广东省高州市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

广东省高州市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．（2022·广东茂名·统考二模）如图“和谐号”是由提供动力的车厢（动车），不提供动力的车厢（拖车）编制而成。某“和谐号”由8节车厢组成，其中第1节、第5节为动车，每节车厢所受的阻力F大小为自身重力的0.01倍。已知每节车厢的质量均为m=2104kg，每节动车的额定功率均为P0=600kW，重力加速度g=10m/s2。求：

（1）若“和谐号”以a=0.5m/s2的加速度从静止开始行驶，“和谐号”做匀加速运动时5、6节车厢之间的作用力以及匀加速运动的时间；

（2）和谐号能达到的最大速度大小。

2．（2022·广东茂名·统考二模）如图所示，在区域I有与水平方向成45°的匀强电场，电场方向斜向左下方。在区域II有竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，电场强度大小为，磁感应强度大小为B。质量为m、电荷量为的粒子从区域I的左边界P点静止释放，粒子沿水平虚线向右运动，进入区域II，区域II的宽度为d。粒子从区域II右边界的Q点离开，速度方向偏转了60°。重力加速度为g。求：

（1）区域I的电场强度大小E1；

（2）粒子进入区域II时的速度大小；

（3）粒子从P点运动到Q点的时间。

3．（2022·广东茂名·统考二模）如图所示，由导热材料制成的汽缸长为l0、横截面积为S，活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞上方有质量为m的液体，活塞质量和厚度均不计，活塞与汽缸壁之间的摩擦也可以忽略.现将一细管插入液体，开始时从细管一端抽气，通过虹吸最后能使活塞上方液体逐渐流出。当液体全部流出的时候，活塞恰好到达汽缸的顶部.已知大气压强为p0，环境温度保持不变，求初始状态气体柱的长度.

4．（2022·广东茂名·统考二模）为美化城市环境，提高城市整体形象，某市加强了亮化工程建设.在城市公园的某一正方形的水池的水中装上亮化灯泡，水池边长为d，将水下灯泡看成点光源，点亮灯泡，结果在水面上刚好形成一个边长为d的正方形亮斑。已知水对光的折射率为n，求光源离水面的距离。

5．（2023·广东茂名·统考二模）一列简谐横波沿着x的正方向传播，时刻波源从坐标原点处开始振动。如图甲所示是波在时的部分波动图像，如图乙所示是这列波上处的质点的振动图像（开始振动），求：

（1）波的振动周期以及波源的振动方程；

（2）时间内，处的质点的路程。

6．（2023·广东茂名·统考二模）如图所示，在xOy平面内和x轴之间存在沿+x方向的匀强电场，的区域存在匀强磁场。比荷为2k的带负电粒子1从O点以速度沿y轴正方向射入，此时电场强度大小变为原来的3倍，粒子1不经过磁场直接到达收集装置被收集，且在粒子1到达收集装置的过程中，前一半时间存在电场，后一半时间电场消失。电场恢复到开始时情况，比荷为k的带正电粒子2从O点以速度沿y轴正方向射入，最终到达固定于坐标的收集装置被收集。忽略粒子重力，不考虑边界效应。求：

（1）开始时电场强度的大小；

（2）磁感应强度的大小。

7．（2023·广东茂名·统考二模）如图所示，半径为的光滑半圆弧轨道固定在竖直面内，水平面与圆弧轨道最低点A相切，AB垂直水平面。质量为的物块a放在水平面上的P点，质量为的物块b放在水平面上的Q点，，，C为PQ的中点，给物块b一个水平向右的恒定推力，当物块通过C点后的某位置撤去恒力，此后物块b与a发生弹性碰撞，a进入圆弧轨道后从B点飞出，恰好落在Q点，两物块大小不计，与水平面间的动摩擦因数为0.5，重力加速度取，求（结果可带分式或根号）：

（1）b与a碰撞后一瞬间，物块a的速度大小；

（2）作用在物块b上推力的大小范围。

8．（2021·广东茂名·统考二模）如图所示，固定斜面体的斜面AD部分粗糙，DB部分光滑，一个物块从斜面底端A点以大小为9m/s的初速度沿斜面上滑，最高到达E点，经过D点的速度大小为6m/s，且。已知斜面的倾角为37°，重力加速度，，，求（结果可用分式或带根号）：

（1）物块在AD段与斜面间的动摩擦因数；

（2）物块又返回到A点的速度大小。

9．（2021·广东茂名·统考二模）如图所示，AMD是固定在水平面上的半径为2r、圆心为О的金属半圆弧导轨，EF是半径为r，圆心也为О的半圆弧，在半圆弧EF与导轨AMD之间的半圆环区域内存在垂直导轨平面向外的匀强磁场，OA是导体且其间接有电阻P，电阻P与水平放置板长为2d，板间距离为d的平行板电容器相连。金属杆OM可绕О点转动，M端与轨道接触良好，金属杆OM的阻值为R，电阻Р是可变电阻，其余电阻不计。已知重力加速度为g，。

（1）若电阻P的阻值为R，磁感应强度恒为B，OM杆在外力作用下以恒定的角速度逆时针转动，经时间从图示位置转过角度到OD位置，求电阻Р在这段时间内产生的焦耳热Q；若此过程在平行板电容器正中间有一个电荷量大小为q的液滴处于静止状态，则液滴带什么电，液滴的质量为多大?

（2）若电阻P的阻值为2R，第（1）中的其它条件保持不变，小液滴以多大的速度从图示位置水平向右发射后会恰好从上板边缘飞出；

（3）若第（1）中的液滴以速度水平向右发射，同时在金属板间加上垂直纸面的匀强磁场，液滴恰好沿着上板边缘飞出，则所加匀强磁场的磁感应强度B的方向和大小。

10．（2021·广东茂名·统考二模）我国“深海勇士”号载人潜水器在南海完成深海下潜试验任务，某小组设计了一个可测定下潜深度的深度计，如图所示，两汽缸Ⅰ、Ⅱ内径相同，长度均为L，内部各装有一个活塞，活塞密封性良好且无摩擦。在汽缸Ⅰ内通过活塞封有153个大气压的气体，Ⅱ内通过活塞封有398个大气压的气体，在汽缸右端开口处和正中央各有一个体积不计的卡环，在卡环的左侧各有一个厚度不计的活塞A、B，活塞A、B只可以向左移动，活塞密封良好且与汽缸之间无摩擦。当该装置水平放入水下达到一定深度后，水对活塞A产生挤压使之向左移动，通过活塞A向左移动的距离可以测出下潜深度。已知1标准大气压为，海水的密度，取，不计海水密度随海水深度的变化，两部分气体均视为理想气体且温度始终保持不变。求：

（1）当活塞A向左移动的距离为时，下潜的深度；

（2）该深度计能测量的最大下潜深度。

11．（2021·广东茂名·统考二模）如图所示，ABC是截面为直角三角形的玻璃砖，，，BC边长为L，一束单色光平行于AB照射到AC面上的D点，折射光线照射到AB面上的E点，在AB面上的反射光线照射到BC面的中点F，EF与AC平行，光在真空中的传播速度为c。

①求玻璃砖对光的折射率并判断光在AB面上是否会发生全反射；

②光从D点传播到F点所用的时间。

参考答案：

1．（1）F=3.6×104N，；（2）

【详解】（1）以第6、7、8三节车厢为整体分析，总质量为3m，所受拉力为F，据牛顿第二定律有

F-3f=3ma

f=0.01mg

代入数据解得

F=3.6×104N

每个动车提供最大功率为P0=600kW，提供的牵引力为F，动车匀加速行驶能达到的最大速度为v1，对整个动车组进行分析，据牛顿第二定律，有

2F-8f=8ma

2P0=2Fv1

联立解得持续时间为

（2）和谐号动车组以最大速度行驶时有

依据公式有

P0=F牵×v

可得

解得

2．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）粒子在区域I受重力和电场力，做匀加速直线运动，，如图所示

故有

解得

（2）设粒子进入II区域的速度为，粒子受重力竖直向下，电场力竖直向上，大小为

则所受的洛伦兹力提供向心力，有

速度方向偏转了60°，则圆心角为60°，有

联立解得

（3）粒子在区域I直线加速的加速度为，有

由速度公式

可得加速时间为

粒子做匀速圆周的周期为

则匀速圆周的时间为

则粒子从P点运动到Q点的时间为

3．

【详解】汽缸内气体做等温变化，根据玻意耳定律

根据平衡条件

联立解得

4．

【详解】水面上刚好形成一个边长为d的正方形亮斑，设光源离水面的高度为，则从光源射向正方形的角的光线发生了全反射，有

解得

5．（1）0.4s, ；（2）360cm

【详解】（1）处的质点开始振动，可知波速为

由图甲可得

得

所以波的振动周期为

由图乙可知波源起振方向向下，振幅为30cm，所以波源振动方程为

（2）波传到处质点所需时间

所以振动时间为

所以质点的路程为

6．（1）；（2）

【详解】（1）设粒子1存在电场的时间为t，则竖直方向一直做匀速运动

带负电粒子1向轴负方向运动，设水平方向加速后的速度为，水平方向先做匀加速运动，后做匀速运动

匀加速过程有

由题知

联立解得

（2）带正电粒子2向轴正方向做类平抛运动

竖直方向做匀速运动

水平方向做匀加速运动

其中

解得

竖直方向的速度

所以进入磁场时速度为

方向与竖直方向成45°

在磁场中洛伦兹力提供向心力

由几何关系可知

联立解得

7．（1）；（2）

【详解】（1）a进入圆弧轨道后从B点飞出，恰好落在Q点，设物块a在B点的速度大小为；物块a在空中做平抛运动，则有

，

联立解得

，

设碰撞后一瞬间，物块a的速度大小为，物块a从碰撞后到B的过程，根据动能定理可得

解得碰撞后一瞬间，物块a的速度大小为

（2）设物块b碰撞前瞬间速度为，碰撞后瞬间速度为，碰撞过程根据动量守恒和机械能守恒可得

解得

，

设推力的作用距离为，物块b从Q点到P点碰撞前过程，根据动能定理可得

根据题意有

联立解得作用在物块b上推力的大小范围为

8．（1）；（2）

【详解】（1）物块从A运动到D过程的加速度大小为，由牛顿第二定律可得

物块从D运动到E过程的加速度大小为，由牛顿第二定律可得

根据位移公式

可得

，，

联立解得

，

（2）由动能定理可得

解得

9．（1）带负电荷， ， ；（2） ；（3），方向垂直纸面向外

【详解】（1）转动的角速度为

感应电动势为

解得

平行板电容器两极板间的电压

解得

液滴带负电荷；

（2）电阻的阻值为，平行板电容器两极板间的电压

小液滴在电场中的加速度为

液滴在电场中做类平抛运动

（3）由左手定则可知，加的磁场方向垂直纸面向外，重力与电场力平衡，做圆周运动的向心力由洛仑兹力提供，则

根据几何关系有

解得

10．（1）；（2）

【详解】（1）当活塞A向左移动的距离为时，活塞B不动，取A内气体为研究对象，由玻意耳定律可得

解得

故Ⅱ中活塞未移动，又

解得

（2）当I内活塞到缸底时所测深度最大，设两部分气球压缩到压强p'

对I有

对II有

解得

11．① ，会在E点发生全反射；②

【详解】①由于入射光线平行于AB，，根据几何关系，光线在D点的入射角，由于EF与AC平行，因此E为AB的中点，光线在E点的入射角为60°，根据几何关系，光线在D点的折射角，则玻璃砖对光的折射率  

由于

因此光线会在E点发生全反射。

②由几何关系可知，四边形DEFC为等腰梯形，因此

光在玻璃砖中传播速度

则光从D点传播到F点所用的时间