福建省漳州市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题

福建省漳州市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题

一、解答题

1．（2021·福建漳州·统考一模）雪橇是一种雪地运动器材，如图（a）。一质量为m=3kg的雪橇静止于水平面上（雪橇与水平面间的摩擦忽略不计），现有随身携带一颗铁球的同学以v1=5m/s的水平速度冲上雪橇，人和铁球总质量为M=60kg，如图（b）。重力加速度g取10m/s2，求：

(1)人与雪橇相对静止时，两者的共同速度大小；（结果保留3位有效数字）

(2)共同滑行后，人将铁球（可看作质点）以相对地面5m/s的速度水平向前抛出，期望铁球能掉进离抛出点水平距离为2.5m的坑洞中，空气阻力不计，则人抛球时手应离地多高？

2．（2021·福建漳州·统考一模）皮带式传送带是物料搬运系统机械化和自动化不可缺少的组成部分。如图，传送带的倾角为。以的速度向上匀速运行，将质量为的货物（可视为质点）由静止释放从底端运达到顶端。若传送带顶端的高度，货物与传送带间的动摩擦因数为。假设每分钟运送货物60件，g取10m/s2，求：

（1）一件货物由底端经多长时间与传送带共速？

（2）一件货物由底端到顶端运动的过程中，摩擦力对该货物做的功是多少？

（3）与未放货物相比，电动机每小时需多提供多少电能？（结果保留2位有效数字）

3．（2021·福建漳州·统考一模）如图。两根间距为L相互平行的光滑倾斜金属长直导轨，与水平面的夹角，在两导轨间有两个垂直于导轨平面、方向相反、磁感应强度均为B、宽度均为s的相邻匀强磁场区域，金属杆MN、PQ用绝缘杆固定连接形成“工”字形框架，间距也为s，与导轨紧密接触且时刻与导轨垂直，使框架从距磁场上边沿一定距离处静止释放，框架进入磁场过程中做匀速运动，且速度与线框离开磁场做匀速运动过程的速度相同。已知“工”字形框架的总质量为m，金属杆MN、PQ的电阻均为R，其余电阻不计，重力加速度为g。求：

(1)框架刚释放时，金属杆PQ距磁场上边界的距离；

(2)金属杆PQ越过两磁场分界线的瞬间，框架的加速度大小；

(3)框架穿过磁场的整个过程中，金属杆MN产生的焦耳热。

4．（2022·福建漳州·统考一模）小梅一家人自驾出游，当车在一段平直公路上匀加速启动时（如图向右为车前进方向），小梅记录数据得出车速由零匀加速到36 km/h用时2 s，同时她在车上的水平桌面上放了一个倾角的斜面体，斜面上放着一个质量的物块，车匀加速启动过程中，物块和斜面体都与车保持相对静止，她在斜面与物块间放了一个压力传感器以显示物块对斜面的压力大小，来验证她所学的物理知识，g取。求这2s内：

（1）物块的加速度大小和位移大小；

（2）压力传感器的示数（结果保留3位有效数字）。

5．（2022·福建漳州·统考一模）在如图所示的直角坐标系中，第一象限有平行于该平面的匀强电场，方向沿y轴负方向，第二、三、四象限有垂直于坐标平面向外的匀强磁场。现有带电粒子（重力不计）从y轴上的A点以速度垂直进入电场，粒子从x轴上的C点进入磁场，然后垂直于y轴向右穿出磁场。已知A点坐标为（0，a），C点坐标为（2a，0），求：

（1）粒子到达C点时的速度大小及方向；

（2）粒子第一次在磁场中运动的时间。

6．（2022·福建漳州·统考一模）如图，足够长的光滑固定水平直杆上套有一可自由滑动的物块B，B的质量为m，杆上在物块B的左侧有一固定挡板C，B的下端通过一根轻绳连接一小球A，绳长为L，A的质量也为m。先将小球拉至与悬点等高的位置时，细绳伸直但没有形变，B与挡板接触。现由静止释放小球A。重力加速度大小为g。求：

（1）小球A向右摆动的最大速度；

（2）物块B运动过程中的最大速度；

（3）小球A向右摆起相对于最低点所能上升的最大高度。

7．（2022·福建漳州·统考一模）物流公司通过滑轨把货物直接装运到卡车中，如图所示，长度、倾角为的倾斜滑轨与水平滑轨平滑连接。若有一质量的货物从倾斜滑轨顶端由静止开始下滑，其与滑轨间的动摩擦因数，货物可视为质点（取，，g取）。求：

（1）货物在倾斜滑轨上滑行时受到的摩擦力f的大小；

（2）货物在倾斜滑轨上滑行时加速度a的大小；

（3）货物在倾斜轨道上滑行的时间t。

8．（2022·福建漳州·统考一模）图甲是法拉第发明的铜盘发电机，也是人类历史上第一台发电机。利用这个发电机给平行金属板电容器供电，如图乙所示。已知铜盘半径为L，转动的角速度为ω，盘的下半部分加垂直于盘面、磁感应强度大小为B0的匀强磁场。每块平行板长度为2L，板间距离也为2L，板间加垂直纸面向内、磁感应强度大小为0.4 B0的匀强磁场。求：

（1）铜盘产生的感应电动势E感的大小；

（2）若有一质量为m的带负电小球从电容器两板正中央水平向右射入，在两板间做匀速圆周运动，且恰好从下极板右端射出，重力加速度为g。

①小球带电量q的大小；②小球射入速度v的大小。

9．（2022·福建漳州·统考一模）如图，表面光滑的滑板静止在足够长光滑水平地面上，其水平部分AB和四分之一圆轨道BC平滑连接。可视为质点的物体P置于滑板最右端A，长为L的不可伸长的细线，一端拴于，另一端系质量为m的小球Q，Q位于最低点时与物体P等高且恰好接触。将小球Q拉至与等高处（细线伸直）由静止释放后，在最低点与物体P发生弹性正碰（碰撞时间极短）。已知物体P质量为m，滑板质量为2m，圆轨道半径为，重力加速度为g。求：

（1）小球Q与物体P碰前瞬间的速度的大小；

（2）物体P第一次到达滑板C处时滑板的速度的大小；

（3）物体P第一次到达滑板C处时对轨道压力的大小。

参考答案：

1．(1)4.76m/s；(2)1.25m

【详解】(1)人跳上雪橇到与雪橇共速的过程中，人与雪橇水平方向合外力为零，动量守恒，则

代入数据解得

即共速时两者的速度大小为4.76m/s；

(2)空气阻力不计，铁球被抛出后做平抛运动，落地过程中铁球的水平位移为

解得

竖直方向铁球做自由落体运动，即

解得

则人抛球时手应离地的距离为1.25m。

2．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）对货物进行受力分析，由牛顿第二定律得

设货物由底端经时间t1与传送带共速，由

解得：

（2）货物由底端到与传送带共速时，货物运动的距离

滑动摩擦力对货物做的功

斜面长为

货物做匀速运动过程中，静摩擦力做的功

所以整个运动过程中，摩擦力对货物做的功为

（3）货物匀加速过程中，传送带的位移

货物与传送带间因摩擦而产生的内能

电动机多提供的电能等于系统增加的能量，即货物增加的动能和重力势能以及系统内摩擦增加的内能，设一件货物运送到顶端需多提供的电能为E1，则

每小时需要多提供的电能

3．(1) ；(2) ；(3)

【详解】(1)金属杆PQ在进入磁场过程中做匀速运动有

由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律有

设框架释放时金属杆PQ距磁场上边界的距离为x，由机械能守恒定律有

联立解得框架释放时金属杆PQ距磁场上边界的距离

(2)金属杆PQ越过两磁场边界瞬间，两金属杆都切割磁感线，产生电动势为

金属杆中的电流为

两金属杆所受安培力均为

则两金属杆所受安培力均为

由牛顿第二定律有

得金属杆PQ越过两磁场边界瞬间，框架的加速度

(3)由能量守恒可知框架穿越磁场过程中，框架产生的焦耳热等于框架重力势能的减少量，即

其中框架穿越磁场过程中金属杆MN产生的焦耳热

4．（1）；；（2）

【详解】（1）由运动学公式得

代入数据解得

由运动学公式得

代入数据解得

（2）沿斜面和垂直斜面方向建立坐标系，根据牛顿第二定律有

又

解得

据牛顿第三定律，压力传感器示数

5．（1），与x轴正方向成45°夹角；（2）

【详解】（1）粒子在电场中做类平抛运动，设粒子与x轴正方向成角进入磁场，有

解得

所以

与x轴正方向成45°夹角。

（2）由几何方法作进、出磁场速度的垂线，可知粒子在磁场中做圆周运动的圆心在y轴上，设轨迹半径为r，由几何关系可知

粒子在磁场中做圆周运动的周期

粒子第一次在磁场中运动的时间

解得

6．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）小球A摆至最低点时速度最大，最大速度设为，由机械能守恒得

解得

（2）小球A从最低点向右摆动的过程中，A、B系统水平方向动量守恒，当A最后回到最低点时，B的速度最大，设此时A、B的速度分别为、，由水平方向动量守恒得

由机械能守恒得

解得

，

（3）当小球A摆至最高点时，A、B共速，设为v，A、B系统水平方向动量守恒得

由机械能守恒得

联立解得

7．（1）2N；（2）；（3）2s

【详解】（1）货物在倾斜滑轨上受到摩擦力

代入数据解得

（2）根据牛顿第二定律

代人数据解得

（3）货物从倾斜轨道的顶端到末端，根据匀变速直线运动规律有

代入数据解得

8．（1）；（2）①，②

【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律得

解得

（2）①由粒子在复合场中做匀速圆周运动，可得

又

解得

②由牛顿第二定律得

小球恰能从右板边缘射出，如图所示，由几何关系可得

解得

9．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）小球Q由静止释放到碰撞前瞬间的过程，由机械能守恒得

解得

（2）Q与P发生弹性碰撞，P、Q组成的系统动量守恒，则

由机械能守恒定律有

物体P第一次到达滑板C处时，在水平方向滑块与滑板共速，速度为，由水平方向动量守恒有

联立解得

（3）物体P从A第一次到达滑板C处，由能量守恒得

如图

设物体P第一次到达滑板C处时竖直方向的速度为，轨道对P的支持力为。

根据速度关系得

滑板根据牛顿第二定律

对物块P分析，平移惯性力

联立可得

根据牛顿第三定律有

则物体P第一次到达滑板C处时对轨道的压力大小为。