广东省佛山市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题
一、解答题
1．（2021·广东佛山·统考一模）如图，M、N为水平放置的一对平行金属板间距为d，长，所加电压U=U0。金属板右侧有一以CD、EF两竖直线为边界的匀强磁场，磁感应强度为B，方向如图现有质量为m，带电量为q的负离子（重力不计）从静止开始经电场U0加速后，沿水平方向由金属板MN正中央射入，经电场、磁场后从边界EF水平射出。求：
(1)离子射入金属板MN时初速度的大小；
(2)离子离开金属板MN时速度的大小和方向；
(3)离子在磁场中运动的时间。
2．（2021·广东佛山·统考一模）如图示，用一轻弹簧将物块Q和地面相连，处于静止状态。物块P从Q的正上方h处由静止释放，P、Q相碰（时间很短）后立即以相同的速度向下压缩弹簧（P、Q不粘连）。P的质量为m，Q的质量为m（=1，2，3，…），弹簧的劲度系数为k，弹簧的形变量为x时，弹性势能。空气阻力不计，PQ运动过程中弹簧始终未超过弹性限度。求：
(1)P自h高处落下与Q碰撞后瞬间的共同速度v共，此过程中损失的机械能；
(2)若取m=0.10kg，h=0.80m，k=75N/m，重力加速度g=10m/s2，则当取何值时P与Q碰撞后始终以共同的速度运动
3．（2021·广东佛山·统考一模）某科技小组用三个可乐汽水瓶制作了一个小喷泉，结构如图，A瓶开口向上，B、C瓶封闭，通过3根细管（体积不计）将瓶内气体或液体连通，瓶与细管间接触紧密、密闭良好，在A瓶中加入一定量的水时，1号管就会有水喷出。已知瓶外大气P0=1.0×105Pa，水的密度=1.0×103kg·m3，g=10m/s2，初始时，1号管内水面与B瓶内水面同高，B与C瓶内空气的总体积V0=2.1L。
（1）若水即将从1号管喷出时，1号管上端出口与B瓶内液面高度差为50cm，则此时B瓶内气体压强多大
（2）在A瓶中缓慢加水时，1号管内水面由初始位置（即与B瓶内水面同高）开始增高，直至水即将从1号管喷出，此过程中C瓶经3号管加入了多少体积的水
4．（2021·广东佛山·统考一模）如图是一个横截面为直角三角形的三棱镜BC=L，∠A=30°，一束很细的单色光从AB的中点D平行AC射入三棱镜，忽略多次反射。
(1)若光束恰好射在C点上，求三棱镜对该光束的折射率；
(2)维持光束方向不变，将入射点下移，光束恰好打在BC边中点，求入射点与A点的距离。
5．（2021·广东佛山·统考一模）学习《自由落体运动》后，甲乙两位同学用如图所示的方法测量反应时间。甲同学在靠近乙同学手指正上方捏住一把直尺， 甲同学突然放开直尺，乙同学尽快用手指去夹住它，测得通过手指的直尺部分长度为h0 = 5cm，已知直尺长L = 20cm，质量m=0.05kg，重力加速度g= 10m/s，忽略空气阻力。
(1)求乙同学的反应时间t及该时间内直尺重力的平均功率P；
(2)在(1)前提下，甲同学将直尺提到一定高度，静止释放，乙同学发现直尺下端到达自己的手指时，马上去夹，刚好夹住直尺上端，求释放前直尺上端距离乙同学手指的距离h。
6．（2021·广东佛山·统考一模）如图，光滑水平面上放有两个完全相同的木板A、B，每个木板质量，长，两板间距。质量为的小滑块C（可视为质点）以，的初速度从左侧滑上木板A，C与两木板间的动摩擦因数均为，若A和B发生碰撞后粘在一起，且小滑块C最终滑块没有滑出木板，求：
（1）小滑块C的最终速度大小。
（2）木板A与木板B碰撞前瞬间，A的速度大小。
（3）若滑块C的初速度未知，C能滑上木板B的最小初速度（结果可以保留根号）。
7．（2021·广东佛山·统考一模）医院里给病人打“吊针”的装置如图所示。倒置的输液瓶上方有一气室E，密封的瓶口处的软木塞上插有两根细管，其中A管与大气相通，B管为输液软管，中间又有一滴壶C，而其D端则通过针头接入人体静脉。设输液瓶的体积为，开始输液时，药液占输液瓶体积的，气室E内气压为（为大气压强）细管A、B体积忽略，求：
（1）输液过程中，气室E内的气压如何变化；
（2）液面下降到输液瓶的中间位置时，气室E内气压为。求此过程中，从进气口A进入气室E的空气体积V（大气压状态下）。
8．（2021·广东佛山·统考一模）如图为透明玻璃砖竖直放置在水平地面上，玻璃砖对光的折射率为，其截面图为等腰三角形ABC，已知，，，两束较细的光垂直AC从两点射入玻璃砖，，求两束光的交点到O点的距离。
9．（2023·广东佛山·统考一模）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，取。
（1）求杯内温度降到时，杯内气体的压强；
（2）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。
10．（2023·广东佛山·统考一模）在2022年第24届北京冬奥会上，17岁小将苏翊明获得了单板滑雪男子大跳台冠军。如图，滑雪运动员由静止从助滑坡道上点自由滑下，经点以的速度水平飞出跳台，在坡道点着陆。若高度差，高度差，取，忽略空气阻力，请分析说明：
（1）该运动员由滑至的过程中机械能是否守恒？
（2）该运动员在空中飞行的水平距离是多少？
（3）落点处的坡面与水平的夹角的正切接近什么值时，运动员着陆时坡面对他的冲击力最小？
11．（2023·广东佛山·统考一模）如图，在空间直角坐标系中，界面I与平面重叠，界面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ相互平行，且相邻界面的间距均为，与轴的交点分别为、、；在界面Ⅰ、Ⅱ间有沿轴负方向的匀强电场，在界面Ⅱ、Ⅲ间有沿轴正方向的匀强磁场。一质量为、电量为的粒子，从轴上距点处的点，以速度沿轴正方向射入电场区域，该粒子刚好从点进入磁场区域。粒子重力不计。求：
（1）电场强度的大小；
（2）要让粒子刚好不从界面III飞出，磁感应强度应多大。
参考答案：
1．(1)；(2)，右上方与水平方向成30°；(3)
【详解】(1)加速电场中，由动能定理得
解得
(2)离子在偏转电场中，水平方向上有
竖直方向有
则合速度为
设速度与水平方向的夹角为，则
可知
(3)离子在磁场中做圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得
根据周期的定义得
解得
由几何关系得，离子在磁场中运动的圆弧轨迹所对应的圆心角，则离子在磁场中运动的时间
2．(1)，；(2)4
【详解】(1) P自h高处落下与Q碰撞前，由动能定理可得
P与Q碰撞后，由动量守恒得
由能量守恒可得
联立解得
，
(2)由题意可知，要使二者始终共速运动，则需满足在弹簧恢复原长时二者速度刚好为零。在Q压缩弹簧时有
从二者碰撞后共速到弹簧恢复原长二者速度刚好为零，由能量守恒可得
因为为正整数，则联立解得
3．(1) ；(2)0.1L
【详解】(1) 若水即将从1号管喷出时，有
(2)A瓶中未加水时，B、C瓶中气体压强等于一个大气压，水即将从1号管喷出时，B、C中的气体压强是PB，则由
可得
则在C瓶经3号管加水的体积为
4．(1)；(2)
【详解】(1)单色光的光路图如下
由几何关系得，则三棱镜对该光束的折射率为
(2)有几何关系得
5．(1)0.25W；(2)0.3125m
【详解】(1)根据
可得乙同学的反应时间
直尺重力的功率
(2)当直尺的下端到达乙的手指处时的速度
则当在乙的反应时间内
解得
h=0.3125m
6．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）全过程由动量守恒定律有
解得
（2）设C与A共速时的速度为，且A还未与B发生碰撞，由动量守恒定律和能量守恒定律有
联立得
此过程对A，应用动能定理有
得
故假设成立，则A和B发生碰撞时的速度为
（3）由题意知，C的初速度越小，则和A达到共速过程时间越短；当C的初速度最小时，对A、C达到共速前有
A、C匀速一段位移后，对A、B碰撞
C在A上滑行刚到达B上，对C与有
解得
7．（1）气压增大；（2）
【详解】（1）因为A管与大气相通，为外界压强，瓶E中上方气体的压强为A管气压与液体产生的压强之差，输液过程中，液面下降，气室E内的气压增大。
（2）刚开始输液
某时刻
依题意可知
解得
8．
【详解】如图所示
由几何关系可知
由
可得
有几何关系可得
所以
9．（1）；（2）
【详解】（1）杯内气体做等容变化，有
其中
，，
解得
（2）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，则
其中
代入数据解得
10．（1）不守恒；（2）；（3）0.8
【详解】（1）设运动员质量为，由滑至的过程中：减少的重力势能
①
增加的动能
②
解得
由于（或），故机械能不守恒。
（2）运动员在空中做平抛运动，设其在空中飞行的时间为，则
③
④
解得
，
（3）设运动员到达点即将着陆时竖直方向的速度为，速度与水平面的夹角为，则
⑤
⑥
⑦
的值接近0.8时面，坡面对运动员的冲击力最小。因为此时运动员的速度与坡面相切，运动员着陆时垂直坡面方向的速度变化最小，根据牛顿第二定律（或动量定理），坡面给运动员在垂直坡面方向的力最小，在沿坡面方向对运动员阻力近似相同的情况下，运动员着陆时速度与坡面相切，受坡面的冲击力最小。
11．（1）；（2）
【详解】（1）粒子在电场区域做类平抛运动，设电场中粒子加速度为，沿轴正方向看，如图所示
粒子从点进入右边磁场，则
联立方程解得
（2）设粒子到点时的速度为，与轴夹角为，如图所示，则
，
故
即有
在磁场区域，粒子做匀速圆周运动，粒子刚好不从界面Ⅲ飞出，如图所示，则
又根据几何关系
解得
试卷第1页，共3页
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