陕西省各地区2023年高考物理模拟（二模）题按题型分类汇编-03解答题

陕西省各地区2023年高考物理模拟（二模）题按题型分类汇编-03解答题

一、解答题

1．（2023届陕西省汉中市高三下学期教学质量第二次检测理综物理试题）如图，光滑平台上的弹性滑块A以的初速度向静止的弹性滑块B运动，A、B发生弹性碰撞，此后，B滑上静置于光滑水平面、上表面与平台等高的平板车C，整个运动过程B始终未滑离平板车C。已知A、B、C质量分别为，平板车右端到竖直墙壁的距离，平板车与竖直墙壁碰撞过程没有机械能损失，滑块与平板车之间的动摩擦因数，取重力加速度。求：

（1）滑块A、B分开瞬间，B的速度大小；

（2）平板车C恰要与墙壁第一次碰撞前，B和C的速度大小分别为多少；

（3）从滑块B滑上平板车C到C第一次返回平台右端，整个过程系统产生的热量Q。

2．（2023届陕西省汉中市高三下学期教学质量第二次检测理综物理试题）如图所示，在平面第Ⅰ象限内有一半径为的圆形区域，圆心为，圆形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场边界与x和y轴分别相切于M、N两点。在区域存在方向沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限内存在方向垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。在电场中有一个位于平面内且与y轴平行、长为R的线状粒子源，的中点A在x轴上，粒子源上各点均能沿平面发射质量为m、电荷量为的同种带电粒子，且所发射粒子的速度大小均为，方向均与x轴正方向成角。已知从C点发出的粒子，恰好沿水平方向经过y轴上的P点，经圆形磁场偏转后恰好从M点进入第Ⅳ象限，粒子的比荷，P点坐标为，不计粒子的重力和粒子间的相互作用。求：

（1）匀强电场场强的大小E和间的距离s；

（2）圆形磁场磁感应强度的大小B；

（3）粒子源上各点所发出的粒子经圆形磁场后最终都能通过x轴进入第Ⅳ象限，经第Ⅳ象限磁场偏转后将第二次通过x轴，求这些粒子中第二次通过x轴时能到达离O点最远的点的坐标，并求出该粒子从出发到该位置所经历的总时间。

3．（2023届陕西省汉中市高三下学期教学质量第二次检测理综物理试题）如图所示，一竖直放置、粗细均匀且足够长的U形玻璃管，右端通过橡胶管（橡胶管体积不计）与放在水中的导热金属球形容器连通，球形容器的容积为，用U形玻璃管中的水银柱封闭一定质量的理想气体，当环境温度为时，U形玻璃管右侧水银面比左侧水银面高出，水银柱上方空气柱长。（已知大气压强，U形玻璃管的横截面积为）

（1）若对水缓慢加热，应加热到多少摄氏度，两边水银柱高度会在同一水平面上？

（2）保持加热后的温度不变，往左管中缓慢注入水银，问注入水银的高度是多少时右管水银面回到原来的位置？

4．（2023届陕西省汉中市高三下学期教学质量第二次检测理综物理试题）如图所示，直角玻璃三棱镜置于空气中，棱镜的折射率为，。一细光束从的中点D垂直于面入射，，求：

（1）画出光路图并计算出光从棱镜第一次射入空气时的折射角；

（2）光从进入棱镜到它第一次从棱镜中射出所经历的时间（光在真空中的传播速度为c）。

5．（安徽省九师联盟2022-2023学年高三下学期2月开学考理综物理试题）如图所示，在固定点O上系一长的细绳，细绳的下端系一质量的小球（可视为质点），初始时小球处于静止状态，且与平台的边缘B点接触但无挤压。一质量的物块静止在左侧离平台边缘B点为的P点，现使物块获得一水平向右的初速度，物块沿粗糙平台向右运动到平台边缘B处与小球m发生弹性正碰，碰后小球m在细绳的约束下做圆周运动，而物块落在水平地面上的C点。已知平台高，平台与物块间的动摩擦因数，重力加速度g取，不计空气阻力。求：

（1）碰撞后瞬间物块的速度及平抛水平位移x；

（2）小球经过最高点A时，细绳的拉力大小。

6．（2023届安徽省淮北市高三下学期一模物理试题）舰载机电磁弹射是现在航母最先进的弹射技术，我国在这一领域已达到世界先进水平。某同学自己设计了一个如图甲所示的电磁弹射系统模型。该弹射系统工作原理如图乙所示，用于推动模型飞机的动子（图中未画出）与线圈绝缘并固定，线圈带动动子，可以水平导轨上无摩擦滑动。线圈位于导轨间的辐向磁场中，其所在处的磁感应强度大小均为。开关与1接通，恒流源与线圈连接，动子从静止开始推动飞机加速，飞机达到起飞速度时与动子脱离；此时掷向2接通定值电阻，同时对动子施加一个回撤力，在时刻撤去力，最终动子恰好返回初始位置停下。若动子从静止开始至返回过程的图像如图丙所示。已知模型飞机起飞速度，，，线圈匝数匝，每匝周长，动子和线圈的总质量，线圈的电阻，，，不计空气阻力和飞机起飞对动子运动速度的影响，求：

（1）动子和线圈向前运动的最大位移；

（2）回撤力与动子速度大小的关系式；

（3）图丙中的数值。（保留两位有效数字）

7．（青海省西宁市海湖中学2022-2023学年高三下学期开学摸底考试物理试题）如图所示，导热良好的汽缸竖直固定放置。由两部分连接而成，上下截面积分别为，两个活塞质量分别为，用不可伸长的细线连接，两活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体。开始时环境热力学温度为，阀门K关闭，活塞a上部为真空，封闭气体的压强等于外界大气压强，活塞到汽缸连接处的距离均为L，系统保持静止。已知重力加速度为g，不计活塞与汽缸间的摩擦。

（1）打开阀门K，使a上部与大气连通，求稳定后细线上的张力；

（2）接（1）问，系统稳定后缓慢升高封闭气体温度，直到温度变为，求再次稳定时活塞a的位置。

8．（重庆市第八中学2022-2023学年高三下学期适应性月考物理试题（五））如图甲所示，某汽车大灯距水平地面的高度为92.8cm；图乙为该大灯结构的简化图，由左侧旋转抛物面和右侧半径为R的半球透镜组成，对称轴以下装有挡光片，光源位于抛物面的焦点F处，已知点光源发出的光经旋转抛物面反射后，均垂直半球透镜的竖直直径MN进入透镜（只考虑纸面内的光），光在半球透镜中的折射率，已知透镜直径远小于大灯离地面的高度，忽略在半球透镜内表面反射后的光，求：（已知sin48°=0.75，sin37°=0.6，tan16°=0.29）

（1）所有垂直MN进入的光在透镜球面上透光部分的长度；

（2）若某束光从A点射入半球透镜，，则这束光照射到地面的位置与大灯间的水平距离？

9．（2023届陕西省宝鸡市高三下学期模拟检测理综物理试题（二））大功率火箭一般采取多级推进技术，以提高发射速度。某中学的物理兴趣小组同学制作了一个两级推进火箭模型进行试验。已知火箭质量为m，提供的推动力恒定且为，火箭先经过一级推动力推进时间t后，丢弃掉质量为的一级箭体，再由二级推动力继续推动剩余质量为的火箭，推动力仍为，火箭飞行时间t后结束推进。重力加速度恒定且为g，不考虑燃料消耗引起的质量变化，不计空气阻力，求：

（1）火箭上升过程的最大速度为多少？

（2）火箭上升的最大高度为多少？

10．（2023届陕西省宝鸡市高三下学期模拟检测理综物理试题（二））如图1所示，有一对垂直纸面水平放置的平行金属板，板长为，两板间距为，金属板右侧有一个半径为的圆形匀强磁场区域，圆心O位于平行金属板正中间的水平线上，磁场方向垂直纸面向里。金属板左侧的电子枪不断地沿正中间的水平线发射质量为、电荷量为的电子，发射电子的初速度恒定。若在两金属板上加上如图2所示的交变电压，周期为，电子在金属板内运动时间恒为，最大偏距的电子刚好从极板的边缘飞出。电子进入圆形磁场区域后均从磁场边界P点飞出，P点为竖直线与圆形磁场边缘的交点。不计电子间相互作用和重力，忽略金属板区域外的电场及交变电场产生的磁场。求：

（1）发射电子的初速度大小及两板电压；

（2）磁感应强度的大小；

（3）从平行金属板正中间射出的电子和从上极板边缘射出的电子在磁场区域运动的时间之比。

11．（2023届陕西省宝鸡市高三下学期模拟检测理综物理试题（二））如图所示，竖直放置的U形玻璃管右端封闭、左端开口，右端玻璃管横截面积是左端的2倍。管中装入水银，平衡时右端封闭气体的长度L=15cm，左端水银面到管口的距离为h=12cm，且左右两管水银面的高度差也为h=12cm。现将小活塞封住左端，并缓慢向下推动，当活塞下降距离为x时，两管液面恰好相平。推动过程中两管中的气体温度始终不变，活塞不漏气，大气压为p0=76cmHg。求：

（1）粗管气体的最终压强；

（2）活塞向下的距离x。

12．（2023届陕西省宝鸡市高三下学期模拟检测理综物理试题（二））如图所示，有两列简谐横波a、b在同一介质中均沿x轴正方向传播，两列波的传播速度相等。两列波在t=0时刻的波形曲线如图所示，已知a波的周期Ta=1s，求：

（1）t=0时刻，x=0处的质点偏离平衡位置的位移为多少？

（2）从t=0时刻开始，至少经过多长时间x=0.5m的质点偏离平衡位置的位移为0.16m？

参考答案：

1．（1）；（2）；；（3）

【详解】（1）滑块A、B碰撞过程，由动量守恒定律和能量关系可知

解得

（2）当B滑上平板车后做减速运动，加速度大小

C做加速运动的加速度

当平板车C恰要与墙壁第一次碰撞前时由

解得

此时B的速度

C的速度

（3）C与墙壁碰后到返回到平台右端

解得

此时C的速度

C与墙壁碰后到返回到平台右端时的速度恰为零，此时滑块B向右的速度为

系统产生的热量

解得

2．（1），；（2）；（3），

【详解】（1）C点到P点逆过程粒子做类平抛运动，设C点到P运动时间为，y轴方向

，

由上述两式解得

x轴方向

，

由上述两式解得

（2）C点发出的粒子在圆形磁场中做匀速圆周运动，其入射速度

设粒子轨迹半径为，由牛顿第二定律得

由几何关系可知

联立解得

（3）分析可知，上任意点发出的粒子经圆形磁场偏转后都从M点通过x轴进入第Ⅳ象限，其中从A点射出的粒子将从N点进入、从M点离开圆形磁场，且第一次通过x轴时速度方向沿方向，它第二次通过x轴时能到达离O点最远的位置，该粒子运动轨迹如图

设粒子在第Ⅳ象限磁场中运动的轨迹半径为，由牛顿第二定律得

解得

所求点的坐标为。

由于所有粒子在第二象限运动规律完全相同，故从A点发射从N点进入的磁场的粒子在电场中运动时间也为

其到达x轴最远位置时在两个磁场中运动的时间分别为

，

该粒子从出发到x轴上最远位置经过的时间为

3．（1）；（2）

【详解】（1）初状态压强为

体积和温度为

，

末状态

，，

由理想气体状态方程有

代入数据得

（2）当往左管注入水银后，末状态压强为p，体积为

由等温变化

解得

可知往左管注入水银的高度为

4．（1）见解析，60°；（2）

【详解】（1）光路如图所示。

由几何关系可知光在AB面的入射角为

设光在AB面发生全反射的临界角为C，则

所以，则光在面发生全反射，由几何关系可知光在BC面的入射角为

所以光从BC面折射出，由折射定律有

解得

（2）棱镜中的光速为

由几何关系可知

光从进入棱镜到它第一次从棱镜中射出所经历的时间为

5．（1）1m/s，0.4m；（2）30N

【详解】（1）物块在平台上运动，由动能定理有

解得

以水平向右为正方向，设碰撞后物块的速度为，小球的速度为

由动量守恒定律有

由能量守恒有

联立解得

碰撞后物体做平抛运动，设平抛运动时间为t，竖直方向有

解得

水平方向有

（2）小球从B点运动到A点过程，由动能定理有

解得

在最高点A时，由向心力公式有

解得

6．（1）；（2）时段 ，时段；（3）

【详解】（1）动子和线圈向前运动的最大位移即时间段内的位移，由图像知

（2）动子和线圈在时间做匀减速直线运动，加速度大小为

根据牛顿第二定律有

其中

可得

解得

在时间反向做匀加速直线运动，加速度不变

根据牛顿第二定律有

联立相关式子，解得

（3）动子和线圈在时间段内的位移

从时刻到返回初始位置时间内的位移

根据法拉第电磁感应定律有

据电荷量的定义式

据闭合电路欧姆定律

解得从时刻到返回初始位置时间内电荷量

其中

动子和线圈从时刻到返回时间内,只受磁场力作用，根据动量定理有

又因为安培力的冲量

联立可得

故图丙中的数值为

7．（1）；（2）

【详解】（1）设开始时细线上的张力为，根据平衡条件，对活塞b有

对活塞a有

解得

打开阀门，a上部与大气连通，稳定后，活塞a落到汽缸连接处，设气体压强变为，等温过程，对封闭气体由玻意耳定律有

对活塞b有

解得

（2）缓慢升高温度，设温度为时，活塞a对汽缸连接处恰无压力，气体压强为，细线上的张力为，对活塞a有

对活塞b有

等容过程，有

解得

继续升高温度，气体压强不变，体积变大。设温度为时，活塞a到汽缸连接处的距离为x，等压过程，有

解得

8．（1）；（2）

【详解】（1）光路图如图所示

设此光线恰好发生全反射，此时透镜内的临界角为C，由折射率定义可知

即

此角对应的弧长为

（2）若某束光从A点射入半球透镜,光路图如图所以

根据题意，则

有折射率可知

解得

即

有几何关系可知

束光照射到地面的位置与大灯间的水平距离

9．（1）；（2）

【详解】（1）设一级推动t时间火箭的加速度为，末速度为，二级推动t时间火箭的加速度为，末速度为，由牛顿运动定律可得

，，

所以火箭上升的最大速度为

（2）设一级推动t时间火箭上升的高度为，二级推动t时间火箭上升的高度为，结束推动后火箭继续上升高度为，由匀变速直线运动规律可得

，

失去推动后，火箭向上做匀减速运动，加速度大小为g，末速度为0，所以有

可得

所以火箭上升的最大高度为

10．（1），；（2）；（3）

【详解】（1）由于电子在平行金属板之间运动时水平方向做匀速运动，且电子在金属板内运动时间恒为，则有

由题意可得，从（，，）时刻射入平行板的电子竖直方向的偏距最大，且为板间距离的一半，在竖直方向上电子先做匀加速再做匀减速，设其加速度为a，可得

联立可得

（2）由题意可得，所有电子从平行板沿水平方向射出，速度大小均为。如图甲所示

由几何关系可得电子在圆形磁场中做圆周运动的半径和磁场圆的半径相等，即

设磁场的磁感应强度为B，由洛伦兹力提供向心力可得

联立可得

（3）设电子在磁场中运动的时间为，偏转角为，由题意可得

如图乙所示，从平行金属板正中间射出的电于在磁场中的偏转角为，从上极板边缘射出的电子在磁场中的偏转角为

由图乙中的几何关系可得

，

联立可得

11．（1）；（2）

【详解】（1）设左管液面下降时，两管液面相平。由于右端玻璃管横截面积是左端的2倍，此时右面液面上升，所以有

可得

对于右端粗管封闭的理想气体，变化前的压强

变化前的体积为

变化后的体积为

则由玻意耳定律可得

带入数据可得

（2）由于两管液面相平，两管上端封闭的理想气体压强相等，所以对于左端细管上端的理想气体，由玻意耳定律可得

解的

活塞向下的距离

12．（1）；（2）s

【详解】（1）由图可得两列波的波长分别为

，

振幅均为

b机械波在时刻的波动方程为

带入数据可得

时刻对于的质点

，

所以可得处的质点偏离平衡位置的位移为

（2）由题意可得两列波的波速为

设至少经过t时间的质点偏离平衡位置的位移为0.16m，即两个波峰同时到达该点，则有

（其中m、n=0、1、2.……）

整理得

当时上式成立，因此