河北省唐山市高考物理三年（2021-2023）模擬題（一模）匯編-02解答題

河北省唐山市高考物理三年（2021-2023）模擬題（一模）按

題型分類匯編-02解答題

一、解答題

1.（2021?河北唐山?統(tǒng)考一模）如圖所示，固定斜面傾角為仇小物塊A和8的質(zhì)量分

別為2機(jī)和如與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為〃/和〃2。開始時(shí)小物塊B恰好靜止在距

離斜面頂端X。處，此時(shí)小物塊8所受摩擦力為最大靜摩擦力。小物塊A從斜面頂端由

靜止釋放，一段時(shí)間后與物塊B發(fā)生彈性正碰，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，A與8

均可視為質(zhì)點(diǎn)，求：

（1）物塊A與8發(fā)生碰撞后物塊B的速度；

（2）若物塊A與8在斜面上只能發(fā)生一次碰撞，斜面長度應(yīng)小于多少？

A

2.（2021?河北唐山?統(tǒng)考一模）如圖所示為一研究導(dǎo)體棒在磁場中運(yùn)動(dòng)的裝置。兩平行

光滑金屬軌道傾角為30。，導(dǎo)軌間距#1m。導(dǎo)軌上端通過單刀雙擲開關(guān)可以分別與1、

2相連，其中1連接光電管，2連接一個(gè)電容C=0.25F的電容器。兩平行導(dǎo)軌間存在著

垂直于軌道平面向上的勻強(qiáng)有界磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=IT,磁場長度。E=Im?，F(xiàn)利用光

電管把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，A和K分別是光電管的陽極和陰極，電源電壓為用發(fā)

光功率為P的激光器發(fā)出頻率為U的光全部照射在K上，開關(guān)與1接通，回路中形成電

流。已知陰極K材料的逸出功為W。，普朗克常量為/?,電子電荷量為e。初始時(shí)導(dǎo)體棒

恰好能靜止在磁場上邊緣。處，導(dǎo)體棒垂直導(dǎo)軌放置，各處電阻均不計(jì)，重力加速度取

1OmZs21,求:

（1）光電子到達(dá)A時(shí)的最大動(dòng)能E,“；（答案用字母表示）

（2）假設(shè)每個(gè)入射的光子會(huì)產(chǎn)生1個(gè)光電子，所有的光電子都能到達(dá)A,激光器發(fā)光

功率P=13.26w,=6.4×10'4Hz??=6.63×1034J?S?e=l.6×10l9C,求導(dǎo)體棒的質(zhì)量，"；

（3）把開關(guān)快速搬到位置2,導(dǎo)體棒向下運(yùn)動(dòng)起來，在運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直，

求導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到E處時(shí)的速度大小。

3.（2021?河北唐山?統(tǒng)考一模）2020年抗擊新冠病毒已成為常態(tài)。如圖為某學(xué)校所用手

持3L消毒噴霧壺結(jié)構(gòu)圖，某同學(xué)裝入1.5L水后旋緊壺蓋，關(guān)閉噴水閥門，拉動(dòng)手柄打

5

氣20次，每次打入氣體體積相同，壓強(qiáng)均為IOPae從較高層教室窗口釋放一軟細(xì)塑料

管并連接置于地面的噴壺嘴，接著打開噴水閥門，壺內(nèi)水沿塑料軟管上升停止上升時(shí)管

內(nèi)水面與壺內(nèi)水面的高度差為IOmo測出塑料軟管每米容納水?,=20ml,不考慮環(huán)境溫

度的變化和壺內(nèi)噴水管的體積，g=10m∕s20求加壓20次后壺內(nèi)的氣體壓強(qiáng)為多少。

4.（2021.河北唐山?統(tǒng)考一模）某種光學(xué)元件由兩種不同透明物質(zhì)I和∏制成，其橫截

面如圖所示，。為AB中點(diǎn)，ZBAC=30°,半圓形透明物質(zhì)I的半徑為七一束光線在

紙面內(nèi)從半圓面上的尸點(diǎn)沿P。方向射入，折射至AC面時(shí)恰好發(fā)生全反射，再從BC邊

上的Q點(diǎn)垂直射出BC邊，真空中光速為c,光從P傳到。所用時(shí)間f=2叵R,求：（結(jié)

C

果可用根式表示）

（1）該透明物質(zhì)∏對(duì)該光的折射率%；

（2）該透明物質(zhì)I對(duì)該光的折射率為。

5.（2022?河北唐山?統(tǒng)考一模）平面直角坐標(biāo)系XOy第一象限存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)

試卷第2頁，共6頁

電場，第四象限存在垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場，如圖所示。質(zhì)量為加、電荷量為

q的帶正電粒子，從y軸上的M點(diǎn)，以垂直于y軸的初速度%射入電場，經(jīng)由X軸上的

N點(diǎn)進(jìn)入磁場，最終粒子在尸點(diǎn)垂直y軸離開磁場。已知M、N兩點(diǎn)到原點(diǎn)距離分別為

yl=-,x=L,不計(jì)粒子重力。

（1）勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E的大??；

（2）勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。

6.（2022?河北唐山?統(tǒng)考一模）水平滑道MN兩側(cè)的水平平臺(tái)與木板8的上表面平齊，

木板B靜止在左側(cè)平臺(tái)側(cè)壁處,物體4從左側(cè)平臺(tái)以某一大小的初速度向右滑上木板B,

如圖所示。水平滑道MN足夠長，在木板8到達(dá)右側(cè)平臺(tái)之前，物體A與木板已達(dá)到共

速，木板B與右側(cè)平臺(tái)側(cè)壁相碰后立刻停止運(yùn)動(dòng)。右側(cè)平臺(tái)與粗糙斜面PQ平滑連接，

物體C在摩擦力的作用下靜止在斜面上的E點(diǎn)，PE間距為X。物體A和木板8的質(zhì)量

均為〃?，物體C的質(zhì)量為g〃?，木板長為Z?,物體A與木板B之間、物體A和C與斜面

間動(dòng)摩擦因數(shù)均為〃，其它接觸面均光滑，物體A、C均可視為質(zhì)點(diǎn)。

（1）若物體A與木板共速時(shí)恰好滑到木板的右端，求物體A初速度的大小匕；

（2）若要求物體A能夠滑上右側(cè)平臺(tái)，求物體A初速度的最小值匕；

（3）若物體A以速度V由尸點(diǎn)沖上斜面，經(jīng)時(shí)間4與物體C發(fā)生彈性碰撞，碰后物體C

經(jīng)時(shí)間4速度減小到零，試推理計(jì)算總時(shí)間f=。+4最大時(shí)X的取值。

7.（2022.河北唐山?統(tǒng)考一模）如圖為某型號(hào)家用噴水壺的外形圖和原理圖，壺中氣筒

內(nèi)壁的橫截面積S=3.0χl0T"P,活塞的最大行程為∕=1.6χlθTm,正常噴水時(shí)壺內(nèi)氣

體需達(dá)到壓強(qiáng)P=l?3xlθ5pa以上。壺內(nèi)裝水后，將壓柄連接的活塞壓到氣筒的最底部,

此時(shí)壺內(nèi)氣體體積為1.2χl（Γ'nr、，壓強(qiáng)為Pl=LoXIO5pa,溫度為27℃。已知大氣壓強(qiáng)

5

pn=1.0×10Pa(,

(1)將噴水壺放到室外，室外氣溫為9℃,求穩(wěn)定后壺內(nèi)氣體的壓強(qiáng)；

(2)在室外且溫度保持不變，為了使噴水壺達(dá)到工作狀態(tài)，至少需要通過壓柄充氣多

少次？

8.(2022?河北唐山?統(tǒng)考一模)如圖所示，扇形AoB為透明柱狀介質(zhì)的橫截面，扇形的

半徑大小為凡OM為扇形的角平分線，ZAOM=ABOM=30°.一束平行于角平分線

OM的單色光由OA面射入介質(zhì)，折射光線與OB平行且恰好打到圓弧面上的M點(diǎn)。

(1)求介質(zhì)對(duì)單色光的折射率：

(2)若使折射光線在圓弧面上恰好全反射，求平行于OM的單色光在OA面上的入射

點(diǎn)需沿。4面向上移動(dòng)距離。

9.(2023?河北唐山?統(tǒng)考一模)如圖所示，一光滑圓弧軌道ABC固定在豎直平面內(nèi)，半

徑R=7.5m,圓弧軌道的圓心。在圓弧最低點(diǎn)8的正上方，其中/AOB=60。。圓弧軌道

左側(cè)有一順時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的水平傳送帶,傳送帶上表面與圓弧軌道的圓心。在同一

高度。現(xiàn)將可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊P從傳送帶左端M由靜止釋放，離開傳送帶右端N時(shí)恰

好與傳送帶共速，從A點(diǎn)沿切線方向進(jìn)入圓弧軌道。已知物塊P的質(zhì)量∕w=3kg,重力加

速度g取IOn1/s,求：

(1)傳送帶的速度；

(2)物塊到達(dá)軌道最低的B時(shí)，小物塊尸對(duì)軌道的壓力。

試卷第4頁，共6頁

10.(2023,河北唐山?統(tǒng)考一模)豎直放置的導(dǎo)熱薄壁汽缸由兩個(gè)粗細(xì)不同的圓柱形筒組

成，汽缸中活塞I和活塞H之間封閉有一定量的理想氣體，兩活塞用一輕桿連接，活塞

I、∏的質(zhì)量均為〃，?面積分別為S、2S。初始時(shí)活塞I上面放置質(zhì)量為2機(jī)的物塊M,

系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，活塞I到汽缸連接處的距離為樂活塞II到汽缸連接處的距離為2〃,

如圖所示。已知活塞外大氣壓強(qiáng)為P。，活塞外溫度恒定，忽略活塞與缸壁間的摩擦,

汽缸無漏氣，不計(jì)輕桿的體積。若PoS=I0，〃g,求:

(I)汽缸內(nèi)理想氣體的壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)的比值;

(2)輕輕拿走塞I上面放置的物塊，待系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)活塞I到汽缸連接處的距離。

11.(2023?河北唐山?統(tǒng)考一模)如圖所示，xθy為平面直角坐標(biāo)系，在y>d的空間I內(nèi)

存在沿X軸正方向的勻強(qiáng)電場。在O<y<d的空間II內(nèi)存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場和垂

m網(wǎng)

直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，電場強(qiáng)度大小與空間I中的相同,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為

q4d

在y<0的空間HI存在與y軸正方向成53。的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度的大小為《廣。現(xiàn)將一

帶正電的小球從)，軸上的A(0,24)點(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)空間I區(qū)域到達(dá)C(d∕)點(diǎn)進(jìn)入空

間∏?并從X軸上的。點(diǎn)進(jìn)入空間ΠI,。點(diǎn)未畫出。己知粒子的電荷量大小為4,質(zhì)量

為加，重力加速度取g,sin53°=0.8,cos53°=0.6o求：

(1)小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度大??；

(2)小球在空間II內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；

(3)小球進(jìn)入空間HI后，經(jīng)偏轉(zhuǎn)到達(dá)y軸上尸點(diǎn)(尸點(diǎn)未畫出)，則。尸兩點(diǎn)間電勢差。

試卷第6頁，共6頁

參考答案:

1⑴4λ∕2g(sin6-"∣cOSe)Xo一⑵J2?.

,3：3

【詳解】(1)A加速下滑，由動(dòng)能定理得

(2mgsinθ-2μlmgcosθ)x0二

對(duì)于AB碰撞過程，由動(dòng)量守恒定律得

27πv0=2∕nv1+mv2

由機(jī)械能守恒定律得

2

??Imv^-—■2∕nvl+—mv1

聯(lián)立方程，解得

J2g(sin6-〃ICOS6)Λ04J2g(sinΘ-μλcosθ)x0

(2)若A、B發(fā)生第一次碰撞后到恰好要發(fā)生第二次，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為f,A的位移為

a=g(sinθ-μicosθ)

B的位移為

XB=v2t

XB=?

g(si∏e-MCOSe)

則斜面的長度

2.(↑)Ekm=eU+hv-W0.(2)1kg；(3)2√2m∕s

【詳解】(1)根據(jù)光電效應(yīng)方程可知

hv-Wn=EM

逸出的電子在電場中加速向A運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理

答案第1頁，共11頁

eU=Ekm-Eko

聯(lián)立解得

Ekm=eU+∕wf>

(2)每秒鐘到達(dá)K極的光子數(shù)量為”，則

nhv=P

每秒鐘逸出電子個(gè)數(shù)為〃個(gè)，則回路的電流強(qiáng)度

l=^=ne

得/=丁，由平衡條件知，初始時(shí)刻

mgsinO=BId

解得

PeBd

m=-----------=I1k1g

hvgsinθ

(3)開關(guān)撥向2后，導(dǎo)體棒開始在磁場中運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度為V時(shí)，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得

∕%gsinθ—Bid=ma

由滿足

I=M

Nt

q=CU

?q=C??U

Δ(∕=Bd?Av

?v

a=——

△f

聯(lián)立代入數(shù)據(jù)可解得

mgsinθ.」

a=--~=4m∕s-

m+CB2d2

所以從。到E處做勻加速運(yùn)動(dòng)

VE=?∣2aL=2√2m∕s

5

3.2.3×10Pa

【詳解】加壓20次，對(duì)壺內(nèi)封閉在水上方的空氣和打入的空氣做等溫變化

初態(tài)：PI=IatmVi=1.5L+20?)

答案第2頁，共11頁

末態(tài)：壓強(qiáng)設(shè)為P2，V2=l.5L

由玻意耳定律得

PM=PNZ

打開噴水閥門，塑料軟管內(nèi)水停止上升時(shí)，壺內(nèi)水面上方氣壓

P?3=P∣+P水的

?=1.5L+10?1

由玻意耳定律得

PzK=。3匕

解得

5

P2=2.3×10Pa

4.(I)%=手；(2)M,=√3

【詳解】(1)由題意可知，光線射向AC面恰好發(fā)生全反射，反射光線垂直于BC面從棱鏡射

出，光路圖如圖所示

設(shè)光線在透明物質(zhì)∏中發(fā)生全反射的臨界角為C,在M點(diǎn)剛好發(fā)生全反射。由幾何關(guān)系可

知C=60。，則

sinC='

n2

解得

2√3

∏22=3---

(2)物質(zhì)I中光速為

物質(zhì)∏中光速為

答案第3頁，共11頁

V2

物質(zhì)I中用時(shí)

R

A=-

由幾何關(guān)系知

OM=OA=R

MC=AC-AM=處RfR=BR

33

Λ∕β=MCcos30o=-Λ×-=-

322

物質(zhì)∏中用時(shí)

R+K

OM+MQ23R

t?—==

V2V2ZV2

已知，光從戶傳到Q所用時(shí)間

2√3d

f=%+L=---R

c

聯(lián)立解得

nl=W>

5.(1)E=3皿；⑵B=我必

qLqL

【詳解】（1）粒子在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，y方向做勻加速運(yùn)動(dòng)

√3Z,1

-------=-at

22

=旦

m

X軸方向有

L=VOf

解得

E9"能

qL

答案第4頁，共11頁

E

(2)離開電場時(shí)

vv=at=√3v0

粒子在N點(diǎn)速度

v=Jvj+*=2%

與X軸方向夾角

V

tan0?-?,。=60

%

粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)

qBv=-

R

由幾何關(guān)系

L=Rs?nθ

解得

BNmVO

qL

6.(1)V,=2y[μgL；(2)v2=—~^?∣KgL;(3)x=0

【詳解】(D物體A滑上木板8,由動(dòng)量守恒定律

Anv1=2Anv1

由能量轉(zhuǎn)化守恒定律

2

?mv^-??277?vl+JLItngL

可得

V,=2y[μgL

答案第5頁，共11頁

（2）設(shè)共速時(shí)物體在木板上滑過的距離為乩由動(dòng)量和能量守恒定律

^mv}=^2mv^+μmgd

/?2v2=Imv1,

木板碰到右側(cè)平臺(tái)側(cè)壁停止運(yùn)動(dòng)，物體A剛好減速運(yùn)動(dòng)到平臺(tái)上，由能量守恒

1，2,

-THV2=μm^L-d)

可得

V2=平

（3）物體A和C與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)相同，沿斜面向上減速滑行的加速度大小相同，設(shè)加

速度大小為a,物體A減速到E點(diǎn)時(shí)的速度為V

v-v=atλ

A、。彈性碰撞

，m1，211m

mv=mvλ÷—vr,—mv=—mv?+-----

2A22

物體。減速到零

vc=at2

可得

可知f最大時(shí)，V最大，即

M=V

此時(shí)

X=O

7.(1)/22=0.94x105Pa；(2)∕ι=9

【詳解】(1)由氣體發(fā)生等容變化有

旦=衛(wèi)

工T2

其中

5

/?/=1.0×lOPa?Tι=300K>T2=282K

解得

∕72=0.94×IO5Pa

（2）將原有氣體轉(zhuǎn)化為工作壓強(qiáng)

答案第6頁，共11頁

P2V2=p

其中

355

?=l.2×10^m,p2=0.94×10Pa,p=1.3×10Pa

解得

ΔV=0.87×10V

打入n次的外界氣體轉(zhuǎn)換為工作壓強(qiáng)過程，根據(jù)玻意耳定律

=p?匕

其中?=V2-AV

解得

/1=8.9

取

n=9

8.(1)n=yβ；(2)d=^-^-R

3

【詳解】(1)單色光平行于OM,/AOM=30。，則

6?=60°

QM平行于08,則

ZOMO∕=30°

所以

產(chǎn)30°

"X=G

sinγ

（2）光在。點(diǎn)恰好全反射，

答案第7頁，共11頁

ZOO2OJ=120°

由正弦定理

OO2R

sinCsin120

解得

CC2R

OO2=—

△M。。是等腰三角形

Oo產(chǎn)叵

3

所以入射光在OA面方向平移的距離

d=OO2-OO1=2-S-R

9.(1)5；(2)100

【詳解】（1）設(shè)傳送帶速度V0,則在A點(diǎn)時(shí)

tan60=—

%

v?=2gRcos60

解得

%=榨=5

(2)從A到B

2

?mvβ-?tnv?=mgR(l-cos60)

其中

v=-%=2回

Acos60V3

在8點(diǎn)時(shí)

NZ-mg=VB

解得

N*

根據(jù)牛頓第三定律可知小物塊。對(duì)軌道的壓力

M=3*g=100

答案第8頁，共11頁

39

10.(1)-；(2)-h

54

【詳解】(1)設(shè)汽缸內(nèi)理想氣體的壓強(qiáng)為P∣,對(duì)系統(tǒng)整體由平衡條件可得

2mg+mg+mg÷PoS+p1?2S=pl?S÷p0?2S

解得

plS=6mg

解得

網(wǎng)氣

結(jié)合

pnS=10mg

可得

PL=I

P。5

(2)輕輕拿走塞I上面放置的物塊，設(shè)穩(wěn)定時(shí)，汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為外，根據(jù)平衡條件可

得

mg+mg+p（）S÷p2?2S=p2?S+p0-25

解得

酗

2S

根據(jù)玻意耳定律

A?=p2?

解得

3