2022高三高考物理真题分类汇编:解答题
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学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
1.(2022·广东·高考真题)玻璃瓶可作为测量水深的简易装置。如图所示,潜水员在水面上将水装入容积为的玻璃瓶中,拧紧瓶盖后带入水底,倒置瓶身,打开瓶盖,让水进入瓶中,稳定后测得瓶内水的体积为。将瓶内气体视为理想气体,全程气体不泄漏且温度不变。大气压强取,重力加速度g取,水的密度取。求水底的压强p和水的深度h。
2.(2022·广东·高考真题)某同学受自动雨伞开伞过程的启发,设计了如图所示的物理模型。竖直放置在水平桌面上的滑杆上套有一个滑块,初始时它们处于静止状态。当滑块从A处以初速度为向上滑动时,受到滑杆的摩擦力f为,滑块滑到B处与滑杆发生完全非弹性碰撞,带动滑杆离开桌面一起竖直向上运动。已知滑块的质量,滑杆的质量,A、B间的距离,重力加速度g取,不计空气阻力。求:
(1)滑块在静止时和向上滑动的过程中,桌面对滑杆支持力的大小和;
(2)滑块碰撞前瞬间的速度大小v1;
(3)滑杆向上运动的最大高度h。
3.(2022·全国·高考真题)一细束单色光在三棱镜的侧面上以大角度由D点入射(入射面在棱镜的横截面内),入射角为i,经折射后射至边的E点,如图所示,逐渐减小i,E点向B点移动,当时,恰好没有光线从边射出棱镜,且。求棱镜的折射率。
4.(2022·浙江·高考真题)第24届冬奥会将在我国举办。钢架雪车比赛的一段赛道如图1所示,长12m水平直道AB与长20m的倾斜直道BC在B点平滑连接,斜道与水平面的夹角为15°。运动员从A点由静止出发,推着雪车匀加速到B点时速度大小为8m/s,紧接着快速俯卧到车上沿BC匀加速下滑(图2所示),到C点共用时5.0s。若雪车(包括运动员)可视为质点,始终在冰面上运动,其总质量为110kg,sin15°=0.26,求雪车(包括运动员)
(1)在直道AB上的加速度大小;
(2)过C点的速度大小;
(3)在斜道BC上运动时受到的阻力大小。
5.(2022·全国·高考真题)如图,一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成,汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体,两活塞用一轻质弹簧连接,汽缸连接处有小卡销,活塞Ⅱ不能通过连接处。活塞Ⅰ、Ⅱ的质量分别为、m,面积分别为、S,弹簧原长为l。初始时系统处于平衡状态,此时弹簧的伸长量为,活塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸连接处的距离相等,两活塞间气体的温度为。已知活塞外大气压强为,忽略活塞与缸壁间的摩擦,汽缸无漏气,不计弹簧的体积。
(1)求弹簧的劲度系数;
(2)缓慢加热两活塞间的气体,求当活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时,活塞间气体的压强和温度。
6.(2022·湖南·高考真题)如图,某种防窥屏由透明介质和对光完全吸收的屏障构成,其中屏障垂直于屏幕平行排列,可实现对像素单元可视角度的控制(可视角度定义为某像素单元发出的光在图示平面内折射到空气后最大折射角的2倍)。透明介质的折射率,屏障间隙。发光像素单元紧贴屏下,位于相邻两屏障的正中间.不考虑光的衍射。
(1)若把发光像素单元视为点光源,要求可视角度控制为60°,求屏障的高度d;
(2)若屏障高度,且发光像素单元的宽度不能忽略,求像素单元宽度x最小为多少时,其可视角度刚好被扩为180°(只要看到像素单元的任意一点,即视为能看到该像素单元)。
7.(2022·湖南·高考真题)如图,小赞同学设计了一个液体拉力测量仪。一个容积的导热汽缸下接一圆管,用质量、横截面积的活塞封闭一定质量的理想气体,活塞与圆管壁间摩擦不计。活塞下端用轻质细绳悬挂一质量的U形金属丝,活塞刚好处于A位置。将金属丝部分浸入待测液体中,缓慢升起汽缸,使金属丝从液体中拉出,活塞在圆管中的最低位置为B。已知A、B间距离,外界大气压强,重力加速度取,环境温度保持不变,求:
(1)活塞处于A位置时,汽缸中的气体压强;
(2)活塞处于B位置时,液体对金属丝拉力F的大小。
8.(2022·湖南·高考真题)如图,两个定值电阻的阻值分别为和,直流电源的内阻不计,平行板电容器两极板水平放置,板间距离为,板长为,极板间存在方向水平向里的匀强磁场。质量为、带电量为的小球以初速度沿水平方向从电容器下板左侧边缘点进入电容器,做匀速圆周运动,恰从电容器上板右侧边缘离开电容器。此过程中,小球未与极板发生碰撞,重力加速度大小为,忽略空气阻力。
(1)求直流电源的电动势;
(2)求两极板间磁场的磁感应强度;
(3)在图中虚线的右侧设计一匀强电场,使小球离开电容器后沿直线运动,求电场强度的最小值。
9.(2022·全国·高考真题)如图,容积均为、缸壁可导热的A、B两汽缸放置在压强为、温度为的环境中;两汽缸的底部通过细管连通,A汽缸的顶部通过开口C与外界相通:汽缸内的两活塞将缸内气体分成I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分,其中第II、Ⅲ部分的体积分别为和、环境压强保持不变,不计活塞的质量和体积,忽略摩擦。
(1)将环境温度缓慢升高,求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度;
(2)将环境温度缓慢改变至,然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注入气体,求A汽缸中的活塞到达汽缸底部后,B汽缸内第Ⅳ部分气体的压强。
10.(2022·全国·高考真题)将一小球水平抛出,使用频闪仪和照相机对运动的小球进行拍摄,频闪仪每隔发出一次闪光。某次拍摄时,小球在抛出瞬间频闪仪恰好闪光,拍摄的照片编辑后如图所示。图中的第一个小球为抛出瞬间的影像,每相邻两个球之间被删去了3个影像,所标出的两个线段的长度和之比为3:7。重力加速度大小取,忽略空气阻力。求在抛出瞬间小球速度的大小。
11.(2022·全国·高考真题)如图,一不可伸长的细绳的上端固定,下端系在边长为的正方形金属框的一个顶点上。金属框的一条对角线水平,其下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。已知构成金属框的导线单位长度的阻值为;在到时间内,磁感应强度大小随时间t的变化关系为。求:
(1)时金属框所受安培力的大小;
(2)在到时间内金属框产生的焦耳热。
12.(2022·浙江·高考真题)如图所示,处于竖直平面内的一探究装置,由倾角=37°的光滑直轨道AB、圆心为O1的半圆形光滑轨道BCD、圆心为O2的半圆形光滑细圆管轨道DEF、倾角也为37°的粗糙直轨道FG组成,B、D和F为轨道间的相切点,弹性板垂直轨道固定在G点(与B点等高),B、O1、D、O2和F点处于同一直线上。已知可视为质点的滑块质量m=0.1kg,轨道BCD和DEF的半径R=0.15m,轨道AB长度,滑块与轨道FG间的动摩擦因数,滑块与弹性板作用后,以等大速度弹回,sin37°=0.6,cos37°=0.8。滑块开始时均从轨道AB上某点静止释放,()
(1)若释放点距B点的长度l=0.7m,求滑块到最低点C时轨道对其支持力FN的大小;
(2)设释放点距B点的长度为,滑块第一次经F点时的速度v与之间的关系式;
(3)若滑块最终静止在轨道FG的中点,求释放点距B点长度的值。
13.(2022·全国·高考真题)如图(a),一质量为m的物块A与轻质弹簧连接,静止在光滑水平面上:物块B向A运动,时与弹簧接触,到时与弹簧分离,第一次碰撞结束,A、B的图像如图(b)所示。已知从到时间内,物块A运动的距离为。A、B分离后,A滑上粗糙斜面,然后滑下,与一直在水平面上运动的B再次碰撞,之后A再次滑上斜面,达到的最高点与前一次相同。斜面倾角为,与水平面光滑连接。碰撞过程中弹簧始终处于弹性限度内。求
(1)第一次碰撞过程中,弹簧弹性势能的最大值;
(2)第一次碰撞过程中,弹簧压缩量的最大值;
(3)物块A与斜面间的动摩擦因数。
14.(2022·山东·高考真题)某粮库使用额定电压,内阻的电动机运粮。如图所示,配重和电动机连接小车的缆绳均平行于斜坡,装满粮食的小车以速度沿斜坡匀速上行,此时电流。关闭电动机后,小车又沿斜坡上行路程L到达卸粮点时,速度恰好为零。卸粮后,给小车一个向下的初速度,小车沿斜坡刚好匀速下行。已知小车质量,车上粮食质量,配重质量,取重力加速度,小车运动时受到的摩擦阻力与车及车上粮食总重力成正比,比例系数为k,配重始终未接触地面,不计电动机自身机械摩擦损耗及缆绳质量。求:
(1)比例系数k值;
(2)上行路程L值。
15.(2022·全国·高考真题)光点式检流计是一种可以测量微小电流的仪器,其简化的工作原理示意图如图所示。图中A为轻质绝缘弹簧,C为位于纸面上的线圈,虚线框内有与纸面垂直的匀强磁场;M为置于平台上的轻质小平面反射镜,轻质刚性细杆D的一端与M固连且与镜面垂直、另一端与弹簧下端相连,为圆弧形的、带有均匀刻度的透明读数条,的圆心位于M的中心。使用前需调零:使线圈内没有电流通过时,M竖直且与纸面垂直;入射细光束沿水平方向经上的O点射到M上后沿原路反射。线圈通入电流后弹簧长度改变,使M发生倾斜,入射光束在M上的入射点仍近似处于的圆心,通过读取反射光射到上的位置,可以测得电流的大小。已知弹簧的劲度系数为k,磁场磁感应强度大小为B,线圈C的匝数为N。沿水平方向的长度为l,细杆D的长度为d,圆弧的半径为r﹐,d远大于弹簧长度改变量的绝对值。
(1)若在线圈中通入的微小电流为I,求平衡后弹簧长度改变量的绝对值及上反射光点与O点间的弧长s;
(2)某同学用此装置测一微小电流,测量前未调零,将电流通入线圈后,上反射光点出现在O点上方,与O点间的弧长为、保持其它条件不变,只将该电流反向接入,则反射光点出现在О点下方,与O点间的弧长为。求待测电流的大小。
16.(2022·浙江·高考真题)如图所示,水平固定一半径r=0.2m的金属圆环,长均为r,电阻均为R0的两金属棒沿直径放置,其中一端与圆环接触良好,另一端固定在过圆心的导电竖直转轴OO′上,并随轴以角速度=600rad/s匀速转动,圆环内左半圆均存在磁感应强度大小为B1的匀强磁场。圆环边缘、与转轴良好接触的电刷分别与间距l1的水平放置的平行金属轨道相连,轨道间接有电容C=0.09F的电容器,通过单刀双掷开关S可分别与接线柱1、2相连。电容器左侧宽度也为l1、长度为l2、磁感应强度大小为B2的匀强磁场区域。在磁场区域内靠近左侧边缘处垂直轨道放置金属棒ab,磁场区域外有间距也为l1的绝缘轨道与金属轨道平滑连接,在绝缘轨道的水平段上放置“[”形金属框fcde。棒ab长度和“[”形框的宽度也均为l1、质量均为m=0.01kg,de与cf长度均为l3=0.08m,已知l1=0.25m,l2=0.068m,B1=B2=1T、方向均为竖直向上;棒ab和“[”形框的cd边的电阻均为R=0.1,除已给电阻外其他电阻不计,轨道均光滑,棒ab与轨道接触良好且运动过程中始终与轨道垂直。开始时开关S和接线柱1接通,待电容器充电完毕后,将S从1拨到2,电容器放电,棒ab被弹出磁场后与“[”形框粘在一起形成闭合框abcd,此时将S与2断开,已知框abcd在倾斜轨道上重心上升0.2m后返回进入磁场。
(1)求电容器充电完毕后所带的电荷量Q,哪个极板(M或N)带正电?
(2)求电容器释放的电荷量;
(3)求框abcd进入磁场后,ab边与磁场区域左边界的最大距离x。
17.(2022·浙江·高考真题)如图为研究光电效应的装置示意图,该装置可用于分析光子的信息。在xOy平面(纸面)内,垂直纸面的金属薄板M、N与y轴平行放置,板N中间有一小孔O。有一由x轴、y轴和以O为圆心、圆心角为90°的半径不同的两条圆弧所围的区域Ⅰ,整个区域Ⅰ内存在大小可调、方向垂直纸面向里的匀强电场和磁感应强度大小恒为B1、磁感线与圆弧平行且逆时针方向的磁场。区域Ⅰ右侧还有一左边界与y轴平行且相距为l、下边界与x轴重合的匀强磁场区域Ⅱ,其宽度为a,长度足够长,其中的磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小可调。光电子从板M逸出后经极板间电压U加速(板间电场视为匀强电场),调节区域Ⅰ的电场强度和区域Ⅱ的磁感应强度,使电子恰好打在坐标为(a+2l,0)的点上,被置于该处的探测器接收。已知电子质量为m、电荷量为e,板M的逸出功为W0,普朗克常量为h。忽略电子的重力及电子间的作用力。当频率为ν的光照射板M时有光电子逸出,
(1)求逸出光电子的最大初动能Ekm,并求光电子从O点射入区域Ⅰ时的速度v0的大小范围;
(2)若区域Ⅰ的电场强度大小,区域Ⅱ的磁感应强度大小,求被探测到的电子刚从板M逸出时速度vM的大小及与x轴的夹角;
(3)为了使从O点以各种大小和方向的速度射向区域Ⅰ的电子都能被探测到,需要调节区域Ⅰ的电场强度E和区域Ⅱ的磁感应强度B2,求E的最大值和B2的最大值。
18.(2022·山东·高考真题)中国“人造太阳”在核聚变实验方而取得新突破,该装置中用电磁场约束和加速高能离子,其部分电磁场简化模型如图所示,在三维坐标系中,空间内充满匀强磁场I,磁感应强度大小为B,方向沿x轴正方向;,的空间内充满匀强磁场II,磁感应强度大小为,方向平行于平面,与x轴正方向夹角为;,的空间内充满沿y轴负方向的匀强电场。质量为m、带电量为的离子甲,从平面第三象限内距轴为的点以一定速度出射,速度方向与轴正方向夹角为,在在平面内运动一段时间后,经坐标原点沿轴正方向进入磁场I。不计离子重力。
(1)当离子甲从点出射速度为时,求电场强度的大小;
(2)若使离子甲进入磁场后始终在磁场中运动,求进入磁场时的最大速度;
(3)离子甲以的速度从点沿轴正方向第一次穿过面进入磁场I,求第四次穿过平面的位置坐标(用d表示);
(4)当离子甲以的速度从点进入磁场I时,质量为、带电量为的离子乙,也从点沿轴正方向以相同的动能同时进入磁场I,求两离子进入磁场后,到达它们运动轨迹第一个交点的时间差(忽略离子间相互作用)。
19.(2022·湖南·高考真题)如图(a),质量为m的篮球从离地H高度处由静止下落,与地面发生一次非弹性碰撞后反弹至离地h的最高处。设篮球在运动过程中所受空气阻力的大小是篮球所受重力的倍(为常数且),且篮球每次与地面碰撞的碰后速率与碰前速率之比相同,重力加速度大小为g。
(1)求篮球与地面碰撞的碰后速率与碰前速率之比;
(2)若篮球反弹至最高处h时,运动员对篮球施加一个向下的压力F,使得篮球与地面碰撞一次后恰好反弹至h的高度处,力F随高度y的变化如图(b)所示,其中已知,求的大小;
(3)篮球从H高度处由静止下落后,每次反弹至最高点时,运动员拍击一次篮球(拍击时间极短),瞬间给其一个竖直向下、大小相等的冲量I,经过N次拍击后篮球恰好反弹至H高度处,求冲量I的大小。
20.(2022·山东·高考真题)如图所示,“L”型平板B静置在地面上,小物块A处于平板B上的点,点左侧粗糙,右侧光滑。用不可伸长的轻绳将质量为M的小球悬挂在点正上方的O点,轻绳处于水平拉直状态。将小球由静止释放,下摆至最低点与小物块A发生碰撞,碰后小球速度方向与碰前方向相同,开始做简谐运动(要求摆角小于),A以速度沿平板滑动直至与B右侧挡板发生弹性碰撞。一段时间后,A返回到O点的正下方时,相对于地面的速度减为零,此时小球恰好第一次上升到最高点。已知A的质量,B的质量,A与B的动摩擦因数,B与地面间的动摩擦因数,取重力加速度。整个过程中A始终在B上,所有碰撞时间忽略不计,不计空气阻力,求:
(1)A与B的挡板碰撞后,二者的速度大小与;
(2)B光滑部分的长度d;
(3)运动过程中A对B的摩擦力所做的功;
(4)实现上述运动过程,的取值范围(结果用表示)。
参考答案:
1.,10m
2.(1),;(2);(3)
3.1.5
4.(1);(2)12m/s;(3)66N
5.(1);(2),
6.(1)1.55mm;(2)0.35mm
7.(1);(2)
8.(1);(2);(3)
9.(1);(2)
10.
11.(1);(2)0.016J
12.(1)7N;(2) ();(3),,
13.(1);(2);(3)
14.(1);(2)
15.(1),;(2)
16.(1)0.54C;M板;(2)0.16C;(3)0.14m
17.(1);;(2);;(3);
18.(1);(2);(3)(d,d,);(4)
19.(1);(2);(3)
20.(1),;(2);(3);(4)
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