山東省淄博市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·山東淄博·山東省淄博第一中學校聯(lián)考二模）啤酒加工過程中，將標準狀況下的氣體通過密閉裝置壓入啤酒中，并將啤酒瓶嚴密封裝，封裝過程無氣體泄漏。在該啤酒瓶中，下方為溶有的啤酒，上方為純氣體。在，溶于啤酒中的的質量為，上方氣體狀態(tài)的質量為，壓強為。當溫度升高到某溫度時，啤酒中溶解的的質量有所減少，變?yōu)?/span>，瓶中氣體的壓強上升到。已知：，啤酒的體積不因溶入而變化，且不考慮容器體積和啤酒體積隨溫度的變化。又知對同種氣體，在體積不變的情況下與m成正比，的摩爾質量，標準狀態(tài)下氣體的摩爾體積，絕對零度為。求：（1）在時，酒瓶內上方氣體狀態(tài)的質量；（2）升溫后啤酒上方氣體的攝氏溫度t（結果保留三位有效數(shù)字）。2．（2023·山東淄博·山東省淄博第一中學校聯(lián)考二模）春秋末年，齊國著作《考工記：輪人》篇中記載：“輪人為蓋”，“上欲尊而宇欲卑，上尊而宇卑，則吐水，疾而霤遠。”意思是車蓋中央高而四周低，形成一個斜面，泄水很快，而且水流的更遠。如圖甲所示是古代馬車示意圖，車蓋呈傘狀，支撐軸豎直向上，傘底圓面水平。過支撐軸的截面圖簡化為如圖乙所示的等腰三角形，底面半徑恒定為r，底角為。取不同的值時，自車蓋頂端A由靜止下滑的水滴（可視為質點）沿斜面運動的時間不同。已知重力加速度為g，不計水滴與傘面間的摩擦力和空氣阻力。（1）傾角為多大時，水滴下滑時間最短，并求出最短時間；（2）滿足（1）問條件，在車蓋底面下方的水平面內有一長為L＝r的水平橫梁（可看成細桿），橫梁位于支撐軸正前方，其俯視圖如圖丙所示，橫梁的垂直平分線過支撐軸。現(xiàn)保持車輛靜止，大量水滴沿車蓋頂端由靜止向各方向滑下，整個橫梁恰好“被保護”不被淋濕。求水平面內橫梁中點到支撐軸的距離d。3．（2023·山東淄博·山東省淄博第一中學校聯(lián)考二模）如圖所示，傾角的直軌道AC與足夠長的光滑圓弧軌道CD在C處相切且平滑連接，整個裝置固定在同一豎直平面內。兩個小滑塊P、Q（都可視為質點）的質量分別為m和2m?；瑝KQ與軌道AC間的動摩擦因數(shù)，滑塊P與軌道AC間摩擦力忽略不計。滑塊Q靜止于B點，滑塊P自A點由靜止釋放，P向下滑動，在B點與Q相碰，AB的長度為L。碰后P、Q一起沿軌道向下運動，沖上圓弧軌道后返回，第一次回到軌道AC時，Q恰好能到達B點。已知P、Q每次相碰都會合在一起運動但兩者并不粘連，取重力加速度為g，求：（1）P、Q第一次碰撞后向下運動到C點的速度大小；（2）BC的長度；（3）滑塊P在軌道AC上往復運動經過的總路程；（4）滑塊P與滑塊Q在軌道AC上往復運動經過的總路程之差。4．（2023·山東淄博·山東省淄博第一中學校聯(lián)考二模）如圖甲所示，某粒子從容器A正下方的小孔飄入與之間的加速電場中，其初速度可視為零，電場兩極板之間的電壓為U，經電場加速后通過小孔恰好沿圓弧通過靜電分析器，為圓弧的圓心，、在同一水平線上，。從小孔離開后，由正方體右側面中心位置處小孔（即圖中坐標系原點）向左上方沿平面進入z軸水平的正方體空腔內。已知靜電分析器內有均勻輻向分布的電場，粒子運動軌跡處電場強度大小恒定，圓弧半徑和正方體邊長均為L，粒子的質量為m，帶電量為，重力不計。（1）求粒子在圓弧運動軌跡處電場強度大小E；（2）若在空腔內加平行于y軸且沿軸方向、電場強度大小為的勻強電場，求粒子從點進入空腔到打在空腔壁上的時間及打在空腔壁上的位置坐標；（3）若空腔平行于y軸的邊長變?yōu)樽銐虼?，其他方向邊長不變，在空腔內加與y軸平行、磁感應強度隨時間的周期性變化規(guī)律如圖乙所示的磁場，其中，規(guī)定當磁場方向沿y軸正方向時磁感應強度為正，求粒子打在空腔壁上的位置坐標；（4）若保持（3）問條件不變，平行于x軸的邊長也變?yōu)樽銐虼螅叫杏?/span>z軸的邊長不變，在空腔內再加平行于y軸且沿軸方向、電場強度大小為的勻強電場，求粒子打在空腔壁上的速度大小。5．（2021·山東淄博·統(tǒng)考二模）如圖為某游樂設施的簡化圖，固定斜面的傾角，長度。某游客坐在平板小車上，通過拉跨過斜面頂端定滑輪的輕繩，使自己和小車一起緩慢上升到斜面的頂端，然后松開輕繩，讓人和車一起沿斜面由靜止開始下滑，最終與垂直水平面的固定緩沖擋板碰撞后停止，擋板離斜面底端的距離為，人和車與擋板的碰撞時間為。不計輕繩與滑輪的摩擦，忽略滑輪和人車大小的影響，斜面與水平面間平滑連接，已知人的質量，車的質量，車在斜面和水平面上運動時所受的阻力為壓力的0.5倍。，，取。求：（1）上升過程中，車對人的摩擦力的大小和方向；（2）擋板對人和車的平均作用力的大小。6．（2021·山東淄博·統(tǒng)考二模）如圖所示，折射率為的液面上有一光源，發(fā)出一條光線，垂直射到水平放置于液體中且距液面高度為的平面鏡的點上，當平面鏡繞垂直于紙面的軸以角速度逆時針方向勻速轉動時，液面上的觀察者跟蹤觀察，發(fā)現(xiàn)液面上有一光斑掠過，且光斑到點后立即消失，求：（1）光斑在這一過程中平均速度的大?。?/span>（2）光斑在點即將消失時瞬時速度的大小。7．（2021·山東淄博·統(tǒng)考二模）如圖甲所示，在光滑水平面上，固定一個四分之一豎直粗糙圓弧軌道，半徑，緊挨右側有一個上表面與齊平的質量為足夠長的木板。與之間的動摩擦因數(shù)。一個可視為質點的質量的小物塊，從點正上方距點高處，由靜止釋放，沿圓弧軌道到達點，此時對點的壓力大小為。小物塊從點滑上長木板的同時，對長木板施加一水平向右的拉力，隨變化的關系如圖乙所示，末撤去外力。重力加速度取，求：（1）小物塊滑過粗糙圓弧軌道過程中克服摩擦力做的功；（2）末小物塊和長木板的速度大??；（3）從滑上到最終、相對靜止的過程中，和之間產生的熱量。8．（2021·山東淄博·統(tǒng)考二模）如圖，光滑絕緣水平桌面上有一個矩形區(qū)域，長度為，長度為，E、F、G、H分別為AD、BC、AB、CD的中點，以EF為軸、GH為軸建立如圖所示的直角坐標系，坐標原點為。區(qū)域存在垂直桌面向下的勻強磁場，磁感應強度為B0；區(qū)域存在沿軸正方向的勻強電場，電場強度為，區(qū)域有沿軸負方向的勻強電場。質量為、電荷量為的絕緣小球靜止在磁場中點。質量為的帶電量也為的絕緣小球P，以大小為的初速度從邊界上的某點沿與邊界夾角為的方向進入電場。小球P與Q恰好在點沿軸方向發(fā)生彈性正碰，碰撞前后小球Q的電量保持不變，小球P、Q均可視為質點。（1）求區(qū)域勻強電場的電場強度的大??；（2）若小球Q從邊離開磁場，求的最小值；（3）若小球Q從邊中點離開磁場，求的可能值和小球Q在磁場中運動的最長時間。9．（2022·山東淄博·統(tǒng)考二模）電子產品中常用到發(fā)光二極管，其中一種是由半徑為R的半球體透明介質和發(fā)光管芯組成，管芯發(fā)光部分是一個圓心與半球體介質的球心O重合的圓面，PQ為發(fā)光圓面的直徑，圓弧ABC在半球體介質過球心O的縱截面上，B、D分別為圓弧ABC、BDC的中點，如圖所示。由PQ上的M點發(fā)出的一條光線經D點折射后與OB平行，已知。求：（1）半球體介質的折射率及光從該介質射入空氣中的臨界角；（2）為使從發(fā)光圓面第一次射向半球面上的所有光線都不發(fā)生全反射，管芯發(fā)光圓面的最大面積。10．（2022·山東淄博·統(tǒng)考二模）2022年2月15日，17歲的中國選手蘇翊鳴奪得北京冬奧會單板滑雪男子大跳臺金牌，為國家爭得榮譽?，F(xiàn)將比賽某段過程簡化成如圖所示的運動，蘇翊鳴從傾角為的斜面頂端O點以的速度飛出，且與斜面夾角為。圖中虛線為蘇翊鳴在空中的運動軌跡，且A為軌跡上離斜面最遠的點，B為在斜面上的落點，已知蘇翊鳴的質量為m=60kg（含裝備），落在B點時滑雪板與斜面的碰撞時間為。重力加速度取，不計空氣阻力。求：（1）從O運動到A點所用時間；（2）OB之間的距離；（3）落到B點時，滑雪板對斜面的平均壓力大小。11．（2022·山東淄博·統(tǒng)考二模）如圖所示，兩小滑塊A和B的質量分別為和，放在靜止于光滑水平地面上的長為L=1m的木板C兩端，兩者與木板間的動摩擦因數(shù)均為，木板的質量為m=4kg。某時刻A、B兩滑塊開始相向滑動，初速度大小均為。在滑塊B與木板C共速之前，滑塊A、滑塊B能夠相遇，重力加速度取。（1）滑塊A、B相遇時木板C的速度多大？（2）若滑塊A、B碰撞后不再分開，請通過計算說明滑塊A、B能否從木板C上滑下。（3）整個過程中，由于滑塊A、B和木板C之間的摩擦產生的總熱量是多少？12．（2022·山東淄博·統(tǒng)考二模）如圖所示，一線狀粒子源發(fā)出大量質量為m、電荷量為+q的帶電粒子（初速度可視為0），經過電場加速后，粒子以相同的水平速度從MS段垂直MF進入邊長為L的正方體電磁修正區(qū)FMPQ-AGRN內，底面AGRN水平。已知MS段的長度為，電磁修正區(qū)內部有垂直于平面MPRG的磁感應強度為B的勻強磁場、電場強度為E的勻強電場，從M點射入的粒子在正方體電磁修正區(qū)中運動時間為，且從底面AGRN射出。距離正方體電磁修正區(qū)底面L處有一與底面平行的足夠大平板，能吸收所有出射粒子?，F(xiàn)以正方體電磁修正區(qū)底面中心O在平板的垂直投影點為原點，在平板內建立直角坐標系（其中x軸與GR平行）。忽略粒子間相互作用，不計重力。（1）求加速電場的電壓U；（2）求從M點射入的粒子射出正方體電磁修正區(qū)后速度v的大小；（3）若，求從S點入射的粒子打到平板上的位置坐標；（4）滿足（3）問條件下，求所有粒子落到平板上的落點離的最小距離。
參考答案：1．（1）；（2）【詳解】（1）根據(jù)題意可知，充入啤酒中氣體的總質量為4℃時瓶內上方氣體質量為其中解得（2）根據(jù)題意可知解得時對瓶內上方氣體有溫度升高為時，對瓶內上方氣體有其中解得即2．（1）；（2）【詳解】（1）水滴沿傘面下滑過程中有①②由①②得又，則當時水滴滑落傘面時間最短，解得（2）水滴沿傘面下落過程有③水滴離開傘后做斜下拋運動，且有：水平和豎直兩個分速度④豎直方向⑤水平方向⑥由題意幾何關系可知⑦由③~⑦式得3．（1）；（2）；（3）；（4）【詳解】（1）在P由A到B運動過程中有在碰撞過程中有又由于解得則P、Q在BC上每次一起下滑過程中均做勻速直線運動，既有解得（2）P、Q在圓弧CD上運動時機械能守恒，故每次從圓弧上回到C點時速度大小與離開時相等對Q由C到B過程中有解得（3）P第一次從最低點上滑到速度為0過程中有解得P第二次加速下滑過程中有對P、Q第二次碰撞過程有PQ第二次從最低點上滑到速度為0過程中有，解得，P第三次加速下滑過程中有對P、Q第三次碰撞過程有P第三次從最低點上滑到速度為0過程中有解得歸納可知（n=1，2，3…）則有則有解得（4）根據(jù)上述有則有可知解得4．（1）；（2），（0，，L）；（3）（，，）；（4）【詳解】（1）帶電粒子在電場中加速過程有在輻向電場中做勻速圓周運動過程有解得（2）分析可知粒子射入空腔時方向與軸成45°角，且粒子進入空腔后做類斜上拋運動，且有若粒子沿方向速度變?yōu)?/span>0，由解得即粒子恰好到達空腔上表面，其間用時整理有沿軸方向有整理得即粒子恰好從中點出射，解得粒子打在空腔上的時間為粒子打在空腔上的位置坐標為（0，，L）（3）粒子進入空腔磁場后由得粒子在和時間內在磁場中運動的周期和半徑的關系分別為粒子在時間內在磁場中運動的周期和半徑分別為粒子運動軌跡在平面投影如圖所示分析可知粒子打在腔壁上時此過程粒子沿方向做勻速直線運動，運動時間為沿方向位移為解得綜上分析，粒子打在腔壁時的位置坐標為（，，）（4）分析可知此問中粒子運動軌跡在平面投影如圖所示粒子打在腔壁時位置坐標沿軸方向的分速度運動時間此過程粒子沿y軸做勻變速直線運動，且有解得時刻沿y軸方向的分速度為此時打在腔壁時粒子速度大小為解得5．（1）10N，沿斜面向上；（2）140N【詳解】（1）人和車一起緩慢上升，由對人和車整體，根據(jù)受力平衡得可得對人，根據(jù)受力平衡得此時設摩擦力與拉力方向相反，沿斜面向下，可得故摩擦力方向沿斜面向上（2）人和車從斜面頂端到與P碰前，由動能定理可得代入數(shù)據(jù)，可得人和車與擋板碰撞過程，由動量定理可得可得6．(1)0.4m/s；(2)【詳解】當平面鏡繞軸逆時針方向勻速轉動時，光線經平面鏡反射，到達液面的光斑從S點開始水平向左運動，反射光線到P點恰好發(fā)生全反射，臨界角滿足解得C=45°光路如圖所示由幾何關系可知即PA=OA=h法線轉過，即鏡面轉過，需要的時間為光斑在這一過程中平均速度的大小為(2)光斑在液面移動的速度v是光線的伸長速度v2與光線轉動速度v1的合速度，其中OP=注意到光線的轉動角速度是平面鏡轉動角速度的2倍，即光斑在P點的線速度（轉動速度）為所以在P點光斑沿液面向左移動的速度為7．（1）2J；（2）2m/s；2m/s（3）8.8J【詳解】（1）物塊滑到B點時解得vB=6m/s從m開始下落到到達B點，由能量關系解得Wf=2J（2）物塊滑上木板后的加速度長木板的加速度 2s末物塊的速度木板的速度恰好達到共速。此過程中物塊相對木板滑動的距離 （3）若當兩者相對靜止共同向右加速運動時則而2s后力F變?yōu)?/span>F2=7N>5N則兩者之間產生相對運動，此時滑塊的加速度仍為木板的加速度經過t2=2s時滑塊的速度木板的速度 此過程中物塊相對木板滑動的距離此后撤去外力，則滑塊加速，木板減速，加速度共速時解得t3=0.8s v=7.6m/s此過程中物塊相對木板滑動的距離則從滑上到最終、相對靜止的過程中，和之間產生的熱量8．（1）；（2）1；（3）和，【詳解】（1）帶電小球P在電場中有聯(lián)立解得（2）兩球碰撞過程中有解得帶電小球Q在磁場中有解得分析可知r越小，k越小，則當時，k最小。解得（3）小球Q從ED邊中點離開磁場，存在如下幾種情況。情況1，如下圖所示由幾何關系可知解得代入軌跡半徑的表達式，解得情況2，如下圖所示由幾何關系可知解得或代入軌跡半徑的表達式，解得或若小球以v0垂直y軸進入第二象限的電場中到左側邊界速度恰為0，則有解得由可知所以應舍去，即k的可能值為，分析可知當時，帶電小球Q在磁場中運動時間最長而從而解得9．（1）,；（2）【詳解】（1）光路如圖由折射定律有解得由得則（2）由幾何關系可知即在r一定的情況下分析可知的最大值為,若即：則所有光線均不會發(fā)生全反射，發(fā)光圓面最大面積10．（1）；（2）；（3）2251.6N【詳解】（1）如圖所示運動員垂直于斜面方向的初速度和加速度分別為從O到A過程有解得（2）運動員沿斜面方向的初速度和加速度分別為由對稱性可知，從O到B的時間為2t，則從O到B過程有解得（3）人再回到斜面時垂直于斜面的分量仍為，在人與斜面碰撞過程中有解得由牛頓第三定律得，滑雪板對斜面的平均壓力大小也為2251.6N。11．（1）；（2）不能從板C上滑下；（3）【詳解】（1）在A、B碰前，對A分析①對B分析②對C分析③對A、B、C由運動學公式有④⑤⑥又⑦A、B相遇時有⑧由①~⑧得（2）A、B相遇時A與C的相對位移大小A、B碰前速度為⑨⑩A、B碰撞過程中有?碰后AB一起向前減速，板C則向前加速，若三者能夠共速，且發(fā)生的相對位移為對ABC系統(tǒng)由有??由⑨~?得因，故AB不能從板C上滑下；（3）A、B相遇時B與C的相對位移A、B與C因摩擦產生的熱量為解得12．（1）；（2）或；（3）；（4）【詳解】（1）粒子在加速電場中有：①分析可知粒子進入修正區(qū)后在與磁場垂直的方向上做勻速圓周運動，在沿電場方向上做初速為零的勻加速直線運動，在磁場中有②因③則圓周運動半徑為④由①~④得（2）從M點入射的粒子射出修正區(qū)時沿PR方向的分速度為⑤沿y軸正方向的分速度為⑥又⑦則粒子射出修正區(qū)時的速度為⑧由①~④得或（3）若從S點射入的粒子在沿電場方向做勻加速直線的時間為，則其在該方向上運動的分位移為：⑨又解得即S點射入的粒子恰好從底面N點射出。粒子在出修正區(qū)后沿電場方向做勻速直線運動的分位移為⑩豎直方向?則由幾何關系知從S點入射的粒子打在平板上的縱坐標為?由⑨~?得從S點入射的粒子打在平板上的橫坐標為從S點入射的粒子打在平板上的坐標為（4）因則由幾何關系可知落點離的最小距離為 

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