福建省各地区2023年高考物理模拟（三模）题按题型分类汇编-02解答题

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福建省各地区2023年高考物理模拟（三模）题按题型分类汇编-02解答题 一、解答题1．（2023届福建省部分地市高三下学期第三次质检（暨第一次省质检）物理试题）在第73届国际宇航大会上，我国“天问一号”火星探测任务团队被国际宇航联合会授予2022年度“世界航天奖”。天问一号着陆器在着陆火星的动力减速阶段，从火星表面附近以的初速度竖直向下做匀减速运动，经速度减为0。已知着陆器质量约为，火星表面重力加速度取，忽略火星自转，求：（1）着陆器在动力减速阶段下降的距离h；（2）着陆器在动力减速阶段所受阻力大小f；（3）若火星的半径是地球半径的，地球表面重力加速度g取，求火星与地球的质量之比。2．（2023届福建省部分地市高三下学期第三次质检（暨第一次省质检）物理试题）如图所示，间距为的水平导轨右端接有的定值电阻。虚线与导轨垂直，其左侧有方向竖直向上、大小为的匀强磁场。一质量的金属棒垂直于导轨放置在距右侧处，一重物通过绕过轻质定滑轮的绝缘轻绳与金属棒连接。时，将金属棒由静止释放，在时，金属棒恰好经过边界进入磁场。已知导轨足够长，不计导轨与金属棒电阻，金属棒始终垂直导轨且与导轨接触良好，重物始终未落地，重力加速度g取，不计一切摩擦，求：（1）金属棒进入磁场前的加速度大小及重物的质量；（2）金属棒刚进入磁场时，电阻的热功率P；（3）时金属棒速度为，求此时金属棒与的距离。3．（2023届福建省部分地市高三下学期第三次质检（暨第一次省质检）物理试题）如图甲所示，离子源持续逸出带电量为、质量为m的离子，其初速度视为0，离子经过加速电场后，以速度沿两平行极板PQ的中线飞入交变电场。已知极板P、Q水平放置，间距为d，长度为L，极板上所加的交变电压如图乙所示，变化周期，所有离子均能从PQ极板右侧射出，不计离子重力及离子间相互作用，求：（1）加速电场的电压大小；（2）PQ极板间所加电压U的最大值；（3）当PQ极板间交变电压为（2）问中所求的时，在PQ极板右侧建立直角坐标系，其中Ox与极板Q的中轴线在同一直线上，图中的两个正方体边长均为d，正方体区域内存在沿y轴正方向、大小为的匀强磁场，正方体区域内存在沿x轴正方向、大小为的匀强磁场，求离子在正方体区域内运动的最长时间。4．（2023届福建省漳州市高三下学期第三次质量检测物理试题）2022年12月4日，我国“神舟十四号”载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。简化过程如下：返回舱在离地面某高度处打开降落伞，在降落伞的作用下返回舱速度从v0＝64m/s降至v1＝8m/s，此后可视为匀速下降，当返回舱在距离地面h时启动反推发动机，经时间t＝0.25s速度由8m/s匀减速至0后恰落到地面上。设降落伞所受的空气阻力与速率成正比，其余阻力不计。g取10m/s2，降落伞的质量忽略不计，忽略返回舱质量的变化，设全过程为竖直方向的运动。求：（1）返回舱开始匀减速下降时离地的高度h；（2）当返回舱速度为v0时的加速度大小a0。5．（2023届福建省漳州市高三下学期第三次质量检测物理试题）图甲是中华太极图，生动地表示了宇宙万物的结构及运动规律，她人类文明的无价之宝。图乙是大圆O内及圆周上有磁感应强度大小为B，方向相反的匀强磁场太极图。两个半圆的圆心O’，O在圆O的同一直径MN上，半圆直径均为圆O的半径R。曲线MON左侧的磁场方向垂直直面向外。质量为m，电荷量为q的质子（不计重力），以某初速度从N点沿纸面与NM夹角θ=30°射入右侧磁场，恰好通过O点进入左侧磁场，并从M点射出。（1）求质子的初速度大小v1；（2）求质子从N点运动到M点所用的时间t0；（3）若θ＝90°，曲线MON上的磁场方向垂直纸面向里，要使质子不进入曲线MON左侧磁场中，求质子速度的大小范围。6．（2023届福建省漳州市高三下学期第三次质量检测物理试题）滑板运动是一种极富挑战性的极限运动，图示为其场地简化模型，在同一竖直平面内有两个相同的四分之一弧轴道P、Q静置在光滑水平地面上，圆弧BC、DE与地面分别相切于C、D点。将P锁定，质量为m的小球（视为质点）从B点正上方A处由静止释放，恰好沿B点切线方向进入圆弧轨道，已知P、Q圆弧的半径以及A、B两点间的高度差均为R，重力加速度大小为g，不计一切摩擦和空气阻力。（1）求小球第一次刚滑到C点时P对小球的支持力人小FN；（2）若Q的质量为3m，求小球第一次滑过E点后在空中运动的水平位移大小x；（3）若将P解锁，同时改变P、Q的质量都为M，使该小球仍从A处山静止释放，小球能第二次在BC弧上运动，求P的质量M应满足的条件。7．（2023届福建省泉州市高三下学期质量监测（三）物理试题）如图，永春牛姆林的七彩滑道曾是福建省内最长的早雪滑道。其倾斜部分可近似为倾角长的斜面。一游客坐在滑垫上，从斜面顶端由静止开始沿直线匀加速下滑，经时间滑到斜面底端，然后滑到水平滑道上，做匀减速直线运动直至停下。游客从斜面底端滑到水平滑道速率不变，滑垫与滑道间的动摩擦因数处处相同，取，重力加速度。求：（1）滑垫与滑道间的动摩擦因数；（2）游客在水平滑道上滑行的距离。8．（2023届福建省泉州市高三下学期质量监测（三）物理试题）跑道式回旋加速器的工作原理如图所示，两个匀强磁场区域I、II的边界平行，相距为，磁感应强度大小相等，方向均垂直纸面向外。之间存在匀强电场，场强大小为，方向与磁场边界垂直。质量为、电荷量为的粒子从端无初速进入电场，次经过电场加速后，从位于边界上的出射口射出。已知之间的距离为，不计粒子重力。求：（1）粒子射出时的速率；（2）磁场的磁感应强度大小；（3）粒子从端进入电场到运动至出射口的过程中，在电场和磁场内运动的总时间。9．（2023届福建省泉州市高三下学期质量监测（三）物理试题）如图甲，水平地面上放有A、B两块等长、等厚的匀质木板，A、B质量分别为m1、m2，B的左端栓接着一原长为x1的水平轻弹簧，它们中轴在同一水平线上。现让A以速度v0向静止的B运动，忽略一切摩擦。（1）求整个过程中，弹簧对A的冲量大小；（2）取一块与A相同的木板C叠放在A的正上方，A、C左右两端对齐，再让A、C起以速度v0向静止的B运动，以A接触弹簧时开始计时，弹簧的长度x随时间t的变化关系如图乙所示，t=t0时刻弹簧长度为x2。（i）求弹簧的劲度系数；（ii）若在t=2t0时刻，C的重心在B的上面，求木板长度的取值范围。
参考答案：1．（1）3840m；（2）6240N；（3）1:10【详解】（1）根据运动学公式，有（2）动力减速阶段下降过程中的加速度为根据牛顿第二定律，有代入数据解得（3）在地球表面，万有引力等于重力，有在火星表面，万有引力等于重力，有联立可得2．（1），；（2）；（3）【详解】（1）时间内，根据运动学公式得解得对重物及金属棒整体分析，根据牛顿第二定律得解得（2）时刻，金属棒速度为金属棒刚进入磁场产生的电动势为感应电流为电阻的热功率为（3）时金属棒速度为，对重物及金属棒整体分析，根据动量定理可得又联立解得此时金属棒与的距离为3．(1)；(2)；(3)【详解】（1）离子经过加速电场后有解得（2）离子在平行极板PQ间运动时，水平方向为匀速直线运动L=v0t解得即离子在平行极板PQ间运动的时间恰为电场变化的一个周期，，n=0，1，2，3……时刻进入电场的离子恰从极板边缘离开时，电压最大解得(3)离子飞过平行极板PQ过程中，沿竖直方向的速度增量为即=0，所有离子均以速度v0水平飞出PQ极板进入第一个正方体区域后解得离子运动轨迹如图所示则有即进入第二个正方体的离子均从正方向CDD1C1的MN连线进入，离子进入第二个正方体区域后，沿x轴方向做匀速直线运动，若能到GG1H1H，则解得垂直于磁场的速度分量使离子做圆周运动，即离子边圆周边匀速直线，为螺旋运动解得离子运动的侧视图如图所示离子在第二个正方体圆周运动的周期为从N点进入的离子在磁场中圆周运动时间最长即能在该场中做圆周运动的离子最长时间为由于t2>t1，即离子在第二个正方体中尚未完成一个螺旋便已离开，其运动的最长时间为4．（1）；（2）【详解】（1）当返回舱在距离地面h时启动反推发动机，经时间t＝0.25s速度由8m/s匀减速至0后恰落到地面上，则有（2）降落伞所受的空气阻力与速率成正比，设返回舱的质量为，返回舱匀速运动时，根据受力平衡可得当返回舱速度为时，根据牛顿第二定律可得联立解得5．（1）；（2）；（3）见解析【详解】（1）质子的运动轨迹如图所示，设质子的轨道半径为r0，则由几何关系可得，联立解得（2）质子在磁场中做匀速圆周运动的周期为质子在左右磁场中运动的时间相等质子从N点运动到M点所用的时间为（3）质子在右磁场中运动有分两种情况讨论要使质子不进入曲线MON左侧磁场区域，应满足解得要使质子不进入曲线MON左侧磁场区域，应满足解得质子速度的大小范围为，6．（1）；（2）；（3）【详解】（1）小球从A运动到C点的过程中，根据机械能守恒可知解得小球第一次刚滑到C点时，根据牛顿第二定律有解得（2）设小球达到E点时竖直方向上的分速度大小为，水平分速度为，则小球第一次从E点离开Q后在空中做斜上抛运动，设空中运动时间为，则解得（3）设小球第一次通过C点时的速度大小为，则解得小球第一次从D点滑上DE到再次回到D点的运动过程中，小球和Q组成的系统机械能守恒，在水平方向上动量守恒，则解得小球能第二次在BC上运动，应满足解得7．（1）；（2）【详解】（1）设游客在斜面上滑行的加速度大小为，根据运动学公式、牛顿第二定律得①②由①②得③（2）游客到达斜面底端时速度大小为v，则④设游客在水平面上滑行的加速度大小为，根据运动学公式、牛顿第二定律得⑤⑥由③④⑤⑥得⑦8．（1）；（2）；（3）【详解】（1）设经过n次加速后粒子的速率为v，根据动能定理得解得（2）粒子从K点离开前的轨道半径为粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得解得（3）粒子在电场中做初速度为零的匀加速运动，设加速度大小为a，在电场中运动的总时间为，则解得在磁场中运动周期粒子在䃍场中运动的总时间为，则解得9．（1）；（2）（i），（ii）【详解】（1）设弹簧恢复原长时A、B的速度分别为、，由系统动量守恒、能量守恒得设整个过程中弹簧对A的冲量大小为I，由动量定理得联立解得（2）因为A、C间无摩擦，放上C之后C对A、B运动不影响，C在A、B上全程做匀速运动。（i）设时A、B的速度为v，弹簧弹性势能为EP，由系统动量守恒、能量守恒得设弹簧的劲度系数为k，形变量为，由功能关系得联立解得（ii）设弹簧被压缩过程中某一时刻A、B的速度分别为、，由系统动量守恒得经过短时间，有将时间分为无数段，设时间内A的位移为，B的位移为，由⑩式得时刻，弹簧恢复原长，有若C的重心恰好运动至B的左端，设木板的长度为，则有若C的重心恰好运动至B的右端，设木板的长度为，则有木板长度L应为联立解得