河北省唐山市高考物理三年（2021-2023）模擬題（一模）按題型分類匯編-02解答題 一、解答題1．（2021·河北唐山·統(tǒng)考一模）如圖所示，固定斜面傾角為θ，小物塊A和B的質量分別為2m和m，與斜面之間的動摩擦因數(shù)分別為μ1和μ2。開始時小物塊B恰好靜止在距離斜面頂端x0處，此時小物塊B所受摩擦力為最大靜摩擦力。小物塊A從斜面頂端由靜止釋放，一段時間后與物塊B發(fā)生彈性正碰，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，A與B均可視為質點，求：（1）物塊A與B發(fā)生碰撞后物塊B的速度；（2）若物塊A與B在斜面上只能發(fā)生一次碰撞，斜面長度應小于多少？2．（2021·河北唐山·統(tǒng)考一模）如圖所示為一研究導體棒在磁場中運動的裝置。兩平行光滑金屬軌道傾角為30°，導軌間距d=1m。導軌上端通過單刀雙擲開關可以分別與1、2相連，其中1連接光電管，2連接一個電容C=0.25F的電容器。兩平行導軌間存在著垂直于軌道平面向上的勻強有界磁場，磁感應強度B=IT，磁場長度DE=1m。現(xiàn)利用光電管把光信號轉換為電信號，A和K分別是光電管的陽極和陰極，電源電壓為U。用發(fā)光功率為P的激光器發(fā)出頻率為的光全部照射在K上，開關與1接通，回路中形成電流。已知陰極K材料的逸出功為W0，普朗克常量為h，電子電荷量為e。初始時導體棒恰好能靜止在磁場上邊緣D處，導體棒垂直導軌放置，各處電阻均不計，重力加速度取10m/s2。求：（1）光電子到達A時的最大動能Em；（答案用字母表示）（2）假設每個入射的光子會產(chǎn)生1個光電子，所有的光電子都能到達A，激光器發(fā)光功率P=13.26w，=6.4×1014Hz、H=6.63×10-34J·S、e=1.6×10-19C，求導體棒的質量m；（3）把開關快速搬到位置2，導體棒向下運動起來，在運動過程中始終與導軌垂直，求導體棒運動到E處時的速度大小。3．（2021·河北唐山·統(tǒng)考一模）2020年抗擊新冠病毒已成為常態(tài)。如圖為某學校所用手持3L消毒噴霧壺結構圖，某同學裝入1.5L水后旋緊壺蓋，關閉噴水閥門，拉動手柄打氣20次，每次打入氣體體積相同，壓強均為105Pa。從較高層教室窗口釋放一軟細塑料管并連接置于地面的噴壺嘴，接著打開噴水閥門，壺內水沿塑料軟管上升停止上升時管內水面與壺內水面的高度差為10m。測出塑料軟管每米容納水 Vo=20ml，不考慮環(huán)境溫度的變化和壺內噴水管的體積，g=10m/s2。求加壓20次后壺內的氣體壓強為多少。4．（2021·河北唐山·統(tǒng)考一模）某種光學元件由兩種不同透明物質Ⅰ和Ⅱ制成，其橫截面如圖所示，O為中點，，半圓形透明物質Ⅰ的半徑為R，一束光線在紙面內從半圓面上的P點沿方向射入，折射至面時恰好發(fā)生全反射，再從邊上的Q點垂直射出邊，真空中光速為c，光從P傳到Q所用時間，求：（結果可用根式表示）（1）該透明物質Ⅱ對該光的折射率；（2）該透明物質Ⅰ對該光的折射率。5．（2022·河北唐山·統(tǒng)考一模）平面直角坐標系第一象限存在沿y軸負方向的勻強電場，第四象限存在垂直于坐標平面向外的勻強磁場，如圖所示。質量為m、電荷量為q的帶正電粒子，從y軸上的M點，以垂直于y軸的初速度射入電場，經(jīng)由x軸上的N點進入磁場，最終粒子在P點垂直y軸離開磁場。已知M、N兩點到原點距離分別為，，不計粒子重力。（1）勻強電場的電場強度E的大??；（2）勻強磁場的磁感應強度B的大小。6．（2022·河北唐山·統(tǒng)考一模）水平滑道MN兩側的水平平臺與木板B的上表面平齊，木板B靜止在左側平臺側壁處，物體A從左側平臺以某一大小的初速度向右滑上木板B，如圖所示。水平滑道MN足夠長，在木板B到達右側平臺之前，物體A與木板已達到共速，木板B與右側平臺側壁相碰后立刻停止運動。右側平臺與粗糙斜面PQ平滑連接，物體C在摩擦力的作用下靜止在斜面上的E點，PE間距為x。物體A和木板B的質量均為m，物體C的質量為，木板長為L，物體A與木板B之間、物體A和C與斜面間動摩擦因數(shù)均為，其它接觸面均光滑，物體A、C均可視為質點。（1）若物體A與木板共速時恰好滑到木板的右端，求物體A初速度的大小；（2）若要求物體A能夠滑上右側平臺，求物體A初速度的最小值；（3）若物體A以速度由P點沖上斜面，經(jīng)時間與物體C發(fā)生彈性碰撞，碰后物體C經(jīng)時間速度減小到零，試推理計算總時間最大時x的取值。7．（2022·河北唐山·統(tǒng)考一模）如圖為某型號家用噴水壺的外形圖和原理圖，壺中氣筒內壁的橫截面積，活塞的最大行程為，正常噴水時壺內氣體需達到壓強Pa以上。壺內裝水后，將壓柄連接的活塞壓到氣筒的最底部，此時壺內氣體體積為，壓強為Pa，溫度為27℃。已知大氣壓強Pa。（1）將噴水壺放到室外，室外氣溫為9℃，求穩(wěn)定后壺內氣體的壓強；（2）在室外且溫度保持不變，為了使噴水壺達到工作狀態(tài)，至少需要通過壓柄充氣多少次？8．（2022·河北唐山·統(tǒng)考一模）如圖所示，扇形AOB為透明柱狀介質的橫截面，扇形的半徑大小為R，OM為扇形的角平分線，。一束平行于角平分線OM的單色光由OA面射入介質，折射光線與OB平行且恰好打到圓弧面上的M點。（1）求介質對單色光的折射率：（2）若使折射光線在圓弧面上恰好全反射，求平行于OM的單色光在OA面上的入射點需沿OA面向上移動距離。9．（2023·河北唐山·統(tǒng)考一模）如圖所示，一光滑圓弧軌道ABC固定在豎直平面內，半徑R=7.5m，圓弧軌道的圓心O在圓弧最低點B的正上方，其中∠AOB=60°。圓弧軌道左側有一順時針方向勻速轉動的水平傳送帶，傳送帶上表面與圓弧軌道的圓心O在同一高度?，F(xiàn)將可視為質點的物塊P從傳送帶左端M由靜止釋放，離開傳送帶右端N時恰好與傳送帶共速，從A點沿切線方向進入圓弧軌道。已知物塊P的質量m=3kg，重力加速度g取，求：（1）傳送帶的速度；（2）物塊到達軌道最低的B時，小物塊P對軌道的壓力。10．（2023·河北唐山·統(tǒng)考一模）豎直放置的導熱薄壁汽缸由兩個粗細不同的圓柱形筒組成，汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之間封閉有一定量的理想氣體，兩活塞用一輕桿連接，活塞Ⅰ、Ⅱ的質量均為m，面積分別為S、2S。初始時活塞Ⅰ上面放置質量為2m的物塊M，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，活塞Ⅰ到汽缸連接處的距離為h、活塞Ⅱ到汽缸連接處的距離為2h，如圖所示。已知活塞外大氣壓強為，活塞外溫度恒定，忽略活塞與缸壁間的摩擦，汽缸無漏氣，不計輕桿的體積。若，求：（1）汽缸內理想氣體的壓強與大氣壓強的比值；（2）輕輕拿走塞Ⅰ上面放置的物塊，待系統(tǒng)穩(wěn)定時活塞Ⅰ到汽缸連接處的距離。11．（2023·河北唐山·統(tǒng)考一模）如圖所示，xOy為平面直角坐標系，在y>d的空間Ⅰ內存在沿x軸正方向的勻強電場。在0<y<d的空間Ⅱ內存在沿y軸正方向的勻強電場和垂直于紙面向外的勻強磁場，電場強度大小與空間Ⅰ中的相同，磁感應強度大小為，在y<0的空間Ⅲ存在與y軸正方向成53°的勻強電場，電場強度的大小為。現(xiàn)將一帶正電的小球從y軸上的點由靜止釋放，經(jīng)空間Ⅰ區(qū)域到達點進入空間Ⅱ．并從x軸上的D點進入空間Ⅲ，D點未畫出。已知粒子的電荷量大小為q，質量為m，重力加速度取g，，。求：（1）小球到達C點時的速度大小；（2）小球在空間Ⅱ內運動的時間；（3）小球進入空間Ⅲ后，經(jīng)偏轉到達y軸上F點（F點未畫出），則DF兩點間電勢差。
參考答案：1．（1）；（2）【詳解】（1）A加速下滑，由動能定理得對于AB碰撞過程，由動量守恒定律得由機械能守恒定律得聯(lián)立方程，解得，（2）若A、B發(fā)生第一次碰撞后到恰好要發(fā)生第二次，運動時間為t，A的位移為B的位移為且有解得則斜面的長度2．(1)；(2)；(3)【詳解】（1）根據(jù)光電效應方程可知逸出的電子在電場中加速向A運動，根據(jù)動能定理聯(lián)立解得(2)每秒鐘到達K極的光子數(shù)量為n，則每秒鐘逸出電子個數(shù)為n個，則回路的電流強度得，由平衡條件知，初始時刻解得(3)開關撥向2后，導體棒開始在磁場中運動，當速度為v時，由牛頓運動定律得由滿足聯(lián)立代入數(shù)據(jù)可解得所以從D到E處做勻加速運動=3．2.3×105Pa【詳解】加壓20次，對壺內封閉在水上方的空氣和打入的空氣做等溫變化初態(tài)：                        末態(tài)：壓強設為，                              由玻意耳定律得打開噴水閥門，塑料軟管內水停止上升時，壺內水面上方氣壓      由玻意耳定律得                            解得2.3×105Pa4．(1)；(2)【詳解】(1)由題意可知，光線射向面恰好發(fā)生全反射，反射光線垂直于面從棱鏡射出，光路圖如圖所示設光線在透明物質Ⅱ中發(fā)生全反射的臨界角為，在點剛好發(fā)生全反射。由幾何關系可知，則解得(2)物質Ⅰ中光速為物質Ⅱ中光速為物質Ⅰ中用時由幾何關系知物質Ⅱ中用時已知，光從傳到所用時間聯(lián)立解得5．（1）；（2）【詳解】（1）粒子在電場中運動時，y方向做勻加速運動x軸方向有解得（2）離開電場時粒子在N點速度與x軸方向夾角，粒子在磁場中做圓周運動由幾何關系解得6．（1）；（2）；（3）【詳解】（1）物體A滑上木板B，由動量守恒定律由能量轉化守恒定律可得（2）設共速時物體在木板上滑過的距離為d，由動量和能量守恒定律，木板碰到右側平臺側壁停止運動，物體A剛好減速運動到平臺上，由能量守恒可得（3）物體A和C與斜面間動摩擦因數(shù)相同，沿斜面向上減速滑行的加速度大小相同，設加速度大小為a，物體A減速到E點時的速度為A、C彈性碰撞，物體C減速到零可得可知t最大時，最大，即此時7．（1）p2=0.94×105Pa ；（2）【詳解】（1）由氣體發(fā)生等容變化有其中p1=1.0×105Pa、T1=300K、T2=282K解得p2=0.94×105Pa（2）將原有氣體轉化為工作壓強其中，p2=0.94×105 Pa，p=1.3×105 Pa解得打入n次的外界氣體轉換為工作壓強過程，根據(jù)玻意耳定律其中                   解得取8．（1） ；（2）【詳解】（1）單色光平行于OM，∠AOM =30°，則=60°O1M平行于OB，則∠OM O1 =30°所以γ=30°（2）光在O3點恰好全反射，∠OO2O3 =120°由正弦定理解得OO2=△M O1O是等腰三角形OO1=所以入射光在OA面方向平移的距離9．（1）5；（2）【詳解】（1）設傳送帶速度v0，則在A點時解得（2）從A到B其中在B點時解得根據(jù)牛頓第三定律可知小物塊P對軌道的壓力10．（1）；（2）【詳解】（1）設汽缸內理想氣體的壓強為，對系統(tǒng)整體由平衡條件可得解得解得結合可得（2）輕輕拿走塞Ⅰ上面放置的物塊，設穩(wěn)定時，汽缸內氣體的壓強為，根據(jù)平衡條件可得解得根據(jù)玻意耳定律解得根據(jù)題意可得則設活塞Ⅰ到汽缸連接處的距離為，根據(jù)幾何知識解得11．（1）；（2）；（3）【詳解】（1）到達C點時，豎直速度時間則水平速度則小球到達C點時的速度大小與x軸的夾角即方向與x軸正向夾角為45°；（2）因可知則粒子進入?yún)^(qū)域Ⅱ內做勻速圓周運動，半徑為可知粒子垂直x軸進入空間Ⅲ，則運動時間（3）進入空間Ⅲ后水平方向向左做勻加速運動，豎直方向因為則向下做勻速運動，則FO兩點間電勢差DO兩點間電勢差DF兩點的電勢差 

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