安徽省合肥市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题

这是一份安徽省合肥市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题，共19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．（2021·安徽合肥·统考一模）如图所示，一辆救护车在平直马路上以的速度匀速行驶，当救护车的车头距停车线时，司机发现一行人正在通过人行横道，司机紧急刹车，待停稳时，恰有一半车身通过停车线。已知车长，司机反应时间。求：
(1)救护车刹车的加速度大小；
(2)此后救护车以的加速度由静止匀加速出发，此时司机发现远的下一个路口的绿灯显示。若此路段限速，试通过计算分析救护车能否通过下一个路口。
2．（2021·安徽合肥·统考一模）如图所示，一质量为的木块在水平推力作用下沿倾角的斜面做匀速直线运动，已知木块与斜面间的动摩擦因数，，。求：
(1)水平推力的大小；
(2)当时，木块从斜面底端由静止开始向上做加速运动，末撤去，之后木块恰好到达斜面顶端，求撤去时木块的速度及斜面的长度。
3．（2021·安徽合肥·统考一模）如图所示，在水平荧光板的上方分布了水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里，为中点，点正上方有一粒子源，能够在纸面内向各个方向发射速度大小为的粒子，已知粒子的电荷量为、质量为，，，不计粒子间的相互作用及粒子重力。求：
(1)从粒子源发射的粒子运动到板的最短时间；
(2)粒子打到板上的区域长度。
4．（2021·安徽合肥·统考一模）如图所示，光滑水平面上放置长木板和滑块，滑块置于的左端，二者间的动摩擦因数，、和质量分别为，。开始时静止，、一起以的速度匀速向右运动，与发生弹性碰撞，经过一段时间，恰好停在的右端，。求：
(1)与发生碰撞后的瞬间、的速度；
(2)、碰撞后至停在的右端过程，的右端与的最大距离。
5．（2022·安徽合肥·统考一模）ETC是高速公路上不停车电子收费系统的简称。下图为ETC通道的示意图，通道的长度为自识别区起点至自动栏杆的水平距离。某汽车以18km/h的速度匀速驶入识别区，ETC天线识别车载电子标签用时0.3s，识别完成后发出滴的一声，司机发现自动栏杆没有拾起，于是紧急刹车。已知司机的反应时间为0.5s，该ETC通道的长度为29m，要使汽车不撞杆，则刹车时汽车加速度至少为多大？
6．（2022·安徽合肥·统考一模）我国在川西山区建成了亚洲最大的风洞群，目前拥有8座世界级风洞设备，具备火箭助推和飞艇带飞等飞行模拟试验能力。如图所示，风洞实验室中可以产生水平向右、大小可调节的风力，现将一套有小球的细直杆放入其中，杆足够长，小球孔径略大于杆直径，其质量为1.1kg，与杆间的动摩擦因数为0.5。当杆与水平方向夹角为37°时，小球沿杆恰好做匀速直线运动，sin37°=0.6，g取10m/s2，求此时风力的大小。
7．（2022·安徽合肥·统考一模）第24届冬季奥林匹克运动会将于2022年2月在北京举办，跳台滑雪是最具观赏性的项目之一、如图所示，跳台滑雪赛道由跳台、助滑道（可视为圆心为O的圆轨道）和着陆坡三部分组成，其中助滑道半径OA与竖直线OB夹角为60°。若比赛中，质量m=60kg的运动员从跳台A点以初速度v0=2m/s滑下，到达B点后水平飞出，落在着陆坡上的P点。已知A、B间高度h=30m，B、P间距离s=75m，着陆坡倾角α=37°，运动员受到的空气阻力不计，g取10m/s2，sin37°=0.6。求：
（1）运动员从B到P运动的时间；
（2）运动员到达B点时对助滑道的压力；
（3）运动员在AB段运动过程中克服阻力所做的功。
8．（2022·安徽合肥·统考一模）如图甲所示，水平正对放置的金属板A、B相距为d，右端放置垂直于板的靶MN，在两板间加上如图乙所示的电压。质量为m、电荷量为q的正粒子束由静止经电压U加速后，从A、B左侧的中点O沿平行于板的方向连续射入，粒子能全部打在靶MN上且所有粒子在A、B间的飞行时间均为T，不计粒子重力及粒子间的相互作用。求：
（1）粒子进入AB板间的速度；
（2）金属板长度；
（3）在距靶MN的中心O'点多远的范围内有粒子击中。
9．（2023·安徽合肥·统考一模）物流公司用滑轨装运货物，如图所示．长、倾角为的倾斜滑轨与长的水平滑轨平滑连接，有一质量为的货物从倾斜滑轨顶端由静止开始下滑。已知货物与两段滑轨间的动摩擦因数均为，，空气阻力不计，重力加速度g取。求：
（1）货物滑到倾斜滑轨末端的速度大小；
（2）货物从开始下滑经过，克服摩擦力所做的功为多少。
10．（2023·安徽合肥·统考一模）如图所示，某校门口水平地面上有一质量为的石墩，石墩与水平地面间的动摩擦因数为，工作人员用轻绳按图示方式缓慢移动石墩，此时两轻绳平行，重力加速度g取．求：
（1）若轻绳与水平面的夹角为，轻绳对石墩的总作用力大小；
（2）轻绳与水平面的夹角为多大时，轻绳对石墩的总作用力最小，并求出该值．
11．（2023·安徽合肥·统考一模）如图所示，一绝缘细直杆固定在方向水平向左的匀强电场中，直杆与电场线成角，杆长为。一套在直杆上的带电小环，由杆端A以某一速度匀速下滑，小环离开杆后恰好通过杆端C正下方P点，C、P两点相距h。已知环的质量，环与杆间的动摩擦因素，，重力加速度g取。求：
（1）小环从杆端A运动到P点的时间；
（2）小环运动到杆端A正下方时的动能。
12．（2023·安徽合肥·统考一模）如图所示，在平面直角坐标系内，x轴上方有垂直于坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，x轴下方有沿y轴正方向的匀强电场，场强大小为。x轴上处有一粒子源，在坐标平面内先后向磁场中与x轴正方向夹角为范围内发射带正电的粒子，所有粒子第一次经磁场偏转后均可同时从O点进入电场。已知粒子的质量为m、电荷量为q，不计粒子重力及粒子间相互作用。问：
（1）由S处最先发射的粒子与最后发射的粒子，发射的时间差为多少；
（2）由S处发射的速度最小的粒子，从发射到第二次经过O点的时间；
（3）若仅电场强度大小变为，最小速度的粒子从S处发射后第2023次经过x轴的位置为P点，最先发射的粒子从S处发射后第2023次经过x轴的位置为Q点，求间的距离。
参考答案：
1．(1)；(2)能够通过下一个路口
【详解】(1)救护车匀速运动过程：

救护车刹车过程

(2)救护车匀加速运动过程


救护车匀速运动到下一个路口的过程

到下一个路口总共需时间
所以救护车能够通过下一个路口。
2．(1)匀速上滑，，匀速下滑，；(2)，平行斜面向下；
【详解】(1)Ⅰ. 若木块匀速上滑：
对木块受力分析如图
垂直斜面方向
平行斜面方向
解得
Ⅱ. 若木块匀速下滑：对木块受力分析如图
垂直斜面方向
平行斜面方向
解得
(2)木块从斜面向上做加速运动过程：设加速度为，受力如图
垂直斜面方向
平行斜面方向
解得
，平行斜面向上
时刻速度为
该过程发生的位移
撤去后：设加速度为，受力如图
垂直斜面方向
平行斜面方向
解得
，平行斜面向下
该过程发生的位移
所以斜面的长度为
（其他解法合理也给分）
3．(1)；(2)
【详解】(1)设粒子在磁场中运动的轨道半径为，由
得
周期

当粒子从出发运动到点时的最短时间，相应轨迹圆心角为，如图，粒子从出发运动到板的最短时间为

(2)粒子入射速度方向合适，可以使全部有粒子打到；若粒子沿着方向发射，轨迹恰好与相切于点。所以，粒子打到板上的区域长度为
4．(1)，负号表示长板的速度方向水平向左；，滑块的速度方向水平向右；(2)
【详解】(1)与发生弹性碰撞，和组成的系统，由动量守恒和机械能守恒得


解得
代入数据得
负号表示长板的速度方向水平向左
滑块的速度方向水平向右
(2)与碰撞后，对和组成的系统，由动量守恒得
代入数据得
对滑块
代入数据得

碰撞后一直做匀速运动，则
代入数据得
碰撞后至停在板的右端过程，的右端与的最大距离
5．
【详解】汽车匀速行驶的速度，设汽车做减速运动时的加速度大小为时，汽车刚好不撞杆，则在识别车载电子标签和司机反应时间内，汽车行驶的距离为
在刹车过程中，汽车行驶的距离
为了不撞杆，需满足
把，，，代入上式，解得
则要使汽车不撞杆，刹车时汽车加速度至少0.5m/s2。
6．22N或2N
【详解】若小球沿细杆匀速向上运动，垂直杆方向
沿杆方向
又
解得
若小球沿细杆匀速向下运动，垂直杆方向
沿杆方向
又
解得
7．（1）；（2），方向竖直向下；（3）
【详解】（1）设运动员从B到P运动的时间为t，从B点飞出时的速度大小为v，由平抛运动规律可得


联立并代入数据解得


（2）设助滑道的半径为R，根据几何关系有

设运动员到达点时受到助滑道的支持力大小为FN，由牛顿第二定律可得

联立并代入数据解得

由牛顿第三定律可知运动员到达点时对助滑道的压力大小为

方向竖直向下。
（3）设运动员在AB段运动过程中克服阻力所做的功为W克f，由动能定理可得

代入数据解得

8．（1）；（2）；（3）在距靶中心点上方至下方的范围内有粒子击中。
【详解】（1）由动能定理可得

所以
（2）粒子沿着初速度方向做匀速直线运动，则金属板长度
即

（3）粒子在时刻（）进入板，将打在靶的最下方，
在前时间内，粒子的加速度
粒子在竖直方向上向下的位移
在后时间内，粒子加速度
粒子在竖直方向向下的位移
粒子在点下方的最大位移为
粒子在时刻（）进入板，将打在靶的最上方，在前时间内，粒子加速度
粒子向上位移

在后时间内，粒子加速度
粒子向上位移
粒子在点上方的最大位移
即在距靶中心点上方至下方的范围内有粒子击中。
9．（1）；（2）30J
【详解】（1）根据动能定理
解得
（2）在斜面上下滑时
解得
下滑到底端时的时间
在货车上运动的加速度
解得
则在货车上运动的时间
货物从开始下滑经过时已经停止在水平面上，则整个过程由动能定理
克服摩擦力所做的功为
10．（1）（2）θ=30°时F最小，最小值为750N
【详解】（1）对石墩受力分析可知
解得
（2）由
可得
则当θ=30°时F最小，最小值为750N。
11．（1）1.9s；（2）34.25J
【详解】（1）小环从A到C的过程中匀速下滑，对小环受力分析可得
又因为
解得
小环从C到P的过程中，在水平方向有
竖直方向有
解得
，，
则小环从A运动到P点的时间为
（2）小环从C到A正下方的过程中，在水平方向有
竖直方向有
解得
，
则小环运动到杆端A正下方时的动能为
12．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）粒子在磁场中圆周运动的周期公式为
设粒子在磁场中的运动轨迹对应的圆心角为，则粒子在磁场中的运动时间为
所以与成正比。由几何知识可知，发射粒子运动方向与x轴正方向夹角为时，角最小为，粒子发射时间最晚；发射粒子运动方向与x轴正方向夹角为时，角最大为，粒子发射时间最早。所以最先发射的粒子与最后发射的粒子，发射的时间差为
（2）粒子在磁场中运动时，有
解得
可知发射速度越小的粒子，其圆周运动半径越小。由几何知识可得，粒子圆周运动半径最小为
则粒子最小速度为
速度最小的粒子在磁场中运动的时间为
粒子在电场中运动时有
粒子在电场中先减速，再反向加速返回O点，在电场中运动的时间为
所以粒子从发射到第二次经过O点的时间为
（3）最小速度的粒子，在磁场中偏转半个圆周，垂直x轴方向进入电场，然后在电场中做直线运动，先减速到0，然后再反向加速返回到x轴，返回到x轴时，位置会向左移动2r，此后不断重复相同的运动过程，所以从S处发射后第2023次经过x轴时的位置坐标为
由几何知识得，最先发射的粒子在磁场中圆周运动的半径为
则粒子速度为
电场强度大小变为时，最先发射的粒子粒子经过x轴进入电场，然后再返回到x轴的过程中，在y轴方向有
在x轴方向有
解得
最先发射的粒子，先在磁场中偏转，然后进入电场做类平抛运动，并返回到x轴，返回到x轴时，位置会向左移动
此后不断重复相同的运动过程，所以最先发射的粒子从S处发射后第2023次经过x轴时的位置坐标为
则间的距离为