河北省唐山市高考物理三年（2021-2023）模拟题（三模）按题型分类汇编-03解答题

这是一份河北省唐山市高考物理三年（2021-2023）模拟题（三模）按题型分类汇编-03解答题，共17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届河北省唐山市高三（下）5月第三次模拟演练物理试题）一质量为mA=2kg的物体A沿固定斜面下滑，斜面高为h=1.2m，倾角为37°，A与斜面动摩擦因数为μ=0.25，物体A由顶端滑到斜面底端时无能量损失地进入光滑水平面，后与静止的物体B发生碰撞，B的质量为mB=lkg，碰撞中损失4J机械能，g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8。求：
（1）碰后A、B的速度各是多少？
（2）右侧有固定于水平面上的半圆形光滑轨道，物体B碰撞后可无摩擦的进入轨道，若B在轨道上运动时不会与轨道脱离，求轨道的半径取值范围。
2．（2021届河北省唐山市高三（下）5月第三次模拟演练物理试题）如图所示，在平面直角坐标系中，x轴上方区域有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，x轴与下方虚线MN之间的区域有水平向右的匀强电场，电场强度为E，MN下方存在另一垂直纸面向里的匀强磁场。一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子从坐标原点O平行纸面射入磁场，粒子初速度为v，方向与x轴负方向夹角为30°。若粒子经过电场区域后垂直MN射入下方磁场区域并且能够再次回到原点O，不计粒子的重力，试求：
（1）粒子进入电场时的位置坐标；
（2）MN下方的磁感应强度的大小；
（3）粒子由O点出发，第二次经过x轴时恰好回到O点，求此过程中粒子运动的时间。
3．（2021届河北省唐山市高三（下）5月第三次模拟演练物理试题）如图所示，粗细均匀，一端开口的较细的直角玻璃管竖直放置，M管部分竖直，N管部分水平，管内用两段水银柱封闭着A、B两段气体（可视作理想气体），气柱A长36cm，M管中水银柱长度为25cm，N管左侧水银柱长度5cm且与M管中水银柱相连，气柱B长60cm，其右侧水银柱长15cm。现缓慢的将玻璃管在竖直平面内逆时针旋转90°，已知大气压为75cmHg，环境温度为27℃保持不变。
（1）求稳定后N管内右侧水银柱移动的距离；
（2）若对气柱A加热，使M管内水银柱回到初始位置，求此时气柱A的温度。
4．（2021届河北省唐山市高三（下）5月第三次模拟演练物理试题）如图所示，扇形AOB为透明柱状介质的横截面，圆心角∠AOB=60°。一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质，经OA折射的光线恰平行于OB。
①求介质的折射率；
②折射光线中恰好射到M点的光线__________(填“能”或“不能”）发生全反射。
5．（2021届河北省唐山市高三（下）5月第三次模拟演练物理试题）如图为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图（振动刚传到x=0.2m处），质点a为波上一点，a点此时纵坐标为0.2，再过s，质点a由图示位置第一次到达波峰，b为x轴上一质点，横坐标为4.5（图中未画出），试求：
（1）质点a的振动方程。
（2）由0时刻起再过多上时间质点b第三次到达波峰？
6．（2022届河北省唐山市普通高中学高三（下）学业水平选择性考试第三次模拟演练物理试题）质量均为m的滑块A、B用劲度系数为k的轻弹簧相连后静止放在光滑水平面上，滑块B紧靠竖直墙壁，如图所示。用水平恒力F向左推动滑块A，当滑块A向左运动的速度最大时撤去力F。
（1）撤去恒力时，弹簧的型变量x；
（2）求在之后的运动过程中，滑块A的最大速度；
（3）滑块B离开墙壁之后，求系统的最大弹性势能。
7．（2022届河北省唐山市普通高中学高三（下）学业水平选择性考试第三次模拟演练物理试题）如图为控制高能粒子在不同位置发生正碰的装置。关于y轴对称间距为的直线边界和之间有两个有界匀强磁场。两磁场的边界在x轴上方，与x轴距离h可调。下方磁场垂直纸面向里，上方磁场垂直纸面向外，磁感应强度均为B。高速正、负电子分别从和磁场边界上沿x轴以相同速率同时进入磁场。调节电子速率和h，控制正负电子在y轴不同位置发生正碰，碰撞时速度与y轴垂直。已知电子质量为m、电荷量大小为e、不计粒子间的相互作用力和重力。求：
（1）正、负电子同时以相同速度进入磁场，经过边界一次后在y轴发生正碰，求h大小；
（2）正、负电子同时以相同速度进入磁场，调节h使正负电子在y轴不同位置发生正碰，求h的可能大小。
8．（2022届河北省唐山市普通高中学高三（下）学业水平选择性考试第三次模拟演练物理试题）如图为某导热良好的容器简化图，内部形状不规则，插有一根两端开口的璃管。为了测量容器的容积，玻璃管与容器接口处用蜡密封。玻璃管内部的横截面积为S。玻璃管内静止水柱封闭着高度为h1的空气柱，此时外界的温度为T1。现把容器浸在温度为T2的热水中，水柱再次静止时下方空气柱高度为h2。外界大气压保持不变，求：容器容积的表达式。
9．（2022届河北省唐山市普通高中学高三（下）学业水平选择性考试第三次模拟演练物理试题）如图所示，某种材料的透明球形介质折射率为，半径为R。一束足够强的单色光以i1= 45°射入球体。求：单色光第1次从球体射出时的方向与入射前的夹角α。
10．（2023届河北省唐山市高三下学期三模物理试题）如图所示，导热性能良好的汽缸开口向上竖直放在水平地面上，汽缸内封闭一定质量的理想气体。其中缸体质量为M，活塞质量为m，活塞面积为S，活塞距汽缸底部为，汽缸壁厚度及活塞与汽缸之间的摩擦不计。现对活塞施加竖直向上的拉力，使活塞缓慢向上移动，当汽缸底部将要离开地面时，使活塞停止移动。设定环境温度保持不变，外界大气压强为，重力加速度为g。求：
（1）未施加向上拉力之前，活塞静止时缸内气体的压强；
（2）从对活塞施加竖直向上的拉力到停止移动过程中，活塞向上移动的距离是多少。
11．（2023届河北省唐山市高三下学期三模物理试题）如图所示，为边长为L的正方形，在三角形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。质量为m、电荷量为的带电粒子由Q点沿方向射入磁场，速度大小为v，经磁场偏转后由边离开正方形区域。粒子重力不计，求：
（1）粒子射入磁场的初速度的最大值；
（2）若在三角形区域加一平行边、由N指向P方向的匀强电场，电场强度大小为（E的大小随v的变化而变化），发现粒子仍由边离开正方形区域，求粒子射入磁场的初速度的范围。
12．（2023届河北省唐山市高三下学期三模物理试题）如图所示，倾角的斜面体固定在水平面上，一轻弹簧的下端固定在斜面底端的挡板上，轻弹簧处于原长时其上端位于C点，一根不可伸长的轻质细绳跨过轻质滑轮连接物体A和B，A、B的质量分别为和，均可视为质点。物体A与滑轮间的轻绳平行于斜面，与斜面间的动摩擦因数。现使物体A从距离C点处以的初速度沿斜面向下运动。物体A向下运动将弹簧压缩到最短后，恰能回到C点。弹簧始终在弹性限度内，重力加速度g取，不计空气阻力，整个过程中轻绳处于拉伸状态且物体B未与滑轮接触，不计滑轮摩擦。求：
（1）A沿斜面向下运动到C点时轻绳的拉力；
（2）整个运动过程中弹簧的最大弹性势能；
（3）物体A沿斜面向上运动过程中的最大速度。
参考答案：
1．（1）2m/s；4m/s；（2）R≤0.32m
【详解】（1）设A物体下滑到底端时速度为v0，由动能定理
AB碰撞过程动量守恒，设碰后A、B的速度分别为vA和vB，由动量守恒定律可得
mAv0=mAvA+mBvB
由机械能损失列式得
代数得
vA=2m/s
vB=4m/s
（2）若物体B滑上半圆轨道最高到达与圆心等高处则不会脱离轨道，设轨道半径为R
解得
R=0.8m
若物体B能恰好到达圆轨道最高点，设轨道半径为R，设到达最高点速度为v
解得
R=0.32m
所以R的取值范围为R≥0.8m或R≤0.32m。
2．（1）（，0）；（2）；（3）
【详解】（1）如图画出粒子在上面磁场中的轨迹由几何关系得，所对应得圆心角为60°
设粒子得轨道半径为R，根据公式
得
故粒子进入电场得坐标为（，0）
（2）如图，粒子进入匀强电场的速度分解为vx和vy
vx=vcs30°
vy=vsin30°
当粒子到达MN时vx减为零粒子以速度vy进入下面磁场做半个圆周运动，设场强为B1其半径R1，返回电场后做类平抛运动，其两次在电场的轨迹是完全相同的，因为粒子能够回到O点，所以粒子
2R1=R
又因为
联立解得
（3）设粒子在上面磁场运动时间为t1，周期为T1
设粒子第一次在电场中运动时间为t2，加速度为a
设粒子在下面磁场中运动时间为t3，周期为T2
设粒子运动的总时间为t，则
3．（1）26cm；（2）570K
【详解】（1）对气柱B：初始状态压强为
旋转后压强为
气B在旋转过程中为等温变化，则有
解得
lB′=50cm
对气柱A：初始状态压强为
旋转后假设N管左侧5cm水银柱全部进入左管，则
pA′=pB′=90cmHg
气柱A在旋转过程中为等温变化，则有
解得
lA′=20cm
气柱A缩短长度为
符合实际。因此N管内右侧水银柱移动的距离为
（2）对气柱A：初始状态压强pA=50cmHg，气柱长度lA=36cm，温度T1=300K；最终状态
气柱长度为，温度为T2，则有
解得
T2=570K
4．①n=；②不能
【详解】①作出光路图，如图
由几何知识可知，入射角i=60°，折射角r=30°，根据折射定律得
n=
代入数据解得
n=
②设临界角为C则
sinC=＝
C=arcsin＞30°
由图中几何关系可知，折射光线中恰好射到M点的光线，在M点的入射角仍为30°，小于临界角arcsin，不能发生全反射。
5．（1）0.4sin（5πt+）m；（2）9.7s
【详解】（1）由图可知再过，质点a到达波峰；即
解得
T=0.4s
所以
解得
ω=5πrad/s
质点振动方程为
x=Asin（ωt+φ）
由图知A=0.4m，所以质点a的振动方程为
x=0.4sin（5πt+）m
（2）设波长为λ波速v，波由0时刻传播到b点所用时间为t1，由图知λ=0．2m
又因为
解得
v=0.5m/s
故
解得
设波传播到达b点后又经过t2，b点第三次到达波峰
则
故总时间为
t=t1+t2=9.7s
6．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）设力F作用的距离为x时，滑块A向左速度最大，此时滑块A加速度为零，由牛顿第二定律得
解得，撤去恒力时，弹簧的型变量为
（2）撤去F之后的运动过程，当滑块A向右运动至弹簧为自然长度时，滑块A的速度最大，此时F做的功全部转化为滑块A的动能，由动能定理得
解得，滑块A的最大速度为
（3）滑块A向右速度为时，滑块B开始脱离墙壁，之后系统机械能守恒、动量守恒。当A、B速度相等为v时，系统的弹性势能最大，依据动量守恒有
依据系统机械能守恒有
解得，系统的最大弹性势能为
7．（1）；（2）见解析
【详解】（1）设正、负电子以速度v1在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径为r1，根据牛顿第二定律有
解得
r1=
如图所示，根据对称性可知
（2）设正、负电子以速度v2在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径为r2，根据牛顿第二定律有
解得
如图所示（仅画m=1时的情景，m=2时在左右磁场中各重复了两次m=1时的运动，依次类推），当时，正、负电子仅可能在O点发生正碰，根据几何关系有
（m=1，2，3……）
解得
（m=1，2，3……）
当h< r2时，如图所示，正、负电子在两磁场中存在往复运动的情况，根据几何关系有
解得
8．
【详解】设容器的容积为V0，则封闭气体
V1 = V0 + Sh1
V2 = V0 + Sh2
封闭气体做等压变化，由盖吕萨克定律得
得
9．30°
【详解】设射入球体时的折射角为r1，则由折射定律得
画出光路图如图所示
单色光第1次从球体射出时的入射角为i1，折射角为r2，则由折射定律得
由几何关系得
r1 = i2
则
r1 = i2 = 30°
α = 2(i1 - r1) = 30°
10．（1）；（2）
【详解】（1）选活塞为研究对象，根据平衡条件有
解得
（2）选缸体为研究对象，当气缸底部将要离开地面时，根据平衡条件有
解得
选封闭气体为对象，根据玻意耳定律有
解得
则活塞移动的距离为
11．（1）；（2）
【详解】（1）要使带电粒子从边离开正方形区域，其偏转半径最大值为
根据
解得
（2）在三角形区域施加电场后，使带电粒子仍从边离开正方形区域，设射入最小速度为，对应半径为，根据
带电粒子进入电场后做类平抛运动，根据
，
根据
根据题意有
解得
则带电粒子射入磁场的速度范围为
12．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）以物体B为研究对象，根据牛顿第二定律有
以物体A为研究对象，根据牛顿第二定律有
解得
（2）设弹簧最大形变量为x，此时弹簧弹性势能为。由初始位置至物体A运动到最低点过程中，选弹簧、物体A、物体B及其轻绳组成的系统为研究对象，根据能量守恒有
由物体A从最低点运动到C点过程中，选弹簧、物体A、物体B及其轻绳组成的系统为研究对象，根据能量守恒有
解得
（3）设物体A向上运动速度达最大时弹簧的形变量为，轻绳拉力为，选A为研究对象，根据平衡条件有
选B为研究对象，根据平衡条件有
解得
物体A由最低点返回到C点过程中，物体A、B轻绳组成的系统做简谐运动，由简谐运动规律有
物体A由速度最大位置返回到C点过程中，选物体A、B轻绳和弹簧组成的系统，根据能量守恒有
根据功能关系，弹簧弹性势能减小的大小为
解得