上海市各地區(qū)2023年高考物理模擬（二模）題匯編-04解答題2

上海市各地區(qū)2023年高考物理模擬（二模）題按題型分類匯

編-04解答題2

一、解答題

1.（上海市徐匯區(qū)2022-2023學(xué)年高三下學(xué)期等級考模擬質(zhì)量調(diào)研（二模）物理試題）

如圖所示，平行長直金屬導(dǎo)軌PQ固定在同一水平面內(nèi)，兩導(dǎo)軌間距L=Im,左端

接有阻值R=4C的定值電阻。導(dǎo)軌間存在垂直導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場，磁感強(qiáng)度8二0.5。

質(zhì)量〃?=0.5kg的導(dǎo)體棒"垂直導(dǎo)軌放置，以M=4m∕s的初速度沿導(dǎo)軌向右滑行S=I.5m

后減速到零?；羞^程中導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終接觸良好，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)

〃=0.5,不計導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌電阻，重力加速度g取IomzS2。

（1）求W=4m∕s時導(dǎo)體棒上電流/o的大?。?/p>

（2）定量分析H滑行過程中整個裝置內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化情況；

（3）求導(dǎo)體棒滑行過程中最大加速度〃的大小。

Ma__________N

X××××~

X××××

→v0

X×××X

R口B

X×××X

PbQ

2.（上海市徐匯區(qū)2022-2023學(xué)年高三下學(xué)期等級考模擬質(zhì)量調(diào)研（二模）物理試題）

如圖（i）所示，真空中兩正點電荷A、B固定在X軸上，其中A位于坐標(biāo)原點。一質(zhì)

量為小、電量為4（電量遠(yuǎn)小于A、B）的帶正電小球a僅在電場力作用下，以大小為

W的初速度從E/處沿X軸正方向運動。取無窮遠(yuǎn)處勢能為零，a在A、B間由于受A、

B的電場力作用而具有的電勢能場隨位置X變化關(guān)系如圖（ii）所示，圖中0、&均為

已知，且a在X=X2處受到的電場力為零。

（1）求A、B兩電荷電場在X=Xl與x=x?兩點間的電勢差U/2；

（2）比較A、B兩電荷電量0八、QB的大小關(guān)系；

（3）求a在A、B間運動過程中最大速度V的大?。?/p>

（4）如圖Ciii）所示，若一探測器從地球飛往月球，僅考慮地球與月球?qū)μ綔y器的引

力作用，試從受力與能量的角度比較該探測器的運動與a在A、B間的運動的類似之處

（至少寫出三點）；并在圖（iv）中定性畫出探測器在地、月共同作用下所具有的勢能

EP隨探測器與月球間距離X變化的關(guān)系圖線（取無窮遠(yuǎn)處勢能為零）。

月球探測器地學(xué)

Ox↑EOt^

圖⑴

3.（上海市崇明區(qū)2022-2023學(xué)年高三下學(xué)期等級考第二次模擬考試物理試題）如圖所

示，豎直平面內(nèi)的固定軌道ABC由長為L的水平軌道AB和光滑的四分之一圓弧軌道

BC組成，AB和BC在B處相切。一質(zhì)量為機(jī)的運動員踩著滑板從A端以初速度VO沖上

水平軌道A8,沿軌道恰滑至C端，又沿CB弧滑下后停在水平軌道AB的中點。不計空

氣阻力，重力加速度為g。求：

（1）運動員在水平軌道的加速度“大?。?/p>

（2）運動員滑到8處時的速度U大??；

（3）圓弧軌道的半徑R；

（4）若增大運動員的初速度，沖上軌道后可以達(dá)到的最大高度是1.5A,分析說明他能

否停在水平軌道AB上。

4.（上海市崇明區(qū)2022-2023學(xué)年高三下學(xué)期等級考第二次模擬考試物理試題）如圖所

示，一傾角&=37。的光滑固定斜面的頂端放有質(zhì)量歷=0.06kg的電阻不計的U形導(dǎo)體

框。一阻值R=3Ω?質(zhì)量W=O.02kg的金屬棒CO的兩端置于導(dǎo)體框上，與導(dǎo)體框構(gòu)成

矩形回路CDER所與斜面底邊平行，長度L=0.6m0初始時C。與所相距S（I=O4m,

金屬棒與導(dǎo)體框同時由靜止開始下滑，金屬棒下滑距離s∣=2m后進(jìn)入一方向垂直于斜

面向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小8=1T的有界勻強(qiáng)磁場，磁場邊界（圖中虛線）與斜面底邊

平行。金屬棒在磁場中做勻速運動，直到離開磁場區(qū)域。當(dāng)金屬棒離開磁場的瞬間，導(dǎo)

體框的E尸邊恰好進(jìn)入磁場，并在勻速運動一段距離后開始加速。已知金屬棒與導(dǎo)體框

之間始終接觸良好。重力加速度g=10m∕s2,sin37o=0.6,cos37°=0.8o

（1）寫出金屬棒在磁場中運動時棒中的感應(yīng)電流的方向；

（2）求金屬棒在磁場中運動時所受的安培力；

（3）求金屬棒與導(dǎo)體框之間的動摩擦因數(shù)；

（4）求導(dǎo)體框在磁場中勻速運動過程中克服安培力做的功。

試卷第2頁，共6頁

P,B

Ia?Xfc_x

5.（2023屆上海市寶山區(qū)高三下學(xué)期二模物理試題）在海濱游樂場有一種滑沙的娛樂

活動。如圖所示，人坐在滑板上從斜坡上離地高24m的A點，由靜止開始下滑，滑到

斜坡底端B點后，沿水平滑道BC繼續(xù)滑行。斜坡滑道與水平滑道間是平滑連接的，滑

板與兩滑道間的動摩擦因數(shù)均為0.5,斜坡傾角。=37。，不計空氣阻力，重力加速度g

=10m∕s2,sin37o=0.6,CoS37°=0.8。

（1）求人在斜坡上下滑時的加速度大?。?/p>

（2）若人和滑板的總質(zhì)量為60kg,求它們從A點滑到B點過程中損失的機(jī)械能；

（3）為了確保人身安全，水平滑道BC至少應(yīng)該多長？

6.（2023屆上海市寶山區(qū)高三下學(xué)期二模物理試題）如圖所示，處于勻強(qiáng)磁場中水平

放置的兩根足夠長、電阻不計的平行光滑金屬導(dǎo)軌MN和PQ相距L=0?5m。導(dǎo)體棒。尻

Cd與軌道垂直并保持良好接觸，它們分別在大小相等、方向垂直導(dǎo)體棒的外力F作用

下，沿著導(dǎo)軌各自朝相反方向，以速度VO勻速運動。導(dǎo)軌上接就有阻值為IC的電阻R,

在其兩端接有電壓表V,此時電壓表V的讀數(shù)為0.2V。已知導(dǎo)體棒“6、cd的電阻r均

為0.5Q,它們的質(zhì)量，”均為0.2kg,勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小8=IT、方向與導(dǎo)軌平

面垂直。

（1）問導(dǎo)體棒油中的感應(yīng)電流方向怎樣？

（2）求導(dǎo)體棒油兩端的電壓U；

（3）求外力F的功率尸；

（4）問：若將作用在導(dǎo)體棒M、Cd上的外力F都撤去，則導(dǎo)體棒就通過的最大位移S

是多少？

7.（2023屆上海市閔行區(qū)高三下學(xué)期二模物理試題）如圖（a）,豎直平面內(nèi)有軌道A8C,

A8段是半徑為R=5m的光滑;圓弧,BC段是長為s=25m的粗糙水平軌道。質(zhì)量機(jī)=0.5kg

的物塊由A點靜止釋放，恰好運動到C點停止。求：

（1）運動到B點時，物塊的速度vs的大小；

（2）離開圓弧軌道前一瞬間，物塊對軌道的壓力大?。?/p>

（3）物塊和軌道BC段間的動摩擦因數(shù)〃;

（4）如圖（a）所示，以A點的水平位置為坐標(biāo)原點O,以水平向右為正方向，建立

OX軸。以BC為零勢能面，在圖（b）中畫出物塊機(jī)械能E隨水平位置X變化的E-X圖。

圖(a)圖(b)

8.（2023屆上海市閔行區(qū)高三下學(xué)期二模物理試題）如圖（a）,豎直放置足夠長的光

滑平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距L=Im,上端用阻值為R=IOC的電阻相連。整個裝置處于磁

感應(yīng)強(qiáng)度B=IT的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向內(nèi)。質(zhì)量為m=0.5kg,電阻不

計的金屬棒ab從軌道底部以v0=10m∕s開始豎直向上運動，然后又向下返回直至勻速運

動。運動過程中成始終與導(dǎo)軌垂直且良好接觸，空氣阻力不計。求：

（1）M剛開始運動時R中的電流大小和方向；

（2）岫剛開始運動時的加速度αo和勻速下滑時的速度vl;

（3）比較ab上升過程的時間Q與下落返回至出發(fā)點的時間t,的長短；

（4）以H的出發(fā)點為原點，豎直向上建立X軸，若必在上升過程中的V-X圖像如圖（b）

所示，求圖像與坐標(biāo)軸所包圍的面積S。

試卷第4頁，共6頁

9.（上海市楊浦區(qū)2022-2023學(xué)年高三下學(xué)期等級考模擬質(zhì)量調(diào)研（二模）物理試題）

風(fēng)洞訓(xùn)練可以模擬高空跳傘下落過程中人體所承受氣流的狀態(tài)，是跳傘初學(xué)者學(xué)習(xí)跳傘

的必要項目。在空中運動的物體受到的空氣阻力尸=；CWSF,式中S為迎風(fēng)面積，Cd

為風(fēng)阻系數(shù)，與物體的迎風(fēng)面積、光滑程度和整體形狀等有關(guān)。空氣密度。取

1.29kg∕m二已知跳傘運動員的質(zhì)量約為65kg。重力加速度g取IOm/s?。

（1）如圖，風(fēng)洞豎直向上送風(fēng)，當(dāng)風(fēng)速達(dá)65m∕s時該運動員懸浮在風(fēng)洞內(nèi)，Q取0.326,

求其身體的迎風(fēng)面積S；

（2）在室外高空跳傘時，G取1.26,跳傘總裝備的質(zhì)量為20kg,打開的降落傘傘面

面積為56π√.運動員身上的傳感器記錄了運動員由靜止起在空中豎直下落的加速度”

與速度V并繪制圖（2）的圖像，分析并求出圖中坐標(biāo)值%和運動員落地時的速率。

10.（上海市楊浦區(qū)2022-2023學(xué)年高三下學(xué)期等級考模擬質(zhì)量調(diào)研（二模）物理試題）

如圖所示，兩根相互平行的光滑金屬軌道相距為L其右側(cè)軌道在同一水平面內(nèi)，其左

側(cè)軌道為曲面，與右側(cè)水平軌道平滑連接，電阻均不計。水平軌道上有寬度為2d、方

向豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。金屬棒.、人均與軌道垂直放置，與軌

道接觸的兩點間的電阻值均為R，方棒放置在磁場中間位置。α棒質(zhì)量為小、人棒質(zhì)量為

2,〃。將。棒從左側(cè)軌道某處靜止釋放，下滑過程中始終保持水平，當(dāng)a棒進(jìn)入磁場時

測得流過6棒的電流為L重力加速度為g。

（1）求4棒進(jìn)入磁場時6棒的加速度；

（2）求4棒在左側(cè)軌道靜止釋放時距水平軌道的高度〃；

(3)若α棒滑到磁場中間位置(原6棒位置)時速率為剛進(jìn)磁場時的求此時％棒

的速率并分析判斷b棒是否已經(jīng)離開磁場。

試卷第6頁，共6頁

參考答案：

1.(1)0.5A；(2)見解析；(3)5.5m∕s2

【詳解】(1)當(dāng)vo=4m∕s時導(dǎo)體棒ab上感應(yīng)電動勢

E=BLVO=2V

外上電流

E

/=-=0.5A

0R

(2)整個過程中摩擦力做功轉(zhuǎn)化為摩擦生熱

Ql=μmgs=3.75J

轉(zhuǎn)化為焦耳熱的量

Q=；mvθ-μtngx=0.25J

(3)導(dǎo)體棒剛開始滑行時安培力向左最大，此時加速度最大，則滑行過程中最大加速度

a「F"g=Bl…mg=556

mm

2.(1)t∕12=^-(2)QA>Qe；(3)”=儲2三亙；(4)見解析

qVm

【詳解】(1)由能量關(guān)系可知

Unq=Ex-E2

解得

4=生”

q

(2)因X2點場強(qiáng)為零，則

k4=k"

不4

因

r∣>r2

則

QA>QII

(3)a運動過程中只有電場力做功，動能和電勢能相互轉(zhuǎn)化，總量不變，則在x=X2位置電

勢能最小，動能最大

3機(jī)巧_；〃*=El-K?

答案第1頁，共12頁

、：+空凸2

(4)類似之處：

a.同時受到兩個場源的作用；

b.單個場源的作用力都與物體到場源距離的平方成正比；

c.勢能變化都由克服場力做功量度：

探測器在地、月共同作用下所具有的勢能Ep隨探測器與月球間距離X變化的關(guān)系圖線如圖

3.(1)“=或；(2)如；(3)?；(4)能，理由見解析

3L36g

【詳解】(1)根據(jù)題意，設(shè)運動員和滑板整體的質(zhì)量為色，在水平面上受到的摩擦力為了,

對整個過程，由動能定理有

在水平面上，由牛頓第二定律有

(2)根據(jù)題意，從A→8過程中，由動能定理有

-Λ=-^,v^--w1v,-

(3)根據(jù)題意可知，從B→C過程中機(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒定律有

答案第2頁，共12頁

解得

(4)根據(jù)題意，設(shè)經(jīng)過B點速度為匕，由機(jī)械能守恒定律有

^∕w∣Vj=mig1.5/?

假設(shè)運動員能停在水平軌道上，由動能定理有

1,

-Λ=θ--w>v2

聯(lián)立解得

L=-L<L

4

可見他能停在水平軌道上。

4.(1)4到C；(2)0.18N,方向沿斜面向上；(3)0.375；(4)0.083J

【詳解】(1)金屬棒在磁場中運動時棒中的感應(yīng)電流的方向由。到C。

(2)由于斜面光滑，所以導(dǎo)體框與金屬棒由靜止開始同步勻加速下滑，以整體為研究對象,

則由牛頓第二定律

m.figsma=m,eia1

α∕=gsinα=10×0.6m∕s2=6m∕s2

當(dāng)金屬棒Co進(jìn)入磁場時，速度達(dá)到

Vi=j24∣S]=小2-6X尚m/s=1.5m∕s

此時。棒切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢

Ei=BLvl=↑×0.6×1.5V=0.9V

回路中的感應(yīng)電流為

/產(chǎn)”=0.3A

R

CD棒受到的安培力

F∣=BhL=1×O.3×O.6N=O.18N

方向沿斜面向上。

(3)由于CO棒與導(dǎo)體框原來同步向下勻加速，現(xiàn)CO棒進(jìn)入磁場受到沿斜面向上的安培

力，且做勻速直線運動，因此CO棒必定相對導(dǎo)體框向上運動，受導(dǎo)體框?qū)λ匦泵嫦蛳碌?/p>

滑動摩擦力，設(shè)CD的質(zhì)量為相，CQ勻速穿過磁場時受到導(dǎo)體框的滑動摩擦力為力則此過

答案第3頁，共12頁

程中C。棒受力如圖

由共點力的平衡條件有

Fι=tngs↑na+f

即

0.18=6???+/

再由

N∣=mgcosα=0.02×10×0.8N=0.16N,

解得金屬棒與導(dǎo)體框之間的動摩擦因數(shù)

4理工

N?0.168

(4)當(dāng)導(dǎo)體框E尸未進(jìn)入磁場時，其受力如圖

Mgsma-f=Mai

即CC棒進(jìn)入磁場后，導(dǎo)體框以初速度

V/=1.5m∕s

加速度

f'f'

^2=^sinα--=（6-—一）m∕s2=5m∕s2

M0.06

繼續(xù)沿斜面向下做勻加速直線運動So后，E尸邊恰好進(jìn)入磁場，此時E尸邊的速度為

22

V2=Jvl+2a2s0=Vl.5+2×5×0.4m∕s=2.5m/s

而此時CQ棒的速度為

答案第4頁，共12頁

vι=1.5m∕s<V2

CO棒的受力如圖

由牛頓第二定律，CQ棒有加速度

mgsina+ff?_0.06、「八「

。3=---------------=gsιnα+-=(z110×0.6x+------)m∕s2=9m∕s2

mm0.02

則Cz)棒加速到U2需要時間

Vy—V.2.5—1.51

'產(chǎn)丁=-T^s=,s

即導(dǎo)體框勻速運動的距離

CkI5

S2=V2f3=2.5xgm=Rm

此時EF邊切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢

E2=SLv2=l×0.6×2.5V=1.5V

感應(yīng)電流為

∕2=0.5A

EF邊受到的安培力

F2=BhL=l×0.5×0.6N=0.3N

方向沿斜面向上，導(dǎo)體棒克服安培力做的功為

W=F2.v=0.3×?J=0.083J

5.(1)2m∕s2;(2)96∞J;(3)16m

【詳解】(1)對人受力分析，根據(jù)共點力平衡和牛頓第二定律，有

N="ZgCoS370

“Zgsin37°一力=max

又因為

工=〃N

聯(lián)立解得

答案第5頁，共12頁

o2

ai=gsin37-μgcos37°=2m∕s

(2)根據(jù)幾何關(guān)系，人下滑的位移

"m=40m

sin3700.6

又因為

/=χzwgcos37°=0.5×60×10×0.8N=240N

人和滑板A點滑到B點過程中損失的機(jī)械能等于克服摩擦力做的功，

%=∕1SAB=240×40J=9600J

(3)為了確保人身安全，人在水平滑道BC上要能靜止下來，由牛頓第二定律，有

f2=ma2

又因為

Λ=Hmg

聯(lián)立解得

4=〃g=0.5xI0m∕s2=5m∕s2

由運動學(xué)規(guī)律，得

年=2qSW

VR=2a【sBc

聯(lián)立得

a.s,κ2×40

SBC=-------=-；-m=16m

a25

6.(1)由α指向b；(2)0.1V；(3)0.()4W；(4)0.32m

【詳解】(1)根據(jù)右手定則可知，導(dǎo)體棒H中的感應(yīng)電流方向由“指向6；

(2)對于R,根據(jù)歐姆定律，有

,U0.2?…

I=—=——A=0.2A

R1

對于。尻由回路，根據(jù)閉合電路歐姆定律，有

2r+R

代入數(shù)據(jù)解得

答案第6頁，共12頁

Ellb=°?2V

對于導(dǎo)體棒岫，有

=Eui-/r=0.2-0.2×0.5V=0.1V

(3)因為導(dǎo)體棒外做勻速運動，根據(jù)共點力平衡，有

F=%

又因為

F,.=BIL=?×0.2×0.5N=0.1N

所以

F=O.IN

對于導(dǎo)體棒而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，有

%=BLvo

代入數(shù)據(jù)

%=0.4m/s

所以外力尸的功率

P=Fv0=0.1×0.4W=0.04W

(4)撤去F后，M棒僅受安培力F.作用

2

廣?2BLv,1Bl3v

F*=B------L=------

安R+2rR+2r

對于外棒在減速運動過程中的任一時刻，有

F次=ma

即

2B2L2V

=ma

R+2r

設(shè)從這一時刻起，加棒運動了極短的時間加，則有

2B-I3v?t

=tna??t

R+2r

因為

?s=v??t,?v=??Δ/

推得

答案第7頁，共12頁

2B2I}?S

-----------=m?v

R+2r

對于油棒作減速運動的全過程，可以分割成一系列連續(xù)的在加|、加2、?r3時間內(nèi)的運

動，則有

2B2I3?S.2B2I}-ΔS,“2B2I}-ΔS.

=tn?Δ??，-=m?Zlv,-------------=tn`?v..

R+2r----------------R+2r------------~0R+2r

推得

2B2l3?(4S[++?s+L)

i=m?(?v+Jv+Jv+L)

R+2rl23

s∕%(R+加

R+2r°2B2l3

代入數(shù)據(jù),解得

7.(1)10m∕si(2)15N；(3)

【詳解】（1）物體在AB下滑過程中只有重力做功，根據(jù)動能定理可

得

mgR=^mVg-0

解得

VB=y∣2gR=J2χlθχ5m/S=Iom/s

（2）離開圓弧軌道前一瞬間，以物塊為對象，根據(jù)牛頓第二定律得

χ7Vn

/V-i∏g="?比^

解得

2

N=mg+=3mg=3×0.5×10N=15N

根據(jù)牛頓第三定律，物塊對軌道的壓力大小為

N'=N=15N

（3）由于物體從B點到C點做勻減速直線運動，根據(jù)動能定理可得

答案第8頁，共12頁

-μmgs=O-^mvl

解得

vlIO2”

μ=-----=-------------=0.2

2gs2×10×25

(4)當(dāng)0≤x45m時，由于機(jī)械能守恒，則有

E=En=mgR=25J

如圖曲線①所示；

當(dāng)5m≤x≤30m時

E=Ek

摩擦力做功使得機(jī)械能減小,由功能關(guān)系得

-μmg(x-R)=Ek-En

代入數(shù)據(jù)可得

-0.2×0.5×10×(x-5)=fi-25

解得

E=30-x(單位為焦耳)

如圖曲線②。

22

8.(I)IA,方向由左向右；(2)12m∕s,方向豎直向下，v1=50m∕sj(3)<?;(4)30m/s

【詳解】(1)棒時在磁場中運動產(chǎn)生的動生電動勢為

E=Bso=ITXlmXlOm∕s=10V

流過電阻R的電流強(qiáng)度為:

JW=IA

RIOΩ

電流方向由左向右

(2)對初始時刻而進(jìn)行受力分析:

答案第9頁，共12頁

b

mgF安

根據(jù)牛頓第二定律得

mg+F長=Inao

其中

Fli=BlL

代入數(shù)據(jù)解得

2

a0=12m∕s

方向豎直向下；

對勻速下滑時的必進(jìn)行受力分析，如圖所示

mg=F's,=BΓL

電動勢為

E=BLvl

電流為

代入數(shù)據(jù)解得

V1=50m/s

（3）由于在上升和下降過程中安培力一直做負(fù)功，所以上升和下降經(jīng)過同一位置時，上升

的速度大于下降的速度，可知上升過程的平均速度大于下降過程的平均速度，而上升和下降

的位移大小相同，根據(jù)

答案第10頁，共12頁

X

/=—

V

可得

(4)由能量守恒知道，曲的初動能在上升過程中轉(zhuǎn)化為"重力勢能的增量和電阻R產(chǎn)生

的焦耳熱，即

1,

—ιnvg=mgn+Q

代入數(shù)據(jù)解得

Q=3J

由功能關(guān)系知，物體克服安培力做功等于電能的增加量，也就是全電路的焦耳熱，即

/安=Q

克服安培力做功大小即為G-X圖中曲線和坐標(biāo)軸所圍成的面積，而安培力大小為

22

r,BI

r.,?.=--------V

安R

D2J2

每時每刻都是速度V的皇倍，因此展-X圖中曲線和坐標(biāo)軸所圍成的面積是V-X圖與坐

R2T2

標(biāo)軸所包圍的面積S的幺土倍，那么

R

fi2∕2

Q=W/=TS

可得