江苏省各地区2023年高考物理模拟（二模）题按题型分类汇编-02解答题

这是一份江苏省各地区2023年高考物理模拟（二模）题按题型分类汇编-02解答题，共21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．（2023届江苏省南通市高三下学期二模物理试题）半径为的单匝线圈放置在绝缘的水平面上，线圈的电阻为R，O为圆心．以O为圆心、半径为的圆形区域内存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度随时间的变化规律为，在磁感应强度由减为0的过程中，求：
（1）线圈中产生的感应电流I；
（2）线圈中产生的焦耳热Q和通过线圈横截面的电量q。
2．（2023·江苏南通·统考二模）装有氮气的气球半径为R，现向气球内缓慢充入氮气，当气球膨胀至半径为2R时破裂．已知大气压强为p0，该气球内外压强差（β为常量、r为气球半径），球的体积公式为。求：
（1）气球破裂前瞬间球内气体压强p和充气过程中气球对球外大气做的功W；
（2）充气前球内气体质量与破裂前瞬间球内气体质量之比k。
3．（2023·江苏南通·统考二模）如图所示，真空中有范围足够大、垂直xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在x轴下方有沿-y轴方向的匀强电场，电场强度大小为E。质量为m、电荷量为＋q的粒子在xOy平面内从y轴上的P点以初速度大小为射出，不考虑粒子的重力。
（1）若粒子与-y轴方向成α角从P点射出，刚好能到达x轴，求P点的纵坐标y；
（2）若粒子沿-y轴方向从P点射出，穿过x轴进入第四象限，在x轴下方运动到离x轴最远距离为d的Q点（图中未标出），求粒子在Q点加速度的大小a；
（3）若所在空间存在空气，粒子沿－y轴方向从P点射出，受到空气阻力的作用，方向始终与运动方向相反，粒子从M点进入第四象限后做匀速直线运动，速度与＋x轴方向成角。求粒子从P点运动到M点的过程中克服阻力所做的功W和运动的时间t。
4．（2023·江苏南通·统考二模）如图所示，一半径为5a、质量为3m的四分之一圆柱形工件OMN放置在光滑的水平面上，其表面固定有内壁光滑的圆形轻质细管，细管在工件中心截面上，轻绳左端固定在竖直墙面上的P点，右端连接一质量为m的小球，PM间的轻绳水平且足够长，工件在水平向右的推力F（未知）作用下保持静止，小球静止在Q点，OQ连线与水平方向夹角，已知，，重力加速度为g。
（1）求此时推力大小F；
（2）将工件缓慢向右移动至小球刚好到M点时撤去推力，给工件轻微扰动，小球从顶点M滑落至底端N，求此过程中P点对绳拉力冲量的大小I；
（3）若撤去轻绳，将小球放置在M点，由静止释放小球和工件，求小球滑至Q点时速度的大小。
5．（2023·江苏·统考二模）如图所示，一透明材料块，下部是半径为R、高3R的圆柱体，上部为半径为R的半球，O1为球心，O1O2为中心轴，在O1正下方距离R处有一个点光源S，向各个方向发光。
（1）若该材料的折射率，光线SA与轴成α角，照射到表面A点后恰能平行中心轴出射，求α角的大小；
（2）不考虑光的反射，若要使该透明材料块表面各处均有光线出射，该材料的折射率不能超过多大？
6．（2023·江苏·统考二模）湖面上停着A、B两条小船，两船平衡位置连线的中点有个浮标，一列波速为的水波在湖面上沿连线从A向B传播，每条小船每分钟上下浮动20次。时，A船位于波峰，B船恰好在平衡位置，且正在向下运动，已知两船间只有一个波谷，求：
（1）两船平衡位置间的距离x；
（2）浮标恰好位于平衡位置的时刻。
7．（2023·江苏·统考二模）图为一“永动机”玩具的模型，是一组光滑细金属双轨，轨道间距为，段水平。按下一个隐蔽开关后，把质量的钢球从软木盘中心洞口O无初速释放，钢球便沿轨道运动至d点斜向上飞出，速度与水平方向成，之后恰好落到洞口O点附近的G点，接着在洞口附近来回运动一段时间后，再次从洞口无初速落下，此后不断重复以上过程。不计空气阻力，，。
（1）已知钢球直径，求钢球在段上滚动时，每条轨道对钢球的支持力F；
（2）若将钢球视做质点，处在同一高度，水平距离，求钢球从d点飞出后能上升的最大高度h；
（3）要使钢球能“永动”，求小球每运动一圈，玩具中隐蔽的加速装置需对小球做的功W。
8．（2023·江苏·统考二模）如图所示，三个相同的圆形磁场两两相切，圆心分别为、、，半径均为，磁场磁感应强度均为B，方向垂直纸面。A为两圆形磁场的切点，O为的中心，在及延长线上有一个极小的可以移动的粒子发射装置P，在该装置中，带正电荷的粒子飘入电压为U的加速电场，然后垂直出射。当发射装置P处在连线及延长线上某处时，调节合适的加速电压U，使粒子分别经过三个磁场后，又垂直飞回装置P所在位置．已知粒子比荷，且当P处在A点时，粒子出射速度，粒子重力忽略不计。
（1）求磁感应强度B的大小和方向；
（2）求P距A多远时加速电压最大，并求该最大值；
（3）设P与A的距离为x，试写出U与x的函数关系，并注明x的取值范围（所有已知物理量均以题目中的字母表示）。
9．（2023·江苏南京·统考二模）如图甲所示，一个导热汽缸水平放置，内部封闭着热力学温度为的理想气体，活塞截面积为，活塞与汽缸底部距离为，大气压为，重力加速度为，活塞与汽缸之间摩擦忽略不计。先保持温度不变，将汽缸缓慢转动90°（如图乙），活塞与汽缸底部距离变为。再对气体缓慢加热，活塞离汽缸底部距离变为（如图丙），求：
（1）活塞的质量；
（2）气体加热后的热力学温度。
10．（2023·江苏南京·统考二模）某种发电机的原理如图所示，矩形线圈处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定轴OO′匀速转动，角速度为。已知线圈的匝数为，边长为，边长为，线圈总电阻为，线圈与阻值为的外电路连接，交流电压表为理想电表。求：
（1）线圈从图示位置转过90°的过程中，通过电阻的电量。
（2）发电机正常工作时，交流电压表的示数。
11．（2023·江苏南京·统考二模）如图甲所示，质量为的足够长木板C置于水平面上，滑块A、B质量均为，置于C上，B位于A右方某处。A、C间的动摩擦因数，B、C间，C与地面间的动摩擦因数。给C施加一水平向右的恒力，A、B第一次相遇时间为。可得与的关系如图乙所示。（设A、B间碰撞为弹性正碰，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，）求：
（1）滑块A、B的最大加速度、；
（2）A、B之间的初始距离和滑块A的质量；
（3）若，从刚开始施加力至A、B第二次相撞时拉力所做的功。
12．（2023·江苏南京·统考二模）如图所示，真空中存在一间距为的水平平行板电容器，板长，板间电压为U、匀强电场方向向上，MN为一垂直上极板PQ的足够长的光屏，其下端N与极板右端Q重合，在MN所在竖直线右侧存在匀强磁场。在下极板左端有一个粒子源A，可以紧贴极板水平向右连续发射带正电的粒子，粒子比荷为，初速度。已知粒子打到极板或光屏时会被吸收，粒子之间的作用力不计，粒子的重力不计。
（1）为使粒子能够从极板间射出，求电压U的最大值；
（2）若匀强磁场方向垂直纸面向里，大小为，电压U可任意调节，则求粒子击中光屏形成痕迹的长度。
（3）若匀强磁场方向改成水平向右，大小变为，电压U可任意调节，在极板右侧放置另一块与MN平行的足够大的光屏CD，CD在磁场中只能左右移动，则求粒子打在光屏CD上留下所有痕迹的面积S。
参考答案：
1．（1）；（2）；
【详解】（1）设线圈中感应电动势E，则
线圈中的感应电流
解得
（2）磁感应强度减为零的时间
电流的热效应
解得
通过的电量
解得
2．（1）；；（2）
【详解】（1）破裂前⽓球半径为2R，内外压强差
⼤⽓压强为p0，则球内⽓体压强为
⽓球膨胀时对外界⼤⽓做正功，⽓球体积变化
则
解得
（2）充⽓前球内⽓体压强为
设充⽓前球内⽓体的体积为，破裂前原来⽓体在压强为p的状态下体积为，则
破裂前球内⽓体的总体积为，质量之⽐
解得
3．（1）；（2）；（3），
【详解】（1）设粒⼦在磁场中做圆周运动的半径为R，则由洛伦兹力充当向心力可得
由⼏何关系得
解得
（2）设粒⼦进⼊第四象限离x轴距离最⼤时速度为，电场⼒对粒⼦做正功，由动能定理可得
由⽜顿第⼆定律有
解得
（3）设粒⼦进⼊第四象限以速度做匀速运动，受力分子如下图
受⼒关系有
粒⼦从P点运动到M点，由动能定理得
解得
粒⼦从P点运动到M点过程中任意时刻满⾜
则P点运动到M点的时间为
解得
4．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）设绳子的拉力为,对整体分析可得
对⼩球分析有
解得
（2）在极短时间内⼯件前进△x，⼩球在管内运动的弧⻓也为△x，即⼩球相对⼯件的速度⼤⼩等于⼯件前进的速度，⼩球运动到N时⼩球相对⼯件的速度与⼯件速度垂直。
设⼩球运动到N时，⼯件的速度为，⼩球的速度为，则
由系统机械能守恒可知
由动量定理得
解得
（3）设⼩球滑⾄Q点时，⼯件的速度⼤⼩为，⼩球的速度⼤⼩为，⼩球相对⼯件的速度为，对系统在Q点时做速度分析如下图
由系统机械能守恒可知
由⽔平⽅向动量守恒可得
由⼩球和⼯件的速度关系可知
解得
5．（1）30°；（2）
【详解】（1）根据几何关系可得，光从A点射出时的折射角为2α，如图所示
根据折射定律有
解得
（2）如图所示，若光线恰好从B点射出，此时该材料的折射率最小；
根据几何关系有
所以折射率为
所以，若要使该透明材料块表面各处均有光线出射，该材料的折射率不能超过。
6．（1）9m；（2）
【详解】（1）由题意知，每条小船每分钟上下浮动20次，则每秒振动
次
则波的频率为
由
得
时，A船位于波峰，B船恰好在平衡位置，且正在向下运动，已知两船间只有一个波谷，则两船之间的距离等于个波长，两船平衡位置间的距离为
（2）浮标位于两船平衡位置连线的中点，即距A、B的距离都为4.5m、个波长，时，A船位于波峰，水波从A向B传播，说明浮标距波源侧的平衡位置的距离为，浮标回到平衡位置的时间为
7．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）钢球在段上滚动时，支持力与竖直方向夹角满足
竖直方向根据受力平衡可得
联立解得
（2）Gd间的运动可以视为两段平抛运动，利用平抛知识可知，水平方向有
竖直方向有
d点速度与水平方向夹角满足
又
联立解得
，
（3）d点抛出时的竖直分速度为
d点速度为
每次补偿的能量为
8．（1），方向垂直纸面向里；（2），；（3）P位于A的右侧，有，P位于A的左侧，有
【详解】（1）根据左手定则可以判断，磁场方向垂直纸面向里，而由题意做出粒子在磁场中运动的轨迹图如下图所示
由几何关系可得
解得
由洛伦兹力充当向心力有
代入数据解得
（2）做出粒子的运动轨迹如下图所示
最大轨迹半径为
解得
由
，
解得
由几何关系可得P距A的距离为
（3）如果P位于A的右侧，有
得
又
，
解得
如果P位于A的左侧，同理可得
9．（1）；（2）
【详解】（1）根据题意，由平衡条件可知，汽缸水平时，内部气体气压为
体积为
汽缸竖直时，内部气体气压为
体积为
由玻意耳定律
解得
（2）根据题意可知，气体经历等压变化过程，由盖吕萨克定律
解得
10．（1）；（2）
【详解】（1）根据题意，由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势
电流强度
通过电阻的电量
联立得通过的电量为
（2）根据题意可知，最大的感应电动势
得交变电流的最大值
则电压表示数为
11．（1），；（2），；（3）
【详解】（1）根据题意，由牛顿第二定律，对滑块A有
解得
对滑块B有
解得
（2）根据题意，由图可知足够大时A、B加速度恒定，即A、B均相对C滑动，相遇时间恒定为
由运动学公式可得
解得
又因为A、C与B产生相对滑动时，才能相遇，由图可知，当，滑块B与C恰好发生相对滑动，则有
解得
（3）根据题意，设A、B、C均产生相对运动时的拉力为，则有
解得
当时，有
解得
由运动学公式可得，由于相遇时间为，则有第一次相撞前
碰撞前后C速度不变，由于A、B间碰撞为弹性正碰，则碰撞后速度交换
设经过，A、B第二次碰撞，则有
解得
则整个过程木板运动的距离为
则拉力所做的功为
12．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）粒子在匀强电场中做类平抛运动，水平方向
得
竖直方向
联立解得
电压U的最大值为；
（2）设射入磁场的粒子速度为v，与水平方向成角度θ，磁场中圆周运动半径为
由
得
由几何关系得，磁场中动弧线在竖直方向上的高度为
联立解得
即△y为定值，如图
因，所以打到光屏上离Q距离的最小值和最大值分别为

因此，痕迹长度
（3）粒子从电场中射出，进入磁场后，水平方向匀速运动，垂直磁场方向做匀速圆周运动。
某出射粒子进入磁场后的半径
根据几何关系
分析得
又
即圆心连线为一条直线，再由几何关系可得：所有光屏痕迹是由从上到下逐渐减小的圆叠加形成的，如图
当时，圆半径最大，为
由

得
则求粒子打在光屏CD上留下所有痕迹的面积为