广东省汕头市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题

广东省汕头市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题

一、解答题

1．（2021·广东汕头·统考一模）如图甲所示，一本词典放置在水平桌面上，词典的总厚度，总质量，将一张白纸（质量和厚度均可忽略）夹在词典最深处，白纸距词典上表面的高度为，如图乙所示，白纸上下表面与书页间，词典与桌面间的动摩擦因数均为，各接触面间的最大静摩擦力可视为等于滑动摩擦力，白纸受到的压力大小等于压在白纸上方那部分词典的重力，且词典的质量随高度均匀分布。用大小合适的水平拉力向外拉白纸，可带动词典在桌面上运动，重力加速度，求：

（1）词典在桌面上运动时桌面对词典的摩擦力和白纸与词典间的最大摩擦力；

（2）词典在桌面上运动的最大加速度。

2．（2021·广东汕头·统考一模）如图所示的平面直角坐标系，在第Ⅰ象限内有平行于y轴的匀强电场，方向沿y轴正方向；在第Ⅳ象限内有匀强磁场，方向垂直于平面向内。一质量为m、电荷量为的粒子、从原点O以大小为的速度沿x轴正方向射入，通过磁场后到达y轴上的P，点，不计粒子所受的重力。

（1）求匀强磁场的磁感应强度B；

（2）将该粒子改在y轴上的点同样以速度平行于x轴正方向射入电场中，已知电场场强大小，粒子最后从y轴上N点（图中未画出）离开磁场，求N点的位置和粒子从Q点运动到N点的总时间。

3．（2021·广东汕头·统考一模）肺活量是在标准大气压下人一次尽力呼出空气的体积。

（ⅰ）某实验小组在学习气体实验定律后，设计了“吹气球法”的小实验来粗测肺活量，如图。甲同学通过气球口用力一口气向气球内吹气（吹气前气球内部的空气可忽略不计）。气球没有被吹爆，此时气球可近似看成球形，半径为r，球内空气的压强为，空气可看作理想气体，设整个过程温度保持不变，球体体积计算公式为。求甲同学的肺活量是多少？

（ⅱ）某游泳运动员的肺活量为。在标准谁状态下。空气的摩尔体积为，阿伏伽德罗常数，则该运动员一次能呼出的空气分子数为多少？（计算结果保留两位有效数字）

4．（2021·广东汕头·统考一模）如图所示。在深的湖底O处有一激光光源。一桅杆顶部高出湖面的帆船静止在湖面上，从O点发出一束激光从水面出射后恰好照射到桅杆顶端。该出射光束与竖直向的夹角为，已知桅杆顶点A到O点的水平距离为。

（1）该湖水的折射率是多少？

（2）当激光束方向与竖直方向的夹角为多少度时，将没有光从水面射出？

5．（2022·广东汕头·统考一模）疫情期间，为了减少人与人之间的接触，一餐厅推出了一款智能送餐机器人进行送餐（如图甲）。该款机器人的最大运行速度为4m/s，加速度大小可调节在1m/s23m/s2范围内，要求：送餐过程托盘保持水平，菜碟与托盘不发生相对滑动，机器人到达餐桌时速度刚好为0。现把送餐过程简化为如图的直线情境图（如图乙），已知机器人恰好以最大运行速度m/s通过O处，O与餐桌A相距m，餐桌A和餐桌F相距m，机器人、餐桌都能看成质点，送餐使用的菜碟与托盘之间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度m/s2。

（1）在某次从O到餐桌A的过程中，机器人从O开始匀减速恰好到A停下，求机器人在此过程加速度a的大小。

（2）完成（1）问中的送餐任务后，机器人马上从A继续送餐到F，若要求以最短时间从A送餐到F，求机器人运行最大加速度和加速过程通过的位移。

6．（2022·广东汕头·统考一模）如图所示，PQ、MN是相互平行、间距为L的长直边界，在两边界外侧都存在匀强磁场，方向均垂直于纸面向内，右侧磁场的磁感应强度为B。一质量为m、电荷量为的带电粒子从MN边界的O点以大小为的初速度垂直于边界沿纸面射入右侧磁场区，一段时间后粒子再次经过O点，这过程中粒子有两次进入左侧磁场区运动。不计粒子的重力。

（1）求左侧磁场的磁感应强度；

（2）在PQ、MN边界之间的区域加上方向垂直于边界的匀强电场，然后使粒子从O点以同样的条件射出，结果粒子同样能返回O点，而且所用时间比原来变短。求匀强电场的场强E的可能值；

（3）在第（2）问的前提下，讨论粒子从O点射出到返回O点的最短时间与磁感应强度B的关系。

7．（2022·广东汕头·统考一模）如图为某品牌酒精消毒液按压泵头结构图，它主要由进液阀门、弹簧、排气阀门、活塞组成，两阀门间形成一个体积为V的封闭空间。若不计进液阀门小球的质量，每次按压活塞最多只能将封闭空间体积压缩为原来一半，为使该按压头正常工作，排气阀门处小球质量不能超过多少。（已知封闭空间内气体初始压强等于外界大气压强，排气阀门小孔有效横截面积为S，重力加速度为g，环境温度保持不变）

8．（2022·广东汕头·统考一模）一列简谐横波沿x方向传播，如图所示，其中实线和虚线分别为和s两时刻的波形图，坐标为m处的质点在时刻运动方向沿y轴负方向。试判断这列波的传播方向；如果周期s，求波速。

9．（2023·广东汕头·统考一模）1897年，汤姆逊利用电磁偏转的方法，测量了电子的荷质比。20世纪初，考夫曼用磁聚焦法也测量出粒子的荷质比，并且该实验还是狭义相对基础实验之一。如图为磁聚焦法简化原理图。电子从电子枪K出发，初速度为零。虽然由于各种原因在Q处会出现散开一个角度，但可以认为经过加速电场MN的做功，所有电子均获得相同的轴向速度。如图方向的磁场作用下，电子将做螺旋运动，重新会聚在另一点。这种发散粒子束会聚到一点的现象与透镜将光束聚焦现象十分相似，因此叫磁聚焦。已知加速电压为U，磁感应强度为B，Q处角度为2θ，电子的轴向速度为，不计重力以及电子之间的相互作用，求：

（1）求电子的比荷k；

（2）求在磁场中相邻两个会聚点的距离。

10．（2023·广东汕头·统考一模）如图，L形滑板A静止在粗糙水平面上，在A上距离其左端为3l处静置小木块B，AB之间光滑；水平面上距离A右端l处静止着一滑块C，A和C与水平面之间的动摩擦因数均为μ。ABC的质量均为m，AB、AC之间的碰撞都属于完全非弹性碰撞且不粘连。现对A施加水平向右的恒定推力，当AC相碰瞬间撤去，碰撞后瞬间AC的速度，由于A板足够长，所以不考虑BC的相碰。已知重力加速度为g。求：

（1）水平推力F的大小；

（2）当AC都停下时C离A板右端的距离d。

参考答案：

1．（1）5.4N，7.2N；（2）

【详解】（1）词典在桌面上运动时桌面对词典的摩擦力

代入数据解得

白纸上方词典的质量

白纸与词典间的最大摩擦力

代入数据解得

（2）词典运动的最大加速度a满足

代入数据解得最大加速度

2．（1）；（2）N点与原点O距离，

【详解】（1）粒子从O点进入磁场运动到P点，有

解得磁感应强度

（2）粒子从Q点射入电场直到离开过程，有

将代入可解得

粒子离开电场时的速度大小和速度方向与x轴正方向的夹角满足

即

粒子进入磁场运动，有

解得半径

因为

所以圆周轨道的圆心A在y轴上，如图所示。

N点与原点O距离

粒子在磁场中运动的周期T和时间

因此粒子从Q点运动到N点的总时间

3．（ⅰ）；（ⅱ）（个）

【详解】（ⅰ）甲同学呼出气体作等温变化，设肺活量为，有

将代入可得

（ⅱ）空气的摩尔数

含有的分子数

解得

（个）

4．（1）；（2）大于或等于时，将没有光从水面射出

【详解】

（1）设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为，到O点的水平距离为，激光束在水中与竖直方向的夹角为，由几何关系有

解得

由折射定律有

得

（2）光射到水面上时的临界角满足

解得

则当激光束方向与竖直方向夹角为大于或等于时，将没有光从水面射出。

5．（1）；（2）2m/s2；4m

【详解】（1）从O点到A点，由运动公式

解得

机器人在此过程加速度a的大小。

（2）要想用时间最短，则机器人先以最大加速度加速，然后匀速一段时间，再以最大加速度做减速到零。最大加速度为

加速的位移为

6．（1）；（2）E为方向水平向左，或E为，方向水平向右；（3）见解析

【详解】（1）粒子有两次进入左侧磁场区运动，最后再次经过O点，则轨迹如下图所示

由几何关系可知，设粒子在左右两边磁场中运动的半径分别为R和r，则

根据

可得左侧磁场的磁感应强度

（2）在PQ、MN边界之间的区域加上方向垂直于边界的匀强电场，若所加的匀强电场方向水平向左，要能返回O点，而且所用时间比原来变短。则运动轨迹可能如下图所示

设粒子进入左侧磁场时的速度为v，则

R1=2r

可得

粒子在电场中加速的加速度为

根据消时公式有

解得

，方向水平向左

若所加的匀强电场方向水平向右。要能返回O点，而且所用时间比原来变短。则运动轨迹可能如下图所示

设粒子进入左侧磁场时的速度为v，则

R2=r

可得

粒子在电场中减速的加速度为

根据消时公式有

解得

，方向水平向右

（3）若所加的匀强电场方向水平向左，粒子从O点射出到返回O点运动的时间为

其中

解得，粒子从O点射出到返回O点的时间为

若所加的匀强电场方向水平向右，粒子运动的时间为

其中

解得，粒子从O点射出到返回O点的时间为

若，则有

解得

则最短时间为

若，则有

化简可得

因此，当时，粒子从O点射出到返回O点的最短时间为

当时，粒子从O点射出到返回O点的最短时间为

7．

【详解】初态：p1=p0 体积：V1=V

末态：压强满足

体积为

根据玻意耳定律可得

解得

8．沿x轴正向传播；4m/s

【详解】坐标为m处的质点在时刻运动方向沿y轴负方向，根据“同侧法”可知，该波沿x轴正向传播；

波速表达式

（n=0、1、2、3……）

因

可知n只能取0，则波速为

v=4m/s

9．（1）；（2）

【详解】（1）电子经过加速电场加速，由动能定理可得

解得

（2）电子进入磁场后，受洛伦兹力影响，在径向上做匀速圆周运动，则

电子在磁场中运动周期为

轴上两个会聚点的距离为，则

联立可得

10．（1）；（2）5.5l

【详解】（1）对A，由动能定理

AC相碰，有

得

（2）AC相碰后，AC分离，对C有

得

对A有

然后AB相碰，有

此后，对A有

得

AC之间的距离

得