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山东省各地区2023年高考物理模拟（三模）题按题型分类汇编-03解答题
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这是一份山东省各地区2023年高考物理模拟（三模）题按题型分类汇编-03解答题，共40页。试卷主要包含了解答题等内容，欢迎下载使用。
山东省各地区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届山东省聊城市高三下学期三模物理试题）如图甲所示，在某种均匀介质中A、B、C是三个顶点，其中AC长，BC长。两个波源分别位于A、B两点，且同时从时刻开始振动，它们的振动图像如图乙所示，已知位于A点的波源产生波的波长。求：
（1）位于B点的波源产生波的波长；
（2）从时刻开始，C点的位移第一次为的时刻。
2．（2023届山东省聊城市高三下学期三模物理试题）面对能源紧张和环境污染等问题，混合动力汽车应运而生。混合动力汽车，是指拥有两种不同动力源（如燃油发动机和电力发动机）的汽车，既节能又环保。汽车质量为M，静止在平直路面，只采用电力驱动，发动机额定功率为启动，达到的最大速度后，再次提速，两种动力同时启动，此时发动机的总额定功率为，由经时间达到最大速度（未知）；运动一段时间后，开始“再生制动”刹车，所谓“再生制动”就是车辆靠惯性滑行时带动发电机发电，将部分动能转化为电能储存在电池中。加速过程中可视为阻力恒定；“再生制动”刹车过程中阻力的大小可视为与速度的大小成正比，即。求：
（1）汽车速度由到过程中前进的位移；
（2）汽车由速度减到零过程中行驶的距离。
3．（2023届山东省聊城市高三下学期三模物理试题）如图（a），空间直角坐标系中，有一长方体区域，四边形是边长为L的正方形，长度为，其顶点分别是a、b、c、d、O、、、，其中、、在坐标轴上，区域内（含边界）分布着电场或磁场。时刻，一质量为、电荷量为的带正电粒子，以初速度从a点沿方向射入区域，不计粒子重力。
（1）若区域内仅分布着沿y轴负方向的匀强电场，则粒子恰能从点离开区域，求电场强度的大小；
（2）若区域内仅分布着方向垂直于平面的匀强磁场，则粒子能从连线上距d点的点离开区域，求磁感应强度的大小；
（3）若区域内仅交替分布着方向沿x轴负方向的磁场和沿y轴正方向的磁场，且磁感应强度和的大小随时间周期性变化的关系如图（b）所示，则要使粒子从平面离开，且离开时速度方向与平面的夹角为60°，感应强度大小的可能取值。
4．（2023届山东省聊城市高三下学期三模物理试题）如图所示为某种弹射装置的示意图，该装置由三部分组成，传送带左边是足够长的光滑水平面，一轻质弹簧左端固定，右端连接着质量的物块A，装置的中间是水平传送带，它与左右两边的台面等高，并能平滑对接。传送带的皮带轮逆时针匀速转动，使传送带上表面以匀速运动，传送带的右边是一半径位于竖直平面内的光滑圆弧轨道，质量的物块B从圆弧的最高处由静止释放。已知物块B与传送带之间的动摩擦因数，传送带两轴之间的距离，设物块A、B之间发生的是正对弹性碰撞，第一次碰撞前，物块A静止。取。求：
（1）物块B第一次滑到圆弧的最低点C时的速度大小；
（2）物块B与物块A第一次碰撞后弹簧的最大弹性势能；
（3）如果物块A、B每次碰撞后，物块A再回到平衡位置时弹簧都会被立即锁定，而当它们再次碰撞前锁定被解除，求物块B第一次与物块A碰撞后在传送带上运动的总时间。
5．（2023届山东省德州市高三下学期三模物理试题）压力锅是一种常见的厨房锅具，其工作原理是通过增大锅内的气压来提升液体沸点，以达到高温烹煮食物的目的。如图为某压力锅的结构简图，压力阀相当于质量稍大、壁较厚的金属杯，其内径稍大于排气孔的外径。使用时锁紧密封锅盖，并将压力阀扣在锅盖上的排气孔上，然后开始加热烹煮，当锅内气体压强增大到一定程度时，压力阀被顶起，排气孔向外排出气体。某次使用时首先放入食材（包括一定体积的水），加热前锅内温度为27℃，压强与外界大气压强均为。已知该压力锅的压力阀的质量为，排气孔内部的横截面积为，不计压力阀和排气孔外壁间的摩擦，打开锅盖前锅内气体视为理想气体，气体的总量及体积均认为不变，重力加速度。
（1）加热过程锅内气体温度最高可达到多少摄氏度？
（2）食物煮熟后取走压力阀泄压，泄压前、后锅内气体保持第（1）问中的温度不变，求泄压前、后锅内气体密度的比值。
6．（2023届山东省德州市高三下学期三模物理试题）双响爆竹是民间庆典使用较多的一种烟花爆竹，其结构简图如图所示，纸筒内分上、下两层安放火药。使用时首先引燃下层火药，使爆竹获得竖直向上的初速度，升空后上层火药被引燃，爆竹凌空爆响。一人某次在水平地面上燃放双响爆竹，爆竹上升至最高点时恰好引燃上层火药，立即爆炸成两部分，两部分的质量之比为1︰2，获得的速度均沿水平方向。已知这次燃放爆竹上升的最大高度为h，两部分落地点之间的距离为L，重力加速度为g，不计空气阻力，不计火药爆炸对爆竹总质量的影响。
（1）求引燃上层火药后两部分各自获得的速度大小。
（2）已知火药燃爆时爆竹增加的机械能与火药的质量成正比，求上、下两层火药的质量比。
7．（2023届山东省德州市高三下学期三模物理试题）如图甲所示，空间中正四棱柱区域的侧面与电容器的下极板Q处于同一水平面，极板Q的中线与在同一直线上。电容器两极板间的距离为d，两极板的长度均为L，正四棱柱底边长也为d、截面将正四棱柱分为左、右两部分，左侧部分为正方体，其中（包括正方体边界）存在磁感应强度竖直向上、大小为的匀强磁场；右侧部分存在磁感应强度水平向右、大小为的匀强磁场。在电容器左侧有一离子源，离子源持续射出带电量为、质量为m的离子，所有离子射出后均从Q板左侧中点正上方距离Q板处射入两板间，入射速度均为，方向与Q板的中线平行，电容器两极板间的电势差随时间的变化规律如图乙所示（U未知），不同时刻射入的离子刚好都能从电容器右侧射出。不计离子的重力及离子间相互作用。
（1）求图乙中U的大小。
（2）以截面的中心为坐标原点在该截面上建立直角坐标系（如图甲中所示），x轴水平；y轴竖直，求时刻射入电容器的离子通过截面时的坐标。
（3）要使所有离子都不能从正四棱柱的面射出，求正四棱柱侧棱的最小长度。
8．（2023届山东省德州市高三下学期三模物理试题）传送带在各种输送类场景中应用广泛。如图甲所示，足够长的传送带与水平面的夹角为，一质量分布均匀的长方体物块静止在传送带上。时接通电源，传送带开始逆时针转动，其加速度a随时间t的变化规律如图乙所示（未知），后的加速度为0.传送带的加速度增加到时物块开始相对传送带运动。已知物块的质量，与传送带之间的动摩擦因数，重力加速度，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
（1）求传送带转动的最大速度的大小；
（2）求整个过程物块和传送带由于摩擦产生的内能；
（3）如图丙所示，将物块看做由上、下两部分组成，两部分之间的分界线（虚线）平行于物块的上、下表面，与上表面的距离为物块上、下表面间距的，求分界线下面部分给上面部分的作用力的大小；
（4）若时刻开始对物块施加另一力F，使物块一直以加速度沿传送带斜向下做匀加速直线运动，求F的最小值。
9．（2023届山东省日照市高三下学期三模物理试题）一个折射率、半径、底面镀银的球冠形玻璃球放置在水平桌面上，横截面如图所示，底面圆的半径是球半径的倍。一条光线从玻璃球冠上表面的点通过球心射到球冠的底面点，该光线与底面的法线间的夹角，观测到射出光线的延长线恰好垂直底面且过底面边缘的点。已知光在真空中的传播速度。求：
（1）光线射出球冠形玻璃球时的折射角；
（2）光线在球冠形玻璃球中传播的时间。（结果可保留根号）。
10．（2023届山东省日照市高三下学期三模物理试题）如图所示，将质量为的小球穿过光滑竖直轻杆用轻弹簧悬挂在天花板上，用（为重力加速度）的竖直向上的力将弹簧压缩，使小球处于静止状态。时刻，撤去力，小球将在竖直面内做简谐运动。已知从撤去到小球第一次下落到最低点所用时间为，弹簧的劲度系数为，弹簧始终在弹性限度内。求：
（1）小球做简谐运动的振幅A；
（2）从时刻起，小球做简谐运动的位移随时间变化的关系式（以小球的平衡位置为坐标原点，向下为正方向）。
11．（2023届山东省日照市高三下学期三模物理试题）如图所示，轻绳一端固定在点，另一端与质量为的小物块（视为质点）栓接，使小物块静止在倾角为的光滑斜面上。上表面与斜面下端平齐的、质量为的长木板静止于光滑水平面上，木板右端有挡板，水平轻弹簧固定于挡板上，弹簧自由伸长时左端与木板左端相距为。现烧断轻绳，物块由静止沿鈄面下滑，滑上木板左端时竖直分速度瞬间为零，水平分速度不变。之后、向右运动，与弹簧作用后，在距离弹簧左端处相对静止，此时速度为。已知、间的动摩擦因数为，弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为。求：
（1）烧断轻绳前，绳的张力大小；
（2）开始时物块距斜面底端的高度；
（3）弹簧弹性势能的最大值。
12．（2023届山东省日照市高三下学期三模物理试题）如图所示，间距的平行金属导轨与水平面成角放置，导轨的下端接有阻值的电阻，上端通过小圆弧形绝缘材料与水平金属导轨平滑对接，其中轨道与间距为，轨道与间距为。在导轨的上端垂直于导轨锁定一质量的导体棒，棒及下方区域全部处于与导轨平面垂直、磁感应强度大小的匀强磁场中，右方存在竖直向上、磁感应强度大小的匀强磁场，在右侧锁定一质量的导体棒。质量的导体棒垂直于导轨，与棒相距，以的速度沿导轨向上运动，经过与棒碰撞（碰撞前瞬间解除棒的锁定），瞬间粘在一起，继续向上运动到达，此时解除棒锁定。当、运动到时，被锁定在左侧（此前速度已稳定）。棒再运行到处。三个导体棒始终与导轨接触良好，不计金属导轨的电阻，所有导体棒长度，电阻，单位长度的电阻都相等，不计任何摩擦，忽略连接处的能量损失。（重力加速度，，），求：
（1）棒运动到棒位置时的速度大小；
（2）棒与棒碰撞后瞬间，棒两端的电势差大小；
（3）整个运动过程中系统产生的焦耳热。
13．（2023届山东省济宁市高三下学期三模考试物理试题）2023年3月30日，我国“神舟十五号”飞行乘组圆满完成了第三次太空行走任务。航天员出舱活动前要在气闸舱内穿上特制的航天服，航天服内密封一定质量的气体（视为理想气体），开始时密封气体的体积为，压强为，温度为。为方便打开舱门，需将气闸舱内气压适当降低，当气闸舱内气压降低到目标值时，航天服内气体体积变为，温度变为。忽略航天员呼吸造成的影响，取。
（1）求气闸舱内气压降低到目标值时航天服内气体的压强；
（2）将气闸舱内气压降低到目标值后航天员感觉到航天服内气压偏高，于是他将航天服内一部分气体缓慢放出，使航天服内气压降到，此时航天服内气体体积变为，求放出的气体与航天服内部留存气体的质量比。（设放出气体过程中气体温度始终保持不变）
14．（2023届山东省济宁市高三下学期三模考试物理试题）翼型飞行器有很好的飞行性能，其原理是通过对降落伞的调节，使空气升力和空气阻力都受到影响，同时通过控制动力的大小和方向改变飞行器的飞行状态。已知飞行器的动力F始终与飞行方向相同，空气升力沿降落伞的中垂线且与飞行方向垂直，大小与速度的平方成正比，即；空气阻力与飞行方向相反，大小与速度的平方成正比，即；其中、相互影响，可由运动员调节，并满足如图甲所示的关系。已知运动员和装备的总质量为，取，。
（1）若运动员使飞行器以速度在空中沿水平方向匀速飞行，如图乙所示。结合甲图，求飞行器受到的动力F的大小；
（2）若运动员使飞行器在空中某一水平面内做匀速圆周运动，如图丙所示，调节，降落伞中垂线和竖直方向夹角为，求飞行器做匀速圆周运动的半径r和速度的大小。
15．（2023届山东省济宁市高三下学期三模考试物理试题）如图甲所示，区域I有宽度为d，方向竖直向上，电场强度大小为E0的匀强电场，区域Ⅱ有平行于x轴的交变电场（对其它区域不产生影响），交变电场的电场强度大小也为E0，方向随时间变化规律如图乙所示（向右为正方向），区域Ⅲ和区域Ⅳ有方向均垂直纸面向里的匀强磁场，且区域Ⅳ磁场的磁感应强度大小为区域Ⅲ磁场的磁感应强度大小的2倍。y轴上固定着一块以O′为中点的水平绝缘弹性挡板，挡板厚度可忽略，长度很短。时，在O点由静止释放一质量为m、电荷量为+q的粒子（不计重力），粒子经电场加速后进入区域Ⅱ，再经电场偏转后，进入区域Ⅲ，进入区域Ⅲ时粒子速度与水平方向成45°角，接着恰好以O′为圆心做圆周运动，进入区域Ⅳ后在O′点与挡板发生弹性碰撞，且碰撞后电量不变，在（大小未知）时刻又恰好回到O点，之后继续做周期性运动。求：
（1）粒子进入区域Ⅱ时速度v0的大小；
（2）区域Ⅲ中磁感应强度B的大小；
（3）区域Ⅳ的上边界与x轴间的最小距离s；
（4）交变电场随时间变化的周期T。，
16．（2023届山东省济宁市高三下学期三模考试物理试题）如图所示，倾角为的斜面体ABC固定在水平地面上，轻弹簧一端固定于斜面底部，另一端自由伸长到D点，将质量为的物块乙轻放在弹簧上端，不栓接。质量为的物块甲从A点以初速度沿斜面向下运动，到达D点后两物块相碰并粘连在一起，向下压缩弹簧至F点（未画出）后弹回，到E点时速度减为0。已知AD间的距离，DE间的距离，物块甲、乙均可视为质点，且与斜面间的动摩擦因数分别为，弹簧弹性势能表达式为（k为劲度系数，x为形变量），不计空气阻力，取，。
（1）求两物块碰后瞬间速度v的大小
（2）求弹簧劲度系数k的大小；
（3）若两物块在D点相碰时共速且不粘连，求
①两物块分离时弹簧的压缩量的大小；
②从两物块分离到再次相碰经历的时间t。（可用根式表示）
17．（2023届山东省潍坊市高三下学期三模物理试题）如图所示，某透明材料的横截面是半径为的半圆，为直径，O为圆心。P为圆周上的一点，P到的距离为；透明材料的折射率为，底面用吸光材料涂黑。入射光平行于射向圆面上的P点，经两次折射后射出。已知真空中的光速为，求：
（1）出射光线与开始的入射光线间的夹角；
（2）光通过透明材料的时间。
18．（2023届山东省潍坊市高三下学期三模物理试题）如图所示，是竖直平面内的光滑圆弧形滑道，由两个半径都是的圆周平滑连接而成，圆心、与两圆弧的连接点在同一竖直线上，与水池的水面平齐。一小滑块可由弧的任意点由静止开始下滑。
（1）若小滑块从圆弧上某点释放，之后在两个圆弧上滑过的弧长相等，求释放点和的连线与竖直线的夹角；
（2）若小滑块能从点脱离滑道，求其可能的落水点在水面上形成的区域长度。
19．（2023届山东省潍坊市高三下学期三模物理试题）如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，两导轨间距为，导轨左侧有两个开关、，与一个阻值为的定值电阻串联，与一个电容为的电容器串联。导体棒垂直于导轨放置，其长度为、质量为、电阻也为。整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场中。一质量为的重物通过轻质定滑轮用绝缘轻绳与导体棒的中点连接，开始时轻绳张紧。现将闭合，断开，使重物由静止释放，经时间金属棒达到最大速度。已知导轨足够长，不计导轨电阻，导体棒始终垂直导轨且与导轨接触良好，重物始终未落地，重力加速度为，不计一切摩擦。求：
（1）导体棒的最大速度；
（2）导体棒从开始运动到刚达到最大速度时，运动的距离；
（3）从导体棒开始运动到刚达到最大速度时，电阻中产生的热量；
（4）导体棒达到最大速度后，将断开、闭合，同时撤去重物，电容器所带的最大电荷量。
20．（2023届山东省潍坊市高三下学期三模物理试题）如图所示，是一长为的水平传送带，以顺时针匀速转动，传送带左端与半径的光滑圆轨道相切，右端与放在光滑水平桌面上的长木板上表面平齐。木板长为，的右端带有挡板，在上放有小物块，开始时和静止，到挡板的距离为。现将小物块从圆弧轨道最高点由静止释放，小物块与传送带间的动摩擦因数，、之间及、之间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。、、的质量均为，重力加速度为，所有的碰撞均为弹性正碰。求：
（1）通过传送带过程产生的内能；
（2）滑上后与碰撞前，与间的摩擦力大小；
（3）滑上后，经多长时间与挡板碰撞；
（4）与碰后，到挡板的最大距离。
参考答案：
1．（1）；（2）0.95s
【详解】（1）横波在同种介质中的传播速度相同，从图像可知，A点的波源周期为0.4s，波长=2m，则波速
则B点的波源的波速也为5m/s；从图像可知，B点波源的周期为0.6s，则波长
（2）根据波的叠加结合图像可知，要让C点的位移为﹣7cm，则必须是两个波的波谷同时传到了C点的位置，对于A波源而言，A波的波谷传到C点位置需要的时间为
代入数据得
同理可得，B波的波谷传到C点位置需要的时间为
代入数据得
当t1=t2时，解得
C点的位移第一次为的时刻n=0，m=1，则
2．（1）；（2）
【详解】（1）发动机额定功率为启动，达到的最大速度时有
所以汽车加速过程中的阻力
同理发动机的总额定功率为，达到最大速度时有
解得
汽车速度由到过程中根据动能定理有
解得前进的位移
（2）“再生制动”刹车过程即速度由减到零的过程，根据动量定理有
解得汽车由速度减到零过程中行驶的距离
3．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）粒子在电场力作用下，在平面add'O内做类平抛运动,由运动学规律在x正方向
在y负方向
由牛顿第二定律
联立解得
（2）如答图1，粒子在洛伦兹力作用下,在平面adc'b'内做匀速圆周运动，做ae的中垂线与ab'的交点O'为圆心，设粒子在磁场中的运动半径为r
，
由牛顿第二定律
解得
（3）由题意，粒子在磁场和，中做匀速圆周运动的轨道半径R相同，周期T也相同
，
解得
，
（i）若粒子射出时与z轴负方向的夹角为60°，则粒子在长方体区域运动轨迹沿y轴负方向的俯视如答图2所示，沿x轴负方向的侧视如答图3所示，设粒子在平行于yOz平面内运动了n个半周期（答图2、答图3为n=3的情况），则
据答图2，x正方向
据答图3，y正方向
因为y<2L，故粒子能到达cdd'c'平面，符合题意
，
解得
（ii）若粒子射出时与z轴正方向的夹角为60°,则粒子在长方体区域运动轨迹沿y轴负方向的俯视如答图4所示。
据答图4，x正方向
据答图3，y负方向
因为，故粒子能到达cdd'c'平面，符合题意
，
解得
综合整理得
4．（1）7m/s；（2）27J；（3）10.25s
【详解】（1）物块B从最高点第一次滑到圆弧的最低点C，根据动能定理有
解得
（2）物块B第一次滑上传送带的速度大于传送带的速度，物块B在传送带上减速运动，加速度大小为
设物块B通过传送带后速度为，则有
解得
则物块B以速度与A发生碰撞，碰撞时动量守恒，取向左为正方向，则有
根据能量守恒有
联立解得
，
根据能量守恒有
（3）物块B第一次与物块A碰撞后在传送带上先做减速运动，减速位移为
此过程所用时间为
则物块B不能通过传送带运动到右边的曲面上，当物块B在传送带上向右运动的速度为零后，将会向左加速运动，物块B先向左加速到与传送带共速，所用时间为
此过程通过的位移为
物块B与传送带共速接着在传送带上匀速运动的时间为
物块离开传送带后与物块A发生第2次碰撞，设物块A、B第二次碰撞后的速度为、，取向左为正方向，由动量守恒定律和能量守恒定律有
，
解得
物块B在传送带上向右运动的速度为零后，将会沿传送带向左加速运动，可以判断，物块B运动到左边台面的速度大小为，继而与物块A发生第3次碰撞，则第2次碰撞到第3次碰撞之间，物块B在传送带运动的时间为，由动量定理有
解得
同理可知第3次碰撞到第4次碰撞之间，，物块B在传送带运动的时间为
同理可知第次碰撞后物块B在传送带运动的时间为
（，，）
所以物块B第一次与物块A碰撞后在传送带上运动的总时间为
其中
（）
联立可得
5．（1）；（2）
【详解】（1）选锅内气体为研究对象，初状态
末状态对限压阀受力分析可得
又由查理定律得
锅内温度最高可达到
（2）泄压前、后
解得
6．（1），；（2）
【详解】解：（1）引燃上层火药后两部分向相反的方向做平抛运动，竖直方向
水平方向
上层火药燃爆时，水平方向动量守恒，设爆竹总质量为m
解得两部分各自获得的速度大小
，
（2）上层火药燃爆后爆竹获得的机械能
下层火药燃爆后爆竹获得的机械能
上、下两层火药的质量比
7．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）离子在平行极板PQ间运动的时间
恰好为一个周期
（）时刻进入电容器的离子恰从极板边缘离开
解得
（2）时刻射入电容器的离子到达截面之前，竖直方向偏移的距离
到达截面时的y坐标
所有离子飞过平行极板PQ过程中，沿竖直方向的速度增量为
即，所有离子均以速度水平飞出电容器
进入正方体区域后
解得
正方体中所有离子运动轨迹的俯视图如图所示
则有
所有离子到达截面时的x坐标相同
时刻射入电容器的离子通过截面时的坐标为
（3）所有离子到达截面后在竖直方向做圆周运动，离子运动的侧视图如图所示，MN为所有离子到达截面时的位置连线
解得
离子竖直方向做匀速圆周运动的周期为
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
所有离子到达截面后，水平方向以速度做匀速直线运动。要使所有离子都不能从正四棱柱的面射出，正四棱柱侧棱的最小长度
8．（1）；（2）；（3）时，时，时；（4）
【详解】解：（1）物块开始相对传送带运动时
自至，对传送带
解得传送带运动的最大速度
（2）时物块和传送带的共同速度
物块开始以加速度匀加速运动，后传送带以第（1）问求得的速度匀速运动，设时刻两者速度相同
得
物块和传送带速度相同以后不再有相对运动，对两者相对运动过程，传送带位移
物块位移
摩擦产生的内能
解得
（3）对分界线上面部分，垂直于传送带方向
沿着传送带方向
时
时
时
又
得作用力的大小
时
时
时
（4）若物块一直以加速度沿传送带斜向下做匀加速直线运动，时物块速度
因为，传送带对物块的摩擦力一直斜向上
设F与沿传送带斜向上方向的夹角为，对物块，垂直于传送带方向
沿斜面方向
代入数据化简得
得F的最小值
9．（1）；（2）
【详解】（1）光线的光路图如图所示
光线在底面发生反射，据反射定神有
球冠底面中心为，连接，则，中，有
即
由题意知
所以
为等边三角形，设光线在点的入射角为，所射角为，有，由折射定律有
得折射角
（2）中，有
光线在球冠形玻璃球中传播的时间
10．（1）；（2）
【详解】（1）开始时，对小球受力分析可得
弹簧被压缩的距离
撤去当合力为零时，弹簧被拉长，受力分析得
弹簧被拉长的距离
此时所处位置即为平衡位置，所以振幅
（2）由题意可知，小球做简谐运动的周期为
小球做简谐运动的位移随时间的变化规律
联立得
11．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）设斜面对的支持力为，对物块受力分析得，水平方向
竖直方向
解得
（2）设到达斜坡底端的速度为，对下滑过程，由动能定理可得
滑到长木板后只保留水平分速度，对、相对滑动过程根据动量守恒得
解得
（3）设弹簧的最大压缩量为，从滑上木板到、第一次共速前，由能量守恒可得
、先后两次共速间，由动能定理可得
解得
12．（1）；（2）2V；（3）
【详解】（1）棒切割磁感线产生感应电动势，电路总电阻
代入可得
对棒，由动量定理
解得
（2）棒与棒碰撞，系统动量守恒
碰撞后瞬间棒两端的电势差大小
（3）棒斜向上说动到棒处过程中电路产生的焦耳热，由能量守恒定律
棒与棒碰撞后继续斜向上运动到处，此区域内无磁场，故电路中无电流，由动能定理
解得
、棒进入磁场后，切割磁感线产生感应电流而做减速运动直到处，由动量定理
棒解锁后，在安培力的作用下开始加速运动并切割磁感线，由动量定理
最后速度稳定时，导体棒中均无电流，所以
解得
对、、棒的这一运动过程，由能量守恒定律得
、棒锁住后，棒继续切割磁感线做减速运动直到处，由动量定理
解得
棒单独运动到这一过程，由能量守恒定律
故整个运动过程中产生的焦耳热
13．（1）；（2）
【详解】（1）选航天服内气体为研究对象，初态，，，末态，，由理想气体状态方程得
解得
（2）气体缓慢放出的过程中温度不变，设放出的气体体积为，由玻意耳定律得
解得
故放出的气体与放气后内部留存气体的质量比为
14．（1）1000N；（2）r＝40m，v2＝m/s
【详解】（1）选飞行器和运动员为研究对象，由受力分析可知在竖直方向上
mg＝C1
得
C1＝3N·s2/m2
由C1，C2关系图像可得
C2＝2.5N·s2/m2
在水平方向上，动力和阻力平衡
F＝F2＝C2
解得
F＝1000 N
(2)设此时飞行器飞行速率为v2，所做圆周运动的半径为r，F1与竖直方向夹角为θ，在竖直方向所受合力为零，
水平方向合力提供向心力
联立解得
r＝40m，v2＝m/s
15．（1）；（2）；（3）；（4）
【详解】（1）粒子在区域Ⅰ中经电场加速，根据动能定理有
解得粒子进入区域Ⅱ的速度为
（2）粒子在区域Ⅱ中做类平抛运动，根据题意粒子进入区域Ⅲ时的速度与水平方向夹角为45°，可知粒子进入区域Ⅲ时的速度为
粒子刚进入区域Ⅲ的水平坐标x为
根据几何关系可得粒子在区域Ⅲ中的轨迹半径为
再由洛伦兹力提供向心力，有
联立解得
（3）根据题意画出粒子的运动轨迹如图所示
区域Ⅳ磁场的磁感应强度大小为区域Ⅲ磁场的磁感应强度大小的2倍，所以区域Ⅳ的上边界与x轴间的最小距离为粒子在区域Ⅳ中的轨道半径，则
（4）粒子在0~0.5T内运动到O′点，轨迹关于y轴对称，粒子在第一个区域Ⅰ中运动的时间为
在区域Ⅱ中运动的时间为
粒子在区域Ⅲ中运动的时间为
粒子在区域Ⅳ中运动的时间为
故周期为
16．（1）6m/s；（2）448N/m；（3）①；②
【详解】（1）假设物块甲到D点的速度为，由动能定理得
解得
两物块碰撞后共速，根据动量守恒
解得
（2）物块乙轻放在弹簧上端，经计算得
可知，弹簧仍处于自由伸长状态，弹力和弹性势能为零。
碰后到返回E点，设最大压缩量为x，即F点与D点间的距离，对整体应用动能定理
解得
从D到F点，由功能关系
解得弹簧压缩至F点时弹性势能为
由弹簧弹性势能表达式为
解得
（3）①分离时，两者具有相同的加速度，此时对物块甲
对物块乙
解得，此时弹簧形变量为
②分离时的位置距F点的距离为
解得
假设两者分离时的速度均为v3，从F点到分离，由功能关系
分离后，假设物块甲继续向上运动距离时速度减为0，则有
解得
设这一段物块甲经历的时间为，则有
解得
分离后，假设物块乙继续向上走距离时速度减为0，由功能关系
解得
物块乙速度减为0后，会静止在斜面上，物块甲减速至时0，经计算可知
此时物块甲的加速度为，则
则物块甲再次回来与乙相撞，设物块甲速度减为0到再次与物块2相撞经历的时间为，则有
解得
所以两物块分离时到物块再次相撞经历的时间为
17．（1）30°；（2）
【详解】（1）设光在射入圆面时入射角为i，折射角为α，如图所示
由几何关系可得
解得
由折射定律
射出圆面时，入射角为β，折射角为r，有
由几何关系可得
解得
由几何关系可得
（2）设光在透明材料中通过的距离为l，由几何关系可得
光在透明材料中的速度为
光通过透明材料的时间
18．（1）；（2）
【详解】（1）设释放点和的连线与竖直线的夹角，由于小滑块在两个圆弧上滑过的弧长相等，则小滑块在圆弧离开点与的连线与竖直线的夹角也，设离开圆弧时的速度为，根据动能定理可得
小滑块在离开圆弧位置，根据牛顿第二定律可得
联立可得
解得
（2）若小滑块能从点脱离滑道，设小滑块刚好能从点脱离滑道的速度为，则有
解得
当小滑块在点静止释放时，小滑块达到点的速度为，根据动能定理可得
解得
可知小滑块能从点脱离滑道的速度范围为
小滑块离开滑道后做平抛运动，竖直方向有
解得
水平方向有
可得小滑块的水平位移满足
则小滑块可能的落水点在水面上形成的区域长度为
19．（1）；（2）；（3）；（4）
【详解】（1）导体棒的速度最大时有
解得
（2）导体棒从开始运动到刚达到最大速度的过程中，分别对重物和导体棒应用动量定理
又
解得
（3）从导体棒开始运动到刚达到最大速度时，由能量守恒
解得
电阻中产生的热量
（4）设稳定时导体棒的速度为v，则电容器两端电压
电容所带的电荷量为
对导体棒由动量定理有
通过导体棒的电荷量
解得
20．（1）0.5J；（2）1N；（3）1.0s；（4）
【详解】（1）小物块A由静止运动到圆轨道最低点，由动能定理
解得
设经时间t1小物块A与传送带共速，由动量定理
解得
在时间t1内A、传送带发生的位移为
小物块A通过传送带过程产生的内能
（2）对物块B和长木板C整体受力分析，由牛顿第二定律
物块B和长木板C整体加速度为
对物块B，由牛顿第二定律
（3）设A滑上C后经时间t2物块A与B碰撞
解得
A、B碰撞前速度分别为v1、v2，碰后速度分别为v3、v4，则
A、B碰撞过程，由动量守恒和能量守恒，得
解得
，
设A、B碰后经时间t3物块B与挡板相碰
解得
A滑上C后，B与挡板碰撞的时间
（4）B与挡板碰撞前C、B的速度分别为v5、v6，则
B与C碰撞过程动量守恒和机械能守恒，碰后C、B的速度分别为v7、v8，得
解得
，
之后A、B一起相对C滑动ΔL达到共同速度，对三者由动量守恒
由能量守恒
解得
山东省各地区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届山东省聊城市高三下学期三模物理试题）如图甲所示，在某种均匀介质中A、B、C是三个顶点，其中AC长，BC长。两个波源分别位于A、B两点，且同时从时刻开始振动，它们的振动图像如图乙所示，已知位于A点的波源产生波的波长。求：
（1）位于B点的波源产生波的波长；
（2）从时刻开始，C点的位移第一次为的时刻。
2．（2023届山东省聊城市高三下学期三模物理试题）面对能源紧张和环境污染等问题，混合动力汽车应运而生。混合动力汽车，是指拥有两种不同动力源（如燃油发动机和电力发动机）的汽车，既节能又环保。汽车质量为M，静止在平直路面，只采用电力驱动，发动机额定功率为启动，达到的最大速度后，再次提速，两种动力同时启动，此时发动机的总额定功率为，由经时间达到最大速度（未知）；运动一段时间后，开始“再生制动”刹车，所谓“再生制动”就是车辆靠惯性滑行时带动发电机发电，将部分动能转化为电能储存在电池中。加速过程中可视为阻力恒定；“再生制动”刹车过程中阻力的大小可视为与速度的大小成正比，即。求：
（1）汽车速度由到过程中前进的位移；
（2）汽车由速度减到零过程中行驶的距离。
3．（2023届山东省聊城市高三下学期三模物理试题）如图（a），空间直角坐标系中，有一长方体区域，四边形是边长为L的正方形，长度为，其顶点分别是a、b、c、d、O、、、，其中、、在坐标轴上，区域内（含边界）分布着电场或磁场。时刻，一质量为、电荷量为的带正电粒子，以初速度从a点沿方向射入区域，不计粒子重力。
（1）若区域内仅分布着沿y轴负方向的匀强电场，则粒子恰能从点离开区域，求电场强度的大小；
（2）若区域内仅分布着方向垂直于平面的匀强磁场，则粒子能从连线上距d点的点离开区域，求磁感应强度的大小；
（3）若区域内仅交替分布着方向沿x轴负方向的磁场和沿y轴正方向的磁场，且磁感应强度和的大小随时间周期性变化的关系如图（b）所示，则要使粒子从平面离开，且离开时速度方向与平面的夹角为60°，感应强度大小的可能取值。
4．（2023届山东省聊城市高三下学期三模物理试题）如图所示为某种弹射装置的示意图，该装置由三部分组成，传送带左边是足够长的光滑水平面，一轻质弹簧左端固定，右端连接着质量的物块A，装置的中间是水平传送带，它与左右两边的台面等高，并能平滑对接。传送带的皮带轮逆时针匀速转动，使传送带上表面以匀速运动，传送带的右边是一半径位于竖直平面内的光滑圆弧轨道，质量的物块B从圆弧的最高处由静止释放。已知物块B与传送带之间的动摩擦因数，传送带两轴之间的距离，设物块A、B之间发生的是正对弹性碰撞，第一次碰撞前，物块A静止。取。求：
（1）物块B第一次滑到圆弧的最低点C时的速度大小；
（2）物块B与物块A第一次碰撞后弹簧的最大弹性势能；
（3）如果物块A、B每次碰撞后，物块A再回到平衡位置时弹簧都会被立即锁定，而当它们再次碰撞前锁定被解除，求物块B第一次与物块A碰撞后在传送带上运动的总时间。
5．（2023届山东省德州市高三下学期三模物理试题）压力锅是一种常见的厨房锅具，其工作原理是通过增大锅内的气压来提升液体沸点，以达到高温烹煮食物的目的。如图为某压力锅的结构简图，压力阀相当于质量稍大、壁较厚的金属杯，其内径稍大于排气孔的外径。使用时锁紧密封锅盖，并将压力阀扣在锅盖上的排气孔上，然后开始加热烹煮，当锅内气体压强增大到一定程度时，压力阀被顶起，排气孔向外排出气体。某次使用时首先放入食材（包括一定体积的水），加热前锅内温度为27℃，压强与外界大气压强均为。已知该压力锅的压力阀的质量为，排气孔内部的横截面积为，不计压力阀和排气孔外壁间的摩擦，打开锅盖前锅内气体视为理想气体，气体的总量及体积均认为不变，重力加速度。
（1）加热过程锅内气体温度最高可达到多少摄氏度？
（2）食物煮熟后取走压力阀泄压，泄压前、后锅内气体保持第（1）问中的温度不变，求泄压前、后锅内气体密度的比值。
6．（2023届山东省德州市高三下学期三模物理试题）双响爆竹是民间庆典使用较多的一种烟花爆竹，其结构简图如图所示，纸筒内分上、下两层安放火药。使用时首先引燃下层火药，使爆竹获得竖直向上的初速度，升空后上层火药被引燃，爆竹凌空爆响。一人某次在水平地面上燃放双响爆竹，爆竹上升至最高点时恰好引燃上层火药，立即爆炸成两部分，两部分的质量之比为1︰2，获得的速度均沿水平方向。已知这次燃放爆竹上升的最大高度为h，两部分落地点之间的距离为L，重力加速度为g，不计空气阻力，不计火药爆炸对爆竹总质量的影响。
（1）求引燃上层火药后两部分各自获得的速度大小。
（2）已知火药燃爆时爆竹增加的机械能与火药的质量成正比，求上、下两层火药的质量比。
7．（2023届山东省德州市高三下学期三模物理试题）如图甲所示，空间中正四棱柱区域的侧面与电容器的下极板Q处于同一水平面，极板Q的中线与在同一直线上。电容器两极板间的距离为d，两极板的长度均为L，正四棱柱底边长也为d、截面将正四棱柱分为左、右两部分，左侧部分为正方体，其中（包括正方体边界）存在磁感应强度竖直向上、大小为的匀强磁场；右侧部分存在磁感应强度水平向右、大小为的匀强磁场。在电容器左侧有一离子源，离子源持续射出带电量为、质量为m的离子，所有离子射出后均从Q板左侧中点正上方距离Q板处射入两板间，入射速度均为，方向与Q板的中线平行，电容器两极板间的电势差随时间的变化规律如图乙所示（U未知），不同时刻射入的离子刚好都能从电容器右侧射出。不计离子的重力及离子间相互作用。
（1）求图乙中U的大小。
（2）以截面的中心为坐标原点在该截面上建立直角坐标系（如图甲中所示），x轴水平；y轴竖直，求时刻射入电容器的离子通过截面时的坐标。
（3）要使所有离子都不能从正四棱柱的面射出，求正四棱柱侧棱的最小长度。
8．（2023届山东省德州市高三下学期三模物理试题）传送带在各种输送类场景中应用广泛。如图甲所示，足够长的传送带与水平面的夹角为，一质量分布均匀的长方体物块静止在传送带上。时接通电源，传送带开始逆时针转动，其加速度a随时间t的变化规律如图乙所示（未知），后的加速度为0.传送带的加速度增加到时物块开始相对传送带运动。已知物块的质量，与传送带之间的动摩擦因数，重力加速度，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
（1）求传送带转动的最大速度的大小；
（2）求整个过程物块和传送带由于摩擦产生的内能；
（3）如图丙所示，将物块看做由上、下两部分组成，两部分之间的分界线（虚线）平行于物块的上、下表面，与上表面的距离为物块上、下表面间距的，求分界线下面部分给上面部分的作用力的大小；
（4）若时刻开始对物块施加另一力F，使物块一直以加速度沿传送带斜向下做匀加速直线运动，求F的最小值。
9．（2023届山东省日照市高三下学期三模物理试题）一个折射率、半径、底面镀银的球冠形玻璃球放置在水平桌面上，横截面如图所示，底面圆的半径是球半径的倍。一条光线从玻璃球冠上表面的点通过球心射到球冠的底面点，该光线与底面的法线间的夹角，观测到射出光线的延长线恰好垂直底面且过底面边缘的点。已知光在真空中的传播速度。求：
（1）光线射出球冠形玻璃球时的折射角；
（2）光线在球冠形玻璃球中传播的时间。（结果可保留根号）。
10．（2023届山东省日照市高三下学期三模物理试题）如图所示，将质量为的小球穿过光滑竖直轻杆用轻弹簧悬挂在天花板上，用（为重力加速度）的竖直向上的力将弹簧压缩，使小球处于静止状态。时刻，撤去力，小球将在竖直面内做简谐运动。已知从撤去到小球第一次下落到最低点所用时间为，弹簧的劲度系数为，弹簧始终在弹性限度内。求：
（1）小球做简谐运动的振幅A；
（2）从时刻起，小球做简谐运动的位移随时间变化的关系式（以小球的平衡位置为坐标原点，向下为正方向）。
11．（2023届山东省日照市高三下学期三模物理试题）如图所示，轻绳一端固定在点，另一端与质量为的小物块（视为质点）栓接，使小物块静止在倾角为的光滑斜面上。上表面与斜面下端平齐的、质量为的长木板静止于光滑水平面上，木板右端有挡板，水平轻弹簧固定于挡板上，弹簧自由伸长时左端与木板左端相距为。现烧断轻绳，物块由静止沿鈄面下滑，滑上木板左端时竖直分速度瞬间为零，水平分速度不变。之后、向右运动，与弹簧作用后，在距离弹簧左端处相对静止，此时速度为。已知、间的动摩擦因数为，弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为。求：
（1）烧断轻绳前，绳的张力大小；
（2）开始时物块距斜面底端的高度；
（3）弹簧弹性势能的最大值。
12．（2023届山东省日照市高三下学期三模物理试题）如图所示，间距的平行金属导轨与水平面成角放置，导轨的下端接有阻值的电阻，上端通过小圆弧形绝缘材料与水平金属导轨平滑对接，其中轨道与间距为，轨道与间距为。在导轨的上端垂直于导轨锁定一质量的导体棒，棒及下方区域全部处于与导轨平面垂直、磁感应强度大小的匀强磁场中，右方存在竖直向上、磁感应强度大小的匀强磁场，在右侧锁定一质量的导体棒。质量的导体棒垂直于导轨，与棒相距，以的速度沿导轨向上运动，经过与棒碰撞（碰撞前瞬间解除棒的锁定），瞬间粘在一起，继续向上运动到达，此时解除棒锁定。当、运动到时，被锁定在左侧（此前速度已稳定）。棒再运行到处。三个导体棒始终与导轨接触良好，不计金属导轨的电阻，所有导体棒长度，电阻，单位长度的电阻都相等，不计任何摩擦，忽略连接处的能量损失。（重力加速度，，），求：
（1）棒运动到棒位置时的速度大小；
（2）棒与棒碰撞后瞬间，棒两端的电势差大小；
（3）整个运动过程中系统产生的焦耳热。
13．（2023届山东省济宁市高三下学期三模考试物理试题）2023年3月30日，我国“神舟十五号”飞行乘组圆满完成了第三次太空行走任务。航天员出舱活动前要在气闸舱内穿上特制的航天服，航天服内密封一定质量的气体（视为理想气体），开始时密封气体的体积为，压强为，温度为。为方便打开舱门，需将气闸舱内气压适当降低，当气闸舱内气压降低到目标值时，航天服内气体体积变为，温度变为。忽略航天员呼吸造成的影响，取。
（1）求气闸舱内气压降低到目标值时航天服内气体的压强；
（2）将气闸舱内气压降低到目标值后航天员感觉到航天服内气压偏高，于是他将航天服内一部分气体缓慢放出，使航天服内气压降到，此时航天服内气体体积变为，求放出的气体与航天服内部留存气体的质量比。（设放出气体过程中气体温度始终保持不变）
14．（2023届山东省济宁市高三下学期三模考试物理试题）翼型飞行器有很好的飞行性能，其原理是通过对降落伞的调节，使空气升力和空气阻力都受到影响，同时通过控制动力的大小和方向改变飞行器的飞行状态。已知飞行器的动力F始终与飞行方向相同，空气升力沿降落伞的中垂线且与飞行方向垂直，大小与速度的平方成正比，即；空气阻力与飞行方向相反，大小与速度的平方成正比，即；其中、相互影响，可由运动员调节，并满足如图甲所示的关系。已知运动员和装备的总质量为，取，。
（1）若运动员使飞行器以速度在空中沿水平方向匀速飞行，如图乙所示。结合甲图，求飞行器受到的动力F的大小；
（2）若运动员使飞行器在空中某一水平面内做匀速圆周运动，如图丙所示，调节，降落伞中垂线和竖直方向夹角为，求飞行器做匀速圆周运动的半径r和速度的大小。
15．（2023届山东省济宁市高三下学期三模考试物理试题）如图甲所示，区域I有宽度为d，方向竖直向上，电场强度大小为E0的匀强电场，区域Ⅱ有平行于x轴的交变电场（对其它区域不产生影响），交变电场的电场强度大小也为E0，方向随时间变化规律如图乙所示（向右为正方向），区域Ⅲ和区域Ⅳ有方向均垂直纸面向里的匀强磁场，且区域Ⅳ磁场的磁感应强度大小为区域Ⅲ磁场的磁感应强度大小的2倍。y轴上固定着一块以O′为中点的水平绝缘弹性挡板，挡板厚度可忽略，长度很短。时，在O点由静止释放一质量为m、电荷量为+q的粒子（不计重力），粒子经电场加速后进入区域Ⅱ，再经电场偏转后，进入区域Ⅲ，进入区域Ⅲ时粒子速度与水平方向成45°角，接着恰好以O′为圆心做圆周运动，进入区域Ⅳ后在O′点与挡板发生弹性碰撞，且碰撞后电量不变，在（大小未知）时刻又恰好回到O点，之后继续做周期性运动。求：
（1）粒子进入区域Ⅱ时速度v0的大小；
（2）区域Ⅲ中磁感应强度B的大小；
（3）区域Ⅳ的上边界与x轴间的最小距离s；
（4）交变电场随时间变化的周期T。，
16．（2023届山东省济宁市高三下学期三模考试物理试题）如图所示，倾角为的斜面体ABC固定在水平地面上，轻弹簧一端固定于斜面底部，另一端自由伸长到D点，将质量为的物块乙轻放在弹簧上端，不栓接。质量为的物块甲从A点以初速度沿斜面向下运动，到达D点后两物块相碰并粘连在一起，向下压缩弹簧至F点（未画出）后弹回，到E点时速度减为0。已知AD间的距离，DE间的距离，物块甲、乙均可视为质点，且与斜面间的动摩擦因数分别为，弹簧弹性势能表达式为（k为劲度系数，x为形变量），不计空气阻力，取，。
（1）求两物块碰后瞬间速度v的大小
（2）求弹簧劲度系数k的大小；
（3）若两物块在D点相碰时共速且不粘连，求
①两物块分离时弹簧的压缩量的大小；
②从两物块分离到再次相碰经历的时间t。（可用根式表示）
17．（2023届山东省潍坊市高三下学期三模物理试题）如图所示，某透明材料的横截面是半径为的半圆，为直径，O为圆心。P为圆周上的一点，P到的距离为；透明材料的折射率为，底面用吸光材料涂黑。入射光平行于射向圆面上的P点，经两次折射后射出。已知真空中的光速为，求：
（1）出射光线与开始的入射光线间的夹角；
（2）光通过透明材料的时间。
18．（2023届山东省潍坊市高三下学期三模物理试题）如图所示，是竖直平面内的光滑圆弧形滑道，由两个半径都是的圆周平滑连接而成，圆心、与两圆弧的连接点在同一竖直线上，与水池的水面平齐。一小滑块可由弧的任意点由静止开始下滑。
（1）若小滑块从圆弧上某点释放，之后在两个圆弧上滑过的弧长相等，求释放点和的连线与竖直线的夹角；
（2）若小滑块能从点脱离滑道，求其可能的落水点在水面上形成的区域长度。
19．（2023届山东省潍坊市高三下学期三模物理试题）如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，两导轨间距为，导轨左侧有两个开关、，与一个阻值为的定值电阻串联，与一个电容为的电容器串联。导体棒垂直于导轨放置，其长度为、质量为、电阻也为。整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场中。一质量为的重物通过轻质定滑轮用绝缘轻绳与导体棒的中点连接，开始时轻绳张紧。现将闭合，断开，使重物由静止释放，经时间金属棒达到最大速度。已知导轨足够长，不计导轨电阻，导体棒始终垂直导轨且与导轨接触良好，重物始终未落地，重力加速度为，不计一切摩擦。求：
（1）导体棒的最大速度；
（2）导体棒从开始运动到刚达到最大速度时，运动的距离；
（3）从导体棒开始运动到刚达到最大速度时，电阻中产生的热量；
（4）导体棒达到最大速度后，将断开、闭合，同时撤去重物，电容器所带的最大电荷量。
20．（2023届山东省潍坊市高三下学期三模物理试题）如图所示，是一长为的水平传送带，以顺时针匀速转动，传送带左端与半径的光滑圆轨道相切，右端与放在光滑水平桌面上的长木板上表面平齐。木板长为，的右端带有挡板，在上放有小物块，开始时和静止，到挡板的距离为。现将小物块从圆弧轨道最高点由静止释放，小物块与传送带间的动摩擦因数，、之间及、之间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。、、的质量均为，重力加速度为，所有的碰撞均为弹性正碰。求：
（1）通过传送带过程产生的内能；
（2）滑上后与碰撞前，与间的摩擦力大小；
（3）滑上后，经多长时间与挡板碰撞；
（4）与碰后，到挡板的最大距离。
参考答案：
1．（1）；（2）0.95s
【详解】（1）横波在同种介质中的传播速度相同，从图像可知，A点的波源周期为0.4s，波长=2m，则波速
则B点的波源的波速也为5m/s；从图像可知，B点波源的周期为0.6s，则波长
（2）根据波的叠加结合图像可知，要让C点的位移为﹣7cm，则必须是两个波的波谷同时传到了C点的位置，对于A波源而言，A波的波谷传到C点位置需要的时间为
代入数据得
同理可得，B波的波谷传到C点位置需要的时间为
代入数据得
当t1=t2时，解得
C点的位移第一次为的时刻n=0，m=1，则
2．（1）；（2）
【详解】（1）发动机额定功率为启动，达到的最大速度时有
所以汽车加速过程中的阻力
同理发动机的总额定功率为，达到最大速度时有
解得
汽车速度由到过程中根据动能定理有
解得前进的位移
（2）“再生制动”刹车过程即速度由减到零的过程，根据动量定理有
解得汽车由速度减到零过程中行驶的距离
3．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）粒子在电场力作用下，在平面add'O内做类平抛运动,由运动学规律在x正方向
在y负方向
由牛顿第二定律
联立解得
（2）如答图1，粒子在洛伦兹力作用下,在平面adc'b'内做匀速圆周运动，做ae的中垂线与ab'的交点O'为圆心，设粒子在磁场中的运动半径为r
，
由牛顿第二定律
解得
（3）由题意，粒子在磁场和，中做匀速圆周运动的轨道半径R相同，周期T也相同
，
解得
，
（i）若粒子射出时与z轴负方向的夹角为60°，则粒子在长方体区域运动轨迹沿y轴负方向的俯视如答图2所示，沿x轴负方向的侧视如答图3所示，设粒子在平行于yOz平面内运动了n个半周期（答图2、答图3为n=3的情况），则
据答图2，x正方向
据答图3，y正方向
因为y<2L，故粒子能到达cdd'c'平面，符合题意
，
解得
（ii）若粒子射出时与z轴正方向的夹角为60°,则粒子在长方体区域运动轨迹沿y轴负方向的俯视如答图4所示。
据答图4，x正方向
据答图3，y负方向
因为，故粒子能到达cdd'c'平面，符合题意
，
解得
综合整理得
4．（1）7m/s；（2）27J；（3）10.25s
【详解】（1）物块B从最高点第一次滑到圆弧的最低点C，根据动能定理有
解得
（2）物块B第一次滑上传送带的速度大于传送带的速度，物块B在传送带上减速运动，加速度大小为
设物块B通过传送带后速度为，则有
解得
则物块B以速度与A发生碰撞，碰撞时动量守恒，取向左为正方向，则有
根据能量守恒有
联立解得
，
根据能量守恒有
（3）物块B第一次与物块A碰撞后在传送带上先做减速运动，减速位移为
此过程所用时间为
则物块B不能通过传送带运动到右边的曲面上，当物块B在传送带上向右运动的速度为零后，将会向左加速运动，物块B先向左加速到与传送带共速，所用时间为
此过程通过的位移为
物块B与传送带共速接着在传送带上匀速运动的时间为
物块离开传送带后与物块A发生第2次碰撞，设物块A、B第二次碰撞后的速度为、，取向左为正方向，由动量守恒定律和能量守恒定律有
，
解得
物块B在传送带上向右运动的速度为零后，将会沿传送带向左加速运动，可以判断，物块B运动到左边台面的速度大小为，继而与物块A发生第3次碰撞，则第2次碰撞到第3次碰撞之间，物块B在传送带运动的时间为，由动量定理有
解得
同理可知第3次碰撞到第4次碰撞之间，，物块B在传送带运动的时间为
同理可知第次碰撞后物块B在传送带运动的时间为
（，，）
所以物块B第一次与物块A碰撞后在传送带上运动的总时间为
其中
（）
联立可得
5．（1）；（2）
【详解】（1）选锅内气体为研究对象，初状态
末状态对限压阀受力分析可得
又由查理定律得
锅内温度最高可达到
（2）泄压前、后
解得
6．（1），；（2）
【详解】解：（1）引燃上层火药后两部分向相反的方向做平抛运动，竖直方向
水平方向
上层火药燃爆时，水平方向动量守恒，设爆竹总质量为m
解得两部分各自获得的速度大小
，
（2）上层火药燃爆后爆竹获得的机械能
下层火药燃爆后爆竹获得的机械能
上、下两层火药的质量比
7．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）离子在平行极板PQ间运动的时间
恰好为一个周期
（）时刻进入电容器的离子恰从极板边缘离开
解得
（2）时刻射入电容器的离子到达截面之前，竖直方向偏移的距离
到达截面时的y坐标
所有离子飞过平行极板PQ过程中，沿竖直方向的速度增量为
即，所有离子均以速度水平飞出电容器
进入正方体区域后
解得
正方体中所有离子运动轨迹的俯视图如图所示
则有
所有离子到达截面时的x坐标相同
时刻射入电容器的离子通过截面时的坐标为
（3）所有离子到达截面后在竖直方向做圆周运动，离子运动的侧视图如图所示，MN为所有离子到达截面时的位置连线
解得
离子竖直方向做匀速圆周运动的周期为
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
所有离子到达截面后，水平方向以速度做匀速直线运动。要使所有离子都不能从正四棱柱的面射出，正四棱柱侧棱的最小长度
8．（1）；（2）；（3）时，时，时；（4）
【详解】解：（1）物块开始相对传送带运动时
自至，对传送带
解得传送带运动的最大速度
（2）时物块和传送带的共同速度
物块开始以加速度匀加速运动，后传送带以第（1）问求得的速度匀速运动，设时刻两者速度相同
得
物块和传送带速度相同以后不再有相对运动，对两者相对运动过程，传送带位移
物块位移
摩擦产生的内能
解得
（3）对分界线上面部分，垂直于传送带方向
沿着传送带方向
时
时
时
又
得作用力的大小
时
时
时
（4）若物块一直以加速度沿传送带斜向下做匀加速直线运动，时物块速度
因为，传送带对物块的摩擦力一直斜向上
设F与沿传送带斜向上方向的夹角为，对物块，垂直于传送带方向
沿斜面方向
代入数据化简得
得F的最小值
9．（1）；（2）
【详解】（1）光线的光路图如图所示
光线在底面发生反射，据反射定神有
球冠底面中心为，连接，则，中，有
即
由题意知
所以
为等边三角形，设光线在点的入射角为，所射角为，有，由折射定律有
得折射角
（2）中，有
光线在球冠形玻璃球中传播的时间
10．（1）；（2）
【详解】（1）开始时，对小球受力分析可得
弹簧被压缩的距离
撤去当合力为零时，弹簧被拉长，受力分析得
弹簧被拉长的距离
此时所处位置即为平衡位置，所以振幅
（2）由题意可知，小球做简谐运动的周期为
小球做简谐运动的位移随时间的变化规律
联立得
11．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）设斜面对的支持力为，对物块受力分析得，水平方向
竖直方向
解得
（2）设到达斜坡底端的速度为，对下滑过程，由动能定理可得
滑到长木板后只保留水平分速度，对、相对滑动过程根据动量守恒得
解得
（3）设弹簧的最大压缩量为，从滑上木板到、第一次共速前，由能量守恒可得
、先后两次共速间，由动能定理可得
解得
12．（1）；（2）2V；（3）
【详解】（1）棒切割磁感线产生感应电动势，电路总电阻
代入可得
对棒，由动量定理
解得
（2）棒与棒碰撞，系统动量守恒
碰撞后瞬间棒两端的电势差大小
（3）棒斜向上说动到棒处过程中电路产生的焦耳热，由能量守恒定律
棒与棒碰撞后继续斜向上运动到处，此区域内无磁场，故电路中无电流，由动能定理
解得
、棒进入磁场后，切割磁感线产生感应电流而做减速运动直到处，由动量定理
棒解锁后，在安培力的作用下开始加速运动并切割磁感线，由动量定理
最后速度稳定时，导体棒中均无电流，所以
解得
对、、棒的这一运动过程，由能量守恒定律得
、棒锁住后，棒继续切割磁感线做减速运动直到处，由动量定理
解得
棒单独运动到这一过程，由能量守恒定律
故整个运动过程中产生的焦耳热
13．（1）；（2）
【详解】（1）选航天服内气体为研究对象，初态，，，末态，，由理想气体状态方程得
解得
（2）气体缓慢放出的过程中温度不变，设放出的气体体积为，由玻意耳定律得
解得
故放出的气体与放气后内部留存气体的质量比为
14．（1）1000N；（2）r＝40m，v2＝m/s
【详解】（1）选飞行器和运动员为研究对象，由受力分析可知在竖直方向上
mg＝C1
得
C1＝3N·s2/m2
由C1，C2关系图像可得
C2＝2.5N·s2/m2
在水平方向上，动力和阻力平衡
F＝F2＝C2
解得
F＝1000 N
(2)设此时飞行器飞行速率为v2，所做圆周运动的半径为r，F1与竖直方向夹角为θ，在竖直方向所受合力为零，
水平方向合力提供向心力
联立解得
r＝40m，v2＝m/s
15．（1）；（2）；（3）；（4）
【详解】（1）粒子在区域Ⅰ中经电场加速，根据动能定理有
解得粒子进入区域Ⅱ的速度为
（2）粒子在区域Ⅱ中做类平抛运动，根据题意粒子进入区域Ⅲ时的速度与水平方向夹角为45°，可知粒子进入区域Ⅲ时的速度为
粒子刚进入区域Ⅲ的水平坐标x为
根据几何关系可得粒子在区域Ⅲ中的轨迹半径为
再由洛伦兹力提供向心力，有
联立解得
（3）根据题意画出粒子的运动轨迹如图所示
区域Ⅳ磁场的磁感应强度大小为区域Ⅲ磁场的磁感应强度大小的2倍，所以区域Ⅳ的上边界与x轴间的最小距离为粒子在区域Ⅳ中的轨道半径，则
（4）粒子在0~0.5T内运动到O′点，轨迹关于y轴对称，粒子在第一个区域Ⅰ中运动的时间为
在区域Ⅱ中运动的时间为
粒子在区域Ⅲ中运动的时间为
粒子在区域Ⅳ中运动的时间为
故周期为
16．（1）6m/s；（2）448N/m；（3）①；②
【详解】（1）假设物块甲到D点的速度为，由动能定理得
解得
两物块碰撞后共速，根据动量守恒
解得
（2）物块乙轻放在弹簧上端，经计算得
可知，弹簧仍处于自由伸长状态，弹力和弹性势能为零。
碰后到返回E点，设最大压缩量为x，即F点与D点间的距离，对整体应用动能定理
解得
从D到F点，由功能关系
解得弹簧压缩至F点时弹性势能为
由弹簧弹性势能表达式为
解得
（3）①分离时，两者具有相同的加速度，此时对物块甲
对物块乙
解得，此时弹簧形变量为
②分离时的位置距F点的距离为
解得
假设两者分离时的速度均为v3，从F点到分离，由功能关系
分离后，假设物块甲继续向上运动距离时速度减为0，则有
解得
设这一段物块甲经历的时间为，则有
解得
分离后，假设物块乙继续向上走距离时速度减为0，由功能关系
解得
物块乙速度减为0后，会静止在斜面上，物块甲减速至时0，经计算可知
此时物块甲的加速度为，则
则物块甲再次回来与乙相撞，设物块甲速度减为0到再次与物块2相撞经历的时间为，则有
解得
所以两物块分离时到物块再次相撞经历的时间为
17．（1）30°；（2）
【详解】（1）设光在射入圆面时入射角为i，折射角为α，如图所示
由几何关系可得
解得
由折射定律
射出圆面时，入射角为β，折射角为r，有
由几何关系可得
解得
由几何关系可得
（2）设光在透明材料中通过的距离为l，由几何关系可得
光在透明材料中的速度为
光通过透明材料的时间
18．（1）；（2）
【详解】（1）设释放点和的连线与竖直线的夹角，由于小滑块在两个圆弧上滑过的弧长相等，则小滑块在圆弧离开点与的连线与竖直线的夹角也，设离开圆弧时的速度为，根据动能定理可得
小滑块在离开圆弧位置，根据牛顿第二定律可得
联立可得
解得
（2）若小滑块能从点脱离滑道，设小滑块刚好能从点脱离滑道的速度为，则有
解得
当小滑块在点静止释放时，小滑块达到点的速度为，根据动能定理可得
解得
可知小滑块能从点脱离滑道的速度范围为
小滑块离开滑道后做平抛运动，竖直方向有
解得
水平方向有
可得小滑块的水平位移满足
则小滑块可能的落水点在水面上形成的区域长度为
19．（1）；（2）；（3）；（4）
【详解】（1）导体棒的速度最大时有
解得
（2）导体棒从开始运动到刚达到最大速度的过程中，分别对重物和导体棒应用动量定理
又
解得
（3）从导体棒开始运动到刚达到最大速度时，由能量守恒
解得
电阻中产生的热量
（4）设稳定时导体棒的速度为v，则电容器两端电压
电容所带的电荷量为
对导体棒由动量定理有
通过导体棒的电荷量
解得
20．（1）0.5J；（2）1N；（3）1.0s；（4）
【详解】（1）小物块A由静止运动到圆轨道最低点，由动能定理
解得
设经时间t1小物块A与传送带共速，由动量定理
解得
在时间t1内A、传送带发生的位移为
小物块A通过传送带过程产生的内能
（2）对物块B和长木板C整体受力分析，由牛顿第二定律
物块B和长木板C整体加速度为
对物块B，由牛顿第二定律
（3）设A滑上C后经时间t2物块A与B碰撞
解得
A、B碰撞前速度分别为v1、v2，碰后速度分别为v3、v4，则
A、B碰撞过程，由动量守恒和能量守恒，得
解得
，
设A、B碰后经时间t3物块B与挡板相碰
解得
A滑上C后，B与挡板碰撞的时间
（4）B与挡板碰撞前C、B的速度分别为v5、v6，则
B与C碰撞过程动量守恒和机械能守恒，碰后C、B的速度分别为v7、v8，得
解得
，
之后A、B一起相对C滑动ΔL达到共同速度，对三者由动量守恒
由能量守恒
解得
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