河南省各地区2023年高考物理模拟（二模）题按题型分类汇编-03解答题

这是一份河南省各地区2023年高考物理模拟（二模）题按题型分类汇编-03解答题，共29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．（重庆市2022-2023学年高三下学期教学质量检测物理试题）如图所示，质量、长度的木板A静置在足够大的光滑水平地面上，质量、可视为质点的物块B放在木板A右端，现对木板A施加一水平向右的恒力F＝5N，两者由静止开始运动，作用一段时间后撤去恒力F，物块B恰好能到达木板A的左端。已知物块B与木板A间的动摩擦因数，取重力加速度大小，求：
（1）物块B与木板A间因摩擦产生的热量Q；
（2）摩擦力对物块B的冲量大小I。
2．（2023届河南省焦作市高三下学期第二次模拟考试理综物理试题）真空中的平面直角坐标系xOy第一象限存在沿y轴正方向的匀强电场，其余象限存在垂直纸面向里的匀强磁场。如图所示，一质量为m、电荷量为）的带电粒子，从y轴上的P点以速度平行于x轴射入第一象限，然后从x轴上的Q点进入第四象限，经第三象限后通过x负半轴上的M点，之后从y轴上的点（图中未画出）再次进入匀强电场，又从x轴上的点（图中未画出）第二次进入第四象限。已知，，，点关于原点对称，不计粒子受到的重力。
（1）求匀强电场的电场强度大小E；
（2）求匀强磁场的磁感应强度大小B；
（3）试分析点有没有可能与P点重合，若不可能，点应该在P点上方还是下方？点有没有可能与Q点重合？若不可能，点应该在Q点左侧还是右侧？
3．（2023届河南省焦作市高三下学期第二次模拟考试理综物理试题）大气层是地球最外部包围着海洋和陆地的气体圈层，可分为对流层、平流层和高层大气，厚度在1000千米以上，与液体中的压强类似，地球表面的大气压可认为是对流层空气受到地球的引力而产生的。地球可看作半径的均质球体，测得地球表面的大气压，空气的平均分子量为29，对流层空气的平均密度，已知阿伏加德罗常数，取重力加速度大小，求：
（1）对流层的厚度h（保留两位有效数字）；
（2）对流层空气分子间的平均距离d（保留一位有效数字）。
4．（重庆市2022-2023学年高三下学期教学质量检测物理试题）真空中半径为R的半圆柱体玻璃砖的截面图如图所示，固定放置一块平行于半圆柱体底面的平面镜。一束单色光从玻璃砖底面上的P点垂直射入玻璃砖，从玻璃砖侧面上的Q点射出，经平面镜反射后从玻璃砖侧面再次进入玻璃砖，从M点垂直玻璃砖底面射出。已知O、P间的距离为，平面镜与玻璃砖底面间的距离为，真空中的光速为c。求：
（1）玻璃砖的折射率n；
（2）光从P点传播到M点的时间t。
5．（2023届河南省新乡市高三下学期第二次模拟考试理综物理试题）如图所示，以粗糙的水平轨道为x轴，在之间有方向水平向右的匀强电场，在之间有磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向内的匀强磁场。现将电荷量为q、质量为m的滑块（视为质点）从坐标原点O处由静止释放。已知滑块在磁场中做匀速直线运动，重力加速度大小为g，滑块与轨道间的动摩擦因数为。求：
（1）滑块在运动过程中的最大速度v以及电场的电场强度大小E；
（2）滑块运动的总时间t。
6．（2023届河南省新乡市高三下学期第二次模拟考试理综物理试题）如图所示，一圆心为O、半径、质量的光滑半圆形轨道竖直放在足够大的光滑水平面上并锁定，其下端A点与静置于水平面上长、质量的薄板右端相切且紧靠。质量的物块甲静置于薄板的左端，物块乙静置于薄板的右端。甲在大小、方向水平向右的恒定拉力作用下由静止开始运动，当甲到达薄板的右端时撤去拉力，甲与乙发生弹性正碰（碰撞时间极短），碰撞后乙沿半圆形轨道通过最高点C，随后立即取走乙；甲沿半圆形轨道运动到与O点等高的B点时的速度为零。已知甲与薄板间的动摩擦因数，乙与薄板间的动摩擦因数，取重力加速度大小，最大静摩擦力均与相应的滑动摩擦力相等，甲、乙均视为质点。
（1）求甲与乙碰撞前瞬间甲的速度大小；
（2）求乙的质量以及乙通过C点时对半圆形轨道的弹力大小N；
（3）若将半圆形轨道解锁，在乙的左侧涂上黏性物质（甲，乙碰撞后黏在一起），在甲、乙碰撞前瞬间撤去拉力，其他情况不变，求甲最终与薄板左端间的距离x以及甲的最终速度大小。
7．（广东省名校联盟2022-2023学年高三下学期大联考物理试题）如图所示，圆柱形容器内盛有水，将质量为m、容积为V、横截面积为S的薄玻璃管开口向下缓慢竖直插入水中，放手后玻璃管在水下某位置保持悬浮状态。水的密度为，重力加速度大小为g，将玻璃管内的空气视为理想气体。
（1）求玻璃管在水下保持悬浮状态时，玻璃管内水的长度；
（2）若大气压强恒为，将玻璃管从水下缓慢上提（玻璃管内空气的温度不变），放手后玻璃管漂浮在水面上，求此时水进入玻璃管的长度。
8．（山西省金太阳307C2022-2023学年高三下学期百日冲刺理综物理试题）某玻璃砖的横截面如图所示，其由半径为R的四分之一圆ABE与长方形BCDE组成，BE长为R，BC长为2R，一束单色光以平行于AB的方向照射到圆弧面上的F点，图中=30°，从CD边射出。玻璃砖对该光的折射率n=，光在真空中的传播速度为c。求：
（1）光线进入玻璃砖后的折射光线与AC的夹角（锐角）；
（2）光在玻璃砖内传播的时间t。
9．（2023届河南省安阳市高三下学期二模理综物理试题）如图所示，在光滑水平平台上放置可视为质点的质量分别为的小物块A、B。紧靠平台的光滑地面上放有质量为的木板C，木板C刚好与平台等高，C的左端放着一个与小物块B完全一样的小物块D（可视为质点），两者处于静止状态，所有物块与木板之间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。开始时A、B都静止，A、B间有一锁定的压缩轻质弹簧，弹簧与A、B不拴接，其弹性势能。现解除锁定，此后B与D发生碰撞后结合在一起，碰撞过程时间极短。空气阻力不计，重力加速度g取。
求：
（1）物块A、B被弹开时各自的速度大小；
（2）物块B与D相碰后的速度大小；
（3）木板长度L至少为多长时小物块D才不会滑出木板。
10．（2023届河南省安阳市高三下学期二模理综物理试题）如图所示，直角坐标系中P点右方边长为正方形边界abcd中有垂直纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，P为ad中点，P点左方第一象限有竖直向上的匀强电场，第二象限有沿x轴负方向的匀强磁场。一质量、电荷量的粒子（重力不计）从磁场边界ab上某点D（未画出）以速度大小射入后，从P点沿x轴负方向进入电场，经y轴上的Q点进入第二象限内，在以后的运动过程中恰好未从xOZ面上飞出磁场。
求：
（1）D点的横坐标；
（2）第一象限内电场强度的大小及粒子到达Q点时速度的大小；
（3）第二象限匀强磁场的磁感应强度大小B；
（4）粒子在第二象限中每次过x轴的位置的横坐标（结果可保留或根号）。
11．（2023届河南省安阳市高三下学期二模理综物理试题）如图所示，一根一端封闭粗细均匀的导热玻璃细管AB开口向上竖直放置（横截面积为S），管内用高h的水银柱封闭了一段空气柱。水银柱液面距管口l0，此时该地的大气压强为p0，环境温度为T1。然后再把该容器竖直浸入温度为T2的热水中，水银柱缓慢上升，最终恰好与容器口相平，容器中封闭的气体可视为理想气体，重力加速度为g。
求：
（1）初始时，被封闭气体的长度l；
（2）若水银密度为ρ，密闭气体温度由T1升高到T2的过程中吸收的热量为Q，则密闭气体增加的内能为多少。
12．（2023届河南省安阳市高三下学期二模理综物理试题）如图是一横截面为三角形的玻璃三棱柱，。现有一束光线沿着截面从AC边上的O点以的入射角射入，折射后到达斜边BC发生反射，最后又垂直AC边射出，求：
（i）该玻璃的折射率；
（ⅱ）判断在AB边、BC边是否有光线射出。
13．（2023届河南省开封市高三下学期第二次模拟考试理综物理试题）如图所示，四分之一光滑圆弧槽固定在光滑的水平地面上，质量为M的小球B静止在槽的左侧，现有一质量为m的小球A以速度向右运动并与小球B发生完全弹性碰撞，之后小球A不再向右运动且两小球能发生第二次碰撞。
（1）求的取值范围；
（2）小球B离开地面的高度为H，求H的取值范围。
14．（2023届河南省开封市高三下学期第二次模拟考试理综物理试题）建立如图所示的坐标系xOy，x轴紧挨着光滑绝缘的水平地面。在且区域内存在着彼此垂直的匀强电场与匀强磁场，匀强电场平行y轴向上，匀强磁场垂直纸面向里。质量为m且带电量为q的小球（视为点电荷）从坐标原点以速度沿x轴射入该区域，小球在复合场中做匀速圆周运动，并恰好从坐标为的点飞离复合场。忽略空气阻力，小球在运动过程中电荷量保持不变，重力加速度为g，试求：
（1）匀强电场E及匀强磁场B的大小；
（2）小球落地时的坐标；
（3）若小球从坐标原点以速度沿x轴射入该区域，此后经多长时间第5次进入复合场，并确定进入点的坐标。
15．（2023届河南省开封市高三下学期第二次模拟考试理综物理试题）如图所示，一端开口，长为的玻璃管锁定在倾角为的光滑斜面上，一段长为的水银柱密封一定质量的理想气体。环境温度为，已知当地大气压
（1）如果解除锁定，玻璃管沿斜面下滑，稳定后水银恰好未溢出管口，求解除锁定前水银柱上端距管口的距离；
（2）如果对密封气体缓慢加热（玻璃管仍然锁定在斜面上），求水银柱恰好移动到管口时的温度。
16．（河南省开封市五县联考2019-2020学年高二（下）期末考试物理试题）如图所示，在平静的水面下处有一静止点光源，水对该光源发出的单色光的折射率为。请解答下列问题：
(1)试证明：在点光源正上方观察，看到点光源的视深为（在角很小时，近似认为：）；
(2)如果点光源从时刻开始，竖直向上做加速度为的匀加速运动，在水面上方可以看，到一圆形的透光面，求经时间后该圆形透光面的面积（光源未出水面）。
17．（2023届河南省平顶山市安阳市高三下学期二模理综物理试题）如图所示，一足够长的水平传送带以速率逆时针匀速运动，质量均为的物块P、Q由绕过定滑轮的轻绳连接，轻绳足够长且不可伸长，某时刻P、Q速度大小为，P从传送带左端冲上传送带，P与定滑轮间绳子水平。已知物块P与传送带间的动摩擦因数，重力加速度，不计滑轮的质量与摩擦，整个运动过程中物块Q没有上升到定滑轮处。求：
（1）物块P在传送带上运动的加速度；
（2）物块P从滑上传送带到离开传送带过程中，传送带多消耗的电能。
18．（2023届河南省平顶山市安阳市高三下学期二模理综物理试题）如图，间距的平行光滑金属导轨固定在倾角为的斜面内，其上站连接着阻值的电阻，导轨所在空间存在方向垂直于导轨平面向下、磁感应强度均为的两个匀强磁场区域I和Ⅱ，磁场边界与导轨垂直，区域I的宽度和两个磁场区域的间距相等，均为d。现将一个质量、阻值、长度也为L的导体棒bc从区域I上方某处由静止释放，导体棒bc恰好能够匀速穿越区域I，且进入区域Ⅱ瞬间的加速度大小为。导轨电阻不计，bc与导轨接触良好，重力加速度，。求：
（1）导体棒bc释放时距区域I上边界的距离x；
（2）导体棒bc穿越区域I需要的时间，及此过程中bc上产生的热量。
19．（2023届河南省平顶山市安阳市高三下学期二模理综物理试题）如图所示，固定的竖直圆筒由上段细筒和下段粗筒组成，粗筒横截面积是细筒的4倍，细筒足够长，粗筒中A、B两轻质光滑活塞间封有理想气体，活塞A上方有水银。用外力向上托住活塞B，使之处于静止状态，活塞A上方的水银面与粗筒上端相平，水银深，气柱长，大气压强。现使活塞B缓慢上移，当粗筒中水银的深度为时，求：
（1）此时粗筒内气体的压强；
（2）此时气柱长度。
20．（宁夏银川一中2017届高三下学期四模考试理综物理试题）如图所示，ABC为一透明材料制成的柱形光学元件的横截面，该种材料的折射率，AC是一半径为R的1/4圆弧，O为圆弧面圆心，ABCD构成正方形，在O处有一点光源．从点光源射入圆弧AC的光线，进入透明材料后首次射向AB或BC界面时，有一部分不能从AB或BC界面直接射出．下面的问题只研究进入透明材料后首次射向AB或BC界面的光线，已知AB面上的P点到A点的距离为．求：
(1)从P点射出的光线的折射角；
(2)AB和BC截面上没有光线射出部分的总长度．
参考答案：
1．（1）；（2）
【详解】（1）根据功能关系有
解得
（2）设物块B在木板A上滑动时的加速度大小为a，恒力F的作用时间为，撤去恒力F后物块B在木板A上滑动的时间为，恒力F撤去前、后木板A的加速度大小分别为、，则有
解得
2．（1）；（2）；（3）不可能，下方，不可能，右侧
【详解】（1）设带电粒子从P点运动到Q点所用时间为，则有
，
解得
（2）由于M点与Q点关于原点对称，因此粒子在磁场中运动轨迹的圆心一定在y轴上，设粒子在Q点时的速度大小为v，与x轴的夹角为θ，粒子在磁场中的轨道半径为R，则有
，，，
解得
（3）由于粒子运动轨迹的圆心一定在y轴上，因此粒子经过y轴上的点时速度方向与y轴垂直。假设点与P点重合，则粒子经过点时速度与y轴正方向所成的角一定为钝角（如图所示，轨迹的圆心一定位于第三象限），出现矛盾；假设点在P点上方，粒子经过点时速度与y轴正方向所成的角同样为钝角，综上点一定在P点的下方。
假设第一象限存在同样的匀强磁场，那么粒子经过点后将沿圆弧运动并一定经过Q点，而粒子的运动为从点开始的类平抛运动，与假设中的圆周运动的加速度大小相等，由于平抛运动轨迹的弯曲程度会越来越小，故抛物线会处于圆周的上方，所以点一定在Q点右侧。
3．（1）；（2）
【详解】（1）由于大气压与液体中的压强类似，所以有
解得
（2）对流层空气的摩尔质量
设单位体积内含有空气分子的个数为，每个空气分子占据的体积是边长为d的立方体，则有
解得
4．（1）；（2）
【详解】（1）光路图如图所示
结合几何关系可有
，，
玻璃砖的折射率
解得
（2）设光在玻璃砖中的传播时间为，在真空中的传播时间为，则有
，
光从P点传播到M点的时间
解得
5．（1），；（2）
【详解】（1）滑块在磁场中做匀速直线运动，根据物体的平衡条件有
解得
对滑块在之间运动的过程，根据动能定理有
解得
（2）设滑块在电场与磁场中运动的时间分别为，在右侧运动的加速度大小为a，时间为，有
又
解得
6．（1）3m/s；（2）0.1kg，7.5N；（3）0.3m，
【详解】（1）设在拉力作用的过程中甲的加速度大小为，根据牛顿第二定律有
解得
根据匀变速直线运动的规律有
解得
（2）设甲与乙发生碰撞后瞬间的速度大小分别为、，则有
，
对甲从A点运动到B点的过程，根据机械能守恒定律有
解得
设乙通过C点时的速度大小为，对乙从A点运动到C点的过程，根据机械能守恒定律有
设乙通过C点时所受半圆形轨道的弹力大小为，则有
根据牛顿第三定律有
解得
（3）假设撤去拉力前甲，乙均在薄板上滑行，薄板的加速度大小为a，乙的加速度大小为，则有
，
解得
，
因为
所以假设成立，设经时间t，甲与乙发生碰撞，根据匀变速直线运动的规律有
解得
当甲与乙发生碰撞时，甲与薄板左端间的距离
解得
碰撞前瞬间甲、乙的速度大小分别为
，
设甲与乙碰撞后瞬间的共同速度大小为，根据动量守恒定律有
解得
因为此时薄板的速度大小
所以碰撞后甲，乙、薄板的速度相同，故有
7．（1）；（2）
【详解】（1）玻璃管的长度
根据物体的平衡条件，当玻璃管在水面下保持悬浮状态时重力等于浮力，有
解得
（2）设当玻璃管漂浮在水面上时，玻璃管内空气的压强为，根据物体的平衡条件有
对玻璃管内的空气，根据玻意耳定律有
解得
8．（1）=30°；（2）
【详解】（1）光路如图所示，光线射入玻璃砖时的入射角i=60°
又
解得
r=30°
根据几何关系可得
=30°
（2）临界角的正弦值
可得临界角C＜60°，因此光在BC边发生全反射。F、G两点间的距离
G、H两点间的距离
光在玻璃砖内传播的速度大小
又
解得
9．（1）1m/s，4m/s；（2）2m/s；（3）0.4m
【详解】（1）对于物块A、B以及轻质弹簧组成的系统，由于其所处平台水平光滑，所以在弹簧解锁前后，系统动量守恒且能量守恒。取向右为正方向，设物块A、B被弹开时各自的速度大小分别为vA、vB，根据动量守恒，有
根据能量守恒，有
解得
，
（2）物块D与物块B完全一样，B与D发生碰撞后结合在一起，设二者碰撞后的速度大小为vD，对于B与D组成的系统，根据动量守恒，有
解得
（3）设木板长度为Lmin时，小物块D滑到木板最右端与木板共速，恰好不掉下来，设共速时它们的速度大小为vC，对于小物块B、D及长木板C组成的系统，根据动量守恒，有
根据能量守恒，有
解得
所以，木板长度L至少为0.4m时，小物块D才不会滑出木板。
10．（1）；（2），；（3）；（4）粒子在第二象限中第n次过x轴的位置的横坐标为 （n=1，2，3…）
【详解】（1）粒子从D点进入磁场后做匀速圆周运动，之后从P点沿x轴负方向进入电场，则其轨迹的圆心点在直线da上，可大致画出其运动轨迹，如下图所示，对粒子有

解得其轨道半径为

则a点到D点的距离l为
D点的横坐标为
（2）粒子从P点到Q点做类平抛运动，设水平位移大小为x，竖直位移大小为y，到达Q点的竖直速度为，有

解得

则粒子到Q点时速度为
（3）（4）粒子进入第二象后的运动，可分解为沿x轴负方向的匀速直线运动（速度大小为），和在垂直于x轴的平面内的匀速圆周运动（线速度大小为，设其轨道半径为R），有

解得

粒子恰好未从x轴上飞出磁场，则其轨迹和x轴相切，根据左手定则，粒子在第二象限中从Q点第一次经过x轴时所用的时间为，由几何关系知Q点到O点的距离等于R，有

解得

之后粒子做周期性运动，每次经过x轴所间隔的时间都是T，沿x轴负方向前进的距离都为
所以，粒子在第二象限中第n次过x轴的位置的横坐标为
（n=1，2，3…）
11．（1）；（2）
【详解】（1）以密封气体为研究对象，根据盖吕萨克定律有
解得
（2）以水银柱为研究对象，根据平衡条件有
可得
水银柱缓慢上升过程中外界对气体做负功，有
根据热力学第一定律可得
12．（i）；（ii）都没有光线射出
【详解】（i）根据光路图，由几何关系可知，光在AB界面处的入射角为，光在BC界面处的入射角，光在AC界面处的入射角，由折射定律可知玻璃的折射率
（ii）玻璃材料的全反射临界角为
解得
由以上的分析可知，光在BC界面处的入射角大于玻璃材料的全反射临界角，光在AB界面处的入射角等于玻璃材料的全反射临界角，所以在AB边、BC边都无光线射出。
13．（1）；（2）
【详解】（1）设碰撞后两小球的速度分别为、，由于两小球发生完全弹性碰撞，则由动量守恒定律得
由机械能守恒定律得
解得
，
因小球A不再向右运动且两小球能发生第二次碰撞，由此可得
，
于是可解得
（2）当，二者碰撞后交换速度得同时能量全部转移，故此种情况下小球B离开地面的距离最大，此种情况下有
当时，小球B离开地面的距离最小，此种情况下有
对小球B由机械能守恒得
解得
，
故的取值范围为
14．（1），；（2）（）；（3），（9a，a）
【详解】（1）小球在复合场中做匀速圆周运动，故电场力与重力平衡，洛伦兹力提供圆周运动的向心力，则有
解得
小球恰好从坐标为的点飞离复合场，由几何关系得
洛伦兹力提供向心力
联立解得
（2）小球飞离复合场后做平抛运动，则有
，
解得
故小球落地时的坐标为（）
（3）若小球从坐标原点以速度沿x轴射入该区域，小球在磁场中运动的轨迹半径为
解得
小球在磁场中运动的时间
小球离开磁场后做竖直上抛运动，运动时间
小球在第一象限做周期性运动，其周期为
小球从坐标原点到第5次进入复合场的时间
第5次进入复合场的横坐标为
故进入点的坐标（9a，a）。
15．（1）；（2）
【详解】（1）设未解除锁定时气体的压强为、体积为，玻璃管的横截面积为，水银柱的长度为，水银柱上端距管口的距离为，则有
，
解除锁定后，设气体的压强为，体积为，则有
，
此过程为等温变化，由玻意耳定律可得
代入数据解得
（2）设初始时气体的温度为，锁定升温后，设气体的压强为、体积为、温度为,则有
，，
可见，此过程为等压变化，由盖吕萨克定律可得
代入数据解得
16．(1)见解析；(2)
【详解】(1)如图所示的光路图，在点光源正上方观察时，、都比较小
由折射定律得
由几何关系得
又角很小时，近似认为
故
即
(2)如图所示
光在水面发生全反射有
时刻光源距水面的距离为
光斑的半径
光斑的面积
解得
17．（1）；（2）
【详解】（1）物块P滑上传送带时，滑动摩擦力向左，设减速的加速度为，对P和Q的系统，有
解得
当物块P向右的速度减为零后，P和Q一起向左加速，加速度为
因，则而当P和Q一起向左加速到左端时还未与皮带共速，即物块P在传送带上运动的加速度始终为。
（2）P和Q一起向右减速到零的时间为，有
则P和Q做往返匀变速运动到离开，皮带向左的位移为
故物块P从滑上传送带到离开传送带过程中，为了维持皮带匀速转动，牵引力等于滑动摩擦力，而作用在皮带上的牵引力做正功来消耗电能，则传送带多消耗的电能为
18．（1）1.6m；（2）0.5s，
【详解】（1）设在区域Ⅰ中匀速运动的速率为，在区域Ⅰ中，切割磁感线产生的感应电动势为
感应电流为
所受安培力为
由力的平衡条件有
代入数据联立求解得
进入区域Ⅰ前，做匀加速直线运动，由运动学规律有
代入数据解得
（2）设进入区域Ⅱ瞬间的速率为，在进入区域Ⅱ瞬间，切割磁感线产生的感应电动势为
感应电流为
所受安培力为
因，故，可知加速度方向竖直向上，由牛顿第二定律有
代入数据联立求解得
由运动学规律有
代入数据得
导体棒bc匀速穿越区域I所用时间为
穿越区域Ⅰ的过程中，设电路中产生的总热量为，则上产生的热量为
由能量守恒定律有
代入数据解得
19．（1）；（2）
【详解】（1）设细筒的横截面积为，则粗筒的横截面积为，初始状态中下方气体压强为，根据平衡条件可知初始状态
随着粗筒内水银深度逐渐变成时，水银体积不变，则
解得细筒中的液面高度为
汞柱高度为
此时
（2）根据封闭气体等温变化
，，
解得末状态气柱长度
20．(1)60°；(2)
【详解】(1)设射向P点的光线入射角为
根据折射定律
解得
(2)设材料的临界角为C，射向M点的光线恰好发生全反射，则有
AB截面没有光线射出部分的长度
两截面上没有光线射出部分的总长度