江西省各地区2023年高考物理模拟（三模）题按题型分类汇编-03解答题

江西省各地区2023年高考物理模拟（三模）题按题型分类汇编-03解答题

一、解答题

1．（新疆伊利奎屯市一高2018-2019学年高二（下）期末物理试题）如图甲所示，光滑导体轨道PMN和P′M′N′是两个完全一样的轨道，是由半径为r的四分之一圆弧轨道和水平轨道组成，圆弧轨道与水平轨道在M和M′点相切，两轨道并列平行放置，MN和M′N′位于同一水平面上，两轨道之间的距离为L，PP′之间有一个阻值为R的电阻，开关K是一个感应开关(开始时开关是断开的)，MNN′M′是一个矩形区域内有竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场，水平轨道MN离水平地面的高度为h，其截面图如图乙所示．金属棒a和b质量均为m、电阻均为R，在水平轨道某位置放上金属棒b，静止不动，a棒从圆弧顶端PP′处静止释放后，沿圆弧轨道下滑，若两导体棒在运动中始终不接触，当两棒的速度稳定时，两棒距离，两棒速度稳定之后，再经过一段时间，b棒离开轨道做平抛运动，在b棒离开轨道瞬间，开关K闭合．不计一切摩擦和导轨电阻，已知重力加速度为g．求：

(1)两棒速度稳定时的速度是多少？

(2)两棒落到地面后的距离是多少？

(3)从a棒开始运动至b棒离开轨道的过程中，回路中产生的焦耳热是多少？

2．（东北三省三校（哈师大附中、东北师大附中、辽宁省实验中学）2018届高三第一次模拟考试理综物理试题）如图所示，水平面上有一质量为m的木板，木板上放置质量为M的小物块(M>m)，小物块与木板间的动摩擦因数为μ．现给木板和小物块一个初速度，使小物块与木板一起向右运动，之后木板以速度v0与竖直墙壁发生第一次弹性碰撞，已知重力加速度为g.求：

(1)若水平面光滑，木板与墙壁第一次碰撞后到木板再次与墙壁碰撞，小物块没有从木板上掉下，则最初小物块与木板右端的距离至少为多少．

(2)若水平面粗糙，木板足够长，且长木板与水平面间动摩擦因数为0.4μ.M=1.5m，请分析长木板能否与竖直墙壁发生第二次碰撞?如能相撞求出木板与墙壁撞前瞬间的速度，如不能相撞，求出木板右端最终与墙壁间的距离．

3．（浙江省金丽衢十二校、七彩阳光等校2022-2023学年高三下学期3月联考物理试题）如图，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸水平放置，横截面积、质量、厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一部分理想气体，此时活塞与汽缸底部之间的距离，在活塞的右侧距离其处有一对与汽缸固定连接的卡环，两卡环的横截面积和为。气体的温度，外界大气压强。现将汽缸开口向下竖直放置（g取）。

（1）求此时活塞与汽缸底部之间的距离h；

（2）如果将缸内气体加热到，求两卡环受到的压力大小（假定活塞与卡环能紧密接触）。

4．（2022届河南省高三（下）3月高考适应性测试理综物理试题）如图，一横截面是四分之一圆形的玻璃砖平放在水平木板上，其半径R=20cm，O为圆心。一细束单色光从A点平行于木板射入玻璃砖，经玻璃砖折射后射到水平木板上的C点，测得A点到O点的距离为12cm，C点到圆弧右端点B的距离为12cm。

（1）求玻璃砖对该光的折射率；

（2）若将入射光线平行于木板上下移动，当光射入玻璃砖的入射点从A点移动到D点（图中未画出）时，圆弧面上恰好没有光线射出，求A、D两点间的距离。

5．（2023届江西省九江市高三下学期第三次模拟统一考试理综物理试题）如图所示，质量为的“L”型装置静止放在水平地面上，通过细绳跨过固定在竖直墙上的光滑定滑轮与物块连接，“L”型装置的底面粗糙，重力加速度为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

（1）若物块质量为时，“L”型装置刚好能滑动，求“L”型装置与地面间的动摩擦因数；

（2）若物块质量为，水平外力将“L”型装置向左缓慢移动，求水平外力所做的功；

（3）若物块质量为，静止释放物块和“L”型装置，求物块下降过程中“L”型装置的加速度大小。（物块下降过程中与“L”型装置和地面不相撞）

6．（2023届江西省九江市高三下学期第三次模拟统一考试理综物理试题）如图所示，在光滑水平面上有一个宽为、长为的矩形磁场区域，磁感应强度，方向竖直向下。从某时刻开始，在水平面上有一个边长、质量、电阻的正方形导线框从图中实线位置（距离磁场边界处）沿x轴正方向以的初速度开始运动。若线框运动的全程受到一个沿y轴负方向的恒力F，一段时间后，线框会进入磁场区域，并在进入磁场的过程中保持速度不变，最后从磁场的右边界离开磁场（如图中虚线所示，整个过程中线框不转动）。不计一切摩擦，求：

（1）进入磁场过程中通过导线横截面的电荷量q；

（2）恒力F的大小；

（3）线框从开始运动到完全离开磁场的总时间t；

（4）线框整个运动过程中产生的焦耳热Q。

7．（2022届河南省示范性高中高三（下）阶段性模拟联考三理综物理试题）如图所示，内径相同的两U形玻璃管竖直放置在空气中，中间用细软管相连，左侧U形管顶端封闭，右侧U形管开口，用水银将部分气体A封闭在左侧U形管内，细软管内还有一部分气体。已知环境温度恒为17℃，大气压强为，稳定时，A部分气体长度为20 cm，管内各液面高度差分别为、。求

①A部分气体的压强；

②现仅给A部分气体加热，当管内气体温度升高了40℃时，A部分气体长度为22 cm，求此时右侧U形管液面高度差。

8．（2023届江西省九江市高三下学期第三次模拟统一考试理综物理试题）“天宫课堂”逐渐成为中国太空科普的国家品牌。某同学观看太空水球光学实验后，想研究光在水球中的传播情况，于是找到一块横截面如图所示的半圆柱形玻璃砖模拟光的传播，半圆的半径为R，O为圆心。入射光线以的方向射入玻璃砖，入射点Q到圆心O的距离为，光线恰好从玻璃砖圆弧的中点E射出。

（ⅰ）求玻璃砖的折射率；

（ⅱ）现使光线向左平移，求移动多大距离时恰不能使光线从圆弧面射出。（不考虑经半圆柱内表面反射后射出的光）

9．（2023届江西省景德镇市高三下学期第三次质量检测物理试题）如图甲所示，物块A、B的质量分别是和，用轻弹簧拴接两物块放在光滑的水平地面上，物块B的右侧与竖直墙面接触。另有一物块C从时刻起，以一定的速度向右运动，在时与物块相碰，并立即与粘在一起不再分开，物块C的图像如图乙所示。

（1）物块C的质量；

（2）物块B离开墙壁前，弹簧的最大弹性势能；

（3）物块B离开墙壁后，物块B的最大速度值。

10．（2023届江西省景德镇市高三下学期第三次质量检测物理试题）如图所示，在竖直平面内有间距为的足够长的平行金属导轨，在之间连接有阻值为的电阻，导轨其余电阻不计。磁感应强度为的足够大的匀强磁场与导轨平而垂直。其上方有一光滑的定滑轮，绕有轻质柔软不可伸长细线，线的一端系一质量为的重物，另一端系一质量为、接入导轨间电阻为的金属杆。开始时金属杆置于导轨下端处，由静止释放，当重物下降时恰好达到稳定速度而匀速下降。运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好，（忽略所有摩擦，重力加速度为），求：

（1）重物匀速下降的速度；

（2）重物从释放到下降的过程中，电流通过电阻产生的热量；

（3）若将重物下降时的时刻记作，速度记为，从此时刻起，磁感应强度逐渐减小，若此后金属杆中恰好不产生感应电流，则磁感应强度怎样随时间变化（写出与的关系式）

11．（2021届广东省珠海市高三（下）第一次学业质量检测物理试题）如图为高楼供水系统示意图，压力罐与水泵和气泵连接，其中压力罐的底面积为5m2、高为6m，开始罐内只有压强为1.0×105Pa的气体，阀门k1、k2关闭，现启动k3水泵向罐内注水，当罐内气压达到2.4×105Pa时水泵停止工作，当罐内气压低于1.2×105Pa时水泵启动，假设罐内气体温度保持不变。求：

(1)当压力罐内气压达到2.4×105Pa时，求注入水的体积；

(2)某一次停水，阀门k3关闭。当用户用水，使得罐内气压低至1.2×105Pa时，气泵启动。为保证剩余水全部流入用户后，压力罐中气体的压强都不低于1.2×105Pa，求气泵至少要充入压强为1.0×105Pa的气体的体积。

12．（2022届贵州省毕节市高三（上）2月诊断性考试理综物理试题（二））如图，直角三角形ABC为一棱镜的截面，∠A=60°，∠C=90°，一束光线垂直于底边AC从D点射向棱镜，经AB边反射的光，从BC上F点平行于AB射出。

（i）求棱镜的折射率；

（ii）若将光线从F点入射，调整入射角，使其在AB边上发生全反射而达到AC边。求此时BC边上入射角的正弦值。

13．（2023届江西省南昌市高三下学期第三次模拟测试卷理综物理试题）港珠澳大桥是建筑史上里程最长、投资最多、施工难度最大的跨海大桥。如图所示的水平路段由一段半径为的圆弧形弯道和直道组成。现有一总质量为、额定功率为的测试汽车通过该路段，汽车可视为质点，取重力加速度。

(1)若汽车通过弯道时做匀速圆周运动，路面对轮胎的径向最大静摩擦力是车重的0.675倍，求该汽车安全通过此弯道的最大速度；

(2)若汽车由静止开始沿直道做加速度大小为的匀加速运动，在该路段行驶时受到的阻力为车重的0.1倍，求该汽车运动末的瞬时功率。

14．（2023届江西省南昌市高三下学期第三次模拟测试卷理综物理试题）如图所示，半径为R的光滑绝缘圆形轨道固定在竖直面内，以圆形轨道的圆心O为坐标原点，沿水平方向建立x轴，竖直方向建立y轴．y轴右侧（含y轴）存在竖直向下、范围足够大的匀强电场，电场强度大小为，第二象限存在匀强电场（方向与大小均未知）．不带电的绝缘小球a质量未知，带电量为的小球b质量为m，a球从与圆心等高的轨道A处以初速度（方向竖直向下）开始沿轨道下滑，与静止于轨道最低点的b球发生弹性正碰，碰撞后b球恰好能通过轨道最高点C，并落回轨道A处，小球落回A处时的速度大小与小球离开最高点C时速度大小相等，重力加速度为g，小球b的电荷量始终保持不变。求：

（1）小球a的质量；

（2）第二象限中电场强度的大小和方向；

（3）小球b从B点运动到A点的过程中电势能的变化量。

15．（2023届江西省南昌市高三下学期第三次模拟测试卷理综物理试题）某可显示温度的水杯容积为，倒入热水后，拧紧杯盖，此时显示温度为，压强与外界相同。已知，外界大气压强为，温度为。杯中气体可视为理想气体，不计水蒸气产生的压强。（结果保留三位有效数字）

（i）求杯内温度降到时，杯内气体的压强；

（ⅱ）杯内温度降到时稍拧松杯盖，外界空气进入杯中，直至稳定。求此过程中外界进入水杯中的空气体积。

16．（2023届江西省南昌市高三下学期第三次模拟测试卷理综物理试题）如图所示，半圆玻璃砖的半径，直径AB与光屏MN垂直并接触于A点。一束激光a从半圆弧表面上射向半圆玻璃砖的圆心O，光线与竖直直径AB之间的夹角为，最终在光屏MN上出现两个光斑，且两个光斑之间距离为。求：

（i）玻璃砖的折射率；

（ⅱ）改变激光Q的入射方向，使光屏MN上只剩一个光斑，求此光斑离A点的最远距离。

参考答案：

1．(1) (2)  (3)

【详解】（1）a棒沿圆弧轨道运动到最低点M时，由机械能守恒定律得：

解得a棒沿圆弧轨道最低点M时的速度

从a棒进入水平轨道开始到两棒达到相同速度的过程中，两棒在水平方向受到的安培力总是大小相等，方向相反，所以两棒的总动量守恒．由动量守恒定律得：

解得两棒以相同的速度做匀速运动的速度

（2）经过一段时间，b棒离开轨道后，a棒与电阻R组成回路，从b棒离开轨道到a棒离开轨道过程中a棒受到安培力的冲量大小：

由动量定理：

解得

由平抛运动规律得，两棒落到地面后的距离

（3）由能量守恒定律可知，a棒开始运动至b棒离开轨道的过程中，回路中产生的焦耳热：

解得：

2．（1）(2)

【详解】(1)  

(2)木板第一次与墙壁碰撞反弹后，对木板分析:

对木块：

设木板经时间t1速度减为0，位移x1

此时，物块的速度

之后板向右加速：

设经时间t2二者共速，此过程木板向右的位移为x2

解得:

二者共速后，因为板与地面间的动摩擦因数小于板与物块间的动摩擦因数，所以二者一起减速

木板最终距墙的距离

点睛：本题考查了动量守恒定律的应用，分析清楚运动过程是解题的前提，应用动量守恒定律、牛顿第二定律、运动学公式与能量守恒定律可以解题，解题时注意正方向的选择．

3．（1）0.45m；（2）60N

【详解】（1）汽缸竖直放置时，封闭气体的压强

由玻意耳定律

得

解得

（2）温度升高，活塞刚达到卡环，气体做等压变化，此时

汽缸内气体温度继续升高，气体做等容变化

代入数据得

活塞受力平衡，有

代入数据得

由牛顿第三定律可知，两卡环受到活塞的压力为。

4．（1）1.6；（2）0.5cm

【详解】（1）光路图如图所示，设光线从E点折射出，入射角为θ，则有

由几何关系可知AE=16cm，OC=32cm，则∆OEC为等腰三角形，光线从E点折射出的折射角等于入射角的2倍，则有

（2）光线从D点射入，射到圆弧面上的入射角的正弦值时恰好产生全反射，从圆弧面上没有光线射出，则有

解得

则有

AD=OD−AO=12.5cm−12cm=0.5cm

5．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）设绳子对物块的拉力为，“L”型装置刚好能滑动，则水平方向上受到地面最大静摩擦力与拉力平衡，有

又

联立解得

（2）水平外力将“L”型装置向左缓慢移动，物块上升，根据功能关系，水平外力所做的功等于克服摩擦力做的功和物块增加的重力势能，则有

（3）静止释放物块和“L”型装置，“L”装置向右运动的加速度大小为，则物块下降的加速度大小也为。

对装置，在水平方向上

对物块，在竖直方向上

联立解得

6．（1）；（2）；（3）；（4）

【详解】（1）线框进入磁场过程中产生的平均电动势

平均电流大小

通过导线横截面的电荷量

解得

（2）对线框分析，可知线框在恒力的作用下做类平抛运动，有

在线框进入磁场时，由于线框做匀速运动，有

联立以上各式，解得

（3）线框在进入磁场的过程中做匀速直线运动，方向位移

解得

线框从完全进场至完全出场的过程中，方向只受的作用，故线框在方向做匀加速直线运动；线框在方向运动的位移

之后，线框离开磁场，由

解得

（另一根舍去）

故总时间

解得

（4）由

解得线框出磁场时方向的速度为

在线框离开磁场的过程中，由动量定理

解得

故线框刚好完全离开磁场时的速度

则整个过程中，恒力做的总功为

根据能量守恒，有

解得

7．①；②

【详解】①设左侧A部分气体压强为，软管内气体压强为，由图中液面的高度关系可知，

联立解得

②由理想气体状态方程可得

其中

解得

由于空气柱长度增加，则水银柱向右侧移动，因此左侧U形管液面高度差为

由

解得

8．（ⅰ）；（ⅱ）

【详解】（ⅰ）光线入射到玻璃砖表面，入射角，设对应折射光线的折射角为，如图所示

由几何关系得

即得

根据折射定律有

即得

（ⅱ）若使光线向左平移距离，折射光线，到达圆弧面的入射角恰好等于临界角，则

在应用正弦定理有

联立解得

9．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）由题图乙知，与碰前速度为，碰后速度为与碰撞过程动量守恒，以的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得

解得

（2）当与速度为0时，弹性势能最大

（3）物块离开墙壁后，系统动量守恒、机械能守恒，物块的最大速度时，弹簧处于原长，则

解得

故物块离开墙壁后，物块的最大速度为

10．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）设重物匀速下降时速度为，金属杆收到的安培力为，对系统由平衡关系得

又

解得

（2）设电阻中产生的总焦耳热为，则由能量守恒关系得：减少的重力势能等于增加的动能和焦耳热即

所以电流通过电阻产生的热量为

（3）金属杆中恰好不产生感应电流，即磁通量不变

式中

又

解得

11．(1)；(2)

【详解】(1)设注入水的体积为V，则根据玻意耳定律得

解得

(2)设充入气体的体积为，则有

解得

12．（ⅰ）；（ⅱ）

【详解】（ⅰ）根据如图所示的光路图

由折射定律得

由几何关系可知

解得

（ⅱ）设改变后的入射角为，折射角为i，由折射定律得

设光束在BC边上发生全反射的临界角C，则

由几何关系得

联立解得

13．(1)；(2)

【详解】(1)径向最大静摩擦力提供向心力时，汽车通过此弯道的速度最大，设最大速度为，则有

解得

(2)汽车在匀加速过程中

当功率达到额定功率时

代入数据解得：

则末发动机功率为

14．（1）；（2），方向水平向右；（3）

【详解】（1）设小球a沿轨道下滑到最低点时速度为v，由机械能守恒定律得

设a、b小球在B点碰撞后的速度分别为，b球过最高点时速度为，有

由动能定理

解得

（2）要让b小球落回A处时的速度大小与小球离开最高点C时速度大小相等，电场力与的合力应垂直于AC边斜向下，把小球的运动沿CA方向与垂直CA方向分解，沿CA方向做匀速直线运动，垂直CA方向做匀减速运动，如图，

由几何关系得CA长

设小球b从C运动到A点时间为t，垂直CA方向加速度大小为a有

解得

小球从C到A受到的合力为

由几何关系可知电场力大小为

方向水平向右

则

方向水平向右；

（3）小球b从B到A过程中，电场力做功

电势能变化量

15．（i）；（ⅱ）

【详解】（ⅰ）杯内气体做等容变化

代入

解得

（ⅱ）设打开杯盖后进入杯内的气体在大气压强下的体积为，以杯内原有气体为研究对象

解得

16．（i）；（ⅱ）

【详解】（i）光路如上图所示，由题意可得，激光在AB面上发生折射时的入射角

设半圆玻璃砖的折射率为n，折射角为，则

其中，由于

所以

且

解得

（ⅱ）分析可得，当激光在AB面上恰好发生全反射时，光屏MN上只剩一个光斑，且光斑离A点的距离最远，光路如下图所示。

设激光在AB上恰好发生全反射时的临界角为C，则

由数学知识可得

光斑离A点的最远距离