湖南省岳陽市高考物理三年（2021-2023）模擬題（一模）按題型分類匯編-02解答題 一、解答題1．（2021·湖南岳陽·統(tǒng)考一模）某司機(jī)駕駛小汽車以速度v0途經(jīng)十字路口時(shí)，松開油門，小汽車在滾動(dòng)摩擦作用下沿直線勻減速行駛，后又發(fā)現(xiàn)紅燈倒計(jì)時(shí)所剩時(shí)間不多，于是狠踩剎車，車輪抱死（不轉(zhuǎn)），小汽車在滑動(dòng)摩擦作用下沿直線繼續(xù)勻減速直至停止。已知輪胎與地面間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.6，小汽車滑動(dòng)階段的速度隨時(shí)間變化的圖象如圖所示。滾動(dòng)摩擦減速過程的位移與滑動(dòng)摩擦減速過程的位移之比為5∶2，且兩段減速過程耗時(shí)相同，滑動(dòng)階段小汽車的某個(gè)車輪在地面留下的滑痕長為3m。(1)求剛開始踩剎車時(shí)小汽車的速度大??；(2)設(shè)小汽車滾動(dòng)摩擦減速階段的摩擦力與壓力之比為λ，求λ。2．（2021·湖南岳陽·統(tǒng)考一模）如圖所示，O為正交坐標(biāo)系xOy的原點(diǎn)，y≥0的空間存在勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直xOy平面向里。一粒子質(zhì)量為m，帶正電q，從O點(diǎn)以大小為v0的速度進(jìn)入x≥0且y≥0的空間（即圖中的θ滿足0≤θ≤90°），v0垂直于磁場，不計(jì)粒子的重力。求：(1)粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的半徑R；(2)粒子可以沿兩條不同的路徑到達(dá)坐標(biāo)系第二象限的某一位置P（圖中未畫出），且長路徑耗時(shí)是短路徑耗時(shí)的兩倍，求P到坐標(biāo)原點(diǎn)的距離d；(3)若y≤0的空間存在電場，電場強(qiáng)度為E，方向沿+y方向，求粒子只經(jīng)過一次電場就能回到O點(diǎn)對應(yīng)的θ的值（可用三角函數(shù)表示）。3．（2021·湖南岳陽·統(tǒng)考一模）如圖所示，以A、B為端點(diǎn)的圓形光滑軌道和以C、D為端點(diǎn)的光滑半圓軌道都固定于豎直平面內(nèi)，一滑板靜止在光滑水平地面上，左端緊靠B點(diǎn)，上表面所在平面與圓弧軌道分別相切于B、C。一物體從A點(diǎn)正上方h=0.8m處由靜止開始自由下落，然后經(jīng)A沿圓弧軌道滑下，再經(jīng)B滑上滑板，滑板運(yùn)動(dòng)到C時(shí)被牢固粘連。物體質(zhì)量為m=1kg（可視為質(zhì)點(diǎn)），滑板質(zhì)量M=2kg，以A、B為端點(diǎn)的圓形光滑軌道半徑為R=1m，板長l=6.75m，板右端到C的距離L=3m，物體與滑板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2，重力加速度取g=10m/s2。(1)求物體滑到B點(diǎn)時(shí)對圓弧軌道的壓力。(2)求滑板右端運(yùn)動(dòng)到C時(shí)，物體速度大小。(3)物體在軌道CD上運(yùn)動(dòng)時(shí)不脫離軌道，求半圓軌道CD半徑的取值范圍。4．（2021·湖南岳陽·統(tǒng)考一模）如圖所示，“蛟龍?zhí)?/span>”載人潛水器是迄今為止中國自主設(shè)計(jì)的最復(fù)雜的海洋調(diào)查裝備，具有世界第一的下潛深度，且各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)世界領(lǐng)先。“蛟龍?zhí)?/span>”載人潛水器某次潛水試驗(yàn)，下潛深度3000m，其下潛過程可簡化為由靜止開始豎直向下先做加速度大小為a1=0.2m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng)然后做加速度大小為a2=0.1m/s2的勻減速直線運(yùn)動(dòng)直到速度零，求：（1）下潛時(shí)加速階段的位移大?。?/span>（2）下潛3000m的總時(shí)間。5．（2021·湖南岳陽·統(tǒng)考一模）如圖所示，空間y>1m虛線上方分布著垂直于xoy向里的勻強(qiáng)磁場，0<y<1m虛線下方分布著平行于x軸勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度大小均為E=100V/m，在的區(qū)域電場沿x軸正向，在x<0的區(qū)域電場沿x軸負(fù)向。一帶正電粒子（不計(jì)重力）在O點(diǎn)沿y軸正向以10m/s的速度射入電場，經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后進(jìn)入磁場，在磁場中繞y軸上某點(diǎn)P（圖中未畫出）為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)后，又恰好回到O點(diǎn)。已知：粒子的質(zhì)量為，電荷量為。（1）求粒子進(jìn)入磁場時(shí)的速度大??；（2）求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大??；（3）若磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變，方向垂直于xoy向外，求：粒子在O點(diǎn)沿y軸正向以10m/s的速度射入電場后，從x軸穿出的橫坐標(biāo)。6．（2021·湖南岳陽·統(tǒng)考一模）如圖所示，小滑塊A位于長木板B的左端，現(xiàn)讓小滑塊A和長木板B一起以相同速度v0= 3m/s在光滑的水平面上滑向前方固定在地面上的木樁C。A、B的質(zhì)量分別為m1= 2kg，m2= 1kg，已知B與C的碰撞時(shí)間極短，且每次碰后B以原速率彈回，運(yùn)動(dòng)過程中A沒有與C相碰，A也沒從B的上表面掉下，已知A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ = 0.1，（g = 10m/s2）求：（1）B與C第二次碰前的速度大??；（2）欲使A不從B的上表面掉下，B的長度至少是多少？（3）B與C第一次碰后到最終停止運(yùn)動(dòng)，B運(yùn)動(dòng)的總路程？7．（2022·湖南岳陽·統(tǒng)考一模）游樂場中有一種叫魔盤的娛樂設(shè)施，游客（可視為質(zhì)點(diǎn)）坐在轉(zhuǎn)動(dòng)的圓錐形魔盤上，當(dāng)魔盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度增大到一定值時(shí)，游客就會(huì)滑向魔盤邊緣，其裝置簡化結(jié)構(gòu)如圖所示。已知盤面傾角為θ＝37°，游客與盤面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.8，游客到盤面頂點(diǎn)O的距離為L＝2m，游客的質(zhì)量為50kg，重力加速度取10m/s2，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：（1）若盤面靜止，游客受到盤面的摩擦力大小；（2）若游客隨魔盤一起以角速度ω＝0.25rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，游客所受摩擦力的大小。8．（2022·湖南岳陽·統(tǒng)考一模）如圖所示，質(zhì)量為M＝0.8kg足夠長的絕緣木板靜止于粗糙的水平面上，所在空間存在范圍足夠大的一個(gè)方向豎直向下的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小E=500N/C，一質(zhì)量為m＝0.8kg、帶電量q=+1.6×10-2C的滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）以v0=4m/s的水平初速度沖上長木板的左端，已知滑塊與長木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1=0.2，長木板與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2=0.1，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度g取10m/s2，不計(jì)滑塊電量損失，求：（1）小滑塊剛沖上長木板左端時(shí)小滑塊和長木板的加速度大??；（2）滑塊在長木板上滑動(dòng)的相對位移；（3）滑塊從滑上長木板到兩者都靜止時(shí)的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程長木板因與地面摩擦產(chǎn)生的熱量。9．（2022·湖南岳陽·統(tǒng)考一模）如圖所示，在y軸兩側(cè)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B1和B2，且3B1＝4B2＝4B0，坐標(biāo)原點(diǎn)O處有一個(gè)質(zhì)量為M、處于靜止?fàn)顟B(tài)的中性粒子，分裂為兩個(gè)帶電粒子a和b，其中帶正電的粒子a的電荷量為q，質(zhì)量m＝kM（k可以取0~1的任意值）。分裂時(shí)釋放的總能量為E，并且全部轉(zhuǎn)化為兩個(gè)粒子的動(dòng)能。不計(jì)粒子重力和粒子之間的相互作用力，不計(jì)中性粒子分裂時(shí)間和質(zhì)量虧損，不考慮相對論效應(yīng)。設(shè)a粒子的速度沿x軸正方向，求：（1）粒子a在磁場B1、B2中運(yùn)動(dòng)的半徑之比；（2）k取多大時(shí)，粒子a在磁場B2中運(yùn)動(dòng)的半徑最大，以及此時(shí)的最大半徑；（3）k取多大時(shí)，兩粒子分裂以后又能在磁場的分界線y軸上相遇。
參考答案：1．(1)6m/s；(2)0.3【詳解】(1)設(shè)剛開始踩剎車時(shí)小汽車的速度大小為v，位移大小為x2=3m，由動(dòng)能定理有解得v=6m/s  另法：設(shè)剛開始踩剎車時(shí)小汽車的速度大小為v，加速度大小為a2，位移大小為x2，有   解得v=6m/s   (2)設(shè)小汽車滾動(dòng)摩擦階段的摩擦力為f滾動(dòng)，位移為x1，時(shí)間為t1，有兩過程耗時(shí)相同，有 設(shè)滾動(dòng)階段的初速度為v0，加速度大小為a1，有： 由牛頓第二定律有  根據(jù)題意有  聯(lián)立可得2．(1)；(2)；(3)【詳解】(1)粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛侖茲力提供向心力，有解得  (2)兩條不同的路徑是優(yōu)弧與劣?。梢源_定粒子走優(yōu)弧和劣弧都能到達(dá)的區(qū)域），且優(yōu)弧與劣弧圓心角之和為2π，根據(jù)時(shí)間關(guān)系，可以判定優(yōu)弧長度是劣弧長度的2倍，優(yōu)弧所對圓心角為劣弧所對圓心角的2倍，故劣弧所對圓心角為120°，如圖所示：有： (3)粒子先做圓周運(yùn)動(dòng)，然后在電場中做類斜拋運(yùn)動(dòng)回到O，由對稱可知，粒子第一次離開磁場時(shí)速度與x軸的夾角等于入射夾角θ，如圖所示：將粒子速度沿ⅹ和-y兩個(gè)方向分解，有 粒子沿ⅹ軸方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，沿y軸方向先做勻減速運(yùn)動(dòng)，再反向勻加速運(yùn)動(dòng)。設(shè)粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，加速度大小為a，有： 要使粒子能在電場中一次回到O點(diǎn)，x軸方向的位移必須等于磁場中圓弧所對的弦長，故有  聯(lián)立求得3．(1)46N，豎直向下；(2)2m/s；(3)r≥0.05m或r≤0.02m【詳解】(1)物體從開始下落到B點(diǎn)由動(dòng)能定理：B點(diǎn) 由牛頓第三定律得  解得F壓=46N方向豎直向下(2)假定物體與滑板在到C點(diǎn)前達(dá)到共速，速度為v動(dòng)量守恒mv0=(m+M）v對物體由動(dòng)能定理 對滑板由動(dòng)能定理  解得 且  可知物體沒有從滑板上滑下，且滑板與c牢固粘連時(shí)達(dá)到共速，速度為2m/s；(3)物體在滑板上勻減速運(yùn)動(dòng)8m，再與滑板一起勻速運(yùn)動(dòng)L-s2=1m，滑板粘連后，物體在滑板上勻減速運(yùn)動(dòng)0.75m，物體到達(dá)C速度為v1對物體由動(dòng)能定理 得v1=1m/s①物體上升到CD的中點(diǎn)，機(jī)械能守恒 解得r=0.05m②物體恰能上升到D點(diǎn) 機(jī)械能守恒解得r=0.02m物體在軌道CD上運(yùn)動(dòng)時(shí)不脫離軌道，則r≥0.05m或r≤0.02m。4．（1）；（2）【詳解】（1）設(shè)潛水器加速階段的位移為x1，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1，末速度為v，減速階段的位移為x2，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2，則由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律有又聯(lián)立可得（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度公式解得5．（1）；（2）；（3）【詳解】（1）依題意，粒子進(jìn)入電場向右偏做類平拋運(yùn)動(dòng)，沿x方向勻加速，沿y方向勻速，有聯(lián)立代入數(shù)據(jù)解得，，則第一次進(jìn)入磁場的速度大小解得（2）粒子進(jìn)入磁場時(shí)速度與x軸方向夾角解得由幾何知識(shí)可得粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的半徑解得由解得（3）若磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變，方向垂直于xoy向外，則粒子第一次穿過電場，沿x方向的位移粒子在磁場中沿x方向的位移粒子第二次穿過電場時(shí)，沿y負(fù)向勻速運(yùn)動(dòng)沿x方向勻加速度直線運(yùn)動(dòng)，有所以，粒子從x軸穿出的橫坐標(biāo)為聯(lián)立解得6．（1）；（2）；（3）【詳解】（1）第一次碰后動(dòng)量守恒解得（2）設(shè)第一次相對位移為x1，能量守恒解得第二次碰后動(dòng)量守恒解得根據(jù)動(dòng)能定理有解得全過程能量守恒可得（3）B與C第一次碰后向左運(yùn)動(dòng)的的最大距離s1，對長木板，由動(dòng)能定理B與C第二次碰后向左運(yùn)動(dòng)的的最大距離s2，對長木板，由動(dòng)能定理B與C第三次碰后向左運(yùn)動(dòng)的的最大距離s3，對長木板，由動(dòng)能定理等比數(shù)列，公比為，求和可得7．（1）；（2）【詳解】若盤面靜止，游客的受力分析如答圖1所示因μmgcosθ>mgsinθ故游客受到盤面的摩擦力大小f＝mgsinθ=300N（2）當(dāng)游客隨魔盤以角速度ω＝0.25rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，游客的受力分析如答圖2所示豎直方向有f'sinθ+N'cosθ﹣mg＝0水平方向有f'cosθ﹣N'sinθ＝mω2Lcosθ解得f'＝304N8．（1），；（2）；（3）【詳解】（1）對滑塊由牛頓第二定律得μ1(mg+Eq)=ma1解得a1=4m/s2對長木板由牛頓第二定律得μ1(mg+Eq)-μ2(mg+Mg+Eq)=Ma2解得a2=1m/s2（2）設(shè)兩者達(dá)到共同速度的時(shí)間為t1，則有v=v0-a1t1=v0-4t1v=a2t1=t1假設(shè)兩者達(dá)到共同速度后一起減速，對整體由牛頓第二定律得μ2(mg+Mg+Eq)=(M+m)a3對滑塊F合=ma3代入數(shù)據(jù)解得：F合=1.2N<μ1(mg+Eq)=3.2N故假設(shè)成立，兩者一起減速。在t1這段時(shí)間內(nèi)滑塊的位移為長木板的位移為滑塊在長木板滑動(dòng)的相對位移為代入數(shù)據(jù)解得（3）設(shè)兩者達(dá)到共同速度后一起做減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2，則有v=a3t2故長木板與地面摩擦產(chǎn)生的熱量為代入數(shù)據(jù)解得9．（1）；（2），；（3），，【詳解】（1）由洛倫茲力提供向心力可得粒子a在磁場中運(yùn)動(dòng)過程中比荷與速率都不會(huì)改變，所以磁場B1、B2中運(yùn)動(dòng)的半徑之比與磁感應(yīng)強(qiáng)度成反比，即（2）分裂過程由動(dòng)量守恒得根據(jù)能量守恒有解得則粒子a在右邊磁場B2中運(yùn)動(dòng)的半徑為可知，當(dāng)時(shí)最大，其值為（3）粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期粒子分裂后在磁場中的運(yùn)動(dòng)情況如圖所示：①兩粒子在a點(diǎn)相遇時(shí)，粒子b的運(yùn)動(dòng)時(shí)間粒子a的運(yùn)動(dòng)時(shí)間兩粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，即則解得②兩粒子在b點(diǎn)相遇時(shí)，粒子b的運(yùn)動(dòng)時(shí)間粒子a的運(yùn)動(dòng)時(shí)間兩粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，即則解得③兩粒子在c點(diǎn)相遇時(shí)，粒子b的運(yùn)動(dòng)時(shí)間粒子a的運(yùn)動(dòng)時(shí)間兩粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，即則解得 

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