福建省厦门市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题

福建省厦门市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题

一、解答题

1．（2021·福建厦门·统考一模）如图所示，足够长的光滑平行金属导轨所在平面与水平面成角，导轨间距两端之间接一阻值的定值电阻，金属棒与导轨垂直且接触良好，整个装置处于方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。现在导轨上某一位置由静止释放金属棒，当其沿导轨向下运动一段距离后以的速率匀速下滑。已知金属棒的质量、阻值，下滑过程中金属棒始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻和空气阻力忽略不计，取重力加速度大小。求：

（1）匀强磁场的磁感应强度大小；

（2）在金属棒匀速下滑的过程中，定值电阻产生的热量。

2．（2021·福建厦门·统考一模）如图所示，在x轴上方有方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，在x轴下方也有垂直纸面的匀强磁场（图中未画出）。一个质量为m、电荷量为q的带负电粒子，在纸面内以大小为v的速度从O点与x轴负方向成角射入x轴上方磁场，粒子第1次经过x轴时的位置为P（图中未画出），第2次经过x轴时的位置为Q（图中未画出），且粒子从O点到P点的运动时间等于粒子从P点到Q点的运动时间，不计粒子受到的重力。求：

（1）从P点到O点的距离；

（2）x轴下方匀强磁场的磁感应强度大小和方向。

3．（2021·福建厦门·统考一模）如图所示，一质量的物块甲静止在A点，物块甲与墙壁间有一压缩状态的水平轻弹簧，物块甲从静止状态释放后被弹簧弹出，沿水平面向左运动与另一质量的物块乙碰撞（时间极短）后粘在一起滑出B点，滑上半径的半圆弧轨道（直径竖直），两物块经过半圆弧轨道的最低点D时对D点的压力大小。木板质量、长度，上表面与半圆轨道相切于D点，木板与右侧平台P等高，木板与平台相碰后瞬间静止。已知两物块与木板间的动摩擦因数，其余摩擦不计，两物块均可视为质点，木板右端与平台P左侧的距离为s，取重力加速度大小。求：

(1)两物块经过D点时的速度大小；

(2)释放物块前弹簧的弹性势能和碰撞过程中损失的能量E；

(3)物块滑上平台P时的动能与s的关系。

4．（2022·福建·统考一模）冲锋枪便于突然开火，射速高，火力猛，适用于近战或冲锋，因而得名。某冲锋枪所用子弹弹头质量约为，子弹出膛速度约为。单发射击时，一颗子弹水平射入地面上的物块并随物块一起滑行了，已知物块的质量为，重力加速度。

（1）求物块与地面之间的动摩擦因数；

（2）子弹发射时，弹壳受到火药气体的压力，从而推动枪被向后运动，从而产生后坐力。若该冲锋枪连发射击时，射速约为每分钟600发，求连续射击过程中该枪产生的后坐力F。

5．（2022·福建·统考一模）冬奥会项目—跳台滑雪是以滑雪板为工具，在专设的跳台上通过助滑坡获得速度，比跳跃距离和动作姿势的一种雪上竞技项目。如图所示是跳台滑雪的示意图，雪道由倾斜的助滑雪道、水平平台、着陆雪道及减速区组成，其中的竖直高度差的倾角为与间平滑连接。一滑雪运动员自A处由静止滑下，从水平平台以速度水平飞出，落到着陆雪道上。运动员可视为质点，不计其在雪道滑行和空中飞行时所受的阻力，重力加速度，，。求：

（1）A处与水平平台间的高度差h；

（2）运动员在空中飞行的时间t；

（3）运动员在空中飞行时，离开的最大距离s。

6．（2022·福建·统考一模）如图所示，空间分布着水平向右的匀强电场，质量为m、电荷量为q的带正电的小球用绝缘细线悬挂在O点。小球静止时，细线与竖直方向的夹角。已知重力加速度大小为g。

（1）求电场强度的大小E；

（2）若把小球拉至最低点A，并给它一水平初速度，为使小球可做完整的圆周运动，求细线长度的范围；

（3）若小球在电场中静止时，再加一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B。剪断细线，求小球运动过程中的最大速率。

7．（2023·福建厦门·福建省厦门第六中学校考一模）质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具．如图所示为一种质谱仪的示意图．已知离子的质量为m，带电量为q, 重力不计.速度选择器其中电场强度为E，匀强磁场磁感应强度为B1．

(1) 为了使离子从静止开始经加速电场后沿直线穿过速度选择器，加速电压U应多大？

(2) 离子进入匀强磁场区域B2后，要使离子打在乳胶底片上的位置距离射入点O的距离为L，B2应为多大？

(3) 离子在匀强磁场区域B2中运动的时间多长？

8．（2023·福建厦门·福建省厦门第六中学校考一模）如图，不可伸长的轻绳一端与质量为m的小球相连，另一端跨过两等高定滑轮与物块连接，物块置于左侧滑轮正下方的水平压力传感装置上，小球与右侧滑轮的距离为l。现用水平向右恒力将小球由最低处拉至轻绳与竖直方向夹角处，立即撤去F，此时传感装置示数为。已知物块始终没有脱离传感装置，重力加速度为g，不计滑轮的大小和一切摩擦，，，求：

（1）撤去F时小球的速度大小；

（2）小球返回最低处时轻绳的拉力大小；

（3）小球返回最低处时传感装置的示数。

9．（2023·福建厦门·福建省厦门第六中学校考一模）如图，MN、PQ为足够长平行光滑水平金属导轨，处于竖直向下的匀强磁场中，GH、JK为足够长倾斜粗糙平行金属导轨，处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中，底端接的电容器。NQ端与GJ端高度差m，水平距离m。现将导体棒cd静置在水平分导轨固定小钉的右侧，导体棒ab以速度m/s从MP端滑入，一段时间后cd棒从NQ端抛出，恰能无碰撞从GJ端进入斜导轨。已知导轨间距均为1m，两磁场的磁感应强度均为2T，两棒质量均为0.01kg、接入电阻均为1Ω，导轨电阻不计，棒始终与导轨垂直且接触良好，棒与斜导轨的动摩擦因数，g取。求：

（1）cd棒从NQ端抛出时的速度大小；

（2）cd棒抛出前瞬间ab棒所受安培力的功率P；

（3）最终电容器存储的电荷量Q。

参考答案：

1．（1）；（2）

【详解】（1）金属棒下滑切割磁感线，产生电动势，有

匀速则有

联立解得

（2）金属棒匀速下滑，则有

联立解得

2．（1）；（2）见解析

【详解】（1）根据题意可知，粒子在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，如下图所示

根据洛伦兹力提供向心力有

根据几何知识有

联立解得，从P点到O点的距离为

（2）根据圆周运动的周期

则运动时间为

①若x轴下方的磁场方向垂直纸面向外，粒子的运动轨迹如下图所示

由于粒子从O点到P点的运动时间等于粒子从P点到Q点的运动时间，则根据几何知识有

故有

②若x轴下方的磁场方向垂直纸面向里，粒子的运动轨迹如下图所示

由于粒子从O点到P点的运动时间等于粒子从P点到Q点的运动时间，则根据几何知识有

故有

3．(1)10m/s；(2)64J，48J；(3)见解析

【详解】(1)两物块经过D点时受到圆弧轨道的支持力、重力，有

得

(2)两物块由C点运动到D点，由动能定理有

解得

两物块发生碰撞时粘在一起说明发生了完全非弹性碰撞，有

得

弹簧的弹性势能全部转化为物块甲的动能，有

碰撞过程中损失的动能

得

(3)若两物块与木板能达到共同速度，由动量守恒定律得

得

对两物块

解得

对木板有

得

由于

所以两物块有与木板达到共同速度的必要条件，若

说明两物块能和木板达到共同速度，由能量守恒定律有

若

说明两物块不能和木板达到共同速度，由能量守恒定律有

4．（1）0.28；（2）28N

【详解】（1）子弹射入物块过程系统动量守恒，以子弹的初速度方向为正方向，物块质量为M=492g=0.492kg，子弹质量为m=8g=0.008kg，由动量守恒定律得：

mv0=（M+m）v

代入数据解得

v=5.6m/s

对子弹与物块组成的系统，由动能定理得

-μ（m+M）gs=0-(M+m)v2

代入数据解得

μ=0.28

（2）对子弹，由动量定理得

F't=n·mv0-0

代入数据解得

F'=28N

根据牛顿第三定律，子弹对枪的反作用力是28N，所以枪托对肩水平方向的后坐力

F=F'=28N

5．（1）20m；（2）3.1s；（3）10m

【详解】（1）从A到C由动能定理

解得

h=20m

（2）从C点做平抛运动到落到C′D的过程中

解得

（另一值舍掉）

（3）运动员在空中飞行时，离开的最大距离

解得

H=10m

6．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）小球静止时，小球受竖直向下的重力，水平向右的电场力和沿绳方向的绳子拉力，根据平衡条件可得

F电=mgtanα

又由于

F电=qE

解得

（2）小球做圆周运动时的等效最高点为Q，恰好经过Q点的速度为v，根据牛顿第二定律可知，电场力和重力的合力（等效重力）为

A到Q的等效高度为

由动能定理可得

联立解得

所以细线长度l的范围为。

（3）粒子初速为零释放，运用配速法，把速度零分解为垂直于等效重力斜向右上的速度v1和垂直等效重力斜向左下的速度v1，同时粒子垂直斜向右上的速度v1对应与等效重力等大反向的洛伦兹力，即

得

粒子垂直等效重力斜向左下的速度v1对应沿等效重力方向的洛伦兹力，所以粒子可看成是垂直等效重力斜向右上的匀速直线运动和以速度v1做逆时针方向匀速圆周运动的合运动。速度最大时在G’方向最低点，由速度的合成知

7．（1） (2) （3）

【分析】（1）离子沿直线穿过速度选择器，则，可求出离子加速后的速度，对加速过程应用动能定理求出加速电压；（2）离子进入匀强磁场区域B2后，做匀速圆周运动，据几何关系求出离子做圆周运动的半径，再据离子在磁场中的半径公式求出磁场的磁感应强度；（3）据几何关系分析离子在磁场中运动时间与周期的关系，再据离子在磁场中的周期公式求出离子在磁场中运动的时间．

【详解】（1）离子沿直线穿过速度选择器，则，解得：

对离子在加速电场中的加速过程应用动能定理得：，解得：

（2）由几何关系可得：

离子进入磁场区域B2后，洛伦兹力提供向心力，则：

解得：

（3）离子进入磁场区域B2后，做匀速圆周运动，设运动的时间为，则

又

解得：

【点睛】速度选择器、质谱仪、回旋加速器是高频考点，对粒子在三个器材中的受力情况和运动规律要熟练掌握．

8．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）由动能定理得

可得

（2）从释放到运动至最低位置的过程中，由机械能守恒定律得

在最低位置时，设细绳的拉力大小为T，对小球，由牛顿第二定律得

解得

（3）撤去F时传感装置的示数为

设此时细绳的拉力大小为，物块质量为M，对物块由平衡条件

对小球

小球再次运动至最低处时，物块所受支持力为

由牛顿第三定律可知传感器示数

解得

9．（1）4m/s；（2）W；（3）

【详解】（1）cd棒从NQ端抛出后做平抛运动，设运动时间为t ，竖直方向有

水平方向有

联立解得

m/s

（2）设cd棒抛出时，ab棒速度大小为，由动量守恒定律可得

此时回路感应电动势为E、感应电流为I、安培力为F

联立解得

W

（3）cd棒运动到GJ端时速度为v，斜面与水平夹角为

又

联立解得

m/s

cd棒沿倾斜轨道下滑时，由于，重力下滑分力与滑动摩擦力等大反向，所以棒所受合力为安培力，设稳定时速度为，电容器带电量为q，则

又

根据

联立解得