山東省濟(jì)寧市高考物理三年(2021-2023)模擬題(一模)按題型分類匯編-02解答題 一、解答題1.(2021·山東濟(jì)寧·統(tǒng)考一模)圖為空氣中半徑為R的半圓柱體玻璃磚的橫截面,O為圓心,A、B為直徑邊兩端,足夠長(zhǎng)的直屏緊靠B點(diǎn)并與AB邊垂直。一單色細(xì)光束對(duì)準(zhǔn)圓心O從圓弧邊入射,當(dāng)光束與AO夾角為60°時(shí),在屏上形成上、下兩個(gè)光斑PQ(圖中未畫出);當(dāng)光束逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)至與AO夾角為45°時(shí),屏上恰好只有一個(gè)光斑。求:(1)玻璃磚對(duì)該光束的折射率;(2)屏上P、Q兩光斑之間的距離d。2.(2021·山東濟(jì)寧·統(tǒng)考一模)某校防疫消毒使用的氣壓式噴壺容積為,壺內(nèi)氣體壓強(qiáng)至少達(dá)到,才能將壺內(nèi)消毒液呈霧狀噴出。現(xiàn)向噴壺內(nèi)注入消毒液并擰緊壺蓋,然后向壺內(nèi)打氣,每次打氣能將壓強(qiáng)、體積的空氣打入壺內(nèi)。已知打氣過(guò)程中壺內(nèi)氣體溫度一直與外界溫度相同,不計(jì)細(xì)管的體積,大氣壓強(qiáng)。1)要使噴壺中的消毒液呈霧狀噴出,至少需要打氣多少次;2)若經(jīng)過(guò)多次打氣,壺內(nèi)空氣壓強(qiáng)達(dá)到,要將藥液呈霧狀噴出,最多能噴出多少升消毒液?3.(2021·山東濟(jì)寧·統(tǒng)考一模)如圖所示,質(zhì)量為的小物塊放在長(zhǎng)直水平面上,用水平細(xì)線緊繞在半徑為、質(zhì)量為的薄壁圓筒上。時(shí),圓筒在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下由靜止開始繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)中角速度滿足。物塊和地面之間動(dòng)摩擦因數(shù)為,取。(1)請(qǐng)說(shuō)明物塊做何種運(yùn)動(dòng)?并求出物塊運(yùn)動(dòng)中受到的拉力的大小。(2)從開始運(yùn)動(dòng)至時(shí)刻,電動(dòng)機(jī)做了多少功?(3)若當(dāng)圓筒角速度達(dá)到時(shí),使其減速轉(zhuǎn)動(dòng),并以此時(shí)刻為,且角速度滿足,則減速多長(zhǎng)時(shí)間后小物塊停止運(yùn)動(dòng)?4.(2021·山東濟(jì)寧·統(tǒng)考一模)如圖所示,在直角坐標(biāo)系中,區(qū)域內(nèi)x軸上方存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),x軸下方存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等。區(qū)域內(nèi)有垂直坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),y軸左側(cè)存在一圓形磁場(chǎng)區(qū)域,與y軸相切于原點(diǎn)O,磁場(chǎng)方向垂直坐標(biāo)平面向外。一質(zhì)量為,帶電量的帶正電粒子從點(diǎn)以平行于x軸的初速度射入電場(chǎng),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間粒子從點(diǎn)離開電場(chǎng)進(jìn)入磁場(chǎng),經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后,從點(diǎn)返回電場(chǎng)。粒子經(jīng)電場(chǎng)和圓形磁場(chǎng)后到達(dá)坐標(biāo)原點(diǎn)O,到O點(diǎn)時(shí)速度方向與y軸負(fù)方向夾角為。已知,不計(jì)粒子重力,取,。求:1)電場(chǎng)強(qiáng)度大小E2區(qū)域內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小;3)圓形磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小;4)粒子從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)所用時(shí)間t(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。5.(2022·山東濟(jì)寧·統(tǒng)考一模)第24屆冬季奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)于20222月份在北京成功舉辦,其中跳臺(tái)滑雪是最具觀賞性的項(xiàng)目之一。如圖所示,跳臺(tái)滑雪賽道由跳臺(tái)、助滑道和著陸坡三部分組成。若比賽中,質(zhì)量為m=60kg的運(yùn)動(dòng)員從跳臺(tái)A點(diǎn)由靜止開始滑下,到達(dá)B點(diǎn)后水平飛出,落在著陸坡上的P點(diǎn),緩沖后沿著陸坡向下滑行(著陸時(shí)沿著陸坡方向的速度保持不變),與P點(diǎn)接觸時(shí)間。已知AB間高度差為,B、P間距離,著陸坡傾角,運(yùn)動(dòng)員受到的空氣阻力不計(jì),,,。求:1)運(yùn)動(dòng)員在AB段運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,克服阻力所做的功2)運(yùn)動(dòng)員在著陸坡上著陸過(guò)程中,著陸坡對(duì)運(yùn)動(dòng)員的平均沖擊力F的大小。6.(2022·山東濟(jì)寧·統(tǒng)考一模)如圖所示,小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用電子天平測(cè)量環(huán)境溫度的實(shí)驗(yàn)裝置。導(dǎo)熱汽缸開口向上并固定在桌面上,用質(zhì)量、截面積的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體,活塞與汽缸壁間無(wú)摩擦。一輕質(zhì)直桿中心置于固定支點(diǎn)A上,左端用不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩豎直懸掛活塞,右端用相同細(xì)繩豎直懸掛一個(gè)質(zhì)量的鐵塊,并將鐵塊放置到電子天平上。當(dāng)電子天平示數(shù)為0.5kg時(shí),測(cè)得環(huán)境溫度。設(shè)外界大氣壓強(qiáng),重力加速度。1)當(dāng)電子天平示數(shù)為0.7kg時(shí),環(huán)境溫度為多少?2)該裝置可測(cè)量的最低環(huán)境溫度為多少?7.(2022·山東濟(jì)寧·統(tǒng)考一模)如圖所示,真空中的立方體邊長(zhǎng)為0.8m,底面中心處有一點(diǎn)狀放射源S,僅在abcO所在平面內(nèi)向各個(gè)方向均勻發(fā)射粒子,所有粒子的速率均為,已知粒子的比荷為,現(xiàn)給立方體內(nèi)施加豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B,使所有粒子恰好能束縛在正方形abcO區(qū)域內(nèi)。abfe面放有一個(gè)屏,該屏可以沿軸左右平移。1)求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??;2)現(xiàn)在正方體內(nèi)再施加豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng),要使所有粒子剛好都能從上表面中心P離開,求所加勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小(結(jié)果用表示);3)若勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小取第(2)問(wèn)中的最大值,現(xiàn)讓abfe屏向左沿方向移動(dòng)0.2m,求粒子打在abfe屏上x坐標(biāo)最大值和最小值時(shí)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的y軸坐標(biāo)。8.(2022·山東濟(jì)寧·統(tǒng)考一模)如圖所示,傾角θ=30°的足夠長(zhǎng)光滑斜面固定在水平面上,斜面上某位置固定有垂直于斜面的擋板P。質(zhì)量的凹槽A在外力作用下靜止在斜面上,凹槽A下端與固定擋板間的距離,凹槽兩端擋板厚度不計(jì)。質(zhì)量的小物塊B(可視為質(zhì)點(diǎn))緊貼凹槽上端放置,物塊與凹槽間的動(dòng)摩擦因數(shù)。時(shí)撤去外力,凹槽與物塊一起自由下滑,時(shí)物塊與凹槽發(fā)生了第一次碰撞。整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,所有碰撞均為彈性碰撞,且碰撞時(shí)間極短,可忽略不計(jì)。重力加速度,。求:1)凹槽與擋板發(fā)生第一次碰撞前瞬間物塊的速度大??;2)凹槽的長(zhǎng)度;3)凹槽與擋板發(fā)生第二次碰撞時(shí),物塊到擋板P的距離;4)從凹槽與物塊一起自由下滑開始(),到物塊與凹槽發(fā)生第二次碰撞時(shí)所用的時(shí)間。9.(2023·山東濟(jì)寧·統(tǒng)考一模)如圖甲所示,兩端開口的導(dǎo)熱汽缸水平固定,AB是厚度不計(jì)的兩輕活塞,可在汽缸內(nèi)無(wú)摩擦滑動(dòng),兩輕活塞用一輕桿相連,缸內(nèi)封閉有理想氣體。A、B靜止時(shí),缸內(nèi)兩部分氣柱的長(zhǎng)度分別為L;現(xiàn)用輕質(zhì)細(xì)線將活塞B與重物C栓接,如圖乙所示。已知活塞A、B面積S1S2的關(guān)系為,大氣壓強(qiáng)為p0,重力加速度為g,重物C質(zhì)量為,環(huán)境溫度保持不變。當(dāng)兩活塞再次靜止時(shí),求:1)汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng);2)活塞移動(dòng)的距離x。10.(2023·山東濟(jì)寧·統(tǒng)考一模)假定航天員在火星表面利用如圖所示的裝置研究小球的運(yùn)動(dòng),豎直放置的光滑半圓形管道固定在水平面上,一直徑略小于管道內(nèi)徑的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))沿水平面從管道最低點(diǎn)A進(jìn)入管道,從最高點(diǎn)B脫離管道后做平拋運(yùn)動(dòng),1s后與傾角為37°的斜面垂直相碰于C點(diǎn)。已知火星的半徑是地球半徑的倍,質(zhì)量為地球質(zhì)量的倍,地球表面重力加速度g=10m/s2,忽略星球自轉(zhuǎn)影響。半圓形管道的半徑為r=3m,小球的質(zhì)量為m=0.5kg,sin37°=0.6cos37°=0.8.求:1)火星表面重力加速度的大?。?/span>2C點(diǎn)與B點(diǎn)的水平距離;3)小球經(jīng)過(guò)管道的A點(diǎn)時(shí),對(duì)管壁壓力的大小。11.(2023·山東濟(jì)寧·統(tǒng)考一模)如圖所示,在三維坐標(biāo)系O-xyz中存在一長(zhǎng)方體ABCDabOdyOz平面左側(cè)存在沿z軸負(fù)方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1(未知)的勻強(qiáng)磁場(chǎng),右側(cè)存在沿BO方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2(未知)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。現(xiàn)有一帶正電粒子以初速度vA點(diǎn)沿平面ABCD進(jìn)入磁場(chǎng),經(jīng)C點(diǎn)垂直yOz平面進(jìn)入右側(cè)磁場(chǎng),此時(shí)撤去yOz平面左側(cè)的磁場(chǎng)B1,換上電場(chǎng)強(qiáng)度為E(未知)的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度的方向豎直向上,最終粒子恰好打在Aa棱上。已知、,粒子的電量為q,質(zhì)量為m(重力不計(jì))。求:1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大??;2)粒子第二次經(jīng)過(guò)yOz平面的坐標(biāo);3)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小。12.(2023·山東濟(jì)寧·統(tǒng)考一模)如圖所示,9個(gè)完全相同的滑塊靜止在水平地面上,呈一條直線排列,間距均為L,質(zhì)量均為m,與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,現(xiàn)給第1個(gè)滑塊水平向右的初速度,滑塊依次發(fā)生碰撞(對(duì)心碰撞),碰撞時(shí)間極短,且每次碰后滑塊均粘在一起,并向右運(yùn)動(dòng),且恰好未與第9個(gè)滑塊發(fā)生碰撞。已知重力加速度為g,。1)求第8個(gè)滑塊被碰后瞬間的速率;2)設(shè)第)個(gè)滑塊被碰后瞬間的的速率為,第個(gè)滑塊被碰后瞬間的速率為,求之間的關(guān)系式;3)求第1個(gè)滑塊的初速度;(計(jì)算結(jié)果可以帶根號(hào))4)求全過(guò)程中由于碰撞而損失的能量。
參考答案:1(1);(2)【詳解】(1)已知光束逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)至與夾角為45°時(shí),只有一個(gè)光斑,即光在界面發(fā)生全反射,所以折射率為(2)當(dāng)光束與夾角為60°時(shí),有兩個(gè)光斑,即同時(shí)發(fā)生反射與折射,有解得折射角為光斑PB之間的距離為光斑QB之間的距離為屏上PQ之間的距離為2.(120;(22L【詳解】(1)設(shè)至少需要打n次氣,根據(jù)玻意耳定律可得解得(2)設(shè)壺內(nèi)空氣壓強(qiáng)為時(shí),氣體體積為,根據(jù)玻意耳定律可得最多噴出消毒液體積為解得3(1)物塊做初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),6N;(2)112J;(3)8s【詳解】(1)圓筒邊緣線速度與物塊前進(jìn)速度大小相同,根據(jù)線速度與時(shí)間成正比,物塊做初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。物塊加速度為由牛頓第二定律得則細(xì)線拉力為(2)對(duì)整體運(yùn)用動(dòng)能定理摩擦力做功為電動(dòng)機(jī)做的功為(3)圓筒減速時(shí)線速度的大小為圓筒減速過(guò)程線速度為所以圓筒減速過(guò)程加速度大小為若繩子無(wú)拉力,物塊的加速度大小為所以則物塊減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為解得4.(1;(2;(3;(4【詳解】(1)粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng),水平方向豎直方向解得2)到達(dá)M點(diǎn)的速度大小根據(jù)幾何關(guān)系可得設(shè)粒子在區(qū)域內(nèi)軌道半徑為,由牛頓第二定律根據(jù)幾何關(guān)系可得解得3)設(shè)粒子經(jīng)電場(chǎng)后到達(dá)y軸上的Q點(diǎn),則粒子從N點(diǎn)到Q點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)為從P點(diǎn)到M點(diǎn)的逆運(yùn)動(dòng),則到達(dá)Q點(diǎn)的速度大小仍為,方向沿x軸負(fù)方向,運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示設(shè)粒子在圓形磁場(chǎng)區(qū)域軌道半徑為,由幾何關(guān)系得解得在圓形磁場(chǎng)區(qū)域中有解得4)粒子在區(qū)域內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為粒子從Q點(diǎn)到H點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為粒子在圓形磁場(chǎng)區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為粒子從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)所用時(shí)間解得5.(1;(2。【詳解】(1)運(yùn)動(dòng)員從BP運(yùn)動(dòng)做平拋運(yùn)動(dòng)水平方向豎直方向聯(lián)立解得,運(yùn)動(dòng)員從AB的過(guò)程中,由動(dòng)能定理得解得2)著陸時(shí),運(yùn)動(dòng)員垂直著陸坡的速度大小為規(guī)定垂直斜面向上為正方向,由動(dòng)量定理得解得6.(1;(2【詳解】解析:1)當(dāng)電子天平示數(shù)為0.5kg時(shí),以活塞為研究對(duì)象,由受力平衡得解得當(dāng)電子天平示數(shù)為0.7kg時(shí),同上可得由查理定律得解得2)當(dāng)示數(shù)為零時(shí),同理可得由查理定律得解得7.(1;(2;(3,【詳解】(1)所有粒子恰好被束縛在正方形abcO區(qū)域內(nèi),由幾何關(guān)系得粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)解得2粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期要使所有粒子剛好都能從上表面中心P離開,所用時(shí)間一定為周期的整數(shù)倍,在豎直方向上由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律得解得3)粒子運(yùn)動(dòng)的俯視圖如圖所示由圖可知,當(dāng)為直徑時(shí),射出粒子的橫坐標(biāo)為最大值,此時(shí)粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為此時(shí)對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)解得由圖可知,當(dāng)與abfe面相切時(shí),射出粒子的橫坐標(biāo)為最小值,此時(shí)粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為此時(shí)對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)為解得8.(1;(2;(3;(4【詳解】(1)以整體為研究對(duì)象,從開始到凹槽與擋板發(fā)生第一次碰撞的過(guò)程中。由牛頓第二定律得由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律得解得2)由題意可知則凹槽與擋板發(fā)生第一次碰撞后,物塊將以勻速下滑,凹槽勻減速上滑。由牛頓第二定律得凹槽與物塊第一次碰撞前瞬間的速度大小為解得凹槽的長(zhǎng)度為3)凹槽與物塊發(fā)生第一次碰撞過(guò)程中,由動(dòng)量守恒定律根據(jù)機(jī)械能守恒定律此時(shí)凹槽距擋板的距離凹槽與物塊發(fā)生第一次碰撞后,凹槽以勻速下滑,物塊勻加速下滑。由牛頓第二定律得凹槽從此位置到與擋板第二次碰撞時(shí)間為此時(shí)物塊與擋板間的距離為4)凹槽與擋板第二次碰撞后,凹槽沿斜面勻減速上滑,物塊勻速下滑。此時(shí)物塊的速度大小為從此時(shí)到凹槽與物塊發(fā)生第二次碰撞的過(guò)程中從開始到凹槽與物塊發(fā)生第二次碰撞時(shí)的總時(shí)間為?9.(1;(2【詳解】(1)兩活塞再次靜止時(shí),對(duì)整體有解得2)兩活塞開始靜止時(shí),對(duì)整體有開始靜止時(shí)封閉氣體的體積為再次靜止時(shí)封閉氣體的體積為由玻意耳定律得解得10.(1;(2;(3【詳解】(1)在地球表面上在火星表面上解得2)小球與斜面垂直相碰,由幾何關(guān)系得解得C點(diǎn)與B點(diǎn)的水平距離3)小球從AB,由動(dòng)能定理得A點(diǎn)由牛頓第二定律得由牛頓第三定律得11.(1;(2;(3【詳解】(1)帶電粒子在yOz平面左側(cè)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng),有幾何關(guān)系得解得由牛頓第二定律可得解得2)在右側(cè)磁場(chǎng)中由牛頓第二定律得解得 即坐標(biāo)為3)粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng),x軸方向上y軸方向上解得12.(1;(2;(3;4【詳解】(1)由題可知,第8個(gè)滑塊被碰后,運(yùn)動(dòng)L減速為0,則解得2)第n個(gè)滑塊被碰后,以向前減速L,由運(yùn)動(dòng)學(xué)可知由碰撞可知解得3)由上式(2)可知解得4)由能量守恒可知,每次發(fā)生碰撞損失的能量為 碰撞損失的總能量 解得  

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