江苏省各地区2023年高考物理模拟（一模）题按题型分类汇编-02解答题

江苏省各地区2023年高考物理模拟（一模）题按题型分类汇编-02解答题

一、解答题

1．（2023·江苏徐州·统考一模）如图所示，半径为L的半圆形光滑导体框架MN垂直放置于磁感应强度为B的匀强磁场中，长为L的导体杆OP绕圆心O以角速度匀速转动，N、O间接阻值为R的电阻，杆OP的电阻为r，框架电阻不计，求杆沿框架转动过程中：

（1）电阻R两端电压；

（2）电阻R消耗的电功率。

2．（2023·江苏徐州·统考一模）如图所示，光电管的阴极K用某种金属制成，闭合开关S，用发光功率为P的激光光源直接照射阴极K时，产生了光电流。移动变阻器的滑片，当光电流恰为零时，电压表的示数为U，已知该金属的逸出功为W0，普朗克常量为h，电子电荷量为e，真空中的光速为c，求：

（1）激光在真空中的波长；

（2）激光光源单位时间内产生的光子数N。

3．（2023·江苏徐州·统考一模）如图所示，质量的小球用长的轻绳悬挂在固定点O上，足够长的木板C置于光滑水平地面上，两物块A、B放置在C上，A置于C的左端，B与A相距0. 5m。现将小球拉至与竖直方向成37°由静止释放，小球在最低点与A发生弹性碰撞，一段时间后，A与B碰撞后粘在一起，两次碰撞时间均可忽略。已知A与C、B与C间动摩擦因数，A、B、C的质量，重力加速度g取，，，不计空气阻力。求：

（1）与A碰撞前瞬间，小球所受轻绳的拉力；

（2）与B碰撞前瞬间，A的速度大小；

（3）整个装置在全过程中损失的机械能。

4．（2023·江苏徐州·统考一模）如图所示，真空中四个绝缘圆弧柱面彼此相切，垂直纸面固定放置，圆弧半径为R，其中柱面1中间位置开一条狭缝。在装置中心O处有一粒子源，无初速释放质量为m、电荷量为+q的粒子。在O与狭缝之间加一电压为U的加速电场。在圆形区域内设计合适的匀强磁场可使离开狭缝的粒子做逆时针方向的循环运动。已知粒子与柱面的碰撞为弹性碰撞，碰撞过程中电荷量没有损失，不计粒子重力及粒子间相互作用。求：

（1）粒子在磁场中运动的速度大小；

（2）四个圆形区域所加磁场的磁感应强度最小值及方向；

（3）在（2）的情境下，若仅同步调整圆形区域2、3、4内的磁场，试导出磁感应强度的所有可能值。

5．（2023·江苏南通·统考一模）为测量双层玻璃中间真空层的厚度，用激光笔使单色光从空气以入射角θ射入玻璃，部分光线如图所示。测得玻璃表面两出射点B、C与入射点A的距离分别为和。已知玻璃的折射率为n，光在真空中的速度为c。求：

（1）真空层的厚度d；

（2）光从A传播到B的时间t。

6．（2023·江苏南通·统考一模）甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴相向传播，波速，某时刻的波形如图所示。

（1）处的质点开始振动时刻作为计时起点，请写出其振动方程；

（2）处的质点从图示时刻开始经过的过程中通过的路程s。

7．（2023·江苏南通·统考一模）如图所示，倾角为θ的光滑斜面底端有一挡板1，足够长的木板A置于斜面上，小物块B置于A底端，A、B质量均为m，挡板2与B、挡板1间的距离均为L。现将A、B一起由静止释放，A、B分别与挡板1和挡板2碰撞后均反向弹回，碰撞前后瞬间速度大小相等。已知A、B间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，求

（1）B第一次与挡板2碰撞后瞬间的加速度大小；

（2）A第一次与挡板1碰撞后沿斜面上滑的最大距离x；

（3）A、B在整个运动过程中产生的内能Q。

8．（2023·江苏南通·统考一模）回旋加速器的示意图如图甲所示，两D形金属盒半径为R，两盒间狭缝间距为d，匀强磁场与盒面垂直，加在狭缝间的交变电压的变化规律如图乙所示，周期为T，U未知。盒圆心O处放射源放出粒子飘入狭缝，其初速度视为零，有粒子经电场加速和磁场偏转，最后从盒边缘的窗口P射出。不考虑粒子的重力及粒子间相互作用。

（1）若放射源是Po， 自发衰变成的同时放出一个粒子，衰变过程中释放的核能为。已知核的比结合能为，核的比结合能为，请写出衰变方程，并求所释放粒子的比结合能；

（2）若放射源持续均匀地放出质量为m、电荷量为+q的粒子.

①在时刻放出的一个粒子，经过4次加速后到达图中的A点，OA间的距离为x，求该粒子到达A点的速度大小；

②假设某时刻从放射源放出的粒子不能被加速即被吸收，能从P出射的粒子每次经过狭缝均做加速运动。为使得从P处出射的粒子与放射源放出粒子的数目之比大于40%，求U应满足的条件。

参考答案：

1．（1）；（2）

【详解】（1）设杆末端的速度为，则

杆绕O点匀速转动产生的感应电动势为

则R两端电压

（2）回路中电流

消耗的电功率

2．（1）；（2）

【详解】（1）由光电效应方程

由动能定理

联立求得

（2）由

其中

（或者写成）

解得

3．（1）14N；（2）；（3）

【详解】（1）由机械能守恒定律

由向心力公式

解得

F=14N

（2）小球与A 发生弹性碰撞有

解得

对A有

对B、C有

，

同时根据位置关系有

代入数据，解得

，

根据题意在A与B碰撞前，A的速度应大于BC，而当时，A的速度为0，BC的速度为，不符，舍去，所以取，此时有

解得

（3）分析可知最后ABC共速一起在水平地面上匀速运动，取A、B、C 为一系统，系统动量守恒

解得

整个装置在全过程中损失的机械能为

4．（1）；（2），垂直纸面向里；（3）

【详解】（1）粒子从O 点开始加速到达狭缝过程，由动能定理得

解得

（2）根据左手定则可知粒子要做逆时针方向的循环运动，磁场方向必须垂直纸面向里。由洛伦兹力提供向心力得

解得

由几何知识可得磁感应强度最小值对应轨迹半径的最大值。做出临界情况下的轨迹如图所示：

由几何关系有

可得

又

解得

代入已知量可得

（3）满足题意的各种情况中，除第一象限外，另外三个象限轨迹半径的最大值为R，轨迹弦长对应的磁场圆的圆心角为。

若粒子与柱面2 碰撞一次，则上述圆心角为；

粒子与柱面2 碰撞两次，则上述圆心角为

……

若粒子与柱面2 碰撞n次，则上述圆心角为

由几何关系得

又

得

代入已知量得

5．（1）； （2）

【详解】（1）光路图如图所示，设真空层的厚度为d，由光路图可知，AC比AB多了光线在真空层平移的部分，由几何关系知：

解得;

（2）光在玻璃中的速度为v由

得：

由折射定律可知

则

从A到B的光程为

所用时间为

6．（1）；（2）25cm

【详解】（1）处是振幅最大的位置，该处质点的振幅为

波的周期为

所以振动方程为

（2）在0~1s内处的质点不振动；1s~3s内甲波引起质点振动半个周期，通过的路程为

乙波从图示时刻经3s传到处，在3s~4s内，甲、乙两列波共同使质点振动，反射叠加，甲波使质点从平衡位置振动到波谷位置，乙波使质点从平衡位置振动到波峰位置，所以3s~4s内通过的路程为

所以从图示时刻开始经过的过程中通过的路程为

7．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）B第一次与挡板2碰撞后速度方向向上，受到木板A向下的摩擦力，有牛顿第二定律可知

其中解得

方向沿斜面向下

（2）AB一起向下加速度运动，设B与挡板2碰撞前瞬间的速度为，由动能定理可知：

B第一次与挡板2碰撞后，木板A受到向上的摩擦力且摩擦力大小等于A重力沿斜面向下的分力，A做匀速运动，B以加速度向上做匀减速运动，当B速度减为零时

解得：

；

在此段时间内A向下运动的位移

即A恰好与挡板1相碰，碰后A原速率返回，受到B给的向下的摩擦力，此时加速度为

方向沿斜面向下，B受到A给的向上的摩擦力，与重力的分力平衡，所以B处于静止状态，A向上运动的位移

（3）A速度减为零后，与B一起向下加速，由于到各自挡板的距离都是，所以同时与挡板发生碰撞，同时反弹，再一起上滑，速度减为零，再次一起下滑，周而复始，再此过程中没有相对位移，在整个过程中的产生的热量为

解得：

8．（1），； （2）①， ②

【详解】（1）核反应方程式为

由能量关系可知

解得：

（2）①粒子经过电场加速，根据动能定理可得

粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力可得

粒子运动的轨迹如图所示

根据几何关系有

粒子运动周期等于交变电压的周期，则有

又粒子运动周期为

解得4次加速后到达A点的速度为

② 设最终出射速度为，则有

粒子在电场中的加速度为

设加速的总时间为，则有

解得

在第一个周期内只有时间内放出的粒子能够从P处射出，其他周期情况相同，则有

解得