陕西省各地区2023年高考物理模拟（三模）题按题型分类汇编-03解答题

陕西省各地区2023年高考物理模拟（三模）题按题型分类汇编-03解答题

一、解答题

1．（2023届陕西省安康市高三下学期第三次质量联考理综物理试题）如图所示，质量的滑块与质量的带挡板的木板用弹簧拴接在一起，起初弹簧处于原长，它们一起以的速度在足够大的水平地面上向右运动，之后木板与静止的、质量的小球发生弹性碰撞，碰撞时间极短，此后弹簧被压缩过程中，弹簧始终处于弹性限度内，忽略一切摩擦。求：

（1）碰后小球的速度大小v；

（2）弹簧第一次压缩至最短过程中弹簧对木板的冲量I；

（3）弹簧被压缩过程中，所具有的最大弹性势能。

2．（2023届陕西省安康市高三下学期第三次质量联考理综物理试题）如图所示，平面直角坐标系中，第Ⅰ、Ⅱ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅲ、Ⅳ象限存在垂直于平面向外的匀强磁场，磁感应强度为。现有质量为，电荷量为的正电粒子a，从y轴上的P点以一定初速度垂直y轴射入电场，且以方向与x轴正向成且大小为的速度经Q点进入磁场。已知粒子比荷为，，，，不计粒子重力，求：（计算结果保留2位有效数字）

（1）粒子a在P点的初速度及匀强电场场强的大小；

（2）若粒子a刚好能通过N点（图中未画出），N点坐标是（，），求粒子a从P点运动到N点的时间；

（3）若以相同的动能从P点沿x轴正向发射另一带正电粒子b，，，求粒子b第一次离开磁场时的位置到原点O的距离。

3．（2023届陕西省安康市高三下学期第三次质量联考理综物理试题）如图所示，导热气缸上端开口，竖直固定在地面上，高度，质量均为的A、B两个活塞静止时将气缸容积均分为三等份，A、B之间为真空并压缩一根轻质弹簧，劲度系数，A、B与气缸间无摩擦，大气压。密封气体初始温度，重力加速度g取，活塞面积，其厚度忽略不计。

（ⅰ）求最初密封气体的压强为多少？

（ⅱ）若给电阻丝通电加热密封气体，当活塞B缓慢上升到离气缸底部时，求密封气体的温度为多少？

4．（2023届陕西省安康市高三下学期第三次质量联考理综物理试题）某广场有一个喷泉，喷泉底部装有五颜六色的彩灯，如图所示，如果彩灯为一个长、宽的矩形水平光带（未标注），放置在水池底部，灯带离水面的高度差为h，水池面积足够大，灯带发出的绿光在水中的折射率为，真空中的光速为c，求：

（ⅰ）灯带发出的绿光能射出水面的最短时间；

（ⅱ）灯带发出绿光时有绿光直接射出的水面的面积。

5．（2023届陕西省榆林市高三下学期三模理综物理试题）如图所示，上表面光滑、质量的木板B静止在粗糙的水平地面上，木板B的右端固定一劲度系数的水平轻弹簧；质量的物块A（视为质点）静置于B的左端。现对A施加一大小，方向水平向右的推力，A向右滑行。B的左端与弹簧自然伸长时的左端间的距离，B与地面间的动摩擦因数，弹簧的弹性势能（其中x为弹簧的形变量），最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小。求：

（1）从施加推力起到A刚接触弹簧的时间t以及A刚接触弹簧时的速度大小；

（2）B开始运动时A的速度大小v。

6．（2023届陕西省榆林市高三下学期三模理综物理试题）如图所示，平行金属导轨和固定，其中和均是半径为R的圆弧导轨，和为对应圆弧导轨的圆心，在的正下方且为圆弧导轨和水平导轨的平滑连接点，和为足够长的水平导轨，水平导轨处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，导轨间距为L。a、b两导体棒始终与两导轨垂直且接触良好，两棒的质量均为m，电阻均为r，长度均为L，不计导轨的电阻。初始时刻，b棒静止在水平导轨上，与间的距离为x，将a棒从与圆心等高的处由静止释放，当a棒通过时，在b棒中点处施加一个与导轨平行且水平向右、大小为F的恒力（图中未画出），经时间t两棒速度相等。已知两棒运动过程中未发生碰撞，重力加速度大小为g，不计一切摩擦，求：

（1）a棒通过时对圆弧导轨的压力大小；

（2）时间内通过b棒的电荷量q；

（3）时间内两棒间的最短距离。

7．（2023届陕西省榆林市高三下学期三模理综物理试题）如图所示，薄壁导热汽缸倒放在中间有孔的水平桌面上，用薄壁光滑活塞封闭一定质量的理想气体，当热力学温度为时，活塞静止在汽缸的中间。外界大气压恒为。

（1）若对缸内气体缓慢加热，求活塞刚好到达缸口时气体的热力学温度T；

（2）若不是对缸内气体加热，而是将活塞向下缓慢拉至缸口，活塞的质量为m、横截面积为S，重力加速度大小为g，求活塞在缸口时受到的拉力大小F。

8．（2023届陕西省榆林市高三下学期三模理综物理试题）半圆形玻璃砖的横截面如图所示，圆心为O，半径为R，是水平直径，C为半径的中点，一光线沿与夹角为的方向从C点射入玻璃砖，折射光线从半圆的最低点D射出。光在真空中的传播速度为c。求：

（1）玻璃砖对该光线的折射率n；

（2）该光线在玻璃砖中传播的时间t。

9．（2023届陕西省咸阳市高三下学期三模理综物理试题）如图甲所示，将一单匝开口金属圆线圈从开口端M、N处用两段细导线悬于铁架台上两绝缘杆上的固定端点P、Q，圆线圈的质量为m，电阻为R，半径为r，圆线圈处于竖直平面内，其下半部分处于匀强磁场中，上半部分位于磁场外，磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示（磁场方向垂直纸面向里为正）。用导线将一控制电路接在P，Q两点之间并保持导通，控制电路中的为变阻器，其调节范围，定值电阻。已知圆线圈一直处于静止状态，悬挂线圈的细导线处于竖直方向，除线圈、外其余电阻不计，重力加速度为g。

（1）时将调为0并保持不变，则时，圆线圈受到两根细导线的总拉力为多大；

（2）调节，求出消耗电功率的最大值。

10．（2021届福建省高三（上）新高考适应性物理试题）如图，光滑绝缘水平桌面位于以ab、cd为边界的匀强电场中，电场方向垂直边界向右。两小球A和B放置在水平桌面上，其位置连线与电场方向平行。两小球质量均为m，A带电荷量为q（q>0），B不带电。初始时小球A距ab边界的距离为L，两小球间的距离也为L。已知电场区域两个边界ab、cd间的距离为10L，电场强度大小为E。现释放小球A，A在电场力作用下沿直线加速运动，与小球B发生弹性碰撞。两小球碰撞时没有电荷转移，碰撞的时间极短。求：

(1)两小球发生第一次碰撞后，B获得的动量大小；

(2)两小球发生第一次碰撞后至第二次碰撞前，A、B间的最大距离；

(3)当小球B离开电场区域时，A在电场中的位置。

11．（广东省东莞市东华高级中学等3校2022-2023学年高三下学期3月联考物理试题）同学们在学习完热学知识后，制作了如图所示的气体温度计。将细玻璃管与玻璃瓶通过橡胶管连接，用一段不间断的水银柱封闭一定质量的气体在玻璃瓶内。在温度为时，上下调节玻璃管，使玻璃管两侧的液面相平，然后将整个装置固定。已知外界大气压保持为不变，封闭气体视为理想气体，不考虑封闭气体体积的变化，热力学温度与摄氏温度的关系。若温度为T时，右侧玻璃管的液面上升了，求：

（1）温度T的值；

（2）若由于漏气，气体温度为T时，右侧玻璃管液面仅上升了，则玻璃瓶中漏掉的气体占原有气体的百分比。（结果保留两位有效数字）

12．（河南省洛阳市创新发展联盟2022-2023学年高二下学期3月联考物理试题）如图所示，、是同一种介质中相距10m的两个振动情况完全一致的相干波源，它们的振动方向垂直于所在的平面，它们振动的周期为，在介质中形成的机械波的波速为 。 已知，在连线上有好几个振动加强的点（不含、），其中距最近的点为（图中未画出），距最近的点为 (图中未画出)，取，。

（1）判断是否为振动加强点；

（2）求、两点间的距离。

参考答案：

1．（1）；（2），方向水平向右；（3）

【详解】（1）设木板与小球碰撞后的速度大小为，则有

解得

，

（2）设弹簧压缩至最短时滑块和木板的速度均为，则有

解得

根据动量定理可得

解得

方向水平向右。

（3）滑块、弹簧和木板组成的系统动量守恒、机械能守恒

联立解得

2．（1），；（2）；（3）

【详解】（1）假设粒子a到达Q时沿y轴负方向分速度大小为，则有

解得

则粒子a在P点的初速度为

又

由于

解得

（2）当粒子a进入磁场时，由洛伦兹力提供向心力得

解得

当粒子a再次回到x轴时，沿x轴负向偏移量为

因此，当粒子a回到的高度时，沿x轴正向位移为

故粒子再过3次周期性运动，经过N点，作出轨迹如图所示

则有

（3）粒子b的动能与a相同，质量为a的4倍，则粒子b的初速度为

粒子b在电场中的加速度为

粒子b在电场中的时间为

则有

粒子b进入磁场时的速度为

粒子b第一次进入磁场时，位置坐标为

粒子b进入磁场时的半径

当粒子b再次回到x轴时，沿x轴负向偏移量为

因此粒子b第一次离开磁场时的位置到原点O的距离

3．（1）；（2）

【详解】（1）对整体受力分析有

代入数据解得

（2）给电阻丝通电加热密封气体，活塞B缓慢上升，当A和气缸顶部接触前，活塞B缓慢上升到离气缸底部距离为

分析密封气体

状态1

状态2

B压缩弹簧，对B有

解得

对封闭气体，由理想气体状态方程得

则

4．（ⅰ）；（ⅱ）

【详解】（ⅰ）从灯带发出的竖直向上的光垂直穿出水面，所用路程最短为h，用时最短．

则最短时间

解得

（ⅱ）如图所示，设N端绿光在水面上的A点发生全反射，则

解得

能射出绿光的水面形状如图所示，扇形的半径为，总面积为

代入数据解得面积为

5．（1），；（2）

【详解】（1）A接触弹簧前做匀加速直线运动，设加速度大小为a，根据牛顿第二定律有

根据匀变速直线运动的规律有

解得

（2）设B开始运动时弹簧的压缩量为x，对B，根据物体的平衡条件有

对A，根据功能关系有

解得

6．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）设a棒通过时的速度大小为，根据动能定理有

设a棒通过时受圆弧导轨的支持力大小为，有

根据牛顿第三定律有

解得

（2）设两棒的共同速度大小为v，对两棒组成的系统，根据动量定理有

解得

对a棒，根据动量定理有

解得

（3）根据闭合电路的欧姆定律有

产生的感应电动势

又

解得

7．（1）；（2）

【详解】（ⅰ）设汽缸的深度为L，加热过程中，缸内气体做等压变化，有

解得

（2）施加拉力前，缸内气体的压强

设活塞在缸口时缸内气体的压强为，对活塞，根据物体的平衡条件有

解得

根据玻意耳定律有

解得

8．（1）；（2）

【详解】（1）光路图如图所示，设光线在C点发生折射的折射角为r，根据几何关系有

根据折射定律有

解得

（2）根据几何关系可知，光线在玻璃砖中传播的路程

光线在玻璃砖中传播的速度大小

又

解得

9．（1）；（2）

【详解】（1）由图乙可得磁感应强度变化率

根据法拉第电磁感应定律可得回路中的感应电动势为

分析可知时圆线圈中的感应电流方向为顺时针，大小为

时，磁感应强度为

结合左手定则得此时线圈受安培力方向竖直向下，大小为

根据平衡条件可得此时圆线圈受到两根细导线的总拉力为

（2）将等效为电源内阻，可得等效电源内阻为

可知的最大阻值小于电源的等效内阻，根据电路知识可得当调节到最大阻值时，其消耗电功率最大，即

10．(1)；(2)L；(3)距cd边界的距离为L

【详解】(1)设小球A的加速度为a，与小球B第一次碰前速度为v0，根据牛顿运动定律和运动学公式，有

qE=ma   ①

  ②

设碰撞后A、B的速度大小分别为v1、v1由量守恒和能量守恒，有

③

④

联立①②③④式，得

⑤

小球B获得的动量大小为

⑥

(2)设A、B两个小球发生第一次碰撞后经时间t′两者速度相同，时两小球相距最大距离为∆sm，根据运动学公式，有

   ⑦

⑧

由①⑤⑦⑧式得

∆sm=L  ⑨

(3)设A、B两小球第一次碰撞后，经时间t1发生第二次碰撞，有

⑩

由⑤⑩式得

  ⑪

设A、B两小球第二次碰撞前后的速度分别为v20，v20，v2，v，有

  ⑫

由动量守恒和能量守恒，有

⑬

⑭

由⑫⑬⑭式可得

⑮

在t1时间内，A、B小球的位移均为

  ⑯

可知A与B第二次碰撞位置距电场cd边界的距离为

⑰

假设经时间t2发生第三次碰撞，由运动学规律，得

⑱

得

由于

⑲

故两小球不会发生第三次碰撞。

设两小球第二次碰后B经时间t3离开电场，则

  ⑳

在t3时间内，A的位移为

(21)

由①②⑮⑰⑳(21)式得

(22)

即B离开电场时，A距cd边界的距离为

(23)

11．（1）；（2）

【详解】（1）以玻璃瓶中的气体为研究对象，状态参量如下

，

，

根据查理定律有

联立解得

（2）漏气后气体的压强为

设漏气前封闭气体的体积为，则有

，

气体压强为时，气体体积为，根据玻意耳定律有

解得

则漏掉的气体占原有气体的百分比为

12．（1）点为振动加强点；（2）

【详解】（1）根据几何关系可知

则有

可知点为振动加强点。

（2）机械波的波长为

根据题意可知

根据几何关系可知

联立解得