四川省遂宁市高考物理三年（2021-2023）模拟题（三模）按题型分类汇编-03解答题

这是一份四川省遂宁市高考物理三年（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届四川省遂宁市高三（下）第三次诊断性考试理综物理试题）我国在建航母采用了电磁弹射技术。原理如图1，飞机钩在滑杆上，储能装置通过导轨和滑杆放电，产生强电流恒为4000A，导轨激发的磁场在两导轨间近似为匀强磁场，磁感强度B=10T，在磁场力和飞机发动机推力作用下，滑杆和飞机从静止开始向右加速，在导轨末端飞机与滑杆脱离。导轨长120m、间距为3m。飞机质量为2.0×104 kg，在导轨上运动时所受阻力恒为机重的0.1倍，假如刚开始时发动机已达额定功率，为4×106 W。飞机在导轨末端所受竖直升力与水平速度关系F=kV（k=4000kg/s）。如图2是在一次弹射过程中，记录的飞机在导轨各个位置上的速度。滑杆的质量忽略，g取10 m/s2。求：
（1）飞机在导轨上运动30m处的加速度大小。
（2）如果飞机在导轨末端刚好达到起飞条件，求飞机在导轨上运动的时间。
2．（2021届四川省遂宁市高三（下）第三次诊断性考试理综物理试题）如图所示，光滑绝缘的水平桌面上建有坐标xy，光滑直线轨道AO在x轴正上方、与桌面在O点平滑对接。矩形边界MNRS区域内（含边界上）分布着磁感应强度为1T、垂直桌面向下的匀强磁场，其中MN长1m、MS长1.6m，最初MS与y轴重合、RS与x轴重合。在O点静止放置一质量为、电量为1C的带电小球Q；在AO轨道上距水平面高h=0.45m处静止释放一个质量为1kg、不带电的小球P。已知小球P和Q碰撞时间极短，无动能损失、无电量转移，g取10 m/s2。
（1）小球P、Q碰后，小球Q的速度大小；
（2）小球Q被碰后，能够从磁场MN边射出，求的大小范围。
（3）如果，将矩形磁场沿x轴正方向移动一段距离，小球Q被碰后穿过磁场后刚好通过坐标点，求磁场移动的距离。
3．（2020届河南省六市高三（下）第二次联合调研检测物理试题（南阳市、驻马店市、信阳市、漯河市、周口市、三门峡市））如图所示，在上端开口的汽缸内有两个厚度不计、质量均为m=1kg的绝热活塞A、B，A、B之间为真空并压缩一劲度系数为k=500N/m的轻质弹簧，A、B与汽缸无摩擦，活塞B下方封闭有温度为27℃的理想气体。稳定时，活塞A、B将汽缸等分成三等分。已知活塞的横截面积均为S=20cm2，L=0.6m，大气压强p0=1.0×105Pa，重力加速度g取10m/s2，取绝对零度为。
(1)若汽缸是绝热的，现通过加热丝对B下方的气体进行缓慢加热，当活塞A刚好上升到汽缸的顶部时，求封闭气体的绝对温度；
(2)若汽缸是导热的，从第(1)问中活塞A的末态位置开始，在活塞A上缓慢倒入沙子，保持气体温度为第(1)问中气体末态的温度不变，直到活塞B回到加热前的位置，求此时沙子的质量和活塞A、B间的距离。
4．（2021届四川省遂宁市高三（下）第三次诊断性考试理综物理试题）如图甲所示是由透明材料制成的半圆柱体，一束细光束由真空沿着径向与AB成θ角射入，对射出的折射光线的强度随 θ 角的变化进行记录，得到的关系如图乙所示。图丙是这种材料制成的透明体，，三角形ABC为等腰直角三角形，AB=BC，半圆弧AC的半径为R，AC连线水平，平行细光束从面AB和面BC竖直射入该透明体。
（1）求这种材料的折射率
（2）光在丙透明体中从弧AC直接射出的弧长范围
5．（2022届四川省遂宁市高三（下）三诊理科综合物理试题）如图，光滑的圆锥桶AOB固定在地面上，桶底中心为，AB为过底面的一条直径，已知，高，顶点O有一光滑的小孔。一根长为3L的细轻绳穿过O点处小孔，一端拴着静止在桶外表面质量为m的P球，另一端拴着静止在点、质量为2m的Q球。现让小球P在水平面内做匀速圆周运动。已知重力加速度为g，不计一切摩擦阻力。
（1）P球运动的角速度多大，P球恰对桶外表面无压力；
（2）P球运动的线速度多大，小球Q对地面恰无压力；
（3）当P球以大于（2）问的线速度运动且保持Q球在之间处于静止状态时，突然烧断细绳，求P球从飞出到落地过程中的最大水平位移。
6．（2022届四川省遂宁市高三（下）三诊理科综合物理试题）如图，一倾角为的固定斜面的顶端放有质量为的U型导体框MNPQ，其PN边平行于斜面底边、长为L，MN和PQ边足够长，电阻不计。宽为的矩形区域XYZR内有垂直斜面向上的、磁感强度为B的匀强磁场。一根质量为、长度略大于L的金属棒OK平行PN放在导体框上面，与导体框构成矩形回路，回路电阻为。斜面与导体框的摩擦因数，导体框与金属棒的摩擦因数。时刻静止释放金属棒和导体框，时金属棒滑入磁场并在磁场中一直做匀速运动，时金属棒滑出磁场。此后，当导体框PN边滑入磁场后，导体框也作匀速运动。，。求：
（1）金属棒0s时刻位置距磁场边界XY的距离；
（2）从金属棒开始运动到导体框PN边滑出磁场的过程中，回路产生的电热量；
（3）时刻金属棒距导体框PN边的距离。
7．（2021届江西省鹰潭市高三（下）二模理综物理试题）如图，甲、乙两个容积均为V=5L的导热汽缸用细管（容积可忽略）相连接，阀门K2位于细管中部。甲、乙两汽缸底部各有一个阀门K1、K3，乙汽缸中有一可自由移动的轻质薄活塞。初始时，三阀门均打开，活塞在乙的最上端。已知大气压强为p0，室温为27℃。
（1）关闭阀门K2，用打气筒通过阀门K1给甲汽缸充气，每次可将体积V0=1L、压强为p0的空气全部打入甲汽缸中，要使其甲汽缸内压强达到4p0，需要打气多少次？
（2）当甲汽缸内气体压强达到4p0时，停止打气，阀门K1关闭，打开阀门K2，等活塞稳定后再缓慢加热汽缸内的气体，使其温度升高到87℃，求此时活塞上方气体的压强。
8．（河南省顶级名校2019-2020学年高三开学考物理试题）如图所示为半径为R的半圆柱形玻璃砖的横截面，O为该横截面的圆心．光线 PQ沿着与AB成30°角的方向射入玻璃砖，入射点Q到圆心O的距离为，光线恰好从玻璃砖的中点E射出，已知光在真空中的传播速度为c．
(1)求玻璃砖的折射率及光线从Q点传播到E点所用的时间；
(2)现使光线PQ向左平移，求移动多大距离时恰不能使光线从圆弧面射出（不考虑经半圆柱内表面反射后射出的光）．
9．（2023届四川省遂宁市高三下学期第三次诊断考试理综物理试题）如图所示，在平面直角坐标系xOy内，第二象限内存在沿x轴负方向的匀强电场，第一象限内存在边长为的正方形边界匀强磁场，正方形ABCD的A点位于x轴上，坐标为，AD边与x轴的负方向成30°，匀强磁场方向垂直于坐标平面向外。一质量为m、电荷量大小为q的带负电的粒子从x轴负半轴上的某点P（未画出）以速度v0沿y轴正方向射出，穿过y轴时，速度方向与y轴正向成60°，恰从D点进入匀强磁场，经一次磁场偏转从C点离开。不计粒子重力，求：
（1）匀强磁场的磁感应强度的大小
（2）带电粒子从P点进入电场到从C点离开磁场的总时间
10．（2023届四川省遂宁市高三下学期第三次诊断考试理综物理试题）研究表明，两块足够大的、正对的平行板电容器之间的静电力只与两板带电量有关，与两板间距无关。如图1所示，A板固定在绝缘的地面上，与之正对的B板通过两根完全相同的轻质绝缘弹簧相连，两弹簧对称且竖直。已知B板质量为m，两弹簧原长为L，A、B板不带电时两弹簧长度为，A、B板带等量异种电荷时两弹簧长度变为。如图2所示，在B板正中上方高为h(h=L)处静止释放一绝缘物块C，C的质量也为m，C下落后与B碰撞时间极短，且碰后粘连在一起。已知当地的重力加速度为g；B与C碰前处于静止状态；A、B板面积足够大，厚度不计；A、B板带电量保持不变。求：
（1）图1中两板之间的静电力大小；
（2）图2中C与B板碰撞后，C的最大速度。已知弹簧的弹力做功可以用初、末位置的平均力做功来计算；
（3）如果C的质量变为m1，从距离B板高为2h处静止开始下落，与B板碰撞后运动到最高点时距地面高。求m1的大小。
11．（重庆市主城区六校2018-2019学年高二（下）期末联考物理试题）如图所示，一端封闭、粗细均匀的U形玻璃管开口向上竖直放置，管内用水银将一段气体封闭在管中，当温度为280K时，被封闭的气柱长L=25cm，两边水银柱高度差h=5cm，大气压强。求：
（1）为使左端水银面下降h1=5cm，封闭气体温度应变为多少；
（2）封闭气体的温度保持（1）问中的值不变，为使两液面相平，需从底端放出的水银柱长度为多少。
12．（2023届四川省遂宁市高三下学期第三次诊断考试理综物理试题）如图甲所示，一个边长为3d的匀质玻璃立方体内有一个三棱柱真空“气泡”，立方体置于水平桌面上，其中某一截面图如图乙所示，A、B、C、D为正方形四个顶点，Q、N为底边的三等分点，MN垂直于底边，PO平行于底边，O为QM的中点，，D、P位置有相同的光源。真空中光速为c，不考虑光的反射。
（1）D处光源向O点发出一束光恰好不能进入“气泡”，求该玻璃的折射率；
（2）P处光源向O点发出一束光，求该束光第一次穿过“气泡”的时间。
参考答案：
1．（1）；（2）3.25s
【详解】（1）分析飞机在30m处水平方向的受力有：发动机的推力
①
磁场的安培力
②
阻力
③
④
联立①② ③④得：
（2）飞机在导轨末端刚好达到起飞条件：
⑤
由全过程的功能关系得：
⑥
联立⑤⑥得：
2．（1） ；（2） ；（3）0.5m
【详解】（1）对P，根据机械能守恒有∶
①
在O位置与Q发生弹性碰撞有：
②
③
联立①② ③得：
（2）分析可知，Q要从MN边射出，临界情况是恰好从M点射出，和恰好与NR边相切
从M点射出：
④
得
恰好与NR边相切有：
⑤
得
即要从MN边射出则：
⑥
联立④⑤⑥得：
（3）
因 ，所以Q在磁场中运动半径
即Q将从NR边射出，设磁场沿x轴移动距离为d，作出轨迹如图：由几何关系得
，，，
解得
3．(1)；(2)22kg，
【详解】(1)初态，气体温度为
体积为
当活塞A刚好达到汽缸顶部时，设气体温度为T2，气体体积为
该过程气体发生等压变化，有
解得
(2)温度为T1时，气体的压强为
设最后沙子倒入的质量为M，则活塞B回到初位置时，气体的压强为
此时气体的温度为
由查理定律有
解得
设弹簧又压缩了，由胡克定律有
则稳定后A、B间的距离为
4．（1）；（2）
【详解】（i）由乙图可知，当θ=45°时，折射光线才开始出现，说明此时恰好发生全反射，即该透明材料的临界角为
°
根据全反射临界角公式
得
n=
（ii）作出光路图如图，由图示位置入射时恰好发生全反射，则入射点上移就一定有光出射
因，所以，根据几何关系可知
所以，根据对称性可知，所以
所以有光从弧AC直接射出的弧长为
5．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）P对桶外表面无压力，对P受力分析得此时重力与绳子拉力提供向心力。即
故
（2）B对地面刚好无压力，对B受力分析得此时绳子的拉力
对A受力分析，如图所示
在竖直方向合力为零，故
解得
对A球，根据牛顿第二定律有
解得
（3）设拉A的绳长为，由第2问分析知A球做匀速圆周运动时始终不变，根据牛顿第二定律有
解得
A球做平抛下落的时间为t，则有
解得
水平位移为
当时，位移最大为
6．（1）2m；（2）；（3）4m
【详解】（1）0s释放金属棒，根据牛顿第二定律得
解得
根据运动学公式0~1s内
（2）0s释放导体框，根据牛顿第二定律得
解得
则
解得
可得
当金属棒进入磁场
解得
当导体框进入磁场
解得
故
（3）①内
②导体棒滑出磁场到PN边滑入磁场
③导体棒进入磁场
导体框PN进入磁场
解得
7．（1）15次；（2）2.4 p0
【详解】（1）设打气次数为n，以将打入的气体和甲中已有气体为研究对象
V1= V +n V0
p2=4p0
V2 = V
由玻意耳定律得
p1V1= p2V2
其中V=5L，V0=1L，代入数据解得
n=15
（2）打开K2后，活塞向下移动。设活塞上方气体与甲汽缸中气体的总体积为V3气体压强为p3由玻意耳定律得
p2V2= p3V3
活塞向下移动直到最下端时，V2=2V，解得
p3=2p0
设加热后活塞上方气体的压强为p4，气体温度由=300K升高到=360K的等容过程，由查理定律得
代入数据得
p4 = 2.4p0
8．(1)(2)
【详解】(1)光线PQ入射到玻璃砖表面，入射角 ，设对应折射光线QE的折射角为，如图所示：
由几何关系得：
，
即：
根据折射定律有：
解得：
光线QE在玻璃砖内传播的速度为：
传播的距离为：
光线从Q点传播到E点所用的时间：
；
(2)若使光线PQ向左平移距离x，折射光线， 到达圆弧面的入射角恰好等于临界角C，则：
在 应用正弦定理有：
联立解得：
．
9．（1）；（2）
【详解】（1）出电场时，根据速度的分解有
在磁场中，根据洛伦兹力提供向心力有
由几何关系得
解得
（2）由几何关系知D点距X轴的距离
在电场中和磁场中沿y轴正向分速度一直是
故
进磁场后由几何关系知圆心角
在磁场中的周期
则
故总时间
10．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）设弹簧的劲度系数为，则A、B不带电时
A、B带电时
解得
（2）C做自由落体
B、C相碰时有
C速度最大的位置为平衡位置
此过程静电力与重力做功为
弹簧弹力做功
对B、C列动能定理得
由以上公式解得
（3）与B碰前C的速度为
B、C相碰
因为开始弹簧压缩，结束弹簧伸长，故整个过程弹簧的弹性势能没变，弹簧做的功为0。对B、C列动能定理
得
解得
11．（1）384K；（2）9cm
【详解】（1）对于封闭气体，初态压强为
左端水银面下降h1=5cm后，即末态压强为
由理想气体状态方程可得
代入数值解得
（2）两液面相平时，气体的压强为
假设左端液面下降，则右管液面下降，由玻意耳定律可得
解得
故放出的水银柱长度为
12．（1）；（2）
【详解】（1）作出光路图如图所示
由几何关系可知
，OQ=DQ
则可知
易知
，
可得
由全反射
解得
（2）作出光路图如图所示
可知
，
而
可得
则由数学关系可得
再由数学知识
由正弦定理
在气泡中有
可得
（或）