广东省深圳市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题

广东省深圳市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题

一、解答题

1．（2021·广东深圳·统考一模）物理气相沉积镀膜是芯片制作的关键环节之一，如图是该设备的平面结构简图。初速度不计的氩离子经电压U0的电场加速后，从A点水平向右进入竖直向下的匀强电场E，恰好打到电场、磁场的竖直分界线I最下方M点（未进入磁场）并被位于该处的金属靶材全部吸收，AM两点的水平距离为0.5m。靶材溅射出的部分金属离子沿各个方向进入两匀强磁场区域，并沉积在固定基底上。基底与水平方向夹角为45°，大小相等、方向相反（均垂直纸面）的两磁场B的分界线II过M点且与基底垂直。（已知：U0=×103V，E=×104V/m，B=1×10-2T，氩离子比荷，金属离子比荷 ，两种离子均带正电，忽略重力及离子间相互作用力。）

(1)求氩离子进入电场的速度v0，以及AM两点的高度差

(2)若金属离子进入磁场的速度大小均为1.0×104m/s，M点到基底的距离为m，求在纸面内，基底上可被金属离子打中而镀膜的区域长度。

2．（2021·广东深圳·统考一模）如图是机器人“推车比赛”的情境，倾角θ=30°的固定斜面赛道，高h=3.25m。质量m1=1kg的小车以v1=3m/s的速度从底端滑上赛道（不计小车与斜面间的摩擦）。当小车速度减为0时，质量m2=2kg的机器人从A点以初速度v2=1.5m/s进入赛道，沿赛道向上做匀加速直线运动，已知A点距赛道底端d0=0.45m。再经t0=0.2s后机器人第一次推车（推车时间极短且视为弹性碰撞）。机器人推车前后运动的加速度保持不变。机器人与小车均视为质点，重力加速度g=10m/s2。试求：

（1）机器人进入赛道时与小车的距离；

（2）机器人第一次推车后，机器人和小车的速度大小；

（3）从机器人进入赛道至小车到达赛道顶端所经历的时间。

3．（2021·广东深圳·统考一模）增压玩具水枪通过压缩空气提高储水腔内的压强。已知储水腔的容积为1.5L，用充气管每次将0.02L压强为p0=1atm的气体注入储水腔，初始时，在储水腔中注入容积的水，此时储水腔内气体压强为p0，然后充气10次。忽略温度变化，空气视为理想气体。求：

（1）充气后储水腔内的气体压强；

（2）储水腔中的气体压强降到1.2p0时，水枪喷出水的体积。

4．（2021·广东深圳·统考一模）如图所示，图中两小孩各握住轻绳一端，当只有一个小孩上下抖动绳子时，在绳上产生简谐横波，图实线和虚线分别表示绳子中间某段在t1=0和t2=0.75s时刻的波形图，已知小孩抖动绳子的周期T满足0.75s＜T＜2s。

(1)判断哪侧（左侧右侧）小孩在抖动绳子，并写出判断依据；

(2)求此列波在绳子中传播的速度。

5．（2022·广东深圳·统考一模）某冰雪游乐场中，用甲、乙两冰车在轨道上做碰碰车游戏，甲的质量m1=20kg，乙的质量m2=10kg。轨道由一斜面与水平面通过光滑小圆弧在B处平滑连接。甲车从斜面上的A处由静止释放，与停在水平面C处的乙车发生正碰，碰撞后乙车向前滑行18m停止动。已知A到水平面的高度H=5m，BC的距离L=32m，两车受到水平面的阻力均为其重力的0.1倍，甲车在斜面上运动时忽略阻力作用，重力加速度g取10m/s2.求：

（1）甲到达C处碰上乙前的速度大小；

（2）两车碰撞过程中的机械能损失。

6．（2022·广东深圳·统考一模）利用电磁场改变电荷运动的路径，与光的传播、平移等效果相似，称为电子光学。如图所示，在xOy坐标平面上，第三象限存在着方向沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E。在其余象限存在垂直纸面的匀强磁场，其中第一、二象限向外，第四象限向里，磁感应强度大小均为B（未知）。在坐标点处有一质量为m、电荷量为q的正电粒子，以初速度沿着x轴负方向射入匀强电场，粒子在运动过程中恰好不再返回电场，忽略粒子重力。求：

（1）粒子第一次进入磁场时的速度v；

（2）磁感应强度B的大小；

（3）现将块长为的上表面涂荧光粉的薄板放置在x轴上（图中未画出），板中心点横坐标，仅将第四象限的磁感应强度变为原来的k倍（k>1），当k满足什么条件时，板的上表面会出现荧光点。

7．（2022·广东深圳·统考一模）中国南海有着丰富的鱼类资源。某科研小组把某种生活在海面下500m深处的鱼类从海里移到如图所示的两层水箱中。为使鱼存活，须给它们创造一个类似深海的压强条件。如图所示，在一层水箱中有一条鱼，距离二层水箱水面的高度h=50m，二层水箱水面上部空气的体积V=10L，与外界大气相通。外界大气压p0=1.0×105Pa，水的密度ρ=1.0×103kg/m3，g取10m/s2.（水箱内气体温度恒定）

①鱼在深海处的压强为多少？

②为使鱼正常存活，须给二层水箱再打进压强为p0、体积为多少的空气？

8．（2022·广东深圳·统考一模）某实验小组研究简谐横波在均匀介质中的传播速度，如图所示，A、B、C是均匀介质中水平面上直角三角形的三个顶点，θ=30°，AB=6m。波源在A点从平衡位置开始振动时方向竖直向上，产生的波在水平面上传播。在波刚传到C质点时，B质点已经振动了Δt=0.06s且第一次到达波谷。求该波的周期和波速。

9．（2023·广东深圳·统考一模）工人浇筑混凝土墙壁时，内部形成了一块气密性良好充满空气的空腔，墙壁导热性能良好。

（1）空腔内气体的温度变化范围为，问空腔内气体的最小压强与最大压强之比；

（2）填充空腔前，需要测出空腔的容积。在墙上钻一个小孔，用细管将空腔和一个带有气压传感器的汽缸连通，形成密闭空间。当汽缸内气体体积为时，传感器的示数为。将活塞缓慢下压，汽缸内气体体积为时，传感器的示数为。求该空腔的容积。

10．（2023·广东深圳·统考一模）工人使用一块长的木板从平台上卸货，木板一端搭在平台上（与平台等高），另一端固定在地面，形成倾角的斜面。工人甲从木板底部推动质量的小车，使小车以的速度冲上木板。工人乙站在平台上，当小车在木板上运动到某处时，以的速度水平抛出货物，货物速度方向与木板平行时恰好落入到达斜面顶端的小车，两者速度立刻变为零。已知小车与木板间的摩擦力与压力大小之比为，g取，，，小车和货物均可视作质点，求：

（1）货物抛出点距平台的高度；

（2）货物的质量m。

11．（2023·广东深圳·统考一模）我国新能源汽车产业高质量发展．某款纯电动汽车，驱动时电池给电动机供电，刹车时发电机工作回收能量．假设此发电机原理可抽象为如图所示的模型：矩形线圈长宽分别为a和b，共n匝，整个线圈处于匀强磁场中，可绕垂直于磁场的轴转动，磁感应强度大小为B，线圈的总电阻为r．线圈外接电能回收装置，现将回收装置理想化为一纯电阻，阻值为R．问：

（1）时刻，发电机线圈平面处于中性面（虚线位置），时刻线圈恰好转过角（实线位置）．求：时刻穿过线圈的磁通量及时间内通过电阻R的电量q；

（2）已知当汽车以的速度匀速行驶时，单位行程内耗电为；当以的速度匀速行驶时，单位行程内耗电为．电动机驱动匀速行驶时，单位时间内消耗的电能（单位为）与阻力功率P成线性关系，即（c、d为未知常数），汽车行驶时所受阻力与速度大小成正比．求：

①以的速度匀速行驶时，1分钟内消耗的电能；

②以多大速度匀速行驶时，单位行程内耗电最低．

参考答案：

1．(1)；；(2)

【详解】(1)氩离子在电场中加速：

根据动能定理

故

氩离子在电场中偏转：

代入数据得高度差

(2)金属离子在磁场中运动：

金属离子沿着靶材和磁场边界入射，其圆心在点正上方处，金属离子沉积点为，分界线与基底的交点为。

，所以恰好在基底上。

所以

（约等于，结果带根号或者计算出小数均得分。）

离子靠近方向射出，则会落在点的附近，范围不超出点，左侧区域范围内粒子受到洛伦兹力偏向右，根据对称性粒子能够到达左侧的距离也为0.147或（），与右侧相同。故离子能够镀膜范围的长度为

（考生写成小数同样得分。）

2．(1)；(2)，；(3)

【详解】(1)小车冲上斜面，沿斜面向上为正方向，设小车在斜面上运动加速度为，根据牛顿第二定律

解得，小车减速到0时，位移满足

解得，故，机器人出发时与小车距离为

(2)机器人从释放到第一次推车，设机器人的加速度为，根据位移关系

解得，

第一次推车的位置为

第一次推车时车的速度为，机器人的速度为，推车前小车速度为

方向沿斜面向下，机器人速度为

方向沿斜面向上，设推车后小车和机器人的速度为和，由动量守恒，得

由机械能守恒，得，

以上两式联立，解得，。

(3)设机器人从第1次推小车到第2次推小车的时间为，由运动学公式，得

解得，此时两物体速度为

与第一次碰撞前的状态完全相同，故，可知两物体之后的运动存在规律：

每两次推车期间，小车前进的最大位移为

两次相邻碰撞位置的距离为

小车总位移为

第一次推车的位置为，故第一次推车后还需推车次数为

由于为整数，所以小车运动至赛道顶端恰好减速为0，比赛总时长为

3．(1)；(2)

【详解】(1)由于温度不变，初态

末态

根据玻意耳定律

解得

(2)设喷出水的体积为，气体的质量不变，根据玻意耳定律

代入数据解得

4．(1)右侧；(2)

【详解】(1)如果左侧小朋友抖动绳子，则波的向右传播，在内其波向右传播，波速

根据周期等于波长和波速的比值，得到周期为，不符合题意周期。

因为右侧小孩先抖动绳子时，波向左传播，又小于一个周期，波向左传播的距离是（小于一个波长）

根据周期等于波长和波速的比值得到，周期为符合题意。

(2)波速等于。

5．（1）；（2）

【详解】（1）根据动能定理

解得

（2）乙在摩擦力作用下减速，直到静止，根据动能定理

解得

甲乙碰撞动量守恒定律

碰撞时机械能损失：

解得

6．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）带电粒子进入电场作类平抛运动，由牛顿第二定律

竖直方向

竖直方向速度

进入磁场时速度

联立解得

（2）由已知带电粒子在运动过程中恰好不再返回电场，说明粒子进入第一象限恰好与y轴相切，如图。

带电粒子在电场运动的水平方向位移

由几何关系，粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径

洛伦兹力充当向心力

联立解得

（3）①当粒子第一次打到薄板的右端时，由几何关系

洛伦兹力充当向心力

联立解得

②当粒子第一次打到薄板的左端时，由几何关系

洛伦兹力充当向心力

联立解得

③当第4象限的磁感应强度极大时，其做匀速圆周运动的半径极小，可以认为从哪个位置进入第4象限磁场再从哪个位置出去进入第1象限磁场，从几何关系看，带电粒子没有机会再打到荧光板上。

因此，板上会出现荧光点的条件为

7．①；②

【详解】①鱼在深海处的压强

②为使一层水箱压强达到p，二层水箱中的气体压强应为

将外界压强为p0，体积为的空气注入一层水箱，根据玻意耳定律，有

解得

8．；

【详解】①设横波的周期为T，由题意，有

解得

②根据几何关系可知质点B、C到波源A的距离之差为

所以该机械波在介质中的波速为

9．（1）；（2）

【详解】（1）以空腔内的气体为研究对象，最低温度时，压强，；最高温度时，压强，；根据查理定律可知

解得

（2）设空腔的体积为，汽缸的容积为，以整个系统内的气体为研究对象，则未下压时气体的压强，体积

，

下压后气体的压强，体积

，

根据波意耳定律

解得

10．（1）；（2）

【详解】（1）由于货物落入小车时速度方向沿着斜面方向，故

根据竖直方向做自由落体运动，故

解得

（2）以沿斜面向下为正方向，小车沿斜面向上运动，则有

根据运动学公式可得

解得

货物沿斜面方向的速度为

货物和小车碰撞瞬间沿斜面方向动量守恒：

解得

11．（1），；（2）①；②

【详解】（1）线圈恰好绕转轴转角的磁通量为

时间内磁通量的变化量为

时间内的平均电动势为

平均电流为

通过电阻的电量为

（2）①1分钟内消耗的电能

②设汽车阻力为f，由题意知

单位时间内消耗的电能

由油耗关系得

即

将两组数据代入得

则

时，即

时，耗电最小。