湖南省岳陽市2021屆-2023屆高考物理三年模擬（二模）按題型分類匯編-02解答題 一、解答題1．（2023·湖南岳陽·統(tǒng)考二模）在河中用魚叉捕魚時，漁民們都知道不能直接朝看到魚的方向擲出魚叉。若圖中漁民在（其眼睛）距河面1.8m處看到視線與水面成37°的方向有一條魚，魚在水深為1.6m的河底，水的折射率為，，。請幫該漁民估算：（1）魚距離他的實(shí)際水平距離多遠(yuǎn)；（2）假設(shè)魚叉擲出后做直線運(yùn)動，為使魚叉命中目標(biāo)，他應(yīng)該瞄準(zhǔn)與水面成角的方向擲出魚叉，求。2．（2023·湖南岳陽·統(tǒng)考二模）如圖所示，足夠長的粗糙絕緣斜面與水平面成固定在地面上，在斜面上虛線和與斜面底邊平行，在、圍成的區(qū)域有垂直斜面向上的有界勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為；現(xiàn)有一質(zhì)量為、邊長、匝數(shù)、總電阻的正方形金屬線圈，讓邊與斜面底邊平行，從斜面上端靜止釋放，線圈剛好勻速穿過整個磁場區(qū)域，已知線圈與斜面間的動摩擦因數(shù)為，（取）求：（1）線圈進(jìn)入磁場區(qū)域時的速度大?。?/span>（2）線圈釋放時，邊到的距離；（3）整個線圈穿過磁場的過程中，流過線圈的電荷量及線圈上產(chǎn)生的焦耳熱。3．（2023·湖南岳陽·統(tǒng)考二模）如圖，傾角的直軌道與光滑圓弧軌道在處相切且平滑連接，整個裝置固定在同一豎直平面內(nèi)。圓弧軌道的半徑為，是豎直直徑，點(diǎn)為圓心，、、三點(diǎn)在同一水平線上。、也在同一水平線上，兩個小滑塊P、Q（都可視為質(zhì)點(diǎn)）的質(zhì)量均為。已知滑塊Q與軌道間存在摩擦力且動摩擦因數(shù)處處相等，但滑塊P與整個軌道間和滑塊Q與圓弧軌道間的摩擦力都可忽略不計。同時將兩個滑塊P、Q分別在、兩點(diǎn)由靜止釋放、之后P開始向下滑動，在點(diǎn)與Q相碰。碰后P、Q立刻一起向下且在段保持勻速運(yùn)動，已知P、Q每次相碰都會立刻合在一起運(yùn)動但兩者并不粘連，取重力加速度為，求：（1）兩滑塊進(jìn)入圓弧軌道運(yùn)動過程中對圓弧軌道的壓力的最大值；（2）Q第一次沿斜面上滑的最大距離；（3）滑塊P在軌道上往復(fù)運(yùn)動經(jīng)過的總路程。4．（2021·湖南岳陽·統(tǒng)考二模）如圖所示，一個質(zhì)量m1=1kg的薄長木板靜止在水平面上，與地面間的動摩擦因數(shù)μ1=0.1。一小滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）以初速度v0=9m/s滑上長木板的左端，經(jīng)時間t1從長木板右端滑下。小滑塊質(zhì)量m2=2kg，與長木板之間的動摩擦因數(shù)μ2=0.3，長木板與小滑塊分離后恰好不與滑塊碰撞，且滑塊在地面運(yùn)動的最后1s 內(nèi)的位移為2m，取重力加速度的大小g=10m/s2。求∶(1)小滑塊與水平地面之間的動摩擦因數(shù)μ3； (2)小滑塊剛滑上長木板時，木板的加速度大小a1；(3)木板的長度L。5．（2021·湖南岳陽·統(tǒng)考二模）如圖所示，在xoy平面直角坐標(biāo)系中，第I象限內(nèi)充滿沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度大小為E，在第IV象限內(nèi)存在以坐標(biāo)軸為邊界的矩形勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直坐標(biāo)平面向外，在y軸上y<0的范圍內(nèi)設(shè)置一個長擋板。大量均勻分布的帶正電的粒子從點(diǎn)P（0，L）和點(diǎn)Q（0，2L）之間沿x軸正方向射入電場，帶電粒子的比荷均為k，速度大小均為，所有粒子經(jīng)過第IV象限時均未射出矩形磁場區(qū)域就直接打在擋板上。已知從點(diǎn)P射入電場的粒子垂直打在擋板上，不計粒子重力和粒子間的相互作用，求∶（1）勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小；（2）擋板的最小長度；（3）在第IV象限內(nèi)矩形磁場區(qū)域的最小面積。6．（2021·湖南岳陽·統(tǒng)考二模）如圖所示為某透明半圓柱體的橫截面，圓心為O、半徑為R，一束光線從圓弧的A點(diǎn)垂直底面入射，延長入射光線與直徑MN交于B點(diǎn)且AB距離為。光線經(jīng)過MN邊一次反射后經(jīng)過圓弧上的P點(diǎn)，P點(diǎn)位于圓心O的正上方。光在真空中的傳播速度為c，求∶（1）半圓柱體的折射率n；（2）若n=2時，光線在半圓柱體內(nèi)運(yùn)動的時間（不考慮圓弧面的反射）。7．（2022·湖南岳陽·統(tǒng)考二模）如圖所示，傾斜放置的傳送帶與水平面間的夾角為θ＝37°，傳送帶長為L＝0.8m，以v0＝1m/s的速度沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動，傳送帶下端與地面平滑連接（可認(rèn)為物體在連接處速率不變）。一滑塊A從傳送帶頂端由靜止釋放，滑塊A的質(zhì)量為m1＝1kg，與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ1＝0.5。一段時間以后，滑塊A到達(dá)傳送帶底端，剛進(jìn)入水平面時與靜止在地面上的滑塊B發(fā)生彈性正碰，滑塊B的質(zhì)量為m2＝1kg?；瑝KA、B與地面間的動摩擦因數(shù)均為μ2＝0.2。重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：（1）滑塊A加速到傳送帶的速度大小需要的時間；（2）滑塊A運(yùn)動到傳送帶底端的速度大小；（3）滑塊A與物塊B都停止運(yùn)動后，二者之間的距離d。8．（2022·湖南岳陽·統(tǒng)考二模）如圖甲所示，在xOy平面的第一象限內(nèi)存在周期性變化的磁場，規(guī)定磁場垂直紙面向內(nèi)的方向?yàn)檎?，磁感?yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示。質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子，在t=0時刻沿x軸正方向從坐標(biāo)原點(diǎn)O射入磁場。圖乙中T0為未知量，不計粒子的重力（sin37°=0.6，cos37°=0.8）。（1）若粒子射入磁場時的速度為v0，求時間內(nèi)粒子做勻速圓周運(yùn)動的半徑；（2）若粒子恰好不能從Oy軸射出磁場，求磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的周期；（3）若使粒子能從坐標(biāo)為（d，d）的D點(diǎn)平行于Ox軸射出，求射入磁場時速度大小。9．（2022·湖南岳陽·統(tǒng)考二模）2021年11月8日，王亞平身穿我國自主研發(fā)的艙外航天服“走出”太空艙，成為我國第一位在太空“漫步”的女性。艙外航天服是密封一定氣體的裝置，用來提供適合人體生存的氣壓。王亞平先在節(jié)點(diǎn)艙（宇航員出艙前的氣閘艙）穿上艙外航天服，航天服密閉氣體的體積約為V1=2L，壓強(qiáng)p1=1.0×105Pa，溫度t1=27°C，她穿好航天服后，需要把節(jié)點(diǎn)艙的氣壓不斷降低，以便打開艙門。（i）若節(jié)點(diǎn)艙氣壓降低到能打開艙門時，密閉航天服內(nèi)氣體體積膨脹到V2=2.5L，溫度變?yōu)?/span>t2=-3°C，這時航天服內(nèi)氣體壓強(qiáng)p2為多少？（ii）為便于艙外活動，當(dāng)密閉航天服內(nèi)氣體溫度變?yōu)?/span>t2=-3°C時，宇航員把航天服內(nèi)的一部分氣體緩慢放出，使氣壓降到p3=4.0×104Pa。假設(shè)釋放氣體過程中溫度不變，體積變?yōu)?/span>V3=3L，那么航天服需要放出的氣體與原來氣體的質(zhì)量比為多少？10．（2022·湖南岳陽·統(tǒng)考二模）兩列簡諧橫波分別沿x軸正方向和負(fù)方向傳播，兩波源分別位于x=﹣0.2m和x=1.2m處，兩列波的波速均為0.4m/s，題圖為t=0時刻兩列波的圖像。此刻平衡位置在x=0.2m和x=0.8m的P、Q兩質(zhì)點(diǎn)剛開始振動。（i）求兩列波的周期（ii）t=0時刻開始，10秒內(nèi)質(zhì)點(diǎn)M、N運(yùn)動的路程分別是多少？
參考答案：1．（1）；（2）【詳解】（1）光路如圖所示根據(jù)解得根據(jù)幾何關(guān)系則魚距離他的實(shí)際水平距離（2）因?yàn)?/span>2．（1）；（2）；（3），【詳解】（1）線框進(jìn)入磁場前，由牛頓第二定律解得因?yàn)榫€框勻速進(jìn)入磁場，由電磁感應(yīng)定律及受力平衡解得線圈進(jìn)入磁場區(qū)域時的速度大小（2）由勻加速直線運(yùn)動規(guī)律解得線圈釋放時，邊到的距離（3）由，，得又因?yàn)榫€框穿過磁場前后，所以；線框全程勻速穿過磁場，則磁場寬度等于，由功能關(guān)系解得3．（1）；（2）；（3）【詳解】（1）碰前，由動能定理解得碰撞，由動量守恒解得從，對整體解得D點(diǎn)解得由牛頓三定律得（2）勻速下滑時從點(diǎn)第1次上滑解得對（3）第1次上滑其中第2次碰前碰后第2次從點(diǎn)下滑同理得的總路程為解得.4．(1)0.4；(2)3m/s2；(3)【詳解】(1)滑塊在地面上滑行的最后1s 解得a= 4m/s2μ3 =0.4(2)滑塊滑上木板時，對木板解得a1 = 3m/s2(3)滑塊在木板上的加速度為a2=μ2g = 3m/s2分離后木板在地面滑行a4=μ1g= 1m/s2設(shè)滑塊在木板上滑行時間為t，分離時木板和滑塊速度分別為v1、v2 滑塊和木板分離后兩者在地面上滑行的位移相等解得v1=3m/sv2= 6m/st =1s滑塊在木板上滑行，木板滑塊解得5．（1）；（2）；（3）【詳解】（1） 帶電粒子在電場中類平拋運(yùn)動∶解得∶所以磁場中∶， 半徑解得∶（2）若帶電粒子在電場中類平拋運(yùn)動的豎直位移為Y，水平位移X∶ 。，，且解得∶說明所有粒子在磁場中都垂直打在擋板上。當(dāng)Y最大時，X和R都最大，將Y2L代入得∶ ， 最遠(yuǎn)的點(diǎn)∶最近的點(diǎn)∶解得∶ 所以擋板最短的長度∶ ，（3）磁場矩形面積∶解得∶6．（1）；（2）【詳解】（1）作出光路圖由幾何關(guān)系得即a=30°，r=30°解得②作出光路圖，光線從A→D→Q，折射角，則有解得，r1<30°故光線在底面上發(fā)生全反射，由圖可知根據(jù)對稱性知，光在透明體內(nèi)走過的路程為光在透明體中傳播速度為時間解得7．（1）0.1s；（2）2m/s；（3）2m【詳解】（1）設(shè)開始時物塊A的加速度為a，有解得物塊A達(dá)到與傳送帶共速時的時間為（2）A與傳送帶共速所經(jīng)過的位移共速后，因?yàn)?/span>可知物塊A繼續(xù)加速，設(shè)加速度為a1，有解得設(shè)A滑倒底端的速度為v，有解得（3）A與B碰撞時由動量守恒定律以及能量關(guān)系解得，即碰后A靜止，物塊B獲得速度。對物塊B向右減速到零過程，由動能定理解得sB=2m滑塊A與物塊B都停止運(yùn)動后，二者之間的距離d=2m。8．（1）；（2）；（3）【詳解】（1）根據(jù)洛倫茲力提供向心力得解得（2）要使粒子恰好不從軸射出，軌跡如圖在前內(nèi)的運(yùn)動半徑為在后內(nèi)的運(yùn)動半徑由幾何關(guān)系知解得粒子做圓周運(yùn)動的周期則解得磁感應(yīng)強(qiáng)度變化周期（3）要想使粒子經(jīng)過點(diǎn)且平行軸射出，則粒子只能從時刻經(jīng)過點(diǎn)，（其中），則軌跡如圖設(shè)粒子射入磁場的速度為，由（2）可得由幾何關(guān)系可知又解得9．(1) p2=7.2×104Pa；(2)【詳解】(1)選航天服內(nèi)密閉氣體為研究對象，則氣體初狀態(tài)的溫度末狀態(tài)溫度由理想氣體狀態(tài)方程可得(2)設(shè)航天服需要放出的氣體在壓強(qiáng)為p3狀態(tài)下的體積為ΔV，根據(jù)玻意耳定律有解得則放出的氣體與原來氣體的質(zhì)量比為10．（i）T=1s；  （ii）M的路程為148cm,N的路程為4cm【詳解】（i）由圖可知兩列波的波長均為0.4m，則波的周期為（ii）P、Q兩質(zhì)點(diǎn)到M的距離都是0.3m，兩列波同時傳到M的時間均為兩列波的起振方向都是向下，所以 M 點(diǎn)的起振方向向下，在兩波相遇過程中M點(diǎn)為振動加強(qiáng)點(diǎn), M 點(diǎn)做簡諧運(yùn)動，振幅為A=4cm，一個周期內(nèi)的路程為4A，0.75s時點(diǎn)開始振動，所以10s內(nèi) M 點(diǎn)振動時間為所以路程為代入數(shù)據(jù)為s=148cm正方向傳播的波先傳播到 N 點(diǎn)，用時負(fù)方向傳播的波后傳播到 N 點(diǎn)，用時在負(fù)方向傳播的波傳到 N 點(diǎn)之前，質(zhì)點(diǎn) N 向下運(yùn)動到最低點(diǎn)又回到平衡位置，振動路程為4cm;兩列波都傳播到 N 點(diǎn)后，由于兩列波到 N 點(diǎn)的距離差為半個波長，兩列波在 N 點(diǎn)位移總是等大反向，合位移為0，兩列波都傳播到 N 點(diǎn)后質(zhì)點(diǎn) N 不振動，所以10秒內(nèi)質(zhì)點(diǎn) N 運(yùn)動的路程為4cm 

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