上海市各地區(qū)2023年高考物理模擬（一模）題匯編-04解答題2

上海市各地區(qū)2023年高考物理模擬（一模）題按題型分類匯

編-04解答題2

一、解答題

1.（2023屆上海市寶山區(qū)高三上學(xué)期期末（一模）物理試題）如圖所示,AB段是長s=25m

的粗糙水平軌道，BC段是半徑R=0.5m的光滑半圓弧軌道，半圓弧軌道在8處與AB相

切，且處于豎直面內(nèi)。質(zhì)量m=0.1kg的小滑塊，受水平恒力尸的作用由A點從靜止開始

運動，到達B點時撤去力F。已知小滑塊與A8間的動摩擦因數(shù)為0.25,設(shè)小滑塊在AB

2

上所受最大靜摩力的大小即為滑動摩擦力的大小，g取10m∕so

（1）為使小滑塊能到達C點，小滑塊在B點時的速度至少為多大？

（2）為使小滑塊能做沿圓弧軌道返回的運動，尸的取值范圍是什么？

（3）第（2）問的條件下，小滑塊是否有可能返回到A點？試分析說明理由。

2.（2023屆上海市寶山區(qū)高三上學(xué)期期末（一模）物理試題）如圖所示，兩根相距0.5m

的平行光滑導(dǎo)軌豎直放置，處在垂直于其平面的勻強磁場中，導(dǎo)軌的電阻不計。兩根質(zhì)

量均為0.04kg的金屬棒外和cd都與導(dǎo)軌接觸良好，岫棒的電阻為1C,用絕緣細線

拉住；Cd棒的電阻不計，它正以2.5m∕s的速度做豎直向下的勻速直線運動，其下面部

分的導(dǎo)軌足夠長。導(dǎo)軌下端連接阻值為1Ω的電阻R和電鍵S。忽略油棒和Cd棒之間

的相互作用，g取IomZS2。

（1）求電鍵S斷開時細線對岫棒的拉力大小；

（2）求勻強磁場的磁感強度大?。?/p>

（3）求合上電鍵S瞬間Cd棒的加速度；

（4）試分析說明合上電鍵S后，Cd棒將做怎樣的運動？

細線

XXX

×××

×××

×××

—crx'—II-

SR

3.（2023屆上海市閔行區(qū)高三上學(xué)期一模物理試題）如圖（α）所示，一根足夠長的細

桿與水平成。=37。固定，質(zhì)量為帆=Ikg的小球穿在細桿上靜止于細桿底端。點，水平

向右的尸作用于小球上，經(jīng)時間〃=0?2s后停止作用，小球沿細桿運動的部分X圖像如

圖（6）所示（￠1g=10m∕s2,sin370=0.6,∞s37o=0.8）?求：

（1）小球在。?0.2s內(nèi)的加速度4和0.2?0.4s內(nèi)的加速度a2；

（2）小球與細桿之間的動摩擦因素〃；

（3）0?0.2s內(nèi)水平作用力F的大小;

（4）試分析小球是否可以返回。點？說明原因。

4.（2023屆上海市閔行區(qū)高三上學(xué)期一模物理試題）發(fā)電機和電動機具有裝置上和機

理上的類似性。直流發(fā)電機和直流電動機的工作原理可以簡化為如圖（。）、圖四）所

示的情景。在豎直向下的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，兩根光滑平行金屬軌道

PQ固定在水平面內(nèi)，相距為3電阻不計，電阻為R的金屬導(dǎo)體棒外垂直于MMPQ

放在軌道上，與軌道接觸良好，以速度V（U平行于MN）向右做勻速運動。

圖（a）軌道端點Mp間接有阻值為r的電阻，導(dǎo)體棒M受到水平向右的外力作用。圖

（6）軌道端點MP間接有直流電源，內(nèi)阻為廣，導(dǎo)體棒外通過光滑滑輪勻速提升重物，

電路中的電流為/?

（1）求圖（。）、圖（b）中，金屬棒兩端〃、〃兩點間的電壓；

（2）求在4時間內(nèi),圖（α）“發(fā)電機”產(chǎn)生的電能耳和圖⑹“電動機”輸出的機械能

E2;

試卷第2頁，共6頁

(3)分析Ar時間內(nèi)，圖(α)和圖(b)中能量轉(zhuǎn)化的過程。

5.(2023屆上海市楊浦區(qū)高三上學(xué)期一模物理試題)某品牌電動自行車的主要技術(shù)參

數(shù)如表所示。已知小明同學(xué)的質(zhì)量為60kg,當他騎該車行駛時，他和車所受的空氣阻

力大小與瞬時速率成正比，比例系數(shù)為尢。設(shè)行駛過程中車子所受路面的阻力大小恒定。

整車質(zhì)量(含電池)30kg

標稱最大速度25km∕h

最大載重150kg

電動機額定輸出功率350W

(1)若車子的驅(qū)動力為135N、速率為2m∕s時，小明和車子的加速度為lm∕s2；若車

子的驅(qū)動力為55N、速率為4m∕s時，車子勻速行駛。求行駛過程中車子所受路面的阻

力大小和比例系數(shù)K;

(2)若車傳動與變速系統(tǒng)因內(nèi)部機件摩擦而損耗的功率與車的瞬時速率成正比，比例

系數(shù)&=15kg?m∕s2.當車子以額定輸出功率在非機動車道上勻速行駛時，判斷該車是

否符合在非機動車道上行駛的最高限速15km∕h這一道路法規(guī)要求，并說明理由。

6.(2023屆上海市楊浦區(qū)高三上學(xué)期一模物理試題)如圖(1)所示，間距為分的兩條

足夠長光滑平行絕緣導(dǎo)軌放置在水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間有豎直方向且等間距間隔的勻強磁

場，磁感應(yīng)強度大小為8,磁場寬度及間距均為2L。導(dǎo)軌上有一正方形金屬框必cd,

質(zhì)量為〃?，邊長為3ab、Cd邊與導(dǎo)軌平行。ab、Cd邊有電阻且阻值相同，α和αd邊

電阻不計。金屬框在沿導(dǎo)軌方向的恒定拉力F作用下從圖示位置由靜止起向右沿導(dǎo)軌運

動，經(jīng)過一段距離后進入第一個磁場。從床邊進入第一個磁場至尻,邊離開第一個磁場

過程中，測得慶兩端的電壓隨時間變化圖像如圖(2)所示。設(shè)I=4-。，?r2=r2-r,o

(1)求金屬框從靜止起向右運動至歷邊進入第一個磁場過程中運動的距離x；

(2)求出M并比較M和M的大小;

(3)分析并在圖(3)中定性畫出兒邊離開第一個磁場至剛進入第二個磁場過程中“d

兩端的電壓隨時間變化圖像;

（4）求be邊剛進入第二個磁場時金屬框所具有的動能。

圖(2)圖⑶

7.（2023屆上海市靜安區(qū)高三上學(xué)期一模物理試題）如圖所示，傾角6=37。、長L=

3m的固定斜面，頂端有一質(zhì)量W=Ikg的小物體，物體與斜面間的動摩擦因數(shù)〃=0?8?

現(xiàn)用大小尸=5N、方向水平向左的恒力，從靜止起拉動小物體沿斜面運動，取

g=10m∕s2,sin37°=0.6,cos370=0.8()

(1)求物體的加速度公

(2)求物體沿斜面運動到底端的時間/;

(3)改變水平外力F的大小，使物體以最短時間沿斜面到達底端，求最短時間九

8.（2023屆上海市靜安區(qū)高三上學(xué)期一模物理試題）如圖所示，間距L=Im的U形金

屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平桌面上，其一端接有阻值為0.2。的定值電阻R,導(dǎo)軌電阻忽略

不計。質(zhì)量均為〃?=0.2kg的勻質(zhì)導(dǎo)體棒α和b靜止在導(dǎo)軌上，兩導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良

好且始終與導(dǎo)軌垂直，接入電路的阻值凡=A=O?2C,與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)均為

A=Ol（設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力），導(dǎo)體棒“距離導(dǎo)軌最右端s=2m。整個空間

存在豎直向下的勻強磁場（圖中未畫出），磁感應(yīng)強度大小B=0.2T°現(xiàn)用沿導(dǎo)軌水平向

右大小F=O.95N的恒力拉導(dǎo)體棒α,當導(dǎo)體棒。運動到導(dǎo)軌最右端時，導(dǎo)體棒6剛要滑

動。取g=10m∕s?,不計空氣阻力。

（1）分析說明導(dǎo)體棒“在導(dǎo)軌上運動的過程中，導(dǎo)體棒6有向什么方向運動的趨勢;

試卷第4頁，共6頁

（2）導(dǎo)體棒α離開軌道時的速度V的大小;

（3）導(dǎo)體棒”在導(dǎo)軌上運動的過程中，定值電阻R中產(chǎn)生的熱量

（4）定性畫出導(dǎo)體棒”在導(dǎo)軌上運動的過程中，拉力F的功率隨時間變化的尸T圖像。

9.（2023屆上海市嘉定區(qū)高三上學(xué)期等級考第一次質(zhì)量調(diào)研（一模）物理試題）如圖

所示為一遙控電動賽車（可視為質(zhì)點），它的運動軌道由長L=8m的粗糙直軌道AB與半

徑均為R=0.1m的四分之一光滑圓弧軌道BC、CO平滑連接而成。假設(shè)在某次演示中，

賽車從A位置由靜止開始運動，通電r=2s后關(guān)閉電動機，賽車繼續(xù)前進一段距離后進

入豎直圓弧軌道Bed若賽車在水平軌道AB段運動時受到的恒定阻力戶0.4N,賽車質(zhì)

量為m=0.4kg,通電時賽車電動機輸出的牽引力恒為F=L2N,空氣阻力忽略不計，取

g=IOm/S21,則:

（1）賽車在AB段運動時的最大速度vl及它到達B點時的速度大小V2；

（2）賽車到達。點時的速度大小匕；

（3）要使賽車剛好到達。點，電動機的工作時間為多長？

10.（2023屆上海市嘉定區(qū)高三上學(xué)期等級考第一次質(zhì)量調(diào)研（一模）物理試題）如圖

a所示,在傾角6=37。的斜面上，固定著寬L=Im的平行粗糙金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌下端接一

個R=2Ω的定值電阻，整個裝置處于垂直導(dǎo)軌向下的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B=IT。

一質(zhì)量m=0.5kg?阻值r=2Ω的金屬棒在沿導(dǎo)軌向上的拉力F的作用下，從MN處由靜

止開始沿導(dǎo)軌加速向上運動。運動過程中，金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。已知金

屬棒與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)〃=。2,取g=10m∕s2,sin擦°=0.6,cos37°=0.8o

（1）若金屬棒以a=lm∕s?的加速度沿導(dǎo)軌向上做勻加速直線運動，則

（a）當它運動到2m處所受安培力乙;

(b)在圖6中畫出此時金屬棒的受力示意圖；

(O計算該位置處拉力尸的大小。

(2)若金屬棒在拉力廠的作用下沿導(dǎo)軌向上運動的V-S圖像如圖C所示，試求從起點

開始到發(fā)生s=2m位移的過程中，安培力所做的功叱\以及拉力F所做的功WF。

試卷第6頁，共6頁

參考答案：

1.(1)5m/s；(2)0.25N<F≤0.45N:(3)見解析

【詳解】(1)在C點時由

Ing=吟

=；，教正+mg?2R

推得

vβl=y∣5gR=>∕5×10×0.5m∕s=5m∕s

(2)要使小滑塊在AB軌道上能動起來，必需滿足廠>“咫，即

F>0.25×0.1×10=0.25N

為使小滑塊能做沿圓弧軌道返回的運動，小滑塊最高只能到達與。點同高的位置:

12d

-mvβ2=mgR

VB2=j2gR=√2×1O×O.5=VlOm/S

對于小滑塊在AB軌道上的勻加速運動，有

2

VB2=Ias

年，(TlO)2?,2

a==---------=2m∕s

2s2×2.5

由

F—f=ma

/="V

FN=mg

推得

F=∕wtz+∕∕^=0.1×2÷0.25×0.1×10=0.45N

所以

0.25N<F≤0.45N

(3)當F=0.45N時

2

Ekll=?mv-2=→0.1×(√iθ)=0.5J

小滑塊從B點返回A點，克服摩擦力做的功

Wf=μmgs=0.25×0.1×10×2.5=0.625J

答案第1頁，共11頁

因為Ekκ<Wf,所以小滑塊不可能返回A點。

當F取其它值時，小滑塊在B點時的動能更少，更不可能返回到A點。總之，第(2)

問的條件下，小滑塊不可能回到A點。

2.(1)0.8N；(2)0.8T：(3)10m∕s2；(4)見解析

【詳解】(1)對于外棒，有

Er=mg+FAah

對于M棒，有

m

S=FAal

又因為

p—/7

rAab-rAcd

所以

FT=Img=2×0.04×ION=O.8N

（2）因為

,BLv

FAat=BIL,/=——,mg=F

κβhACJ

推得

B'l）v八八，，八B20.52×2.5CoT

mg=-----,0.04×10=-----------,Bo=0.8T

K1

(3)合上電鍵S瞬間，Cd棒的受力圖如圖

AP'

a↑?Acd

c-----------------d

vl

▼Jing

因為

R'ΛR=0.5Ω,Fll=BrL=%

所以

"39=08N

AV0.5

對于〃棒運用牛頓第二定律，有

答案第2頁，共11頁

Fld-mg=ma

α=10m∕s2

(4)合上電鍵S后，由于〃棒所受的合力方向與速度方向相反，所以Cd棒做減速運動;

又由于對于cd棒的運動狀態(tài)來說，有

B2L2V

―,-—mg="

所以隨著速度口的減小，加速度a不斷減小，直到

時〃棒開始做勻速直線運動?？傊?，合上電鍵S后，M棒將做加速度減小的減速運動，

并將趨于勻速直線運動。

3.(1)20m∕s2方向沿細桿向上，-IOm/s?方向沿細桿向下；(2)0.5；(3)60N；(4)可以,

見解析

【詳解】(1)根據(jù)圖像可得O?0.2s內(nèi)的加速度為

a.=-m∕s2=20m∕s2

,0.2

方向沿細桿向上，同理0.2?0.4s內(nèi)的加速度為

2—4,2.z?,2

a,=-----------m∕s^=-10m∕s

^0.4-0.2

負號表示方向沿細桿向下。

(2)撤去尸后，對小球進行分析可得

-(mgsinθ+f)=ma2,f=/∕FN,FN=mgcosθ

聯(lián)立代入數(shù)值解得

μ=0.5

(3)0~0.2s內(nèi)對小球受力分析有

Fcosθ-f'-mgsinθ=mal,f'=μFk,Ff^=mgcosθ+Fsinθ

聯(lián)立解得

F=60N

(4)根據(jù)前面分析當小球沿桿到達最高點時

l

mgsin6*=6N,ft^mm=4=NFN=μmgcos6=4N

可得

答案第3頁，共11頁

^sin0>4raax

所以小球到達最高點后會沿細桿向下滑動即小球可以返回O點。

4.(1)"二，IR+BLv；⑵RLTAt,BLIvM；(3)見解析

R+rR+r

【詳解】(1)圖(“)中導(dǎo)體棒乃切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為

E=BLv

根據(jù)閉合電路歐姆定律可得金屬棒兩端。、匕兩點間的電壓為

..EBLvr

U=-----r=-----

"aR+rR+r

圖(b)中設(shè)電源電動勢大小為E',導(dǎo)體棒M向右運動時產(chǎn)生的反感應(yīng)電動勢大小為5",

所以有

E,-BLv

-------=/1

R+r

解得

E,=i(R+r)+BLv

可得此時金屬棒兩端。、6兩點間的電壓為

Ub=E'-Ir=I(R+r)+BLv-Ir=IR+BLv

(2)在4時間內(nèi)，圖(α)“發(fā)電機”產(chǎn)生的電能為

圖(b)“電動機''輸出的機械能為

22

E2=(Ubl-IR)-Z=[(//?+BLV)I-∕Λ]?Δr=BLJVAt

(3)圖(4)中水平向右的外力對導(dǎo)體棒必做正功，安培力對導(dǎo)體棒做負功，因為導(dǎo)體棒

速度大小不變，所以可得外力做的功轉(zhuǎn)化為電路的電能產(chǎn)生電流，電流通過電阻將電能轉(zhuǎn)化

為電阻上的內(nèi)能；圖")中電源產(chǎn)生的電能在電路產(chǎn)生電流，電流通過電源內(nèi)阻和導(dǎo)體棒

時將一部分電能轉(zhuǎn)化成電源內(nèi)阻和導(dǎo)體棒上的內(nèi)能，同時在導(dǎo)體棒上產(chǎn)生安培力，安培力對

導(dǎo)體棒做正功，將電能轉(zhuǎn)化為金屬棒和重物的機械能，當導(dǎo)體棒和重物都勻速時轉(zhuǎn)化成的機

械能全部為增加的重物重力勢能。

5.(1)35N；5N∕m?s->;(2)不符合道路法規(guī)要求，理由見解析

【詳解】(1)若車子的驅(qū)動力為135N、速率為2m∕s時，小明和車子的加速度為lm/s?；則

F?-?∣v1-f=mal

答案第4頁，共11頁

即

135-?,×2-∕=(60+30)×l

若車子的驅(qū)動力為55N、速率為4m∕s時，車子勻速行駛，則

55-?,×4-∕=0

解得

Q=5N∕m?s"

~35N

（2）當車子以額定輸出功率在非機動車道上勻速行駛時，則

P=k2v+(klv+f)v

解得

v=4.75m∕s=17.1km∕h>15km∕h

則不符合道路法規(guī)要求。

…=?⑵M?”…；⑶

；(4)Ek=黔

【詳解】（1）由圖2可知，兒邊剛進磁場時，be端的電壓為U/,設(shè)此時線框的速度為“

反兩端的電壓等于6c邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，有

U1=BLvl

則

,BL

由動能定理可得

Fx=-mv：

2,

金屬框從靜止起向右運動至be邊進入第一個磁場過程中運動的距離

mU；

x~2FB2l3

（2）由于反兩端的電壓

答案第5頁，共11頁

UM=BLV

可知，U與V成正比，由圖2可得回圖像如圖所示

由于細和加2時間內(nèi)的位移都等于L,即圖中S1=S2,

可知

?η>?r2

力時刻速度為

U

v=-1

2BL

線框從〃到f2僅受拉力廠作用，做勻加速運動，則

v-vm(U-U)

絕=l2x2

FBL

(3)由圖2可知，，時刻兒邊剛要出第1個磁場，線框除了受尸外，還受向左的安培力作

用，此時A兩端電壓為U/,速度與剛進入磁場時相同，歷邊剛進入第一個磁場時，也受到

向左的安培力，則兩次受到的安培力大小相同，線框的加速度相同；線框全部進入第一個磁

場時不受安培力作用，全部出第一個磁場時也不受安培力作用，則帆邊離開第一個磁場至

剛進入第二個磁場過程中，〃兩端的電壓與圖1中A兩端電壓相同，ad兩端的電壓隨時間

變化圖像如圖所示:

圖2

(4)由(3)可知，兒邊剛進入第二個磁場時速度為

1BL

動能為

答案第6頁，共11頁

2

￡K=1∕MVI=-^?

k212B2L2

7.(1)6m∕s2;(2)Is；(3)0.6s

【詳解】(1)由牛頓第二定律得

oo

∕γj+Fsin37-mgcos37=0

Fcos37o+mgsin37o-/=ma

∕=%

解得

α=6m∕s2

(2)由運動學(xué)公式得

L=-at2

2

解得

Z=Is

⑶當

Fsin370-mgcos37o=0

時物體沿斜面運動加速度最大，所用時間最短

0o

Fcos37+mgsin37=WΛιn

,1.,

L=5*

解得

f=0.6s

8.(1)水平向左運動的趨勢；(2)3π√s；(3)0.1J；

【詳解】(1)導(dǎo)體棒”向右運動切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，根據(jù)右手定則判斷電流方向,

再對導(dǎo)體棒人分析，導(dǎo)體棒b電流是從外向里流，根據(jù)左手定則判斷安培力方向水平向左,

故導(dǎo)體棒b有水平向左運動的趨勢;

(2)導(dǎo)體棒“離開軌道時，導(dǎo)體棒6剛要滑動，根據(jù)受力分析得

BlbL=μmg

答案第7頁，共Il頁

導(dǎo)體棒電阻和定值電阻相等，根據(jù)并聯(lián)電路電流關(guān)系和電阻關(guān)系可得

IQR2R

-21b，Rii=—=—

根據(jù)電磁感應(yīng)定律得

E=BLv

根據(jù)閉合電路歐姆定律

E

K,+R>t?

聯(lián)立解得

3JLimgR

V=—??

BF

(3)根據(jù)能量守恒得，拉力做功轉(zhuǎn)化為摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能，導(dǎo)體棒a的動能和轉(zhuǎn)化電路產(chǎn)生

的焦耳熱，即

Fs=μmgs+?mv2+Q?

回路中導(dǎo)體棒4、。和電阻R通過的電流比是2:1:1,電阻相等，由焦耳定律Q=JRr可知產(chǎn)

生的焦耳熱之比為

Q1,-Qh-Qli=4-Λ-.?

聯(lián)立可得定值電阻R中產(chǎn)生的熱量

QR=M=OlJ

(4)導(dǎo)體棒。在導(dǎo)軌上運動的過程中，拉力尸為恒力，故拉力的功率與運動的速度成正比,

導(dǎo)體棒在運動過程中做加速度減小的加速運動，故拉力F的功率隨時間變化的PT圖像為

9.(1)vl=4m∕s,v2=2√2m∕s；(2)v3=2m∕s；(3)

【詳解】(1)依題意，可知賽車在AB段運動時，當通電U2s后關(guān)閉電動機瞬間，賽車的速

度最大，根據(jù)牛頓第二定律有

答案第8頁，共11頁

K=卬

代入相關(guān)數(shù)據(jù)求得

2

at=2m∕s

此時賽車通過的位移為

Sl=—ait^-4m

關(guān)閉電機后，根據(jù)牛頓第二定律可得賽車的加速度大小為

2

a2=-=?m∕s

則賽車減速到達B點時，有

代入相關(guān)數(shù)據(jù)求得