河北省邯郸市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题

河北省邯郸市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题

一、解答题

1．（2021·河北邯郸·统考一模）如图所示，宽度的匀强磁场区域和宽度的匀强电场区域相互平行，匀强磁场的磁感应强度大小、方向垂直于纸面向里，匀强电场的电场强度大小、方向与区域边界平行。一与边界垂直的直线，与磁场和电场区域边界的交点分别为。一质量、电荷量的带负电粒子，从M点以速率沿与成角垂直射入磁场，经电场偏转后最终通过直线上的a点（图中未标出），不计粒子受到的重力。求：

（1）带电粒子离开磁场时到直线的距离；

（2）带电粒子在电场中运动的时间t及加速度大小a。

2．（2021·河北邯郸·统考一模）距光滑水平平台的右端处有一木块A（视为质点），紧靠平台右端的水平地面上放置一右侧带挡板（厚度不计）的水平木板B，木板的质量，长度，且木板的上表面与平台等高。木块A在水平向右、大小的拉力作用下由静止开始运动，当木块A运动到平台右端时立即撤去拉力。已知木块A与木板B、木板B与水平地面间的动摩擦因数均为取重力加速度大小。

（1）若木块A的质量，求木块A与木板B右侧挡板碰撞前的速度大小；

（2）若木块A的质量，木块A与木板B的碰撞为弹性碰撞且碰撞时间极短，求木板B向右运动的最大距离；

（3）若木块A与木板B碰撞后粘在一起，为使碰撞后整体向右运动的距离最大，求木块A的质量m及木板运动的最大距离。

3．（2021·河北邯郸·统考一模）如图所示，一竖直放置的汽缸内上下两活塞（质量均可忽略不计）之间封闭一定质量的理想气体，汽缸顶部竖直连接有横截面积为汽缸横截面积的足够长圆筒，圆筒上端与大气相通，活塞A上方的汽缸和圆筒内均装有水银，活塞B固定。当汽缸内气柱长时，水银柱的高度分别为和。两活塞与筒壁间的摩擦不计，外界大气压始终为，环境的热力学温度。求：

（1）解除活塞B的固定，并用力缓慢推活塞B，若汽缸内气体温度不变，当水银刚好完全进入圆筒时，汽缸内气柱的长度；

（2）若保持活塞B不动而给气体加热，当水银刚好完全进入圆筒时，汽缸内气体的热力学温度T。

4．（2021·河北邯郸·统考一模）如图所示，边长为L的等边三棱镜面镀有反光膜（厚度不计）。一单色光从面上的D点与面成角射入三棱镜，经镜面反射后，从边上的E点射出。已知B点到D点的距离点到E点的距离，光在真空中的传播速度为c。求：

（1）三棱镜的折射率；

（2）该单色光从边射出时的折射角及其在三棱镜中的传播时间。

5．（2022·河北邯郸·统考一模）如图所示，带等量异种电荷的平行金属板M、N水平正对放置，两金属板间的距离为d，边长为L的正方形CDEF区域内有垂直于纸面向外的水平匀强磁场，C点与N板的右端重合，CF边与N板在同一水平面上。一个质量为m，电荷量为q的带正电粒子从M板的左端以大小为的速度沿平行两板的方向射入板间，刚好从C点进入磁场，粒子进磁场时速度方向与水平方向的夹角为30°，粒子从CD边的中点离开磁场，不计粒子受到的重力。求：

（1）平行金属板间的电场的电场强度大小；

（2）匀强磁场的磁感应强度大小B。

6．（2022·河北邯郸·统考一模）如图所示，倾斜轨道的AB段光滑、BC段粗糙，圆弧（半径OC竖直）轨道CD光滑，整个轨道固定在同一竖直平面内，倾斜轨道和圆弧轨道通过一小段长度不计的光滑弧形轨道相连，已知AB长，BC长，倾斜轨道的倾角，圆弧轨道的半径，O为圆弧轨道的圆心。小物体P和Q（均可视为质点）的质量均为，小物体Q静止在B点，将小物体P从A点由静止开始释放，P运动到B点时与Q发生弹性碰撞，且碰撞时间极短。若P、Q与轨道BC间的动摩擦因数均为，取重力加速度大小，，，。求：

（1）小物体P运动到B点时的速度大小；

（2）小物体Q运动到圆弧轨道上的C点时对圆弧轨道的压力大小；

（3）最终小物体Q停在倾斜轨道上的位置到小物体P的距离。

7．（2022·河北邯郸·统考一模）如图甲所示，粗细均匀的足够长玻璃管的一端开口，另一端封闭，管的横截面积，沿水平方向放置时，一段长的水银柱封闭着一定质量的理想气体，管内气柱长度，大气压强恒为，室内热力学温度恒为。现将玻璃管沿逆时针方向缓慢转过90°。取。

（1）求稳定后管内气柱的长度；

（2）使玻璃管的封闭端浸入冰水混合物中，管内气体的温度缓慢降低，求管内气体的温度降低的过程中，水银柱对管内气体做的功。

8．（2022·河北邯郸·统考一模）某半球形透明介质的截面图如图甲所示，AB为截面半圆的直径，O为球心，从O点左侧的D点射入一单色光，单色光在半球形介质上表面的入射角恰好等于其发生全反射的临界角。

（1）求半球形介质的折射率n；

（2）若用与半球形介质相同的材料制成一直角三棱镜放置在真空中，如图乙所示，其截面三角形的直角边FG的长度为d，，该单色光从FG侧面的中点垂直FG入射，光在真空中的传播速度为c，取，，求该单色光从进入棱镜到第一次从棱镜射出所经历的时间。

9．（2023·河北邯郸·统考一模）如图甲所示，一质量的木板A静置在足够大的光滑水平面上，时刻在木板上作用一水平向右的力，力在内随时间均匀变大，之后保持不变，如图乙所示。在时将质量的滑块B轻放在木板A右端，最终滑块B恰好没有从木板A左端掉落。已知滑块B与木板A间的动摩擦因数，重力加速度大小，求：

（1）内力对木板A做的功；

（2）木板A的长度。

10．（2023·河北邯郸·统考一模）如图所示，真空中有一透明圆柱体，其截面是半径为的圆，截面内有两条间距为的平行光线和（过圆心），分别从B、D两点射入透明圆柱体，射出后汇聚于图中的点。已知圆柱体的折射率，光在真空中的传播速度为，，求：

（1）点到圆心的距离；

（2）光从点传播到点所用的时间；

（3）光从点传播到点所用的时间。

11．（2023·河北邯郸·统考一模）四块相同的金属薄板M、N、P、Q如图所示，其中M、N（正中间开有小孔）竖直平行放置，P、Q水平平行放置，板长均为，金属板M带正电，N带等量负电，电压为；P、Q两板之间存在竖直向下的匀强电场，右下方有一圆形检测板（图中未画出）。比荷为的带正电粒子从小孔飘入金属板M、N（初速度近似为零），粒子经电场加速后进入金属板P、Q之间，偏转后从右侧射出时速度方向的偏转角为，并沿直线打到检测板的圆心处。不计粒子受到的重力，忽略极板的边缘效应。

（1）求粒子进入偏转电场时的速度大小；

（2）求金属板P、Q间的匀强电场的电场强度大小；

（3）撤去金属板P、Q间的匀强电场，在板间施加一垂直纸面向外的匀强磁场，粒子离开磁场时速度方向的偏转角仍为，且能打在检测板上，求匀强磁场的磁感应强度大小及检测板的最小半径。

参考答案：

1．（1）1m；（2）；

【详解】（1）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有

解得

过M点做粒子运动速度方向的垂线与磁场右侧边界交点为O，由几何关系有

可得

分析可知O为粒子在磁场中运动轨迹的圆心，且圆心角为，粒子离开磁场时，与边界垂直，且到的距离

（2）粒子垂直边界进入电场后做类平抛运动，在电场中的加速度大小

得

在电场中运动的时间

可得

2．（1）；（2）；（3）；

【详解】（1）由动能定理可知，A到达平台右端时的动能

对B受力分析可知

由于地面对B的最大静摩擦力大于A对B的滑动摩擦力，所以A与B相碰前B保持静止由动能定理可知，A到达B上滑行的过程中有

解得

（2）A与B的碰撞为弹性碰撞，由动量守恒定律及能量关系有

得

对A受力分析有

对B受力分析有

当A、B速度相等时有

得

可得A、B速度相等时的速度大小

得

相对运动过程中，B的位移大小为

得

之后对A、B整体分析，有

A、B一起向右运动有

得

B向右运动的最大距离

解得

（3）由动能定理可知，A与B碰撞前有

A、B碰撞粘连，由动量守恒定律有

由动能定理有

可得

令，可得

当时，即时，最大距离

3．（1）；（2）

【详解】（1）由题意可得初始状态时，气体的压强

当水银刚好完全进入圆筒时，气体的压强

由玻意耳定律

解得

（2）由理想气体状态方程

解得

4．（1）；（2）

【详解】（1）根据题意，由反射光线的对称性画出光路图如图所示

由几何关系可知，入射角

由B点到D点的距离点到E点的距离可知，三角形和三角形均为等边三角形，折射角

根据折射定律得，解得三棱镜的折射率

（2）由几何关系可知，光在边上射出时的入射角

根据折射定律得，解得

光在棱镜中的传播速度大小，光在棱镜中的传播距离

光在棱镜中的传播时间

5．（1）；（2）

【详解】（1）粒子在两板间做类平抛运动，水平方向做匀速运动，竖直方向做匀加速运动，则出电场时的速度大小

则电场力做功

解得

（2）粒子从CD边的中点离开磁场，由几何关系有

洛伦兹力提供粒子做圆周运动的向心力，有

解得

6．（1）；（2）33N；（3）

【分析】本题考查机械能守恒定律和动量守恒定律，目的是考查学生的分析综合能力。

【详解】（1）小物体P从A点运动到B点的过程中，机械能守恒，有

解得

（2）小物体Р、Q碰撞过程中，动量守恒，机械能守恒。设碰后小物体Р、Q的速度分别为、，取沿斜面向下为正方向，由动量守恒定律和机械能守恒定律有

解得

由于

故碰撞后小物体P将静止在倾斜轨道上B点。

设小物体Q滑到C点时的速度大小为，在从B点运动到C点的过程中，由动能定理有

解得

对小物体Q，在圆弧轨道上C点时，由牛顿第二定律有

解得

由牛顿第三定律知，小物体Q运动到圆弧轨道C点时对圆弧轨道的压力大小为33N。

（3）小物体Q从圆弧轨道回到C点时的速度大小仍为，设小物体Q沿倾斜轨道向上运动的距离为，由动能定理有

解得

小物体Q停在倾斜轨道上的位置到小物体P的距离

解得

7．（1）；（2）

【分析】本题考查气体实验定律，目的是考查学生的分析综合能力。

【详解】（1）设稳定后管内气柱的长度为，对管内封闭气体初态时

末态时

根据玻意耳定律有

解得

（2）设稳定后管内气柱的长度为

气体发生等压变化，有

可得

水银柱对管内气体做的功

解得

8．（1）；（2）

【详解】（1）根据全反射条件有

解得半球形介质的折射率

（2）画出该单色光在三棱镜中传播的光路，如图所示。

当光线到达三棱镜的GH边时，在GH边发生全反射，因为截面三角形的直角边FG的长度为d，K为FG边的中点，，由几何关系有

因为，所以，又由几何关系可知

该单色光在三棱镜中的传播速度大小

则该单色光从进入三棱镜到第一次从三棱镜射出所经历的时间

9．（1）；（2）

【详解】（1）设内力对木板A的冲量大小为IF，时木板的速度大小为，结合动量定理、动能定理有

解得

（2）滑块B在木板A上滑动时，A、B间的滑动摩擦力大小

滑块B的加速度大小

设滑块B在木板A上滑动的时间为，此过程中木板A的加速度大小为，则有

，，

解得

10．（1）；（2）；（3）

【详解】本题考查光的折射，目的是考查学生的推理能力。

（1）作出光路图如图所示，根据几何关系有

折射率

并根据

解得

（2）从点射入的光在透明体中传播的距离为，有

解得

（3）在和中，有

，

则时间

解得

11．（1）；（2）；（3），

【详解】（1）根据动能定理有

解得

（2）设粒子在偏转电场中运动的时间为，则有

，，

解得

（3）设粒子经过电场偏转后的侧移量为，经过磁场偏转后的侧移量为，粒子在磁场中运动的半径为，当粒子的速度与检测板垂直时，存在最小半径，结合几何关系有

，，，，

解得

，