湖南省各地区2023年高考物理模拟（三模）题按题型分类汇编-03解答题

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湖南省各地区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．（2023届湖南省永州市高三下学期三模物理试题）如图所示，足够长的A、B两薄壁气缸的质量分别为m1=5kg，m2=10kg，分别用质量与厚度均不计的活塞C、D将理想气体M、N封闭在气缸内，C、D两薄活塞用一跨过两定滑轮且不可伸长的柔软轻绳连接，气缸B放置在水平地面上，系统在图示位置静止时，气缸A的底部距离地面的高度，C、D两活塞距离气缸底部分别为h与3h，h=28cm。外界大气压恒为p0=1.0×105Pa，气体M的热力学温度T1=280K，C、D两活塞的横截面积均为S=0.01m2，取重力加速度大小g=10m/s2，不计一切摩擦。对气体M缓慢加热，气体N的热力学温度始终保持在280K，求：
（1）气缸A的底部刚接触地面时气体M的热力学温度T2；
（2）气体M的温度升到T3=450K时活塞D距离地面高度h'。

2．（2023届湖南省永州市高三下学期三模物理试题）如图甲所示，在xOy平面的第Ⅰ象限内有沿x轴正方向的匀强电场，在区域内同时存在着竖直向上的匀强电场E2和垂直纸面的磁场B1，，，磁场B1随时间t变化的规律如图乙所示，，设垂直纸面向外为磁场正方向。一个质量为m、电荷量为q的带正电液滴从P点以速度沿x轴负方向入射，恰好沿y轴负方向的速度v经过原点O后进入的区域。已知，，时液滴恰好通过O点，重力加速度g取10m/s2。
（1）求液滴第一次到达O点时速度的大小；
（2）求液滴在时间内的路程；
（3）若在时撤去电场E1、E2和磁场B1，同时在整个空间区域加竖直向上的匀强磁场B2（未画出），，求从此时刻起，再经过s，液滴距O点的距离。（本小题中取）

3．（2023届湖南省永州市高三下学期三模物理试题）如图所示，将滑块A无初速地轻放在长s=8.0m，沿顺时针以v0=8.0m/s转动的水平传送带左端，一段时间后A从传送带右端水平飞出，下落高度H=1.8m后，恰能从P点沿切线方向进入半径R=11m的光滑圆弧轨道，并沿圆弧轨道滑至最低点Q，滑块A经Q点后滑上静置于粗糙水平面上长为L=12.625m的木板B，A与B间动摩擦因数为μ1=0.4，B与地面的动摩擦因数为μ2=0.1，A带动B向右运动，距离B右端d=7.5m处有一与木板等高且足够长的固定光滑平台，B与平台碰撞后即粘在一起不再运动，滑块A滑上平台运动足够长时间后与左端带有轻弹簧的滑块C作用，已知A、B质量均为m=1.0kg，C的质量M=2.0kg。忽略所有滑块大小及空气阻力对问题的影响。sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g=10m/s2。
（1）求滑块A与传送带间的动摩擦因数大小需满足的条件；
（2）求滑块A滑上平台时的速度大小；
（3）滑块A与弹簧接触但不粘连，若在滑块C的右侧某处固定一弹性挡板D（未画出），挡板的位置不同，C与D相碰时的速度不同。已知C与D碰撞时间极短，C与D碰后C的速度等大反向，且立即撤去挡板D，A与C相互作用过程一直没有离开水平面，求此后运动过程中A与C组成的系统弹性势能最大值Ep的范围。

4．（江苏省海安市2021-2022学年高二（上）学业质量检测（期末）物理试题）如图所示，一绝热汽缸质量、深度，放在水平地面上，汽缸与地面的动摩擦因数。轻质绝热活塞面积与轻杆连接固定在竖直墙上，轻杆保持水平，光滑活塞与汽缸内壁密封一定质量的理想气体，气体温度为，活塞到汽缸底的距离为，杆中恰无弹力。现用缸内的加热装置对缸内气体缓慢加热，气体的内能满足关系式，汽缸与地面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，外界大气压强，取。求：
（1）汽缸相对地面刚开始滑动时，缸内气体的温度T；
（2）汽缸滑动后，继续缓慢加热，汽缸缓慢移动，直至活塞恰到汽缸口，求这个过程气体吸收的热量Q。

5．（2023届湖南省郴州市高三下学期第三次教学质量监测物理试题）如图，金属板M、N板竖直平行放置，中心开有小孔，板间电压为，金属板E、F水平平行放置，间距和板长均为。现有一质量为、电荷量为的带电粒子，从极板M的中央小孔处由静止释放，穿过小孔后沿E、F板间中轴线进入偏转电场，从P处离开偏转电场后，粒子恰好从AB的中点D以垂直AB边的速度方向进入直角三角形的有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。已知BC边水平，AB边长也为，，，，，忽略粒子的重力及平行板间电场的边缘效应，求：
（1）粒子到达小孔时的速度；
（2）P点与E极板的距离；
（3）若保证带电粒子从AB边离开磁场，则磁场区域的磁感应强度应满足什么条件？

6．（2023届湖南省郴州市高三下学期第三次教学质量监测物理试题）如图所示，水平传送带以的速度做逆时针运动，传送带左端与水平地面平滑连接，传送带与一固定的四分之一光滑圆弧轨道相切，物块a从圆弧轨道最高点由静止下滑后滑过传送带，与静止在水平地面右端的物块b发生弹性碰撞。已知物块a的质量，物块b的质量M=0.3kg，两物块均可视为质点，圆弧轨道半径，传送带左、右两端的距离，物块a与传送带和水平地面间的动摩擦因数均为，物块b与水平地面间的动摩擦因数，重力加速度，碰撞时间极短。求：
（1）物块a滑到圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小；
（2）物块a第一次与物块b碰撞后瞬间，物块b的速度大小；
（3）两物块最多能碰撞的次数及最终两者的距离。

7．（2019人教版课后习题选择性必修3第三章复习与提高B）如图，在竖直放置的圆柱形容器内用质量为的活塞密封一部分气体，活塞能无摩擦地滑动，容器的横截面积为，将整个装置放在大气压恒为的空气中，开始时气体的温度为，活塞与容器底的距离为，当气体从外界吸收热量后，活塞缓慢上升后再次平衡。
(1)外界空气的温度是多少？
(2)在此过程中的密闭气体的内能增加了多少？

8．（2022年高考一轮复习人教版（2019）第十章专题强化二十一带电粒子在组合场中的运动）如图所示，在矩形区域ABCD内存在竖直向上的匀强电场，在BC右侧Ⅰ、Ⅱ两区域存在匀强磁场，L1、L2、L3是磁场的边界（BC与L1重合），宽度相同，方向如图所示，区域Ⅰ的磁感应强度大小为B1。一电荷量为＋q、质量为m的粒子（重力不计）从AD边中点以初速度v0沿水平向右方向进入电场，粒子恰好从B点进入磁场，经区域Ⅰ后又恰好从与B点同一水平高度处进入区域Ⅱ.已知AB长度是BC长度的倍。
（1）求带电粒子到达B点时的速度大小；
（2）求区域Ⅰ磁场的宽度L；
（3）要使带电粒子在整个磁场中运动的时间最长，求区域Ⅱ的磁感应强度B2的最小值。

9．（2023届安徽省A10联盟高三（上）开学考试物理试题）如图，质量为1kg、足够长的长木板B静止在光滑水平地面上，在距长木板右端距离为x处有一固定挡板C，质量为0.5kg的小滑块A从长木板的左端以大小为6m/s的初速度滑上长木板，物块与长木板间的动摩擦因数为0.2，重力加速度大小取，木板B与挡板C的碰撞过程中没有机械能损失且碰撞时间极短可忽略不计，求：
（1）若在B与C碰撞前A与B已相对静止，则x至少为多少；
（2）若要使B与C只发生一次碰撞，则x应满足什么条件；
（3）若，则B与C会碰撞几次。

10．（2023届重庆市育才中学校高三下学期三诊模拟考试物理试题）如图所示，内壁光滑的圆筒固定在水平地面上，用横截面积的活塞A、B封闭一定质量的理想气体，其中活塞B与一端固定在竖直墙上、劲度系数k＝1000N/m的轻质弹簧相连，平衡时两活塞相距。已知外界大气压强，圆筒内气体温度为。
（1）若将两活塞锁定，然后将圆筒内气体温度升到，求此时圆筒内封闭气体的压强；
（2）若保持圆筒内气体温度不变，然后对A施加一水平推力F＝500N，使其缓慢向左移动一段距离后再次平衡，求此过程中封闭气体的压强及活塞A移动的距离。（假设活塞B左端的圆筒足够长，弹簧始终在弹性限度内）

11．（2023届黑龙江省哈尔滨市第三中学校高三下学期第三次高考模拟理综物理试题）磁悬浮列车是一种高速低能耗的新型交通工具。它的驱动系统可简化为如下模型，固定在列车下端的动力绕组可视为一个单匝闭合矩形纯电阻金属框，电阻为R金属框置于xOy平面内，长边MN长为l平行于y轴，宽度为d的短边NP平行于x轴（x轴水平），如图1所示。列车轨道沿Ox方向，轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场，磁感应强度B沿Ox方向按正弦规律分布，其空间周期为λ，取z轴正方向为磁场正方向，最大值为，如图2所示，金属框的同一条长边上各处的磁感应强度相同，整个磁场以速度v0沿Ox方向匀速平移。设在短暂时间内，MN、PO边所在位置的磁感应强度随时间的变化可以忽略，列车在驱动系统作用下沿Ox方向加速行驶。则：
（1）若，某时刻列车速度为0，且MN所在位置磁感应强度恰好为最大值。求此时回路中的感应电流大小；
（2）列车速度为时，要使列车所获得的驱动力最大，求d与应满足的关系；及此时列车受到驱动力的大小。

12．（2023届山东省济宁市高三下学期二模物理试题）如图所示，一水平传送带以的速度顺时针转动，其左端A点和右端B点分别与两个光滑水平台面平滑对接，A、B两点间的距离。左边水平台面上有一被压缩的弹簧，弹簧的左端固定，右端与一质量为的物块甲相连（物块甲与弹簧不拴接，滑上传送带前已经脱离弹簧），物块甲与传送带之间的动摩擦因数。右边水平台面上有一个倾角为，高为的固定光滑斜面（水平台面与斜面由平滑圆弧连接），斜面的右侧固定一上表面光滑的水平桌面，桌面与水平台面的高度差为。桌面左端依次叠放着质量为的木板（厚度不计）和质量为的物块乙，物块乙与木板之间的动摩擦因数为，桌面上固定一弹性竖直挡板，挡板与木板右端相距，木板与挡板碰撞会原速率返回。现将物块甲从压缩弹簧的右端由静止释放，物块甲离开斜面后恰好在它运动的最高点与物块乙发生弹性碰撞（碰撞时间极短），物块乙始终未滑离木板。物块甲、乙均可视为质点，已知，。求：
（1）物块甲运动到最高点时的速度大小；
（2）弹簧最初储存的弹性势能；
（3）木板运动的总路程；
（4）若木板的质量为，木板与挡板仅能发生两次碰撞，求挡板与木板距离的范围为多少。

13．（2023届湖南省邵阳市高三下学期三模物理试题）气压式升降椅通过气缸上下运动来支配椅子升降，其简易结构如图所示，圆柱形气缸与椅面固定连接，总质量为，横截面积为的柱状气动杆与底座固定连接，可自由移动的气缸与气动杆之间封闭一定质量的理想气体，稳定后测得封闭气体柱长度为。设气缸气密性、导热性能良好，忽略摩擦力，已知大气压强为，室内温度，取。若质量为M的人盘坐在椅面上，稳定后椅面下降的高度为，室内温度保持不变。
（1）求坐椅上人的质量M；
（2）稳定后，室内气温缓慢升高至，此过程中封闭底座气体内能增加2.0J，求封闭气体与外界交换的热量。

14．（2023届湖南省邵阳市高三下学期三模物理试题）如图所示，间距为L、电阻为零的U形金属竖直轨道，固定放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向里。竖直轨道上部套有一金属条bc，bc的电阻为R，质量为3m，可以在轨道上无摩擦滑动，开始时被卡环卡在竖直轨道上处于静止状态。在bc的正上方高H处，自由落下一质量为m的绝缘物体，物体落到金属条上之前的瞬间，卡环立即松开，绝缘物体与金属条一起继续下落。金属条与导轨的接触电阻忽略不计，竖直轨道足够长，重力加速度为g。
（1）求绝缘物体与金属条一起开始下落的速度；
（2）求金属条开始下落时的加速度；
（3）金属条下落h时，恰好开始做匀速运动，求此过程中感应电流产生的热量。

15．（2023届湖南省邵阳市高三下学期三模物理试题）物流公司装卸货物时常因抛掷而造成物品损坏。为解决这个问题，某同学设计了如图所示的缓冲转运装置，其中，质量为紧靠货车的A装置是由光滑曲面和粗糙水平面两部分组成，其水平粗糙部分长度为。质量也为的转运车B紧靠A且与A的水平部分等高，包裹C沿A的光滑曲面由静止滑下，经A的水平部分后滑上转运车并最终停在转运车上被运走，B的右端有一固定挡板。已知C与A、B水平面间的动摩擦因数均为，缓冲装置A与水平地面间的动摩擦因数为，不计转运车与地面间的摩擦，包裹C可视为质点且无其他包裹影响，C与B的右挡板碰撞时间极短，碰撞损失的机械能可忽略，重力加速度g取。
（1）若包裹C在缓冲装置A上运动时A静止不动，求包裹C的最大质量；
（2）若某包裹的质量为，从距A水平部分高度为处由自由释放，为使该包裹能停在转运车B上，求转运车B的最小长度L；
（3）转运车B的长度为（2）问中所求的最小长度，质量为的包裹从距A水平部分高度为处自由释放，求包裹最终距B车右侧挡板的距离。

16．（2023届湖南省株洲市高三下学期适应性模拟考试（三模）物理试题）一定质量的理想气体，状态从A→B→C→D→A的变化过程可用如图所示的p-V图线描述，其中D→A为等温线，气体在状态A时温度为T=360K，求：
（1）气体在状态C时温度T；
（2）若气体在A→B过程中吸热3000J，则在A→B过程中气体内能如何变化？变化了多少？

17．（2023届湖南省株洲市高三下学期适应性模拟考试（三模）物理试题）如图所示，第一、二象限存在垂直于平面向里的磁感应强度为（大小未知）的匀强磁场，第三象限存在沿轴正方向的匀强电场，轴负方向与轴重合存在一特殊的薄膜，带电粒子每次穿过薄膜时电荷量不变，但速度减为原来的（）倍。现有一质量为、电量为的带正电粒子从轴上（0，L）处平行于轴负方向以速度射入第二象限，粒子从轴负半轴上的点平行于y轴负方向射出，不计粒子重力，带电粒子可视为点电荷。
（1）求磁感应强度的大小；
（2）轴负方向处左边有一接收装置（未画出），为了接收到该粒子，求的横坐标的可能值以及离坐标原点的最远距离。

18．（2023届湖南省株洲市高三下学期适应性模拟考试（三模）物理试题）如图，一平板车静止在光滑水平地面上，小物块A和B分别从车的最左端和最右端同时开始相向运动，两物块在平板车上发生碰撞，最终都与平板车保持相对静止。已知平板车的质量，长度，A、B的质量均为，A的初速度大小为，与平板车之间的动摩擦因数；B的初速度大小为，与平板车之间的动摩擦因数，A、B均可视为质点，它们之间的碰撞为弹性碰撞，重力加速度取，求：
（1）整个过程中，A、B以及平板车组成的系统损失的机械能；
（2）A、B发生碰撞的位置与平板车最左端的距离；
（3）A、B与车保持相对静止时，A、B之间的距离。


参考答案：
1．（1）T2=420K；（2）
【详解】（1）气体M等压变化

解得
T2=420K
（2）由（1）知，T3>T2，气缸A已经落地，假设绳子仍绷紧，对气体M



对气体N

又


解得

因为
82cm