广东省各地区2023年高考物理模拟（一模）题按题型分类汇编-03解答题

广东省各地区2023年高考物理模拟（一模）题按题型分类汇编-03解答题

一、解答题

1．（2023届广东省惠州市高三下学期二模物理试题）如图为高压锅结构示意图，气孔1使锅内气体与外界连通，随着温度升高，锅内液体汽化加剧，当温度升到某一值时，小活塞上移，气孔1封闭．锅内气体温度继续升高，当气体压强增大到设计的最大值时，气孔2上的限压阀被顶起，气孔2开始放气．气孔2的横截面积为，锅内气体可视为理想气体，已知大气压，重力加速度g取，求：

（1）限压阀的质量m；

（2）若限压阀被顶起后，立即用夹子夹住限压阀使其放气，假设放气过程锅内气体温度不变，当锅内气压降至，放出的气体与限压阀被顶起前锅内气体的质量比。

2．（2023届广东省惠州市高三下学期二模物理试题）如图，固定点O上用长的细绳系一质量的小球（可视为质点），小球与水平面上的B点刚好接触且无压力。一质量的物块（可视为质点）从水平面上A点以速度（未知）向右运动，在B处与静止的小球发生正碰，碰后小球在绳的约束下做圆周运动，经最高点C时，绳上的拉力恰好等于小球的重力的2倍，碰后物块经过后最终停在水平地面上的D点，其水平位移，取重力加速度。求：

（1）物块与水平面间的动摩擦因数；

（2）碰撞后瞬间物块的动量大小；

（3）设物块与小球的初始距离为，物块在A处的初速度大小。

3．（2023届广东省惠州市高三下学期二模物理试题）半导体掺杂是集成电路生产中最基础的工作，其简化模型如图所示，控制器主要由平行金属板电容器和相互靠近的两个电磁线圈构成（忽略边缘效应）。加上电压后，两金属板A、B间形成匀强电场；通电流后，两电磁线圈间形成圆柱形匀强磁场：匀强电场与匀强磁场（柱形）的中轴线垂直相交，磁场横截面圆的半径为，极板A、B长为，间距为d。标靶是圆形的薄单晶硅晶圆，晶圆面与匀强电场的中轴线垂直，与匀强电场中心和柱形匀强磁场中轴线的距离分别为和。大量电量为，质量为m的离子，以速度沿电场的中轴线飞入电场；当，且电磁线圈中的电流也为零时，离子恰好打到晶圆中心O点．不计离子所受重力。求：

（1）当，且电磁线圈中的电流为零时，离子离开金属板后到达晶圆所在平面的时间以及离子刚好离开金属板时的竖直偏移量的大小；

（2）当时，要使离子都能打到半径为的晶圆上，线圈之间的匀强磁场的磁感应强度B的大小应满足的关系。

4．（2023届广东省茂名市高三上学期第一次综合考试（一模）物理试题）如图为气压升降椅，可升降部分由坐櫈和当活塞用的不锈钢圆柱组成，圆柱光滑、横截面积，圆柱封闭着体积为的理想气体。当小明坐上升降椅后，气体被压缩，椅子缓慢下降10cm后静止。小明离开椅子后，椅子又缓缓上升到原来的位置。已知大气压为Pa，椅子可移动部分质量m＝2kg，设环境温度不变，重力加速度为。求：

（1）小明坐上椅子前封闭气体的压强p及小明的质量M；

（2）在小明坐上椅子到椅子恢复最初状态过程中，封闭气体放出的热量Q。

5．（2023届广东省茂名市高三上学期第一次综合考试（一模）物理试题）半导体有着广泛的应用，人们通过离子注入的方式优化半导体以满足不同的需求。离子注入系统的原理简化如图所示。质量为m、电荷量为q的正离子经电场加速后从中点P垂直OE射入四分之一环形匀强磁场，环形磁场圆心为O，内环半径，外环半径，磁场方向垂直纸面向里。当磁感应强度为时，离子恰好垂直边界从中点Q射出。不考虑离子重力以及离子间的相互作用。求：

（1）加速电场M、N两板间的电压；

（2）为使离子能够到达面，环形区域内磁场的取值范围。

6．（2023届广东省茂名市高三上学期第一次综合考试（一模）物理试题）某户外大型闯关游戏“渡河”环节中，选手从高台俯冲而下，为了解决速度过快带来的风险，设计师设计了如图所示的减速装置。浮于河面的B板紧靠缓冲装置A板，B的左侧放置一物体C。选手通过高台光滑曲面下滑，经过A后滑上B。已知A、B的质量均为，C的质量为。A、B的长度均为L＝3m，人与A、B间的动摩擦因数均为，A与地面间的动摩擦因数。B在水中运动时受到的阻力是其所受浮力的0.1倍，B碰到河岸后立即被锁定。不计水流速度，选手和物体C均可看作质点，，则：

（1）为了防止A滑动而出现意外，选手及装备的质量最大不超过多少？

（2）若选手及装备的质量为60kg，从的高台由静止开始滑下，经过A后与C发生碰撞后一起运动，碰撞时间极短可忽略，求在此碰撞过程中系统损失的机械能？

（3）在第（2）问前提下，人与C碰撞后经0.5s恰好与平板B速度相同，要使选手能够到达河岸，河岸的最大宽度d为多少？

7．（2023届广东省湛江市高三下学期一模物理试题）高血压是最常见的心血管疾病之一，也是导致脑卒中、冠心病、心力衰竭等疾病的重要危险因素。某人某次用如图所示的水银血压计测量血压时，先向袖带内充入气体，充气后袖带内的气体体积为、压强为，然后缓慢放气，当袖带内气体体积变为时，气体的压强刚好与大气压强相等。设大气压强为，放气过程中温度保持不变。

（1）简要说明缓慢放气过程中袖带内气体是吸热还是放热；

（2）求袖带内剩余气体的质量与放出气体的质量之比。

8．（2023届广东省湛江市高三下学期一模物理试题）磁悬浮列车是高速低耗交通工具，如图甲所示，它的驱动系统可简化为如图乙所示的物理模型。已知列车的总质量为m，固定在列车底部的正方形金属线框的边长为L，匝数为N，总电阻为R；水平面内平行长直导轨间存在磁感应强度大小均为B、垂直水平面但方向交互相反、边长均为L的正方形组合匀强磁场，磁场以速度v向右匀速移动时可恰好驱动停在轨道上的列车，假设列车所受阻力恒定，若磁场以速度匀速向右移动，当列车向右运动的速度为时，线框位置如图乙所示，求此时：

（1）线框中的感应电流方向；

（2）线框中的感应电流I大小；

（3）列车的加速度a大小。

9．（2023届广东省湛江市高三下学期一模物理试题）如图所示，在光滑平台上放置一长度，质量的薄板b，在薄板b最右端放有可视为质点的物块a，其质量，物块a与薄板b间动摩擦因数。开始时两者均静止，现对薄板b施加、水平向右的恒力，待a脱离b（b尚未露出平台）后，将b取走。a离开平台后由A点沿切线落入半径的竖直光滑圆弧轨道，圆弧轨道的圆心角为，其中过B点的切线水平，其右侧有一被电磁铁吸住而静止的小球c，c球质量且与地面及左侧墙面相距足够远，当c球被碰撞时电磁铁立即失去磁性，不计空气阻力，重力加速度g取。求：

（1）物块a在薄板b上运动的时间t；

（2）物块a经过B点的速度大小；

（3）若初始时一不可伸长的轻绳一端系着小球c，另一端系于c球正下方的点，此时绳子刚好伸直无拉力，已知点与c球相距为L，当绳子拉力T达到时绳子断开。物块a从B点水平正碰c球瞬间无能量损失，为使细绳断开时c球开始做平抛运动，则L必须满足什么条件？

10．（2023届广东省江门市高三下学期高考拟考试（一模）物理试题）如图所示，小球B静止在光滑的水平台面上，台面距离地面的高度为。小球A以速度向着B运动并发生正碰，之后A和B先后从台面水平抛出，落到地面上时的落点分别为a和b，测得a、b之间的距离，已知两个小球A和B的质量相同，取，求：

（1）小球A、B落到地面上的时间分别为多少；

（2）正碰后小球A、B的速度分别为多大？

11．（2023届广东省江门市高三下学期高考拟考试（一模）物理试题）如图所示为一个半径为R的半球形玻璃砖的剖面图，其中O为圆心，AB为直径，为AB的垂线。

（1）一束细光线在OB的中点处垂直于AB从下方入射，光线从玻璃砖的上表面射出时与的夹角为15°，求玻璃的折射率n的大小；

（2） 一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从上表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少？

12．（2023届广东省江门市高三下学期高考拟考试（一模）物理试题）如图甲所示，一对足够长金属导轨由等宽的右侧水平导轨和左侧倾斜导轨两部分在虚线mn处连接组成，mn右侧存在竖直向下的匀强磁场，mn左侧存在与倾斜轨道平行的匀强磁场（图中未画出），mn两侧磁场的磁感应强度B大小相等（B的大小未知），导轨的间距为L = 1.5m，倾角θ = 37°，在t = 0时刻，置于倾斜导轨上的ef棒由静止释放，置于水平导轨上的cd棒在一水平向右的外力F的作用下由静止开始做匀加速直线运动，外力随时间的变化规律如图乙所示，cd、ef棒的质量分别为m1= 1.0kg、m2= 2.0kg，电阻分别为R1= 2Ω、R2= 3Ω，忽略导轨的电阻，ef棒与金属导轨的动摩擦因数为μ = 0.12，不计cd棒与导轨之间的摩擦，sin37° = 0.6，cos37° = 0.8，取g = 10m/s2，求：

（1）t = 0时刻cd棒的加速度大小及cd棒的电流方向；

（2）磁感强度B的大小；

（3）经过多长时间ef棒在倾斜轨道上的速度达到最大？

13．（2023届广东省佛山市普通高中高三上学期教学质量检测（一模）物理试题）某可显示温度的水杯容积为，倒入热水后，拧紧杯盖，此时显示温度为，压强与外界相同。已知，外界大气压强为，温度为。杯中气体可视为理想气体，不计水蒸气产生的压强，取。

（1）求杯内温度降到时，杯内气体的压强；

（2）杯内温度降到时稍拧松杯盖，外界空气进入杯中，直至稳定。求此过程中外界进入水杯中的空气体积。

14．（2023届广东省佛山市普通高中高三上学期教学质量检测（一模）物理试题）在2022年第24届北京冬奥会上，17岁小将苏翊明获得了单板滑雪男子大跳台冠军。如图，滑雪运动员由静止从助滑坡道上点自由滑下，经点以的速度水平飞出跳台，在坡道点着陆。若高度差，高度差，取，忽略空气阻力，请分析说明：

（1）该运动员由滑至的过程中机械能是否守恒？

（2）该运动员在空中飞行的水平距离是多少？

（3）落点处的坡面与水平的夹角的正切接近什么值时，运动员着陆时坡面对他的冲击力最小？

15．（2023届广东省佛山市普通高中高三上学期教学质量检测（一模）物理试题）如图，在空间直角坐标系中，界面I与平面重叠，界面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ相互平行，且相邻界面的间距均为，与轴的交点分别为、、；在界面Ⅰ、Ⅱ间有沿轴负方向的匀强电场，在界面Ⅱ、Ⅲ间有沿轴正方向的匀强磁场。一质量为、电量为的粒子，从轴上距点处的点，以速度沿轴正方向射入电场区域，该粒子刚好从点进入磁场区域。粒子重力不计。求：

（1）电场强度的大小；

（2）要让粒子刚好不从界面III飞出，磁感应强度应多大。

参考答案：

1．（1）；（2）

【详解】（1）当锅内气体压强增大到设计的最大值时，限压阀被顶起，设限压阀质量为m，由平衡条件可得

解得

（2）设气孔2放气前锅内气体体积为，放出的气体体积为，因锅内气体温度一定，根据玻意耳定律有

解得

由

可得

2．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）法一：物块和小球碰撞后减速，由牛顿第二定律得

由逆向思维得

解得

方法二：物块和小球碰撞后减速，由动量定理得

由匀变速直线运动的规律得

解得

（2）匀变速直线运动的规律得

解得

碰撞后物块的动量大小

得

（3）小球在最高点时绳子的拉方大小

由牛顿第二定律得

设碰撞后到小球的速度为，由机械能守恒定律

设碰撞前瞬间物块的速度为v，由动量守恒定律得

物块从A点运动到与小球碰撞前瞬间过程，对物块，由动能定理得

解得，物块在A处的速度大小

3．（1），；（2）

【详解】（1）离子在水平方向做匀速直线运动，故离子离开金属板后到达晶圆所在平面的时间

离子刚好离开金属板时的竖直偏移量

其中

联立以上四式，并结合

可解得

（2）当时，设晶圆半径为R，离子恰好打到晶圆边缘上时，如图

代入

得

在圆柱形匀强磁场区域

由图中几何关系

解得离子做匀速圆周运动的临界半径为

对应的临界磁感应强度大小为

能打到晶圆上，要求偏转半径比临界半径更大，磁感应强度大小满足

4．（1）；60kg；（2）60J

【详解】（1）初始状态时，以圆柱形汽缸与椅面整体为研究对象，根据平衡条件得

解得

当小明坐上升降椅后，气体被压缩，椅子缓慢下降10cm后静止

根据玻意耳定律得

，

解得

（2）环境温度不变，则气体内能不变，根据热力学第一定律可知

其中

，

解得

5．（1）；（2）

【详解】（1）当磁感应强度为时，离子恰好垂直边界从中点Q射出，根据几何关系可知，圆周运动半径

且

解得

电场中

解得

（2）若磁感应强度为B1时，粒子恰好能打在G1位置，轨迹半径为r1，根据几何关系

解得

且

解得

若磁感应强度为B2时，粒子恰好能打在G位置，轨迹半径为r2，根据几何关系

解得

同理解得

为使离子能够到达面，环形区域内磁场的取值范围

6．（1）72kg；（2）180J；（3）6.75m

【详解】（1）为了防止A滑动，则

解得

（2）滑上A时速度

与C碰前速度

经过A后与C发生碰撞后一起运动

损失机械能

解得

（3）人与C碰撞后经0.5s恰好与平板B速度相同，根据系统动量定理

，

解得

B运动距离

之后一起减速，加速度

减速位移

所以最大宽度

7．（1）吸热；（2）

【详解】（1）根据题意可知，缓慢放气过程，气体体积变大对外做功，而缓慢放气过程中，气体内能不变，根据热力学第一定律，则气体应吸热。

（2）根据题意，设放出压强为的气体体积为，以原袖带内气体为研究对象，初态气体压强

末态气体压强

由玻意耳定律有

解得

袖带内剩余气体的质量与放出气体的质量之比为

8．（1）顺时针方向；（2）；（3）

【详解】（1）由于

所以线框相对磁场向左运动，根据右手定则可知此时线框中感应电流沿顺时针方向。

（2）当列车向右运动的速度为时，则感应电动势为

线框中的感应电流大小

解得

（3）列车向右运动的速度为时，线框受到的安培力为

解得

当磁场以速度v匀速向右移动时，同理可得线框受到的安培力

当磁场以速度v匀速向右移动时，可恰好驱动停在轨道上的列车可知阻力

由牛顿第二定律可知

解得

9．（1）；（2）；（3）或

【详解】（1）由牛顿定律及运动学公式，对物块a有

对薄板b有

由题知

代入数据联立解得

（2）物块a离开薄板b的瞬间速度为

由运动的合成与分解可知

物块a从A到B过程由机械能守恒有

解得

（3）物块a与c球碰撞过程有

解得

①若绳子在最高点断开，对c球由牛顿第二定律可得

，

解得

②若绳子在最低点刚好断开，设此时c球在最低点速度为v，c球由最高点到最低点过程，机械能守恒

在最低点由牛顿第二定律

，

解得

c球做圆周运动恰好通过最高点时有

解得

因，故此时绳子在最低点刚好满足断开条件；即保证c球被碰后做平抛运动，L满足的条件为

或

10．（1）落地时间均为；（2），

【详解】（1）小球A、B从同一高度做平抛运动，而平抛运动竖直方向为自由落体运动，则有

解得

（2）设小球A、B的质量均为，正碰后的速度分别为、，由动量守恒定律有

在平抛运动中的水平方向上有位移关系

联立解得

，

11．（1）；（2）

【详解】（1）光路图如下图所示

设光线在AB上表面的入射角为，折射角为，由几何关系可得，则，由折射率的表达式

（2）设离O点最远的光线入射到AB上表面后恰好发生全反射，该光束到O的距离设为d,入射角的临界值为C，则

可得

则入射光的范围为

12．（1）5m/s2，电流方向由d到c；（2）1.33T；（3）见解析

【详解】（1）在t = 0时刻根据牛顿第二定律有

F = m1a

且由图可知，t = 0时F = 5N，代入得

a = 5m/s2

由右手定则，cd棒的电流方向是由d到c。

（2）由题知cd棒做匀加速直线运动，经过时间t，cd棒速度为

v = at

此时

E = BLv = Blat

则cd棒的安培力为

由牛顿第二定律得

F－F安 = m1a

由以上各式整理得

由图线可知

t = 2s，F = 13N

代入得

（3）①当mn左侧的匀强磁场与倾斜轨道平行斜向上时，ef棒受力如图所示

当

F1= m2gcosθ

时，ef棒在倾斜轨道上的速度达到最大，之后ef棒飞离轨道，由于

联立解得

t1= 4s

②当mn左侧的匀强磁场与倾斜轨道平行斜向下时，ef棒受力如图所示

当

f2= m2gsinθ

时，ef棒在倾斜轨道上的速度达到最大，之后ef棒减速并最终停在导轨上，且

f2= μFN2= μ(m2gcosθ＋F2)

联立解得

t2= 21s

13．（1）；（2）

【详解】（1）杯内气体做等容变化，有

其中

，，

解得

（2）设打开杯盖后进入杯内的气体在大气压强下的体积为，以杯内原有气体为研究对象，则

其中

代入数据解得

14．（1）不守恒；（2）；（3）0.8

【详解】（1）设运动员质量为，由滑至的过程中：减少的重力势能

①

增加的动能

②

解得

由于（或），故机械能不守恒。

（2）运动员在空中做平抛运动，设其在空中飞行的时间为，则

③

④

解得  

，

（3）设运动员到达点即将着陆时竖直方向的速度为，速度与水平面的夹角为，则

⑤

⑥

⑦

的值接近0.8时面，坡面对运动员的冲击力最小。因为此时运动员的速度与坡面相切，运动员着陆时垂直坡面方向的速度变化最小，根据牛顿第二定律（或动量定理），坡面给运动员在垂直坡面方向的力最小，在沿坡面方向对运动员阻力近似相同的情况下，运动员着陆时速度与坡面相切，受坡面的冲击力最小。

15．（1）；（2）

【详解】（1）粒子在电场区域做类平抛运动，设电场中粒子加速度为，沿轴正方向看，如图所示

粒子从点进入右边磁场，则

联立方程解得

（2）设粒子到点时的速度为，与轴夹角为，如图所示，则

，

故

即有

在磁场区域，粒子做匀速圆周运动，粒子刚好不从界面Ⅲ飞出，如图所示，则

又根据几何关系

解得