內(nèi)蒙古包頭市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·內(nèi)蒙古包頭·統(tǒng)考二模）如圖物體（可視為質(zhì)點）由靜止從光滑曲線軌道O點滑下，從傾角為足夠長的斜面頂端A點斜向飛出，飛出方向與斜面夾角。在空中運動一段時間后落在斜面上B點，已知的豎直高度為，重力加速度g取，不計空氣阻力。求：（1）物體從A點飛出時的速度大小；（2）物體落在斜面上的速度大小，及間距離。（結(jié)果可以用根式表示）2．（2023·內(nèi)蒙古包頭·統(tǒng)考二模）如圖所示，在某平面內(nèi)有一個長度為L的線性粒子源，以O點為原點，所在直線為y軸，垂直方向為x軸，在此平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系。在坐標(biāo)系第一象限的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直坐標(biāo)平面向里的勻強(qiáng)磁場，該圓形區(qū)域的直徑也為L，且分別與x軸和y軸相切，在第三和第四象限內(nèi)充滿垂直平面向外的勻強(qiáng)磁場，所有磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小相等。在圓形磁場與x軸的切點位置有一個特殊裝置P，裝置P為一個體積較小的圓孔形狀的裝置，圓孔的中心與切點重合，使粒子可以從上往下自由穿過圓孔，P能向圓孔中心釋放出某種不帶電的粒子，并保證孔內(nèi)始終有一個粒子（粒子的速度都為零）。某時刻，粒子源向x軸正方向同時發(fā)射出大量帶負(fù)電的粒子，每當(dāng)有帶電粒子要穿過P時，帶負(fù)電的粒子總會與P釋放出的不帶電的靜止的粒子發(fā)生正碰，并結(jié)合成一個新粒子，新粒子隨即進(jìn)入第四象限。已知離子源射出的所有粒子的動量都為p，帶電量都為，這些粒子都從P處經(jīng)過x軸，除了P處的粒子相碰外，其他的粒子相互作用均忽略，粒子重力也忽略。（1）求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??；（2）求出所有新粒子在x軸下方所經(jīng)過的區(qū)域的面積；（3）求出之間的哪部分區(qū)域射出的粒子，在形成新粒子后，能再次進(jìn)入圓形區(qū)域的磁場。3．（2023·內(nèi)蒙古包頭·統(tǒng)考二模）如圖，導(dǎo)熱性能良好、粗細(xì)均勻的長直U形細(xì)玻璃管豎直放置在桌面上，左管封閉、右管開口足夠長，兩段水銀柱C、D封閉著A、B兩段理想氣體，兩段理想氣體的長度，水銀柱C的長度，水銀柱D左右兩管高度差，U形管水平長度。水銀柱D在右管中的長度h大于，大氣壓強(qiáng)保持不變，環(huán)境溫度不變。求：（1）A、B兩段理想氣體的壓強(qiáng)；（2）現(xiàn)將U形管緩慢順時針轉(zhuǎn)動，穩(wěn)定后水銀柱C移動的距離大小。4．（2023·內(nèi)蒙古包頭·統(tǒng)考二模）一個半球形玻璃磚，其正視圖是半徑為的半圓，為半圓的直徑，O為圓心，如圖所示。一束寬為的平行光線垂直下表面從射向玻璃磚，光線到達(dá)上表面后，可以從上表面射出的區(qū)域在平行于方向上的寬度為。（1）玻璃的折射率n為多少？（2）一束細(xì)光線在O點左側(cè)與O相距處垂直于從下方入射，不考慮面的反射光，真空中光速為，求此光線從射入玻璃磚到射出玻璃磚所經(jīng)歷的時間（結(jié)果可以用根式表示）。5．（2021·內(nèi)蒙古包頭·統(tǒng)考二模）如圖所示，一平行板電容器水平放置，板間距離為d，上下極板開有一小孔，四個質(zhì)量均為m、帶電荷量均為q的帶電小球，其間用長均為的絕緣輕軒相連，處于豎直狀態(tài)，今使下端小球恰好位于小孔中，且由靜止釋放，讓四球豎直下落。當(dāng)下端第二個小球到達(dá)下極板時，速度恰好為零。重力加速度為g，（僅兩極板間存在電場）試求∶（1）兩極板間的電壓；（2）小球運動的最大速度。6．（2021·內(nèi)蒙古包頭·統(tǒng)考二模）如圖所示，長板車停在光滑的水平面上，板長L=5m，質(zhì)量為M=1kg，固定在水平面上兩個光滑圓柱體，半徑R=3.2m，兩圓柱體間足夠大。質(zhì)量為m=3kg小滑塊從左圓柱體的最高點由靜止釋放，滑塊與長板車間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2，平板車與圓柱體發(fā)生完全非彈性碰撞但不粘連，重力加速度g=10m/s2。求∶（1）滑塊第一次滑到左圓柱面底端時，滑塊的速度v1；（2）滑塊第一次滑上右圓柱面體的最大高度h；（3）最終物塊會停在距長板車左端的距離。7．（2021·內(nèi)蒙古包頭·統(tǒng)考二模）輪胎氣壓是行車的重要參數(shù)，某型號汽車輪胎容積V0為30L，在0℃的環(huán)境中行駛，開始時輪胎內(nèi)氣壓為3atm，行駛一段時間后，胎壓下降，在保證輪胎不漏氣且容積不變的情況下對輪胎升溫，發(fā)現(xiàn)溫度升高到30℃時，胎壓才恢復(fù)到3atm。如果輪胎仍在0℃環(huán)境中，用氣泵為輪胎打氣，設(shè)每秒鐘注入輪胎0.5L強(qiáng)為1atm、0℃的空氣，忽略充氣過程中輪胎容積與氣體溫度的變化，為使輪胎內(nèi)氣壓恢復(fù)到3atm，需要多長時間。（設(shè)絕對零度為270℃）8．（2021·內(nèi)蒙古包頭·統(tǒng)考二模）如圖，海水底部有一厚度不計，半徑為R的半球形透明罩，透明罩內(nèi)部為空氣。球心正上方有一激光源S，激光源對準(zhǔn)距離OS為的A點，發(fā)射激光束，光源S逐漸下降，當(dāng)A點反射光與海底面平行時，反射光強(qiáng)度剛好開始達(dá)到最大。（不考慮二次反射和折射，結(jié)果可以用根式表示）求∶（1）海水的折射率，反射光強(qiáng)度剛好達(dá)到最大時OS的距離；（2）在光源S下降過程中，若SA光線的折射光線恰好通過B點，則此時OS的距離。9．（2022·內(nèi)蒙古包頭·統(tǒng)考二模）如圖，空間坐標(biāo)系中存在著理想邊界的長方形勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面（平面）向里。長為L，長為，D、E為及的中點。甲、乙兩帶正電粒子都從O點沿x軸正方向以相同的速度射入磁場，甲粒子恰好從D點射出，乙粒子恰好從B點射出。（不計粒子間的相互作用力及粒子重力）求：（1）甲、乙兩粒子的比荷之比；（2）乙粒子運動軌跡與連線交點的坐標(biāo)。10．（2022·內(nèi)蒙古包頭·統(tǒng)考二模）風(fēng)洞是研究空氣動力學(xué)的實驗設(shè)備。如圖，在距地面高度上方設(shè)置一足夠大的風(fēng)洞，可以使實驗中所用小球受到水平向右等大恒定風(fēng)力作用。一質(zhì)量為的小球甲從距地面高處以一定初速度水平拋出。在距拋出點同一豎直平面內(nèi)水平距離處地面上，同時豎直向上拋出另一質(zhì)量為的小球乙（甲、乙可視為質(zhì)點，除風(fēng)洞產(chǎn)生的風(fēng)力外不考慮其他空氣阻力，重力加速度取）。（1）關(guān)閉風(fēng)洞，兩小球恰好在空中相遇，求小球乙拋出時的初速度；（2）打開風(fēng)洞，調(diào)節(jié)風(fēng)力，調(diào)節(jié)乙小球拋出時的初速度為，兩小球恰好在空中相遇，求相遇點距地面的高度；（3）打開風(fēng)洞，調(diào)節(jié)風(fēng)力，調(diào)節(jié)乙小球拋出時的初速度為，兩小球恰好在空中相遇，求該次風(fēng)力的大小。11．（2022·內(nèi)蒙古包頭·統(tǒng)考二模）趣味運動“充氣碰碰球”如圖。用PVC薄膜充氣膨脹成型，人鉆入洞中，進(jìn)行碰撞游戲。充氣之后碰碰球內(nèi)氣體體積為，壓強(qiáng)為。碰撞時氣體最大壓縮量是，不考慮壓縮時氣體的溫度變化。（1）求壓縮量最大時，球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)；（2）為保障游戲安全，球內(nèi)氣體壓強(qiáng)不能超過，那么，在早晨環(huán)境下充完氣的碰碰球，球內(nèi)氣體壓強(qiáng)為，若升溫引起的球內(nèi)容積變化可忽略，請通過計算判斷是否可以安全地在下午的環(huán)境下進(jìn)行碰撞游戲？（結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）12．（2022·內(nèi)蒙古包頭·統(tǒng)考二模）冬奧會雪上項目的運動員都佩戴有護(hù)目鏡，護(hù)目鏡上附有一層“增反膜”，以減小紫外線對眼睛的傷害。制作護(hù)目鏡時需要測量紫外線的波長。假設(shè)利用雙縫干涉進(jìn)行波長的測量，實驗中使用的雙縫間距，雙縫到屏的距離，測得屏上干涉條紋中亮條紋間距。求：（1）被測紫外線的頻率；（2）若選用薄膜材料的折射率為，則制作“增反膜”眼鏡時，“增反膜”的最小厚度是多少？
參考答案：1．（1）；（2），6m【詳解】（1）物體從O點到A點過程，根據(jù)動能定理可得解得物體從A點飛出時的速度為（2）物體從A點到B點過程，水平方向由豎直方向有又聯(lián)立解得，，物體落在斜面上的豎直分速度為物體落在斜面上的速度為間距離為2．（1）；（2）；（3）【詳解】（1）由已知條件，粒子都通過P，對任一粒子畫出軌跡如圖所示則分析知圖中四邊形應(yīng)為菱形，故圓周運動半徑粒子做圓周運動有解得（2）帶負(fù)電粒子在P點與不帶電粒子發(fā)生完全非彈性碰撞，動量守恒新粒子在磁場中的圓周運動有解得作出粒子能夠達(dá)到的區(qū)域，如圖所示則有（3）根據(jù)分析可知，從x軸再次射出，恰與磁場區(qū)域圓相切的則為臨界情況，對此畫出粒子軌跡圓及必要的輔助線，如圖所示其中A、C、G分別為圓心，E為切點，D、H為交點，F為入射點。設(shè)，由與同為切線，則有四邊形為菱形，則有在中解得，，則入射點到原點的間距為故y坐標(biāo)滿足的粒子可以再次進(jìn)入圓形區(qū)域的磁場3．（1），；（2）【詳解】（1）A段理想氣體的壓強(qiáng)B段理想氣體的壓強(qiáng)（2）平放后，根據(jù)玻意耳定律有，解得，則有解得4．（1）；（2）【詳解】（1）設(shè)在O點左側(cè)從E點射入的光線，進(jìn)入玻璃磚后在上表面的入射角恰好等于全反射的臨界角，則區(qū)域的入射光線經(jīng)上表面折射后都能從玻璃磚射出，如圖所示由全反射條件有由幾何關(guān)系有由對稱性可知解得（2）設(shè)該細(xì)光線從P點入射，第一次射到圓弧面上時入射角為，由幾何關(guān)系有解得因為所以會發(fā)生全反射，由全反射知識及對稱性，作出該細(xì)光線在玻璃磚中傳播的光路圖如圖所示光從P點入射至點出射所走的光程光在玻璃磚中傳播的速度所以光從入射玻璃磚到出射所經(jīng)歷的時間為5．（1）；（2）【詳解】（1）根據(jù)動能定理可得解得（2）當(dāng)兩個小球在電場中時，電場力當(dāng)三個小球在電場中時，電場力故當(dāng)?shù)谌齻€小球剛進(jìn)入電場時速度最大根據(jù)動能定理可得解得6．（1）；（2）1.6m；（3）【詳解】（1）滑塊第一次滑到左圓柱面底端時，由機(jī)械能守恒有得（2）小滑塊滑上長板車，根據(jù)動量守恒得代入數(shù)據(jù)解得根據(jù)能量守恒得長板車與右柱面體發(fā)生完全非彈性碰撞后速度為0，小滑塊滑到車的最右端，由動能定理得代入數(shù)據(jù)解得根據(jù)機(jī)械能守恒定律得求得（3）滑塊滑回到長板車的最右端時的速度大小仍為小滑塊滑上長板車，根據(jù)動量守恒得求得根據(jù)能量守恒有得長板車與左柱面體相碰后速度為0，小滑塊滑到車的最左端代入數(shù)據(jù)解得小滑塊滑回車的最左端時的速度大小仍為，小滑塊滑上長板車，根據(jù)動量守恒得代入數(shù)據(jù)解得根據(jù)能量守恒得長板車與右柱面體碰撞后速度為0，對滑塊利用動能定理有求得說明小滑塊不能再滑出長板車，最終物塊會停在距長板車的左端的距離7．18s【詳解】根據(jù)查理定律有代入數(shù)據(jù)解得p=2.7atm根據(jù)玻意耳定律代入數(shù)據(jù)解得n=18即t=18s8．（1）；（2）【詳解】（1）從S點射向A點的光線恰能發(fā)生全反射時反射光線水平，則根據(jù)幾何關(guān)系得∠C=60°，則（2）當(dāng)折射光線恰好通過B點時，根據(jù)幾何關(guān)系有折射角為60°解得根據(jù)正弦定理9．（1）5:2；（2）（L，）【詳解】（1）由幾何關(guān)系可知，甲粒子運動的半徑為r1=L對乙粒子解得 根據(jù)解得兩粒子的比荷之比為 （2）粒子乙運動的軌跡方程是當(dāng)x=L時可得 （另一值舍掉）則乙粒子運動軌跡與連線交點的坐標(biāo)（L，）10．（1）；（2）；（3）【詳解】（1）關(guān)閉風(fēng)洞，球甲做平拋運動，從拋出假設(shè)經(jīng)過時間兩小球在空中相遇，球甲在水平方向做勻速直線勻速，則有球甲在豎直方向做自由落體運動，則有球乙豎直向上做加速度為的勻減速直線運動，則有兩球的豎直位移關(guān)系為聯(lián)立以上式子解得（2）打開風(fēng)洞，調(diào)節(jié)風(fēng)力，調(diào)節(jié)乙小球拋出時的初速度為，兩小球恰好在空中相遇，由于風(fēng)力水平向右，不影響球甲和球乙在豎直方向的運動，球乙在豎直方向上升的最大高度為說明球乙沒有進(jìn)入風(fēng)洞區(qū)域，相遇點一定在球乙拋出點的正上方，假設(shè)從拋出經(jīng)過時間，兩球在空中相遇，則有解得相遇時的高度為（3）打開風(fēng)洞，調(diào)節(jié)風(fēng)力，調(diào)節(jié)乙小球拋出時的初速度為，兩小球恰好在空中相遇，由于風(fēng)力水平向右，不影響球甲和球乙在豎直方向的運動，，假設(shè)從拋出經(jīng)過時間，兩球在空中相遇，則有解得相遇時離地面的高度為說明相遇位置位于風(fēng)洞區(qū)域內(nèi)，假設(shè)球乙剛進(jìn)入風(fēng)洞區(qū)域的速度為，則有解得球乙從拋出到剛進(jìn)入風(fēng)洞區(qū)域所用時間為假設(shè)風(fēng)力大小為，則兩球在水平方向的加速度分別為，從拋出到兩球相遇，兩球在水平方向的位移分別為，兩球的水平位移關(guān)系為聯(lián)立解得風(fēng)力為11．（1）；（2）可以，見解析【詳解】（1）碰撞游戲中氣體被壓縮最大的過程中，氣體做等溫變化，根據(jù)玻意耳定律可得其中，，解得（2）從早晨充好氣，到中午碰撞游戲前，氣體做等容變化，根據(jù)查理定律可得其中，中午碰撞游戲中氣體被壓縮最大的過程中，氣體做等溫變化，根據(jù)玻意耳定律可得聯(lián)立解得故可以安全地在下午的環(huán)境下進(jìn)行碰撞游戲。12．（1）；（2）【詳解】（1）根據(jù)解得被測紫外線的波長為則被測紫外線的頻率為（2）當(dāng)光程差等于光在薄膜中的波長的整數(shù)倍時，即（，，……）則出現(xiàn)明條紋，因此膜的厚度至少是紫外線在膜中波長的一半，紫外線在膜中的波長為故膜的最小厚度為 

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