江苏省南京市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题

江苏省南京市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题

一、解答题

1．（2021·江苏·统考一模）有人设计了一种测温装置，结构如图所示，玻璃泡A内有一定质量气体，与A相连的B管插在水银槽中，管内外水银面的高度差x可反映泡内气体的温度，环境温度t，并可由B管上的刻度直接读出，当x1=18cm时，对应的温度t1=17℃，设B管的体积与A泡的体积相比可忽略不计，大气压强P0=76cmHg，求当x2=20cm所对应的温度。

2．（2021·江苏·统考一模）如图甲所示，O点为单摆的固定悬点，t=0时刻摆球从A点开始释放，摆球将在竖直平面的A，C之间做简谐运动，其中B为运动中的最低位置，用力传感器测得细线对摆球拉力F的大小随时间t变化的曲线如图乙所示，Fm、Fn、t0均已知，重力加速度为g，求：

(1)单摆的摆长L；

(2)摆球的质量m。

3．（2021·江苏·统考一模）如图所示，相互平行，相距L的两条金属长导轨固定在同一水平面上，电阻可忽略不计，空间有方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B，质量均为m，长度均为L，电阻均为R的导体棒甲和乙，可以在长导轨上无摩擦左右滑动。开始时，甲导体棒具有向左的初速度v，乙导体棒具有向右的初速度2v，求

(1)开始时，回路中电流I；

(2)当一根导体棒速度为零时，另一个导体棒的加速度大小为a；

(3)运动过程中通过乙导体棒的电量最大值qm。

4．（2021·江苏·统考一模）如图所示，质量为m的物体（可视为质点）在水平传送带中央随传送带以速度v0匀速运动，在传送带上方固定光滑挡板AB，AB与传送带左边界的夹角为53°，物体碰到挡板时，垂直于挡板方向的速度减小为零，平行于挡板方向的速度不变，最终滑上工作台，已知传送带的宽度为L，物体与传送带之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。取sin53°=0.8，cos53°=0.6。求物体

(1)与挡板碰撞结束瞬间速度的大小v；

(2)沿挡板运动过程中对挡板的压力F；

(3)沿挡板运动过程中与传送带间因摩擦产生的热量Q。

5．（2022·江苏·统考一模）如图所示，光导纤维（可简化为长直玻璃丝）的示意图，玻璃丝长为l，AB、CD分别代表左、右两平行端面。一单色光从AB端面射入玻璃丝，从CD端面射出。已知玻璃丝对单色光的折射率为n（n<），光在真空中的速度为c。求该单色光

（1）垂直AB端面入射，在玻璃丝中传播到CD面的时间t；

（2）能从AB端面传播到另一端面CD，入射角正弦值sinθ的范围。

6．（2022·江苏·统考一模）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1=1500、n2=500，在原、副线圈的回路中接有阻值均为10Ω的电阻R1、R2.，副线圈接有一理想交流电压表，a、b之间接有正弦交流电源，其电压u随时间t变化的图像如图乙所示。求：

（1）电阻R2中电流的频率f；

（2）交流电压表的读数U2。

注：以上求得的结果均保留整数。

7．（2022·江苏·统考一模）如图所示，半径为R的竖直圆环在电动机作用下，可绕水平轴O转动，圆环边缘固定一只质量为m的连接器。轻杆通过轻质铰链将连接器与活塞连接在一起，活塞质量为M，与固定竖直管壁间摩擦不计。当圆环逆时针匀速转动时，连接器动量的大小为p，活塞在竖直方向上运动。从连接器转动到与O等高位置A开始计时，经过一段时间连接器转到最低点B，此过程中，活塞发生的位移为x，重力加速度取g。求连接器：

（1）所受到的合力大小F；

（2）转到动量变化最大时所需的时间t；

（3）从A转到B过程中，轻杆对活塞所做的功W。

8．（2022·江苏·统考一模）如图甲所示，在xOy平面的第一象限内存在周期性变化的磁场，规定磁场垂直纸面向内的方向为正，磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。质量为m、电荷量为+q的粒子，在t=0时刻沿x轴正方向从坐标原点O射入磁场。图乙中T0为未知量，不计粒子的重力。已知，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：

（1）时间内粒子做匀速圆周运动的角速度ω；

（2）若粒子不能从Oy轴射出磁场，磁感应强度变化周期的最大值Tm；

（3）若使粒子能从坐标为（3d，4d）的D点平行于Ox轴射出，射入磁场时速度的大小v。

9．（2023·江苏南京·南京师大附中校考一模）如图所示的装置可以用来测量水的深度。该装置由左端开口的汽缸M和密闭的汽缸N组成，两汽缸由一细管（容积可忽略）连通，两汽缸均由导热材料制成，内径相同。汽缸M长为3L，汽缸N长为L，薄活塞A、B密闭性良好且可以无摩擦滑动。初始时两汽缸处于温度为T1=300K的空气中，汽缸M、N中分别封闭压强为P0、2P0的理想气体，活塞A、B均位于汽缸的最左端。将该装置放入水中，测得所在处的温度为T2=360K，且活塞B向右移动了。已知大气压强为P0相当于10m水柱产生的压强。求：

（1）装置所在处水的深度；

（2）活塞A向右移动的距离。

10．（2023·江苏南京·南京师大附中校考一模）舰载机电磁弹射是现在航母最先进的弹射技术，我国在这一领域已达到世界先进水平。某同学自己设计了一个如图甲所示的电磁弹射系统模型。该弹射系统工作原理如图乙所示，用于推动模型飞机的动子（图中未画出）与线圈绝缘并固定，线圈带动动子，可以水平导轨上无摩擦滑动。线圈位于导轨间的辐向磁场中，其所在处的磁感应强度大小均为。开关与1接通，恒流源与线圈连接，动子从静止开始推动飞机加速，飞机达到起飞速度时与动子脱离；此时掷向2接通定值电阻，同时对动子施加一个回撤力，在时刻撤去力，最终动子恰好返回初始位置停下。若动子从静止开始至返回过程的图像如图丙所示。已知模型飞机起飞速度，，，线圈匝数匝，每匝周长，动子和线圈的总质量，线圈的电阻，，，不计空气阻力和飞机起飞对动子运动速度的影响，求：

（1）回撤力与动子速度大小的关系式；

（2）图丙中的数值。（保留两位有效数字）

11．（2023·江苏南京·南京师大附中校考一模）如图，在xOy坐标系中的第一象限内存在沿x轴正方向的匀强电场，第二象限内存在方向垂直纸面向外磁感应强度的匀强磁场，磁场范围可调节（图中未画出）。一粒子源固定在x轴上M（L，0）点，沿y轴正方向释放出速度大小均为v0的电子，电子经电场后从y轴上的N点进入第二象限。已知电子的质量为m，电荷量的绝对值为e，ON的距离，不考虑电子的重力和电子间的相互作用，求：

（1）第一象限内所加电场的电场强度；

（2）若磁场充满第二象限，电子将从x轴上某点离开第二象限，求该点的坐标；

（3）若磁场是一个圆形有界磁场，要使电子经磁场偏转后通过x轴时，与y轴负方向的夹角为30°，求圆形磁场区域的最小面积。

12．（2023·江苏南京·南京师大附中校考一模）打桩机是基建常用工具。某种简易打桩机模型如图所示，重物A、B和C通过不可伸长的轻质长绳跨过两个光滑的等高小定滑轮连接，C与滑轮等高（图中实线位置）时，C到两定滑轮的距离均为。重物A和B的质量均为，系统可以在如图虚线位置保持静止，此时连接C的绳与水平方向的夹角为60°。某次打桩时，用外力将C拉到图中实线位置，然后由静止释放。设C的下落速度为时，与正下方质量为的静止桩D正碰，碰撞时间极短，碰撞后C的速度为零，D竖直向下运动距离后静止（不考虑C、D再次相碰）。A、B、C、D均可视为质点。

（1）求C的质量；

（2）若D在运动过程中受到的阻力F可视为恒力，求F的大小；

（3）撤掉桩D，将C再次拉到图中实线位置，然后由静止释放，求A、B、C的总动能最大时C的动能。

参考答案：

1．

【详解】设温度时玻璃泡内气体的压强为，管内水银面的高度差为时玻璃泡内气体的压强为，有

由查理定律有

代入数据解得

2．(1)；(2)

【详解】(1)由图可知，单摆做简谐运动的周期为，根据单摆的周期公式，有

解得：

(2)设单摆的摆角为时，摆球摆动到最高点，细线中拉力最小；摆到最低点时速度为v，有

摆球从最高点到最低点，根据动能定理有：

联立解得：

3．(1)；(2)；(3)

【详解】(1)开始时，设回路中的电动势为E，电流为I，根据法拉第电磁感应定律有

根据闭合电路欧姆定律有

联立解得

(2)甲、乙两导体棒在运动过程中，受到的安培力大小相等，加速度大小相等．由于甲棒的初速度较小，所以甲导体棒速度先减小到零，设此时乙导体棒的速度大小为，根据动量守恒定律，以乙导体棒运动的方向为正方向，有

回路中的感应电动势为

回路中的感应电流为

乙导体棒受到的安培力大小为

根据牛顿第二定律，有

联立解得

(3)当两导体棒速度相同时，回路中的感应电流为零．设两导体棒共同运动速度为，由动量守恒定律得

解得

设从开始运动到两棒速度相等的时间为t，回路中的平均电流为，以水平向右方向为正方向，对导体棒甲，根据动量定理有

感应电量

联立可解得通过乙导体棒的电量最大值

4．(1)；(2)；(3)

【详解】(1)将物体随传送带运动速度分解为沿挡板方向和垂直于挡板方向，如图所示

据速度的分解可得

物体与挡板碰撞结束时速度的大小为。

(2)物体与挡板碰撞结束后，相对传送带速度大小

方向垂直于挡板斜向后，物体水平面上受到传送带摩擦力与挡板弹力，大小相等，方向相反，对物体水平方向，由摩擦定律得

竖直方向二力平衡

由牛顿第三定律得

方向垂直于挡板斜向前。

(3)物体碰撞挡板后沿挡板做匀速直线运动，由几何关系得

物体的位移

物体从碰到挡板到离开传送带的运动时间

物体从碰到挡板到离开传送带，相对传送带的位移

物体沿挡板运动过程中与传送带间因摩擦而产生的热量

5．（1）；（2）

【详解】（1）单色光在玻璃丝内的传播速度

垂直AB端面入射，在玻璃丝中传播到CD面的时间

（2）设光束在玻璃丝端面的入射角为θ，折射角为α，折射光线射向侧面时的入射角为β，要保证不会有光线从侧壁射出来，其含义是能在侧壁发生全反射。

由折射定律

由几何关系

α+β=90°

sinα=cosβ

则恰好发生全反射临界角的公式为

得

联立得

则要保证从端面射入的光线能发生全反射，应有

6．（1）；（2）

【详解】（1）根据图乙可知交流电的周期 ，根据

解得

电阻R2中电流的频率

（2）交流的最大值为

 有效值为

根据

则

根据

解得

副线圈的电流

则原线圈的电流为

根据关系可得

解得

7．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）连接器做匀速圆周运动的速度

则连接器做匀速圆周运动所受到的合力大小

（2）当连接器转到右侧与A点对称位置时动量变化最大，此时用时间

（3） 设连接器在A点时连杆与竖直方向的夹角为θ，则此时连杆的速度为

而对活塞

可知活塞的速度

当连接器到达B点时，活塞的速度为零，则从A到B，对活塞由动能定理

解得

8．（1）；（2）；（3），（其中n=1,2,3,…）

【详解】（1）根据洛伦兹力提供向心力可知

其中

可得

（2）要使得粒子不从y轴射出，则轨迹如图

在前内的运动半径为

在后内的运动半径为

由几何关系可知

粒子做圆周运动的周期

则

解得磁感应强度变化周期的最大值

（3）要想使粒子经过D点且平行Ox轴射出，则粒子只能从nT0时刻过D点，（其中n=1,2,3,…），则轨迹如图

由（2）问可得

由几何关系可知

，（其中n=1,2,3,…）

解得

（其中n=1,2,3,…）

又

解得

，（其中n=1,2,3,…）

9．（1）38m；（2）

【详解】(1)汽缸N中气体初状态

，，

末状态

，

根据理想气体状态方程有

放入水中后汽缸M中的气体压强与汽缸N中的气体压强相等，即

在此处水产生的压强为

解得

10m高的水柱产生的压强为，所以此处水深

(2)装置放在水中后，设活塞A向右侧移动的距离为x，汽缸M中气体初状态

， ，

汽缸M中气体末状态

， ，

根据理想气体状态方程

解得

10．（1）；（2）

【详解】（1）动子和线圈在时间做匀减速直线运动，加速度大小为

根据牛顿第二定律有

其中

可得

解得   

在时间反向做匀加速直线运动，加速度不变  根据牛顿第二定律有

联立相关式子，解得   

（2）动子和线圈在在时间段内的位移

从时刻到返回初始位置时间内的位移  

根据法拉第电磁感应定律有

据电荷量的定义式  

据闭合电路欧姆定律  

解得从时刻到返回初始位置时间内电荷量  

其中  

动子和线圈从时刻到返回时间内,只受磁场力作用，根据动量定理有

又因为安培力的冲量

由

联立可得

故图丙中的数值为

11．（1）；（2）（-2L，0）；（3）

【详解】（1）在第一象限内，做类平抛运动

根据牛顿第二定律

eE=ma

解得

（2）粒子射入磁场时，速度方向与y轴夹角的正切值

速度大小

在磁场中，根据洛伦兹力提供向心力

得

根据几何关系

该点的坐标为（-2L，0）

（3）根据题意，作出轨迹图如下

电子在磁场中偏转90°射出，则磁场的最小半径

最小面积

解得

‍

12．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）系统在如图虚线位置保持静止，以C为研究对象，根据平衡条件可知

解得

（2）CD碰后C的速度为零，设碰撞后D的速度v，根据动量守恒定律可知

解得

CD碰撞后D向下运动 距离后停止，根据动能定理可知

解得  

（3）设某时刻C向下运动的速度为，图中虚线与竖直方向的夹角为，则AB向上运动的速度为，根据机械能守恒定律可知

令

对上式求导数可得

当时解得

，

解得

此时C的动能为