河北省石家莊市高考物理三年（2021-2023）模擬題（一模）按題型分類匯編-02解答題

這是一份河北省石家莊市高考物理三年（2021-2023）模擬題（一模）按題型分類匯編-02解答題，共20頁(yè)。試卷主要包含了解答題等內(nèi)容，歡迎下載使用。
河北省石家莊市高考物理三年（2021-2023）模擬題（一模）按題型分類匯編-02解答題 一、解答題1．（2021·河北石家莊·統(tǒng)考一模）如圖所示，固定的光滑四分之一圓弧軌道與水平面在P點(diǎn)平滑連接，質(zhì)量分別為m1=3kg、m2=5kg的小物塊甲、乙靜止在水平面上，兩物塊中間夾有少許炸藥，物塊甲距P點(diǎn)的距離s=7.5m。已知物塊乙左側(cè)水平面光滑，右側(cè)水平面粗糙，兩物塊與粗糙部分水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.1?，F(xiàn)點(diǎn)燃炸藥，炸藥爆炸甲、乙瞬間分離，甲在圓弧軌道能上升的最大高度h=1.25m。若爆炸過(guò)程中物塊質(zhì)量不變，釋放的化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為兩物塊的動(dòng)能，所有碰撞均為彈性碰撞，重力加速度g取10m/s2，求：（1）炸藥爆炸過(guò)程中釋放的化學(xué)能；（2）兩物塊最終靜止時(shí)相距的距離。2．（2021·河北石家莊·統(tǒng)考一模）如圖所示，中間開(kāi)有小孔O、O′，間距為3d的兩正對(duì)金屬板M、N水平放置，分別用導(dǎo)線與間距為L的平行金屬導(dǎo)軌連接，導(dǎo)軌兩端接入阻值均為R的兩定值電阻，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。導(dǎo)軌所在部分區(qū)域存在勻強(qiáng)有界磁場(chǎng)I、Ⅱ，兩磁場(chǎng)相鄰，寬度均為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，其中磁場(chǎng)I方向垂直紙面向外，磁場(chǎng)Ⅱ方向垂直紙面向里。阻值為R的金屬桿ab與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，桿ab在外力作用下以速度v0向右始終勻速運(yùn)動(dòng)。某時(shí)刻桿ab進(jìn)入磁場(chǎng)I，同時(shí)一帶電量為+q的小球以一定速度自小孔O豎直向下射入兩板間，桿ab在磁場(chǎng)I中運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球恰好能勻速下落；桿ab從磁場(chǎng)I右邊界離開(kāi)時(shí)，小球恰好從孔O′離開(kāi)，忽略極板間充放電時(shí)間。重力加速度為g。（1）求桿ab在磁場(chǎng)I中運(yùn)動(dòng)時(shí)通過(guò)每個(gè)電阻R的電流；（2）求小球的質(zhì)量m和小球從O點(diǎn)射入兩板間的初速度大?。?/span>（3）將磁場(chǎng)I和Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度均增大到原來(lái)的k倍，桿ab進(jìn)入磁場(chǎng)I的速度v0和小球從O點(diǎn)射入兩板間的初速度均不變，發(fā)現(xiàn)小球一直豎直向下運(yùn)動(dòng)且從O′孔離開(kāi)時(shí)的速度與其初速度相等，求k值。3．（2021·河北石家莊·統(tǒng)考一模）如圖所示，某興趣小組設(shè)計(jì)了一款測(cè)量水深的裝置，內(nèi)壁光滑的P、Q兩汽缸通過(guò)容積可忽略的細(xì)管相連。汽缸P上端開(kāi)口，橫截面積為2S，汽缸Q下端封閉，橫截面積為S，使用前用密閉良好的輕質(zhì)活塞A和B在兩汽缸內(nèi)分別封閉一定質(zhì)量的理想氣體，穩(wěn)定時(shí)活塞A距P底部距離為L，P內(nèi)部氣體壓強(qiáng)為p0，活塞B恰好位于汽缸Q頂端且距汽缸底部為L，缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為4p0。使用時(shí)將此裝置置入深水中，根據(jù)測(cè)量活塞相對(duì)汽缸的位置可計(jì)算出裝置所處位置的水深。已知外界大氣壓強(qiáng)始終為p0（p0相當(dāng)于10m高的水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)）缸中氣體溫度保持不變。（1）若將該裝置放在水面下10m處（L<<10m），求穩(wěn)定后活塞A相對(duì)汽缸P向下移動(dòng)的距離d；（2）求該裝置可測(cè)量水深的最大值hm。4．（2021·河北石家莊·統(tǒng)考一模）夜色斑斕迎客來(lái)，燈光旖旎惹人醉——城市夜生活是我們感受幸福的一種方式。某商場(chǎng)利用單色激光和橫截面為梯形的透明介質(zhì)制造出了“光瀑布”，其原理如圖：梯形ABCD的邊BC=L，∠B=60°。單色激光與水平方向的AB邊成θ角斜向右下方射向透明介質(zhì)的AB邊時(shí)，BC邊會(huì)有豎直向下的光射出，配合干冰產(chǎn)生的煙霧效果，就會(huì)有“光瀑布”的感覺(jué)。已知該介質(zhì)對(duì)激光的折射率為。已知光在真空中的速度為c，不考慮光在介質(zhì)BC邊上的反射。（1）要使BC邊上所有區(qū)域都有光線豎直向下射出，求AB邊上有光線射入的區(qū)域最短長(zhǎng)度；（2）求光從AB邊射入到從BC邊射出，在透明介質(zhì)中傳播的最長(zhǎng)時(shí)間。5．（2022·河北石家莊·統(tǒng)考一模）“上至九十九，下至剛會(huì)走，吳橋耍雜技，人人有一手”，這句千年民謠生動(dòng)反映了吳橋雜技文化的廣泛性和深厚的群眾基礎(chǔ)。某次雜技表演的過(guò)程可進(jìn)行如下簡(jiǎn)化：長(zhǎng)的輕繩上端固定不動(dòng)，一質(zhì)量的男演員站在高臺(tái)邊緣拉緊輕繩下端，繃緊的輕繩與豎直方向的夾角男演員從靜止向下擺動(dòng)，同時(shí)地面上的質(zhì)量的女演員沿男演員擺動(dòng)方向加速奔跑，當(dāng)男演員擺至最低點(diǎn)時(shí)，女演員速度達(dá)到5m/s，她迅速伸出雙手抱住男演員后一起向上擺起，兩演員均可視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度g取，求：（1）男演員在該表演過(guò)程中擺動(dòng)到最低點(diǎn)被抱住前對(duì)輕繩的拉力大??；（2）兩位演員一起擺到的最大高度。6．（2022·河北石家莊·統(tǒng)考一模）科學(xué)研究的過(guò)程中常利用電磁場(chǎng)來(lái)控制帶電粒子的軌跡。如圖所示，在平面第Ⅲ象限存在沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小，第Ⅰ象限存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小，第Ⅳ象限存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在x軸上N點(diǎn)處有一垂直x軸的足夠長(zhǎng)的擋板。質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的粒子從點(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)點(diǎn)進(jìn)入第Ⅳ象限，此后經(jīng)點(diǎn)進(jìn)入第Ⅰ象限。不計(jì)粒子的重力，忽略粒子間相互作用，粒子打在擋板上立即被吸收。（1）求第Ⅳ象限內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；（2）若帶電粒子經(jīng)過(guò)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后直接垂直打在擋板上，求帶電粒子從P點(diǎn)釋放到垂直打在擋板上經(jīng)歷的時(shí)間t；（3）若沿x軸正方向向右移動(dòng)擋板，使帶電粒子仍能垂直打在擋板上，求擋板可能位置的橫坐標(biāo)。7．（2022·河北石家莊·統(tǒng)考一模）如圖所示，兩個(gè)相同的、導(dǎo)熱良好、內(nèi)壁光滑的汽缸豎直放置，它們的底部由一可忽略容積的細(xì)管連通，汽缸的高為h，橫截面積為S。兩汽缸正中間位置各有一個(gè)質(zhì)量分別為和的活塞，兩活塞下部封閉有一定質(zhì)量的理想氣體b，左側(cè)活塞上部封閉另一理想氣體a，右側(cè)活塞上部為真空。重力加速為g，隨著外部溫度由開(kāi)始緩慢升高，右側(cè)汽缸中活塞位置不斷上升，求：（1）開(kāi)始時(shí)氣體a的壓強(qiáng)；（2）當(dāng)右側(cè)活塞剛好上升至汽缸頂部時(shí)，環(huán)境的溫度。8．（2022·河北石家莊·統(tǒng)考一模）如圖所示，某玻璃磚的橫截面是半徑為R的四分之一圓，該玻璃磚放置在真空中。一束單色光從A點(diǎn)出射，經(jīng)玻璃磚偏折后射出玻璃磚時(shí)出射光線平行于，已知，，光在真空中的傳播速度為c，求：（1）玻璃磚對(duì)該光的折射率n；（2）光從A點(diǎn)傳播到C點(diǎn)所用的時(shí)間t。9．（2023·河北石家莊·統(tǒng)考一模）我國(guó)科學(xué)家首創(chuàng)的超聲消融術(shù)是一種超聲波聚焦病灶部位進(jìn)行照射治療的先進(jìn)技術(shù)。如圖甲所示，一列超聲波從介質(zhì)1進(jìn)入介質(zhì)2中繼續(xù)傳播，A、B、C為傳播方向上的三個(gè)點(diǎn)。圖乙為時(shí)刻A質(zhì)點(diǎn)右側(cè)介質(zhì)1中的部分波形圖，此時(shí)該波恰好傳播至介質(zhì)2中的B點(diǎn)，圖丙為該時(shí)刻之后B點(diǎn)的振動(dòng)圖像。已知B、C兩質(zhì)點(diǎn)間的距離0.75cm，波在介質(zhì)2中的傳播速度為。求：（1）該波在介質(zhì)1中傳播速度的大??；（2）從質(zhì)點(diǎn)B開(kāi)始振動(dòng)到質(zhì)點(diǎn)C第一次到達(dá)波谷經(jīng)歷的時(shí)間。10．（2023·河北石家莊·統(tǒng)考一模）如圖所示平面直角坐標(biāo)系內(nèi)，第一象限在以A點(diǎn)和C點(diǎn)連線為對(duì)角線的矩形區(qū)域內(nèi)存在平行y軸豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在第三、四象限存在著垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。位于A點(diǎn)的粒子源可以水平向右發(fā)射電荷量均為，質(zhì)量均為m的同種粒子，粒子發(fā)射速度在0到之間。已知速度為的粒子恰好從C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，并從原點(diǎn)O射出磁場(chǎng)，不計(jì)粒子重力及粒子間的相互作用。求：（1）勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大??；（2）粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)的縱坐標(biāo)范圍。11．（2023·河北石家莊·統(tǒng)考一模）如圖所示，豎直光滑半圓環(huán)固定在水平光滑桌面上，兩足夠長(zhǎng)、間距為的光滑彈性擋板a、粗糙彈性擋板b垂直桌面平行固定放置，兩擋板與直徑AC延長(zhǎng)線的夾角均為30°。一長(zhǎng)度大于半圓環(huán)直徑的輕桿兩端通過(guò)鉸鏈各連接一質(zhì)量均為m的彈性小球P和Q，小球Q放在桌面上，小球P套在豎直圓環(huán)上，初始時(shí)小球P靜止在A點(diǎn)，桿沿直徑AC方向?，F(xiàn)使小球P以速度豎直向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)P運(yùn)動(dòng)到圓環(huán)最高點(diǎn)B時(shí)，連接小球Q的鉸鏈斷開(kāi)，小球Q繼續(xù)向左運(yùn)動(dòng)無(wú)碰撞穿過(guò)a板上的小孔后與擋板b發(fā)生碰撞，且每次碰撞時(shí)垂直擋板方向上的分速度等大反向，小球Q受到擋板b的摩擦力是其受到b板壓力的倍。已知重力加速度為g，圓環(huán)半徑為，兩小球均可視為質(zhì)點(diǎn)，小球Q與擋板的碰撞時(shí)間遠(yuǎn)小于小球Q在兩擋板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。求：（1）鉸鏈斷開(kāi)時(shí)，小球Q的速度大?。?/span>（2）小球Q進(jìn)入擋板區(qū)域后運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，兩擋板對(duì)小球Q做的總功；（3）小球Q與擋板b第一次碰撞點(diǎn)和最終碰撞點(diǎn)間的距離。
參考答案：1．（1）60J；（2）5m【詳解】（1）設(shè)炸藥爆炸甲的速度大小為v1，甲在圓弧軌道上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒，有解得v1=5m/s設(shè)炸藥爆炸瞬間乙的速度大小為v2，炸藥炸開(kāi)過(guò)程中甲、乙組成的系統(tǒng)在水平方向上動(dòng)量守恒，有解得v2=3m/s根據(jù)能量守恒定律可得炸藥爆炸過(guò)程中釋放的化學(xué)能為（2）由題意并根據(jù)牛頓第二定律可知兩物塊在粗糙水平面上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度大小相等，均為 設(shè)物塊乙經(jīng)過(guò)t時(shí)間停止運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得at=v2解得t=3s甲物體在水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)間為甲被彈開(kāi)至再次回到出發(fā)點(diǎn)用時(shí)大于3s，且甲再次回到出發(fā)點(diǎn)時(shí)乙已經(jīng)靜止，距出發(fā)點(diǎn)距離為設(shè)甲再次與乙碰前速度為v3，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得解得v3=4m/s設(shè)甲、乙發(fā)生彈性碰撞,的速度分別為v4、v5，由動(dòng)量守恒定律得由機(jī)械能守恒定律得解得v4=-1m/sv5=3m/s甲向左運(yùn)動(dòng)的位移為乙向右運(yùn)動(dòng)的位移為兩物塊最終靜止時(shí)相距的距離為d=x2+x3=5m2．（1）；（2）；3v0；（3）【詳解】（1）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，金屬桿ab勻速切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=BLv0根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得通過(guò)ab的電流為通過(guò)每個(gè)電阻R的電流為（2）金屬板間電勢(shì)差為U1=I1R設(shè)桿ab在磁場(chǎng)I中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，則d=v0t小球做勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平衡條件有聯(lián)立解得設(shè)小球從O點(diǎn)射入兩板間的初速度大小為v，則根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有3d=vt解得v=3v0（3）磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)?/span>kB后，小球先做勻減速運(yùn)動(dòng)后做勻加速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)金屬桿ab勻速切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E′=kBLv0兩板間的電勢(shì)差為設(shè)小球做勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a1，根據(jù)牛頓第二定律有設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間t1，桿ab進(jìn)入磁場(chǎng)II，則由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有此時(shí)小球的速度為小球下落的位移為設(shè)小球做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為a2，根據(jù)牛頓第二定律有設(shè)再經(jīng)過(guò)時(shí)間t2小球從O’孔離開(kāi)，則由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有t2時(shí)間內(nèi)小球下落的位移為兩個(gè)階段的位移滿足s1+s2=3d聯(lián)立解得3．（1）；（2）50m【詳解】(1)若該裝置放入水深10m處，由于p0相當(dāng)于10m高的水產(chǎn)生的壓強(qiáng)，因此此時(shí)汽缸P中氣體的壓強(qiáng)等于2p0，由于汽缸Q中氣體的壓強(qiáng)等于4p0，因此活塞B不動(dòng)。設(shè)活塞A向下移動(dòng)距離為d，P內(nèi)氣體為等溫變化，由理想氣體狀態(tài)方程得解得(2)當(dāng)測(cè)量最大深度時(shí)，活塞A剛好到汽缸P的底端，設(shè)活塞B向下移動(dòng)的距離為x，當(dāng)活塞B再次靜止時(shí)，上下兩部分氣體壓強(qiáng)相等，設(shè)為p1，對(duì)P中氣體，由玻意耳定律得對(duì)Q中的氣體，由玻意耳定律得解得又因?yàn)?/span>所以4．（1）L；（2）【詳解】（1）如圖所示，光線自BC折射后豎直向下，由幾何關(guān)系可知光線在BC邊上的折射角為60°。設(shè)光線在BC邊上的入射角為α，則根據(jù)折射定律有解得α=30°所以△EBO為等邊三角形，若BC邊上所有區(qū)域都有光線豎直向下射出，即O與C重合時(shí)，有BE=BC=L即此時(shí)AB上有光線射入的區(qū)域的最短長(zhǎng)度為L。（2）根據(jù)（1）題分析可知，從C點(diǎn)射出的光線在透明介質(zhì)中傳播的時(shí)間最長(zhǎng)，即從距離B點(diǎn)為L的點(diǎn)入射的光線傳播時(shí)間最長(zhǎng)，由幾何關(guān)系易得其傳播距離為s=L光線在介質(zhì)中的光速為解得最長(zhǎng)時(shí)間為5．（1）；（2）【詳解】（1）由機(jī)械能守恒定律，有解得繩子對(duì)男演員拉力為T，根據(jù)牛頓第二定律解得男演員對(duì)繩子的拉力為，根據(jù)牛頓第三定律（2）女演員抱住男演員的過(guò)程中動(dòng)量守恒，有解得由能量守恒定律有解得6．（1）；（2）；（3）【詳解】（1）粒子在第Ⅲ象限做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能定理得解得作出帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡由幾何關(guān)系得解得由洛倫茲力提供向心力得解得（2）帶電粒子在第Ⅲ象限內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)    得帶電粒子在第Ⅳ象限內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由幾何關(guān)系得，粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間帶電粒子在第Ⅰ象限內(nèi)做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)帶電粒子從P點(diǎn)釋放到垂直打在擋板上經(jīng)歷的時(shí)間（3）帶電粒子在第Ⅰ象限內(nèi)做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)的合成與分解法則可知粒子從M到之后首次速度與x軸平行的過(guò)程中，沿x軸速度①若帶電粒子在第Ⅰ象限垂直打在擋板上，N點(diǎn)的橫坐標(biāo)為解得或②若帶電粒子在第Ⅳ象限垂直打在擋板上，N點(diǎn)的橫坐標(biāo)為解得或綜合可得方法2：帶電粒子第1次在第Ⅰ象限垂直打在擋板上帶電粒子第2次在第Ⅳ象限垂直打在擋板上帶電粒子第3次在第Ⅰ象限垂直打在擋板上帶電粒子第4次在第Ⅳ象限垂直打在擋板上帶電粒子第5次在第Ⅰ象限垂直打在擋板上……解得7．（1）；（2）【詳解】（1）對(duì)右側(cè)汽缸中的活塞，受力平衡有對(duì)左側(cè)汽缸中的活塞，受力平衡有解得（2）在緩慢升溫過(guò)程中兩部分氣體的壓強(qiáng)均不變，均為等壓變化。設(shè)右側(cè)活塞剛好上升至汽缸頂部時(shí)，左側(cè)活塞下降x，對(duì)a氣體，初態(tài)，末態(tài)由蓋-呂薩克定律得對(duì)b氣體，初態(tài)，末態(tài)由蓋-呂薩克定律得解得8．（1）；（2）【詳解】（1）光路如圖由幾何關(guān)系可知解得可知玻璃磚的折射率（2）由幾何關(guān)系可知光從A點(diǎn)出射到射出玻璃磚的時(shí)間?9．（1）；（2）【詳解】（1）超聲波在介質(zhì)2中傳播時(shí)在兩種介質(zhì)中傳播時(shí)周期不變，則在介質(zhì)1中傳播時(shí)（2）超聲波從B傳到C的時(shí)間為波傳到C點(diǎn)時(shí)開(kāi)始起振的方向向下，則到達(dá)波谷時(shí)還需要則質(zhì)點(diǎn)C第一次到達(dá)波谷的時(shí)間為10．（1）；（2）【詳解】（1）粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示則從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中，豎直方向上有水平方向上有解得（2）粒子運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的豎直分速度為，則解得豎直速度與水平速度相等，合速度與水平夾角為，從不同位置進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子豎直速度均為，合速度與x軸正向夾角為，且設(shè)粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，有解得當(dāng)時(shí)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的間距為解得最低點(diǎn)的坐標(biāo)為解得因?yàn)?/span>，所以11．（1）；（2）；（3）【詳解】（1）小球P運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，設(shè)小球Q速度大小為，小球P速度大小為，兩球速度與桿夾角大小相等，設(shè)為，則有小球P從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到豎直環(huán)最高點(diǎn)的過(guò)程中，兩小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，有解得（2）小球在兩擋板間來(lái)回運(yùn)動(dòng)，通過(guò)碰撞，平行于擋板的速度逐漸減小為零，垂直于擋板的速度大小不變，最終垂直于兩擋板往復(fù)運(yùn)動(dòng)，小球Q最后速度大小為由動(dòng)能定理可得，擋板對(duì)小球Q做的總功為解得（3）小球Q每次與b板碰撞，垂直于擋板方向由動(dòng)量定理可得平行于擋板方向由動(dòng)量定理有解得小球Q沿?fù)醢宸较蛩俣葴p為零前，與b板碰撞的次數(shù)為解得小球Q與b板碰撞相鄰兩次的時(shí)間間隔為解得小球Q每次和擋板b碰撞后到再次和擋板b碰撞，平行于擋板方向的位移為等差數(shù)列。小球Q和擋板碰撞30次，平行于擋板方向的總位移為解得