安徽省淮北市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题

这是一份安徽省淮北市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题，共26页。试卷主要包含了解答题等内容，欢迎下载使用。

一、解答题
1．（2023·安徽淮北·统考一模）如图所示的直角坐标系中，x<0区域有沿x轴正向的匀强电场，x≥0区域有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一个带正电的粒子从原点O进入磁场，初速度大小为v0，速度方向与y轴正向夹角为θ，粒子第一次在磁场中运动时离y轴最远距离为L。且带电粒子经电场偏转后将再次从O点进入磁场，不计粒子重力，求：
（1）粒子的比荷；
（2）粒子从O点出发再次回到O点所用时间。
2．（2023·安徽淮北·统考一模）2022年2月我国成功举办了第24届“冬奥会”，冬奥会让冰雪运动走向大众，让更多人认识冰雪，爱上冰雪，北京冬奥留下的不只是场馆设施等物质遗产，还有影响深远的文化和精神遗产。如图甲所示为2022年北京冬奥会首钢滑雪大跳台，将其简化为如图乙所示模型：段和段是长度均为的倾斜滑道，倾角均为；段是半径的一段圆弧轨道，圆心角为，与段平滑连接；段为结束区。一滑雪爱好者连同装备总质量，从A点由静止出发沿着滑道下滑，从C点水平抛出落到斜面上的点，点到的距离。该爱好者可看作质点，将到的运动简化为平抛运动处理。忽略其运动过程中所受的空气阻力，，重力加速度取。求：
（1）该人运动到点时对滑道的压力大小；
（2）从开始运动到落至点的过程中摩擦阻力做的功。
3．（2023·安徽淮北·统考一模）如图所示，质量的子弹以的速度射入处在木板左端的物块，并留在物块里。子弹射入前，物块与木板一起随传送带以的速度匀速向右运动，子弹射入物块后，物块将在木板上滑行，最终未从木板上滑落。已知物块的质量，木板的质量，物块与木板间的动摩擦因数，木板与传送带间动摩擦因数，传送带速度始终保持不变。不计空气阻力，重力加速度取，求：
（1）物块相对于木板滑行的时间；
（2）木板与传送带间由于摩擦产生的热量。
4．（2023·安徽淮北·统考一模）舰载机电磁弹射是现在航母最先进的弹射技术，我国在这一领域已达到世界先进水平。某同学自己设计了一个如图甲所示的电磁弹射系统模型。该弹射系统工作原理如图乙所示，用于推动模型飞机的动子（图中未画出）与线圈绝缘并固定，线圈带动动子，可以水平导轨上无摩擦滑动。线圈位于导轨间的辐向磁场中，其所在处的磁感应强度大小均为。开关与1接通，恒流源与线圈连接，动子从静止开始推动飞机加速，飞机达到起飞速度时与动子脱离；此时掷向2接通定值电阻，同时对动子施加一个回撤力，在时刻撤去力，最终动子恰好返回初始位置停下。若动子从静止开始至返回过程的图像如图丙所示。已知模型飞机起飞速度，，，线圈匝数匝，每匝周长，动子和线圈的总质量，线圈的电阻，，，不计空气阻力和飞机起飞对动子运动速度的影响，求：
（1）动子和线圈向前运动的最大位移；
（2）回撤力与动子速度大小的关系式；
（3）图丙中的数值。（保留两位有效数字）
5．（2021·安徽淮北·统考一模）如图所示，半径R=0.45m的光滑圆弧轨道与粗糙的水平轨道平滑连接。现有一质量m1=1kg的小滑块，从轨道上端无初速释放，滑到最下端B后，与静置在水平轨道的质量m2=0.5kg的小滑块相碰后粘在一起沿水平轨道运动，两小滑块经过时间t=1s停止运动。已知两滑块与水平地面动摩擦因数相同，重力加速度g取10m/s2。求∶
（1）滑块到达B端之前瞬间对轨道压力；
（2）两滑块与水平地面间动摩擦因数。
6．（2021·安徽淮北·统考一模）如图所示，电阻不计且间距L=1 m的光滑平行金属导轨水平放置，左端接一阻值R=6Ω的电阻导轨间I、II区域中有垂直纸面向里、磁感应强度相同的匀强磁场，其中I区域和II区域间距x1=0.25m， II区域足够长。有一质量m=0.1 kg、电阻r=2Ω的金属杆与导轨保持良好接触，杆在一个大小F=1N、方向水平向右的恒力作用下，从距区域I左端x=0.2m处由静止开始运动，并恰好匀速穿过I区域。
（1）求匀强磁场的磁感应强度大小；
（2）求金属杆刚进入区域II时加速度；
（3）金属杆由静止开始运动位移x0=1.0m时，已经在II区域做匀速直线运动，求此过程中电阻R产生的热量。
7．（2021·安徽淮北·统考一模）如图所示，水平地面上有一个薄木板，在木板最右端叠放一个可视为质点的小滑块。小滑块质量m=1kg，与木板间动摩擦因数μ1=0.3，木板长l=0.5m，质量M= 2kg，木板和小滑块与水平地面间的动摩擦因数均为μ2=0.1。现对木板施加方向水平向右的拉力，拉力大小F= 14N。重力加速度大小g取10m/s2。求∶
（1）小滑块经多长时间从木板上掉下；
（2）小滑块停止运动时，小滑块与木板的距离。
8．（2021·安徽淮北·统考一模）如图所示，在地面附近，坐标系xOy在竖直平面内，在x>0的空间有沿水平方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。在竖直线PQ与y轴之间还有沿x轴负方向的匀强电场，场强大小为E。一个带正电的小球从A点水平抛出后，恰好从O点进入复合场中，并沿着OP方向做直线运动，已知OP与x轴正方向之间的夹角a=30°。带电小球进入竖直线PQ右侧区域后能在竖直平面内做匀速圆周运动，需要加一个匀强电场，若带电小球做圆周运动时要通过x轴上的N点，且OM=MN。已知地表附近重力加速为g。求∶
（1）小球从A点抛出时的初速度；
（2）在竖直线PQ右侧所加电场的场强大小和方向；
（3）小球从A点运动到N点所用的时间。
9．（2022·安徽淮北·统考一模）在沟谷深壑、地形险峻的山区，由于暴雨、暴雪极易引发山体滑坡并携带大量泥沙石块形成泥石流（如图甲所示），发生泥石流常常会冲毁公路铁路等交通设施甚至村镇等，造成巨大损失。现将泥石流运动过程进行简化，如图乙所示，假设泥石流从A点由静止开始沿坡体匀加速直线下滑，坡体倾角，泥石流与坡体间动摩擦因数，A点距离坡体底端B点长度为90m，泥石流经过B点时没有速度损失，然后在水平面上做匀减速直线运动，加速度大小为，一辆汽车停在距离B点右侧80m的C处，当泥石流到达B点时，司机发现险情，立即启动车并以加速度向右做匀加速直线运动，以求逃生。，求：
（1）泥石流经过B点时的速度大小；
（2）汽车行驶过程中，泥石流与汽车间的最小距离。
10．（2022·安徽淮北·一模）如图所示，P、Q是两根固定在水平面内的光滑平行金属导轨，间距为L，导轨足够长且电阻可忽略不计。图中EFGH矩形区域有一方向垂直导轨平面向上、感应强度大小为B的匀强磁场。在时刻，两均匀金属棒a、b分别从磁场边界EF、GH进入磁场，速度大小均为；时刻，流经a棒的电流为0，此时b棒仍位于磁场区域内。已知金属棒a、b的质量分别为2m和m，电阻分别为R和2R。在运动过程中两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，a、b棒没有相碰，求：
（1）时刻a棒加速度大小；
（2）时间内，a棒产生的焦耳热。
11．（2022·安徽淮北·统考一模）如图所示，在第Ⅱ象限的空间中存在匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面（纸面）向外，在第Ⅳ象限的空间中存在匀强电场，场强的方向与xOy平面平行，且与x轴的负方向成60°的夹角斜向下。一质量为m、带电量为+q的粒子以速度从x轴上的a点沿y轴的正方向射入磁场，然后从y轴上的b点飞出磁场区域，从c点穿过x轴进入匀强电场区域，并且通过c点正下方的d点。已知a点的坐标为，b点的坐标为，粒子的重力不计。
（1）求匀强磁场的磁感应强度；
（2）若匀强电场的场强E与匀强磁场的磁感应强度B的比值，求粒子从a运动到d所用时间。
12．（2022·安徽淮北·统考一模）如图所示，质量小物块可视为质点，在光滑水平平台上压缩弹簧后被锁扣K锁住，弹簧储存了一定的弹性势能。打开锁扣K，小物块将以水平速度向右滑出平台后做平抛运动，并恰好能从B点沿切线方向无碰撞地进入BC段光滑圆弧形轨道，圆弧半径，OB连线与竖直方向夹角，轨道最低点C与放置在水平面的薄木板相切，薄板质量，长度。已知平台与C点的竖直距离，小物块与薄板间动摩擦因数，木板与水平面之间的动摩擦因数，，求：
（1）小物块压缩弹簧时储存的弹性势能；
（2）物块m运动到圆弧最低点C时对轨道的压力；
（3）物块m滑上薄板同时，对木板施加的水平向右恒力，物块在木板上运动时间。
参考答案：
1．（1）；（2）
【详解】（1）粒子的运动轨迹如图所示
粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有
根据几何知识，粒子在磁场中运动时离y轴最远距离为
联立解得粒子比荷为
（2）粒子在磁场中运动时间为
在电场中运动时间为t2，粒子进入电场时的速度方向与y轴正向成θ角，则从磁场进入电场的位置与O点距离为
粒子进入电场后沿y轴正方向做匀速运动，沿x轴方向先减速后加速，最后到达O点，则有
解得
粒子从O点出发再次回到O点所用时间为
联立以上相关式子解得
2．（1）；（2）
【详解】（1）从处平抛，竖直方向有
水平方向有
得
在处，据牛顿第二定律有
解得滑道对人的支持力为
据牛顿第三定律，人运动到点时对滑道的压力与大小相等，为。
（2）从到由动能定理得
解得
3．（1）；（2）
【详解】（1）子弹穿击物块过程中，子弹和物块组成系统动量守恒，则有
解得
此后子弹和物块一起做匀减速运动，对物块和子弹受力分析，由牛顿第二运动定律可得
木板做匀加速运动，由牛顿第二运动定律可得

解得
设经时间木板与滑块共速，则
解得
（2）木板与滑块共同的速度为

对木板和滑块
对传送带
木板与滑块共速后，由于
所以木板与滑块相对静止一起匀减速，设经与传送带共速
由匀变速运动的规律
解得
这段时间内，木板位移
传送带位移
板相对于传送带的位移
木板与传送带间产生的热量
解得
4．（1）；（2）时段 ，时段；（3）
【详解】（1）动子和线圈向前运动的最大位移即时间段内的位移，由图像知
（2）动子和线圈在时间做匀减速直线运动，加速度大小为
根据牛顿第二定律有
其中
可得
解得
在时间反向做匀加速直线运动，加速度不变
根据牛顿第二定律有
联立相关式子，解得
（3）动子和线圈在时间段内的位移
从时刻到返回初始位置时间内的位移
根据法拉第电磁感应定律有
据电荷量的定义式
据闭合电路欧姆定律
解得从时刻到返回初始位置时间内电荷量
其中
动子和线圈从时刻到返回时间内,只受磁场力作用，根据动量定理有
又因为安培力的冲量
联立可得
故图丙中的数值为
5．(1)30N；(2)0.2
【详解】(1)根据动能定理
可得
由牛顿第二定律
可得
根据牛顿第三定律可得，滑块到达B端之前瞬间对轨道压力与FN等大，为30N；
(2)由动量守恒定律可得
则
由速度公式可得
则
由牛顿第二定律
得
6．(1) ；(2)加速度大小为5m/s2，方向与运动方向相反；(3)6J
【详解】(1) 金属杆进入磁场前，做匀加速运动，有
可得
由
得
金属棒匀速穿过I区域，则有
且有
联立可得
(2) 金属杆刚进入区域II时，由
可得速度为
则由
可得
(3)设电路中产生的总热量为Q，因为两个磁场的磁感应强度相等，所以金属杆在II区域做匀速直线运动时，速度也是，根据能量守恒得
则
则电阻R上产生的热量为
7．(1)1s；(2)34.5m
【详解】(1)对小滑块，根据牛顿第二定律可得
则
由位移公式得
对木板，根据牛顿第二定律可得
则
木板的位移
且
联立可得
(2)小滑块离开木板时，小滑块的速度为
木板的速度为
小滑块停止运动时，运动时间为
移动的距离为
小滑块离开木板后，木板的加速度
木板移动的距离为
小滑块与木板的距离
8．（1）；（2）（3）
【详解】（1）小球在OP方向做直线运动，由于在受洛伦兹力、电场力和重力的作用，可以得出小球的速度大小不变，否则不能做直线运动，设小球在OP段的速度为，则由平衡条件得
联立解得
小球从A点到O点做平抛运动，可得小球从A点抛出时的初速度为
联立解得
（2）要使小球在PQ右侧区域后能在竖直平面内做匀速圆周运动，则小球的合力为洛伦兹力，则电场力需和重力平衡，因为小球带正电，所以电场方向向上，设电场的大小为,可得
与
联立解得
（3）小球从A点抛出运动到O点，设运动时间为，加速度
小球在O点竖直方向的速度为
又
解得
在QP右侧做圆周运动轨迹如下图所示
设小球从P点运动到N点的时间为，小球做圆周运动的周期为，
由
可知
所以
由几何关系可得，小球从P点运动到N点的圆心角为，则
小球做圆周运动的半径
又
由几何关系得
设小球在OP段运动的时间为，则
解得
小球从A点运动到N点所用的时间
9．（1）；（2）
【详解】（1））泥石流从A到B做匀加速直线运动，则有
代入数据解得
（2）车行驶过程中，两车速度相等时，距离最小，设速度相等时的时间为t，则有
10．（1）；（2）
【详解】（1）由题知，时刻根据右手定则可知，a棒产生的感应电流方向是，b棒产生的感应电流方向是，即两个感应电流方向相同，所以回路中感应电动势为两杆产生的感应电动势之和。即
回路中感应电流为
对a棒，根据牛顿第二定律有
解得
（2）根据左手定则，可知a棒受到的安培力向左，b棒受到的安培力向右，由于流过a、b棒的电流一直相等，故两个力大小相等，则a棒与b棒组成的系统动量守恒。由题知，时刻流过a棒的电流为零时，说明a、b棒之间的磁通量不变，即a、b棒在时刻达到了共同速度，设为v。
取向右为正方向，根据系统动量守恒有
在时间内，对a、b棒组成的系统，根据能量守恒有
解得回路中产生的总热量为
对a、b棒，根据焦耳定律有
因a、b棒流过的电流一直相等，所用时间相同，故a、b棒产生的热量与电阻成正比，即
解得a棒产生的焦耳热为
11．（1）；（2）
【详解】（1）带电粒子在磁场中运动轨迹如图：
为轨迹圆心，位于x轴上，由几何关系可得
解得
带电粒子做圆周运动有
解得
（2）不计重力，则b到c做匀速直线运动，如图：
根据几何关系有
可得
又由几何关系可知
，
粒子在磁场中做圆周运动有
所以在磁场中运动的时间
从b到c做匀速直线运动的时间
对粒子在电场中的运动分析
方法一：在电场中，粒子恰好过d点，则粒子水平位移为0，则在水平方向上有
其中
又由题知匀强电场的场强E与匀强磁场的磁感应强度B的比值
其中
则
联立解得
所以粒子从a运动到d所用时间
方法二：在电场中做类平抛运动，恰好过d点，设垂直电场位移为x，沿电场线方向位移为y，则有
且
又由题知匀强电场的场强E与匀强磁场的磁感应强度B的比值
其中
则
联立解得
所以粒子从a运动到d所用时间
12．（1）；（2）；（3）1.5s
【详解】（1）小物块由A运动到B做平抛运动，则有
设小球做平抛运动时的初速度为，则
弹性势能等于小物块在A点的动能
解得
（2）设小物块到C点时的速度为，小物块从A点到C点过程，机械能守恒，由机械能守恒定律有
对C点
由牛顿第三定律可知对轨道C点的压力为。
（3）物块与薄板间滑动摩擦力
薄板与地面间滑动摩擦力
物块滑上薄板先向右做匀减速直线运动

得
薄板向右做匀加速直线运动
得
经时间两者共速
得
时间内
物块相对于板向右滑行
共速后，物块向右匀加速最大加速度为
此时薄板向右匀加速
得
说明物块相对薄板向左滑行，一定会从左端滑下
此过程物块位移
薄板位移
得
故物块在薄板上活动时间为