广东省茂名市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

广东省茂名市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·广东茂名·统考二模）超市为节省收纳空间，常常将手推购物车相互嵌套进行收纳。质量均为m=16kg的两辆购物车相距静止在水平面上。第一辆车在工作人员猛推一下后，沿直线运动与第二辆车嵌套在一起，继续运动了后停了下来。人推车时间、两车相碰时间极短，可忽略，车运动时受到的阻力恒为车重的k=0.25倍，重力加速度取，求：

（1）两辆车从嵌套后运动到停下来所用时间；

（2）两辆车在嵌套过程中损失的机械能；

（3）工人对第一辆车所做的功。

2．（2023·广东茂名·统考二模）如图甲是医用肿瘤化疗装置，其原理如图乙所示，利用在O点沿y轴正方向射出的高能质子束对肿瘤病灶精准打击从而杀死癌细胞。实际中，质子束的运动方向并不是严格沿y轴而是与y轴有一个很小的偏角，呈发散状。为此加一个方向沿y轴正向，磁感应强度大小为B的匀强磁场，使得质子参与两种运动，沿y轴方向的直线运动和垂直y轴的平面内的圆周运动。为研究方便，用垂直y轴足够大的显示屏表示病人，癌细胞位于屏上，从O点射出的质子速度为v，质量为m，电荷量为q，所有质子与y轴正方向偏差角均为，不考虑质子重力和空气阻力。

（1）y轴方向的直线运动速度大小是否变化，请简述理由；

（2）当显示屏离O点距离为多大时，所有的质子会重新会聚于一点？

（3）移动显示屏，屏上出现一亮环，当屏到O点的距离为时，亮环半径多大？在移动显示屏过程中，最大亮环的面积是多少？

3．（2021·广东茂名·统考二模）如图所示，比荷为108C/kg的带正电的同种粒子以某一速度沿虚线方向射入平行板间的正交电磁场，恰好做直线运动，然后进入右侧的圆形磁场。圆形区域磁场方向垂直纸面向里且圆心O在虚线上，半径r=10cm。已知加在平行板间的电压U=1.2×104V，两平行板之间的距离d=6cm，磁感应强度方向垂直纸面向里、大小为B1=0.2T。不计重力的影响，求：

（1）求粒子进入正交电磁场的速度大小；

（2）要使粒子在圆形区域磁场中偏转60°后射出，求此时圆形区域内的磁场B的大小。

4．（2021·广东茂名·统考二模）某物流公司用如图所示的传送带将货物从高处传送到低处。传送带与水平地面夹角=37°，顺时针转动的速率为v0=2m/s。将质量为m=25kg的物体无初速地放在传送带的顶端A，物体到达底端B后能无碰撞地滑上质量为M=50kg的木板左端。已知物体与传送带、木板间的动摩擦因数分别为1=0.5，2=0.25，AB的距离为s=8.20m。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8）。求：

（1）物体滑上木板左端时的速度大小；

（2）要使物体恰好不会从木板上掉下，木板长度L应是多少？

5．（2021·广东茂名·统考二模）气压式保温瓶具有方便安全的特点。气压式保温瓶的结构如图所示。瓶盖下有一体积为V0气室，瓶内装水，只需要按压瓶盖，就能往瓶内注入更多的空气，将水从瓶内压出。假设保温瓶的容积为V，开始时瓶内气体压强和大气压相同，出水管口到瓶内水面的高度为h，水的密度为，外界大气压为p0，忽略出水管的体积，温度不变，若按压3次就能出水，求瓶内水的体积和瓶的容积的比值？

6．（2021·广东茂名·统考二模）如图所示，一细光束照射到圆形玻璃砖上A点，经折射后折射光线刚好照到玻璃砖底边的右端C点，入射光线与BC平行，入射角为60°，圆的半径为R，光在真空中的传播速度为c，求：

（1）玻璃砖的折射率；

（2）光从A传播到C所用时间。

7．（2022·广东茂名·统考二模）中国小将谷爱凌在北京冬奥会上获自由式滑雪女子坡面障碍技巧赛银牌。现假设运动员从跳台a处沿水平方向飞出，在斜坡b处着陆，如图所示，测得a、b间的距离为40m，斜坡与水平方向的夹角为30°，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。

（1）求运动员从a处飞出时的速度；

（2）求运动员从a处飞出到离斜坡面最远所需的时间。

8．（2022·广东茂名·统考二模）如图所示，在x轴上方以原点O为底边中点、底边长为2a的等腰直角三角形区域内存在匀强磁场，磁场的方向垂直于xO平面向外，磁感应强度为B（边界无磁场）。在x轴下方一a≤x≤a的区域内存在沿y轴负方向的匀强电场。y轴上A点与O点间距为d，一质量为m、电荷量为-q的粒子从y轴上的A点由静止释放，经电场加速后从O点射入磁场，不计粒子重力。

（1）若粒子第一次经过磁场的偏转角为45°，求粒子在磁场中运动的速度v1大小；

（2）要使粒子经过磁场之后不再经过x轴，求电场强度E应满足的条件；

（3）若电场强度，求粒子在电磁场区域的运动时间。

9．（2022·广东茂名·统考二模）压力锅（也称高压锅）是一种常见的厨房锅具，其工作原理是通过增大气压来提升液体沸点，以达到加快烹煮食物效率的目的。如图为某燃气压力锅的结构简图，某厨师将食材放进锅内后合上密封锅盖，并将压力阀套于出气孔后开始加热烹煮。已知锅内的总容积为V0，食材占锅内总容积的，加热前锅内温度为T0，大气压强为p0。忽略加热过程水蒸气和食材（包括水）导致的气体体积变化，气体可视为理想气体。

（1）当加热至锅内温度为2T0时，压力阀刚要被顶起而发出嘶响声，求此时锅内气压的大小；

（2）为控制火候，该厨师在听到压力阀嘶响声时立即熄火并把压力阀提起放气，求最终放气结束随即打开锅盖时，锅内剩下的气体和原来气体的质量之比。（假设排气过程气体温度不变）

10．（2022·广东茂名·统考二模）某波源S发出一列简谐横波，波源S的振动图像如图所示。在波的传播方向上有A、B两点，它们到S的距离分别为45m和55m。测得A、B两点开始振动的时间间隔为1.0s。求这列简谐横波的波长。

参考答案：

1．（1）1s；（2）；（3）240J

【详解】（1）对整体，由牛顿第二定律

解得

逆向过程

得

t=1s

（2）嵌套后，对整体

得

嵌套过程中

得

在嵌套过程中损失的机械能

解得

（3）对小车

解得

W=240J

2．（1）见解析；（2）或；（3）；

【详解】（1）速度大小不变，y轴方向与磁场平行，y轴方向不受磁场力。

（2）y轴方向

质子做圆周运动，有

又

解得

当时，所有质子会汇聚一点，得

当时，所有质子会汇聚一点，可得

（3）当时，可得

又

如图

，

解得

当，，圆环面积最大，易知最大面积为

，

【点睛】

3．（1）v=1×106m/s；（2）

【详解】（1）设粒子在正交的电磁场中做匀速直线运动的速度为v，则有

qE=qvB1

又

代入数据解得

v=1×106m/s

（2）轨迹如图，由题意可知粒子在圆形磁场中偏转的圆心角为α=60°

由几何关系有

由

联立代入数据解得

4．（1）6m/s；（2）4.8m≤L≤7.2m

【详解】（1）物体速度达到传送带速度前，由牛顿第二定律，有

解得

a1=10m/s2

设物体与传送带共速时运动的位移为x1，则对物体

解得

x1=0.20m<s

此后物体继续在传送带上做匀加速运动，设加速度为a2，则

解得

a2=2m/s2

设物体到达B端时的速度大小为v，根据运动学公式有

解得物体滑上木板左端时的速度大小

v=6m/s

（2）讨论：

①. 当地面光滑，即时，物体恰好不会从木板上掉下长度为L1，物体和木板共速为v1，由动量守恒定律

mv=(m+M）v1

由能量守恒得

解得

L1=4.8m

②. 设木板与地面的动摩擦因数为，当

即时，木板不运动，动能全部克服物体受到摩擦力做功，物体恰好不会从木板上掉下长度为L2

由动能定理，有

解得

L2=7.2m

③. 当木板与地面间有摩擦而动摩擦因数小于，木板将会发生滑动，有一部分动能克服地面摩擦力做功，物体在木板上滑行的距离将小于7.2m。所以木板的长度的范围是

4.8m≤L≤7.2m

5．

【详解】将瓶中原有的空气和压入瓶中的空气看成一整体，以此为研究对象，按压3次后瓶内气体的压强为

p=p0+ρgh

设瓶中气体的体积为V1，由玻意耳定律可得

p0（V1+3V0)=pV1

解得

瓶内水的体积

V剩=V-V1

解得

6．（1）；（2）

【详解】(1)由题知

入射角为i=60°，由几何关系可知，折射角r=30°，由折射定律知

(2)由几何关系可知，AC的长度L=2Rcos30°，光在玻璃中的传播速度

则光从A到C传播时间

7．（1）；（2）

【详解】（1）运动员飞出后做平抛运动，根据平抛运动公式有

水平方向

竖直方向

联立解得

（2）当速度方向与斜面平行，即速度方向与水平方向夹角为30°，运动员离斜坡最远，有

联立解得

8．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）若粒子第一次经过磁场的偏转角为45°，可知粒子在磁场中运动轨迹的圆心角为45°，如图所示，粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心刚好在x轴处

由图中几何关系可得

由洛伦兹力提供向心力可得

联立以上式子解得

（2）要使粒子经过磁场之后不再经过x轴，粒子从第二象限射出磁场时的速度不能指向第三象限，设粒子射出磁场时的速度方向刚好与x轴平行，如图所示

由图中几何关系可得

由洛伦兹力提供向心力可得

粒子在电场中从A点运动到O点过程中，由动能定理可得

联立解得

故电场强度需要满足的条件为

（3）当电场强度时，粒子在电场中由动能定理可得

解得

由洛伦兹力提供向心力可得

解得

粒子在电磁场区域中的运动轨迹如图所示

粒子在磁场中的周期为

粒子在磁场中的运动时间为

粒子在电场中从A点加速到O点的时间为

粒子在电磁场区域中运动的总时间为

9．（1）；（2）

【详解】（1）对于封闭气体，根据查理定律得

解得

（2）根据玻意耳定律

解得

放气之后剩余气体与原来气体质量之比为

解得

10．20m

【详解】A、B两点之间的位移

波从A点传到B点的时间

则波速

由图可知

波长

解得