重庆市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题
一、解答题
1．（2023·重庆·统考一模）如题图，“云霄弹射”是游乐场新型体验设施，可以让游客感受“高空弹射”的快感以及“瞬间失重”的刺激。某次运行时承载机和游客的总质量M=1000kg，4s内由静止状态被竖直弹射到h=60m高处，然后立刻自由下落2s，再以恒力制动回到出发点。不计一切阻力，当地的重力加速度。求：
（1）上升过程中弹射系统的平均功率；
（2）下落过程中制动恒力的大小及其冲量。
2．（2023·重庆·统考一模）如题图甲为密立根油滴实验的原理图，用喷雾器把许多油滴从上板中间的小孔喷入电场。某次实验过程可以简化为题图乙，其中A、B为水平正对放置的平行金属板，两金属板间加电压，板间距d，经观察发现一带电油滴P在两金属板之间保持静止。若突然撤去两金属板间的电压，且两极板所带电量立即消失，经过一小段时间油滴达到最大速率后再匀速下降时间t到达B板，油滴P从静止出发点到B板的位移为L。设油滴在运动过程中质量和电荷量均保持不变，若油滴质量按正比于最大速率的二次方近似处理，比例系数为；空气阻力与速度大小成正比，比例系数为。重力加速度为g，不计油滴间的作用力。求：
（1）油滴P运动过程中的最大速率；
（2）油滴P所带电荷量；
（3）油滴P从静止到刚到达最大速率过程中重力势能的变化量。
3．（2023·重庆·统考一模）如题图，在区域Ⅰ内有方向未知电场强度为E的匀强电场，在区域Ⅱ内有右边无边界竖直向下的匀强电场，电场强度同为E。在区域Ⅰ、Ⅱ边界AB与CD之间有一圆心为半径R=40cm的圆形区域，该区域内有垂直纸面向里磁感应强度B=2T的匀强磁场，且该圆形区域无重力。两个体积相同可视为质点的金属小球a、b分别位于ON和CD上，a、b与圆心等高，且b球所在位置是CD与圆形磁场的切点。现将a球以一定速度释放，能平行于OM匀速运动，一段时间后a球与b球发生弹性碰撞，碰撞后两小球均分电荷，忽略两小球间的库仑力。已知a小球质量，电荷量；b小球质量，不带电；OB长S=24cm；除圆形区域外的其他区域重力加速度均为，取3.14。求：
（1）区域Ⅰ内电场强度大小和方向以及释放速度；
（2）小球a从出发到与小球b发生碰撞所经历的时间（保留两位小数）；
（3）小球a、b碰撞后在CD与CM围城的区域Ⅱ内相距的最大距离。
4．（2020·重庆·统考一模）某人参加户外活动，水平轻绳一端固定，人手握轻绳另一端从静止开始无初速度运动，到最低点时松开轻绳，最后落到水平地面上。如图所示，将这一过程简化：长度为L的不可伸长的轻绳一端固定于O点，另一端栓接一质量为m的小球（可视为质点），O点距离水平地面高度为H（L＜H），将轻绳水平拉直，使小球从静止开始无初速度释放，小球到达最低点时与轻绳脱离，最后落到水平地面上，已知重力加速度为g，不计空气阻力。求：
(1)小球落地前瞬时速度大小；
(2)如果L大小可以改变（L仍小于H），其他条件不变，求小球落地点与O点的最大水平距离。
5．（2020·重庆·统考一模）如图，绝缘平板A静置于水平面上，电荷量的物块B（可视为质点）置于平板最左端。平板质量M=2kg，物块质量m=1kg，物块与平板间动摩擦因数，平板与水平面间动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。t=0（此时为计时起点），空间提供水平向右的匀强电场图中未画出，场强大小；t=1s时，电场反向变为水平向左，场强大小不变；t=1.25s时，撤去电场。整个过程中，物块B的电荷量保持不变，物块始终未离开平板，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2.求：
（1）t=1s时，物块和平板的速度大小分别是多少？
（2）平板A的长度至少为多少？
（3）整个过程中，电场力对物块B所做的功是多少？
6．（2020·重庆·统考一模）如图所示，用打气筒通过细导管向一容器打气。向上提打气筒活塞时，空气自由进入打气筒内部；当活塞下压到一定程度时，打气筒内气体全部被压到容器内部。已知打气之前，容器内原有空气的压强与外界大气压强p0相同、体积为V，活塞每次上提后进入打气筒内的气体体积为0.5V，打气过程中气体温度不变，容器内部体积不变，气体只能单向从打气筒中进入容器，细导管内气体体积可忽略不计。求：
(1)第1次打气完成后，容器内气体压强；
(2)若打气筒活塞每次上提的高度为h，第n次打气时，下压活塞到离筒底高度为多少时才能将气体打入容器内部？
7．（2020·重庆·统考一模）图为空气中半径为R的半圆柱体玻璃砖的横截面，O为圆心，A、B为直径边两端，足够长的直屏紧靠B点并与AB边垂直。一单色细光束对准圆心O从圆弧边入射，当光束与AO夹角为60°时，在屏上形成上、下两个光斑P和Q（图中未画出）；当光束逆时针转动至与AO夹角为45°时，屏上恰好只有一个光斑。求：
(1)玻璃砖对该光束的折射率；
(2)屏上P、Q两光斑之间的距离d。
8．（2022·重庆·校联考一模）某直行道路发生交通事故，一质量为M的汽车甲与一辆因故障停在同一车道上、质量为m的汽车乙发生碰撞，碰撞时间极短可不计，碰撞后甲车推着乙车一起无动力自由滑行后停止运动。已知，甲、乙两车一起滑行时所受阻力大小为两车总重量的0.5倍。重力加速度g取，求：
（1）碰撞后瞬时，甲车推着乙车一起滑行的速度大小：
（2）该路段限速，请分析判断，碰撞前瞬时，甲车是否超速行驶。
9．（2022·重庆·校联考一模）如图所示，半圆弧将半径为R的半圆分隔成Ⅰ、Ⅱ两个区域，两个半圆有共同圆心O且均在纸面内，Ⅰ、Ⅱ两个区域（含边界）分别有垂直纸面向外、向里的匀强磁场，破感应强度大小均为B。一质量为m、电荷量为的粒子从P点垂直沿纸面运动，在区域Ⅰ中经过时间，随后进入区域Ⅱ，在区域Ⅱ中经过时，再次进入区域Ⅰ中。粒子在磁场中仅受磁场力作用。求：
（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期T：
（2）粒子运动的速度大小和圆弧的半径：
（3）粒子从P点开始到由边离开磁场所经过的时间。
10．（2022·重庆·校联考一模）新冠疫情传播非常迅速，负压隔离病房在抗击疫情中起了关键作用。所谓负压病房是指在特殊的装置作用下，使病房内的气压低于病房外的气压。一般负压值（病房外与病房内气压差）为时效果比较理想。假设有一间负压隔离病房，开放状态时，病房内外的气压均为，病房内温度为；正常工作时，病房内温度为，负压值为。空气可视为理想气体，病房外环境保持不变。求：
（1）若病房密闭，仅将病房内温度升高到，病房内的气压（保留四位有效数字）；
（2）病房由开放状态变为正常工作状态，需抽取出的气体质量与原来气体质量的百分比（保留两位有效数字）。
11．（2022·重庆·校联考一模）图所示，阴影部分为一均匀透明材料做成的柱形光学元件的横截面，是一半径为R的圆弧，D为圆弧的圆心，构成正方形，在D处有一单色线光源。当光从中点E射出时，折射光线的反向延长线过中点F，不考虑二次反射和折射。求：
①该材料对该光的折射率；
②当光的入射点由A点旋转到C点过程中，边有光射出的区域的长度。
参考答案：
1．（1）；（2），，方向竖直向上
【详解】（1）根据动能定理有
解得
根据
解得
（2）自由落体阶段有
解得刚要减速时速度
自由下落高度
则减速阶段的位移为
减速阶段根据牛顿第二定律有
根据位移关于速度的关系式
解得
根据
解得
根据
解得
方向竖直向上。
2．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）设油滴的质量为m，撤去电压后达到的最大速率为由题意有
①
由平衡条件得
②
联立①②解得
③
（2）未撤电压时油滴保持静止状态,有
④
联立②③④解得
（3）设匀速过程中的位移为h，有
⑤
则重力势能的变化量
⑥
3．（1），方向竖直向上，4m/s；（2）；（3）
【详解】（1）小球a以一定的初速度释放后，沿直线匀速运动，可知电场的方向竖直向上，根据二力平衡
解得
由题意可知，a恰能与b发生弹性碰撞，可知其轨迹一定在磁场中偏转了90°，在正上方做竖直上抛，最终根据对称性与b发生碰撞，作出轨迹如图所示
根据
解得
v=4m/s
（2）根据题意可知，a小球撞上b小球经历三段时间，设在最初电场和重力场叠加场中匀速运动的时间为，在磁场中运动的时间为，在纯重力场运动的时间为，则有
，，
则有
（3）a恰能与b发生弹性碰撞，碰撞前
根据动量守恒得
根据机械能守恒得
解得
碰撞后两球做类平抛运动，由于两球质量不一样，所以竖直方向的加速度不一样。设a小球竖直方向的加速度为，b小球竖直方向的加速度为，根据
解得
，
由此可知b小球先到达CM边缘，所用的时间为。作出轨迹如图所示
根据
解得
设a、b小球平抛运动时间为t时，在空间相距d。则建立函数关系有
上式表明a、b小球在空间距离d是它们同时在空中运动时间t的增函数，即当
时，两球距离最远，即
两球竖直方向高度差
水平方向的位移差
根据几何关系可知最大距离
4．（1） （2）
【详解】(1)设小球落地前瞬时速度大小为v，由机械能守恒定律得
解得
(2)设小球摆至最低点时，速度大小为v0
小球在最低点脱离轻绳后做平抛运动，历时t落地，设小球落地点与Ｏ点的水平距离为x，有
当
即
时，小球落地点与O点的最大水平距离为
5．（1）=5m/s ；=1m/s；（2）2.5m；（3）
【详解】(1)t=0~t=1s，物块受电场力大小为
物块加速度大小为，由牛顿第二定律得
解得
平板加速度大小为，由牛顿第二定律得
解得
t=1s时，物块速度大小为
得
平板速度大小为
得
(2)t=0~1s，物块对地位移大小为
平板对地位移大小为
物块相对平板位移大小为
t=1s时，电场反向变为水平向左，场强大小不变，物块加速度大小为，由牛顿第二定律得
可得
方向向左；历时，物块与平板达到共同速度v，则
得
共速时正好撤去电场，则
物块对地位移
平板对地位移
物块相对平板位移大小为
所以平板长度至少为
得
物块与平板达到共同速度v后， 物块与平板相对静止，一起向右匀减速直至停下；
(3)整个过程中，电场力对物块所做的总功
其中
总功
6．(1) 1.5p0 ；(2)
【详解】(1)由于是等温变化，把V和0.5V中气体作为一定质量的气体，根据玻意耳定律得：
p0（V+0.5V)=p1V
解得
p1=1.5p0
(2) 第n次打气时，已经打入了n-1次气体，则此时的压强为pn-1，则
p0[V+0.5V（n-1）]=pn-1V
第n次打气时必须要把气筒内的气体压缩到压强pn-1才能打入容器内部，设下压活塞到离筒底高度为x，则
联立解得
7．(1)；(2)
【详解】(1)已知光束逆时针转动至与夹角为45°时，只有一个光斑，即光在界面发生全反射，所以折射率为
(2)当光束与夹角为60°时，有两个光斑，即同时发生反射与折射，有
解得折射角为
光斑P与B之间的距离为
光斑Q与B之间的距离为
屏上P和Q之间的距离为
8．（1）；（2）碰撞前瞬时甲车超速行驶
【详解】（1）由题知，碰撞后甲、乙两车一起做匀减速直线运动，滑行后停止运动，设碰撞后瞬时，甲、乙两车一起滑行的速度大小为v，由动能定理有
解得
（2）设碰撞前瞬间，甲车速度大小为，碰撞过程中，由动量守恒定律有
解得
由可知，碰撞前瞬时甲车超速行驶
9．（1）；（2）， ；（3）
【详解】（1）设粒子在磁场中做匀速圆周运动的速度大小为v，半径为r，则
解得
（2）由题知：粒子从区域Ⅰ进入区域Ⅱ时，在磁场中的偏转角
粒子从区域Ⅱ再次进入区域Ⅰ时，在磁场中的偏转角
如图，由分析和几何关系知，粒子在区域Ⅱ中的运动轨迹与相切于点
设圆弧的半径为，由几何关系可得：
联立解得
由知，粒子的运动速度大小
（3）由（2）知，粒子从区域Ⅱ再次进入区域Ⅰ时，入射点B与圆心O之间的水平距离
如图，粒子在区域Ⅰ中做匀速圆周运动的圆心与O点之间的距离
则
由此可知，粒子在区域Ⅰ中的运动轨迹恰好与半圆相切
设粒子再次从区域Ⅰ进入区域Ⅱ时，入射点为C
由分析及几何关系可知：
，
解得
设粒子在区域Ⅰ中的运动时间为则
设粒子再次进入区域Ⅱ做匀速圆周运动的圆心为，
入射点和出射点分别为C、D，如图
由几何关系可知，
圆心的水平距离为
故
则C、D关于对称
粒子在区域Ⅱ中的运动时间：
由分析可知，
粒子在磁场中的整个运动轨迹关于对称
粒子在磁场中的完整运动轨迹如图所示
因此，粒子最终将从Q点离开磁场
粒子从P点开始到由边离开磁场所经过的时间为：
10．（1）；（2）
【详解】（1）若病房密闭，仅将病房内温度升高到，设升温后病房内的气压为p1，病房内的气体发生等容变化，根据查理定律有
解得
（2）设病房的体积为。假设体积为V1、温度为、压强为p0的气体变为温度为、压强为p2时的体积为V2，由题意可知
根据理想气体状态方程有
需抽取出的气体质量与原来气体质量的百分比为
联立解得
11．① ；②
【详解】① 由几何关系易得折射角
入射角满足
该材料对该光的折射率为
② 该材料的全反射临界角满足
得
设光线在AB边上恰好发生全反射时的位置离A点距离为，则
得边有光射出的区域的长度
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
