江苏省南通市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题

江苏省南通市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题

一、解答题

1．（2021·江苏·统考一模）根据某种轮胎说明书可知，轮胎内气体压强的正常值在至之间，轮胎的容积。已知当地气温，大气压强，设轮胎的容积和充气过程轮胎内气体的温度保持不变。

(1)若轮胎中原有气体的压强为，求最多可充入压强为的气体的体积V；

(2)充好气的轮胎内气压，被运送到气温的某地。为保证轮胎能正常使用，请通过计算说明是否需要充气。

2．（2021·江苏·统考一模）如图甲所示，两根足够长的光滑平行金属导轨、固定在水平面内，相距为L，轨道端点M、P间接有阻值为R的电阻，导轨电阻不计长度为L、质量为m、电阻为r的金属棒垂直于、静止放在导轨上，与间的距离为d，棒与导轨接触良好。时刻起，整个空间加一竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小B随时间t的变化规律如图乙所示，图中、已知。

(1)若时刻棒的速度大小为v，求时间内安培力对棒所做的功W；

(2)在时间内，若棒在外力作用下保持静止，求此时间内电阻R产生的焦耳热Q。

3．（2021·江苏·统考一模）如图所示，高的平板C右端固定有竖直挡板，置于水平面上，平板上放置两小物块A、B，A、B间有一被压缩的劲度系数足够大的轻弹簧，A置于平板左端，B与C右端挡板的距离，A、B、C的质量均为。某时刻，将压缩的弹簧由静止释放，使A、B瞬间分离，A水平向左抛出，落地时距离C左端，B运动到C右端与挡板发生弹性碰撞。已知B与C、C与水平面间的动摩擦因数均为，取，求：

(1)弹簧释放前瞬间的弹性势能；

(2)B与C发生弹性碰撞后瞬间C的速度大小；

(3)整个过程中C滑动的距离s。

4．（2021·江苏·统考一模）如图甲所示，真空室中电极K发出的电子（初速度不计）经电场加速后，由小孔S沿两平行金属板M、N的中心线射入板间，加速电压为，M、N板长为L，两板相距。加在M、N两板间电压u随时间t变化的关系图线如图乙所示，图中未知，M、N板间的电场可看成匀强电场，忽略板外空间的电场在每个粒子通过电场区域的极短时间内，两板电压可视作不变板M、N右侧距板右端处放置一足够大的荧光屏PQ，屏与垂直，交点为在M、N板右侧与PQ之间存在一范围足够大的有界匀强磁场区，PQ为匀强磁场的右边界，磁场方向与纸面垂直。已知电子的质量为m，电荷量为e。

(1)求电子加速至O点的速度大小；

(2)若所有电子都能从M、N金属板间射出，求的最大值；

(3)调整磁场的左边界和磁感应强度大小B，使从M板右侧边缘射出电场的电子，经磁场偏转后能到达点，求磁感应强度的最大值。

5．（2022·江苏南通·统考一模）某磁电式电流表结构如图甲所示，矩形线圈匝数为n，电阻为R，长边长度为l。矩形线圈放在均匀辐射状磁场中如图乙所示，两条长边经过的位置磁感应强度大小为B。

（1）当线圈中电流为I时，电流表指针偏转的角度为。求当电流表指针偏转的角度为2时，线圈一侧长边受到的安培力大小F；

（2）将两接线柱用导线相连，线圈绕轴转动，长边的速度为v时，求通过线圈的感应电流的大小I1。

6．（2022·江苏南通·统考一模）肺活量测量仪模型如图所示，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸内有两个轻活塞A、B，活塞B紧靠固定阀门K，活塞A、B间封闭有一定质量的理想气体，气体体积V1=6.0×103mL，压强为一个标准大气压p0.用力推活塞A使其缓慢向右移动，当阀门K与活塞B间的气体体积V2=3.5×103mL时，测得气体的压强为1.2p0，忽略气体温度变化。

（1）气体的压强为1.2po时，求阀门K与活塞A间气体的体积V；

（2）此过程中，活塞A对活塞A、B间气体做的功为504J，活塞A、B间气体对活塞B做的功为395J，求活塞A、B间气体放出的热量Q。

7．（2022·江苏南通·统考一模）如图所示的装置中，光滑水平杆固定在竖直转轴上，小圆环A和轻弹簧套在杆上，弹簧两端分别固定于竖直转轴和环A，细线穿过小孔O，两端分别与环A和小球B连接，线与水平杆平行，环A的质量为m，小球B的质量为2m。现使整个装置绕竖直轴以角速度ω匀速转动，细线与竖直方向的夹角为37°。缓慢加速后使整个装置以角速度2ω匀速转动，细线与竖直方向的夹角为53°，此时弹簧弹力与角速度为ω时大小相等，已知重力加速度g，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：

（1）装置转动的角速度为ω时，细线OB的长度s；

（2）装置转动的角速度为2ω时，弹簧的弹力大小F；

（3）装置转动的角速度由ω增至2ω过程中，细线对小球B做的功W。

8．（2022·江苏南通·统考一模）某磁偏转装置如图甲所示，纸面内半径为R、圆心为O的圆形区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度B的大小按图乙所示规律做周期性变化，在0~T时间内。在磁场区域的右侧有一圆心也在O点的半圆形荧光屏，A为中点。一粒子源P均匀地发射初速度可忽略的电子，沿PO方向射出的电子经电压U加速后正对圆心O射入磁场，，在0~T时间内经磁场偏转的电子从上到下打在荧光屏上C、D两点间（图中C、D未画出）。已知电子的电荷量为e、质量为m，，不计电子的重力，电子穿过磁场的时间远小于磁场变化的周期，忽略磁场变化激发电场的影响。

（1）求打在荧光屏A点的电子在进入磁场时磁感应强度大小B1；

（2）求∠COD及电子在荧光屏上扫描的角速度ω；

（3）由于加速电压增大到某一值，0~T时间内进入磁场的电子从A点上方的E点向下扫描，。为使电子仍在C、D间扫描，扫描的角速度仍为ω，须在圆形磁场区域叠加一个变化的匀强磁场B2，求B2的值。

9．（2023·江苏南通·统考一模）为测量双层玻璃中间真空层的厚度，用激光笔使单色光从空气以入射角θ射入玻璃，部分光线如图所示。测得玻璃表面两出射点B、C与入射点A的距离分别为和。已知玻璃的折射率为n，光在真空中的速度为c。求：

（1）真空层的厚度d；

（2）光从A传播到B的时间t。

10．（2023·江苏南通·统考一模）甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴相向传播，波速，某时刻的波形如图所示。

（1）处的质点开始振动时刻作为计时起点，请写出其振动方程；

（2）处的质点从图示时刻开始经过的过程中通过的路程s。

11．（2023·江苏南通·统考一模）如图所示，倾角为θ的光滑斜面底端有一挡板1，足够长的木板A置于斜面上，小物块B置于A底端，A、B质量均为m，挡板2与B、挡板1间的距离均为L。现将A、B一起由静止释放，A、B分别与挡板1和挡板2碰撞后均反向弹回，碰撞前后瞬间速度大小相等。已知A、B间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，求

（1）B第一次与挡板2碰撞后瞬间的加速度大小；

（2）A第一次与挡板1碰撞后沿斜面上滑的最大距离x；

（3）A、B在整个运动过程中产生的内能Q。

12．（2023·江苏南通·统考一模）回旋加速器的示意图如图甲所示，两D形金属盒半径为R，两盒间狭缝间距为d，匀强磁场与盒面垂直，加在狭缝间的交变电压的变化规律如图乙所示，周期为T，U未知。盒圆心O处放射源放出粒子飘入狭缝，其初速度视为零，有粒子经电场加速和磁场偏转，最后从盒边缘的窗口P射出。不考虑粒子的重力及粒子间相互作用。

（1）若放射源是Po， 自发衰变成的同时放出一个粒子，衰变过程中释放的核能为。已知核的比结合能为，核的比结合能为，请写出衰变方程，并求所释放粒子的比结合能；

（2）若放射源持续均匀地放出质量为m、电荷量为+q的粒子.

①在时刻放出的一个粒子，经过4次加速后到达图中的A点，OA间的距离为x，求该粒子到达A点的速度大小；

②假设某时刻从放射源放出的粒子不能被加速即被吸收，能从P出射的粒子每次经过狭缝均做加速运动。为使得从P处出射的粒子与放射源放出粒子的数目之比大于40%，求U应满足的条件。

参考答案：

1．(1)；(2)需要充气

【详解】(1)设最多可充入压强为的气体的体积为V，轮胎内气体压强达到，由玻意耳定律得

解得              

(2)设轮胎运送到某地后，轮胎内气体压强为，由查理定律得

解得            

因为，所以需要充气。

2．(1)；(2)

【详解】(1)对导体棒，由动能定理得，安培力对导体棒做的功为

(2)电路中产生的电动势

导体棒中的电流

导体棒在外力作用下保持静止，时间内电阻R上产生的焦耳热

解得

3．(1)；(2)；(3)

【详解】(1)弹簧释放后瞬间，设物块A、B的速度大小分别为、，物块A、B组成的系统动量守恒

物块A向左水平抛出至落地的过程中，物块B在平板C上向右滑动，平板相对地面保持静止。设物块A经时间落地，则

设弹簧释放前瞬间的弹性势能为，则

解得

(2)设物块B运动到平板C右端与挡板碰前的速度为，由动能定理得

物块B与平板C右端挡板发生弹性碰撞，设碰后物块B的速度为，则

解得

(3)物块B与平板C右端发生碰撞后，物块B与平板C相对滑动，设物块B的加速度大小为，平板C的加速度大小为，由牛顿第二定律得

木块

平板

设经过时间，物块B与平板C速度相等，设为v，则

此过程中，平板C向右滑行的距离

此后B、C一起向右滑动直至停止，设运动的距离为，由动能定理得

平板C运动的位移

解得

4．（1）；（2）；（3）

【详解】(1)电子加速到O点的过程，由动能定理得

解得

(2)当电子恰好从板的右端飞出时，偏转电压达最大值。设M、N两板间的距离为d，电子在M、N板间运动的时间为t，加速度大小为a，则

解得

(3)电子从M板右端飞出，当电子在磁场中运动的轨迹与相切时，电子在磁场中偏转的半径最小，设为r，此时磁场的磁感应强度为最大值，如图所示。设电子从M、N板右边缘飞出时的速度大小为v，方向与间夹角为，垂直M、N板方向上的速度为，则

电子在磁场中运动，有

由几何关系得

解得

5．（1）；（2）

【详解】（1）因为电流表刻度均匀分布，故电流正比于偏角，故当电流表指针偏转的角度为2时，电流为2I，故线圈一侧长边受到的安培力大小为

（2）因为线圈长边的速度为v时，总的感应电动势为

则通过线圈的感应电流的大小为

6．（1）；（2）109J

【详解】（1）气体做等温变化，初态为

末态

V2=3.5×103mL+V

即有

解得

（2）由热力学第一定律，即

因温度没有变化，所以内能没有变化，即，故

解得

7．（1）；（2）2mg；（3）

【详解】（1）当装置转动的角速度为ω时，对小球B分析得

解得

（2）装置转动的角速度为2ω时，设OB的长度为，则对小球B得

设细线长度为L，则装置转动的角速度为ω时对圆环A满足

装置转动的角速度为2ω时，对圆环A有

解得

（3）装置转动的角速度由ω增至2ω过程中，对小球B得重力势能变化量为

动能变化量为

解得细线对小球B做的功为

8．（1）；（2）；；（3）

【详解】（1）设打在荧光屏A点的电子在电场中加速后的速度大小为v，则

设该电子在磁场中运动的半径为r，则

由几何关系可知

r=R

解得

（2）t=0时进入磁场的电子经磁场偏转后打在C点，设其在磁场中运动的半径为rC，偏转角为2θC，如图所示

由几何关系可知

解得

由几何关系可知

t=T时进入磁场的电子经磁场偏转后打在D点，设其在磁场中运动的半径为rD，偏转角为2θD，如图；

由几何关系可知

解得

由几何关系可知

电子在时间T内荧光屏上扫描的角速度为

（3）t=0时进入磁场的电子打在E点，由题意可知，电子在磁场中偏转角

设电子进入磁场时的速度大小为v′，在磁场中运动的半径为rE

由几何关系可知

为使电子仍在CD间扫描，设t=0时磁感应强度大小变为，则t=T时磁感应强度大小变为

B2做周期性变化，在0~T时间内

磁感应强度B2的方向垂直纸面向里。

9．（1）； （2）

【详解】（1）光路图如图所示，设真空层的厚度为d，由光路图可知，AC比AB多了光线在真空层平移的部分，由几何关系知：

解得;

（2）光在玻璃中的速度为v由

得：

由折射定律可知

则

从A到B的光程为

所用时间为

10．（1）；（2）25cm

【详解】（1）处是振幅最大的位置，该处质点的振幅为

波的周期为

所以振动方程为

（2）在0~1s内处的质点不振动；1s~3s内甲波引起质点振动半个周期，通过的路程为

乙波从图示时刻经3s传到处，在3s~4s内，甲、乙两列波共同使质点振动，反射叠加，甲波使质点从平衡位置振动到波谷位置，乙波使质点从平衡位置振动到波峰位置，所以3s~4s内通过的路程为

所以从图示时刻开始经过的过程中通过的路程为

11．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）B第一次与挡板2碰撞后速度方向向上，受到木板A向下的摩擦力，有牛顿第二定律可知

其中解得

方向沿斜面向下

（2）AB一起向下加速度运动，设B与挡板2碰撞前瞬间的速度为，由动能定理可知：

B第一次与挡板2碰撞后，木板A受到向上的摩擦力且摩擦力大小等于A重力沿斜面向下的分力，A做匀速运动，B以加速度向上做匀减速运动，当B速度减为零时

解得：

；

在此段时间内A向下运动的位移

即A恰好与挡板1相碰，碰后A原速率返回，受到B给的向下的摩擦力，此时加速度为

方向沿斜面向下，B受到A给的向上的摩擦力，与重力的分力平衡，所以B处于静止状态，A向上运动的位移

（3）A速度减为零后，与B一起向下加速，由于到各自挡板的距离都是，所以同时与挡板发生碰撞，同时反弹，再一起上滑，速度减为零，再次一起下滑，周而复始，再此过程中没有相对位移，在整个过程中的产生的热量为

解得：

12．（1），； （2）①， ②

【详解】（1）核反应方程式为

由能量关系可知

解得：

（2）①粒子经过电场加速，根据动能定理可得

粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力可得

粒子运动的轨迹如图所示

根据几何关系有

粒子运动周期等于交变电压的周期，则有

又粒子运动周期为

解得4次加速后到达A点的速度为

② 设最终出射速度为，则有

粒子在电场中的加速度为

设加速的总时间为，则有

解得

在第一个周期内只有时间内放出的粒子能够从P处射出，其他周期情况相同，则有

解得