天津市红桥区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

天津市红桥区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·天津红桥·统考二模）在距地面高为的水平光滑桌面上放置着质量均为的A、B两个物体（A、B可视为质点，开始时B离桌面左端足够远），A的左端紧紧插入一质量不计的弹簧，弹簧保持水平。现给A一个水平向左的瞬时冲量，A获得一个初速度之后通过弹簧和B发生正碰，问：

（1）A获得的初速度大小；

（2）B脱离弹簧后，到达桌面左边缘，并沿桌面飞出，求其落地速度大小。

2．（2023·天津红桥·统考二模）在如图甲所示的电路中，螺线管匝数匝，横截面积。螺线管导线电阻，，，。在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度按如图乙所示的规律变化。求：

（1）求螺线管中产生的感应电动势；

（2）闭合S，电路中的电流稳定后，求电阻的电功率；

（3）S断开后，求流经的电量。

3．（2023·天津红桥·统考二模）如图，真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度的大小，磁场内有一块足够长的平面感光板，板面与磁场方向平行，在距的距离处，有一个点状的放射源，它向各个方向发射粒子，粒子的速度都是，（放射源向平板作垂线交于板上点）已知粒子的电荷与质量之比，现只考虑在图纸平面中运动的粒子，画出偏转图并求解。

（1）粒子打到板上左端距点的最远距离。

（2）粒子打到板上右端距点的最远距离。

4．（2021·天津红桥·统考二模）如下图所示，让摆球从图中的C位置由静止开始摆下，摆到最低点D处，摆线刚好被拉断，小球在粗糙的水平面上由D点向右做匀减速运动，到达A孔进入半径0.2m的竖直放置的光滑圆弧轨道，当摆球进入圆轨道立即关闭A孔。已知摆线长L=2m，θ=60°，小球质量为m2=2kg，D点与小孔A的水平距离s=2m，g取10m/s2。试求：

（1）求摆线能承受的最大拉力为多大？

（2）要使摆球进入圆轨道后恰能通过轨道的最高点，求粗糙水平面摩擦因数μ。

5．（2021·天津红桥·统考二模）如图所示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为L，一理想电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直。一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放。导体棒进入磁场后流经电流表的电流逐渐减小，最终稳定为I。整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻。求：

（1）金属棒的最大速度vm，磁感应强度的大小B；

（2）电流稳定后，导体棒运动速度的大小v；

（3）若金属棒进入磁场后恰经t时间达到稳定，求这段时间的位移s大小。

6．（2021·天津红桥·统考二模）如图所示，在MN左侧有相距为d的两块正对的平行金属板PQ，板长两板带等量异种电荷，上极板带正电，在MN右侧存在垂直于纸面的圆形匀强磁场区域（图中未画出）。现有一带电粒子以初速度v0沿两板中央OO′射入，并恰好从下极板边缘射出，又经过在圆形有界磁场中的偏转，最终垂直于MN从A点向左水平射出，已知A点与下极板右端的距离为d。不计带电粒子重力。求：

（1）粒子从下极板边缘射出时的速度的大小和方向；

（2）画出粒子运动轨迹求从O运动到A经历的时间；

（3）若圆形磁场的中心可以任意选择位置，求圆形有界磁场的最小半径R。

7．（2022·天津红桥·统考二模）高空抛物的危害是极大的，质量为的小物块在距离地面20m高的高层的窗户外由静止自由下落（空气阻力不计），接触地面后经停下来，求小物块对地面的平均作用力多大？（取）

8．（2022·天津红桥·统考二模）如图所示，质量为、边长为的正方形线框，从有界的匀强磁场上方由静止自由下落，线框电阻为。匀强磁场的宽度为。（），磁感应强度为，线框下落过程中边与磁场边界平行且保持水平。已知线框恰好匀速进入磁场，若由边刚进入磁场到边恰穿出磁场经历的时间为，求：

（1）边刚进入磁场时的速度大小；

（2）线框由边进入磁场到边恰进入的过程，产生的热量；

（3）边刚出磁场时，线框的速度大小。

9．（2022·天津红桥·统考二模）如图所示，一个质量为，电量为的带正电的粒子（不计重力），从静止开始经电压加速后，沿水平方向进入一宽度为的区域中，当在该区域内同时施加垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场时，粒子恰好沿水平方向做直线运动，从点射出该区域的右边界；若去掉电场只保留磁场，该粒子仍从静止经电压加速后沿水平方向进入这一区域，恰好从点射出该区域的右边界，且。

（1）粒子射入混合场时的速度大小。

（2）求磁场的磁感应强度的大小。

（3）如果去掉磁场只保留电场，该粒子仍从静止经电压加速后沿水平方向进入这一区域，粒子在该区域右边界的射出点离点的距离为多少？

参考答案：

1．（1）；（2）

【详解】（1）根据动量定理有

解得

（2）A与B通过弹簧发生弹性碰撞，B脱离弹簧时，弹簧恢复原长，碰撞过程动量守恒，能量守恒，取水平向左为正方向，则有

，

解得

B做平抛过程机械能守恒，则有

解得

2．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律

解得

（2）根据全电路欧姆定律

由

解得

（3）断开后，流经的电量即为闭合时板上所带的电量电容器两端的电压

流经的电量

3．（1）；（2）

【详解】（1）如图左端：偏转图由

解得

由几何关系可得

解得

（2）右端偏转图，由几何关系可得

解得

4．（1）40N；（2）0.25

【详解】（1）当摆球由C到D运动，由机械能守恒可得

在D点，由牛顿第二定律可得

联立可得摆线的最大拉力为

（2）要使摆球进入圆轨道后恰能通过轨道的最高点，在圆周的最高点由牛顿第二定律可得

由动能定理可得

解得

5．（1），B=；（2）v=；（3）

【详解】（1）由题意得导体棒刚进入磁场时的速度最大，设为vm，由机械能守恒定律得

解得

电流稳定后，导体棒做匀速运动，此时导体棒受到的重力和安培力平衡，则有：

解得：

（2）感应电动势感应电流分别为

，

解得

（3）金属棒进入磁场t时间运动的过程由动量定理有

即

解得

6．（1）2v0；与竖直方向成30°（2）( )；（3）

【详解】(1)水平方向

竖直方向

解得

粒子射出速度

与竖直方向成30°角。

(2)带电粒子运动时间

如下图

根据几何关系

离开电场后，先匀速，匀速时间

进入磁场，偏转120°到达A

总时间

( )

(3)粒子进入磁场圆周运动，进入点与射出点连线作为圆形磁场直径时，磁场区域最小，根据几何关系可知

7．410N

【详解】小物块落地前瞬间的速度大小为

设地面对小物块的平均作用力大小为F，取竖直向上为正方向，根据动量定理有

解得

根据牛顿第三定律可知小物块对地面的平均作用力大小为410N。

8．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）当速度达到最大时

又

联立解得

（2）由于线框进入磁场过程匀速，根据能量守恒定律得

（3）由动量定理得

又

结合

联立得

解得

9．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）根据动能定理

解得

（2）设粒子在磁场中做圆周运动的半径为，根据几何关系

解得

根据牛顿第二定律得

解得

代入速度得

（3）根据平衡条件可得

解得

去掉磁场后，沿着电场方向

带入得