浙江省温州市高考物理三年（2021-2023）模拟题（三模）按题型分类汇编-03解答题

这是一份浙江省温州市高考物理三年（2021-2023）模拟题（三模）按题型分类汇编-03解答题，共28页。试卷主要包含了解答题等内容，欢迎下载使用。

一、解答题
1．（2021届浙江省温州市普通高中高三（下）5月适应性测试物理试题）高空坠物危及人身安全，已成为城市公害。因此有专家建议在高楼外墙安装防高空坠物网。某公司的一座高楼在2楼安装了防坠物网，网底水平，与2楼地板等高，如图所示。该高楼地板离地面的高度为3.75m，2楼及以上每层高度为2.8m。现让一瓶矿泉水从26楼的窗台自由坠落进行测试，矿泉水的质量为500g，窗台离地板的高度为1.25m，矿泉水落到防坠物网上后最大下陷深度为37cm。矿泉水下落过程中空气阻力不计，水瓶接触网面后的运动可视作匀减速运动。重力加速度g=10m/s2
（1）求矿泉水刚落到网面时的速度大小；
（2）求矿泉水从开始下落到下陷最大深度时所需的时间；
（3）矿泉水对网的作用力大小是一名中学生体重（质量50kg）的多少倍？
2．（2021届浙江省温州市普通高中高三（下）5月适应性测试物理试题）如图所示，倾斜轨道AB与水平直轨道BCDOMN在B处平滑连接，C、D间安装着水平传送带，C、D为两轮切点，间距L=6m，皮带轮半径r=0.1m；Q处安装着半径R=1m的竖直光滑圆轨道，在底部O处微微错开；N处安装着竖直弹性挡板。质量m=0.1kg的小滑块由A点以初速度=6m/s滑下，经传送带和圆轨道后与挡板相撞，撞后原速率弹回。滑块与传送带间的动摩擦因数μ1=0.2，与MN间的动摩擦因数为μ2=0.4，其余轨道均光滑。已知A点离地面高度h=1.5m，MN段的长度s=4.5m，g=10m/s2，滑块视为质点，空气阻力不计。
（1）若传送带静止，求滑块经过与圆心О等高的P点时对轨道的压力；
（2）若皮带轮以角速度=20rad/s逆时针匀速转动，在滑块经过传送带的过程中，求滑块损失的机械能；
（3）若皮带轮以角速度=90rad/s顺时针匀速转动，求滑块最后静止时离M点的距离；
（4）在皮带轮顺时针匀速转动的情况下，求滑块在MN段内滑行的总路程x与角速度的关系式。
3．（2021届浙江省温州市普通高中高三（下）5月适应性测试物理试题）离子推进器，又称离子发动机，广泛应用于太空领域。某种推进器简化原理如图甲所示，截面半径为R的圆柱腔分为两个工作区：Ⅰ区为电离区，其内有沿轴向分布的匀强磁场，磁感应强度的大小；Ⅱ区为加速区，其内电极P、Q间加有恒定电压U，形成沿轴向分布的匀强电场。在离轴线处的C点持续射出一定速率范围的电子，射出的电子仅在垂直于轴线的截面上运动，截面如图乙所示（从左向右看），电子的初速度方向与中心点O和点C的连线成角（0<<90°）。向Ⅰ区注入某种稀薄气体，电子使该气体电离的最小速率为，电子在Ⅰ区内不与器壁相碰且能到达的区域越大，电离效果越好。Ⅰ区产生的正离子以接近0的初速度飘入Ⅱ区，被加速后形成离子束，从右侧喷出，在加速过程中推进器可获得恒定的推力。在某次推进器工作时，气体被电离成质量为M的1价正离子，且单位时间内飘入Ⅱ区的离子数目为定值。已知电子质量为m，电量为e，不考虑电子间的碰撞及相互作用，电子碰到器壁即被吸收。
（1）为取得好的电离效果，请判断Ⅰ区中的磁场方向（按图乙说明是“垂直纸面向里”或“垂直纸面向外”）；
（2）在取得好的电离效果下，当=60°时，求从C点射出的电子速度v的大小取值范围；
（3）若单位时间内飘入Ⅱ区的正离子数目为n，求推进器获得的推力F0；
（4）加速离子束所消耗的功率P不同时，推进器的推力F也不同，为提高能量转换效率，应使尽量大，试推导的表达式，并提出一条能增大的建议。
4．（2021届浙江省温州市普通高中高三（下）5月适应性测试物理试题）如图所示，在光滑绝缘水平桌面内的MNPQ区域里分布着宽度为L、长度为d（d（1）从开始运动到ab棒第一次到达MN处的过程中线框内产生的焦耳热Q；
（2）线框从开始运动到第一次刚穿越磁场区域所需的时间t；
（3）装置最终在水平面内做往复运动的最大速率及运动周期T。
5．（2022届浙江省温州市普通高中高三（下）选考适应性考试（三模）物理试题）在北京冬奥会期间，“送餐机器人”格外引人关注。已知机器人匀速运动时的最大速度，加速和减速阶段都做匀变速直线运动，加速度大小均为。若机器人为某楼层房间的运动员配送午餐，送餐过程餐盘和食物与机器人保持相对静止。
（1）机器人由静止开始匀加速至最大速度的过程中，总质量的餐盘和食物受到的合外力冲量I的大小；
（2）机器人具有“防撞制动”功能，匀速直线运动的机器人从探测到正前方障碍物到开始制动的时间，求探测到正前方的障碍物至停止运动，机器人前进的最大距离；
（3）机器人从一个房门静止出发沿直线到下一个房门停止运动，位移大小为4m，求该过程运动的最短时间。
6．（2022届浙江省温州市普通高中高三（下）选考适应性考试（三模）物理试题）如图所示，一粗糙矩形水平板ABCD与一光滑半圆柱面CDEF相切于CD边，C、D、E、F位于同一竖直面内。沿圆柱面EF边固定一竖直挡板，物块垂直撞击挡板前后，速度方向相反、大小不变。可从A点沿水平面朝各个方向发射质量m=0.2kg的小物块（可视为质点）。已知两轨道面沿CD方向足够长，水平板AC边长L=1m，半圆柱面的圆弧半径R=0.1m，物块与水平板间的动摩擦因数。
（1）若小物块从A点以初速度沿AC方向发射，求物块运动至半圆柱轨道最高点E时（撞击挡板前），对轨道的压力大小：
（2）若小物块从A点以初速度v沿AC方向发射，为保证物块能进入半圆柱轨道且在半圆柱面内不脱轨，求其初速度v大小的取值范围：
（3）若撤去EF处的竖直挡板，令物块初速度，方向与AC边成角（未知）沿板发射。若小物块能从EF边飞出，求飞出后落地点到CD边距离d的取值范围。
7．（2022届浙江省温州市普通高中高三（下）选考适应性考试（三模）物理试题）为了提高自行车夜间行驶的安全性，小明同学设计了两种发电装置为车灯供电。
方式一：如图甲所示，固定磁极N、S在中间区域产生匀强磁场，磁感应强度，矩形线圈abcd固定在转轴上，转轴过ab边中点，与ad边平行，转轴一端通过半径的摩擦小轮与车轮边缘相接触，两者无相对滑动。当车轮转动时，可通过摩擦小轮带动线圈发电，使、两灯发光。已知矩形线圈N=100匝，面积，线圈abcd总电阻，小灯泡电阻均为。
方式二：如图乙所示，自行车后轮由半径的金属内圈、半径的金属外圈（可认为等于后轮半径）和绝缘辐条构成。后轮的内、外圈之间沿同一直径接有两根金属条，每根金属条中间分别接有小灯泡、，阻值均为。在自行车支架上装有强磁铁，形成了磁感应强度、方向垂直纸面向里的“扇形”匀强磁场，张角。
以上两方式，都不计其它电阻，忽略磁场的边缘效应。求：
（1）“方式一”情况下，当自行车匀速骑行速度时，小灯泡的电流有效值；
（2）“方式二”情况下，当自行车匀速骑行速度时，小灯泡的电流有效值；
（3）在两种情况下，若自行车以相同速度匀速骑行，为使两电路获得的总电能相等，“方式一”骑行的距离和“方式二”骑行的距离之比。
8．（2022届浙江省温州市普通高中高三（下）选考适应性考试（三模）物理试题）如图甲所示，某多级直线加速器由横截面相同的金属圆板和4个金属圆筒依次排列组成，圆筒的两底面中心开有小孔，其中心轴线在同一直线上，相邻金属圆筒分别接在周期性交变电压的两端。粒子从圆板中心沿轴线无初速度进入加速器，在间隙中被电场加速（穿过间隙的时间忽略不计），在圆筒内做匀速直线运动。若粒子在筒内运动时间恰好等于交变电压周期的一半，这样粒子就能“踏准节奏”在间隙处一直被加速。粒子离开加速器后，从O点垂直直线边界OP进入匀强磁场区域I，OP距离为a，区域I的PO、PQ两直线边界垂直。区域I的上边界PQ与匀强磁场区域Ⅱ的下直线边界MN平行，其间距L可调。两区域的匀强磁场方向均垂直纸面向里，磁感应强度大小。现有质子（）和氘核（）两种粒子先后通过此加速器加速，加速质子的交变电压如图乙所示，图中、已知。已知质子的电荷量为、质量为，不计一切阻力，忽略磁场的边缘效应。求：
（1）金属圆筒2与金属圆筒4的长度之比；
（2）加速氘核时，交变电压周期仍为，则需要将图乙中交变电压调至多少；加速后，氘核在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径多大；
（3）为使上述先后通过此加速器的质子与氘核在匀强磁场Ⅱ中的运动轨迹无交点，两磁场间距的取值范围。
9．（2023届浙江省温州市高三下学期适应性考试第三次模拟物理试题）如图所示是用导热性能良好的材料制成的空气压缩引火仪，活塞的横截面积；开始时封闭的空气柱长度为、温度为、压强为大气压强；现在用竖直向下的外力F压缩气体，使封闭空气柱长度变为，不计活塞的质量、活塞与器壁的摩擦以及漏气。
（1）若用足够长的时间缓慢压缩气体，求压缩后气体的压强；
（2）若以适当的速度压缩气体，压强达到时，求空气柱的温度
（3）若压缩气体过程中，人对活塞做功为，气体向外散失的热量为，求气体的内能增加值。
10．（2023届浙江省温州市高三下学期适应性考试第三次模拟物理试题）温州市开展一项趣味文体活动，此项活动的装置简化为如图所示，竖直面上固定着一段内壁光滑、半径为的细圆管，O为圆心，，光滑水平地面上有一质量的木板，木板上表面与管口底部在同一水平线上，木板的左、右方都有一台阶，其高度正好与木板高度相同。现一可视为质点、质量的小物块从左方台阶A处以的速度水平向右滑上木板，使木板从静止开始向右运动，当木板速度为时，木板与右边台阶碰撞并立即被粘住，同时物块离开木板从B点进入细圆管。求
（1）物块在木板上滑动过程中产生的热量；
（2）物块滑到圆细管出口P处时受到细圆管弹力的大小；
（3）在距离圆心O点正上方多高处的C点放置接收槽能收到从P点飞出的物块恰好水平向左打入接收槽；
（4）若增大滑块的初速度，为了使从P点飞出的滑块仍能恰好水平向左打入接收槽，则接收槽放置的位置C点跟P点的连线与水平方向的夹角应满足什么条件。
11．（2023届浙江省温州市高三下学期适应性考试第三次模拟物理试题）某学校举办“跌不破的鸡蛋”小发明比赛，小王设计了如图甲所示的装置。装置绝缘外框架下端固定了一个横截面（俯视）如图乙所示的磁体，两磁极间存在沿径向向外的辐向磁场，不考虑其他区域的磁场。是一个金属线框，两边被约束在外框架的凹槽内，可沿外框架无摩擦上下滑动，边的正中间接有一个半径为r（r略大于圆柱形N磁极的半径）、匝数为n、总电阻为R的线圈，边接有一装有鸡蛋的铝盒，铝盒的电阻也为R。铝盒与外框架连接了一根劲度系数为k的轻质弹簧。开始装置在离水平地面h高度处保持竖直状态，待铝盒静止后将弹簧锁定，此时线圈下端恰好位于磁体上边界处。现由静止释放装置，装置落地前瞬间弹簧立即解除锁定，落地时外框架连同磁体的速度立即变为零。已知线框（含线圈、铝盒、鸡蛋）的总质量为m，线框第一次运动到最低点时弹簧的形变量是刚落地时的三倍，此时仍未进入磁场。已知线圈所在处的磁感应强度大小为B，重力加速度为g，弹簧始终在弹性限度内，弹性势能表达式为，除线圈和铝盒外，其他部分电阻不计，忽略空气阻力。
（1）求装置落地时C、D两点间的电压；
（2）从刚落地到线框第一次运动到最低点的过程中，求通过线圈的电荷量q；
（3）从刚落地到线框第一次运动到最低点的过程中，线框上产生的焦耳热为；从落地到线框最终静止的过程中，线框上产生的焦耳热为，求与的比值。
12．（2023届浙江省温州市高三下学期适应性考试第三次模拟物理试题）如图所示，足够大的光滑水平地面上有一水平直角坐标系，第一、二和四象限存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为，和为光滑挡板，A点坐标为，足够长的挡板与x轴夹角为。第三象限内一个电荷量为q、质量为m的可视为质点的带正电小球，以某一速度沿直线运动通过相互垂直的电场和磁场后，从A点垂直x轴进入第二象限，小球与挡板的碰撞为弹性碰撞；小球与挡板碰撞后反弹，垂直挡板方向的速度大小减为碰前的二分之一，平行挡板方向的速度不变，碰撞过程中小球电荷量保持不变。已知第三象限内的电场强度与磁感应强度的比值为。求
（1）小球从A点进入磁场到第一次撞击挡板所用的时间及第一次撞击点坐标；
（2）小球打在挡板上离坐标原点的最远距离；
（3）当小球打在挡板上离坐标原点最远位置时，将方向反向（大小不变），同时加一个沿y轴负方向的匀强电场E，此后小球沿y轴负方向运动的最大距离h（用m，E，，q表示）。

参考答案：
1．（1）=37m/s；（2）3.72s；（3）1.86倍
【详解】解析：（1）矿泉水落到网面时通过的位移为H
由运动学公式
可求出矿泉水刚落到网面时的速度
=37m/s
（2）设第一段运动时间为，第二段运动时间为、位移为h，则有
得

（3）设匀减速运动的加速度大小为a，则
设网对矿泉水的作用力大小为F，由牛顿第二律可知
得
F=930N
由牛顿第三定律可知，矿泉水对网的作用力
倍数
=1.86
2．（1）F′N=2.2N；（2）△E机=1.2J；（3）1.125m；（4）见解析
【详解】（1）从A到P根据动能定理

在P点

由牛顿第三定律可知
FN=F′N，F′N=2.2N
（2）若皮带轮以角速度=20rad/s逆时针匀速转动时，摩擦力一直对滑块做负功，则
损失的机械能
△E机=μ1mgL
所以
△E机=1.2J
（3）从A到C机械能守恒
得
m/s
皮带的线速度
=9m/s>
设滑块加速至9m/s时，通过位移为x1由
得
x1=1m所以，滑块先匀加速，后以v=9m/s匀速。即
=9m/s
判断滑块能否过圆轨道最高点
=4.05J>=2.5J
所以能过最高点。
滑块第1次返回到M点时，剩余动能为Ek1，由
可得
Ek1=0.45J所以滑块只能在QN之间来回滑动，不会越过或脱离圆轨道。最终停在MN之间的某一位置。设滑埠停止前在MN通过的总路程为x；
滑块由Q点至停下位置，动能定理

可得
x=m
所以滑块停在离M点1.125m处。
（4）若滑块一直被传送带减速后，到达D点的速度为m/s
若滑块一直被传送带加速后，到达D点的速度为m/s
滑块要过圆轨道最高点时，需满足
所以，滑块到达D点的速度m/s。
综上所述
当v带≤/s时，即≤rad/s时，滑块将脱离轨道，无法计算；
当m/s≤v带≤m/s时，即rad/s≤≤rad/s时
由
得

当v带≥m/s时，即≥rad/s时
由
得
m
3．（1）垂直纸面向里；（2）；（3）；（4），用质量（比荷）大的离子；或者减小加速电压
【详解】（1）根据左手定则，垂直纸面向里。
（2）在 中， ，OC=，AC=r，∠OCA=30°，由余弦定理可知
得
由
得
所以，速率范围
（3）动量定理
离子动能定理
牛顿第三定律
联立得
（4）对加速的离子束
得
一条建议：用质量（比荷）大的离子；或者减小加速电压。
4．（1）Q=0.4mgd；（2）；（3），
【详解】如下图所示，对①到④列动能定理：
解得

（2）对①到②动量定理有
再②到④动能定理
解得
联立解出时间
（3）如下图所示，装置最终会在⑦-⑨位置间往复运动，⑦为最右位置，⑨为最左位置，⑧为最大速度位置。分析可得⑦-⑧过程中，向左匀加速运动，设加速度为，则
⑧-⑨过程中，向左匀减速运动，设加速度大小为，则有
可分别算出向左加速的时间和向左减速的时间
向左匀加速时间
向左匀减速时间
装置最终在水平面内做往复运动的周期
5．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）由
得
（2）匀速直线运动过程
制动距离
探测到正前方的障碍物至停止运动，机器人前进的最大距离
（3）加速和减速过程
匀速过程
全过程
6．（1）4N；（2）或；（3）
【详解】（1）由动能定理
对点
由牛顿第三定律
（2）由恰好至的过程
由恰好至圆心等高处
若恰好通过最高点
由过程
初速度大小范围
或
（3）若物块沿AC方向发射，距离最大
得
竖直方向
水平方向
物块运动至圆周最高点时，垂直EF边的分速度的最小值
垂直于CD方向
距离的取值范围
7．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）根据题意则有
代入数据可得
由于产生的是正弦式交变电流，则
回路总电阻
小灯泡的电流有效值
（2）根据题意则有
产生方波式的交变电流，设有效值为，则由
可得
回路总电阻
小灯泡的电流有效值
（3）由
相同，相同所以有
可得
8．（1）；（2），；（3）或者
【详解】（1）设质子进入第个圆筒的速度为，则有
解得
由于在筒中的运动时间相同，金属圆筒2与金属圆筒4的长度之比为
（2）要让氘核也能“踏准节奏”在间隙处被加速，则需要氘核在每个筒中的速度与质子相同，由，氘核电荷量与质子相同，质量为质子两倍，所以要调至；根据洛伦兹力提供向心力可得
解得
代入与，可得质子的轨道半径为
氘核质量为质子两倍，与质子相同，可得氘核的轨道半径为
（3）如图所示，氘核离开磁场I的速度方向与边界成角
①两轨迹相交于点（如图1），根据图中几何关系有
联立解得
②两轨迹外切（如图2），根据图中几何关系有
联立解得
综上所述
或者
9．（1）；（2）312K；（3）84J
【详解】（1）设压缩后气体的压强为p，活塞的横截面积为S，L0=22cm，L=2cm，V0=L0S，V=LS，缓慢压缩气体温度不变，由玻意耳定律得
解得
（2）由理想气体状态方程
解得
T=312K
（3）大气压力对活塞做功
由热力学第一定律得
解得
10．（1）5.6J；（2）6.8N；（3）0.94m；（3）
【详解】（1）由动量守恒定律得
解得
由能量守恒可得
解得
（2）物块从B到P由机械能守恒得
在P处由牛顿第二定律可得
解得
（3）P到C的斜抛可看为C到P的平抛运动
解得
（4）设CP连线与水平方向夹角为β，则
11．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）装置落地时速度为v，由机械能守恒定律可知
解得
线圈切割辐向磁场产生感应电动势
CD两点间的电压
（2）线框CDEF静止时有
由题知线框第一次运动到最低点时弹簧的形变量是装置刚落地时的三倍，则说明线框刚落地到最低点下落的距离为2x1，根据法拉第电磁感应定律有
则通过回路某截面的电荷量
（3）从刚落地到线框第一次运动到最低点的过程中，初态弹性势能
末态弹性势能
此过程由能量守恒得
解得
最终静止后弹簧的弹性势能与未释放时相等，则从静止释放到战框最终静止的过程中，根据能量守恒有
则
12．（1），；（2）l；（3）
【详解】（1）设第三象限内的电场强度与磁感应强度分别为，小球以某一速度沿直线运动通过相互垂直的电场和磁场，根据洛伦兹力和电场力左右平衡
解得
又已知第三象限内的电场强度与磁感应强度的比值为，得
小球在磁感应强度为的磁场中运动，洛伦兹力提供向心力
解得
小球做顺时针圆周运动，与板碰撞后原速率反弹继续做半径不变的圆周运动，直至打到OC板上，轨迹如图所示

从A点至第一次打到OC板，小球圆周运动转过的总角度为
周期为
小球从A点进入磁场到第一次撞击挡板所用的时间
设第一次撞击点坐标为
第一次撞击点坐标为。
（2）小球垂直撞击OC挡板后，反弹后速度大小减为碰前的二分之一，根据
解得
可知每次反弹后圆周运动半径变为原来的二分之一
故小球打在挡板上离坐标原点的最远距离
代入数据得
（3）受力分析如图所示

开始时小球沿斜面匀加速滑动，其加速度为
当
时，小球离开斜面，此过程小球y轴负方向运动的距离为h1，则有
之后脱离斜面，x轴正方向由动量定理得
即
求和得
x方向初始速度
小球y轴负方向运动到最大距离时，其速度v1沿x轴正方向。由动能定理得
联立上述两式得
故小球y轴负方向运动最大距离为
将代入得