上海市奉贤区2020届-2022届高考物理三年模拟（二模）试题汇编-解答题

上海市奉贤区2020届-2022届高考物理三年模拟（二模）试题汇编-解答题

1．（2022·上海奉贤·二模）如图所示，一根直杆与水平面成θ=37°角，杆上套有一个小滑块，杆底端N处有一弹性挡板，板面与杆垂直。现将滑块拉到M点由静止释放，滑块与挡板碰撞后以原速率弹回。已知M、N两点间的距离d=0.5m，滑块与杆之间的动摩擦因数μ=0.25，g=10m/s2，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：

（1）滑块第一次下滑的时间t；

（2）滑块与挡板第一次碰撞后上滑的最大距离x；

（3）碰撞后滑块上滑再下滑，经过同一中间位置时动能的大小是否相同？请简述理由。

2．（2022·上海奉贤·二模）如图所示，是用于摩天大楼的磁动力电梯示意图。在竖直平面上有两根很长的平行竖直轨道，轨道间有垂直轨道平面交替排列着方向相反的匀强磁场B1和B2，，两磁场始终竖直向上作匀速运动。电梯轿厢固定在图示的金属框abcd内（电梯轿厢在图中未画出），并且两者绝缘。已知电梯载人时的总质量，所受阻力恒定为，金属框cd边长为，两磁场的宽度均与金属框ad边长相同，金属框整个回路的电阻，g取10m/s2。假如设计要求电梯匀速上升阶段的速度为。问：

（1）金属框在图示位置时感应电流的方向；

（2）电梯匀速上升时，金属框中感应电流的大小；

（3）磁场向上运动速度的大小；

（4）电梯由静止开始向上运动时的加速度大小。

3．（2021·上海·二模）如图甲，质量为的滑块在倾角为的长光滑斜面顶端，为控制其下滑速度，物块装有风帆。现让物块沿斜面由静止开始下滑，如图乙为它的v-t图像，图中斜虚线是时的速度图线的切线。帆受到的空气阻力方向与速度方向相反，大小与帆的受风面积S以及滑块下滑速度v的大小成正比，即，设受风面积，取，问

(1)时滑块的加速度为多大？并画出此时滑块的受力示意图。

(2)斜面的倾角为多大？

(3)空气阻力公式中的k为多大？

(4)在整个下滑过程中滑块的机械能如何变化？请简述理由。

4．（2021·上海·二模）如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距，其间连接有定值电阻和电流传感器。导轨上静置一质量为、电阻、长度为L的金属杆ab，整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。用一外力F沿水平向右的方向拉金属杆ab，使它由静止开始运动，金属杆与导轨接触良好并保持与导轨垂直。导轨和传感器电阻均忽略不计。电流传感器获得电流I随时间t变化的关系如图乙所示。问：

（1）时金属杆ab受到的安培力的大小和方向。

（2）金属杆ab在外力的作用下做怎样的运动？请说明理由。

（3）时金属杆ab的速率和外力对金属杆做功的功率。

（4）定性画出金属杆ab的动能随时间变化的图像。

5．（2020·上海奉贤·二模）一小物块质量m=0.5kg，静止在高h=3.0米、长L=5.0米的固定斜面底端，已知物块与斜面之间的滑动摩擦系数μ＝0.30，取重力加速度g=10m/s2。

(1)若给物块某一平行于斜面的初速度，物块恰好能到斜面顶端，物块的加速度为多大？物块的初速度为多大？请画出受力图。

(2)若对物块施加一个恒力，物块至少需要多少J能量可以到斜面顶端？请简述理由。

6．（2020·上海奉贤·统考二模）据报道，一法国摄影师拍到“天宫一号”空间站飞过太阳的瞬间。照片中，“天宫一号”的太阳帆板轮廓清晰可见。如图所示，假设“天宫一号”正以速度v =7.7km/s绕地球做匀速圆周运动，运动方向与太阳帆板两端M、N的连线垂直，M、N间的距离L =20m，地磁场的磁感应强度垂直于v，MN所在平面的分量B=1.0×10﹣5 T，将太阳帆板视为导体。

（1）求M、N间感应电动势的大小E；

（2）在太阳帆板上将一只“1.5V、0.3W”的小灯泡与M、N相连构成闭合电路，不计太阳帆板和导线的电阻。试判断小灯泡能否发光，并说明理由；

（3）取地球半径R=6.4×103 km，地球表面的重力加速度g = 9.8 m/s2，试估算“天宫一号”距离地球表面的高度h（计算结果保留一位有效数字）。

参考答案：

1．（1）0.5s；（2）0.25m；（3）不相同，理由见解析。

【详解】（1）对滑块下滑时受力分析，并将重力分解，如图所示

沿杆方向有

解得加速度大小

a1 =4 m/s2

方向沿直杆向下；由匀变速直线运动公式得

解得

（2）与挡板碰撞时的速度大小

对滑块上滑时受力分析，并将重力分解，如图所示

沿杆方向有

解得加速度大小

a2 =8 m/s2

方向沿直杆向下；由匀变速直线运动公式得

（3）滑块上滑过程和下滑过程经过同一位置的过程，重力做的功为0，摩擦力做负功，由动能定理可知，动能减小，故碰撞后滑块上滑再下滑，经过同一中间位置时动能不相同。

2．（1）沿逆时针方向，或adcba；（2）1.2×104A；（3）12.7m/s；（4）37.4 m/s2

【详解】（1）由楞次定律可知，图示时刻回路中感应电流沿逆时针方向，或adcba

（2）因金属框匀速运动，所以金属框受到的安培力等于重力与阻力之和，由平衡条件得

设当电梯向上匀速运动时，金属框中感应电流大小为I，所受的安培力为

由以上可得金属框中感应电流

（3）金属框中感应电动势

金属框中感应电流大小

代入数据得

（4）电梯静止开始运动，初速度为零，相对于磁场向下运动，所以切割产生的电动势为

联立解得

3．(1)， ；(2)；(3)；(4)机械能减少，理由见解析

【详解】(1)由v-t图像可知，时刻图像切线的斜率就是该时刻的加速度

时刻速度为零，风帆的空气阻力为零，故物块只受重力G和斜面的支持力FN，受力示意图见图。

(2)由上题可知，0时刻时，物块只受重力G和斜面的支持力FN，根据牛顿第二定律可知

(3)由v-t图像可知，当时，物体做匀速直线运动，此时物体受到重力G、斜面的支持力FN和风帆受到的空气阻力f。根据共点力平衡可知

(4)机械能减少，因为下滑时风帆受到空气阻力，物体克服空气阻力做功，所以机械能减少。

4．（1），方向水平向左；（2）从静止开始做匀加速直线运动，理由见解析；（3），；（4）

【详解】（l）由题图乙可知时通过金属杆ab的电流为I1=0.2A，由安培力公式可得此时ab受到的安培力大小为

①

由右手定则可知ab中电流方向为b→a，再由左手定则可知F安的方向为水平向左。

（2）由题图乙可知ab中的电流随时间变化的关系式可写为

   ②

ab切割磁感线产生的感应电动势E与ab的速度v的关系为

E=BLv     ③

根据闭合电路欧姆定律可得

   ④

联立②③④可得

⑤

由⑤式可知v与t成正比，所以金属杆ab在外力的作用下从静止开始做匀加速直线运动。

（3）当时，ab产生的感应电动势为

⑥

此时ab的速率为

⑦

则ab的加速度大小为

⑧

根据牛顿第二定律可得外力的大小为

⑨

解得t=2s时外力对金属杆做功的功率为

   ⑩

（4）由（2）题分析可知ab的动能为

⑪

所以Ek-t图像为过原点且开口向上的抛物线，如图所示。

5．(1)8.4m/s2，9.17m/s，图见解析；(2)15J，见解析.

【详解】(1)受力分析如图，受到重力G、支持力N、摩擦力f三个力，斜面倾角为θ，

mgsinθ + µmgcosθ = ma

a=gsinθ + µgcosθ =(10×0.6 + 0.3×10×0.8)m/s2 =8.4m/s2

vt2=v02-2aL=0

则

v0=m/s=9.17m/s

(2)至少需要能量是克服重力做功，增加的势能

W = WG = mgh =0.5×10×3J=15J

6．（1）1.54V；（2）不能；（3）

【详解】（1）法拉第电磁感应定律

E=BLv

代入数据得

E=1.54V

（2）不能，因为穿过闭合回路的磁通量不变，不产生感应电流。

（3）在地球表面有

匀速圆周运动

解得

代入数据得

h≈4×105m

【点睛】本题旨在考查对电磁感应现象的理解，第一问很简单，问题在第二问，学生在第一问的基础上很容易答能发光，殊不知闭合电路的磁通量不变，没有感应电流产生。本题难度不大，但第二问很容易出错，要求考生心细，考虑问题全面。