河北省张家口市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题

河北省张家口市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题
一、解答题
1．（2021·河北张家口·统考一模）如图所示，光滑水平面上质量为的滑块A和质量为的滑块B用轻弹簧连接，弹簧处于压缩状态且弹性势能为，滑块A与左侧竖直墙壁接触但不粘连，整个系统处于静止状态.现将滑块B由静止自由释放，弹簧恰好恢复原长时，滑块B与静止在水平面上质量为的滑块C发生碰撞且粘合在一起，求：
（1）滑块B、C碰后瞬间的速度大小；
（2）弹簧第二次恢复原长时，滑块A与滑块的速度大小.
2．（2021·河北张家口·统考一模）如图所示，间距的平行且足够长的导轨由倾斜、水平两部分组成，倾斜部分倾角，在倾斜导轨顶端连接一阻值的定值电阻，质量的金属杆垂直导轨放置且始终接触良好，并在整个区域加一垂直于倾斜轨道所在斜面向下、磁感应强度的匀强磁场.现让金属杆从距水平面高度处由静止释放，金属杆在倾斜导轨上先加速再匀速运动，然后进入水平导轨部分，再经过位移速度减为零.已知金属棒与导轨间的动摩擦因数，导轨与金属杆的电阻不计，金属棒在导轨两部分衔接点机械能损失忽略不计，重力加速度.求：
（1）金属杆匀速运动时的速度大小；
（2）金属杆在倾斜导轨运动阶段，通过电阻R的电量和电阻R产生的焦耳热；
（3）金属杆水平导轨上运动时所受摩擦力的冲量大小.
3．（2021·河北张家口·统考一模）如图所示，一根粗细均匀、长的细玻璃管开口朝下竖直放置，玻璃管中有段长的水银柱，上端封闭了一段长的空气柱，外界大气温度为27℃，外界大气压强恒为.现将玻璃管缓慢旋转至开口竖直向上，若空气柱可以看作理想气体，求：
（1）开口竖直向上时，封闭空气柱的长度；
（2）再对B端缓慢加热，封闭气柱温度为多少开时，水银柱上端恰好上升到管口处.
4．（2021·河北张家口·统考一模）如图所示，一半径为R的透明球体置于真空中，是一条通过透明球体球心的直线，一单色细光束平行于射向球体，B为入射点，且夹角，为出射光线，与夹角，已知光在真空中的传播速度为c，求：
（1）透明球体材料对该单色细光束的折射率；
（2）该单色细光束从B点传播到C点的时间.
5．（2022·河北张家口·统考一模）如图所示，足够长的固定光滑斜面的倾角=30°，斜面顶端有一轻质光滑定滑轮。质量为m的滑块P通过不可伸长的细线绕过定滑轮与重物Q相连。开始时托着重物Q使细线竖直且恰好处于绷直状态，滑块P与滑轮间的轻绳与斜面平行。现由静止释放重物Q，重物Q竖直向下运动经过时间t0时，细线突然被烧断，发现滑块P又经过时间t0恰好回到了出发位置，重力加速度为g，求：
（1）重物Q的质量；
（2）滑块P从开始运动到返回出发位置过程中运动的路程。
6．（2022·河北张家口·统考一模）如图所示，平面直角坐标系xOy的第一象限存在垂直于xOy平面向里的匀强磁场，第二象限存在沿x轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E。一质量为m，电荷量为q的带正电粒子在x轴上的A(- d，0)点沿y轴正方向射入电场区域，粒子第一次经过y轴时的速度方向与y轴正方向的夹角为60°，之后每相邻两次经过y轴时的位置间距相等。不计粒子重力。求：
（1）粒子的初速度v0的大小；
（2）匀强磁场磁感应强度B的大小；
（3）粒子从A点运动到第n次经过y轴的时间。
7．（2022·河北张家口·统考一模）如图所示，竖直放置的汽缸内用活塞密封一定质量的理想气体。初始时，缸内气体的压强为1.5×105Pa，体积为600mL，温度为200K，活塞被缸内的卡扣托住。现缓慢升高缸内气体温度，当气体温度达到600K时，活塞对卡扣的压力恰好减为0，然后继续缓慢升高缸内气体温度到800K，整个过程气体吸收的热量为600J且未漏气，不计汽缸和活塞间的摩擦。求：
（1）缸内气体在温度为800K时的体积；
（2）整个过程气体内能的增加量。
8．（2022·河北张家口·统考一模）如图所示，某玻璃砖的横截面是一个直角梯形，其中∠ABC=90°，∠BCD=60°。一束单色光在横截面内沿与AB边成30°角的方向从O点射入玻璃砖，最终垂直BC边射出玻璃砖。
（1）求玻璃砖对该单色光的折射率；
（2）仅改变单色光与AB边的夹角，当CD边恰好有光线射出时，求单色光与AB边夹角的余弦值。
9．（2023·河北张家口·统考一模）如图所示，带有气，导热性能良好的汽缸固定在水平地面上，厚度不计的轻质活塞在汽缸内可以自由移动，初始时活塞处于静止状态且活塞两侧气体的体积均为V，现打开气嘴，稳定后右侧气体的体积为1.2V，已知环境温度不变，大气压强恒为p0。
（1）求初始时内气体的压强；
（2）若通过气嘴向缸内充人压强为p0的空气，求充入多少体积的空气可以使活塞回到初始位置。
10．（2023·河北张家口·统考一模）小明和小强玩遥控赛车，他们让两个小车在同一直线上沿同一方向匀速运动，小明的车在前，速度为2m/s，小强的车在后，速度为5m/s。当两小车相距3m时小明和小强同时开始刹车，两玩具车刹车过程均可视为匀变速运动，已知小明的玩具车刹车时加速度大小为1。
（1）如果小强的玩具车刹车的加速度大小为2.5m/s2，求两车的最小距离；
（2）如果两玩具车相距5m时开始刹车，小强的玩具车刹车的加速度大小为2，求整个过程两车的距离s与时间t的关系。
11．（2023·河北张家口·统考一模）如图所示的平面直角坐标系xOy内，在第一象限的区域内存在直向下的匀强电场区域存在一左端开有小孔的圆弧形绝缘挡板，挡板分别与直线和x轴相切，挡板区域内存在垂直纸面方向的匀强磁场（图中未画出）。一质量为 电荷量为+q的粒子从O点以速度v平行纸面射入电场，入射方向与x轴的夹角，粒子经电场偏转后恰沿水平方向经过直线，之后匀速运动经过小孔进入挡板内，在磁场和挡板共同作用下经过一段时间又从小孔射出，不计粒子重力，粒子和挡板碰撞时无能量损失，求
（1）的区域内匀强电场电场强度的大小；
（2）挡板内磁场磁感应强度的最小值；
（3）在区域加上水平向右的匀强电场，调整挡板区域内的磁场，粒子从小孔射入挡板区域后仍能从小孔射出，求所加电场的电场强度和调整后的磁感应强度B'的关系。
参考答案：
1．(1) ；(2) ，
【详解】(1) 弹簧恰好恢复原长时，根据能量守恒，物块B的速度
滑块B、C碰后
解得：
(2)碰后到弹簧第二次恢复原长时，
，
解得：
，
2．(1) ；(2)2C， ；(3)
【详解】(1) 金属杆匀速运动时合力为零
，
解得：
(2) 通过电阻R的电量
解得：
根据能量守恒，电阻R产生的焦耳热
解得：
(3)根据动量定理
且
解得：
3．(1)23.4cm；(2)750K
【详解】(1)初态 ， ，末态，根据
解得封闭空气柱的长度
(2) 水银柱上端恰好上升到管口处，压强，体积 ，根据
解得：
4．(1) ； (2)
【详解】
(1)入射角i=60°，光线经过两次偏折
解得
由折射定律
解得
(2)光束在透明体内传播速度
传播时间
解得
5．（1）；（2）
【详解】（1）细线断前，由牛顿第二定律可知，对滑块P有
对重物Q有
滑块P的位移
滑块P在时的速度
细线断后，由牛顿第二定律可知滑块P的加速度大小
又经过时间，滑块P运动的位移
由题意可知
解得
（2）细线断后滑块P沿斜面上升的距离
滑块P从开始运动到返回出发位置运动的路程
解得
6．（1）；（2）；（3）见解析
【详解】（1）粒子进入电场后做类平抛运动，沿x轴方向的加速度大小
从A点运动到第一次经过y轴的过程，x轴方向有
第一次经过y轴时有
联立解得
（2）粒子第一次经过y轴时的速度大小
粒子在磁场中运动洛伦兹力提供向心力
由几何关系可知，粒子每次进入磁场到离开磁场的过程中沿y轴方向运动的距离
粒子每次从y轴进入电场到离开电场，运动的时间
时间内，粒子沿y轴方向运动的距离为
由题意可知
联立解得
（3）设粒子从A点到第一次经过y轴的时间为，则由
解得
粒子第一次经过y轴到第二次经过y轴，在磁场中做匀速圆周运动，由几何关系可知粒子在磁场中运动的时间为
粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期
解得
粒子第二次经过y轴到第三次经过y轴，在电场中运动的时间
所以粒子从A点运动到第n次经过y轴时的时间
7．（1）；（2）
【详解】（1）活塞脱离卡扣之后为等压变化过程，由
解得
（2）活塞脱离卡扣之前为等容变化，由
解得
活塞脱离卡扣后，等压变化过程气体体积的变化量
气体对外做的功为
根据热力学第一定律可知
8．（1）；（2）
【详解】（1）画出光束在玻璃砖中传播的光路图如图所示
光线在AB边上的O点发生折射，入射角为60°，折射角为，光线垂直BC边离开玻璃砖，由几何关系可知，在O点的折射光线与CD边夹角
又因为
解得
所以玻璃砖对该单色光的折射率为
（2）设CD边恰好有光线射出时，入射光线与AB边的夹角为，折射角为，由折射定律可知
设刚好有光线在CD边上射出时的临界角为C，有
由几何关系可知
解得
9．（1）；（2）0.4V
【详解】（1）设右侧气体初始时的压强为，根据题意可知打开气嘴后右侧气体的压强
根据玻意耳定律
解得
（2）打开气嘴后，左侧气体的压强为，体积为0.8V，充气后压强为，体积为V,根据玻意耳定律有
解得
10．（1）两小车的最小距离为0；（2）见解析
【详解】（1）设小明的玩具车初速度为，加速度大小为，小强的玩具车初速度为，加速度大小为，运动学公式有
解得
故两车同时停下来，此时两车位移分别为
两车相距
由于开始刹车时两车相距3m，故两小车的最小距离为0。
（2）如果小强的玩具车刹车的加速度大小为2，小强的车停下来的时间为
则在小明的车停下来之前，即0~2s时间内，两车相距
在小明的车停下来之后，即2~2.5s时间内，两车相距
11．（1）（2）；（3）
【详解】（1）粒子进入电场后水平方向做匀速直线运动，有
竖直方向做匀减速运动，有
又
联立解得
（2）粒子离开电场时竖直方向运动的距离
可知圆形挡板的半径
粒子进入小孔又从小孔射出的过程，磁感应强度最小时的轨迹如图：
由几何关系可知粒子的轨道半径
根据牛顿第二定律可知
联立解得
（3）在区域加上水平向右的匀强电场后，粒子在电场内做加速运动，根据动能定理有
粒子以进入磁场后能返回小孔，设粒子与挡板碰撞的次数为n，则粒子运动轨道半径与挡板半径的关系为
又
联立解得
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页

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