山东省潍坊市高考物理三年（2021-2023）模拟题（三模）按题型分类汇编-03解答题

这是一份山东省潍坊市高考物理三年（2021-2023）模拟题（三模）按题型分类汇编-03解答题，共20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届山东省潍坊市高三（下）第三次模拟物理试题）为防止文物展出过程中因氧化而受损，需将存放文物的展柜中的空气抽出，充入惰性气体，营造低氧环境。如图所示为用活塞式抽气筒将放入青铜鼎的展柜内空气抽出的示意图，已知展柜容积为V0，开始时展柜内空气压强为p0，抽气筒每次抽出气体的体积为，抽气一次后展柜内压强传感器显示内部压强为，不考虑抽气引起的温度变化。求∶
（1）青铜鼎的体积；
（2）抽气两次后剩余气体与开始时气体的质量之比。
2．（2021届山东省潍坊市高三（下）第三次模拟物理试题）2021年4月23日，首届成都国际工业博览会轨道交通馆内，一辆外形炫酷的新一代高速磁悬浮列车吸引不少眼球，这是我国研制的时速600公里新一代自主知识产权的高速磁浮列车，填补了航空与高铁速度的空白，如图所示。在某次制动性能测试中，列车先在平直轨道上以额定功率P由静止启动，经时间t达到最大速度v，之后匀速率进入水平面内的圆形转弯轨道。已知列车质量为m，运动中阻力恒定，重力加速度为g。
（1）求列车由静止开始加速至最大速度v的过程通过的路程x；
（2）为了使列车以速率D无侧向挤压通过弯轨道，轨道向内侧倾斜，倾斜角度为θ，求圆形轨道的设计半径r。
3．（2021届山东省潍坊市高三（下）第三次模拟物理试题）如图所示，平行光滑金属导轨间距为L，导轨处在竖直向上的匀强磁场中，两个相同的金属棒ab、cd 垂直导轨平行放置，与导轨始终接触良好，每个金属棒质量为m，接入电路的电阻均为R0开始时cd棒锁定在轨道上，对ab棒施加水平向右的恒定拉力F，经时间t棒ab的速度达到最大值v，此时撤去拉力，同时解除对cd的锁定，导轨足够长且电阻不计。求∶
（1）匀强磁场的磁感应强度大小；
（2）撤去拉力前棒ab前进的距离；
（3）全过程中回路产生的焦耳热。
4．（2021届山东省潍坊市高三（下）第三次模拟物理试题）如图所示，倾角为θ的固定斜面上有n块质量均为m、大小不计的木块。已知相邻两块之间的距离均为L，木块2以上的斜面光滑，以下的斜面粗糙，木块与斜面粗糙部分的动摩擦因数均为tanθ，重力加速度为g。由静止释放木块1，之后相继与后面的木块发生碰撞，每次碰撞后都粘在一起，木块碰撞时间极短可忽略不计。求∶
（1）木块2与木块3相碰前的速度大小；
（2） 第n块木块碰后下滑的速度大小；
（3）从木块1释放到第n块木块开始下滑所经历的时间；
（4）从木块1释放到第n块木块开始下滑，系统因碰撞损失的机械能与因摩擦损失的机械能之比。
5．（2022届山东省潍坊市高三（下）5月三模统考物理试题）某健身者挥舞健身绳锻炼臂力，图甲为挥舞后绳中一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的波形图，图乙为绳上质点M的振动图像。
（1）求该简谐横波传播速度的大小并判断其传播方向；
（2）已知质点Q平衡位置坐标为，写出质点Q的振动方程。
6．（2022届山东省潍坊市高三（下）5月三模统考物理试题）2022年2月4日，北京冬奥会开幕。在自由式大跳台滑雪比赛中，我国运动员取得了优异成绩。如图甲所示，一运动员经助滑雪道加速后从雪道跳台A处沿水平方向飞出并落在倾斜雪道上的B处。设运动员的质量为，测得两点间距离为，倾斜雪道与水平面夹角为，重力加速度g大小取。
（1）若不计空气阻力，求该运动员保持同一姿态在空中运动的时间和离坡面的最大距离。
（2）若考虑空气阻力，该运动员某次从A点飞出通过姿态调整，经仍落在B点，其竖直方向和水平方向的速度随时间变化情况如图乙中a、b图线所示，求空气阻力对运动员所做的功。
7．（2022届山东省潍坊市高三（下）5月三模统考物理试题）如图所示，一质量、内部间距的“U”形槽静止在水平面上，槽内底部为光滑平面。球1和球2是可看成质点的弹性小球，质量分别为。开始时两球中间夹有压缩轻质弹簧，弹簧与两球不栓接、长度忽略不计，存储的弹性势能为，三者静止在“U”形槽中央。现释放两球，待两球离开弹簧后，立即清除弹簧。不计一切摩擦，假设所有碰撞时间极短，且无机械能损失。求：
（1）两球脱离弹簧时的速度大小；
（2）球1与“U”形槽第一次碰撞后瞬间，球1与“U”形槽的速度大小；
（3）球2离开弹簧后到与“U”形槽发生第一次碰撞所经历的时间。
8．（2022届山东省潍坊市高三（下）5月三模统考物理试题）在进行科学实验前，通常都要根据实验原理、实验中需要改变的物理量、可能出现的实验结果等因素，在实验装置中选择一个合适的坐标系后才能开展实验。为测量带电粒子在电磁场中的运动情况，在某实验装置中建立如图所示直角坐标系，并沿y轴负方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场。此设备中同时还可以加任意方向的、大小可变的匀强电场。一质量为m、带电荷量为 + q（q > 0）的粒子从坐标原点O以初速度v沿x轴正方向射入，不计粒子重力的影响。
（1）若该粒子恰好能做匀速直线运动，求所加电场强度E的大小和方向；
（2）若不加电场，改变磁感应强度B的大小，不改变方向，使该粒子恰好能够经过坐标为（，0， - a）的点，求改变后的磁感应强度B′的大小；
（3）改变电场的大小和方向，也可以改变运动电荷经过的位置。若保持磁感应强度B的大小和方向不变，将电场强度大小调整为E′，方向平行于yOz平面，使该粒子能够在xOy平面内做匀变速曲线运动，并经过坐标为（，a，0）的点，求调整后电场强度E′的大小和方向。
9．（2023届山东省潍坊市高三下学期三模物理试题）如图所示，某透明材料的横截面是半径为的半圆，为直径，O为圆心。P为圆周上的一点，P到的距离为；透明材料的折射率为，底面用吸光材料涂黑。入射光平行于射向圆面上的P点，经两次折射后射出。已知真空中的光速为，求：
（1）出射光线与开始的入射光线间的夹角；
（2）光通过透明材料的时间。

10．（2023届山东省潍坊市高三下学期三模物理试题）如图所示，是竖直平面内的光滑圆弧形滑道，由两个半径都是的圆周平滑连接而成，圆心、与两圆弧的连接点在同一竖直线上，与水池的水面平齐。一小滑块可由弧的任意点由静止开始下滑。
（1）若小滑块从圆弧上某点释放，之后在两个圆弧上滑过的弧长相等，求释放点和的连线与竖直线的夹角；
（2）若小滑块能从点脱离滑道，求其可能的落水点在水面上形成的区域长度。

11．（2023届山东省潍坊市高三下学期三模物理试题）如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，两导轨间距为，导轨左侧有两个开关、，与一个阻值为的定值电阻串联，与一个电容为的电容器串联。导体棒垂直于导轨放置，其长度为、质量为、电阻也为。整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场中。一质量为的重物通过轻质定滑轮用绝缘轻绳与导体棒的中点连接，开始时轻绳张紧。现将闭合，断开，使重物由静止释放，经时间金属棒达到最大速度。已知导轨足够长，不计导轨电阻，导体棒始终垂直导轨且与导轨接触良好，重物始终未落地，重力加速度为，不计一切摩擦。求：
（1）导体棒的最大速度；
（2）导体棒从开始运动到刚达到最大速度时，运动的距离；
（3）从导体棒开始运动到刚达到最大速度时，电阻中产生的热量；
（4）导体棒达到最大速度后，将断开、闭合，同时撤去重物，电容器所带的最大电荷量。

12．（2023届山东省潍坊市高三下学期三模物理试题）如图所示，是一长为的水平传送带，以顺时针匀速转动，传送带左端与半径的光滑圆轨道相切，右端与放在光滑水平桌面上的长木板上表面平齐。木板长为，的右端带有挡板，在上放有小物块，开始时和静止，到挡板的距离为。现将小物块从圆弧轨道最高点由静止释放，小物块与传送带间的动摩擦因数，、之间及、之间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。、、的质量均为，重力加速度为，所有的碰撞均为弹性正碰。求：
（1）通过传送带过程产生的内能；
（2）滑上后与碰撞前，与间的摩擦力大小；
（3）滑上后，经多长时间与挡板碰撞；
（4）与碰后，到挡板的最大距离。

参考答案：
1．（1）；（2）
【详解】（1）由玻意耳定律得
解得
（2）设第二次抽气后气体压强为p2
设剩余气体压强为p0时体积为V，则
剩余气体与原气体的质量比
解得
2．（1）；（2）
【详解】（1）当机车达到最大速率时，牵引力等于阻力，则机车的额定功率
对从静止开始的加速过程应用动能定理

联立得

（2）在弯轨道处，机车做匀速圆周运动，所受向心力为

受力分析如图所示，可知向心力由重力与弹力的合力来提供
得
联立可得
3．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）设磁感应强度为B，对ab棒由受力平衡
解得
（2）撤力前，棒ab前进的距离为x，对ab棒达到最大速度0的过程，由动量定理
解得
（3）解除锁定后两棒相互作用过程动量守恒，最后共同运动速度为
对全过程由功能关系
解得
4．（1）；（2）；（3）；（4）
【详解】（1）设木块1与木块2碰前速度为v1，由动能定理得

木块1与木块2发生碰撞，设碰后速度为v2，由动量守恒得

木块1与木块2在斜面上下滑，受力分析得
可知其匀速下滑；则木块2与木块3碰前的速度大小为
（2）木块都会在碰后匀速下滑，对n个木块应用动量守恒得
联立得
（3）第1块在碰前下滑时间为t1，则
（或或）
得
第2块下滑到第3块前历时t2

第3块下滑到第4块前历时为t3；
第n-1块下滑到第n块历时为t-1
故下滑总时间
得
（或）
（4）第一次碰撞，损失能量为E1
第二次碰撞，损失能量为E2
第三次碰撞，能量为E3
第（n-1）次碰撞，损失能量为E-1
则由于碰撞损失的能量为

由于摩擦产生的热量为
得

则比值为
‍‍
5．（1），简谐波向x轴负方向传播；（2）
【详解】（1）根据图甲可知道简谐横波的波长为
同时根据图乙可知周期
则可得
根据图乙质点M的振动图像可知，在后开始向y轴负方向运动，则根据图甲简谐波的传播图像在时刻可知简谐波在向x轴负方向传播；
（2）已知质点Q平衡位置坐标为，根据简谐横波在时刻的波形图，可周期，故此时Q的y轴位置为其初始振动位置，可得振动方程为
6．（1）2s ，；（2）
【详解】（1）如不计空气阻力，则为平抛运动，依题意有
解得
依题意，将水平初速度沿斜面向下与垂直于斜面向上分解，垂直于斜面向上的分速度为
同理，将重力加速度沿斜面向下与垂直于斜面向下分解，垂直于斜面向下的分加速度为
运动员的运动可以视作垂直于斜面向上的匀减速直线运动和沿斜面向下的匀加速直线运动的合成，当垂直于斜面向上的速度为零时，距斜面最远，有
（2）根据动能定理，依题意有
则空气阻力对运动员所做的功为
7．（1）；（2）球1与“U”形槽的速度大小分别为和；（3）
【详解】（1）对两球，由动量守恒定律得
对两球，由动能守恒得
联立解得速度大小
（2）对球1和槽，由动量守恒定律得
对球1和槽，由动能守恒得
联立解得
则球1与“U”形槽的速度大小分别为和；
（3）球1弹开到与槽碰撞过程，球1位移为
球1所经历时间为
球2位移为
球1与槽碰撞到球2与槽碰撞过程：
球2与槽的位移关系有
联立解得
总时间为
8．（1）E = vB，沿z轴正方向；（2）；（3），
【详解】（1）由左手定则可知，带电粒子所受洛伦兹力沿z轴负方向，则有平衡条件可知，电场力沿z轴正方向，即电场强度沿z轴正方向，且有
qE - qvB = 0
解得
E = vB，方向沿z轴正方向
（2）粒子运动的轨迹如图所示
由几何关系，有
解得粒子运动的半径为
r = 2a
由牛顿第二定律，有
解得
（3）由题意，电场力的一个分力沿z轴正方向平衡洛伦兹力，另一个分力沿y轴正方向提供类平抛运动加速度，如图所示
则由平衡条件，有
qE1= qvB
曲平抛运动规律，有
其中
解得
E1= vB
则合场强为
9．（1）30°；（2）
【详解】（1）设光在射入圆面时入射角为i，折射角为α，如图所示

由几何关系可得
解得
由折射定律
射出圆面时，入射角为β，折射角为r，有
由几何关系可得
解得
由几何关系可得
（2）设光在透明材料中通过的距离为l，由几何关系可得
光在透明材料中的速度为
光通过透明材料的时间
10．（1）；（2）
【详解】（1）设释放点和的连线与竖直线的夹角，由于小滑块在两个圆弧上滑过的弧长相等，则小滑块在圆弧离开点与的连线与竖直线的夹角也，设离开圆弧时的速度为，根据动能定理可得
小滑块在离开圆弧位置，根据牛顿第二定律可得
联立可得
解得
（2）若小滑块能从点脱离滑道，设小滑块刚好能从点脱离滑道的速度为，则有
解得
当小滑块在点静止释放时，小滑块达到点的速度为，根据动能定理可得
解得
可知小滑块能从点脱离滑道的速度范围为
小滑块离开滑道后做平抛运动，竖直方向有
解得
水平方向有
可得小滑块的水平位移满足
则小滑块可能的落水点在水面上形成的区域长度为
11．（1）；（2）；（3）；（4）
【详解】（1）导体棒的速度最大时有
解得
（2）导体棒从开始运动到刚达到最大速度的过程中，分别对重物和导体棒应用动量定理
又
解得
（3）从导体棒开始运动到刚达到最大速度时，由能量守恒
解得
电阻中产生的热量
（4）设稳定时导体棒的速度为v，则电容器两端电压
电容所带的电荷量为
对导体棒由动量定理有
通过导体棒的电荷量
解得
12．（1）0.5J；（2）1N；（3）1.0s；（4）
【详解】（1）小物块A由静止运动到圆轨道最低点，由动能定理
解得
设经时间t1小物块A与传送带共速，由动量定理
解得
在时间t1内A、传送带发生的位移为
小物块A通过传送带过程产生的内能
（2）对物块B和长木板C整体受力分析，由牛顿第二定律
物块B和长木板C整体加速度为
对物块B，由牛顿第二定律
（3）设A滑上C后经时间t2物块A与B碰撞
解得
A、B碰撞前速度分别为v1、v2，碰后速度分别为v3、v4，则
A、B碰撞过程，由动量守恒和能量守恒，得
解得
，
设A、B碰后经时间t3物块B与挡板相碰
解得
A滑上C后，B与挡板碰撞的时间
（4）B与挡板碰撞前C、B的速度分别为v5、v6，则
B与C碰撞过程动量守恒和机械能守恒，碰后C、B的速度分别为v7、v8，得
解得
，
之后A、B一起相对C滑动ΔL达到共同速度，对三者由动量守恒
由能量守恒
解得