辽宁省沈阳市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题

辽宁省沈阳市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题

一、解答题

1．（2021·辽宁沈阳·统考一模）某严冬的早晨，司机小王发现自家汽车仪表盘显示左前轮胎压偏低，只有180 kPa，如图所示。于是他将车开到附近汽车修理厂，用TPMS（胎压监测胎压系统）做进一步检测并准备给左前轮充气，当天早晨室外温度为。若将汽车轮胎内气体视为理想气体，正常情况下，汽车胎压为200 kPa，轮胎最大限压为300 kPa，汽车轮胎容积为V0。

（1）若用某款电动充气泵给左前轮充气，每分钟充入压强为100 kPa的气体体积，那么充气几分钟可以使轮胎内气压达到汽车正常行驶要求？（忽略充气过程轮胎体积和温度变化）

（2）若该车充气后开入室内地下停车场，停车场温度为，充分热交换后，该车轮胎内气压是多少？是否有爆胎危险？（忽略此过程胎内气体体积变化）

2．（2021·辽宁沈阳·统考一模）如图甲所示，真空中有一粒子源，连续不断地放射出带正电的粒子。粒子的初速度很小（可视为零）。粒子经加速电压U1加速后，从O点沿着偏转电场中线OM射入偏转电场，两偏转极板间的距离为L，所加周期性电压Uab如图乙所示。偏转极板右侧有宽度为L的足够长匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外。磁场右边界是一个足够大的光屏，所有到达光屏的粒子均不再反弹。粒子飞过偏转极板间的时间极短，可认为每个粒子飞过的这段时间里偏转电压几乎不变。已知时刻射入偏转极板间的粒子，轨迹恰好与光屏相切；偏转电压为2U1时射入偏转极板间的粒子恰好沿着偏转极板上边缘飞出电场。不计粒子重力及粒子之间的相互作用力。求：

（1）偏转极板的长度；

（2）磁场右侧光屏上有粒子击中的范围的长度。

3．（2021·辽宁沈阳·统考一模）如图所示，长为的水平传送带在电动机的驱动下以的恒定速率顺时针转动，传送带的左侧与倾角为的光滑斜面平滑连接。一个质量为的物块A从光滑斜面上高为处无初速释放，物块A刚滑上传送带时，质量为的物块B从传送带的右端以的速度水平向左滑上传送带，物块A、B在传送带上发生对心弹性碰撞。已知物块A与传送带间的动摩擦因数为，物块B与传送带间的动摩擦因数为，g取10m/s2，求：

（1）两物块即将碰撞时，物块A速度的大小；

（2）碰撞后，物块A离开传送带所需时间；

（3）物块B与传送带因摩擦产生的总热量。

4．（2022·辽宁沈阳·统考一模）2021年11月8日，王亚平身穿我国自主研发的舱外航天服“走出”太空舱，成为我国第一位在太空“漫步”的女性。舱外航天服是密封一定气体的装置，用来提供适合人体生存的气压．王亚平先在节点舱（宇航员出舱前的气闸舱）穿上舱外航天服，航天服密闭气体的体积约为，压强，温度。她穿好航天服后，需要把节点舱的气压不断降低，以便打开舱门。

（1）若节点舱气压降低到能打开舱门时，密闭航天服内气体体积膨胀到，温度变为，这时航天服内气体压强为多少？

（2）为便于舱外活动，宇航员出舱前需要把航天服内的一部分气体缓慢放出，使气压降到．假设释放气体过程中温度不变，体积变为，那么航天服需要放出的气体与原来气体的质量比为多少？

5．（2022·辽宁沈阳·统考一模）如图所示，在xOy平面的第Ⅰ象限内有匀强电场，电场方向沿y轴负方向，在第Ⅳ象限内（包括y轴负半轴）有垂直纸面向外的匀强磁场。质量为m、电量为q（）的带电粒子从y轴上的P点以速度沿x轴正方向射入电场，通过x轴上的A点时运动方向改变了37°。粒子在磁场中运动时恰好不从y轴射出。已知P点坐标为P（0，h），不计粒子重力，，。求：

（1）电场强度E的大小；

（2）磁感应强度B的大小。

6．（2022·辽宁沈阳·统考一模）如图所示，一个倾角为37°的粗糙斜面固定在水平地面上，不可伸长的轻绳一端固定在光滑小钉O上，另一端系一个质量为的小物块A。初始时小物块A静止在斜面上的P点，轻绳水平伸直且无拉力，绳长为。现将斜面上质量为的光滑小物块B由静止释放，B沿斜面下滑时与A发生碰撞并粘在一起绕O点摆动，忽略物块大小，，，重力加速度，求：

（1）物块A、B碰撞后瞬间速度大小；

（2）若A、B一起绕O点摆动的最大角度为120°，物块A与斜面间动摩擦因数μ；

（3）若物块A与斜面间的动摩擦因数，物块AB一起绕O点摆动转过多大角度时动能最大？最大动能是多少？（第（2）（3）问计算结果均保留2位有效数字）

7．（2023·辽宁沈阳·统考一模）楚天都市报2018年1月31日讯，一居民忘记关火致高压锅持续干烧，民警冒险排除隐患！为此，某团队在安全设施保障下对高压锅空锅加热的多种可能进行了测试。高压锅结构简图如图所示，密封好锅盖，将压力阀套在出气孔上，加热前高压锅内气体温度为，内部气体压强为。对高压锅加热，当锅内气体压强达到时，锅内气体将压力阀顶起，开始向外排气，在排气过程中继续加热至温度为时，停止加热，压力阀很快落下，再次封闭气体。假定排气过程锅内气体压强不变，锅内气体视为理想气体。求：

（1）锅内气体压强为时的温度；

（2）锅内排出的气体与原有气体的质量比。

8．（2023·辽宁沈阳·统考一模）如图所示，半径为R的圆形区域内存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向垂直纸面向外，足够长的水平荧光屏PQ与圆形磁场区相切于P点。质量为m、电量为q的带正电的粒子从P点以速率沿与竖直方向夹角的方向射入磁场。粒子经磁场偏转后沿水平方向离开磁场。离开磁场的瞬间，在荧光屏上方施加竖直向下的匀强电场，电场区域足够宽，电场强度，不计粒子重力，已知R＝1.0m。求：

（1）粒子离开磁场时距离荧光屏的高度h；

（2）粒子打到荧光屏上的亮点距P点的距离s。（计算结果均保留两位有效数字）

9．（2023·辽宁沈阳·统考一模）如图所示，质量为m的物块A与质量为3m的物块B静置于光滑水平面上，物块B与劲度系数为k的水平轻质弹簧连接。现使物块A以初速度水平向右运动，物块A与弹簧发生相互作用，最终与弹簧分离。全过程无机械能损失且弹簧始终处于弹性限度内。弹簧弹性势能的表达式为（x为弹簧形变量）。求：

（1）物块B的最大速度；

（2）物块A的最大加速度；

（3）去掉弹簧，使物块AB带上同种电荷，放在光滑绝缘的水平面上。物块A从较远处（该处库仑力可忽略，AB组成的系统电势能为零），以初速度冲向物块B。在物块B的右侧有一固定挡板（位置未知，图中也未画），物块B与挡板发生弹性碰撞后立即撤去挡板，求此后过程中系统最大电势能的取值范围（物块B与挡板碰撞时间极短，没有电荷转移，全程物块A和B没有接触）。

参考答案：

1．（1）；（2），没有爆胎危险

【详解】（1）以即将充入车胎内的气体为研究对象，设充气t分钟可使轮胎内气体压强达到200kPa，则新充入车胎内气体产生的压强

由玻意耳定律

其中

联立解得

（2）以充气后车胎内所有气体为研究对象，则

设充分热交换后轮胎内气体压强为p4，温度

初态和末态体积相同，由查理定律得

解得

该胎压没超过限压300kPa，所以没有爆胎危险。

2．(1)；(2)

【详解】(1)设带电粒子感开加速电场时速度为v0，，据动能定理有

设偏转极板的长度为x，当时，粒子在偏转电场中竖直方向加速度为ay，运动时间为t，则

联立解得。

(2)设时刻射入偏转极板间的粒子在磁场中轨道半径为R0，偏转电压为2U1时沿着偏转极板上边缘飞出电场时速度为v1，则

可得

联立可得，根据几何关系

解得。

3．(1)；(2)；(3)

【详解】(1)设物块A沿斜面滑到底端时速度为vA1，根据动能定理

解得，设物块A在传送带上的加速度为aA，对物块A 应用牛顿第二定律

解得

设物块B在传送带上的加速度为aB，对物块B应用牛顿第二定律

解得

设物块B速度减为零所需时间为t1，则

设物块B在t1时间内的位移为xB1，则

设经过t1时间物块A的速度为vA2，则

因

说明物块A在t1时间内一直做匀变速直线运动，设物块A在t1时间内的位移为xA1，根据匀变速直线位移关系式

由此可知，当物块B的速度时，A、B即将发生碰撞。此时物块A的速度。

(2)根据题意，物块A和B发生弹性碰撞，设碰撞后A和B速度分别为vA3、vB3，由动量守恒和能量守恒可得

解得，，

设物块A向左减速到零所需时间为t2，通过的位移为xA2，则

设物块A向右加速到与传送带共速所需时间为t3，通过的位移为xA3；则

物块A与传送带共速后做匀速运动，到达传送带右端的时间为t4，则

解得，

碰撞后物块A离开传送带的时间为，则

(3)设碰撞后，物块B加速到与传送带共速所需时间为t5，通过的位移为xB2，则

传送带在t1时间内的位移为x带1，则

传送带在t5时间内的位移为x带2，则

设物块B与传送带之间由于摩擦产生的热量为Q，则

联立可解得。

4．（1）；（2）

【详解】（1）由题意可知密闭航天服内气体初、末状态温度分别为T1=300K、T2=270K，根据理想气体状态方程有

解得

（2）设航天服需要放出的气体在压强为p3状态下的体积为ΔV，根据玻意耳定律有

解得

则放出的气体与原来气体的质量比为

5．（1）；（2）

【详解】（1）在电场中粒子做类平抛运动，在x轴方向

在y轴方向

，

根据速度合成与分解

由牛顿第二定律有

联立解得

，

（2）进入磁场时的速度为

磁场中做匀速圆周运动半径为R，根据题意，其轨迹与y轴相切，由几何关系有

洛仑兹力提供向心力

联立解得

6．（1）1m/s；（2）0.82；（3）2.2J

【详解】（1）滑块B由静止到与A碰前，由动能定理

解得

AB碰撞过程，由动量守恒定律

解得

v1=1m/s

（2）AB碰后一起摆动120°，则由动能定理

解得

（3）若物块A与斜面间的动摩擦因数，则物块A与斜面之间的摩擦力

AB两物体重力沿斜面向下的分量为

当G1沿切线方向的分量等于f时，AB两物体的速度最大，此时

即

α=30°

即物块AB一起绕O点摆动转过60°角度时动能最大；由动能定理

7．（1）；（2）

【详解】（1）由等容变化可知，解得锅内气体压强为p1时的温度

（2）以锅内及排除的气体作为研究对象，设排气前高压锅内气体体积为，锅内排除的体积为，排除气体质量为，原有气体质量为。由于排气过程气体压强始终不变，研究气体做等压变化。

初态：温度为   体积为

末态：温度为  体积为

根据盖-吕萨克定律可得

由，

可知

排出气体体积与原有气体质量比为

可得

8．（1）；（2）

【详解】（1）由可得，粒子在磁场中的轨道半径为

即与磁场圆半径一样，粒子轨迹图如下

由几何关系得

（2）由类平抛规律得

由牛顿第二定律得

联立解得

粒子打到荧光屏上的亮点距P点的距离

联立可得

9．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）当A物块与弹簧分离时，B物块速度最大，根据动量守恒定律和能量守恒定律有

解得

（2）当两物块共速时，弹簧压缩量最大，根据动量守恒

得

A物块有最大加速度，根据能量守恒

解得

又

物块A的最大加速度

（3）设B物块与挡板碰撞前瞬间的速度大小为，此时A的速度为vA，根据动量守恒

①

B与挡板碰后，以向左运动，当A、B速度相同（设为）时，弹簧势能最大，为Em，则

②

③

由①②两式得

代入③式化简得

④

B与挡板相碰时速度最大，有最大值，则

联立以上两式得

即vB的取值范围为

结合④式可得：当时，Em有最大值为

当学时，Em有最小值为

Em2=0

所以系统最大电势能的取值范围为