广东省梅州市2021届-2023届高考物理三年模拟（二模）按题型分类汇编-02解答题

广东省梅州市2021届-2023届高考物理三年模拟（二模）按题型分类汇编-02解答题

一、解答题

1．（2023·广东梅州·统考二模）如图所示，生活中，我们用保温杯接开水后拧紧杯盖，待水冷却后就很难拧开．某可显示温度的保温杯容积为，倒入热水后，拧紧杯盖，此时显示温度为，压强与外界相同．已知，外界大气压强为，温度为，杯中气体可视为理想气体，不计水蒸气产生的压强。

（1）请写出水冷却后杯子很难拧开的原因。

（2）求杯内温度降到时，杯内气体的压强；

2．（2023·广东梅州·统考二模）如图所示，两块水平放置、相距为d=0.5m的长金属板接在电压U=1V的电源上。两板之间的右侧区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。将喷墨打印机的喷口靠近两板中间的位置，从喷口连续不断喷出质量均为m=3.2×10-3kg、速度水平且大小均为v0=5m/s、电荷量相等的墨滴。墨滴在电场区域恰能向右做匀速直线运动，并垂直磁场左边界进入电场、磁场共存区域后，最终打在下板的M点。M点与磁场左边界的水平距离亦为d，取g=10m/s2

（1）判断墨滴所带电荷的种类，并求其电荷量q；

（2）求磁场的磁感应强度B

3．（2023·广东梅州·统考二模）某物流公司用如图所示的传送带将货物从高处传送到低处。传送带与水平地面夹角，顺时针转动的速率为。将质量为的物体无初速地放在传送带的顶端A，物体到达底端B后能无碰撞地滑上质量为的木板左端。已知物体与传送带、木板间的动摩擦因数分别为的距离为。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度（已知）。求：

（1）物体刚开始下滑时的加速度大小和物体滑上木板左端时的速度大小；

（2）若地面光滑，要使物体不会从木板上掉下，木板长度L至少应是多少；

（3）若木板与地面的动摩擦因数为，且物体不会从木板上掉下，求木板的最小长度与的关系式。

4．（2021·广东梅州·统考二模）如图甲所示，不计电阻的平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L=1 m，上端接有电阻R=3Ω，虚线OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场。现将质量m=0.1 kg、电阻r=1 Ω的金属杆ab，从OO′上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落过程中始终与导轨保持良好接触，杆下落过程中的v－t图像如图乙所示。(取g=10 m/s2)求：

(1)磁感应强度B的大小；

(2)杆在磁场中下落0.1 s的过程中，电阻R产生的热量。

5．（2021·广东梅州·统考二模）如图所示，一长为，质量为M（具体质量未知）的长方形木板B放在光滑的水平地面上，在其右端放一个质量为的小木块A。若长木板固定不动，给A水平向左大小为的初速度，最后A恰好没有滑离B板。若不固定长木板，以地面为参考系，同时给A和B以大小相等，方向相反的初速度，使A开始向左运动，B开始向右运动，A、B最终的运动状态与长木板的质量有关，，求

（1）A与B之间的滑动摩擦因数；

（2）若长木板不固定，且长木板B的质量也为，求A、B分离时的速度大小；

（3）若长木板不固定，试求M在不同取值范围时，整个过程中木块与木板因摩擦产生的内能。

6．（2021·广东梅州·统考二模）如图所示，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为的U型管，左管上端封闭，右管上端开口。右管中有高的水银柱，水银柱上表面离管口的距离。管底水平段的体积可忽略。环境温度为。大气压强。

（1）现将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱表面离管口的距离，此时密封气体的温度为多少？

（2）维持管内气体温度不变，再从右侧端口缓慢注入水银（与原水银柱之间无气隙），恰好使水银柱下端回到最初位置。比时水银柱的高度为多少？

7．（2021·广东梅州·统考二模）一台收音机的接收频率范围从到。设这台收音机能接收的相应波长范围从到，调谐电容器的相应电容变化范围从到。那么波长、之比为多少？电容、之比为多少？

8．（2022·广东梅州·统考二模）我国新一代航母阻拦系统采用电磁阻拦技术，基本原理如图所示，飞机着舰时关闭动力系统，通过绝缘阻拦索钩住轨道上的一根金属棒ab，金属棒、导轨和定值电阻R形成一闭合回路，飞机与金属棒瞬间获得共同速度v0=180km/h，在磁场中共同减速滑行至停下，已知飞机质量M=2.7×104kg，金属棒ab质量m=3×103kg、电阻r=4Ω，导轨间L=50m，定值电阻R=6Ω，匀强磁场磁感应强度B=5T，除安培力外飞机克服其它阻力做的功为1.5×106J，为研究问题的方便，导轨电阻不计，阻拦索的质量和形变不计。求：

(1)飞机着舰瞬间金属棒ab中感应电流I的大小和方向；

(2)金属棒ab中产生的焦耳热Q。

9．（2022·广东梅州·统考二模）如图所示，半径为R的四分之一光滑圆弧轨道竖直固定，其末端B切线水平。一质量为m，可看成质点的滑块从轨道上的A点由静止滑下。若传送带静止，滑块恰能运动到C点停止；当传送带以速度顺时针转动时，滑块到C点后做平抛运动，通过光滑圆弧装置EF无机械能损失地滑上静止在光滑水平地面上的长木板，长木板右端运动到H时与固定挡板碰撞粘连。长木板质量M=2m，板长l=6.5R，板右端到挡板的距离L在R<L<5R范围内取值，滑块与水平传送带、长木板间的动摩擦因数均为μ=0.5，挡板和长木板等高且上表面光滑，传送带右端点C距长木板上表面的高度h=4R，重力加速度大小为g，求：

(1)传送带BC两点间的距离x；

(2)传送带以速度顺时针转动时，试判断滑块离开C点前能否与传送带达到共速；

(3)讨论滑块从滑上长木板到离开长木板右端的过程中，克服摩擦力做的功Wf与L的关系。

10．（2022·广东梅州·统考二模）中医拔火罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，治疗某些疾病，如图所示。使用火罐时，先加热罐中气体，然后将罐的开口迅速按到皮肤上，自然降温后，火罐紧紧吸附在皮肤上，已知火罐压在皮肤上之前的气体温度为227℃，自然降温后的气体达到室内温度27℃，因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的，罐内气体认为是理想气体。求：

（1）加热前后，罐内气体的质量之比；

（2）自然降温后，罐内气体的压强。

11．（2022·广东梅州·统考二模）如图所示，直角三棱镜ABC置于空气中，一细束单色光从直角三棱镜的AC面的中点垂直射入，进入三棱镜后在AB面恰好发生全反射，已知∠ABC=30°，AC边长等于L。MN为一光屏，且与BC边垂直。请求出：

（1）该三棱镜的折射率n；

（2）最终打在光屏上的光斑到B点的距离s 。

参考答案：

1．（1）见解析；（2）

【详解】（1）水冷却后杯子很难拧开的原因是：水冷却后，杯内气体的温度降低，在杯内气体质量和体积一定时，根据查理定律，杯内气体压强减小，外界大气压强大于杯内气体压强，使杯盖紧贴杯身，故杯子很难拧开。

（2）杯内气体做等容变化，根据查理定律有

其中

，,

解得杯内温度降到时，杯内气体的压强为

2．（1）墨滴带负电荷，；（2）1.6T

【详解】（1）墨滴在电场区域做匀速直线运动，则电场力等于重力，有

匀强电场为

解得

由于电场方向向下，电荷受的电场力向上，可知墨滴带负电荷

（2）墨滴垂直进入电、磁场共存的区域，重力仍与电场力平衡，合力等于洛伦兹力，墨滴做匀速圆周运动，有

根据题设，墨滴运动的轨迹如图所示

设圆周运动的半径为R，由几何关系可得

解得

联立方程，解得

B=1.6T

3．（1），v=6m/s；（2）L=4.8 m；（3）见解析

【详解】（1）物体速度达到传送带速度前，由牛顿第二定律，有

设物体与传送带共速时运动的位移为x1，则对物体

解得

x1=0.20m<s

此后物体继续在传送带上做匀加速运动，设加速度为a2，则

设物体到达B端时的速度大小为v，根据运动学公式有

解得物体滑上木板左端时的速度大小

v=6m/s

（2）若地面光滑时，对物体和板有  

解得

L=4.8 m

（3）木板与地面的动摩擦因数为μ

①当，即时，木板静止，木块速度为0时，恰好不会从木板上掉下长度为Lmin，有

解得

Lmin=7.2m

②当木板与地面间有摩擦而动摩擦因数小于，木板将会发生滑动，物体滑上木板后向右做匀减速直线运动，此时加速度大小为

木板向右匀加速

当两者速度相等时，恰好不掉下来

物体位移

木板位移

此时木板长度为

4．(1)2 T；(2)0.075 J

【详解】(1)由图像可知，杆自由下落0.1 s进入磁场以v=1.0 m/s做匀速运动，产生的感应电动势

E=BLv

杆中的感应电流

杆所受的安培力

F安=BIL

由平衡条件得

mg=F安

代入数据得

B=2 T

(2)电阻R产生的热量

Q=I2Rt=0.075 J

5．（1）0.2；（2），；（3）见解析

【详解】（1）根据动能定理

解得

（2）设A、B分离时的速度大小分别为、，取向左为正，则根据动量守恒

根据能量守恒有

解得

（3）取向左为正，若A恰好没有滑离B板，令达到的共同速度v，则根据动量守恒有

根据能量守恒有

解得

故当时，A最终能与B达到共速，一起向左匀速直线运动，摩擦产生的内能为

解得

当时，A会从B上滑落，摩擦产生的内能为

6．（1）311.3K；（2）12cm

【详解】（1）设左、右管的截面积为S。

密封气体初始体积为

V1=（2H-l0-h0）S=20S

压强为

p1=76cmHg+4cmHg=80cmHg

密封气体等压膨胀过程体积变为

V2=（2H-h0-l1）S=22S

温度变为T2，由盖-吕萨克定律有

代入数据解得

T2=311.3K

（2）密封气体经等温压缩过程体积又变为V1=20S，压强变为p2=？

由玻意耳定律有

p1V2=p2V1

解得

p2=88 cmHg

此时水银柱的高度为

h=88cm-76cm=12 cm

7．10:1；100:1

【详解】根据

可知

根据

解得

8．(1)，方向b到a；(2)1.44×107J

【详解】(1)飞机着舰瞬间金属棒中感应电动势

感应电流

解得

由右手定则：感应电流方向b到a。

(2)飞机至舰至停下，由动能定理

解得

由焦耳定律知总电热为

定值电阻和金属棒产生的热量之比为

解得

9．(1)2R；(2)滑块与传送带能共速；(3) 或者

【详解】(1)由题知，滑块从A到B、B到C，由动能定理得

联立解得

(2)小滑块到B点的速度大于传送带速度，

据牛顿第二定律可得

滑块的位移

故滑块与传送带能共速；

(3)滑块与传送带共速后，以的速度离开传送带，由机械能守恒定律得

设长木板与滑块达到共同速度时，位移分别为，

由动量守恒定律知

由动能定理知

联立解得

滑块相对长木板的位移

即滑块与长木板在达到共同速度时，物块未离开滑板。

滑块滑到木板右端时，若，

得

若

得

10．（1）；（2）6.25×104Pa

【详解】（1）罐内气体加热前，压强、体积和温度分别为和，加热到后，等效气体等压膨胀到V，则

解得

加热前后，罐内气体的质量之比为

（2）自然降温后，气体的最后压强设为p，则

解得

11．（1）n=；（2）

【详解】（1）由几何关系可知光线在AB面上的入射角为60°，由临界角公式可知

sin60°=

得

n=

（2）光线在BC面上的E点同时发生反射和折射，投射到光屏上的P Q两点。且由几何关系可得线段

BE=

在E点发生反射现象时，根据几何关系光斑P点到B点的距离

BP=BEtan60°=L

在E点发生折射时，由

可得

sinα=