辽宁省丹东市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题

辽宁省丹东市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题

一、解答题

1．（2021·辽宁丹东·统考一模）如图所示，用横截面积为的活塞将一定质量的理想气体封闭在导热良好的汽缸内，汽缸平放到光滑的水平面上，劲度系数为的轻质弹簧左端与活塞连接，右端固定在竖直墙上，不考虑活塞和汽缸之间的摩擦，系统处于静止状态，此时活塞距离汽缸底部的距离为，且弹簧处于自然长度，现用水平力向右缓慢推动汽缸，当汽缸内气体压强变为时系统再次静止，为大气压强，整个过程外界温度保持不变。求：

（1）再次静止时弹簧被压缩的长度；

（2）在此过程中汽缸移动的距离。

2．（2021·辽宁丹东·统考一模）如图所示，长度为的水平传送带以的速度沿逆时针方向做匀速运动，传送带左端与光滑水平面平滑连接，传送带右端与一个半径为固定的四分之一光滑圆弧轨道相切，质量的物块从圆弧轨道最高点由静止下滑后滑过传送带，与静止在水平面右端的质量为物块发生弹性碰撞，两物块均视为质点，物块与传送带间的动摩擦因数为，重力加速度，碰撞时间极短。求：

（1）物块与物块碰撞前，物块的速度大小；

（2）通过计算说明物块能否发生第二次碰撞。

3．（2021·辽宁丹东·统考一模）如图所示，两个足够长的平行光滑细金属导轨固定在倾角的光滑绝缘斜面上，导轨间距，且电阻不计，导轨间有宽度为、磁感应强度的大小为、方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，一长度为的绝缘轻杆将导体棒和正方形细金属线框连接，线框的边长为，线框的总电阻为，导体棒和线框总质量为，导体棒与导轨始终接触良好，并在导体棒中通以恒定电流（由外接恒流电源产生，图中未画出），导体棒处于磁场内且恰好位于下边界处，将装置由静止释放，线框穿过磁场后再次返回磁场时恰好匀速穿过磁场，导体棒在运动过程中始终与导轨垂直，不计线框及导体棒中电流所产生磁场的影响，重力加速度，求：

（1）线框返回磁场时匀速运动的速度；

（2）线框向上进入磁场时的电动势；

（3）全过程中，线框产生的焦耳热及线框在磁场中运动的总时间。

4．（2022·辽宁丹东·统考一模）如图所示为某跳台滑雪场地，将起跳台视为水平，着陆坡视为倾角为的长直斜坡。一名滑雪选手从起点由静止开始沿坡道滑下，在起跳台末端点以速度水平飞出起跳台，落到着陆坡上的点。忽略一切摩擦和空气阻力，滑雪选手在空中的运动可视为平抛，重力加速度。

（1）求起点与起跳台之间的高度差；

（2）求、两点间的距离。

5．（2022·辽宁丹东·统考一模）如图所示，截面为圆形的导热U形管，左、右两管长度相同。左管截面半径为，左管内封闭一段长为的空气柱；右管截面半径为，且，左右两边水银面相平，大气压强，且环境温度保持不变。在右管的管口处用一厚度不计的光滑轻活塞封闭右管气体并用力向下缓慢推活塞，直至左侧液面比右侧液面高，求活塞向下移动的距离。（最终结果保留一位有效数字）

6．（2022·辽宁丹东·统考一模）如图所示，空间存在一范围足够大的垂直于平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为。让质量为、电量为的粒子在平面内从坐标原点沿不同方向、以不同的速度大小入射到该磁场中。（不计粒子重力及粒子间的影响）

（1）若粒子沿y轴正向入射，恰好能经过坐标为的点，求粒子沿y轴正向入射时速度的大小；

（2）若粒子在坐标原点的速度大小为，为使该粒子能经过点，此速度对应的入射角（粒子初速度与轴正向的夹角）有几个，并求出对应的值；

（3）在上述磁场中加一竖直向上场强为的匀强电场，粒子在坐标原点由静止开始运动，求粒子在竖直方向上发生位移的最大值及运动过程中速度的最大值。

7．（2023·辽宁丹东·统考一模）现有A、B两个小物块在同一长直水平气垫导轨上做碰撞实验，导轨上带有刻度坐标。利用照相机对两个物块进行4次连续拍照，频闪拍照的时间间隔为0.1s，获得如图所示照片。四次拍照时两物块均在图示坐标范围内，且前三次拍照物块B均静止在处，不计两物块大小且碰撞瞬间完成。已知，根据照片求：

（1）碰撞前物块A的速度大小；

（2）物块B的质量；

（3）在上述条件下，若在物块B左侧粘上一块轻质橡皮泥，碰撞后A与B粘在一起共同运动，求碰撞过程中损失的机械能。

8．（2023·辽宁丹东·统考一模）水银气压计在超失重情况下不能显示准确的气压，但太空无液气压计却能显示超失重情况下的准确气压。若某次火箭发射中携带了一只太空无液气压计和一只水银气压计。发射的火箭舱密封，起飞前舱内温度，水银气压计显示舱内气体压强为1个大气压。太空气压计读数也是，当火箭以加速度g竖直向上运动时，舱内水银气压计示数为，则太空无液气压计读数是多少？舱内气体的温度是多少开尔文？（运动过程中重力加速度g不变）

9．（2023·辽宁丹东·统考一模）如图所示，P、Q是两根固定在水平面内的光滑“Z”型平行金属导轨，窄处间距为，宽处间距为窄处的2倍，导轨足够长且电阻可忽略不计。图中EF左侧区域、GH右侧区域有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度大小均为，方向相反。同种材料制成的粗细相同的均匀金属棒a、b，长度分别与所在处导轨间距相等，均静止在靠近磁场边界的位置。a棒质量为，电阻为。现使a棒瞬间获得一向左的初速度，大小为，两金属棒始终与导轨垂直且接触良好。求：

（1）a棒刚运动瞬间的加速度大小；

（2）整个运动过程中b棒产生的焦耳热；

（3）整个运动过程中通过a棒横截面的电荷量。

参考答案：

1．（1）；（2）

【详解】（1）设弹簧被压缩的长度为，由平衡条件可知

得

（2）设系统再次静止时活塞距汽缸底部的距离为，汽缸移动的距离，

根据玻意耳定律可得

得

2．（1）4m/s；（2）不会

【详解】（1）物块沿圆弧从最高点由静止下滑到圆弧轨道最低点，根据机械能守恒定律有：

物块在传送带上运动时，有

设物块第一次滑到传送带左端时的速度大小为，则有

解得

所以物块与物块碰撞前，物块的速度大小为．

（2）物块发生弹性碰撞，机械能和动量均守恒，规定向左为正方向，则有

得

，

即撞后物块向左以做匀速直线运动，物块以返回传送带做减速运动，

所以物块返回传送带左端时速度也为，与物块的速度相同

因此，物块与物块不会发生第二次碰撞．

3．（1）1m/s；（2）0.4V；（3）0.6s

【详解】（1）设线框返回磁场时的速度为，由题意可知

（2）由动能定理可知

（3）由全程能量守恒得

设线框向上穿过磁场的时间为，由动量定理得

联立解得

设线框向下匀速穿过磁场的时间为，由运动学得

联立解得

4．（1）；（2）

【详解】（1）从起点与起跳台过程，由机械能守恒定律可得

解得

（2）滑雪选手从点水平飞出后做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，则有

竖直方向做自由落体运动，则有

又有

代入数据联立解得

、两点间的距离为

5．。

【详解】右管横截面积为

左管横截面积为

可得

左管水银上升高度为

右管水银下降高度为

对左管气体

根据玻意耳定律

解得

对右管气体，初始状态时有

，

末状态时有

根据玻意耳定律

解得

活塞下移距离为

6．（1）；（2）有2个入射角，；（3），。

【详解】（1）粒子沿y轴正向入射并经过P点，如图所示

由图中几何关系可得

解得

由洛伦兹力提供向心力

解得

（2）如图所示，O、Q两点处于同一圆周上，且圆心在的直线上，半径为，

当给定一个初速率时，有2个入射角满足题意要求，分别在第1、2象限。即

另有

解得

（3）在上述磁场中加一竖直向上场强为的匀强电场，粒子在坐标原点由静止开始运动，假设在原点粒子存在两个分速度，方向分别为水平向右和水平向左，水平向右的速度受到的洛伦兹力刚好与电场力平衡，水平向左的速度受到的洛伦兹力提供向心力，故粒子的运动可分解为水平向右的匀速直线运动和竖直面内的匀速圆周运动，则有

解得

对于匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力

解得

粒子在竖直方向上发生位移由匀速圆周运动决定，则有

当两个分运动的速度方向相同时，粒子的速度最大，有

7．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）物块A做匀速直线运动，在0.1s内位移大小为20cm，则

（2）设向右为正方向，碰撞前物块B静止

，

碰撞后

，

根据动量守恒定律

求得

（3）根据动量守恒定律

解得

根据能量守恒定律可知

解得

8．，

【详解】起飞前

，

起飞后，设实际气压，对水银气压计中水银柱由牛顿第二定律得

又

解得

根据查理定律，解得

9．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）由题意可知b棒质量为2m，电阻为2R，a棒运动瞬间电路中感应电动势

此时线路中的感应电流

a棒安培力大小

a棒瞬间加速度大小为

（2）初始阶段a棒做减速运动，b棒做加速运动，回路中总的感应电动势为

可知，最终当a、b两棒的速度大小之比为2:1、方向相反时回路的磁通量不再变化，线路无感应电流，两棒各自做匀速运动，既有

分别对a、b两棒列动量定理，设方向为正方向，对a棒有

对b棒有

解得

，

此过程中a、b两棒的电流始终等大，因此产生的焦耳热之比为1:2，设b棒焦耳热为Q，由能量守恒有

解得

（3）根据

，

解得