安徽省蚌埠市高考物理三年（2021-2023）模拟题（三模）按题型分类汇编-03解答题

这是一份安徽省蚌埠市高考物理三年（2021-2023）模拟题（三模）按题型分类汇编-03解答题，共15页。试卷主要包含了解答题等内容，欢迎下载使用。

一、解答题
1．（2021届安徽省蚌埠市高三（下）第三次教学质量检测理综物理试题）如图所示，固定在水平面上的光滑平行金属导轨MN、PQ，间距L=1m，M、P之间连接一阻值为R=2Ω的定值电阻，整个装置处于磁感应强度B=1T的竖直向下的匀强磁场中，质量m=1kg、阻值r=1Ω的金属棒ab垂直放置在平行导轨上，现对ab施加水平外力F使其由静止开始向右运动，金属棒运动过程中始终与导轨接触良好，其余电阻不计。
（1）若F=2N，求金属棒的最大速度；
（2）若F的功率一定，金属棒运动3s后，也以（1）中的最大速度匀速运动，求这3s内电路中产生的热量。
2．（2021届安徽省蚌埠市高三（下）第三次教学质量检测理综物理试题）如图所示，质量为M的物体B静止在水平地面上，与固定在地面上的竖直挡板距离为L，质量为m的物体A以速度v0向左与B相碰，碰撞后A向右返回，B向左运动并与挡板碰撞，碰后B沿原路返回，A、B与地面的动摩擦因数均为μ，A、B可视为质点，所有碰撞都无机械能损失，碰撞时间极短。
（1）求A、B第一次碰撞后瞬间各自的速度大小；
（2）若A、B能发生第二次碰撞且与第一次碰撞位置相距s，求A、B第二次碰撞前瞬间各自的速度大小；
（3）要使A、B能发生第二次碰撞，速度v0应满足什么条件？M与m应满足什么关系？
3．（2021届安徽省蚌埠市高三（下）第三次教学质量检测理综物理试题）如图所示，粗细均匀、一端封闭的U形导热玻璃管中用水银和活塞封闭了两段温度相同、长度分别为25cm和10cm的理想气体，活塞下方气体压强为70cmHg，U形管中水银面高度差h=30cm。现缓慢向上移动活塞使两管水银面相平，整个过程中温度不变，求活塞向上移动的距离。
4．（2021届安徽省蚌埠市高三（下）第三次教学质量检测理综物理试题）图为宽度L=7m、高度H=7m的水池，装有深度为h=4m的水，在水池边右侧l=2m处有一照明电灯，电灯距水池高度h。=1.5m，电灯发光时恰好照射到水池底部左侧拐角P点。已知sin37°=0.6，cs37°=0.8。
（i）求光在水中和空气中的传播速度之比；
（ii）若池内装满水，求电灯发光照射到水池底部区域的左右宽度。
5．（2022届安徽省蚌埠市高三（下）第三次教学质量检查（三模）理综物理试题）图甲为跳台滑雪赛道的示意图，APBC是平滑连接的赛道，其中BC是倾角θ=30°的斜面赛道｡质量m=60kg的运动员在一次练习时从高台A处水平跃出，落到P点后沿PB进入斜面赛道，A、P间的高度差H=80m､水平距离L=100m。运动员沿BC做匀减速直线运动时，位移和时间的比值随时间t的变化关系如图乙所示，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2.求∶
（1）运动员从A点跃出时的速度大小；
（2）运动员沿BC运动时受到的阻力大小｡
6．（2022届安徽省蚌埠市高三（下）第三次教学质量检查（三模）理综物理试题）如图所示，CD和EF是固定在水平面上的光滑金属导轨，DF与EF垂直，∠CDF=45°，D､F间距L=4m，R=4Ω的电阻连接在D､F之间，其余部分电阻不计，整个装置处于磁感应强度B=1T垂直纸面向里的匀强磁场中｡质量m=1kg､电阻不计的导体棒以一定的初速度从DF开始沿FE向右运动，棒垂直于EF并与导轨接触良好｡运动过程中对棒施加一外力，使电阻R上消耗的功率P=1W保持不变｡求∶
（1）导体棒运动至距DF边3m时受到的安培力大小；
（2）导体棒从DF向右运动2m所需的时间；
（3）导体棒从DF向右运动2m的过程中外力所做的功｡
7．（2022届安徽省蚌埠市高三（下）第三次教学质量检查（三模）理综物理试题）如图，在竖直放置的汽缸内用甲、乙两个活塞封闭一定质量的理想气体，甲、乙活塞的质量分别为m和2m，面积分别为S和2S，两活塞用长度为2L的刚性轻杆（质量不计）连接，活塞与汽缸壁之间无摩擦，汽缸壁厚度不计。初始时气体温度为，乙活塞与AB的距离为L，降低气体的温度，活塞开始缓慢上升｡已知大气压强为，重力加速度为g。
（1）求初始时杆的弹力大小和气体的压强；
（2）当乙活塞刚好上升到AB时，气体的温度是多少？
8．（2022届安徽省蚌埠市高三（下）第三次教学质量检查（三模）理综物理试题）如图所示，M､N是在x轴上相距3m处于平衡位置的两个质点，一列简谐横波沿x轴负方向传播，振幅为0.1m。在t=0时，M通过其平衡位置沿y轴正方向运动，N位于波峰位置｡已知该波的周期大于1s。
（i）若0~s质点N通过的路程为0.5m，求波的周期；
（ii）若t=0.5s时M位于波峰位置，求可能的最大波速｡
9．（2023届安徽省蚌埠市高三下学期第三次教学质量检测理综物理试题）如图，垂直纸面向里的水平匀强磁场的磁感应强度为B，上下边界宽度为，边长为d的正方形金属框在竖直平面内从磁场上边界上方h处由静止释放，并穿过匀强磁场，金属框上下边始终保持与磁场边界平行。已知金属框下边刚要离开磁场时的速度与它刚进入磁场时速度相同，金属框质量为m、电阻为R，重力加速度为g，不计空气阻力。求：
（1）金属框刚进入磁场时的加速度大小；
（2）金属框离开磁场过程中产生的热量。
10．（2023届安徽省蚌埠市高三下学期第三次教学质量检测理综物理试题）如图所示，直角坐标系在电场强度大小为E的匀强电场中，电场方向与x轴正方向相反，与y轴垂直，M、N是y轴上的两个点，。某时刻将三个质量、电荷量均为m、q的带正电小球a、b、c（均可视为质点）分别从O、M、N三点同时沿平面抛出，其中b的速度沿x轴正方向、大小为，c的速度也沿x轴正方向，a的速度未知，a球在b球向右运动到距y轴最远时与其发生弹性碰撞，之后b球与c球也发生弹性碰撞，若小球碰撞过程时间极短且电荷量不变，不计小球重力及小球间相互作用的静电力。求：
（1）a、b球碰撞时的位置坐标；
（2）a、b球碰撞后瞬间b的速度大小和方向；
（3）c球抛出时的速度大小。
参考答案：
1．（1）6m/s；（2）18J
【详解】（1）金属棒达到最大速度vm时，产生的感应电动势为
①
回路中的电流为
②
金属棒所受安培力大小为
③
根据平衡条件有
④
联立①②③④解得
vm=6m/s
（2）由题意可知F的功率为
⑤
设t=3s内电路中产生的热量为Q，则由能量守恒定律可得
⑥
解得
Q=18J。
2．（1），；（2），；（3），
【详解】（1）规定水平向左为正方向，设A、B第一次碰撞后瞬间各自的速度大小分别为v1、v2，则根据动量守恒定律和机械能守恒定律分别得
①
②
联立①②解得
③
④
（2）设A、B第二次碰撞前瞬间各自的速度大小分别为v3、v4，则根据动能定理有
⑤
⑥
联立③④⑤⑥解得
⑦
⑧
（3）要使A、B能发生第二次碰撞，则应有
v4＞v3 ⑨
联立⑦⑧⑨解得
⑩
根据③⑩分别可得
⑪
⑫
联立⑪⑫可得M与m应满足的关系为
⑬
3．33cm
【详解】设初始状态时U形管左侧封闭气体的压强为p1，由题意可知右侧封闭气体的压强为p2=70cmHg，则根据平衡条件可得
设U形管中水银面相平时左侧封闭气体的压强为，由题意可知此时左侧封闭气体的长度将变为
根据玻意耳定律可有
解得，则此时右侧封闭气体的压强为
设此时右侧封闭气体的长度为，根据玻意耳定律有
解得，所以活塞向上移动的距离为
4．（i）3：4；（ii）1.75m
【详解】（i）电灯发光恰好照射到水池底部左侧拐角P点的光路图如图所示
由几何关系可知，入射点O距水池右侧4m，入射角正弦
折射角正弦
水的折射率
光在水中和空气中传播速度的比值为
（ii）若装潢水，电灯发光照射到水池底最右侧光路如图虚线所示，则照射到水池底区域宽度
5．（1）25m/s；（2）540N
【详解】(1)运动员从A到P做平抛运动，设初速度为v0，则有
，
解得
(2)由随时间t的变化关系可得
故运动员在B、C间运动的加速度大小
由牛顿第二定律可得
解得
6．（1）0.5N；（2）3s；（3）3.375J
【详解】（1）根据
解得
由几何关系可得导体棒的有效切割长度
则安培力的大小
代入数据解得
（2）由题意可知，回路中的电流强度保持不变，即平均电流等于瞬时电流，则有
根据法拉第电磁感应定律
磁通量的变化量
由几何关系可知棒向右运动2m过程中回路中的面积变化量
联立并代入数据解得棒向右运动2m所需的时间
t=3s
（3）棒在t=0时和向右运动2m时的有效切割长度分别为和，设棒在这两个位置的速度分别为和v，由题意知回路中的感应电动势保持不变，则有
又由
解得
，
由功能关系得外力做的功
解得
7．（1），；（2）
【详解】（1）假设初始时杆的弹力为支持力大小为，气体压强为，甲乙受力分析如图所示
根据受力平衡可得
解得
由此可知假设成立，求初始时杆的弹力表现为支持力，大小为，气体的压强为
（2）温度降低活塞缓慢上升，此过程为等压变化，在初始状态的体积为
末状态的气体体积为
设末状态的温度为，由盖-吕萨克定律可得
解得
8．（1）；（2）6m/s
【详解】（i）根据简谐运动规律可知
代入数据解得
（ii）设周期为 ，波长为λ，传播速度为v，质点M振动到波峰所需时间
由于
故时，解得
质点M、N平衡位置的间距
故时，波长最长

解得
9．（1）；（2）
【详解】（1）金属框下落h过程有
金属框刚进入磁场时的感应电动势
金属框刚进入磁场时的感应电流
由于金属框下边刚进入磁场时的速度与它刚要离开磁场时速度相同，而金属框全部处于磁场中时存在一段加速过程，可知，金属框下边刚进入磁场与刚离开磁场时均做减速运动，加速度方向向上，且金属框进入磁场与离开磁场两个过程的运动完全状态相同，对金属框分析有
解得
（2）由于金属框下边刚进入磁场时的速度与它刚要离开磁场时速度相同，在这一过程中减小的重力势能转化为金属框进入磁场过程中产生的热量，则有
根据上述，金属框进入磁场与离开磁场两个过程的运动完全状态相同，则金属框离开磁场产生的热量
解得
10．（1）；（2），方向沿y轴正方向；（3）
【详解】（1）b球向右运动到距y轴最远时有
，
解得
故a、b球碰撞时的位置坐标为。
（2）如图设a球初速度在x轴和y轴方向的分速度分别为、，b球运动到碰撞点P时的时间为
a球在时间t内在x轴方向的位移为
，
解得
可知a球沿x轴方向分速度为0时与b球发生碰撞，同时有
a球在b球发生弹性碰撞，根据动量守恒和能量守恒有
解得
方向沿y轴正方向。
（3） a、b球发生弹性碰撞后b球在电场中做类平抛运动，故可知ab球发生碰撞后到bc球发生碰撞的时间为
根据对称性可知b球刚好运动到N点时，c球也运动回到N点，并发生碰撞，可得c球从抛出点到返回N点运动的时间为，所以可得c球抛出时的速度大小为