⅳ象限存在垂直于平面向外的匀强磁场，磁感应强度为。现有质量为，电荷量为的正电粒子a，从y轴上的P点以一定初速度垂直y轴射入电场，且以方向与x轴正向成且大小为的速度经Q点进入磁场。已知粒子比荷为，，，，不计粒子重力，求：（计算结果保留2位有效数字）（1）粒子a在P点的初速度及匀强电场场强的大小；（2）若粒子a刚好能通过N点（图中未画出），N点坐标是（，），求粒子a从P点运动到N点的时间；（3）若以相同的动能从P点沿x轴正向发射另一带正电粒子b，，，求粒子b第一次离开磁场时的位置到原点O的距离。  3．（2023届陕西省安康市高三下学期第三次质量联考理综物理试题）如图所示，导热气缸上端开口，竖直固定在地面上，高度，质量均为的A、B两个活塞静止时将气缸容积均分为三等份，A、B之间为真空并压缩一根轻质弹簧，劲度系数，A、B与气缸间无摩擦，大气压。密封气体初始温度，重力加速度g取，活塞面积，其厚度忽略不计。（ⅰ）求最初密封气体的压强为多少？（ⅱ）若给电阻丝通电加热密封气体，当活塞B缓慢上升到离气缸底部时，求密封气体的温度为多少？4．（2023届陕西省安康市高三下学期第三次质量联考理综物理试题）某广场有一个喷泉，喷泉底部装有五颜六色的彩灯，如图所示，如果彩灯为一个长、宽的矩形水平光带（未标注），放置在水池底部，灯带离水面的高度差为h，水池面积足够大，灯带发出的绿光在水中的折射率为，真空中的光速为c，求：（ⅰ）灯带发出的绿光能射出水面的最短时间；（ⅱ）灯带发出绿光时有绿光直接射出的水面的面积。5．（2023届陕西省榆林市高三下学期三模理综物理试题）如图所示，上表面光滑、质量的木板B静止在粗糙的水平地面上，木板B的右端固定一劲度系数的水平轻弹簧；质量的物块A（视为质点）静置于B的左端。现对A施加一大小，方向水平向右的推力，A向右滑行。B的左端与弹簧自然伸长时的左端间的距离，B与地面间的动摩擦因数，弹簧的弹性势能（其中x为弹簧的形变量），最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小。求：（1）从施加推力起到A刚接触弹簧的时间t以及A刚接触弹簧时的速度大小；（2）B开始运动时A的速度大小v。6．（2023届陕西省榆林市高三下学期三模理综物理试题）如图所示，平行金属导轨和固定，其中和均是半径为R的圆弧导轨，和为对应圆弧导轨的圆心，在的正下方且为圆弧导轨和水平导轨的平滑连接点，和为足够长的水平导轨，水平导轨处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，导轨间距为L。a、b两导体棒始终与两导轨垂直且接触良好，两棒的质量均为m，电阻均为r，长度均为L，不计导轨的电阻。初始时刻，b棒静止在水平导轨上，与间的距离为x，将a棒从与圆心等高的处由静止释放，当a棒通过时，在b棒中点处施加一个与导轨平行且水平向右、大小为F的恒力（图中未画出），经时间t两棒速度相等。已知两棒运动过程中未发生碰撞，重力加速度大小为g，不计一切摩擦，求：（1）a棒通过时对圆弧导轨的压力大小；（2）时间内通过b棒的电荷量q；（3）时间内两棒间的最短距离。7．（2023届陕西省榆林市高三下学期三模理综物理试题）如图所示，薄壁导热汽缸倒放在中间有孔的水平桌面上，用薄壁光滑活塞封闭一定质量的理想气体，当热力学温度为时，活塞静止在汽缸的中间。外界大气压恒为。（1）若对缸内气体缓慢加热，求活塞刚好到达缸口时气体的热力学温度T；（2）若不是对缸内气体加热，而是将活塞向下缓慢拉至缸口，活塞的质量为m、横截面积为S，重力加速度大小为g，求活塞在缸口时受到的拉力大小F。8．（2023届陕西省榆林市高三下学期三模理综物理试题）半圆形玻璃砖的横截面如图所示，圆心为O，半径为R，是水平直径，C为半径的中点，一光线沿与夹角为的方向从C点射入玻璃砖，折射光线从半圆的最低点D射出。光在真空中的传播速度为c。求：（1）玻璃砖对该光线的折射率n；（2）该光线在玻璃砖中传播的时间t。9．（2023届陕西省咸阳市高三下学期三模理综物理试题）如图甲所示，将一单匝开口金属圆线圈从开口端M、N处用两段细导线悬于铁架台上两绝缘杆上的固定端点P、Q，圆线圈的质量为m，电阻为R，半径为r，圆线圈处于竖直平面内，其下半部分处于匀强磁场中，上半部分位于磁场外，磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示（磁场方向垂直纸面向里为正）。用导线将一控制电路接在P，Q两点之间并保持导通，控制电路中的为变阻器，其调节范围，定值电阻。已知圆线圈一直处于静止状态，悬挂线圈的细导线处于竖直方向，除线圈、外其余电阻不计，重力加速度为g。（1）时将调为0并保持不变，则时，圆线圈受到两根细导线的总拉力为多大；（2）调节，求出消耗电功率的最大值。10．（2021届福建省高三（上）新高考适应性物理试题）如图，光滑绝缘水平桌面位于以ab、cd为边界的匀强电场中，电场方向垂直边界向右。两小球A和B放置在水平桌面上，其位置连线与电场方向平行。两小球质量均为m，A带电荷量为q（q>0），B不带电。初始时小球A距ab边界的距离为L，两小球间的距离也为L。已知电场区域两个边界ab、cd间的距离为10L，电场强度大小为E。现释放小球A，A在电场力作用下沿直线加速运动，与小球B发生弹性碰撞。两小球碰撞时没有电荷转移，碰撞的时间极短。求：(1)两小球发生第一次碰撞后，B获得的动量大小；(2)两小球发生第一次碰撞后至第二次碰撞前，A、B间的最大距离；(3)当小球B离开电场区域时，A在电场中的位置。11．（广东省东莞市东华高级中学等3校2022-2023学年高三下学期3月联考物理试题）同学们在学习完热学知识后，制作了如图所示的气体温度计。将细玻璃管与玻璃瓶通过橡胶管连接，用一段不间断的水银柱封闭一定质量的气体在玻璃瓶内。在温度为时，上下调节玻璃管，使玻璃管两侧的液面相平，然后将整个装置固定。已知外界大气压保持为不变，封闭气体视为理想气体，不考虑封闭气体体积的变化，热力学温度与摄氏温度的关系。若温度为T时，右侧玻璃管的液面上升了，求：（1）温度T的值；（2）若由于漏气，气体温度为T时，右侧玻璃管液面仅上升了，则玻璃瓶中漏掉的气体占原有气体的百分比。（结果保留两位有效数字）12．（河南省洛阳市创新发展联盟2022-2023学年高二下学期3月联考物理试题）如图所示，、是同一种介质中相距10m的两个振动情况完全一致的相干波源，它们的振动方向垂直于所在的平面，它们振动的周期为，在介质中形成的机械波的波速为 。 已知，在连线上有好几个振动加强的点（不含、），其中距最近的点为（图中未画出），距最近的点为 (图中未画出)，取，。（1）判断是否为振动加强点；（2）求、两点间的距离。
参考答案：1．（1）；（2），方向水平向右；（3）【详解】（1）设木板与小球碰撞后的速度大小为，则有解得，（2）设弹簧压缩至最短时滑块和木板的速度均为，则有解得根据动量定理可得解得方向水平向右。（3）滑块、弹簧和木板组成的系统动量守恒、机械能守恒联立解得2．（1），；（2）；（3）【详解】（1）假设粒子a到达Q时沿y轴负方向分速度大小为，则有解得则粒子a在P点的初速度为又由于解得（2）当粒子a进入磁场时，由洛伦兹力提供向心力得解得当粒子a再次回到x轴时，沿x轴负向偏移量为因此，当粒子a回到的高度时，沿x轴正向位移为故粒子再过3次周期性运动，经过N点，作出轨迹如图所示  则有（3）粒子b的动能与a相同，质量为a的4倍，则粒子b的初速度为粒子b在电场中的加速度为粒子b在电场中的时间为则有粒子b进入磁场时的速度为粒子b第一次进入磁场时，位置坐标为粒子b进入磁场时的半径当粒子b再次回到x轴时，沿x轴负向偏移量为因此粒子b第一次离开磁场时的位置到原点O的距离3．（1）；（2）【详解】（1）对整体受力分析有代入数据解得（2）给电阻丝通电加热密封气体，活塞B缓慢上升，当A和气缸顶部接触前，活塞B缓慢上升到离气缸底部距离为分析密封气体状态1状态2B压缩弹簧，对B有解得对封闭气体，由理想气体状态方程得则4．（ⅰ）；（ⅱ）【详解】（ⅰ）从灯带发出的竖直向上的光垂直穿出水面，所用路程最短为h，用时最短．则最短时间解得（ⅱ）如图所示，设N端绿光在水面上的A点发生全反射，则解得能射出绿光的水面形状如图所示，扇形的半径为，总面积为代入数据解得面积为5．（1），；（2）【详解】（1）A接触弹簧前做匀加速直线运动，设加速度大小为a，根据牛顿第二定律有根据匀变速直线运动的规律有解得（2）设B开始运动时弹簧的压缩量为x，对B，根据物体的平衡条件有对A，根据功能关系有解得6．（1）；（2）；（3）【详解】（1）设a棒通过时的速度大小为，根据动能定理有设a棒通过时受圆弧导轨的支持力大小为，有根据牛顿第三定律有解得（2）设两棒的共同速度大小为v，对两棒组成的系统，根据动量定理有解得对a棒，根据动量定理有解得（3）根据闭合电路的欧姆定律有产生的感应电动势又解得7．（1）；（2）【详解】（ⅰ）设汽缸的深度为L，加热过程中，缸内气体做等压变化，有解得（2）施加拉力前，缸内气体的压强设活塞在缸口时缸内气体的压强为，对活塞，根据物体的平衡条件有解得根据玻意耳定律有解得8．（1）；（2）【详解】（1）光路图如图所示，设光线在C点发生折射的折射角为r，根据几何关系有根据折射定律有解得（2）根据几何关系可知，光线在玻璃砖中传播的路程光线在玻璃砖中传播的速度大小又解得9．（1）；（2）【详解】（1）由图乙可得磁感应强度变化率根据法拉第电磁感应定律可得回路中的感应电动势为分析可知时圆线圈中的感应电流方向为顺时针，大小为时，磁感应强度为结合左手定则得此时线圈受安培力方向竖直向下，大小为根据平衡条件可得此时圆线圈受到两根细导线的总拉力为（2）将等效为电源内阻，可得等效电源内阻为可知的最大阻值小于电源的等效内阻，根据电路知识可得当调节到最大阻值时，其消耗电功率最大，即10．(1)；(2)L；(3)距cd边界的距离为L【详解】(1)设小球A的加速度为a，与小球B第一次碰前速度为v0，根据牛顿运动定律和运动学公式，有qE=ma   ①  ②设碰撞后A、B的速度大小分别为v1、v1由量守恒和能量守恒，有 ③ ④联立①②③④式，得 ⑤小球B获得的动量大小为 ⑥(2)设A、B两个小球发生第一次碰撞后经时间t′两者速度相同，时两小球相距最大距离为∆sm，根据运动学公式，有   ⑦ ⑧由①⑤⑦⑧式得∆sm=L  ⑨(3)设A、B两小球第一次碰撞后，经时间t1发生第二次碰撞，有 ⑩由⑤⑩式得  ⑪设A、B两小球第二次碰撞前后的速度分别为v20，v20，v2，v，有  ⑫由动量守恒和能量守恒，有 ⑬ ⑭由⑫⑬⑭式可得 ⑮在t1时间内，A、B小球的位移均为  ⑯可知A与B第二次碰撞位置距电场cd边界的距离为 ⑰假设经时间t2发生第三次碰撞，由运动学规律，得 ⑱得由于 ⑲故两小球不会发生第三次碰撞。设两小球第二次碰后B经时间t3离开电场，则  ⑳在t3时间内，A的位移为 (21)由①②⑮⑰⑳(21)式得 (22)即B离开电场时，A距cd边界的距离为 (23)11．（1）；（2）【详解】（1）以玻璃瓶中的气体为研究对象，状态参量如下，，根据查理定律有联立解得（2）漏气后气体的压强为设漏气前封闭气体的体积为，则有，气体压强为时，气体体积为，根据玻意耳定律有解得则漏掉的气体占原有气体的百分比为12．（1）点为振动加强点；（2）【详解】（1）根据几何关系可知则有可知点为振动加强点。（2）机械波的波长为根据题意可知根据几何关系可知联立解得