福建省各地区2023年高考物理模拟（三模）题按题型分类汇编-02解答题

福建省各地区2023年高考物理模拟（三模）题按题型分类汇编-02解答题

一、解答题

1．（2023届福建省部分地市高三下学期第三次质检（暨第一次省质检）物理试题）在第73届国际宇航大会上，我国“天问一号”火星探测任务团队被国际宇航联合会授予2022年度“世界航天奖”。天问一号着陆器在着陆火星的动力减速阶段，从火星表面附近以的初速度竖直向下做匀减速运动，经速度减为0。已知着陆器质量约为，火星表面重力加速度取，忽略火星自转，求：

（1）着陆器在动力减速阶段下降的距离h；

（2）着陆器在动力减速阶段所受阻力大小f；

（3）若火星的半径是地球半径的，地球表面重力加速度g取，求火星与地球的质量之比。

2．（2023届福建省部分地市高三下学期第三次质检（暨第一次省质检）物理试题）如图所示，间距为的水平导轨右端接有的定值电阻。虚线与导轨垂直，其左侧有方向竖直向上、大小为的匀强磁场。一质量的金属棒垂直于导轨放置在距右侧处，一重物通过绕过轻质定滑轮的绝缘轻绳与金属棒连接。时，将金属棒由静止释放，在时，金属棒恰好经过边界进入磁场。已知导轨足够长，不计导轨与金属棒电阻，金属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g取，不计一切摩擦，求：

（1）金属棒进入磁场前的加速度大小及重物的质量；

（2）金属棒刚进入磁场时，电阻的热功率P；

（3）时金属棒速度为，求此时金属棒与的距离。

3．（2023届福建省部分地市高三下学期第三次质检（暨第一次省质检）物理试题）如图甲所示，离子源持续逸出带电量为、质量为m的离子，其初速度视为0，离子经过加速电场后，以速度沿两平行极板PQ的中线飞入交变电场。已知极板P、Q水平放置，间距为d，长度为L，极板上所加的交变电压如图乙所示，变化周期，所有离子均能从PQ极板右侧射出，不计离子重力及离子间相互作用，求：

（1）加速电场的电压大小；

（2）PQ极板间所加电压U的最大值；

（3）当PQ极板间交变电压为（2）问中所求的时，在PQ极板右侧建立直角坐标系，其中Ox与极板Q的中轴线在同一直线上，图中的两个正方体边长均为d，正方体区域内存在沿y轴正方向、大小为的匀强磁场，正方体区域内存在沿x轴正方向、大小为的匀强磁场，求离子在正方体区域内运动的最长时间。

4．（2023届福建省漳州市高三下学期第三次质量检测物理试题）2022年12月4日，我国“神舟十四号”载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。简化过程如下：返回舱在离地面某高度处打开降落伞，在降落伞的作用下返回舱速度从v0＝64m/s降至v1＝8m/s，此后可视为匀速下降，当返回舱在距离地面h时启动反推发动机，经时间t＝0.25s速度由8m/s匀减速至0后恰落到地面上。设降落伞所受的空气阻力与速率成正比，其余阻力不计。g取10m/s2，降落伞的质量忽略不计，忽略返回舱质量的变化，设全过程为竖直方向的运动。求：

（1）返回舱开始匀减速下降时离地的高度h；

（2）当返回舱速度为v0时的加速度大小a0。

5．（2023届福建省漳州市高三下学期第三次质量检测物理试题）图甲是中华太极图，生动地表示了宇宙万物的结构及运动规律，她人类文明的无价之宝。图乙是大圆O内及圆周上有磁感应强度大小为B，方向相反的匀强磁场太极图。两个半圆的圆心O’，O在圆O的同一直径MN上，半圆直径均为圆O的半径R。曲线MON左侧的磁场方向垂直直面向外。质量为m，电荷量为q的质子（不计重力），以某初速度从N点沿纸面与NM夹角θ=30°射入右侧磁场，恰好通过O点进入左侧磁场，并从M点射出。

（1）求质子的初速度大小v1；

（2）求质子从N点运动到M点所用的时间t0；

（3）若θ＝90°，曲线MON上的磁场方向垂直纸面向里，要使质子不进入曲线MON左侧磁场中，求质子速度的大小范围。

6．（2023届福建省漳州市高三下学期第三次质量检测物理试题）滑板运动是一种极富挑战性的极限运动，图示为其场地简化模型，在同一竖直平面内有两个相同的四分之一弧轴道P、Q静置在光滑水平地面上，圆弧BC、DE与地面分别相切于C、D点。将P锁定，质量为m的小球（视为质点）从B点正上方A处由静止释放，恰好沿B点切线方向进入圆弧轨道，已知P、Q圆弧的半径以及A、B两点间的高度差均为R，重力加速度大小为g，不计一切摩擦和空气阻力。

（1）求小球第一次刚滑到C点时P对小球的支持力人小FN；

（2）若Q的质量为3m，求小球第一次滑过E点后在空中运动的水平位移大小x；

（3）若将P解锁，同时改变P、Q的质量都为M，使该小球仍从A处山静止释放，小球能第二次在BC弧上运动，求P的质量M应满足的条件。

7．（2023届福建省泉州市高三下学期质量监测（三）物理试题）如图，永春牛姆林的七彩滑道曾是福建省内最长的早雪滑道。其倾斜部分可近似为倾角长的斜面。一游客坐在滑垫上，从斜面顶端由静止开始沿直线匀加速下滑，经时间滑到斜面底端，然后滑到水平滑道上，做匀减速直线运动直至停下。游客从斜面底端滑到水平滑道速率不变，滑垫与滑道间的动摩擦因数处处相同，取，重力加速度。求：

（1）滑垫与滑道间的动摩擦因数；

（2）游客在水平滑道上滑行的距离。

8．（2023届福建省泉州市高三下学期质量监测（三）物理试题）跑道式回旋加速器的工作原理如图所示，两个匀强磁场区域I、II的边界平行，相距为，磁感应强度大小相等，方向均垂直纸面向外。之间存在匀强电场，场强大小为，方向与磁场边界垂直。质量为、电荷量为的粒子从端无初速进入电场，次经过电场加速后，从位于边界上的出射口射出。已知之间的距离为，不计粒子重力。求：

（1）粒子射出时的速率；

（2）磁场的磁感应强度大小；

（3）粒子从端进入电场到运动至出射口的过程中，在电场和磁场内运动的总时间。

9．（2023届福建省泉州市高三下学期质量监测（三）物理试题）如图甲，水平地面上放有A、B两块等长、等厚的匀质木板，A、B质量分别为m1、m2，B的左端栓接着一原长为x1的水平轻弹簧，它们中轴在同一水平线上。现让A以速度v0向静止的B运动，忽略一切摩擦。

（1）求整个过程中，弹簧对A的冲量大小；

（2）取一块与A相同的木板C叠放在A的正上方，A、C左右两端对齐，再让A、C起以速度v0向静止的B运动，以A接触弹簧时开始计时，弹簧的长度x随时间t的变化关系如图乙所示，t=t0时刻弹簧长度为x2。

（i）求弹簧的劲度系数；

（ii）若在t=2t0时刻，C的重心在B的上面，求木板长度的取值范围。

参考答案：

1．（1）3840m；（2）6240N；（3）1:10

【详解】（1）根据运动学公式，有

（2）动力减速阶段下降过程中的加速度为

根据牛顿第二定律，有

代入数据解得

（3）在地球表面，万有引力等于重力，有

在火星表面，万有引力等于重力，有

联立可得

2．（1），；（2）；（3）

【详解】（1）时间内，根据运动学公式得

解得

对重物及金属棒整体分析，根据牛顿第二定律得

解得

（2）时刻，金属棒速度为

金属棒刚进入磁场产生的电动势为

感应电流为

电阻的热功率为

（3）时金属棒速度为，对重物及金属棒整体分析，根据动量定理可得

又

联立解得此时金属棒与的距离为

3．(1)；(2)；(3)

【详解】（1）离子经过加速电场后有

解得

（2）离子在平行极板PQ间运动时，水平方向为匀速直线运动

L=v0t

解得

即离子在平行极板PQ间运动的时间恰为电场变化的一个周期，，n=0，1，2，3……时刻进入电场的离子恰从极板边缘离开时，电压最大

解得

(3)离子飞过平行极板PQ过程中，沿竖直方向的速度增量为

即=0，所有离子均以速度v0水平飞出PQ极板进入第一个正方体区域后

解得

离子运动轨迹如图所示

则有

即进入第二个正方体的离子均从正方向CDD1C1的MN连线进入，离子进入第二个正方体区域后，沿x轴方向做匀速直线运动，若能到GG1H1H，则

解得

垂直于磁场的速度分量使离子做圆周运动，即离子边圆周边匀速直线，为螺旋运动

解得

离子运动的侧视图如图所示

离子在第二个正方体圆周运动的周期为

从N点进入的离子在磁场中圆周运动时间最长

即

能在该场中做圆周运动的离子最长时间为

由于t2>t1，即离子在第二个正方体中尚未完成一个螺旋便已离开，其运动的最长时间为

4．（1）；（2）

【详解】（1）当返回舱在距离地面h时启动反推发动机，经时间t＝0.25s速度由8m/s匀减速至0后恰落到地面上，则有

（2）降落伞所受的空气阻力与速率成正比，设返回舱的质量为，返回舱匀速运动时，根据受力平衡可得

当返回舱速度为时，根据牛顿第二定律可得

联立解得

5．（1）；（2）；（3）见解析

【详解】（1）质子的运动轨迹如图所示，设质子的轨道半径为r0，则

由几何关系可得

，

联立解得

（2）质子在磁场中做匀速圆周运动的周期为

质子在左右磁场中运动的时间相等

质子从N点运动到M点所用的时间为

（3）质子在右磁场中运动有

分两种情况讨论

要使质子不进入曲线MON左侧磁场区域，应满足

解得

要使质子不进入曲线MON左侧磁场区域，应满足

解得

质子速度的大小范围为

，

6．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）小球从A运动到C点的过程中，根据机械能守恒可知

解得

小球第一次刚滑到C点时，根据牛顿第二定律有

解得

（2）设小球达到E点时竖直方向上的分速度大小为，水平分速度为，则

小球第一次从E点离开Q后在空中做斜上抛运动，设空中运动时间为，则

解得

（3）设小球第一次通过C点时的速度大小为，则

解得

小球第一次从D点滑上DE到再次回到D点的运动过程中，小球和Q组成的系统机械能守恒，在水平方向上动量守恒，则

解得

小球能第二次在BC上运动，应满足

解得

7．（1）；（2）

【详解】（1）设游客在斜面上滑行的加速度大小为，根据运动学公式、牛顿第二定律得

①

②

由①②得

③

（2）游客到达斜面底端时速度大小为v，则

④

设游客在水平面上滑行的加速度大小为，根据运动学公式、牛顿第二定律得

⑤

⑥

由③④⑤⑥得

⑦

8．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）设经过n次加速后粒子的速率为v，根据动能定理得

解得

（2）粒子从K点离开前的轨道半径为

粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得

解得

（3）粒子在电场中做初速度为零的匀加速运动，设加速度大小为a，在电场中运动的总时间为，则

解得

在磁场中运动周期

粒子在䃍场中运动的总时间为，则

解得

9．（1）；（2）（i），（ii）

【详解】（1）设弹簧恢复原长时A、B的速度分别为、，由系统动量守恒、能量守恒得

设整个过程中弹簧对A的冲量大小为I，由动量定理得

联立解得

（2）因为A、C间无摩擦，放上C之后C对A、B运动不影响，C在A、B上全程做匀速运动。

（i）设时A、B的速度为v，弹簧弹性势能为EP，由系统动量守恒、能量守恒得

设弹簧的劲度系数为k，形变量为，由功能关系得

联立解得

（ii）设弹簧被压缩过程中某一时刻A、B的速度分别为、，由系统动量守恒得

经过短时间，有

将时间分为无数段，设时间内A的位移为，B的位移为，由⑩式得

时刻，弹簧恢复原长，有

若C的重心恰好运动至B的左端，设木板的长度为，则有

若C的重心恰好运动至B的右端，设木板的长度为，则有

木板长度L应为

联立解得