天津市各地区2023年高考物理模拟（二模）题按题型分类汇编-04解答题

天津市各地区2023年高考物理模拟（二模）题按题型分类汇编-04解答题

一、解答题

1．（2023届天津市红桥区高三下学期二模物理试题）在距地面高为的水平光滑桌面上放置着质量均为的A、B两个物体（A、B可视为质点，开始时B离桌面左端足够远），A的左端紧紧插入一质量不计的弹簧，弹簧保持水平。现给A一个水平向左的瞬时冲量，A获得一个初速度之后通过弹簧和B发生正碰，问：

（1）A获得的初速度大小；

（2）B脱离弹簧后，到达桌面左边缘，并沿桌面飞出，求其落地速度大小。

2．（2023届天津市红桥区高三下学期二模物理试题）在如图甲所示的电路中，螺线管匝数匝，横截面积。螺线管导线电阻，，，。在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度按如图乙所示的规律变化。求：

（1）求螺线管中产生的感应电动势；

（2）闭合S，电路中的电流稳定后，求电阻的电功率；

（3）S断开后，求流经的电量。

3．（2023届天津市红桥区高三下学期二模物理试题）如图，真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度的大小，磁场内有一块足够长的平面感光板，板面与磁场方向平行，在距的距离处，有一个点状的放射源，它向各个方向发射粒子，粒子的速度都是，（放射源向平板作垂线交于板上点）已知粒子的电荷与质量之比，现只考虑在图纸平面中运动的粒子，画出偏转图并求解。

（1）粒子打到板上左端距点的最远距离。

（2）粒子打到板上右端距点的最远距离。

4．（2021年北京普通高中学业水平等级性考试（物理）试卷）如图所示，小物块A、B的质量均为m = 0.10 kg，B静止在轨道水平段的末端。A以水平速度v0与B碰撞，碰后两物块粘在一起水平抛出。抛出点距离水平地面的竖直高度为h = 0.45 m，两物块落地点距离轨道末端的水平距离为s = 0.30 m，取重力加速度g = 10 m/s2。求：

（1）两物块在空中运动的时间t；

（2）两物块碰前A的速度v0的大小；

（3）两物块碰撞过程中损失的机械能。

5．（2023届天津市河北区高三下学期总复习质量监测物理试题（二））如图所示，一倾角为的光滑固定斜面的顶端放有质量的型导体框，导体框的电阻忽略不计；一电阻的金属棒的两端置于导体框上，与导体框构成矩形回路；与斜面底边平行，长度。初始时与相距，金属棒与导体框同时由静止开始下滑，金属棒下滑距离后进入一方向垂直于斜面的匀强磁场区域，磁场边界（图中虚线）与斜面底边平行；金属棒在磁场中做匀速运动，直至离开磁场区域。当金属棒离开磁场的瞬间，导体框的边正好进入磁场，并在匀速运动一段距离后开始加速。已知金属棒与导体框之间始终接触良好，磁场的磁㤪应强度大小，重力加速度大小取，。求：

（1）金属棒在磁场中运动时所受安培力的大小；

（2）金属棒的质量以及金属棒与导体框之间的动摩擦因数。

6．（2021年浙江省物理选考（6月）物理试卷）如图甲所示，空间站上某种离子推进器由离子源、间距为d的中间有小孔的两平行金属板M、N和边长为L的立方体构成，其后端面P为喷口。以金属板N的中心O为坐标原点，垂直立方体侧面和金属板建立x、y和z坐标轴。M、N板之间存在场强为E、方向沿z轴正方向的匀强电场；立方体内存在磁场，其磁感应强度沿z方向的分量始终为零，沿x和y方向的分量和随时间周期性变化规律如图乙所示，图中可调。氙离子（）束从离子源小孔S射出，沿z方向匀速运动到M板，经电场加速进入磁场区域，最后从端面P射出，测得离子经电场加速后在金属板N中心点O处相对推进器的速度为v0。已知单个离子的质量为m、电荷量为，忽略离子间的相互作用，且射出的离子总质量远小于推进器的质量。

（1）求离子从小孔S射出时相对推进器的速度大小v；

（2）不考虑在磁场突变时运动的离子，调节的值，使得从小孔S射出的离子均能从喷口后端面P射出，求的取值范围；

（3）设离子在磁场中的运动时间远小于磁场变化周期T，单位时间从端面P射出的离子数为n，且。求图乙中时刻离子束对推进器作用力沿z轴方向的分力。

7．（2023届天津市南开区高三下学期第二次模拟考试物理试题）如图所示，固定平台右端静止着两个小滑块A、B，，，两滑块间夹有少量炸药，平台右侧有一带挡板的小车静止在光滑的水平地面上，小车质量，车面与平台的台面等高，车面左侧粗糙部分长度，右侧拴接一轻质弹簧，弹簧自然长度所在范围内车面光滑。点燃炸药后滑块A滑到距平台右端的C点停下，滑块A与平台间的动摩擦因数，滑块B冲上小车并最终与小车共速运动，滑块B与小车粗糙部分的动摩擦因数。两滑块都可以视为质点，炸药的质量忽略不计，爆炸的时间极短，且爆炸后两个物块的速度方向在同一水平直线上，重力加速度。求：

（1）滑块B刚滑上小车时速度的大小；

（2）最终滑块B与小车共速时速度v的大小和方向；

（3）最终滑块B与小车共速时距小车左端的距离。

8．（2023届天津市南开区高三下学期第二次模拟考试物理试题）CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，CT扫描机可用于对病情的探测。图（a）是某种CT机主要部分的剖面图，其中X射线产生部分的示意图如图（b）所示。图（b）中M、N之间加有恒为U的加速电压；高度足够高、宽度为d的虚线框内有垂直纸面的匀强磁场。电子枪中发出的电子束（初速可视为零）在M、N之间加速后以一定的速度水平射入偏转磁场，速度方向改变60°后打到圆形靶环上的P点产生X射线，探测器能够探测到竖直向上射出的X射线。已知电子质量为m、电量为e，忽略电子间相互作用，电子重力不计且始终在真空中运动。

（1）求偏转磁场的磁感应强度B的大小和方向及电子在磁场中运动的时间；

（2）若撤去磁场，在虚线框内加一竖直方向的匀强电场，也可使电子偏转60°离开偏转电场，调整靶环位置，使电子仍打在P点产生X射线，求所加电场的电场强度E的大小和打在P点的电子的动能。

9．（2022届广东省深圳市蛇口育才教育集团育才中学高三（下）适应性考试物理试题）如图1所示，在绝缘光滑水平桌面上，以O为原点、水平向右为正方向建立x轴，在区域内存在方向竖直向上的匀强磁场。桌面上有一边长L=0.5m、电阻R=0.25Ω的正方形线框abcd，当平行于磁场边界的cd边进入磁场时，在沿x方向的外力F作用下以v=1.0m/s的速度做匀速运动，直到ab边进入磁场时撤去外力。若以cd边进入磁场时作为计时起点，在内磁感应强度B的大小与时间t的关系如图2所示，由图2可知，0.5s时ab边刚好进入磁场，1.0s时cd边开始出磁场，1.5s时线框刚好全部出磁场。已知在内线框始终做匀速运动。

（1）求外力F的大小；

（2）在内存在连续变化的磁场从而保证线框能匀速出磁场，求在这段时间内磁感应强度B的大小与时间t的关系；

（3）求在内流过导线横截面的电荷量q。

10．（2021届北京市顺义区高三（下）第二次统练物理试题）如图所示，质量M=0.2kg的滑块套在光滑的水平轨道上，质量m=0.1kg的小球通过长L=0.5m的轻质细杆与滑块上的光滑轴O连接，小球和轻杆可在竖直平面内绕O轴自由转动，开始轻杆处于水平状态，现给小球一个竖直向上的初速度=4m/s，不计空气阻力，重力加速度g取。

（1）若锁定滑块，求小球通过最高点P时对轻杆的作用力F的大小和方向；

（2）若解除对滑块的锁定，求从小球开始运动至到达最高点过程中，滑块移动的距离x；

（3）若解除对滑块的锁定，求小球运动至最高点时的速度v和此时滑块的速度v。

11．（2012届浙江省台州中学高三第五次统练理科综合物理试卷）如图所示，两平行金属板A、B长度为l，直流电源能提供的最大电压为U，位于极板左侧中央的粒子源可以沿水平方向向右连续发射质量为m、电荷量为－q、重力不计的带电粒子，射入板间的粒子速度均为，在极板右侧有一个垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，分布在环带区域中，该环带的内外圆的圆心与两板间的中心重合于O点，环带的内圆半径为R1．当变阻器滑动触头滑至b点时，带电粒子恰能从右侧极板边缘射向右侧磁场。

（1）问从板间右侧射出的粒子速度的最大值是多少?

（2）若粒子射出电场时，速度的反向延长线与所在直线交于点，试证明点与极板右端边缘的水平距离，即与O重合，所有粒子都好像从两板的中心射出一样；

（3）为使粒子不从磁场右侧穿出，求环带磁场的最小宽度d。

12．（2021届北京市顺义区高三（下）第二次统练物理试题）利用超导体可以实现磁悬浮，如图甲是超导磁悬浮的示意图。在水平桌面上有一个周长为L的超导圆环，将一块永磁铁沿圆环中心轴线从圆环的正上方缓慢向下移动，由于超导圆环与永磁铁之间有排斥力。结果永磁铁能够悬浮在超导圆环的正上方高处。

（1）从上向下看，试判断超导圆环中的电流方向；

（2）若此时超导圆环中的电流强度为。圆环所处位置的磁感应强度为、磁场方向与水平方向的夹角为，求超导圆环所受的安培力F；

（3）在接下来的几周时间内，发现永磁铁在缓慢下移。经过较长时间后，永磁铁的平衡位置变为离桌面高处。有一种观点认为超导体也有很微小的电阻率，只是现在一般仪器无法直接测得超导圆环内电流的变化造成了永磁铁下移，若已知永磁铁在高处时，圆环所处位置的磁感应强度大小为，磁场方向与水平方向的夹角为，永磁铁的质量为m，重力加速度为g。

a、永磁铁的平衡位置变为离桌面高处时，求超导圆环内的电流强度；

b、若超导圆环中的电流强度的平方随时间变化的图像如图乙所示，且超导圆环的横截面积为S，求该超导圆环的电阻率。

13．（2023届天津市滨海八所重点学校高三下学期毕业班联考（开学考试）物理试卷）如图所示为一游艺系统示意图。光滑半圆轨道竖直固定，直径沿竖直方向，半径为，A点有一质量为的小物块处于静止状态。光滑足够长的水平平台上有一平板小车，质量为，其左端恰好与半圆轨道的B点平齐，恰能使小物块离开B点后滑上小车。在A点给物块一个水平向左的瞬时冲量I，物块以的速度滑上小车，恰停在小车右端。已知物块与小车之间的动摩擦因数为。求

（1）在B点物块对轨道压力大小；

（2）瞬时冲量I的大小；

（3）小车的长度。

14．（2023届天津市河东区高三下学期二模物理试题）饭卡是学校等单位最常用的辅助支付手段之一，其中一种饭卡其内部主要部分是一个多匝线圈，当刷卡机发出电磁信号时，置于刷卡机上的饭卡线圈的磁通量发生变化，在线圈处引起电磁感应，产生电信号。其原理可简化为如图甲所示，设线圈的匝数为1200匝，每匝线圈面积均为，线圈的总电阻为，线圈连接一电阻组成闭合回路，其余部分电阻不计。线圈处的磁场可视作匀强磁场，其大小按如图乙所示规律变化（设垂直纸面向里为正方向），求：

（1）时线圈产生的感应电动势E的大小；

（2）时间内，电阻R产生的焦耳热Q；

（3）时间内，通过电阻R的电流方向和电荷量q。

15．（2023届天津市河东区高三下学期二模物理试题）蜜蜂飞行时依靠峰房、采蜜地点和太阳三个点进行定位做“8”字形运动，以此告知同伴蜜源方位。某兴趣小组用带电粒子在电场和磁场中的运动模拟蜜蜂的运动。如图所示，空间存在足够大且垂直纸面、方向相反的匀强磁场Ⅰ、Ⅱ，其上、下边界分别为、，间距为d。与之间存在沿水平方向且大小始终为的匀强电场，当粒子通过进入电场中运动时，电场方向水平向右；当粒子通过进入电场中运动时，电场方向水平向左。现有一质量为m、电荷量为的粒子在纸面内以初速度从A点垂直射入电场，一段时间后进入磁场Ⅱ，之后又分别通过匀强电场和磁场Ⅰ，以速度回到A点，磁场Ⅱ的磁感应强度，不计粒子重力。求：

（1）粒子进入磁场Ⅱ时速度v的大小和方向；

（2）磁场Ⅰ的磁感应强度大小。

参考答案：

1．（1）；（2）

【详解】（1）根据动量定理有

解得

（2）A与B通过弹簧发生弹性碰撞，B脱离弹簧时，弹簧恢复原长，碰撞过程动量守恒，能量守恒，取水平向左为正方向，则有

，

解得

B做平抛过程机械能守恒，则有

解得

2．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律

解得

（2）根据全电路欧姆定律

由

解得

（3）断开后，流经的电量即为闭合时板上所带的电量电容器两端的电压

流经的电量

3．（1）；（2）

【详解】（1）如图左端：偏转图由

解得

由几何关系可得

解得

（2）右端偏转图，由几何关系可得

解得

4．（1）0.30 s；（2）；（3）

【详解】（1）竖直方向为自由落体运动，由

得

t = 0.30 s

（2）设A、B碰后速度为，水平方向为匀速运动，由

得

根据动量守恒定律，由

得

（3）两物体碰撞过程中损失的机械能

得

5．（1）；（2），

【详解】（1）根据题意可得金属棒和导体框在没有进入磁场时一起做匀加速直线运动，由动能定理可得

代入数据解得

金属棒在磁场中切割磁场产生感应电动势，由法拉第电磁感应定律可得

由闭合回路的欧姆定律可得

则导体棒刚进入磁场时受到的安培力为

（2）金属棒进入磁场以后因为瞬间受到安培力的作用，根据楞次定律可知金属棒的安培力沿斜面向上，之后金属棒相对导体框向上运动，因此金属棒受到导体框给的沿斜面向下的滑动摩擦力，因匀速运动，可有

此时导体框向下做匀加速运动，根据牛顿第二定律可得

设磁场区域的宽度为，则金属棒在磁场中运动的时间为

则此时导体框的速度为

则导体框的位移

因此导体框和金属棒的相对位移为

由题意当金属棒离开磁场时金属框的上端刚好进入磁场，则有位移关系

金属框进入磁场时匀速运动，此时的电动势为

导体框受到向上的安培力和滑动摩擦力，因此可得

联立以上可得

6．（1）；（2）；（3），方向沿z轴负方向

【详解】（1）离子从小孔S射出运动到金属板N中心点O处，根据动能定理有

解得离子从小孔S射出时相对推进器的速度大小

（2）当磁场仅有沿x方向的分量取最大值时，离子从喷口P的下边缘中点射出，根据几何关系有

根据洛伦兹力提供向心力有

联立解得

当磁场在x和y方向的分量同取最大值时，离子从喷口P边缘交点射出，根据几何关系有

此时；根据洛伦兹力提供向心力有

联立解得

故的取值范围为；

（3）粒子在立方体中运动轨迹剖面图如图所示

由题意根据洛伦兹力提供向心力有

且满足

所以可得

所以可得

离子从端面P射出时，在沿z轴方向根据动量定理有

根据牛顿第三定律可得离子束对推进器作用力大小为

方向沿z轴负方向。

7．（1）；（2），方向水平向右；（3）滑块B停在离小车左端处

【详解】（1）设爆炸后滑块A获得速度大小为，滑块A滑到平台上的C点时停下，有

或

解得

爆炸过程中，滑块A、B组成的系统动量守恒，有

解得

（2）滑块B最终和小车达到共同速度v，根据动量守恒定律有

解得

方向水平向右

（3）设B在小车粗糙段滑行的路程为s，有

解得

即最终滑块B停在离小车左端处。

8．（1）；方向垂直纸面向里；；（2）；

【详解】（1）电子经过电场加速过程，根据动能定理可得

电子带负电，根据左手定则可知磁感应强度B方向垂直纸面向里，电子在磁场中的轨迹如图所示

有

由几何关系可得

联立解得

电子在磁场中做圆周运动的周期

电子在磁场中运动的时间

联立解得

（2）电子在偏转电场中做类平抛运动，设在偏转电场中运动时间为，则有

联立可得

又由

电子离开电场时的动能即为打在靶上P点的动能为

9．（1）0.0625N；（2）；（3）0.5C

【详解】（1）由图可知，在时，磁感强度为大小为，回路电流

线框所受安培力

由于线框匀速运动

解得外力

（2）线框匀速离开磁场，线框中的感应电流为0，磁通量不变时，即

在时，磁感强度大小为，此时的磁通量为

因此在t时刻，磁通量

解得

（3）根据

而

因此

在时间内，电荷量

在时间内，电荷量

在时间，线框无感应电流，所以

总电荷量

10．（1），方向竖直向上；（2）；（3），

【详解】（1）设小球通过最高点时速度为，由动能定理有：

解得

在最高点时有

解得

方向竖直向下。

由牛顿第三定律可得，通过最高点时小球对杆的作用力大小为0.2N，方向竖直向上。

（2）设小球从开始运动到运动至最高点水平位移为x1，滑块向左运动位移为x，任意时刻小球水平方速度大小为，滑块速度到为，任意时刻，取水平向右为正方向，由水平方向动量守恒有

两边同乘以有

因上式对任意时刻附近微小都适用，累积可得

又

解得

（3）在上升过程中，取小球和滑块系统为研究对象，因只有重力做功，系统的机械能守恒，有

取水平向右为正方向，由水平方向动量守恒有

解得

11．（1）；（2）

（3）

【详解】（1）当两板间加最大电压时，从右侧极板边缘飞出的粒子速度最大．由动能定理得

解得

（2）如图，设粒子在电场中的侧移为y，则

又

联立解得

（3）射出粒子速度最大时，对应磁场区域最大，设最大轨迹半径为rm，则

如图所示，设环带外圆半径为R2，则有

解得

则有

考点：带电粒子在电场及磁场中的运动。

12．（1）逆时针；（2）；（3）a、；b、

【详解】（1）根据楞次定律，增反减同可以判断感应电流的磁场方向向上，根据右手螺旋定则可以判断感应电流方向从上往下看为逆时针方向。

（2）把环分成无数等长的微小电流元，每一小段导线长为△，则每一小段导线所受安培力为

由对称性可知，所有小段导线所受的安培力水平分力抵消，所以竖直方向分力的合力即为整段导线所受安培力，设有N段导线则

（3）a：在处可以理解为永磁铁处于平衡状态，则

b：磁铁下降前后环中电流为

根据能量守恒有

根据电阻定律有

联立可得

13．（1）10N；（2）；（3）1m

【详解】（1）滑块在B点时，由牛顿第二定律

解得

FN=10N

根据牛顿第三定律可知在B点物块对轨道压力大小

F′N=10N

（2）从A到B，由机械能守恒定律

其中

I=mv0

解得

（3）物块滑上小车时，由动量守恒定律和能量关系

解得

L=1m

14．（1）；（2）；（3）由N到M，

【详解】（1）在内，由乙图可得

由法拉第电磁感应定律

解得

（2）根据闭合电路欧姆定律

再由焦耳定律

解得

（3）据楞次定律可以判断，流过R的电流方向由N到M，根据

又由于

，

可得

由乙图可知，内磁感应强度变化大小

解得

15．（1），方向与成指向右上方；（2）

【详解】（1）粒子从进入电场做类平抛运动，竖直方向匀速

水平方向做加速运动

解得

则粒子进入磁场Ⅱ的速度大小

设速度v与夹角为，由

解得

可知v方向与成指向右上方。

（2）粒子在磁场中的运动轨迹如图所示

粒子在磁场Ⅱ中的运动

粒子在电场中沿电场方向运动的距离

（或）

由几何关系

粒子在磁场Ⅰ中的运动

解得