安徽省黄山市三年（2020-2022）高二物理下学期期末试题题型分类汇编3-解答题

安徽省黄山市三年（2020-2022）高二物理下学期期末试题题型分类汇编3-解答题

五、解答题

41．（2020春·安徽黄山·高二期末）如图所示，物体的质量m=2kg，水平地面粗糙，在与水平方向夹角为、大小为20N的恒力F的作用下，由静止开始加速运动，2s后物体运动了12m。取g=10m/s2，已知sin=0.6，cos=0.8，试求：

(1)物体运动的加速度的大小a；

(2)地面的动摩擦因数μ。

42．（2020春·安徽黄山·高二期末）如图，一半径为R的圆表示一柱形区域的横截面(纸面)。在柱形区域内加一方向垂直于纸面的匀强磁场，一质量为m、电荷量为q的粒子从直线ac与圆的交点a正对圆心射入柱形区域，而后从圆上的b点离开该区域，bo连线与直线垂直。圆心O到直线的垂直距离为。现将磁场换为平行于纸面且垂直于直线ac的匀强电场，同一粒子以同样速率在a点沿直线ac射入柱形区域，也在b点离开该区域。若磁感应强度大小为B，不计重力。

（1）求粒子入射的初速度大小；

（2）求电场强度的大小。

43．（2020春·安徽黄山·高二期末）如图所示，粗糙水平面与竖直面内的光滑圆形轨道平滑连接，在连接点P上有一不带电的小球B保持静止，水平面上方充满水平向左的匀强电场。现有一带电量为+q的小球A从水平面上某点由静止释放，而后在小孔处与小球B发生碰撞（碰撞时间极短），碰后两球粘在一起。已知mA=1kg，mB=2kg，小球A与水平轨道间的动摩擦因数为，释放点与B球相距为d=2m，电场强度，重力加速度为g=10m/s2（两球均可视为质点，小球A运动、碰撞过程中均无电量损失，不计空气阻力）。求：

（1）小球A与B碰撞前瞬间的速度大小；

（2）小球A与B碰撞过程中损失的能量；

（3）若要求两球碰后不脱离圆轨道，则圆轨道的半径R应满足什么条件？

44．（2020春·安徽黄山·高二期末）一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p-V图象如图所示．已知该气体在状态A时的温度为27℃．则：

①该气体在状态B、C时的温度分别为多少℃？

②该气体从状态A到状态C的过程中内能的变化量是多大？

③该气体从状态A到状态C的过程中是吸热，还是放热？传递的热量是多少？

45．（2020春·安徽黄山·高二期末）某有线制导导弹发射时，在导弹发射基地和导弹间连一根细如蛛丝的特制光纤（像放风筝一样），它双向传输信号，能达到有线制导作用。光纤由纤芯和包层组成，其剖面如图所示，其中纤芯材料的折射率n1=2，包层折射率n2=，光纤长度为3×103m。（已知当光从折射率为n1的介质射入折射率为n2的介质时，入射角θ1、折射角θ2间满足关系：n1sinθ1=n2sinθ2）

(1)试通过计算说明从光纤一端入射的光信号是否会通过包层“泄漏”出去；

(2)若导弹飞行过程中，将有关参数转变为光信号，利用光纤发回发射基地经瞬间处理后转化为指令光信号返回导弹，求信号往返需要的最长时间。

46．（2021春·安徽黄山·高二期末）2022年将在我国举办第二十四届冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一、某滑道示意图如下，长直助滑道AB与弯曲滑道BC平滑衔接，滑道BC高h=10 m，C是半径R=20 m圆弧的最低点。质量m=60 kg的运动员从A处由静止开始匀加速下滑，加速度a=4.5 m/s2，到达B点时速度vB=30 m/s。取重力加速度g=10m/s2。

（1）求长直助滑道AB的长度L；

（2）求运动员在AB段所受合外力的冲量I的大小；

（3）若不计BC段的阻力，求运动员经过C点时对轨道的压力。

47．（2021春·安徽黄山·高二期末）如图所示，两根足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距L，导轨下端连接电阻R，质量为m、金属杆ab与导轨垂直并接触良好，金属杆及导轨电阻不计，在矩形区域cdfe内有垂直于纸面向里的匀强磁场，c、e距离为H，cdfe区域内磁场的磁感应强度B随时间变化的关系如图乙所示，在t=0时刻，将金属杆ab从到磁场上边界距离为h处由静止释放，在t1时刻进入磁场，离开磁场时的速度为进入磁场时速度的一半，已知重力加速度为g，求：

（1）金属杆刚进入磁场时的加速度大小；

（2）从金属杆开始下落到离开磁场的过程，回路中产生的焦耳热。

48．（2021春·安徽黄山·高二期末）如图所示，水平传送带以v0=1m/s的速度做逆时针运动，传送带左端与水平地面平滑连接，物块a从传送带右端以v1=5m/s的速度滑上传送带，到达传送带左端与静止在水平地面右端上的物块b发生弹性碰撞。已知物块a的质量m=0.1kg，物块b的质量M=0.3kg，两物块均可视为质点，传送带左、右两端的距离d=4.5m，物块a与传送带和水平地面间的动摩擦因数均为μ1=0.1，物块b与水平地面间的动摩擦因数μ2=0.5，取重力加速度大小g=10m/s2，碰撞时间极短。求：

（1）物块a第一次与物块b碰撞后瞬间，物块a和b的速度；

（2）两物块从第一次碰撞后到第二次碰撞前，物块a与传送带和地面摩擦产生的热量。

49．（2021春·安徽黄山·高二期末）如图所示，一U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，两端平齐。初始时，右管中封闭气柱长度=50cm，两管中水银柱液面高度差h=25cm。若气体可视为理想气体，玻璃管的横截面积处处相同，玻璃管气密性良好，大气压强p0=75cmHg。现沿左管内壁缓慢注入水银，当左侧液面与管口相平时，气体温度始终保持不变，求：

（1）右管中气柱的长度；

（2）所加水银柱的长度。

50．（2021春·安徽黄山·高二期末）如图甲为一透明装饰品示意图，当被光照射时，能够从正面反射出大量的光线，其截面图如图乙所示，虚线为其对称轴，∠AOB可以根据需要打磨成不同大小，现有细光束从图示位置垂直于MN射入饰品内。当时，光线恰好不从AO中射出。

(1)求饰品材料的折射率；

(2)若，试判断光线第一次射到BO边时是否发生全发射，并说明理由。

51．（2022春·安徽黄山·高二期末）如图所示，两物块A、B用轻绳跨过光滑定滑轮连接，滑轮与A之间的绳子平行于倾角的固定光滑斜面，两物块在外力作用下保持静止，轻绳拉直。已知A、B的质量分别为m和2m，重力加速度为g，求由静止释放两物块瞬间：

（1）A的加速度大小；

（2）轻绳对滑轮作用力的大小和方向。

52．（2022春·安徽黄山·高二期末）如图所示，匝数、横截面积、电阻的线圈中有方向水平向右的均匀减少的匀强磁场；两根足够长的平行金属导轨间距，固定在倾角为37°的斜面上；导轨通过开关K与线圈相连。一光滑金属杆cd质量，阻值，垂直放置在导轨上且保持良好接触；导轨上端连接一阻值为的电阻；导轨所在区域有垂直于斜面向上的匀强磁场。闭合开关K，金属杆恰能静止；导轨的电阻忽略不计。（，，）求：

（1）变化率的大小；

（2）断开开关K，金属杆从静止开始运动，经一段时间速度达到稳定，求这一稳定速度的大小；

（3）在（2）问基础上，若已知从开始下滑到速度达到稳定的过程中，电阻上产生的焦耳热，求这一过程金属棒沿导轨下滑的距离及所用的时间。

53．（2022春·安徽黄山·高二期末）如图所示，ABC为固定在竖直平面内的轨道，AB段为倾角的粗糙倾斜轨道，BC段水平光滑，在BC间固定有一半径为r的光滑圆形轨道，各段轨道均平滑连接，在C点右侧固定了一个圆弧挡板MN，圆弧半径为，圆弧的圆心在C点。一个质量为m物块1（视为质点）在倾斜轨道上的A点由静止释放，当它运动至水平轨道上时与静止在B点右侧同样大小的物块2（视为质点）发生一维弹性正碰。已知A、B之间的距离为20r，倾斜轨道与物块1间的动摩擦因数。（忽略空气阻力，重力加速度为g，，）

（1）求物块1运动至B点时的速度大小；

（2）若要使碰撞后物块2能通过圆轨道的最高点，求物块2的质量范围；

（3）若取走BC间的圆形轨道，仍然让物块1从A点静止释放，要使碰撞后物块2从C点平抛击中圆弧挡板MN时速度最小，求物块2的质量。

54．（2022春·安徽黄山·高二期末）如图所示圆心为O、半径为R的半圆玻璃砖竖直放置，直径AB与水平地面垂直并接触于A点，OC水平。一束激光从玻璃砖圆弧面BC射向圆心O，逐渐增大激光的入射角i，发现水平地面上的两个光斑逐渐靠近，当水平地面上刚好只有一个光斑时，光斑距A点的距离为。

（1）求玻璃砖的折射率n；

（2）若该束激光以入射角入射，不考虑激光在ACB弧面上的反射，求此时地面上两个光斑之间的距离x。

55．（2022春·安徽黄山·高二期末）一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形气缸内，气缸壁导热良好，活塞重力不计，横截面积为S，可沿气缸壁无摩擦地滑动。开始时外界的温度为，大气压强为，活塞下表面距气缸底部的高度为h。现将一小物块轻放在活塞上表面，活塞缓慢向下移动，平衡时，活塞下表面距气缸底部的高度为，如图所示，整个过程外界大气压强保持不变，重力加速度大小为g。

（1）求小物块的质量m；

（2）若此后外界温度缓慢升高，当活塞恢复到原位置时，缸内气体吸收的热量Q，求此时外界的温度T和此过程中缸内气体内能变化量。

【参考答案】

40．     50.15     4.700     22                        

【详解】（1）[1]游标卡尺是20分度，精度为0.05mm，则其读数为

50mm+0.05×3mm=50.15mm

（2）[2]螺旋测微器的精度为0.01mm，测量直径的读数为

4.5mm+0.01×20.0mm=4.700mm

（3）[3]根据欧姆表的读数规则，该表盘的读数为

22×1Ω=22Ω

（4）[4][5][6][7]为了使测量数据的范围广泛一些，控制电路采用分压式，则滑动变阻器选择总阻值小些的R1，调节得到的数据的连续性强一些；若电压表选择1V，则两个电流表均达不到偏，若电压表选择15V，当其达到偏时，两个电流表均不能确保安全，因此要将1V电压表串联定值电阻，将其改装成量程为3V的电压表，此时改装电压表与电流表A2均能够同时达到偏，因此电压表选择将改装，电流表选择，滑动变阻器选择，又由于电压表的内阻远远大于电流表与待测电阻的阻值，因此选择电流表的外接法，电路图如图所示

（5）[8]电压表读数为U，则待测电阻两端电压为3U，待测电阻为

根据电阻与电阻率的关系有

圆柱体的横截面积

解得

41．(1)6m/s2；(2)0.5

【详解】(1)由代入数据得

(2)对物体受力分析得

又，联立得

42．（1）；（2）

【详解】（1）粒子入射的方向与ac成30°角，由几何关系可知，圆周运动半径

根据牛顿第二定律得

解得

（2）磁场换为电场后，粒子做类平抛运动

联立解得

43．（1）；（2）；（3）或

【详解】（1）设 ，对A受力分析得

由得

（2）AB的碰撞过程中，由动量守恒得

得

由能量守恒知

（3）由受力分析及等效重力可知，M，N分别为等效重力场中圆周运动的“最低点”和“最高点”，C为“圆周点”因此，AB整体不能脱离竖直圆轨道的临界条件为

①从P到C，由动能定理得

得

②

恰好通过“最高点”N。则在N点，由牛顿第二定律，得

 ①

从P到N，由动能定理得

②

联立①②得

综上可知：要使AB不脱离轨道，圆轨道的半径R应满足

44．(1)=-173ºC，=27 ºC    （2）0    （3）吸热，200J

【详解】①对于理想气体：

A→B，由于TA=300K，根据

可得

即

B→C由

可得

即

②由于AC两态温度相同，则

③A→C的过程中是吸热.

吸收的热量

45．(1)不会，计算过程见解析；(2)

【详解】(1)由题意在纤芯和包层分层面上全反射临界角C满足

解得

当在端面上的入射角最大时，折射角r也最大，在纤芯与包层分界面上的入射角最小在端面上时，由

得

此时

因此，光纤中的信号不会从包层中“泄漏”出去。

(2)当在端面上入射角最大时所用的时间最长，这时光在光纤中的总路程为

光线中的光速

时间为

46．（1）100m；（2）1800N•s ；（3）3900N，方向向下

【详解】（1）从A到B根据速度﹣位移关系可得

vB2﹣vA2=2aL

解得

Lm=100m

（2）根据动量定理可得

I=mvB﹣mvA

所以

I=（60×30﹣0）N•s=1800N•s

（3）运动员经过C点时受到重力和支持力，如图所示

根据动能定理可得

mghmvC2-mvB2

根据第二定律可得

FN﹣mg=m

解得

FN=3900N

由牛顿第三定律可得运动员对轨道的压力大小为3900N，方向向下。

47．（1）；（2）

【详解】（1）金属杆进入磁场之前有

刚进入磁场时，有：

可得：

a=

（2）进入磁场之前，有：

进入磁场之后，由能量守恒，有

48．（1）a的速度大小为2m/s，方向向右；b的速度大小为2m/s，方向向左；（2）0.49J

【详解】（1）设物块a第一次一直减速滑到传送带左端时的速度大小为v2，则有：

v12﹣v22=2d  

解得

v2=4m/s>v0=1m/s

所以物块a第一次滑到传送带左端时的速度大小为4 m/s 。

物块a、b碰撞过程机械能守恒，动量守恒，设a、b第一次碰后瞬间速度为v3，v4则有：

mv2=mv3+Mv4

mv22mv32Mv42

解得

v3=﹣2m/s

v4=2m/s

即第一次碰撞后瞬间物块a的速度大小为2m/s，方向向右；b的速度大小为2m/s，方向向左。

（2）第一次碰后物块a沿传送带向右减速到零的过程：

位移为

相对传送带的位移为

物块速度由零向左加速到与传送带同速过程：位移为

相对传送带的位移为

物块b在地面上向左减速的时间

位移

若物块a在地面上向左速度能减速到零，则减速的时间

位移

故a能追上b且追上时b已经停止。

物块a相对地面的位移等于物块b的位移

所求摩擦生热为

49．（1）25cm；（2）100cm

【详解】（1）设玻璃管横截面积为S，液面升至管口时，右管中气柱长为，以右管中气体为研究对象，初状态压强

p1=p0-h=(75-25)cmHg=50cmHg

末状态压强

p2=（75+）cmHg

气体发生等温变化，由玻意耳定律:

解得

=25cm

（2）加入水银柱长度

解得

=100cm

50．(1)n=2；(2)恰好发生全反射，理由见解析

【详解】(1)当时，光线恰好不从AO中射出，发生全反射，如图所示

由几何关系得

其中

联立解得

(2)若，在AO界面的入射角为

所以在AO界面发生全反射，由反射定律得

由几何关系得

因为光线在BO界面上的入射角，所以光线第一次射到BO边时恰好发生全反射

51．（1）；（2），方向与竖直方向成30°向左下

【详解】（1）对由牛顿第二定律可得

对A

又因为

解得

（2）由（1）可得

绳对滑轮的作用力即两侧拉力的合力

方向与竖直方向成30°向左下

52．（1）；（2）vm=2m/s；（3）x=4m ，

【详解】（1）线圈中的感应电动势

金属杠中的电流

金属杆受力平衡

解得

（2）匀速时

解得

（3）金属杠下滑至稳定状态过程中，在R1上产生的热量也为Q，则由能量守恒定律得：

代入数据解得

研究这一过程，由动量定理得

解得

53．（1） ；（2） ；（3）

【详解】（1）研究物块1从A到B运动过程，由动能定理得

解得

（2）设物块2的质量为，研究两物块碰撞过程，由动量守恒和机械能守恒定律得

解得

研究物块2从碰撞后到圆周轨道最高点运动过程，由动能定理得

而要到达最高点，必须满足

联立以上各式得

（3）研究物块2离开C点后做平抛运动，水平和竖直方向分别满足

而

物块2击中挡板MN时速度

由以上式子得

由数学中均值不等式可知，当

有最小值，即

又由（1）可知

可得

54．（1）；（2）

【详解】（1）当水平地面上刚好只有一个光斑时，说明激光在AB面刚好发生全反射，光路如图所示

光斑距A点的距离为，则

又

联立解得

（2）若该束激光以入射角入射，光路如图所示

由折射定律可得

解得

由几何关系可得

地面上两个光斑之间的距离为

55．（1）；（2），

【详解】（1）根据题意，设平衡时气缸内气体增加的压强为，小物块的质量为m，则有

由玻意耳定律得

解得

（2）根据题意，外界温度变为T后，由查理定律得

联立解得

根据题意，由公式可得，气体对外做功为

由热力学第一定律有

代入数据解得