河北省張家口市高考物理三年（2021-2023）模擬題（一模）按題型分類匯編-02解答題 一、解答題1．（2021·河北張家口·統(tǒng)考一模）如圖所示，光滑水平面上質(zhì)量為的滑塊A和質(zhì)量為的滑塊B用輕彈簧連接，彈簧處于壓縮狀態(tài)且彈性勢(shì)能為，滑塊A與左側(cè)豎直墻壁接觸但不粘連，整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)將滑塊B由靜止自由釋放，彈簧恰好恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，滑塊B與靜止在水平面上質(zhì)量為的滑塊C發(fā)生碰撞且粘合在一起，求：（1）滑塊B、C碰后瞬間的速度大小；（2）彈簧第二次恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，滑塊A與滑塊的速度大小.2．（2021·河北張家口·統(tǒng)考一模）如圖所示，間距的平行且足夠長(zhǎng)的導(dǎo)軌由傾斜、水平兩部分組成，傾斜部分傾角，在傾斜導(dǎo)軌頂端連接一阻值的定值電阻，質(zhì)量的金屬桿垂直導(dǎo)軌放置且始終接觸良好，并在整個(gè)區(qū)域加一垂直于傾斜軌道所在斜面向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度的勻強(qiáng)磁場(chǎng).現(xiàn)讓金屬桿從距水平面高度處由靜止釋放，金屬桿在傾斜導(dǎo)軌上先加速再勻速運(yùn)動(dòng)，然后進(jìn)入水平導(dǎo)軌部分，再經(jīng)過位移速度減為零.已知金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)，導(dǎo)軌與金屬桿的電阻不計(jì)，金屬棒在導(dǎo)軌兩部分銜接點(diǎn)機(jī)械能損失忽略不計(jì)，重力加速度.求：（1）金屬桿勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大??；（2）金屬桿在傾斜導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)階段，通過電阻R的電量和電阻R產(chǎn)生的焦耳熱；（3）金屬桿水平導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受摩擦力的沖量大小.3．（2021·河北張家口·統(tǒng)考一模）如圖所示，一根粗細(xì)均勻、長(zhǎng)的細(xì)玻璃管開口朝下豎直放置，玻璃管中有段長(zhǎng)的水銀柱，上端封閉了一段長(zhǎng)的空氣柱，外界大氣溫度為27℃，外界大氣壓強(qiáng)恒為.現(xiàn)將玻璃管緩慢旋轉(zhuǎn)至開口豎直向上，若空氣柱可以看作理想氣體，求：（1）開口豎直向上時(shí)，封閉空氣柱的長(zhǎng)度；（2）再對(duì)B端緩慢加熱，封閉氣柱溫度為多少開時(shí)，水銀柱上端恰好上升到管口處.4．（2021·河北張家口·統(tǒng)考一模）如圖所示，一半徑為R的透明球體置于真空中，是一條通過透明球體球心的直線，一單色細(xì)光束平行于射向球體，B為入射點(diǎn)，且夾角，為出射光線，與夾角，已知光在真空中的傳播速度為c，求：（1）透明球體材料對(duì)該單色細(xì)光束的折射率；（2）該單色細(xì)光束從B點(diǎn)傳播到C點(diǎn)的時(shí)間.5．（2022·河北張家口·統(tǒng)考一模）如圖所示，足夠長(zhǎng)的固定光滑斜面的傾角=30°，斜面頂端有一輕質(zhì)光滑定滑輪。質(zhì)量為m的滑塊P通過不可伸長(zhǎng)的細(xì)線繞過定滑輪與重物Q相連。開始時(shí)托著重物Q使細(xì)線豎直且恰好處于繃直狀態(tài)，滑塊P與滑輪間的輕繩與斜面平行。現(xiàn)由靜止釋放重物Q，重物Q豎直向下運(yùn)動(dòng)經(jīng)過時(shí)間t0時(shí)，細(xì)線突然被燒斷，發(fā)現(xiàn)滑塊P又經(jīng)過時(shí)間t0恰好回到了出發(fā)位置，重力加速度為g，求：（1）重物Q的質(zhì)量；（2）滑塊P從開始運(yùn)動(dòng)到返回出發(fā)位置過程中運(yùn)動(dòng)的路程。6．（2022·河北張家口·統(tǒng)考一模）如圖所示，平面直角坐標(biāo)系xOy的第一象限存在垂直于xOy平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，第二象限存在沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E。一質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電粒子在x軸上的A(- d，0)點(diǎn)沿y軸正方向射入電場(chǎng)區(qū)域，粒子第一次經(jīng)過y軸時(shí)的速度方向與y軸正方向的夾角為60°，之后每相鄰兩次經(jīng)過y軸時(shí)的位置間距相等。不計(jì)粒子重力。求：（1）粒子的初速度v0的大??；（2）勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；（3）粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到第n次經(jīng)過y軸的時(shí)間。7．（2022·河北張家口·統(tǒng)考一模）如圖所示，豎直放置的汽缸內(nèi)用活塞密封一定質(zhì)量的理想氣體。初始時(shí)，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為1.5×105Pa，體積為600mL，溫度為200K，活塞被缸內(nèi)的卡扣托住。現(xiàn)緩慢升高缸內(nèi)氣體溫度，當(dāng)氣體溫度達(dá)到600K時(shí)，活塞對(duì)卡扣的壓力恰好減為0，然后繼續(xù)緩慢升高缸內(nèi)氣體溫度到800K，整個(gè)過程氣體吸收的熱量為600J且未漏氣，不計(jì)汽缸和活塞間的摩擦。求：（1）缸內(nèi)氣體在溫度為800K時(shí)的體積；（2）整個(gè)過程氣體內(nèi)能的增加量。8．（2022·河北張家口·統(tǒng)考一模）如圖所示，某玻璃磚的橫截面是一個(gè)直角梯形，其中∠ABC=90°，∠BCD=60°。一束單色光在橫截面內(nèi)沿與AB邊成30°角的方向從O點(diǎn)射入玻璃磚，最終垂直BC邊射出玻璃磚。（1）求玻璃磚對(duì)該單色光的折射率；（2）僅改變單色光與AB邊的夾角，當(dāng)CD邊恰好有光線射出時(shí)，求單色光與AB邊夾角的余弦值。9．（2023·河北張家口·統(tǒng)考一模）如圖所示，帶有氣，導(dǎo)熱性能良好的汽缸固定在水平地面上，厚度不計(jì)的輕質(zhì)活塞在汽缸內(nèi)可以自由移動(dòng)，初始時(shí)活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)且活塞兩側(cè)氣體的體積均為V，現(xiàn)打開氣嘴，穩(wěn)定后右側(cè)氣體的體積為1.2V，已知環(huán)境溫度不變，大氣壓強(qiáng)恒為p0。（1）求初始時(shí)內(nèi)氣體的壓強(qiáng)；（2）若通過氣嘴向缸內(nèi)充人壓強(qiáng)為p0的空氣，求充入多少體積的空氣可以使活塞回到初始位置。10．（2023·河北張家口·統(tǒng)考一模）小明和小強(qiáng)玩遙控賽車，他們讓兩個(gè)小車在同一直線上沿同一方向勻速運(yùn)動(dòng)，小明的車在前，速度為2m/s，小強(qiáng)的車在后，速度為5m/s。當(dāng)兩小車相距3m時(shí)小明和小強(qiáng)同時(shí)開始剎車，兩玩具車剎車過程均可視為勻變速運(yùn)動(dòng)，已知小明的玩具車剎車時(shí)加速度大小為1。（1）如果小強(qiáng)的玩具車剎車的加速度大小為2.5m/s2，求兩車的最小距離；（2）如果兩玩具車相距5m時(shí)開始剎車，小強(qiáng)的玩具車剎車的加速度大小為2，求整個(gè)過程兩車的距離s與時(shí)間t的關(guān)系。11．（2023·河北張家口·統(tǒng)考一模）如圖所示的平面直角坐標(biāo)系xOy內(nèi)，在第一象限的區(qū)域內(nèi)存在直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域存在一左端開有小孔的圓弧形絕緣擋板，擋板分別與直線和x軸相切，擋板區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中未畫出）。一質(zhì)量為 電荷量為+q的粒子從O點(diǎn)以速度v平行紙面射入電場(chǎng)，入射方向與x軸的夾角，粒子經(jīng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后恰沿水平方向經(jīng)過直線，之后勻速運(yùn)動(dòng)經(jīng)過小孔進(jìn)入擋板內(nèi)，在磁場(chǎng)和擋板共同作用下經(jīng)過一段時(shí)間又從小孔射出，不計(jì)粒子重力，粒子和擋板碰撞時(shí)無能量損失，求（1）的區(qū)域內(nèi)勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小；（2）擋板內(nèi)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值；（3）在區(qū)域加上水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，調(diào)整擋板區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)，粒子從小孔射入擋板區(qū)域后仍能從小孔射出，求所加電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度和調(diào)整后的磁感應(yīng)強(qiáng)度B'的關(guān)系。
參考答案：1．(1) ；(2) ， 【詳解】(1) 彈簧恰好恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，根據(jù)能量守恒，物塊B的速度滑塊B、C碰后解得：(2)碰后到彈簧第二次恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)， ，解得： ，2．(1) ；(2)2C， ；(3)【詳解】(1) 金屬桿勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)合力為零 ，解得：(2) 通過電阻R的電量解得：根據(jù)能量守恒，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱解得：(3)根據(jù)動(dòng)量定理且解得：3．(1)23.4cm；(2)750K【詳解】(1)初態(tài) ， ，末態(tài)，根據(jù)解得封閉空氣柱的長(zhǎng)度(2) 水銀柱上端恰好上升到管口處，壓強(qiáng)，體積 ，根據(jù)解得：4．(1) ； (2) 【詳解】(1)入射角i=60°，光線經(jīng)過兩次偏折 解得由折射定律解得(2)光束在透明體內(nèi)傳播速度傳播時(shí)間解得5．（1）；（2）【詳解】（1）細(xì)線斷前，由牛頓第二定律可知，對(duì)滑塊P有對(duì)重物Q有滑塊P的位移滑塊P在時(shí)的速度細(xì)線斷后，由牛頓第二定律可知滑塊P的加速度大小又經(jīng)過時(shí)間，滑塊P運(yùn)動(dòng)的位移由題意可知解得（2）細(xì)線斷后滑塊P沿斜面上升的距離滑塊P從開始運(yùn)動(dòng)到返回出發(fā)位置運(yùn)動(dòng)的路程解得6．（1）；（2）；（3）見解析【詳解】（1）粒子進(jìn)入電場(chǎng)后做類平拋運(yùn)動(dòng)，沿x軸方向的加速度大小從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到第一次經(jīng)過y軸的過程，x軸方向有第一次經(jīng)過y軸時(shí)有聯(lián)立解得（2）粒子第一次經(jīng)過y軸時(shí)的速度大小粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)洛倫茲力提供向心力由幾何關(guān)系可知，粒子每次進(jìn)入磁場(chǎng)到離開磁場(chǎng)的過程中沿y軸方向運(yùn)動(dòng)的距離粒子每次從y軸進(jìn)入電場(chǎng)到離開電場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間時(shí)間內(nèi)，粒子沿y軸方向運(yùn)動(dòng)的距離為由題意可知聯(lián)立解得（3）設(shè)粒子從A點(diǎn)到第一次經(jīng)過y軸的時(shí)間為，則由解得粒子第一次經(jīng)過y軸到第二次經(jīng)過y軸，在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由幾何關(guān)系可知粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期解得粒子第二次經(jīng)過y軸到第三次經(jīng)過y軸，在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間所以粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到第n次經(jīng)過y軸時(shí)的時(shí)間7．（1）；（2）【詳解】（1）活塞脫離卡扣之后為等壓變化過程，由解得（2）活塞脫離卡扣之前為等容變化，由解得活塞脫離卡扣后，等壓變化過程氣體體積的變化量氣體對(duì)外做的功為根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知8．（1）；（2）【詳解】（1）畫出光束在玻璃磚中傳播的光路圖如圖所示光線在AB邊上的O點(diǎn)發(fā)生折射，入射角為60°，折射角為，光線垂直BC邊離開玻璃磚，由幾何關(guān)系可知，在O點(diǎn)的折射光線與CD邊夾角又因?yàn)?/span>解得所以玻璃磚對(duì)該單色光的折射率為（2）設(shè)CD邊恰好有光線射出時(shí)，入射光線與AB邊的夾角為，折射角為，由折射定律可知設(shè)剛好有光線在CD邊上射出時(shí)的臨界角為C，有由幾何關(guān)系可知解得9．（1）；（2）0.4V【詳解】（1）設(shè)右側(cè)氣體初始時(shí)的壓強(qiáng)為，根據(jù)題意可知打開氣嘴后右側(cè)氣體的壓強(qiáng)根據(jù)玻意耳定律解得（2）打開氣嘴后，左側(cè)氣體的壓強(qiáng)為，體積為0.8V，充氣后壓強(qiáng)為，體積為V,根據(jù)玻意耳定律有解得10．（1）兩小車的最小距離為0；（2）見解析【詳解】（1）設(shè)小明的玩具車初速度為，加速度大小為，小強(qiáng)的玩具車初速度為，加速度大小為，運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有解得故兩車同時(shí)停下來，此時(shí)兩車位移分別為兩車相距由于開始剎車時(shí)兩車相距3m，故兩小車的最小距離為0。（2）如果小強(qiáng)的玩具車剎車的加速度大小為2，小強(qiáng)的車停下來的時(shí)間為則在小明的車停下來之前，即0~2s時(shí)間內(nèi)，兩車相距在小明的車停下來之后，即2~2.5s時(shí)間內(nèi)，兩車相距11．（1）（2）；（3）【詳解】（1）粒子進(jìn)入電場(chǎng)后水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，有豎直方向做勻減速運(yùn)動(dòng)，有又聯(lián)立解得（2）粒子離開電場(chǎng)時(shí)豎直方向運(yùn)動(dòng)的距離可知圓形擋板的半徑粒子進(jìn)入小孔又從小孔射出的過程，磁感應(yīng)強(qiáng)度最小時(shí)的軌跡如圖：由幾何關(guān)系可知粒子的軌道半徑根據(jù)牛頓第二定律可知聯(lián)立解得（3）在區(qū)域加上水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)后，粒子在電場(chǎng)內(nèi)做加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理有粒子以進(jìn)入磁場(chǎng)后能返回小孔，設(shè)粒子與擋板碰撞的次數(shù)為n，則粒子運(yùn)動(dòng)軌道半徑與擋板半徑的關(guān)系為又聯(lián)立解得 

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