四川省南充市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

四川省南充市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．（2023·四川南充·统考二模）如图，在平面直角坐标系内，第一象限存在沿轴负方向的匀强电场，电场强度大小为（未知）；第二象限存在沿轴正方向的匀强电场，电场强度大小；第四象限圆形区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小，圆形区域分别在P点、Q点与轴、轴相切，其半径。一比荷、不计重力和空气阻力的带正电粒子，从第二象限的A点由静止释放，A点坐标为（，），该粒子从轴上C（，）点进入第一象限，恰从P点进入第四象限的匀强磁场，最终从圆形磁场的M点射出。求：

（1）粒子经过C点的速度大小；

（2）电场强度的大小及粒子经过P点的速度；

（3）粒子在磁场中运动的时间（结果可用表示）。

2．（2023·四川南充·统考二模）如图，固定在水平地面上，倾角为θ的光滑斜面底端固定一垂直于斜面的挡板，一轻质弹簧放在斜面上，一端固定在挡板上，另一端处于自由状态，足够长的木板B放在斜面上，木块A放在B的上端，A、B的质量均为m，A、B之间的动摩擦因数为μ。开始时，A、B均静止，使弹簧压缩了x0。然后沿斜面向下缓慢推动木板B移动距离2x0后锁定B（弹簧始终在弹性限度内）。某时刻解除锁定，木B板沿斜面向上运动，A与B之间发生相对滑动，经过时间t，A与B第一次共速，此时B已脱离弹簧。已知弹簧形A变量为x时弹性势能为（其中k为弹簧的劲度系数，k未知）。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。求：

（1）解除锁定瞬间，A、B的加速度大小aA、aB；

（2）从解除锁定到B沿斜面向上运动速度达到最大时B的位移大小x1；

（3）解除锁定后，B沿斜面向上运动的最大位移xm的大小。

3．（2023·四川南充·统考二模）潜水能进入水面以下，处于悬浮状态，让人彻底放松身心，在静谧的海底无言地观赏各种色彩斑斓的奇异珊瑚和鱼类。但由于水压的存在，潜水也存在一定的风险。已知人体肺部空气容积最小可压缩至空气中体积V0的，最大可膨胀至V0的2倍，否则会出现危险。水面上的大气压p0相当于深为h0的水柱压强，为了保证潜水时的安全：（肺部气体温度等于人体内温度，视为不变）

(1)求人在安全状态下能下潜的最大深度H；（答案用h0表示）

(2)人在最大安全深度通过吸入压缩空气将肺部体积恢复至V0，返回时为了避免到达水面后出现肺部过度扩张，求返回时应当在最大安全深度吐出压缩空气的最小体积。（答案用V表示）

4．（2023·四川南充·统考二模）一列简谐横波沿x轴正方向传播，时刻波形如图所示，图中质点A在时刻第三次出现在波峰。

（1）求该波的波速；

（2）写出质点B的振动方程并求出时刻以后质点B出现在波峰的时刻。

5．（2021·四川南充·统考二模）如图所示，在水平面上固定一倾角为θ=53°的粗糙绝缘斜面，斜面所处空间存在水平向右的匀强电场和垂直于纸面向外的匀强磁场，电场强度大小为E=0.5V/m，磁感应强度大小B=0.5T。一个电荷量为q=+0.2C，质量为m=0.1kg的带电小球从斜面顶端静止释放，小球在斜面上运动x=10m时开始离开斜面，重力加速度g=10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6，求：

（1）小球开始离开斜面时速度的大小？

（2）摩擦力对小球所做的功Wf?（结果保留两位有效数字）

6．（2021·四川南充·统考二模）如图所示，质量m1=1kg的木板静止在倾角θ=30°足够长的、固定的光滑斜面上，木板下端上表面与半径R=m的固定光滑圆弧轨道在A点相切，圆弧的轨道最高点B与圆心O等高，一质量m2=2kg、可视为质点的小滑块以v0=15m/s的初速度从长木板顶端沿木板滑下，已知滑块和木板之间的动摩擦因数μ=，滑块刚好不从木板上端滑出，重力加速度g=10m/s2，求：

（1）滑块离开圆弧轨道B点后上升的最大高度h?

（2）木板的长度L?

（3）木板沿斜面上滑的最大距离x?

7．（2021·四川南充·统考二模）胎压监测系统对行车安全至关重要．一辆汽车上高速前监测到的胎压为n1p0（p0为外界大气压），在高速路上行驶一段时间后监测到胎压为n2p0（n2>n1），轮胎内空气可视为理想气体。

（1）不计轮胎容积的变化且轮胎不漏气，轮胎内气体增加的温度是初始温度的多少倍？

（2）若汽车胎压为n3p0（n1>n3）时，需要往轮胎中注入压强为p0的空气，使胎压恢复到n1po，则注入空气的体积是轮胎容积的多少倍？（注入空气过程中，不计轮胎容积和气体温度的变化）

8．（2021·四川南充·统考二模）如图所示，一个玻璃棱柱的横截面是半径为R的四分之一圆弧，O为圆心，一细光束从圆弧面AB上的C点平行AO射入棱柱，经玻璃折射后，从OB上的P点沿与BO成θ=30°角的方向射出，C到AO的距离为。（结果都用根式表示）

（1）求棱柱的折射率；

（2）保持入射点C的位置不变，在平面内将细光束沿顺时针方向旋转，求光在OB上恰好发生全反射的位置到O点的距离。

9．（2022·四川南充·统考二模）冰壶运动是在水平冰面上进行的冬奥比赛项目，运动场地示意图如图所示，在一次比赛中，运动员推着冰壶甲出发，在投掷线上的A处放手，让冰壶以一定的速度沿虚线滑出，冰壶沿虚线路径运动了28.9m，停在营垒内虚线上B处，已知冰壶与冰面间的动摩擦因数恒为μ=0.02，重力加速度大小g=10m/s2。

（1）求的大小？

（2）运动员在投掷线上的A处以初速度沿虚线推出另一个冰壶乙，与冰壶甲发生瞬时正碰，碰后冰壶乙立即停住，冰壶甲沿虚线运动6s停下，求的大小。（结果可用根式表示）

10．（2022·四川南充·统考二模）如图所示，在xOy坐标系中的第一象限内存在沿x轴正方向的匀强电场；第二象限内存在大小为B、方向垂直坐标平面向外的有界圆形匀强磁场（图中未画出），一粒子源固定在x轴上M（L，0）点，沿y轴正方向释放出速度大小均为的电子，电子经电场后恰好从y轴上的N点进入第二象限，进入第二象限后，电子经磁场偏转后通过x轴时，与x轴的夹角为75°，已知电子的质量为m、电荷量为e，电场强度，不考虑电子的重力和电子间的相互作用，求：

（1）N点到坐标原点的距离；

（2）电子通过N点的速度；

（3）圆形磁场的最小面积。

11．（2022·四川南充·统考二模）如图，在大气中有一水平放置的固定圆筒，它由a、b和c三个粗细不同的部分连接而成，各部分的横截面积分别为2S、和S．已知大气压强为p0，温度为T0．两活塞A和B用一根长为4l的不可伸长的轻线相连，把温度为T0的空气密封在两活塞之间，此时两活塞的位置如图所示．现对被密封的气体加热，使其温度缓慢上升到T．若活塞与圆筒壁之间的摩擦可忽略，此时两活塞之间气体的压强可能为多少？

12．（2022·四川南充·统考二模）如图所示，一个是够大的容器中盛满某种透明液体。MN为该液体与空气的水平分界面，其上有一以A点为圆心，半径为d=m的圆形不透光薄片，已知分界面上A点正下方h=3m深处有一点光源O，该点光源发出的光线经不透光薄片的边缘B点处射入空气时，其折射光线与反射光线恰好垂直。

（1）求该透明液体对该光的折射率n；

（2）若在点光源O正下方也为h=3m的P处水平放置一足够大的平面镜，试计算点光源O在分界面MN上照亮区域的面积（取π=3）。

参考答案：

1．（1）；（2），；（3）

【详解】（1）粒子在第二象限做匀加速直线运动，则有

由牛顿第二定律得

联立解得粒子经过C点的速度大小

（2）在第一象限，粒子做类平抛运动，沿轴正方向有

沿轴负方向有

由牛顿第二定律可得

联立解得

，

粒子经过P点沿沿轴负方向的分速度大小为

因此，粒子经过P点的速度大小为

设速度方向与轴正向夹角为，则有

可得

（3）粒子在圆形磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力可得

解得

粒子在磁场中的轨迹如图所示

可知四边形为菱形，则粒子从M点射出磁场时速度沿轴负向；从P到M，圆心角为，粒子在磁场中的运动时间为

又

联立解得

2．（1）aA = μgcosθ－gsinθ，aB = 5gsinθ－μgcosθ；（2）；（3）

【详解】（1）最初，整个系统处于静止状态，则有

kx0 = 2mgsinθ

解除锁定瞬间，对于A

μmgcosθ－mgsinθ = ma

对于B

k·3x0－mgsinθ－μmgcosθ = maB

解得

aA = μgcosθ－gsinθ

aB = 5gsinθ－μgcosθ

（2）B速度最大时，其加速度为0，则有

kx = mgsinθ＋μmgcosθ

B的位移大小

x1 = 3x0－x

解得

（3）从解除锁定到共速，设A、B的位移大小分别为x2、x3，共同速度为v，对于A

v = aAt

对于系统，能量守恒，则有：共速后，一起沿斜面向上匀减速，对A、B整体（AB的位移大小为x4）

所以B沿斜面向上运动的最大位移为

xm = x3＋x4

解得

3．(1)4h0；(2)0.6V0

【详解】(1)以对人体肺部气体为研究对象

空气中状态有

p1=p0，V1=V0

最大安全深度下，有

p2=p0+n1P，V2=0.2V0，（p=p0）

由等温变化可得

p1V1=p2V2

解得

n1=4

故最大安全深为4H。

(2)人在最大安全深度时肺部气体有

p3=p2=5p0，V3=V0

人在最大安全深度时肺部吐出气体有

△p=5p0，△V

人回到水面时肺部压强和体积有

p4=5p0，V4=2V0

由等温变化可得

p3V=p4V4+△p△V

解得

△V=0.6V0

4．（1）；（2），

【详解】（1）由图可知，波长为

根据题意可得

解得

波速

（2）设质点B的振动方程为

时

解得

则

当时

根据波的周期性，可知时刻以后质点B出现在波峰的时刻为

5．（1）6.8m/s；（2）

【详解】（1）小球开始离开斜面时，受到斜面的弹力恰为0，则有

解得

v=6.8m/s

（2）由动能定理得

解得

6．（1）9.75m；（2）7.5m；（3）5m

【详解】（1）滑块重力沿斜面向下的分力与滑动摩擦力满足

则滑块在木板上匀速下滑，到A点时的速度仍为

滑块离开B点后上升的最大高度为h，由机械能守恒定律得

解得

h=9.75m

（2）由机械能守恒定律可知滑块回到木板底端时的速度大小仍为15m/s，滑块在木板上向上滑动时，设木板的加速度为，滑块的加速度为，由牛顿第二定律得

设经过时间后两者共速，共同速度为，由运动学公式得

该过程中木板上滑的位移

滑块上滑的位移

滑块刚好未滑出木板，则木板的长度

联立解得

L=7.5m

（3）滑块和木板达共同速度时，可判断得出两者将一起向上匀减速运动，设滑块和木板的加速度为，由牛顿第二定律得

一起匀减速运动的位移

木板沿斜面向上运动的最大距离

联立解得

x=5m

7．（1）；（2）

【详解】（1）由查理定律有

（2）设注入空气体积为，当压强为时体积为，有

设轮胎的容积为，轮胎内空气与注入轮胎中的空气混合后压强变为，有

解得

8．（1）；（2）

【详解】（1）在中

解得

则

则

故

（2）设光线在点全反射，则

由

解得

由

则

则

9．（1）3.4m/s；（2）

【详解】（1）从A到B由动能定理

解得

v0=3.4m/s

（2）冰壶甲碰后，由动量定理

因冰壶质量相等，两冰壶碰撞时

即碰后交换速度，则冰壶乙与甲碰前速度为v2=v1，则对冰壶乙由动能定理

解得

10．（1）2L；（2），方向与y轴正方向的夹角为；（3）或

【详解】（1）从M到N的过程中，电子做类平抛运动，有

y＝v0t

解得

y＝2L

（2）设电子到达N点的速度大小为v，方向与y轴正方向的夹角为θ，由动能定理有

解得

v＝v0，θ＝45°

（3）设电子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r

当电子与x轴负方向的夹角为75°时，其运动轨迹图如图

电子在磁场中偏转120°后垂直于O1Q射出，则磁场最小半径

Rmin＝＝rsin 60°

解得

Smin＝=

当电子与x轴正方向的夹角为75°时，其运动轨迹图如图

电子在磁场中偏转150°后垂直于O2Q′射出，则磁场最小半径

解得

=

11．当T≤T0时，p＝p0　当T>T0时，p＝p0

【详解】试题分析：加热前，AB活塞处于平衡状态，由平衡方程可得内部气体压强和轻绳的张力．加热后由于没有摩擦，两活塞一起向左缓慢移动，气体体积增大，压强保持不变，若持续加热，此过程会一直持续到活塞向左移动的距离等于为止，此时B被挡住，活塞不能继续移动；根据盖-吕萨克定律可得此时被封闭气体的温度，以此温度为分界，进行讨论可得结果．

设加热前，被密封气体的压强为，轻线的张力为f．因而活塞处在静止状态

对A活塞有：，对B活塞有：

联立得：，f=0

即被密封气体的压强与大气压强相等，细线处在拉直的松弛状态．

这时气体的体积

对气体加热时，被密封气体温度缓慢升高，两活塞一起向左缓慢移动，气体体积增大，压强保持不变，若持续加热，此过程会一直持续到活塞向左移动的距离等于为止

这时气体体积

设此时气体的温度为，由盖-吕萨克定律得：，解得：

由此可知，当时，气体的压强为：

当时，活塞已无法移动，被密封气体的体积保持不变

由查理定律得：，解得：

即当时，气体的压强为

【点睛】本题重点在于对被封闭气体状态变化的讨论，依据给定的情形，气体会做两种变化：1、等压变化．2、等容变化．能讨论出来这两点是本题的关键．

12．（1）；（2）112.5m2

【详解】（1）光线在透明液体中的光路如图所示

由几何关系有

tan i=

解得

i=30°

又

i＋r=90°

解得

r=60°

故该透明液体对该光的折射率

（2）设经平面镜反射后射向分界面MN的光线在D点发生全反射，则有

则

设A、D两点间的距离为R，由几何关系可知

所以点光源在分界面MN上照亮的面积为