辽宁省丹东市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

辽宁省丹东市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·辽宁丹东·统考二模）一晴朗的冬日，某同学在冰雪游乐场乘坐滑雪圈从静止开始沿斜直雪道匀变速下滑，滑行后进入水平雪道，继续滑行后匀减速到零。已知该同学和滑雪圈的总质量为，整个滑行过程用时，斜直雪道倾角为37°，重力加速度，忽略空气阻力（，）。

（1）求该同学和滑雪圈在斜直雪道上受到的平均阻力的大小；

（2）若水平雪道区域重新规划，使水平雪道距离缩短为，之后再铺设长的防滑毯，可使该同学和滑雪圈在防滑毯终点恰好安全停下，求防滑毯与滑雪圈之间的动摩擦因数。

2．（2023·辽宁丹东·统考二模）两木块A、B质量均为，用劲度系数为的轻弹簧连在一起，放在水平地面上，如图所示，

（1）若用外力将木块A压下一段距离后静止不动，撤去外力，A上下做简谐运动。在A运动过程中，要使B始终不离开地面，将A下压至静止的外力不得超过多大？

（2）若将另一块质量也为的物块C从距A高处自由落下，与A相碰后，立即与A结合在一起，它们到达最低点后又向上运动，求木块B刚好离开地面时A的速度为多少？

3．（2023·辽宁丹东·统考二模）真空中存在空间范围足够大的，水平向右的匀强电场。在电场中，若将一个质量为，带正电的小球由空中静止释放，运动中小球的速度与竖直方向夹角为53°。如图所示，若在此电场中，放置一个竖直面内的光滑固定轨道（电场没有画出），水平，长度为，是半径为的四分之一的圆弧，与相切于点。现将该小球由点静止释放，求从点开始运动的整个过程中（取重力加速度大小为，，）。

（1）小球受到的电场力大小及方向；

（2）从点开始运动到轨迹最高点过程中小球电势能的变化量；

（3）小球从c点离开轨道后速度最小时距c点的距离。

4．（2021·辽宁丹东·统考二模）一列简谐横波沿x轴传播，如图甲所示为t=0.1s时刻的波形图，介质中P、Q两质点离开平衡位置的位移相等，P、Q两质点的平衡位置相距6m，图乙为质点P的振动图像。

（1）写出质点P的振动方程，并判断波的传播方向；

（2）该简谐波的传播速度大小为多少？

5．（2021·辽宁丹东·统考二模）如图所示，在x轴上方存在匀强电场，电场方向与xoy平面平行，且与x轴成45°夹角，匀强电场的电场强度为E=100N/C；在x轴下方存在匀强磁场，方向垂直纸面向外。一比荷为C/kg的正粒子由y轴上的A点静止释放，A点的坐标yA为。一段时间后进入磁场，在磁场中运动轨迹刚好与y轴负半轴相切于P点（未画出），不计粒子的重力。求：（结果保留一位有效数字）

（1）磁感应强度B的大小；

（2）粒子从第一次进入磁场到第二次进入磁场的时间t。

6．（2021·辽宁丹东·统考二模）如图所示，足够长的斜面固定在水平地面上，倾角。斜面上有质量为3m、上表面光滑且上端有挡板P的木板A，沿斜面以速度匀速向下运动。某时刻，质量为m的滑块B（可视为质点）从木板底端以速度v0滑上木板A，当滑块与挡板碰前的瞬间，滑块速度刚好减为零。已知滑块与挡板是弹性碰撞且碰撞时间极短，重力加速度为g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：

（1）滑块滑上木板时，滑块、木板各自的加速度大小；

（2）滑块与挡板碰撞后的瞬间，滑块、木板各自的速度大小；

（3）滑块与挡板碰撞后至脱离木板所经历的时间。

7．（2022·辽宁丹东·统考二模）一列简谐横波沿x轴传播，已知x轴上和处质点的振动图像分别如图甲、乙所示。

（1）若比振动滞后5s，则这列波的波速为多大？

（2）若两质点平衡位置间的距离大于2个波长且小于3个波长，求这列波的波长和波速可能为多大？（结果用分数表示）

8．（2022·辽宁丹东·统考二模）如图所示，光滑轨道abc固定在竖直平面内，其中ab段水平，bc为竖直四分之一圆（c与圆心O等高）。圆弧轨道bc的半径R=0.4m，它与水平直轨道ab在b处相切。在轨道ab上放着两个质量均为1kg物块A、B（A、B可视为质点），用轻质细绳将A、B连接在一起，且A、B间夹着一根被压缩的轻质弹簧P（两端未与A、B拴接）。轨道左侧紧靠a点的光滑水平地面上停着一质量为M=1kg的小车。小车上表面与水平面ab等高，车上有一根轻弹簧Q。弹簧Q的左端固定在小车上，弹簧原长时右端在小车上e点正上方，小车上表面e点右侧与右端点f之间是粗糙的，e点左侧是光滑的，物块A与e、f两点之间小车上表面间的动摩擦因数μ=0.25。现将物块A、B之间的细绳剪断，脱离弹簧P后A向左滑上小车，B沿ab轨道向右滑动。当B向右冲到圆弧轨道的最低点b时，轨道对物块B的支持力大小为32.5N。（g取10m/s2）。求：

（1）物块B从c点抛出时速度多大；

（2）要保证物块A既能挤压弹簧Q又最终没有滑离小车，则小车上f、e两点之间的距离L的取值范围为。

9．（2022·辽宁丹东·统考二模）如图所示，固定的倾斜金属导轨ON、PQ彼此平行且相距L=1m，导轨平面与水平面夹角θ=37°。N、Q两点与一足够长的水平金属导轨平滑连接。倾斜导轨区域内有垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度。水平导轨区域有垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度，金属棒ab垂直于ON、PQ放置在导轨上且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m=1kg。如图所示，R=3Ω的定值电阻和电容C=0.5F的电容器固定于导轨上，由电键、分别控制。开始时将金属棒ab锁定在距NQ两点处，用一根轻绳将金属棒与一质量M=1kg的重物相连，整个系统处于静止状态。（g取10m/s2，，不计一切摩擦，除电阻R外其他电阻均不计），求：

（1）只闭合电键，解除对金属棒ab锁定，M由静止开始向下运动1.6s时，ab棒沿倾斜轨道向上的速度为2m/s，则在1.6s时间内电阻R上产生的热量Q为多大？

（2）只闭合电键，解除对金属棒ab锁定，重物M仍由原位置静止下落。当金属棒ab运动到倾斜轨道末端时剪断轻绳（棒进入水平轨道过程中无能量损失），则ab在水平导轨上的稳定后速度大小为？

参考答案：

1．（1）；（2）

【详解】（1）该同学和滑雪圈在斜直雪道上滑行时做初速度为0的匀加速直线运动，加速度大小为，位移大小为，时间为，末速度为；在水平雪道上滑行时，做末速度为0的匀减速直线运动，位移大小为，时间为分析运动过程可得

， ，

解得斜直雪道末速度

斜直雪道的时间

水平雪道用时

在斜直雪道上的加速度

由牛顿第二定律得

解得该同学和滑雪圈在斜直雪道上受到的平均阻力为

（2）设在水平雪道上滑行时，加速度为大小，则

使水平雪道距离缩短为，设该同学和滑雪圈滑出水平雪道的速度为，则

解得

设在防滑毯上的加速度大小为，则

解得

由牛顿第二定律可得

解得防滑毯与滑雪圈之间的动摩擦因数

2．（1）；（2）

【详解】（1）撤去外力后，木块A以没有施加压力时的位置为平衡位置做简谐振动，当木块B刚好要离开地面时，对木块B受力分析，根据二力平衡，有

此时木块A处于简谐运动的最高点，A的加速度最大，方向竖直向下，根据牛顿第二定律，有

解得

由简谐运动的对称性可知，当木块A运动至最低点时，加速度最大，仍为，方向竖直向上。撤去外力F瞬间合外力等于撤去的外力，根据牛顿第二定律，有

（2）对物块C分析，设物块C自由落下到与木块A相碰前的速度为，由自由落体运动的规律，有

解得

物块C与木块A相碰后一起向下运动的初速度设为，由动量守恒定律，有

解得

物块C自由落下前，木块A受重力和弹力平衡

得弹簧压缩量

同理，木块B刚好离开地面时弹簧伸长，B受重力和弹力平衡，得弹簧伸长量

因此两位置弹簧的形变量相等，即

所以弹簧弹性势能的变化量为

设木块B刚好离开地面时A的速度为，对木块A，物块C及弹簧组成的系统，由机械能守恒定律，有

解得

3．（1），水平向右；（2）；（3）

【详解】（1）由题意，电场力大小

方向：水平向右

（2）对小球由a到c的过程，由动能定理得

解得

小球离开点后竖直方向在重力作用力下做匀㓕速直线运动（竖直上抛运动），设小球离开c点到其轨迹最高点所需的时间为t，有

小球沿水平方向做初速度为0的匀加速运动，加速度为a，则有：由牛顿第二定律可知

此过程小球沿电场方向位移为

电场力做功为

因为电场力做正功，所以电势能减少量为

（3）由题意可知，重力与电场力合力方向与竖直方向夹角53°，斜向下如图，沿着合力与垂直合力方向建立坐标系，将C点速度沿着两个方向分解

y方向做匀减速直线运动，由牛顿第二定律可知

从C点到小球速度最小时的位移

x方向做匀速直线运动，此速度为离开C后的最小速度

小球从C点离开轨道后速度最小时距C点的距离

4．（1），负方向传播；（2）15m/s

【详解】（1）由图乙可得质点P的振动周期为

T=1.2s

振动方程为

结合图像可得：波沿轴负方向传播（意思对就给分）

（2）根据波的图像特点可知P、Q两质点间的水平距离为，即

简谐横波的波长为

波速

5．（1）；（2）

【详解】（1）粒子从A点开始到进入磁场前：

由动能定理得

解得

为A点的纵坐标，则在磁场中：

由几何关系得

解得

（2）设粒子在磁场中运动时间为：

由图可知

设粒子在电场做类平抛运动的时间为、粒子在电场方向和垂直电场方向运动的距离分别为、，则

则粒子从开始进入磁场到再次回到磁场的时间

6．（1）6m/s，；（2），；（3）

【详解】（1）长木板匀速向下运动时，由平衡条件得

以滑块B研究对像，由牛顿第二定律得：

以木板A为研究对像，由牛顿第二定律得：

解得

（2）从小滑块滑长长木板到即将与挡板碰撞时

则

t=0.25s

则

小滑块与长木板发生弹性碰撞，以沿斜面向下为正方向，设碰后瞬间木板速度为，滑块速度为

得

，

（3）设木板的长度为L，由碰前分析可得

L=0.5m

设木板碰后经停止

设滑块碰后经脱离木板

7．（1）；（2）见解析

【详解】（1）若比振动滞后5s，则波从传播到所用的时间为t=5s，则波传播的速度

（2）由图像可得该波传播的周期为T=4s，由于两质点平衡位置间的距离大于2个波长且小于3个波长，故当这列波由传到时，结合甲、乙振动图像有

得波长

波速

当这列波由传到时，有

得波长

波速

8．（1）；（2）0.45mL<0.9m

【详解】（1）在b点由牛顿第二定律可得

解得

b到c应用动能定理可得

解得

（2）对弹簧弹开物块A、B的过程，由动量守恒定律可得

由题意可知，所以

因为滑块A最终没有离开小车，所以滑块和小车具有共同的末速度，设为v，由题意可知滑块与小车组成的系统动量守恒，则有

解得

若小车fe之间的距离L足够大，则滑块还没与弹簧接触就已经与小车相对静止。

设滑块恰好滑到e点，由能量守恒定律得

联立解得

若小车fe之间的距离L不是很大，则滑块必然挤压弹簧，由于e点左侧小车表面是光滑的，滑块必然被弹回到fe之间，设滑块给好回到小车的右端f点处，由能量守恒定律得

联立解得

综上所述，要使滑块既能挤压弹簧，又最终没有离开小车，PQ之间的距离L应满足的范围是0.45mL<0.9m。

9．（1）；（2）

【详解】（1）设t=1.6s时，金属棒ab沿斜面向上运动的距离为x，依题意有

根据能量守恒定律，有

（2）在倾斜轨道上时

根据牛顿第二定律

进入水平轨道时

此时金属棒ab两端电压小于电容器两端电压，电容器开始放电，直到电容器两端电压等于ab两端电压，此后匀速

解得