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江蘇省南京市高考物理三年(2021-2023)模擬題(一模)按
題型分類匯編-02解答題
一、解答題
1.(2021?江蘇?統(tǒng)考一模)有人設(shè)計(jì)了一種測(cè)溫裝置,結(jié)構(gòu)如圖所示,玻璃泡A內(nèi)有一
定質(zhì)量氣體,與A相連的B管插在水銀槽中,管內(nèi)外水銀面的高度差X可反映泡內(nèi)氣
體的溫度,環(huán)境溫度f,并可由B管上的刻度直接讀出,當(dāng)x∕=18Cm時(shí),對(duì)應(yīng)的溫度
tl=?TC,設(shè)B管的體積與A泡的體積相比可忽略不計(jì),大氣壓強(qiáng)P0=76cmHg,求當(dāng)
X2=20Cm所對(duì)應(yīng)的溫度。
2.(2021?江蘇?統(tǒng)考一模)如圖甲所示,O點(diǎn)為單擺的固定懸點(diǎn),片0時(shí)刻擺球從A點(diǎn)開
始釋放,擺球?qū)⒃谪Q直平面的A,C之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),其中B為運(yùn)動(dòng)中的最低位置,用
力傳感器測(cè)得細(xì)線對(duì)擺球拉力廠的大小隨時(shí)間,變化的曲線如圖乙所示,F(xiàn)m,3、to均
已知,重力加速度為g,求:
⑴單擺的擺長(zhǎng)L;
(2)擺球的質(zhì)量相。
3.(2021.江蘇?統(tǒng)考一模)如圖所示,相互平行,相距L的兩條金屬長(zhǎng)導(dǎo)軌固定在同一
水平面上,電阻可忽略不計(jì),空間有方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,質(zhì)量
均為,",長(zhǎng)度均為L(zhǎng)電阻均為R的導(dǎo)體棒甲和乙,可以在長(zhǎng)導(dǎo)軌上無摩擦左右滑動(dòng)。
開始時(shí),甲導(dǎo)體棒具有向左的初速度V,乙導(dǎo)體棒具有向右的初速度2v,求
(1)開始時(shí),回路中電流/:
(2)當(dāng)一根導(dǎo)體棒速度為零時(shí),另一個(gè)導(dǎo)體棒的加速度大小為a;
(3)運(yùn)動(dòng)過程中通過乙導(dǎo)體棒的電量最大值%”。
4.(2021?江蘇?統(tǒng)考一模)如圖所示,質(zhì)量為〃,的物體(可視為質(zhì)點(diǎn))在水平傳送帶中
央隨傳送帶以速度V。勻速運(yùn)動(dòng),在傳送帶上方固定光滑擋板AB,AB與傳送帶左邊界
的夾角為53。,物體碰到擋板時(shí),垂直于擋板方向的速度減小為零,平行于擋板方向的
速度不變,最終滑上工作臺(tái),已知傳送帶的寬度為L(zhǎng),物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)
為μ,重力加速度為g。取sin53°=0?8,cos53o=0.6,求物體
(1)與擋板碰撞結(jié)束瞬間速度的大小V;
(2)沿?fù)醢暹\(yùn)動(dòng)過程中對(duì)擋板的壓力F;
(3)沿?fù)醢暹\(yùn)動(dòng)過程中與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的熱量Q。
5.(2022?江蘇?統(tǒng)考一模)如圖所示,光導(dǎo)纖維(可簡(jiǎn)化為長(zhǎng)直玻璃絲)的示意圖,玻
璃絲長(zhǎng)為/,AB,CZ)分別代表左、右兩平行端面。一單色光從A3端面射入玻璃絲,從
CO端面射出。已知玻璃絲對(duì)單色光的折射率為〃光在真空中的速度為c。
求該單色光
(1)垂直AB端面入射,在玻璃絲中傳播到CO面的時(shí)間/;
(2)能從AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣鍯O,入射角正弦值Sind的范圍。
6.(2022?江蘇?統(tǒng)考一模)如圖甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為“/=1500、
〃2=500,在原、副線圈的回路中接有阻值均為IoC的電阻R/、R2.,副線圈接有一理想
交流電壓表,人之間接有正弦交流電源,其電壓〃隨時(shí)間/變化的圖像如圖乙所示。
試卷第2頁,共6頁
求:
(1)電阻R2中電流的頻率/;
(2)交流電壓表的讀數(shù)U2.
注:以上求得的結(jié)果均保留整數(shù)。
甲乙
7.(2022?江蘇?統(tǒng)考一模)如圖所示,半徑為R的豎直圓環(huán)在電動(dòng)機(jī)作用下,可繞水平
軸O轉(zhuǎn)動(dòng),圓環(huán)邊緣固定一只質(zhì)量為機(jī)的連接器。輕桿通過輕質(zhì)錢鏈將連接器與活塞
連接在一起,活塞質(zhì)量為M,與固定豎直管壁間摩擦不計(jì)。當(dāng)圓環(huán)逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí).,
連接器動(dòng)量的大小為P,活塞在豎直方向上運(yùn)動(dòng)。從連接器轉(zhuǎn)動(dòng)到與O等高位置A開始
計(jì)時(shí),經(jīng)過一段時(shí)間連接器轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)B,此過程中,活塞發(fā)生的位移為X,重力加速
度取g。求連接器:
(1)所受到的合力大小B
(2)轉(zhuǎn)到動(dòng)量變化最大時(shí)所需的時(shí)間f;
(3)從A轉(zhuǎn)到B過程中,輕桿對(duì)活塞所做的功卬。
8.(2022?江蘇?統(tǒng)考一模)如圖甲所示,在XO),平面的第一象限內(nèi)存在周期性變化的磁
場(chǎng),規(guī)定磁場(chǎng)垂直紙面向內(nèi)的方向?yàn)檎?,磁感?yīng)強(qiáng)度8隨時(shí)間,的變化規(guī)律如圖乙所示。
質(zhì)量為〃?、電荷量為+?的粒子,在仁0時(shí)刻沿X軸正方向從坐標(biāo)原點(diǎn)。射入磁場(chǎng)。圖乙
兀m
中刀為未知量,不計(jì)粒子的重力。已知為=Z—,sin37o=0.6,cos37°=0.8o求:
q
2
(1)0~w4時(shí)間內(nèi)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度①;
(2)若粒子不能從0),軸射出磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度變化周期的最大值7k;
(3)若使粒子能從坐標(biāo)為(3d,44)的。點(diǎn)平行于OX軸射出,射入磁場(chǎng)時(shí)速度的大
小Vo
甲乙
9.(2023?江蘇南京?南京師大附中??家荒#┤鐖D所示的裝置可以用來測(cè)量水的深度。
該裝置由左端開口的汽缸M和密閉的汽缸N組成,兩汽缸由一細(xì)管(容積可忽略)連
通,兩汽缸均由導(dǎo)熱材料制成,內(nèi)徑相同。汽缸M長(zhǎng)為3L汽缸N長(zhǎng)為L(zhǎng)薄活塞A、
B密閉性良好且可以無摩擦滑動(dòng)。初始時(shí)兩汽缸處于溫度為T∕=300K的空氣中,汽缸M、
N中分別封閉壓強(qiáng)為P。、2P。的理想氣體,活塞A、B均位于汽缸的最左端。將該裝置
放入水中,測(cè)得所在處的溫度為T2=360K,且活塞B向右移動(dòng)了;L。已知大氣壓強(qiáng)為
PO相當(dāng)于IOm水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)。求:
(1)裝置所在處水的深度;
(2)活塞A向右移動(dòng)的距離。
10.(2023?江蘇南京?南京師大附中??家荒#┡炤d機(jī)電磁彈射是現(xiàn)在航母最先進(jìn)的彈射
技術(shù),我國(guó)在這一領(lǐng)域已達(dá)到世界先進(jìn)水平。某同學(xué)自己設(shè)計(jì)了一個(gè)如圖甲所示的電磁
彈射系統(tǒng)模型。該彈射系統(tǒng)工作原理如圖乙所示,用于推動(dòng)模型飛機(jī)的動(dòng)子(圖中未畫
出)與線圈絕緣并固定,線圈帶動(dòng)動(dòng)子,可以水平導(dǎo)軌上無摩擦滑動(dòng)。線圈位于導(dǎo)軌間
的輻向磁場(chǎng)中,其所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。開關(guān)S與1接通,恒流源與線圈連
接,動(dòng)子從靜止開始推動(dòng)飛機(jī)加速,飛機(jī)達(dá)到起飛速度時(shí)與動(dòng)子脫離;此時(shí)S擲向2接
通定值電阻凡,同時(shí)對(duì)動(dòng)子施加一個(gè)回撤力尸,在G時(shí)刻撤去力尸,最終動(dòng)子恰好返
回初始位置停下。若動(dòng)子從靜止開始至返回過程的VT圖像如圖丙所示。已知模型飛機(jī)
試卷第4頁,共6頁
起飛速度匕=40m∕s,f∣=1.5s,t2=2.0s,線圈匝數(shù)〃=50匝,每匝周長(zhǎng)∕=lm,動(dòng)子和
線圈的總質(zhì)量m=5kg,線圈的電阻R=().5C,%=4?5C,β=0.1T,不計(jì)空氣阻力和
內(nèi)機(jī)起飛對(duì)動(dòng)子運(yùn)動(dòng)速度的影響,求:
(1)回撤力F與動(dòng)子速度V大小的關(guān)系式;
(2)圖丙中匕的數(shù)值。(保留兩位有效數(shù)字)
丙
IL(2023?江蘇南京?南京師大附中??家荒?如圖,在Xoy坐標(biāo)系中的第一象限內(nèi)存在
沿X軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),第二象限內(nèi)存在方向垂直紙面向外磁感應(yīng)強(qiáng)度B=嬰的勻
2eL
強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)范圍可調(diào)節(jié)(圖中未畫出)。一粒子源固定在X軸上M(L,0)點(diǎn),沿y
軸正方向釋放出速度大小均為血的電子,電子經(jīng)電場(chǎng)后從),軸上的N點(diǎn)進(jìn)入第二象限。
已知電子的質(zhì)量為加,電荷量的絕對(duì)值為e,ON的距離名叵心,不考慮電子的重力和
3
電子間的相互作用,求:
(1)第一象限內(nèi)所加電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度;
(2)若磁場(chǎng)充滿第二象限,電子將從無軸上某點(diǎn)離開第二象限,求該點(diǎn)的坐標(biāo);
(3)若磁場(chǎng)是一個(gè)圓形有界磁場(chǎng),要使電子經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后通過X軸時(shí),與),軸負(fù)方向
的夾角為30。,求圓形磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積。
12.(2023?江蘇南京?南京師大附中??家荒#┐驑稒C(jī)是基建常用工具。某種簡(jiǎn)易打樁機(jī)
模型如圖所示,重物A、B和C通過不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)長(zhǎng)繩跨過兩個(gè)光滑的等高小定滑輪
連接,C與滑輪等高(圖中實(shí)線位置)時(shí),C到兩定滑輪的距離均為L(zhǎng)。重物A和B
的質(zhì)量均為6機(jī),系統(tǒng)可以在如圖虛線位置保持靜止,此時(shí)連接C的繩與水平方向的
夾角為60。。某次打樁時(shí),用外力將C拉到圖中實(shí)線位置,然后由靜止釋放。設(shè)C的下
落速度為FP時(shí),與正下方質(zhì)量為2m的靜止樁D正碰,碰撞時(shí)間極短,碰撞后C的
速度為零,D豎直向下運(yùn)動(dòng)得距離后靜止(不考慮C、D再次相碰)。A、B、C、D均
可視為質(zhì)點(diǎn)。
(1)求C的質(zhì)量;
(2)若D在運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力F可視為恒力,求尸的大?。?/p>
(3)撤掉樁D,將C再次拉到圖中實(shí)線位置,然后由靜止釋放,求A、B、C的總動(dòng)
能最大時(shí)C的動(dòng)能。
D
τ7777777777777777.7777777777777777
V
試卷第6頁,共6頁
參考答案:
1.%=7°C
【詳解】設(shè)溫度乙=工。C時(shí)玻璃泡內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p∣,管內(nèi)水銀面的高度差為X2時(shí)玻璃泡
內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為小,有
Pl=Po-Pgxl
Pi=Po-Pgχ!
由查理定律有
τl~τ2
代入數(shù)據(jù)解得
t2=7℃
ρ2F+2F
2.⑴L=t絮;⑵嚕Μ
【詳解】(1)由圖可知,單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期為7=2/。,根據(jù)單擺的周期公式,有
L
T=2π
g
解得:
L=?
π
(2)設(shè)單擺的擺角為。時(shí),擺球擺動(dòng)到最高點(diǎn),細(xì)線中拉力最小;擺到最低點(diǎn)時(shí)速度為V,有
Fn=mgcosΘ
2
FmTng=丁
擺球從最高點(diǎn)到最低點(diǎn),根據(jù)動(dòng)能定理有:
t∏v~
ιng(?-cosΘ)L=—^―
聯(lián)立解得:
3g
rnv
3BLvB-l3v,八^
3.(1)/=----;(2)a=---------;(3)q=------
2RImRm2BL
【詳解】(1)開始時(shí),設(shè)回路中的電動(dòng)勢(shì)為E,電流為/,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有
答案第1頁,共13頁
E=3BLv
根據(jù)閉合電路歐姆定律有
/=A
2R
聯(lián)立解得
,3BLv
I=----
2R
(2)甲、乙兩導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)過程中,受到的安培力大小相等,加速度大小相等.由于甲棒的
初速度較小,所以甲導(dǎo)體棒速度先減小到零,設(shè)此時(shí)乙導(dǎo)體棒的速度大小為W,根據(jù)動(dòng)量守
恒定律,以乙導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较?,?/p>
2mv—mv=mvl
回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為
E'=BLvi
回路中的感應(yīng)電流為
E'
/'=——
2R
乙導(dǎo)體棒受到的安培力大小為
F'=BΓL
根據(jù)牛頓第二定律,有
F,=τna
聯(lián)立解得
B2L2U
a=-----
2nιR
(3)當(dāng)兩導(dǎo)體棒速度相同時(shí),回路中的感應(yīng)電流為零.設(shè)兩導(dǎo)體棒共同運(yùn)動(dòng)速度為4,由動(dòng)
量守恒定律得
2mv-tnv=2mvμ.
解得
V
V共=5
設(shè)從開始運(yùn)動(dòng)到兩棒速度相等的時(shí)間為回路中的平均電流為7,以水平向右方向?yàn)檎?/p>
向,對(duì)導(dǎo)體棒甲,根據(jù)動(dòng)量定理有
答案第2頁,共13頁
BILt=mvv—(-nτv)
感應(yīng)電量
聯(lián)立可解得通過乙導(dǎo)體棒的電量最大值
_3mv
~2BL
4.⑴0.6%;(2)Fκ=μmg;(3)β=∣μmgL
O
【詳解】(1)將物體隨傳送帶運(yùn)動(dòng)速度分解為沿?fù)醢宸较蚝痛怪庇趽醢宸较颍鐖D所示
V
據(jù)速度的分解可得
o
V=v0cos53=0.6v0
物體與擋板碰撞結(jié)束時(shí)速度的大小為0?6%。
(2)物體與擋板碰撞結(jié)束后,相對(duì)傳送帶速度大小
唏對(duì)=v?κ=%sin53°=O.8%
方向垂直于擋板斜向后,物體水平面上受到傳送帶摩擦力與擋板彈力,大小相等,方向相反,
對(duì)物體水平方向七=號(hào),由摩擦定律得
Ff=NFN
豎直方向二力平衡
F”=mg
由牛頓第三定律得
F&=Fk=μmg
方向垂直于擋板斜向前。
(3)物體碰撞擋板后沿?fù)醢遄鰟蛩僦本€運(yùn)動(dòng),由幾何關(guān)系得
物體的位移
答案第3頁,共13頁
x=-------=-L
,xsin53°8
物體從碰到擋板到離開傳送帶的運(yùn)動(dòng)時(shí)間
_xl_25Z,
tV24%
物體從碰到擋板到離開傳送帶,相對(duì)傳送帶的位移
5
x2=W=Tir
O
物體沿?fù)醢暹\(yùn)動(dòng)過程中與傳送帶間因摩擦而產(chǎn)生的熱量
Q=WngX2=^-μmgL
O
5.(1)—;⑵Sine≤-1
【詳解】(1)單色光在玻璃絲內(nèi)的傳播速度
c
V=-
n
垂直AB端面入射,在玻璃絲中傳播到。面的時(shí)間
/til
t=-=—
Vc
(2)設(shè)光束在玻璃絲端面的入射角為仇折射角為α,折射光線射向側(cè)面時(shí)的入射角為P,
要保證不會(huì)有光線從側(cè)壁射出來,其含義是能在側(cè)壁發(fā)生全反射。
由折射定律
Sine
n=-----
Sina
由幾何關(guān)系
o
a÷jS=90
Sina=CoS4
則恰好發(fā)生全反射臨界角的公式為
?
SinpC=—1
n
得
V∏2-l
cos/?=---------
n
聯(lián)立得
sinθ=?∣n2-1
答案第4頁,共13頁
則要保證從端面射入的光線能發(fā)生全反射,應(yīng)有
sinθ<?∣n2-1
6.(1)60Hz:(2)66V
【詳解】(1)根據(jù)圖乙可知交流電的周期T=1.67χl0-2s,根據(jù)
T=-
解得
/=60HZ
電阻險(xiǎn)中電流的頻率60HZ
(2)交流的最大值為
Um=311V
有效值為
%.=3=半V
"√2√2
根據(jù)
£L=ZL
U2n2
則
Ul=3U2
根據(jù)
4=旦
∕[n2
解得
7,:/2=1:3
副線圈的電流
z_u2_u2
2
R210
則原線圈的電流為
h=幺上
'3&30
根據(jù)關(guān)系可得
答案第5頁,共13頁
%=q+%
解得
U2=66V
7.(1)?;(2)(3)W=-(Mgx+篝)
【詳解】(1)連接器做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度
V=E
in
則連接器做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所受到的合力大小
2、
Vp-
Fu=m—=--
RmR
(2)當(dāng)連接器轉(zhuǎn)到右側(cè)與A點(diǎn)對(duì)稱位置時(shí)動(dòng)量變化最大,此時(shí)用時(shí)間
πR兀mR
t=——=------
VP
(3)設(shè)連接器在A點(diǎn)時(shí)連桿與豎直方向的夾角為0,則此時(shí)連桿的速度為
vl=UCOSe
而對(duì)活塞
V2COSθ=Vx
可知活塞的速度
v2=v=P-
m
當(dāng)連接器到達(dá)B點(diǎn)時(shí),活塞的速度為零,則從A到B,對(duì)活塞由動(dòng)能定理
W+Mgx=O-^Mvj
解得
1431SkTrd
8.(1)ω=3kπ;(2)T=——;(3)v=--------,(其中〃=1,2,3”..)
m216%4〃
【詳解】(1)根據(jù)洛倫茲力提供向心力可知
2
3B0qωr=mωr
其中
B.=k—
Q
答案第6頁,共13頁
可得
ω=3kπ
(2)要使得粒子不從y軸射出,則軌跡如圖
mv
r.=-------
q?3B°
3
在后內(nèi)的運(yùn)動(dòng)半徑為
mv3
r,=-------=~r,
-q?2B.2
由幾何關(guān)系可知
6=37°
粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期
72萬2
T=IrX
則
36050
解得磁感應(yīng)強(qiáng)度變化周期的最大值
(3)要想使粒子經(jīng)過。點(diǎn)且平行OX軸射出,則粒子只能從“7?時(shí)刻過。點(diǎn),(其中
n=l,2,3,..?),則軌跡如圖
答案第7頁,共13頁
3
r^2r'
由幾何關(guān)系可知
oo
2nrlcos37+Inr2cos37=Sd,(其中“=1,2,3,…)
解得
乙啜(其中"=1,2,3,…)
又
qv3Btt=m-
r?
解得
U_3qB°ι?_3qXkπm5J_15kπd
χ,(其中〃=1,2,3,…)
Inmq4〃4〃
9.(1)38m;(2)—L
4
【詳解】(1)汽缸N中氣體初狀態(tài)
Pip。,7J=300K,VΛ,1=LS
末狀態(tài)
η=36oκ,VV2=1LS
根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有
答案第8頁,共13頁
PNyI_PNM
~τΓ^~τΓ
放入水中后汽缸M中的氣體壓強(qiáng)與汽缸N中的氣體壓強(qiáng)相等,即
PM2PN2
在此處水產(chǎn)生的壓強(qiáng)為
P水=PM2~Po
解得
P水=3.8p0
Iom高的水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)為P。,所以此處水深
A=38m
(2)裝置放在水中后,設(shè)活塞A向右側(cè)移動(dòng)的距離為X,汽缸M中氣體初狀態(tài)
PMI=PO,Z=300K,VI^=3LS
汽缸M中氣體末狀態(tài)
PMZ=PNM4=360K,VW2+
根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程
PMlEWl_PwMn
T?-T]
解得
11,
X=-L
4
10.(1)F=(400-5v)N;(2)-33m∕s
【詳解】(1)動(dòng)子和線圈在%弓時(shí)間做勻減速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小為
a=-=80m∕s2
t2~tι
根據(jù)牛頓第二定律有
F+F.ii=ma
其中
F1i=nBII
可得
答案第9頁,共13頁
}nBlv
-&+R
解得
F=(4(X)-5v)N
在與〃時(shí)間反向做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度不變根據(jù)牛頓第二定律有
F-F,ji=ma
聯(lián)立相關(guān)式子,解得
F=(400+5V)N
(2)動(dòng)子和線圈在在L-G時(shí)間段內(nèi)的位移
否=”372)
從〃時(shí)刻到返回初始位置時(shí)間內(nèi)的位移
X2=X-X1
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有
E=M
Δ/
據(jù)電荷量的定義式
q=lZ
據(jù)閉合電路歐姆定律
E
R+人
解得從A時(shí)刻到返回初始位置時(shí)間內(nèi)電荷量
ΔΦ
q=n-------
R+4
其中
ΔΦ=Blx2
動(dòng)子和線圈從4時(shí)刻到返回時(shí)間內(nèi),只受磁場(chǎng)力作用,根據(jù)動(dòng)量定理有
Fat=mv2
又因?yàn)榘才嗔Φ臎_量
答案第10頁,共13頁
F安Z=nBIl?t=nBlq
由
v2=a(t.-t2)
聯(lián)立可得
v2=33m∕s
故圖丙中彩的數(shù)值為-33m∕s
-?2o
H.(1)E=-^2?;(2)(-2L,0);(3)-πl(wèi)}
ZeL9
【詳解】(1)在第一象限內(nèi),做類平拋運(yùn)動(dòng)
ON=Vof
1J
Lr=-at
2
根據(jù)牛頓第二定律
eE=ma
解得
3fflv
r=O
-IeL
(2)粒子射入磁場(chǎng)時(shí),速度方向與),軸夾角的正切值
tanθ=—=?/?
%
速度大小
v=-=2v
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