浙江市嘉兴区2020届-2022届高考物理三年模拟（二模）试题汇编-解答题

这是一份浙江市嘉兴区2020届-2022届高考物理三年模拟（二模）试题汇编-解答题，共22页。试卷主要包含了的点进入电场等内容，欢迎下载使用。

（1）求冰壶与冰面间的动摩擦因数；
（2）实际比赛中，运动员可以用毛刷擦拭冰壶运行前方的冰面，使冰壶与冰面间的动摩擦因数减小。某次比赛中冰壶投掷速度=3m/s，从MN前方10m处开始不停擦拭冰面，直至冰壶正好停在0。若擦拭后冰壶与冰面间动摩擦因数减小至某一确定值，求此次比赛中冰壶运动总时间；
（3）若冰壶从P处以=3m/s投出后立即开始不停擦拭冰面，擦拭距离为20m，其他条件不变，则冰壶能否停在O点，请通过计算说明理由。
2．（2022·浙江嘉兴·统考二模）如图所示，固定斜面AB平滑连接固定光滑圆弧BCD，C为圆弧最低点，圆弧最高点D与光滑半圆管DE相切，E与长度的传送带相连，传送带右侧为足够长的粗糙水平面。一个质量=0.1kg的小物块从斜面顶端A下滑。已知斜面高，倾角，与物体间动摩擦因数；圆弧BCD和半圆管DE半径分别为R=0.5m，r=0.1m；传送带以速度逆时针转动，与物体间动摩擦因数。管的内径可忽略，物体可视为质点。
（1）若小物块初速度为零开始下滑，经过C点时对轨道的压力是多大；
（2）若给小物块合适的沿斜面向下的初速度，它就可到达E点，则与此初速度对应的初动能最小值是多少；
（3）若给小物块沿斜面向下的初速度，使其运动过程中不脱离轨道，则与此初速度对应的初动能应满足什么条件。
3．（2022·浙江嘉兴·二模）如图所示是水平面内一款游戏装置，GH、JP是以O为圆心的圆弧形金属导轨，GJ之间通过开关S连接电容C=0.5F的电容器，右侧平行金属导轨MN、PQ分别连接圆心O及JP，OK垂直于MN；在GH和JP之间、OK的左侧区域存在着磁感应强度B1=1T的环形匀强磁场，在ABCD及EFZY内均存在着磁感应强度=2T的匀强磁场；a、b、c为材质、粗细相同的金属棒，b靠近EF置于磁场中，c靠近AD置于磁场外。先以水平外力使b、c保持静止，让a以O为圆心且=50rad/s逆时针匀速转动；当a经过OK瞬间，撤去b、c所受外力，b受磁场力作用在极短时间内即以速度=4m/s滑出磁场。此后断开S，使a停在KP间某位置。b撞击c后两者粘合在一起。已知GH、JP半径分别为=0.1m，=0.3m；a长度=0.3m；b、c完全相同且长度均为l=0.2m，质量均为10g，电阻均为；ABCD区域长度各区域磁场方向如图。除金属棒外所有电阻忽略不计，所有导轨均光滑，MN、PQ足够长且间距为0.2m。求：
（1）a转到OK位置前，使b、c保持静止的水平外力大小；
（2）b在磁场中获得4m/s速度过程中流过b的电荷量；
（3）b、c碰撞以后b和c产生的焦耳热Q。
4．（2022·浙江嘉兴·二模）如图所示是一个粒子打靶装置的示意图。在平面直角坐标系xy中和范围内存在磁感应强度相等、方向均垂直Oxy平面向里的匀强磁场，在－d≤y≤0范围内存在沿+x方向的匀强电场。在x轴正半轴适当区域沿x轴放置一块足够长的粒子收集板，其左墙为N点。一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子，从静止经电压U加速后第1次到达x轴并从坐标原点O沿-y方向进入电场，且从坐标为（0.5d，－d）的点离开电场、再从坐标为（d，－d）的点进入电场。此粒子第4次到达x轴时恰好打到N点并被收集，不计粒子的重力。
（1）求该装置中电场强度E与磁感应强度B的大小；
（2）求此粒子从O到N过程中，在第四象限中离x轴的最大距离；
（3）若将加速电压调整为原来的k倍，粒子仍能打到N点被收集。请写出k应满足的关系式。
5．（2020·浙江嘉兴·二模）如图甲所示，小同学携带滑雪板和滑雪杖等装备在倾角=30°的雪坡上滑雪。他利用滑雪杖对雪面的短暂作用获得向前运动的推力F（视为恒力），作用时间为t1=0.8s，后撤去推力运动了t2=1.2s。然后他重复刚才的过程总共推了3次，其运动的v-t图像如图乙所示。已知小和装备的总质量m=60kg，下滑沿直线运动且下滑过程阻力恒定。求；
（1）小同学开始运动时的加速度a1；
（2）全过程的最大速度vmax；
（3）推力F和阻力f的大小。
6．（2020·浙江嘉兴·二模）如图所示，一个质量m=1kg的小物块（视为质点），压缩弹簧后释放以v0=6m/s冲上长度6m的水平传送带。在传送带右侧等高的平台上固定一半径R=0.5m的圆轨道ABCD，A、D的位置错开，以便小物块绕行一圈后可以通过D到达E位置抛出在距离平台边缘E水平距离s=1.6m，高度h=1m处有一可升降的接物装置，通过调节装置的高度可以接收不同速度抛出的小物块。已知小物块与传送带之间的动摩擦因数，其它摩擦均忽略不计，求：
（1）小物块释放前，弹簧所储存的弹性势能；
（2）若传送带以m/s的速度顺时针转动，判断小物块能否通过圆轨道最高点C；
（3）若传送带速度大小、方向皆可任意调节，要使小物块在运动过程中不脱离圆轨道ABCD传送带转动速度的可能值；
（4）小物块到达接物装置时的最小动能。
7．（2020·浙江嘉兴·二模）如图所示为某手摇发电装置的原理简化图，可自由转动的水平金属杆CD上固定两个半径分别为r和的均匀金属圆盘G、N圆盘的圆心位于CD杆上。金属圆盘G处于水平向右与盘面垂直的匀强磁场中，磁感应强度的大小为B。圆盘N绕有绝缘细线，在恒力作用下，圆盘G、N和杆按图示方向匀速转动手摇发电装置通过电刷P和Q与两电阻、小型电动机M、平行板电容器构成如图所示的电路平行板电容器两板间距为d，上极板通过长度为0.75d的绝缘细线悬挂一带电量为-q的金属小球。开始时开关S与a连接，测得电动机M两端的电压为U，通过它的电流为I。已知两电阻的阻值分别为2R和R，金属圆盘G接入电路的电阻也为R，不计金属杆、导线、电刷电阻及接触电阻。忽略转动的摩擦阻力，求:
（1）金属圆盘匀速转动的角速度；
（2）恒力F的大小；
（3）当开关S与b连接，金属圆盘G仍以角速度匀速转动时，小球在两极板间做简谐运动且最大摆角为，小球摆动过程的最小电势能和振动周期。
8．（2020·浙江嘉兴·统考二模）如图所示为一实验装置的剖面图，左侧为电压可以控制的加速电场。在加速电场右侧有相距为d、长也为d的两平行金属板构成的区域，区域内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，磁场的右边界与荧光屏P之间的距离为2d。荧光屏中点O与加速电极上两小孔S1、S2位于两板的中轴线上。在中轴线正下方d位置有另一块荧光屏Q，两块荧光屏的宽度均为2d。现从S1连续注入质量为m、电荷量为+q且初速可视为零的粒子，经的加速电场后从小孔S2射出再经磁场偏转后，打到荧光屏Q上。不计带电粒子的重力与各粒子间的相互作用。求：
（1）带电粒子打到荧光屏Q的具体位置；
（2）若撤去两平行金属板间的磁场，加上平行纸面且垂直两金属板、电场强度为E0的匀强电场，判断能否使粒子打到荧光屏Q的同一点；
（3）若撤去两平行金属板间的磁场，在三角形ABD区域加上磁感强度大小和方向与两平行金属板间磁场皆相同的磁场，加速电压的数值可在区间中调节，粒子打在荧光屏Q上的距A的最远距离和荧光屏P上的分布区间。
9．（2021·浙江嘉兴·二模）如图所示的巨型装置具有“世界第一跳楼机”之称。该跳楼机可以用30s时间将座舱中的乘客送入120m的高空。假设座舱沿竖直方向从地面由静止开始匀加速上升，达到最大速度后开始做匀减速运动，到达最高点时速度恰好为零，匀加速运动的加速度大小是匀减速运动加速度大小的2倍。忽略空气阻力和风力的影响。求：
（1）上升过程中座舱的最大速度；
（2）减速过程中座舱的加速度；
（3）质量为60kg的乘客在加速过程中受到座舱的作用力大小。
10．（2021·浙江嘉兴·二模）如图所示，在同一整直平面内有斜面、圆轨道和缓冲装置固定在水平地面上，斜面、圆轨道均与水平地面平滑连接，缓冲装置中的轻质弹簧右端固定于竖直墙面上，弹簧原长时左、右两端点对应于地面上的点D、E，滑块压缩弹簧的距离不超过2r时，缓冲装置可正常工作。一质量为m的滑块从足够长光滑斜面上离地处的A点由静止开始下滑，经最低点B进入竖直圆轨道，离开圆轨道后沿水平面继续向前运动并撞击弹簧，直至滑块速度减为0时弹簧的压缩量。已知圆轨道最低点至竖直墙面间总长度，弹簧原长，轨道的BE段粗糙，其余均光滑，滑块与轨道BE段之间的动摩擦因数恒为，滑块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧的弹性势能Ep与其劲度系数k和形变量x之间满足（题中k未知）。
（1）求滑块从处下滑时，经过圆轨道最高点C时对轨道的压力大小；
（2）要保证缓冲装置正常工作，求滑块开始下滑的最大离地高度；
（3）在保证缓冲装置正常工作的同时，滑块又不脱离轨道且停留在BE段，h应满足什么条件？
11．（2021·浙江嘉兴·二模）某兴趣小组设计了“摇绳发电”的方案。如图所示，“∧”形等腰金属架两个端点M、N位于同一水平面上，通过导线与固定在水平面上的两根平行金属导轨相连，导轨间接有的电阻。金属棒ab垂直搁置在导轨上，ab中点通过轻质绝缘弹簧连接一个滑块。金属架和金属棒所在区域均存在竖直向下的匀强磁场。让滑块运动且金属架绕轴线MN以的角速度匀速转动，金属棒始终保持静止。已知金属架腰长，总电阻，两腰夹角；金属棒长度为1m，阻值；导轨间距；，，忽略一切摩擦。
（1）以金属架到达图示位置时开始计时，在图乙中画出感应电动势随时间变化的图像；
（2）在金属架由图中位置垂直纸面向外转动30%的过程中，求通过电阻R的电量；
（3）求金属架转动一周的过程中，金属棒产生的焦耳热；
（4）已知弹簧振子原长、劲度系数，当金属架与竖直方向成60°夹角时，滑块距离金属棒多远？
12．（2021·浙江嘉兴·二模）如图所示，两种同位素的原子核M、N从容器A下方的小孔S1不断飘入S1与S2间的加速电场中，其初速度几乎为零。然后经过小孔S3恰好沿圆弧通过静电分析器，从小孔S4离开后，由正方体右侧面中心位置处小孔O2（即图中坐标系原点）水平向左沿z轴正方向垂直右侧面进入正方体空腔内。已知静电分析器内有均匀辐向分布的电场，粒子运动轨迹处电场强度大小为E，圆弧半径和正方体边长均为L；M、N的质量分别为m、3m，带电量均为q，重力不计；不考虑粒子之间的相互作用，打在正方体腔壁上的粒子被全部吸收，且不影响腔内场强的分布。
（1）求加速电场两极板之间的电压U；
（2）若在空腔内加沿+x方向、大小为E的匀强电场，求粒子M、N打在正方体平面上的位置坐标；
（3）若在空腔内加沿+y方向、大小为的匀强磁场，求粒子N打在正方体平面上的位置坐标：
（4）若（2）、（3）中的电场和磁场同时存在，单位时间内有k个M粒子进入腔内，求平面B1C1C2B2受到M粒子的冲击力大小？
参考答案：
1．（1）；（2）；（3）还是停在O点
【详解】（1）匀减速过程
由牛顿第二定律
解得
（2）开始的10m做加速度为a的匀减速运动，则
解得
擦冰后
解得擦冰后的加速度
则运动的总时间
解得
（3）根据动能定理，设擦冰前后的阻力分别为f1、f2，则
f1、f2不变，当时，当x2=20m不变时x1的值也不变，所以还是停在O点。
2．（1）1.8N；（2）1.05J；（3）J或J
【详解】（1）小物块从A到C过程由动能定理
小物块在C点根据牛顿第二定律
解得
根据牛顿第三定律，支持力和压力大小相等，方向相反，所以C点对轨道的压力是1.8N。
（2）小物块过E点最小速度为零，从E到D，由机械能守恒定律得
解得
小球能通过D点，速度最小时，由重力提供向心力，则有
解得
由上分析，可知必须在D点速度等于m/s，对应的动能最小
解得
=1.05J
（3）不脱离轨道2种情况
情况1：过F点，满足
由动能定理得
解得
=1.2J
情况2：过圆弧BCD与O点等高处，由动能定理得
解得
=0.3J
综上所述，符合条件的动能J或J
3．（1）0.1N；0；（2）C；（3）0.0075J
【详解】（1）a转动产生的感应电动势为
解得
=2V
根据电阻的决定式得
根据闭合电路欧姆定律得
=0.25A
b、c受到安培力大小为
=0.1N
（2）动量定理
C
（3）碰撞动量守恒
假定粘合以后能穿过磁场
bc粘合以后的电阻为
故b、c杆产生的焦耳热
4．（1），；（2）；（3），
【详解】（1）电荷加速过程
类平抛运动
，
解得
第1次进入下方磁场时，由几何关系得
，
由公式
得
解得
（2）O到N过程中，粒子在磁场中偏转的弦长
即弦长相等，在弦长相等，半径增大，角度减小情况下，第1次进入下方磁场距离x轴的距离最大。最大值
解得
（3）粒子第4次经过x轴N点，电场方向加速了4次
则
，
N点的坐标（8.5d，0），加速电压调整为原来的k倍，粒子仍能打到N点被收集，满足：
且
解得
，
5．（1）4m/s2；（2）7.2m/s；（3）F=300N；f=360N
【详解】（1）根据图像可知加速度
=4m/s2
（2）根据题意可知
所以
a2=1m/s2
最大速度
vmax=a2t3=7.2m/s
（3）根据牛顿第二定律
f+mgsinθ=ma2
所以
f=360N
同理
F-f-mgsinθ=ma1
解得
F=300N
6．（1）18J；（2）到不了C点；（3）v≥5m/s或者0≤v≤m/s：（4）17.62J
【详解】（1）根据能量守恒可知，弹性势能转化成动能
=18J
（2）物体速度6m/s大于传送带速度，所以在摩擦力作用下要减速，减速到和传送带相同速度的需要的位移满足
，a=μg，x=3.2m<6m
以后和传送带相同速度运动到右端。到达顶端C的过程满足
vc=0
最高点速度的最小值为所以到不了C点
（3）要不脱离轨道，满足两种情况:过C点或过不了B点，根据能量关系求解得物块离开传送带的速度必须满足大于5m/s或则小于m/s，所以传送带速度的可能值顺时针转动v≥5m/s或者0≤v≤m/s，逆时针均可以
（4）要进接物装置，满足平抛规律
s=vt
得
当时，存在极小值，此时v=4m/s
因为要过最高点到达E的最小速度为5m/s，所以不符合要求，根据不等式的特点，5m/s取最小值为17.62J
7．（1）；（2）；（3）；
【详解】（1）电动机并联电阻R的电流为，干路电流为，所以转动切割产生的电动势为
转动切割产生的电动势表达式
则转动的角速度为
（2）金属杆和金属盘属于同轴转动，角速度相同，所以盘的线速度为，根据能量守恒力F的机械功率等于回路的电功率
所以
（3）OA金属棒转动速度保持不变，即电源的电动势不变，电路变化，电容器两端的电压
负电荷最小电势能的地方为电势最高点
单摆周期公式
电容器内匀强电场的场强
小球受到的等效重力值
所以
周期
8．（1）距离A点；（2）不能；（3）见解析
【详解】（1）带电粒子在加速电场中
在磁场中偏转，洛伦磁力提供向心力
解得
由几何知识，可知该粒子离开磁场时，在竖直方向偏转的位移为
即粒子恰好从下极板边缘射出，速度与水平方向夹角α满足
由几何知识，可得打在荧光屏Q上的位置到A点的距离为
（2）根据平抛运动的规律，离开电场时速度的反向延长线过水平位移的中点，若粒子打在相同的位置，满足
则
即已经打到下极板，所以不存在这样的电压值。
（3）a.加速电压的数值可以在位于区间，对应粒子的速度范围为，粒子在三角形ABD磁场中对应的半径区间为，当粒子轨迹和BD相切时，打在Q屏上距离A点最远，由几何关系得
解得此时圆周运动半径为
打在荧光屏Q上距离A点的最远距离为
b.当粒子轨迹半径大于时，粒子射出磁场，打在荧光屏P上。当粒子轨迹半径最大时，粒子打在P上的位置距离B点最远。粒子最大轨迹半径为5d，以AB为x轴，A为原点建立坐标系，圆方程的圆心坐标为（0，-4d），圆方程为
BD所在的直线方程为
y=-x+2d
解出圆与直线的交点
粒子离开磁场后沿直线运动，该直线方程为
x=2d时，可求出荧光屏P上粒子击中区域距离B点的最大距离为
则粒子打在荧光屏P上距离B点以内的区域。
9．（1）8m/s；（2）0.4m/s2，加速度方向竖直向下；（3）648N
【详解】（1）设最大速度为vm，则：
解得：
（2）设加速和减速阶段加速度大小分别为a1、a2，加速时间为t1，则：
加速度方向竖直向下
（3）设座舱对乘客的作用力为F，则：
10．（1）mg；（2）6.5r；（3）
【详解】（1）滑块从A运动到C的过程中机械能守恒，设C点速度大小为v，则
设在C点轨道对滑块的作用力为F，则
联立方程得：
根据牛顿第三定律，滑块对轨道的压力大小为mg
（2）滑块从h高处下滑时，根据能量守恒
设开始下滑的最大高地高度为H，则
又
联立方程可得：
（3）在保证缓冲装置正常工作的同时，滑块又不脱离轨道且停留在BE段，则
①滑块恰好能过C点时，则：
解得：
②滑块被弹簧反弹后恰好到达与圆心等高点，设弹簧压缩量为x，则：
解得：
解得：
联立①②可知，h应满足的条件是
11．（1） ；（2）；（3）；（4）6.8cm，3.2cm
【详解】（1）感应电动势的最大值
变化周期
感应电动势随时间变化的图像如图所示
（2）磁通量变化量
通过电路的总电量
通过电阻R的电量
（3）通过金属棒的电流有效值
一个周期内产生的热量
一个周期内产生的热量
（4）此时感应电动势大小
通过金属棒的电流，安培力大小
弹力大小
弹簧形变量
①当电流方向从a到b时，弹簧距离金属棒的距离为6.8cm
②当电流方向从b到a时，弹簧距离金属棒的距离为3.2cm
12．（1）；（2）；（3）；（4）
【详解】（1）设粒子经加速获得的速度为v，则
解得
（2）设粒子打在平面上，则
，
，
联立方程得
粒子从M、N打在正方体平面上的位置坐标均为
（3）根据
，
联立方程得，粒子在磁场中圆周运动半径
若粒子恰好打在上，则半径，所以粒子打在平面上。粒子N打在正方体平面上的位置坐标均为
（4）粒子M沿直线匀速运动并垂直撞击平面，设粒子受到平面的作用力为F，则在时间内
平面受到M粒子的冲击力大小为