高中试卷答案网陕西省汉中市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-01解答题
一、解答题
1．（2023·陕西汉中·统考一模）某学校航模社团在某次模型火箭低空飞行回收实验中，火箭上升到最大高度后从48m高度处由静止开始先向下做匀加速直线运动，接着向下做匀减速直线运动，匀加速阶段加速度大小是匀减速阶段加速度大小的3倍，成功降落地面时速度为零，向下运动的总时间为8s。不计火箭质量的变化和空气阻力，重力加速度，求：
（1）火箭向下运动的最大速度；
（2）向下加速的时间。
2．（2023·陕西汉中·统考一模）如图所示，在的区域内存在垂直平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在的区域内存在垂直x轴方向的匀强电场（图中未画出），从原点O沿y轴正方向发射的粒子刚好从磁场右边界上点离开磁场进入电场，经电场偏转后到达x轴上的Q点，到Q点速度恰好沿x轴正方向，已知粒子质量为m，电荷量为q，不计粒子重力，求：
（1）粒子经过P点的速度大小和方向；
（2）粒子从O点运动到P点所用时间；
（3）电场强度的大小和方向。
3．（2023·陕西汉中·统考一模）如图所示， 足够长的光滑平台上有静止的小滑块A、B，，， 两滑块之间有一段轻质弹簧刚好处于原长，滑块A与轻弹簧栓接，滑块B末栓接弹簧， 平台右端与倾角的倾斜传送带平滑连接，传送带以的恒定速度顺时针转动。现给滑块A瞬时向右的冲量，此后运动过程中，滑块B脱离弹簧后滑上传送带，并恰好能到达传送带顶端。已知滑块B与传送带之间的动摩擦因数，取重力加速度。求：
（1） 滑块B刚滑上传送带时的速度大小；
（2） 滑块B在传送带上运动过程中，摩擦力对滑块B做的总功；
（3） 滑块B返回平台与滑块A、弹簧发生二次作用过程中，弹簧的最大弹性势能（结果可用根号表示）。
4．（2023·陕西汉中·统考一模）如图所示，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸竖直放置，汽缸的深度，活塞与汽缸底部之间封闭了一定质量的理想气体。当气体的温度、大气压强时，活塞与汽缸底部之间的距离，活塞的横截面积，不计活塞的质量和厚度。现对汽缸加热，使活塞缓慢上升，求：
（1）活塞刚到汽缸口处（没漏气）时封闭气体的温度；
（2）达到（1）状态后，保持缸内气体温度不变，然后向活塞上缓慢地放细砂，则放多少砂才能使活塞回到初始位置？
5．（2023·陕西汉中·统考一模）如图所示，一块横截面为直角三角形ABC的玻璃砖，∠B=90°，∠C=37°。一束单色光从AB边的中点M垂直入射玻璃砖，在AC边恰好发生全反射，最后从BC边上的N点（图中未标出）射出，已知AB边的长度为L，光在真空中传播速度为c，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：
i.请做出光路图，并求出玻璃砖对该单色光的折射率；
ii.求该单色光从进入玻璃砖到第一次从玻璃砖射出所经历的时间t。
6．（2021·陕西汉中·统考一模）如图所示，一质量为m的带电液滴，在大小为E，方向竖直向上的匀强电场中处于静止状态，求：
(1)这个液滴带什么电？电荷量为多少？
(2)当场强的大小突然变为原来的一半，方向保持不变时，液滴向什么方向运动？其加速度为多少？
7．（2021·陕西汉中·统考一模）暑假，小张和小李同学去某物流公司当志愿者，小张看到传送带后想测试自己的拉力和耐力。于是他们关闭了传送带电源，利用如图所示的方式将一质量为m=50kg的货物静置于倾角为37°、AB之间总长为L=50m的传送带的最底端。小张用恒定的拉力F使货物沿传送带向上运动，在他施加拉力的同时小李开始用手机计时，当计时10s时，小张恰好拉到的地方并显得力不从心，小李立即接通电源，同时小张完全松手，通电后传送带立即以4m/s的速度顺时针匀速运动。已知货物与传送带的摩擦因数为0.8。（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8），求：
(1)小张施加的拉力F大小；
(2)接通电源后，还需要多长时间货物能到达最上端B处？
8．（2021·陕西汉中·统考一模）如图，在水平桌面上方区域内，存在竖直向上、电场强度E=的匀强电场，在过桌面左边缘的虚线PQ上方存在垂直纸面向外、磁感应强度B=T的匀强磁场，虚线PQ与水平桌面成45°角.现将一个质量m1=2.0×10-3kg、带正电q=+4.0×10-3C的小物块A静置在桌面上，质量m2=1.0×10-3kg、不带电的绝缘小物块B，从与A相距L=2.0m处的桌面上，以v0=5.0m/s的初速度向左运动，物块A、B与桌面间的动摩擦因数均为=0.4，二者在桌面上发生弹性碰撞（碰撞时间极短），碰撞后B反弹的速vB=1.0m/s，A向左运动进入磁场，g取10m/s2。求：
（1）碰撞后A的速度；
（2）A从进入磁场到再次回到桌面上所用的时间；
（3）若经过一段时间后A、B在桌面上相遇，那么，碰撞前A与桌面左边缘的距离。
9．（2021·陕西汉中·统考一模）如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，a距缸底的高度为H；活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦。开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p0，温度均为T0。现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b处。求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功。（重力加速度大小为g）
10．（2021·陕西汉中·统考一模）如图，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，∠A=90°，∠B=30°．一束光线平行于底边BC射到AB边上并进入棱镜，然后垂直于AC边射出．
（1）求棱镜的折射率；
（2）保持AB边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到BC边上恰好有光线射出．求此时AB边上入射角的正弦．
11．（2022·陕西汉中·统考一模）如图所示，右端带滑轮的长木板固定在水平桌面上，滑块A质量为M=4kg，连接滑块A和物体B的细线质量不计，与滑轮之间的摩擦不计，滑轮与A之间的细线沿水平方向，当B的质量为m=2kg时，A恰好不滑动（已知最大静摩擦力与滑动摩擦力相等），g取10m/s2，求当B的质量为6kg时：
（1）A的加速度是多大？
（2）细线对滑轮的作用力大小为多少？
12．（2022·陕西汉中·统考一模）如图所示，竖直平面内有一个半径为R的光滑圆轨道，另外空间有一平行于圆周平面水平方向的匀强电场，一质量为m，带电量为q的正电小球（可视为质点）从最低点A点以一定初速度在圆轨道内侧开始运动，已知小球运动到点时动能最大，此时OM与OD的夹角为30°，重力加速度为g。求：
（1）电场强度E的大小为多少
（2）要使小球做完整的圆周运动，的取值范围。
13．（2022·陕西汉中·统考一模）如图甲所示，光滑的金属导轨MN和PQ平行，间距L=1.0m，与水平面之间的夹角α=37°，匀强磁场磁感应强度B=2.0 T，方向垂直于导轨平面向上，MP间接有阻值R=7.6Ω的电阻，质量m=0.5kg、电阻r=0.4Ω的金属杆ab垂直导轨放置，现用和导轨平行的恒力F沿导轨平面向上拉金属杆ab，使其由静止开始运动，当金属杆上滑的位移s=3.8m时达到稳定状态，对应过程的v-t图像如图乙所示，取g=10m/s2，导轨足够长。（sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：
（1）运动过程中a、b哪端电势高，并计算恒力F的大小；
（2）从金属杆开始运动到刚达到稳定状态，此过程金属杆上产生的焦耳热；
（3）由图中信息计算0~1s内，金属杆滑过的位移。
14．（2022·陕西汉中·统考一模）导热良好、粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，左端封闭，右端开口。初始时，管内水银柱及空气柱长度如图所示，下方水银柱足够长且左、右两侧水银面等高。已知大气压强p0＝75cmHg保持不变，环境初始温度为T1＝300K。现缓慢将玻璃管处环境温度提升至T2＝350K，此过程中水银无溢出。求：
（1）右侧空气柱长度（保留两位小数）；
（2）左侧管内水银面下降的高度。
15．（2022·陕西汉中·统考一模）如图所示，将透明长方体放在空气中，矩形是它的一个截面，，，将单色光束a射入到P点，若入射角，a光折射后恰好射到的中点，已知，。求：
（1）透明长方体的折射率；
（2）若要使a光束在面上发生全反射，的范围。
参考答案：
1．（1）；（2）
【详解】（1）设匀加速最大速度为 ，则匀加速和匀减速运动平均速度都是最大速度的一半，且满足
解得
（2）设加速时间为 ，加速度为 ，减速时间为 ，加速度为 ，则
且
，
解得
2．（1），与y轴负方向夹角等于；（2）；（3），沿y轴负方向
【详解】（1）带电粒子进入磁场后只受洛伦兹力而做匀速圆周运动，粒子在磁场中运动的轨迹如图所示，设粒子经过P点的速度大小为v，在磁场中的轨迹半径为r，根据几何关系有
解得
，
在磁场中由洛伦兹力提供向心力得
解得
由几何关系可得粒子经过P点的速度方向与y轴负方向夹角等于；
（2）粒子在磁场中的运动轨迹的圆心角为
粒子在磁场中的运动时间
（3）粒子在匀强电场中做类斜抛运动，沿x轴正方向做匀速直线运动，沿y轴负方向做匀减速直线运动，到达Q点时沿y轴的速度为零。由牛顿第二定律得
沿y轴方向由运动学公式可得
解得电场强度的大小
在磁场中粒子顺时针偏转，由左手定则可知粒子带负电，在电场中沿y轴负方向做匀减速直线运动，故电场强度的方向沿y轴负方向。
3．（1） （2）；（3）
【详解】（1） 设A获得的初速度大小为，利用动量定理
解得
在 A、B 和弹簧作用的过程中，取向右为正方向，有
解得
（2）设B从滑上传送带到与传送带共速的过程中加速度大小为，位移大小为，有
解得
又
解得
设此后滑块B向上减速运动的过程中加速度大小为，位移大小为，有
解得
又
解得
B向下加速过程，设到达传送带底端速度大小为，有
解得
滑块B在传送带上运动的过程中，有
解得
（3）对A、B和弹簧二次碰撞过程，取向左为正方向，有
解得
又
解得
4．（1）；（2）
【详解】（1）对汽缸加热，使活塞缓慢上升，气体发生等压膨胀，由盖—吕萨克定律有
解得
活塞刚到汽缸口处（没漏气）时封闭气体的温度为。
（2）保持缸内气体温度不变，然后向活塞上缓慢地放细砂，使活塞回到初始位置，由玻意耳定律有
假设向活塞上放细砂的质量为，根据受力平衡可得
联立解得
5．i光路图见解析，1.25；ii
【详解】i.做出光路图，如图
由几何关系可知，光在AC面上的入射角
由于光在AC面恰好发生全反射故临界角
玻璃砖的折射率，解得玻璃砖对该单色光的折射率
ii. 由光路图和几何关系可得
，
单色光在玻璃砖中通过的路程为
单色光在玻璃砖中的传播速度
所以单色光在玻璃砖中传播的时间
解得
6．(1)正电，；(2)向下运动，
【详解】(1)液滴受重力、电场力处于静止状态，电场力方向竖直向上，电场方向竖直向上，故液滴带正电；又重力与电场力平衡
解得
(2)当场强的大小突然变为原来的一半，方向保持不变时，电场力变为原来的一半，小于重力，故液滴向下运动；
代入数据得
7．(1)；(2)
【详解】(1)前10秒，对货物由运动学公式得
解得
a=0.2m/s2
由牛顿第二定律得
解得
(2)撤去外力F时货物的速度大小为v1，由运动学公式得
解得
v1=2m/s
由于v1<4m/s，所以通电后货物继续加速，加速度为
解得
设经过t1货物速度与传送带速度相同，则
解得
设t1内货物加速的位移为x1，则
解得
共速后，货物与传送带相对静止一起匀速运动，设匀速运动的时间为t2，匀速运动的位移为x2
又因为
解得
所以通电后货物需要运动
8．（1），方向水平向左；（2）；（3）0.51m
【详解】（1）设B与A碰前瞬间的速度为v，碰后A的速度分别为vA、vB，对B由动能定理
A与B碰撞过程，对A、B组成的系统，由动量守恒定律
由以上各式解得
方向水平向左
（2）对A受力由于
碰后A向左做匀速直线运动，进入磁场做匀速圆周运动周期
由几何知识，A在磁场中运动了周期
在磁场中时间
在磁场中
在磁场中半径
出磁场后运动时间
A从进入磁场到再次回到桌面上所用的时间
由以上各式解得
（3）碰后B反弹，在桌面上向右作匀减速运动，速度减少为零的时间为t3，根据牛顿第二定律
速度
解得
碰撞后B运动时间小于A运动时间，由此可知A、B相遇时，B已经停止运动，所以A、B相遇的位置为B停止运动的位置，也是A竖直向下再次回到桌面的位置
B向右匀减速的位移
A距桌边P的距离
由以上各式解得
9．，（p0S＋mg）h
【详解】开始时活塞位于a处，加热后，汽缸中的气体先经历等容过程，直至活塞开始运动。设此时汽缸中气体的温度为T1，压强为p1，根据查理定律有
根据力的平衡条件有
p1S＝p0S＋mg
联立可得
此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达b处，设此时汽缸中气体的温度为T2；活塞位于a处和b处时气体的体积分别为V1和V2。根据盖—吕萨克定律有
式中
V1＝SH
V2＝S（H＋h）
联立③④⑤⑥式解得
从开始加热到活塞到达b处的过程中，汽缸中的气体对外做的功为
10．（1）；（2）sin=
【详解】（1）光路图及相关量如图所示．光束在AB边上折射，由折射定律得
…………①
式中n是棱镜的折射率．由几何关系可知
α+β=60°…………②
由几何关系和反射定律得
…………③
联立①②③式，并代入i=60°得
…………④
（2）设改变后的入射角为，折射角为，由折射定律得
…………⑤
依题意，光束在BC边上的入射角为全反射的临界角，且
…………⑥
由几何关系得
…………⑦
由④⑤⑥⑦式得入射角的正弦为
sin=…………⑧
11．（1）4m/s2；（2）
【详解】（1）由题意可知：A恰好不滑动时，所受摩擦力为
当B的质量为6kg时，对AB整体
联立解得
（2）对A，根据牛顿第二定律
解得
细线对滑轮的作用力为
12．（1）；（2）
【详解】（1）根据小球在平衡位置M点的受力分析可得
得
（2）重力和电场力的合力
F=2mg
在等效最高点临界需有
解得
从A点到等效最高点根据动能定理有
解得
即的取值范围
13．（1）b端电势高，3.5N；（2）0.0825J；（3）0.4m
【详解】（1）由右手定则可判断，金属杆中感应电流由a流向b，b相当于电源的正极，故b端电势高，当金属杆匀速运动时，由平衡条件得
由法拉第电磁感应定律有
闭合回路中的感应电流
金属杆所受安培力
由图乙可知
联立并代入数据解得
（2）从金属杆开始运动到刚达到稳定状态，由动能定理得
克服安培力所做的功等于整个电路产生的焦耳热，即
两电阻产生的焦耳热与阻值成正比，故金属杆上产生的焦耳热为
联立并代入数据解得
（3）金属杆做加速度减小的加速运动，由动量定理有
根据法拉第电磁感应定律有
根据闭合电路欧姆定律有
由图乙可知
联立并代入数据解得金属杆滑过的位移
14．（1）5.83cm；（2）3cm
【详解】（1）设玻璃管的横截面积为S，右侧气体初状态体积
V 1＝5S
温度升高过程气体压强不变，由盖﹣吕萨克定律得
代入数据解得，右侧空气柱的长度
L＝5.83cm
（2）大气压强p0＝75cmHg，由图示可知，右管气体压强
p右=(75+15)cmHg＝90cmHg
左管初状态压强
p左1＝p右＝90cmHg
左管初状态体积
V左1＝32S
温度升高后，设左侧管内水银面下降的高度为h，左管气体末状态压强
p左2＝p右+2h＝（90+2h）cmHg
左管内气体末状态的体积
V左2＝（32+h）S
对左管内气体，由理想气体状态方程得：
代入数据解得
h=3cm
15．（1）；（2）
【详解】（i）a光折射后恰好射至面上的中点，如图所示
根据几何关系可知：
由折射率公式：
解得，a光在介质中的折射率：
（ⅱ）设a光束在面上刚好发生全反射，则有：
解得：，由数学关系
由折射率，解得：
当折射光线刚好射到D点时，有
由解得：
所以，a光束在面上发生全反射，的范围为
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