广东省潮州市2021届-2023届高考物理三年模拟（二模）按题型分类汇编-02解答题

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广东省潮州市2021届-2023届高考物理三年模拟（二模）按题型分类汇编-02解答题 一、解答题1．（2023·广东潮州·统考二模）潮州素有瓷都之美誉，而现代瓷器烧制通常采用电加热式气窑。烧制过程中为避免窑内气压过高，窑上安有一个单向排气阀，当窑内气压达到时，单向排气阀变为开通状态。某次烧制前，封闭在窑内的气体温度为27℃，压强为。已知烧制过程中窑内气体温度均匀且缓慢升高。不考虑瓷胚体积的变化，求：排气阀开始排气时，窑内气体温度。2．（2023·广东潮州·统考二模）如图所示，有一救生员面向泳池坐在池边的高凳上，他的眼睛到地面的高度为，眼睛距离池边缘的水平距离为，当泳池注满水时，水的深度为，此时救生员可观察到池底离池边缘最近的点为A，水池边缘与之间的范围为“视线盲区”．已知水的折射率为，光在真空中的速度为，求：（1）A点到池边缘的水平距离；（2）光在水中传播的速度．3．（2023·广东潮州·统考二模）滑板运动是青少年喜欢的运动之一，某滑板运动场地如图所示，水平面与斜面和圆弧平滑连接，滑板爱好者站在滑板甲上由静止从A点滑下，同时另一完全相同的滑板乙从圆弧上的D点由静止释放．两滑板在水平面上互相靠近时，滑板爱好者跳到滑板乙上，并和滑板乙保持相对静止，此后两滑板沿同一方向运动且均恰好能到达D点，被站在D点的工作人员接收．已知斜面长，倾角为，圆心O与D点的连线与竖直方向的夹角，滑板质量，滑板爱好者的质量，不计空气阻力及滑板与轨道之间的摩擦，滑板爱好者与滑板均可视为质点，取。求：（1）圆弧的半径；（2）滑板乙在下滑过程中经过圆弧最低点时，对C点压力的大小。4．（2023·广东潮州·统考二模）如图所示，直角坐标系所在竖直平面内，第一、二象限中分布着沿x轴负方向的匀强电场，第三、四象限中分布着沿y轴正方向的匀强电场；第三、四象限还分布着匀强磁场（图中未画出）．一质量为m、带电量为q的正电小球自坐标为的A点由静止出发，进入第三象限后恰能作匀速圆周运动并垂直于y轴射入第四象限，已知，重力加速度为g．求：（1）小球第一次通过x轴时的速度；（2）匀强电场场强和匀强磁场磁感应强度B大小的比值；（3）小球从第四象限穿出后，经过一段时间会再次到达x轴上的N点（图中未标出），求小球从出发运动至N的时间．5．（2021·广东潮州·统考二模）箱式电梯目前已经在高层建筑中得到了广泛应用，为人们的生活带来了很大的便利。当然，我们也要关注箱式电梯存在的一些安全隐患。如图所示为某箱式货梯结构简图，当事故发生时，此结构可以减小事故所造成的损害。已知该货梯电梯箱长为L，宽为d，周围紧密缠绕有总电阻为R的n匝线圈（图中未画出），电梯箱空箱（含线圈，不含内部货物）总质量为M。电梯井内存在与电梯箱等宽的有界匀强磁场，匀强磁场磁感应强度为B，方向垂直线圈平面，在竖直方向上每隔距离L反向。重力加速度为g，忽略电梯箱所受空气、摩擦等阻力。则：（1）某次电梯载着质量为m的货物以速度v匀速向上运动，则外加动力装置提供的牵引功率为多大；（此时线圈未导通）（2）当电梯发生事故失去动力时，为减小事故损害，事故后电梯下落的速度不能超过u，则该电梯所能运载的物资质量不能超过多少。（事故发生时，线圈立即导通）6．（2021·广东潮州·统考二模）如图所示，一长木板B质量m=1.0kg，长L=9.2m，静止放置于光滑水平面上，其左端紧靠一半径R=5.5m的光滑圆弧轨道，但不粘连。圆弧轨道左端点P与圆心O的连线PO与竖直方向夹角为53°，其右端最低点处与长木板B上表面相切。距离木板B右端d=6.0m处有一与木板等高的固定平台，平台上表面光滑，其上放置有质量m=1.0kg的滑块D。平台上方有一水平光滑固定滑轨，其上穿有一质量M=2.0kg的滑块C，滑块C与D通过一轻弹簧连接，开始时弹簧处于竖直方向。一质量m=1.0kg的滑块A被无初速地轻放在沿顺时针转动的水平传送带左端。一段时间后A从传送带右侧水平飞出，下落高度H=3.2m后恰好能沿切线方向从P点滑入圆弧轨道。A下滑至圆弧轨道最低点并滑上木板B，带动B向右运动，B与平台碰撞后即粘在一起不再运动。A随后继续向右运动，滑上平台，与滑块D碰撞并粘在一起向右运动。A、D组合体随后运动过程中一直没有离开水平面，且C没有滑离滑轨。若传送带长s=6.0m，转动速度大小恒为v0=6.0m/s，A与木板B间动摩擦因数为μ=0.5。忽略所有滑块大小及空气阻力对问题的影响。重力加速度g=（1）求滑块A到达P点的速度大小v（2）求滑块A与传送带间的动摩擦因数大小需满足的条件？（3）若弹簧第一次恢复原长时，C的速度大小为2.0m/s。则随后运动过程中弹簧的最大弹性势能是多大？7．（2021·广东潮州·统考二模）如图所示为某充气装置示意图。装置水平放置，其中A是容积为V的需要充气的绝热容器。B是内壁光滑的气筒，左端用可左右移动的活塞密封，右端通过单向绝热进气阀n与A连通。活塞横截面积为S。B底部通过单向进气阀m与外界连通。当活塞左移抽气时n闭合，m打开，最多可以从外界抽取体积V的气体；当活塞右移充气时n打开，m闭合，可以将抽气过程从外界抽取的气体全部压入容器A。最初活塞位于气筒B的最左侧，A、B内充满气体，气体的压强与外界大气压强相等均为p0，温度与外界大气温度相同均为T0。（打气完成时气筒内剩余气体及气筒与容器间连接处的气体体积可忽略）（1）缓慢推动活塞，将气筒内体积为V的气体压入容器A，则当打气即将完成时，需要对活塞提供的水平作用力F是多大？（已知此过程气体温度不变。）（2）现快速让活塞以最大充气体积V完成10次充气，测得A内气体温度升高为T。求此时A内气体压强p。8．（2021·广东潮州·统考二模）一列横波在x轴上传播，a、b是x轴上相距sab=6m的两质点，t=0时，b点正好到达最高点，且b点到x轴的距离为4cm，而此时a点恰好经过平衡位置向上运动。已知这列波的频率为25Hz。（1）求经过时间1s，a质点运动的路程；（2）若a、b在x轴上的距离大于一个波长，求该波的波速大小。9．（2022·广东潮州·统考二模）在芯片制造过程中，离子注入是芯片制造重要的工序。甲图是我国自主研发的离子注入机，乙图是离子注入机的部分工作原理示意图。从离子源发出的离子经电场加速后沿水平方向先通过速度选择器，再进入磁分析器，磁分析器是中心线半径为R的四分之一圆环，其两端中心位置M和N处各有一个小孔，利用磁分析器选择出特定比荷的离子后经N点打在硅片（未画出）上，完成离子注入。已知速度选择器和磁分析器中的匀强磁场的磁感应强度大小均为B、方向均垂直纸面向外；速度选择器中匀强电场的电场强度大小为E。整个系统置于真空中，不计离子重力。求：（1）能从速度选择器中心线通过的离子的速度大小v；（2）能通过N打到硅片上的离子的比荷，并判断该离子的带电性质。10．（2022·广东潮州·统考二模）图中AB是绝缘水平面上相距的两点，AB间存在一个水平向右的匀强电场，场强大小。一带电量，质量的绝缘滑块Q静置在A点，滑块Q与水平面的动摩擦因数。用长的轻绳将不带电小球P悬挂在A点正上方的O点，保持绳子绷紧，将P球拉至与点O等高的水平位置，如图所示。现给P球竖直向下的初速度，此后P球下摆与Q发生弹性正碰。已知P球质量也为m，整个过程没有电荷转移，P、Q体积大小均可忽略不计，轻绳不被拉断。（）求：（1）P与Q第一次碰撞后瞬间，P与Q的速度大小；（2）P与Q第一次碰撞后，滑块Q离A点的最远距离；（3）若场强E可变，试讨论在轻绳不松弛的前提下，滑块Q在AB段滑行的路程与电场强度E的关系。11．（2022·广东潮州·统考二模）为适应太空环境，去太空旅行的航天员都要穿航天服。航天服是一套生命系统，为航天员提供合适的温度、氧气和气压，让航天员在太空中如同在地面上一样。假如在地面上航天服内气压为，气体体积为2L，到达太空后由于外部气压低，航天服急剧膨胀，内部气体体积变为4L。若航天服内气体的温度不变，将航天服视为封闭系统。（1）求此时航天服内的气体压强；（2）航天服内气体体积4L不变，向航天服内充气，使航天服内的气压恢复到，则需补充的等温气体多少升？12．（2022·广东潮州·统考二模）一列简谐横波沿水平方向由质点a向质点b传播，波速为4m/s，a、b两质点平衡位置间的距离为2m，t=0时刻，a在波峰，b在平衡位置且向下振动。①求波长；②求经多长时间，质点b位于波谷位置。
参考答案：1．【详解】对封闭在气窑内的气体，排气前容积不变，烧制前温度为设开始排气时窑内气体温度是，由查理定律有解得2．（1）；（2）【详解】（1）光线从A点射向人眼时在水面发生折射，设入射角为，折射角为，由几何关系可知折射现象中光路是可逆的，水的折射率解得而解得（2）光在水中传播的速度解得3．（1）；（2）【详解】（1）对滑板爱好者及滑板甲，从A到B的过程中，由动能定理得解得系统动量守恒定律得两滑板均恰能到达D点被工作人员接收，则对滑板乙，从D点运动到C点的过程中，由动能定理得解得（2）在C点，由牛顿第二定律得解得由牛顿第三定律得，滑板乙对C点的压力大小4．（1）；（2）；（3）【详解】（1）小球在第一象限有则得即小球在第二象限内沿与x轴成角进入第三象限，有间距离为由动能定理得得（2）小球在第三象限做匀速圆周运动，由得运动轨迹如图，有几何关系得又得则（3）小球由A点运动到B点的过程竖直方向，有解得小球做匀速圆周运动周期为小球从B点到C点的过程中所用时间为小球从C点到N点的过程做类平抛运动，有垂直速度方向沿速度方向由几何关系可知联立解得总时间5．（1）；（2）【详解】（1）电梯匀速向上运动，则牵引力满足则牵引力的牵引功率为解得（2）电梯以最大速度向下运动时，线圈切割磁感线产生电动势则线圈内部电流为线圈受到的安培力最大值为为保证安全，则需满足解得最大质量为6．（1）；（2）；（3）【详解】（1）滑块A离开传送带做平抛运动，竖直方向满足又A沿切线滑入圆轨道，满足解得（2）A沿切线滑入圆轨道，满足解得即A在传送带上应先匀加速，与传送带共速后随传送带匀速运动最右端，则有即滑块A与传送带的动摩擦因数需满足（3）A沿圆弧轨道滑下，机械能守恒假定A在木板B上与B共速后木板才到达右侧平台，则A、B动量守恒A、B共速过程，能量守恒有解得设B板开始滑动到AB共速滑过距离sB，由动能定理有解得即假设成立B撞平台后，A继续向右运动，由动能定理有随后A将以v2的速度滑上平台，与D发生完全非弹性碰撞。后AD组合体与滑块C组成的系统水平方向动量守恒①若弹簧开始处于压缩状态，则第一次恢复原长时，C速度向左，有解得随后运动过程中系统共速时弹簧最大弹性势能为②若弹簧开始处于原长状态，则第一次恢复原长时，C速度向右：解得随后运动过程中系统共速时弹簧最大弹性势能为7．（1）；（2）【详解】（1）充气完毕，由等温变化可得活塞缓慢运动，满足解得（2）快速打气10次，由理想气体状态方程有解得8．（1）4m；（2）（n=1，2，3，…）或（n=1，2，3，…）【详解】（1）由题意知，振幅为0.04cm，则质点a一个周期运动的路程s0=4A=0.16m因为1s内的周期数是n==25所以1s内运动的路程s=ns0=4m（2）若波由a传向b，则由题意得sab=则（n=1，2，3，…）若波由b传向a，则由题意得sab=λ则（n=1，2，3，…）9．（1）；（2），离子带正电荷【详解】（1）离子通过速度选择器时，有解得（2）离子在磁分析器中，有解得对离子受力分析可知，离子受到洛仑兹力指向圆心O，根据左手定则可知离子带正电荷。10．（1），；（2）；（3）见解析【详解】（1）小球P运动至与Q碰撞前，有解得P与Q发生弹性碰撞，有解得，（2）设碰撞后，Q没有滑离AB段，当Q减速至0，有解得假设成立，即P与Q第一次碰撞后，滑块Q离A点的最远距离为1.5m。（3）当P与Q第一次碰撞后，Q恰好能滑到B点，则解得当时，Q从B点离开电场，则Q在AB段滑行的路程为当时，Q没有从B离开，因为则Q返回再次与P相碰。设Q第一次在AB段减速至0的位移为时，返回与P碰撞后，P恰好能回到O点等高位置，则设Q回到A点时速度为，Q从A开始运动到又回到A点时，有P与Q再次碰撞，质量相等弹性碰撞，交换速度，则碰后P的速度也为v2，此后P运动至圆心等高，有解得当时，P超过O点等高位置，因为，P无法到达最高点，绳子松懈，不满足条件。当时，因为，Q无法停在AB段，最终停在A点，全过程，对系统，由能量守恒，有解得则Q在AB段滑行的路程为综上：为保证绳子不松懈需满足为：；当时，Q在AB段滑行的路程为；当时，Q在AB段滑行的路程为。11．（1）；（2）【详解】（1）航天服内气体经历等温过程由玻意耳定律得（2）设需要补充的气体体积为V，将补充的气体与原航天服内气体视为一个整体，充气后的气压由玻意耳定律得12．①；②【详解】①根据时刻，a在波峰，b在平衡位置且向下振动，可知波长满足化简得②时刻，b在平衡位置且向下振动，质元b位于波谷位置，时间满足根据波长和波速的关系有联立解得，时间t满足