山东省济南市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题

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山东省济南市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题 一、解答题1．（2021·山东济南·统考一模）某同学利用如图所示的装置测量山顶处的大气压强，上端开口、下端封闭的长直玻璃管竖直放置，用h=40.00cm的某种液体封闭一段空气柱，利得气柱长度l1=20.00cm。再将玻璃管缓慢倾斜至与水平面成30°角，液体没有溢出，测得空气柱长度变为l2=24.50cm。已知液体的密度，山顶处重力加速度g=9.80m/s2，计算结果均保留3位有效数字，求:（1）玻璃管竖直放置时，液柱由于重力产生的压强p；（2）山顶的大气压强2．（2021·山东济南·统考一模）如图所示，平衡位置位于原点O的波源发出的简谐横波在均匀介质中沿x轴正方向传播，以波源刚开始起振为计时起点，其振动方程为y=5sin10πtcm。经过Δt=0.45s，观察到坐标为（2m，0）的P点正好第一次处于波峰，求这列简谐横波的波速和波长。3．（2021·山东济南·统考一模）如图所示，倾角为=30°的斜面固定在水平地面上，物块A的质量为M=3kg，静止在斜面上，距斜面底端为s=4m，物块B的质量为m=1kg，在斜面上距物块A上方l=2.5m的位置由静止释放。两物块均可看作质点，物块碰撞时无机械能损失。两物块由不同材料制成，A与斜面之间的动摩擦因数，B与斜面间的摩擦忽略不计。重力加速度大小g=10m/s2，求:（1）发生第一次碰撞后物块A的速度v1和物块B的速度v1；（2）两物块第一次碰碰与第二次碰撞之间的时间t；（3）物块A到达斜面底端的过程中，两物块发生碰撞的总次数n。4．（2021·山东济南·统考一模）如图甲所示的空间直角坐标系Oxyz中，分界面P、荧光屏Q均与平面Oxy平行，分界面P把空间分为区域Ⅰ和区域Ⅱ两部分，分界面P与平面Oxy间的距离为L，z轴与分界面P相交于O'。区域Ⅰ空间中分布着沿y轴正方向的匀强电场，区域Ⅱ空间中分布若沿x轴正方向和z轴正方向的交替出现的磁场，磁感应强度大小均为B0，变化规律如图乙所示。电荷量为q、质量为m的带正电粒子在y轴负半轴上的某点沿z轴正方向出射，经过区域Ⅰ，到达O'点时速度大小为v0，方向与z轴正方向成=60°角；以带电粒子在O'点的时刻为t=0时刻，再经过区域Ⅱ打在荧光屏Q上，其速度方向恰好与经过O'点时速度的方向相同。粒子所受重力忽略不计，不考虑场的边缘效应及相对论效应，求:（1）区域Ⅰ内电场强度E的大小；（2）时刻粒子的速度v1大小与方向；（3）分界面P与荧光屏Q之间的距离d；（4）粒子打在荧光屏上的x坐标。5．（2022·山东济南·统考一模）国家速滑馆（又名“冰丝带”）是北京2022年冬奥会冰上运动的主场馆，为确保运动项目的顺利完成，比赛前需要对场馆内气体降温。已知降温前场馆内外的温度均为7℃，降温后场馆内的温度为-8℃，降温过程中场馆内气体压强不变。（1）从微观角度解释降温过程中场馆内气体压强不变的原因；（2）求降温后场馆内增加的气体质量与降温前场馆内气体质量的比值。6．（2022·山东济南·统考一模）如图所示，在水平虚线下方存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。磁场上方某高度处有一个正方形金属线框，线框质量为m，电阻为R，边长为L。某时刻将线框以初速度v。水平抛出，线框进入磁场过程中速度不变，运动过程中线框始终竖直且底边保持水平。磁场区域足够大，忽略空气阻力，重力加速度为g，求（1）线框进入磁场时的速度v；（2）线框进入磁场过程中产生的热量Q。7．（2022·山东济南·统考一模）如图所示，在正交坐标系Oxyz所在空间中，存在方向平行于xOy平面的匀强电场和匀强磁场，匀强磁场与匀强电场的方向相同，与x轴正方向的夹角均为37°。一质量为m、电荷量为＋g的带电小球在yOz平面内以平行z轴的速度做匀速直线运动，其运动轨迹与轴交点P的坐标为（0，h，0）。已知重力加速度为g，，。（1）求电场强度E和磁感应强度B的大小；（2）若带电小球经过P点时立即撤去匀强磁场，求带电小球经过Ozz平面时速度的大小v；（3）若带电小球经过P点时，立即改变电场强度的大小和方向，使带电小球做匀速圆周运动，求小球运动过程中离坐标原点O的最远距离s。8．（2022·山东济南·统考一模）如图所示，倾角的斜面体abc静止在水平地面上，斜面体质量kg，竖直边bc长m，斜面ac光滑。将质量kg小物块从斜面顶端由静止释放。已知，，重力加速度g取10m/s²，忽略空气阻力，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，计算结果均保留至小数点后1位。（1）若水平地面光滑，求小物块滑到底端a时的速度大小；（2）若斜面体与水平地面间的动摩擦因数，求小物块从顶端c滑到底端a的过程中①斜面体与小物块间作用力的大小；②斜面体位移的大小。9．（2023·山东济南·统考一模）如图所示，为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液。某种药瓶的容积为，瓶内装有的药液，瓶内空气压强为，护士先把注射器内压强为的空气注入药瓶，然后抽出的药液。若瓶内外温度相同且保持不变，忽略针头体积，气体视为理想气体。求：（1）注入的空气与瓶中原有空气质量之比；（2）抽出药液后瓶内气体压强。10．（2023·山东济南·统考一模）2022年10月22日，阶段性建成的世界首个电磁推进地面超高速试验设施——“电磁撬”在我国成功运行，对于吨级及以上物体最高推进速度可达每小时1030公里，创造了大质量超高速电磁推进技术的世界最高速度纪录。某学习小组受此启发，设计了如图所示的电磁驱动模型，在水平面上固定有两根足够长的平行金属轨道，轨道电阻不计，间距为，轨道左端接有阻值为的电阻。虚线区域内有匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直于轨道平面向下，在外部控制下，磁场可以以不同的速度水平向右匀速移动。质量为、长度为的金属棒ab静置于轨道上，金属棒ab的电阻忽略不计，与轨道间的滑动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，导体棒始终在磁场中，重力加速度为。求（1）磁场速度至少多大时，金属棒ab才能被驱动；（2）当磁场以速度匀速向右移动时，金属棒ab由静止开始向右运动，求导体棒刚开始运动时的加速度和导体棒最终的速度的大小。11．（2023·山东济南·统考一模）如图甲所示，在三维坐标系中，的空间内，存在沿轴正方向的匀强电场，的空间内存在沿轴正方向的匀强磁场，苂光屏垂直轴放置，其中心位于轴上并且荧光屏可以沿轴水平移动。从粒子源不断飘出电荷量为、质量为的带正电粒子，加速后以初速度沿轴正方向经过点，经电场进磁场后打在荧光屏上。已知粒子刚进入磁场时速度方向与轴正方向的夹角，忽略粒子间的相互作用，不计粒子重力。（1）求匀强电场电场强度的大小；（2）当粒子打到荧光屏后，沿轴缓慢移动荧光屏，沿轴正方向看去，观察到荧光屏上出现如图乙所示的荧光轨迹（箭头方向为荧光移动方向），轨迹最高点的轴坐标值为，求匀强磁场磁感应强度的大小以及荧光屏中心C初始位置可能的轴坐标；（3）若将苂光屏中心C固定于轴上处，在的空间内附加一沿轴负方向的匀强磁场，磁感应强度大小，求附加匀强磁场后进入磁场的粒子打在荧光屏上的位置坐标。12．（2023·山东济南·统考一模）如图所示，光滑水平面上有一光滑水平凹槽PQ。质量为、长度的木板C放置在凹槽内，其上表面恰好与水平面平齐。开始时木板C紧靠凹槽左端P并处于静止状态，其右端与凹槽右端Q距离为。水平面左侧较远处有一处于压缩锁定状态的轻弹簧，左端固定在墙壁上，右端连接物块A，物块B紧靠物块A放置，弹簧的弹性势能。某时刻解除锁定，A、B由静止开始向右运动。已知物块A、B的质量均为，木板C与凹槽右端Q的碰撞为弹性碰撞（碰撞时间不计），物块与木板间的滑动摩擦因数，物块A、B可视为质点，重力加速度g取，求（1）物块B刚滑上木板C时的速度大小；（2）木板C与凹槽右端Q第一次碰撞时，物块B相对木板C滑行的距离；（3）木板C在凹槽PQ中运动的整个过程中，木板C与凹槽右端Q碰撞的总次数n；（4）改变弹簧锁定状态时的弹性势能（弹簧允许的最大弹性势能为16J），为使物块B能够滑上右侧水平面，弹性势能需满足的条件。
参考答案：1．（1）；（2）【详解】（1）玻璃管竖直放置时，液柱由于重力产生的压强（2）山顶的大气压为 ，根据玻意耳定律解得2．，【详解】根据振动方程得振动周期为根据振动方程可知，波源起振方向为y轴正方向，所以该波传播到P点后再经过周期第一次到达波峰，则有解得所以波长为3．(1)，沿斜面向下，，沿斜面向上；(2)；(3)n=5【详解】(1)设B下滑刚要与A碰撞的速度为v，由动能定理可得解得v=5m/s，A、B发生弹性碰撞，由动量守恒及机械能守恒可得联立可解得即A速度沿斜面向下，B速度沿斜面向上。(2)A沿斜面减速下滑，合外力沿斜面向上，设加速度大小为，B沿斜面减速上滑，设加速度大小为，分别由牛顿第二定律可得代入数据可解得，，t1=1s后，A速度减小为0，B上升至最高点时间，由对称性可知，1s时B恰返回出发点，且速度为，加速度为aB，方向均沿斜面向下，A上滑的最大位移为此过程A的位移为设B运动位移的时间为t2，由运动学公式可得解得，故两物块第一次碰碰与第二次碰撞之间的时间(3)由于每次都为弹性碰撞，故A、B碰后与碰前的速度总满足故第二次碰撞前瞬间，B的速度为则碰后A、B的速度分别为同理可得，第三次碰撞前，即A减速为零时的位移为以此类推，第四次碰前，A下滑的位移为物块A到达斜面底端的过程中，两物块发生碰撞的总次数n满足可解得n=5，故最多能碰撞5次。4．（1）；（2）v0，方向与水平z方向成角斜向y轴负向；（3）；（4）【详解】（1）在区域Ⅰ电场中做类平抛运动，沿z轴沿y轴由牛顿第二定律得解得（2）带电粒子在区域Ⅱ磁场中的运动周期为从O'点开始时间内粒子做螺旋运动，在垂直z轴的平面内分运动为匀速圆周运动，有效速度为沿y轴正向的沿z轴正向的分运动为的匀速直线运动，运动时间为在垂直z轴的平面内的匀速圆周运动正好半周，此时分速度方向沿y轴负向，大小仍为所以方向与水平z方向成角斜向y轴负向（3）在时间内，粒子以为初速度在垂直与z轴的平面内做匀速圆周运动，运动时间为转过的角度为粒子此时的速度恰好与经过O'点时的速度方向相同。因此要想使粒子打在荧光屏上时满足题目要求，所经过的时间为时间内，沿z轴上发生的位移时间内沿z轴上发生的位移所以 （4）时间内沿z轴正向，每经过的时间，粒子沿x轴发生的位移粒子打在荧光屏上的x坐标 5．（1）见解析；（2）【详解】（1）气体压强微观方面取决于两个因素：分子的平均动能和单位体积内的分子数。温度降低，分子平均动能减小，质量增加，单位体积内的分子数增加，从而使压强维持不变。（2）选-8℃时馆内气体为研究对象，其体积为V，气体状态参量初状态，K末状态，K由盖-吕萨克定律得得场馆内增加的气体质量与降温前场馆内气体质量之比为代入数据得6．（1）,速度方向与水平方向夹角；（2）【详解】（1）当线框下边界刚进入磁场时，由于线框速度不变，对线框进行受力分析有由欧姆定律可得线框切割磁感线，由法拉第电磁感应定律可得由速度的合成与分解可得联立求解可得设此时速度方向与水平面的夹角为解得（2）线框从进入磁场开始到完全进入磁场，由动能定理可得解得7．（1），；（2）；（3）【详解】（1）带电小球受到重力mg、洛仑兹力和电场力qE的作用做匀速直线运动。根据物体的平衡规律有解得（2）撤去磁场后，带电小球受到重力mg和电场力qE作用，其合力与原洛伦兹力方向相反并与方向垂直，大小故带电小球在与Oxz平面成角的平面内做类似平抛运动。由牛顿第二定律得法二：带电小球在与Oxz平面成53°角的平面内做类似平抛运动，电场力不做功。由动能定理得（3）小球在垂直磁感应强度方向的平面内做匀速圆周运动，重力与电场力平衡，根据解得由几何关系可知，A到O的距离最远为整理得8．（1）m/s；（2）①；②【详解】（1）根据能量守恒在水平方向根据动量守恒得小物块到达底端速度，联立解得m/s（2）对于物块受力分析，对于斜面受力分析联立解得（3）对于小物块因此斜面水平位移代入数据解得9．（1）；（2）【详解】（1）注入的空气与瓶中原有空气质量之比为解得（2）由波义耳定律得解得10．（1）；（2）；【详解】（1）导体产生的感应电动势E=BLv而金属棒ab被驱动时BIL=μmg解得（2）由牛顿第二定律解得导体棒达到最终速度时解得11．（1）；（2）；（3）【详解】（1）粒子在电场中运动时，则d=v0tqE=ma解得匀强电场电场强度的大小（2）在电场中的偏转距离在磁场中运动的半径根据解得周期则荧光屏中心C初始位置可能的轴坐标（3）由题意可知B与速度2v0方向垂直；则圆轨道与荧光屏相切；则粒子打在荧光屏上的位置坐标（）12．（1）5m/s；（2）0.455m；（3）5；（4）【详解】（1）由能量关系可知解得（2）物块滑上木板后，对木板对物块物块相对木板滑行的距离此时物块的速度为4.5m/s，木板的速度为0.4m/s两者未共速，以上求解正确；（3）BC组成的系统不断与Q碰撞，使其向右的动量不断减小，但不与P壁相碰，说明系统最终末态动量为零，最终B、C均静止；解得n=5此过程中物块B相对木板C运动的距离为2.5m，恰好未从木板C右端滑下；（4）要想物体B能滑上右侧水平面，需要同时满足以下条件①②③④联立可得（或者）