遼寧省丹東市高考物理三年（2021-2023）模擬題（一模）按題型分類匯編-02解答題 一、解答題1．（2021·遼寧丹東·統(tǒng)考一模）如圖所示，用橫截面積為的活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在導(dǎo)熱良好的汽缸內(nèi)，汽缸平放到光滑的水平面上，勁度系數(shù)為的輕質(zhì)彈簧左端與活塞連接，右端固定在豎直墻上，不考慮活塞和汽缸之間的摩擦，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時活塞距離汽缸底部的距離為，且彈簧處于自然長度，現(xiàn)用水平力向右緩慢推動汽缸，當(dāng)汽缸內(nèi)氣體壓強變?yōu)?/span>時系統(tǒng)再次靜止，為大氣壓強，整個過程外界溫度保持不變。求：（1）再次靜止時彈簧被壓縮的長度；（2）在此過程中汽缸移動的距離。2．（2021·遼寧丹東·統(tǒng)考一模）如圖所示，長度為的水平傳送帶以的速度沿逆時針方向做勻速運動，傳送帶左端與光滑水平面平滑連接，傳送帶右端與一個半徑為固定的四分之一光滑圓弧軌道相切，質(zhì)量的物塊從圓弧軌道最高點由靜止下滑后滑過傳送帶，與靜止在水平面右端的質(zhì)量為物塊發(fā)生彈性碰撞，兩物塊均視為質(zhì)點，物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為，重力加速度，碰撞時間極短。求：（1）物塊與物塊碰撞前，物塊的速度大??；（2）通過計算說明物塊能否發(fā)生第二次碰撞。3．（2021·遼寧丹東·統(tǒng)考一模）如圖所示，兩個足夠長的平行光滑細(xì)金屬導(dǎo)軌固定在傾角的光滑絕緣斜面上，導(dǎo)軌間距，且電阻不計，導(dǎo)軌間有寬度為、磁感應(yīng)強度的大小為、方向垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強磁場，一長度為的絕緣輕桿將導(dǎo)體棒和正方形細(xì)金屬線框連接，線框的邊長為，線框的總電阻為，導(dǎo)體棒和線框總質(zhì)量為，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終接觸良好，并在導(dǎo)體棒中通以恒定電流（由外接恒流電源產(chǎn)生，圖中未畫出），導(dǎo)體棒處于磁場內(nèi)且恰好位于下邊界處，將裝置由靜止釋放，線框穿過磁場后再次返回磁場時恰好勻速穿過磁場，導(dǎo)體棒在運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直，不計線框及導(dǎo)體棒中電流所產(chǎn)生磁場的影響，重力加速度，求：（1）線框返回磁場時勻速運動的速度；（2）線框向上進入磁場時的電動勢；（3）全過程中，線框產(chǎn)生的焦耳熱及線框在磁場中運動的總時間。4．（2022·遼寧丹東·統(tǒng)考一模）如圖所示為某跳臺滑雪場地，將起跳臺視為水平，著陸坡視為傾角為的長直斜坡。一名滑雪選手從起點由靜止開始沿坡道滑下，在起跳臺末端點以速度水平飛出起跳臺，落到著陸坡上的點。忽略一切摩擦和空氣阻力，滑雪選手在空中的運動可視為平拋，重力加速度。（1）求起點與起跳臺之間的高度差；（2）求、兩點間的距離。5．（2022·遼寧丹東·統(tǒng)考一模）如圖所示，截面為圓形的導(dǎo)熱U形管，左、右兩管長度相同。左管截面半徑為，左管內(nèi)封閉一段長為的空氣柱；右管截面半徑為，且，左右兩邊水銀面相平，大氣壓強，且環(huán)境溫度保持不變。在右管的管口處用一厚度不計的光滑輕活塞封閉右管氣體并用力向下緩慢推活塞，直至左側(cè)液面比右側(cè)液面高，求活塞向下移動的距離。（最終結(jié)果保留一位有效數(shù)字）6．（2022·遼寧丹東·統(tǒng)考一模）如圖所示，空間存在一范圍足夠大的垂直于平面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為。讓質(zhì)量為、電量為的粒子在平面內(nèi)從坐標(biāo)原點沿不同方向、以不同的速度大小入射到該磁場中。（不計粒子重力及粒子間的影響）（1）若粒子沿y軸正向入射，恰好能經(jīng)過坐標(biāo)為的點，求粒子沿y軸正向入射時速度的大??；（2）若粒子在坐標(biāo)原點的速度大小為，為使該粒子能經(jīng)過點，此速度對應(yīng)的入射角（粒子初速度與軸正向的夾角）有幾個，并求出對應(yīng)的值；（3）在上述磁場中加一豎直向上場強為的勻強電場，粒子在坐標(biāo)原點由靜止開始運動，求粒子在豎直方向上發(fā)生位移的最大值及運動過程中速度的最大值。7．（2023·遼寧丹東·統(tǒng)考一模）現(xiàn)有A、B兩個小物塊在同一長直水平氣墊導(dǎo)軌上做碰撞實驗，導(dǎo)軌上帶有刻度坐標(biāo)。利用照相機對兩個物塊進行4次連續(xù)拍照，頻閃拍照的時間間隔為0.1s，獲得如圖所示照片。四次拍照時兩物塊均在圖示坐標(biāo)范圍內(nèi)，且前三次拍照物塊B均靜止在處，不計兩物塊大小且碰撞瞬間完成。已知，根據(jù)照片求：（1）碰撞前物塊A的速度大??；（2）物塊B的質(zhì)量；（3）在上述條件下，若在物塊B左側(cè)粘上一塊輕質(zhì)橡皮泥，碰撞后A與B粘在一起共同運動，求碰撞過程中損失的機械能。8．（2023·遼寧丹東·統(tǒng)考一模）水銀氣壓計在超失重情況下不能顯示準(zhǔn)確的氣壓，但太空無液氣壓計卻能顯示超失重情況下的準(zhǔn)確氣壓。若某次火箭發(fā)射中攜帶了一只太空無液氣壓計和一只水銀氣壓計。發(fā)射的火箭艙密封，起飛前艙內(nèi)溫度，水銀氣壓計顯示艙內(nèi)氣體壓強為1個大氣壓。太空氣壓計讀數(shù)也是，當(dāng)火箭以加速度g豎直向上運動時，艙內(nèi)水銀氣壓計示數(shù)為，則太空無液氣壓計讀數(shù)是多少？艙內(nèi)氣體的溫度是多少開爾文？（運動過程中重力加速度g不變）9．（2023·遼寧丹東·統(tǒng)考一模）如圖所示，P、Q是兩根固定在水平面內(nèi)的光滑“Z”型平行金屬導(dǎo)軌，窄處間距為，寬處間距為窄處的2倍，導(dǎo)軌足夠長且電阻可忽略不計。圖中EF左側(cè)區(qū)域、GH右側(cè)區(qū)域有豎直方向的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小均為，方向相反。同種材料制成的粗細(xì)相同的均勻金屬棒a、b，長度分別與所在處導(dǎo)軌間距相等，均靜止在靠近磁場邊界的位置。a棒質(zhì)量為，電阻為?，F(xiàn)使a棒瞬間獲得一向左的初速度，大小為，兩金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。求：（1）a棒剛運動瞬間的加速度大小；（2）整個運動過程中b棒產(chǎn)生的焦耳熱；（3）整個運動過程中通過a棒橫截面的電荷量。
參考答案：1．（1）；（2）【詳解】（1）設(shè)彈簧被壓縮的長度為，由平衡條件可知得（2）設(shè)系統(tǒng)再次靜止時活塞距汽缸底部的距離為，汽缸移動的距離，根據(jù)玻意耳定律可得得2．（1）4m/s；（2）不會【詳解】（1）物塊沿圓弧從最高點由靜止下滑到圓弧軌道最低點，根據(jù)機械能守恒定律有：物塊在傳送帶上運動時，有設(shè)物塊第一次滑到傳送帶左端時的速度大小為，則有解得所以物塊與物塊碰撞前，物塊的速度大小為．（2）物塊發(fā)生彈性碰撞，機械能和動量均守恒，規(guī)定向左為正方向，則有得，即撞后物塊向左以做勻速直線運動，物塊以返回傳送帶做減速運動，所以物塊返回傳送帶左端時速度也為，與物塊的速度相同因此，物塊與物塊不會發(fā)生第二次碰撞．3．（1）1m/s；（2）0.4V；（3）0.6s【詳解】（1）設(shè)線框返回磁場時的速度為，由題意可知（2）由動能定理可知（3）由全程能量守恒得設(shè)線框向上穿過磁場的時間為，由動量定理得聯(lián)立解得設(shè)線框向下勻速穿過磁場的時間為，由運動學(xué)得聯(lián)立解得4．（1）；（2）【詳解】（1）從起點與起跳臺過程，由機械能守恒定律可得解得（2）滑雪選手從點水平飛出后做平拋運動，水平方向做勻速直線運動，則有豎直方向做自由落體運動，則有又有代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得、兩點間的距離為5．。【詳解】右管橫截面積為左管橫截面積為可得左管水銀上升高度為右管水銀下降高度為對左管氣體根據(jù)玻意耳定律解得對右管氣體，初始狀態(tài)時有，末狀態(tài)時有根據(jù)玻意耳定律解得活塞下移距離為6．（1）；（2）有2個入射角，；（3），。【詳解】（1）粒子沿y軸正向入射并經(jīng)過P點，如圖所示由圖中幾何關(guān)系可得解得由洛倫茲力提供向心力解得（2）如圖所示，O、Q兩點處于同一圓周上，且圓心在的直線上，半徑為，當(dāng)給定一個初速率時，有2個入射角滿足題意要求，分別在第1、2象限。即另有解得（3）在上述磁場中加一豎直向上場強為的勻強電場，粒子在坐標(biāo)原點由靜止開始運動，假設(shè)在原點粒子存在兩個分速度，方向分別為水平向右和水平向左，水平向右的速度受到的洛倫茲力剛好與電場力平衡，水平向左的速度受到的洛倫茲力提供向心力，故粒子的運動可分解為水平向右的勻速直線運動和豎直面內(nèi)的勻速圓周運動，則有解得對于勻速圓周運動，由洛倫茲力提供向心力解得粒子在豎直方向上發(fā)生位移由勻速圓周運動決定，則有當(dāng)兩個分運動的速度方向相同時，粒子的速度最大，有7．（1）；（2）；（3）【詳解】（1）物塊A做勻速直線運動，在0.1s內(nèi)位移大小為20cm，則（2）設(shè)向右為正方向，碰撞前物塊B靜止，碰撞后，根據(jù)動量守恒定律求得（3）根據(jù)動量守恒定律解得根據(jù)能量守恒定律可知解得8．，【詳解】起飛前，起飛后，設(shè)實際氣壓，對水銀氣壓計中水銀柱由牛頓第二定律得又解得 根據(jù)查理定律，解得9．（1）；（2）；（3）【詳解】（1）由題意可知b棒質(zhì)量為2m，電阻為2R，a棒運動瞬間電路中感應(yīng)電動勢此時線路中的感應(yīng)電流a棒安培力大小a棒瞬間加速度大小為（2）初始階段a棒做減速運動，b棒做加速運動，回路中總的感應(yīng)電動勢為可知，最終當(dāng)a、b兩棒的速度大小之比為2:1、方向相反時回路的磁通量不再變化，線路無感應(yīng)電流，兩棒各自做勻速運動，既有分別對a、b兩棒列動量定理，設(shè)方向為正方向，對a棒有對b棒有解得，此過程中a、b兩棒的電流始終等大，因此產(chǎn)生的焦耳熱之比為1:2，設(shè)b棒焦耳熱為Q，由能量守恒有解得（3）根據(jù)，解得 

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