河北省唐山市高考物理三年（2021-2023）模擬題（三模）題型匯編-03解答題

河北省唐山市高考物理三年(2021-2023)模擬題(三模)按

題型分類匯編-03解答題

一、解答題

1.(2021屆河北省唐山市高三(下)5月第三次模擬演練物理試題)一質(zhì)量為朋A=2kg

的物體A沿固定斜面下滑,斜面高為∕z=1.2m,傾角為37。,A與斜面動(dòng)摩擦因數(shù)為"=0.25,

物體A由頂端滑到斜面底端時(shí)無能量損失地進(jìn)入光滑水平面，后與靜止的物體B發(fā)生

碰撞，B的質(zhì)量為機(jī)8=lkg,碰撞中損失4J機(jī)械能，g=10m∕s2,sin37o=0.6,cos37o=0.8,>

求：

(1)碰后A、B的速度各是多少？

(2)右側(cè)有固定于水平面上的半圓形光滑軌道，物體B碰撞后可無摩擦的進(jìn)入軌道，

若B在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)與軌道脫離，求軌道的半徑取值范圍。

2.(2021屆河北省唐山市高三(下)5月第三次模擬演練物理試題)如圖所示，在平面

直角坐標(biāo)系中，X軸上方區(qū)域有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8,X軸與

下方虛線MN之間的區(qū)域有水平向右的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度為E,MN下方存在另一垂

直紙面向里的勻強(qiáng)磁場。一個(gè)質(zhì)量為加、電荷量為q的帶正電粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)。平行紙

面射入磁場，粒子初速度為V,方向與X軸負(fù)方向夾角為30。。若粒子經(jīng)過電場區(qū)域后

垂直MN射入下方磁場區(qū)域并且能夠再次回到原點(diǎn)O,不計(jì)粒子的重力，試求：

(I)粒子進(jìn)入電場時(shí)的位置坐標(biāo)；

(2)MN下方的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。?/p>

(3)粒子由。點(diǎn)出發(fā)，第二次經(jīng)過X軸時(shí)恰好回到。點(diǎn)，求此過程中粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。

×X××××××

×X××××××

x

p、--------------A

O---AE

MN

××××××××

3.（2021屆河北省唐山市高三（下）5月第三次模擬演練物理試題）如圖所示，粗細(xì)均

勻，一端開口的較細(xì)的直角玻璃管豎直放置，M管部分豎直，N管部分水平，管內(nèi)用兩

段水銀柱封閉著A、B兩段氣體（可視作理想氣體），氣柱A長36cm,M管中水銀柱

長度為25cm,N管左側(cè)水銀柱長度5cm且與M管中水銀柱相連，氣柱B長60cm,其

右側(cè)水銀柱長15cm?，F(xiàn)緩慢的將玻璃管在豎直平面內(nèi)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90。，已知大氣壓為

75cmHg,環(huán)境溫度為27℃保持不變。

（1）求穩(wěn)定后N管內(nèi)右側(cè)水銀柱移動(dòng)的距離；

（2）若對(duì)氣柱A加熱，使M管內(nèi)水銀柱回到初始位置，求此時(shí)氣柱A的溫度。

A

B

4.（2021屆河北省唐山市高三（下）5月第三次模擬演練物理試題）如圖所示，扇形

AOB為透明柱狀介質(zhì)的橫截面，圓心角/478=60。。一束平行于角平分線OM的單色光

由OA射入介質(zhì)，經(jīng)OA折射的光線恰平行于OB。

①求介質(zhì)的折射率;

②折射光線中恰好射到M點(diǎn)的光線.（填“能”或“不能”）發(fā)生全反射。

試卷第2頁，共6頁

A

5.（2021屆河北省唐山市高三（下）5月第三次模擬演練物理試題）如圖為一列沿X軸

正方向傳播的簡諧橫波在匚0時(shí)刻的波形圖（振動(dòng)剛傳到x=0.2m處），質(zhì)點(diǎn)α為波上一

點(diǎn)，“點(diǎn)此時(shí)縱坐標(biāo)為0.2,再過?s,質(zhì)點(diǎn)α由圖示位置第一次到達(dá)波峰，b為X軸上

一質(zhì)點(diǎn)，橫坐標(biāo)為4.5（圖中未畫出），試求：

（1）質(zhì)點(diǎn)”的振動(dòng)方程。

（2）由。時(shí)刻起再過多上時(shí)間質(zhì)點(diǎn)b第三次到達(dá)波峰？

6.（2022屆河北省唐山市普通高中學(xué)高三（下）學(xué)業(yè)水平選擇性考試第三次模擬演練

物理試題）質(zhì)量均為朋的滑塊A、B用勁度系數(shù)為Z的輕彈簧相連后靜止放在光滑水平

面上，滑塊B緊靠豎直墻壁，如圖所示。用水平恒力尸向左推動(dòng)滑塊A,當(dāng)滑塊A向

左運(yùn)動(dòng)的速度最大時(shí)撤去力凡

（1）撤去恒力時(shí)，彈簧的型變量x；

（2）求在之后的運(yùn)動(dòng)過程中，滑塊A的最大速度％；

（3）滑塊B離開墻壁之后，求系統(tǒng)的最大彈性勢能與。

-^mF

BVWWWWVAq

/77777777777777777777777777777777777/

7.（2022屆河北省唐山市普通高中學(xué)高三（下）學(xué)業(yè)水平選擇性考試第三次模擬演練

物理試題）如圖為控制高能粒子在不同位置發(fā)生正碰的裝置。關(guān)于y軸對(duì)稱間距為2d的

直線邊界MN和PQ之間有兩個(gè)有界勻強(qiáng)磁場。兩磁場的邊界5T在X軸上方，與X軸距

離力可調(diào)。ST下方磁場垂直紙面向里，ST上方磁場垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為瓦

高速正、負(fù)電子分別從MN和P。磁場邊界上沿X軸以相同速率同時(shí)進(jìn)入磁場。調(diào)節(jié)電

子速率和〃，控制正負(fù)電子在），軸不同位置發(fā)生正碰，碰撞時(shí)速度與y軸垂直。已知電

子質(zhì)量為，小電荷量大小為e、不計(jì)粒子間的相互作用力和重力。求：

（1）正、負(fù)電子同時(shí)以相同速度W=竽進(jìn)入磁場，經(jīng)過ST邊界一次后在y軸發(fā)生正

碰，求人大小;

（2）正、負(fù)電子同時(shí)以相同速度為=避跑進(jìn)入磁場，調(diào)節(jié)〃使正負(fù)電子在軸不同

位置發(fā)生正碰，求〃的可能大小。

M1P

S...................

T7×××^^×^

〃、，Vx××XV

X

×?X×i

NddQ

8.（2022屆河北省唐山市普通高中學(xué)高三（下）學(xué)業(yè)水平選擇性考試第三次模擬演練

物理試題）如圖為某導(dǎo)熱良好的容器簡化圖，內(nèi)部形狀不規(guī)則，插有一根兩端開口的璃

管。為了測量容器的容積，玻璃管與容器接口處用蠟密封。玻璃管內(nèi)部的橫截面積為S。

玻璃管內(nèi)靜止水柱封閉著高度為歷的空氣柱，此時(shí)外界的溫度為刀?，F(xiàn)把容器浸在溫

度為小的熱水中，水柱再次靜止時(shí)下方空氣柱高度為后。外界大氣壓保持不變，求：

容器容積的表達(dá)式。

9.（2022屆河北省唐山市普通高中學(xué)高三（下）學(xué)業(yè)水平選擇性考試第三次模擬演練

物理試題）如圖所示，某種材料的透明球形介質(zhì)折射率為近，半徑為七一束足夠強(qiáng)

試卷第4頁，共6頁

的單色光以〃=45。射入球體。求：單色光第1次從球體射出時(shí)的方向與入射前的夾角??

10.（2023屆河北省唐山市高三下學(xué)期三模物理試題）如圖所示，導(dǎo)熱性能良好的汽缸

開口向上豎直放在水平地面上，汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體。其中缸體質(zhì)量為

活塞質(zhì)量為，"，活塞面積為S,活塞距汽缸底部為。，汽缸壁厚度及活塞與汽缸之間的

摩擦不計(jì)?，F(xiàn)對(duì)活塞施加豎直向上的拉力，使活塞緩慢向上移動(dòng)，當(dāng)汽缸底部將要離開

地面時(shí)，使活塞停止移動(dòng)。設(shè)定環(huán)境溫度保持不變，外界大氣壓強(qiáng)為4,重力加速度

為g。求：

（1）未施加向上拉力之前，活塞靜止時(shí)缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)：

（2）從對(duì)活塞施加豎直向上的拉力到停止移動(dòng)過程中，活塞向上移動(dòng)的距離是多少。

11.（2023屆河北省唐山市高三下學(xué)期三模物理試題）如圖所示，MNPQ為邊長為工的

正方形，在三角形MNQ區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為瓦

質(zhì)量為加、電荷量為+4的帶電粒子由。點(diǎn)沿QM方向射入磁場，速度大小為片經(jīng)磁場

偏轉(zhuǎn)后由NP邊離開正方形區(qū)域。粒子重力不計(jì)，求：

（1）粒子射入磁場的初速度的最大值；

（2）若在三角形NP。區(qū)域加一平行NP邊、由N指向P方向的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度大

小為E=BV（E的大小隨V的變化而變化），發(fā)現(xiàn)粒子仍由NP邊離開正方形區(qū)域，求粒

子射入磁場的初速度的范圍。

∣2.（2023屆河北省唐山市高三下學(xué)期三模物理試題）如圖所示，傾角6=30的斜面體

固定在水平面上，一輕彈簧的下端固定在斜面底端的擋板上，輕彈簧處于原長時(shí)其上端

位于C點(diǎn)，一根不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩跨過輕質(zhì)滑輪連接物體A和B,A、B的質(zhì)量分別

為4kg和2kg,均可視為質(zhì)點(diǎn)。物體A與滑輪間的輕繩平行于斜面，與斜面間的動(dòng)摩擦

因數(shù)〃=且。現(xiàn)使物體A從距離C點(diǎn)L=Im處以%=3m∕s的初速度沿斜面向下運(yùn)動(dòng)。

4

物體A向下運(yùn)動(dòng)將彈簧壓縮到最短后，恰能回到C點(diǎn)。彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重力

加速度g取IOm∕s?不計(jì)空氣阻力，整個(gè)過程中輕繩處于拉伸狀態(tài)且物體B未與滑輪接

觸，不計(jì)滑輪摩擦。求：

（1）A沿斜面向下運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)輕繩的拉力；

（2）整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中彈簧的最大彈性勢能；

（3）物體A沿斜面向上運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度。

試卷第6頁，共6頁

參考答案:

1.(1)2m/s；4m/s；(2)R≤0.32m

【詳解】（1）設(shè)A物體下滑到底端時(shí)速度為四，由動(dòng)能定理

h

AB碰撞過程動(dòng)量守恒，設(shè)碰后A、B的速度分別為VA和VB,由動(dòng)量守恒定律可得

mAV（f=mAVΛ+mβVB

由機(jī)械能損失列式得

12?212AY

mAv0mAvΛ--mBvB=4J

代數(shù)得

VA=2Π√S

vB=4m∕s

（2）若物體B滑上半圓軌道最高到達(dá)與圓心等高處則不會(huì)脫離軌道，設(shè)軌道半徑為R

1,

-'nBvI=WgRd

解得

R=O.8m

若物體8能恰好到達(dá)圓軌道最高點(diǎn)，設(shè)軌道半徑為凡設(shè)到達(dá)最高點(diǎn)速度為V

tnv~

-----=mg

R

I2I2

解得

R=0.32m

所以R的取值范圍為a0?8m或距0.32m。

tnvCC^πm^j3ιnv

2.(1)(-0)；(2)B=B；(3)---------1-----------

qB13qBEq

【詳解】（1）如圖畫出粒子在上面磁場中的軌跡由幾何關(guān)系得，所對(duì)應(yīng)得圓心角為60。

設(shè)粒子得軌道半徑為R,根據(jù)公式

2

dmv

q'B=下

得

答案第1頁，共11頁

R=—

qB

tnv

故粒子進(jìn)入電場得坐標(biāo)為(-癡，。)

(2)如圖，粒子進(jìn)入勻強(qiáng)電場的速度分解為力和力

o

vx=vcos30

o

vv=vsin30

當(dāng)粒子到達(dá)MN時(shí)以減為零粒子以速度力進(jìn)入下面磁場做半個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)場強(qiáng)為其半

徑R/,返回電場后做類平拋運(yùn)動(dòng)，其兩次在電場的軌跡是完全相同的，因?yàn)榱Ｗ幽軌蚧氐健?/p>

點(diǎn)，所以粒子

又因?yàn)?/p>

mv;

聯(lián)立解得

BI=B

(3)設(shè)粒子在上面磁場運(yùn)動(dòng)時(shí)間為。，周期為。

T兀

F2m

設(shè)粒子第一次在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為f2,加速度為“

Eq=ma

答案第2頁，共11頁

vx=at2

設(shè)粒子在下面磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為小周期為八

?lπm

T

設(shè)粒子運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為3則

4πm?∣3tnv

t=-----1-------------

3qBEq

3.⑴26cm；(2)570K

【詳解】(1)對(duì)氣柱B：初始狀態(tài)壓強(qiáng)為

PB=P0=75CmHg

旋轉(zhuǎn)后壓強(qiáng)為

PB'=75cmHg+15cmHg=90cmHg

氣B在旋轉(zhuǎn)過程中為等溫變化，則有

PBIB=PB"/

解得

/8'=5OCm

對(duì)氣柱A：初始狀態(tài)壓強(qiáng)為

PA=Po-0g4=5°CmHg

旋轉(zhuǎn)后假設(shè)N管左側(cè)5cm水銀柱全部進(jìn)入左管，則

pA,=pfi-90cmHg

氣柱A在旋轉(zhuǎn)過程中為等溫變化，則有

PA1A=PA'1A"

解得

//'=20cm

氣柱A縮短長度為

Δ∕Λ≈IΛ-IΛ'=↑6cm>5cm

符合實(shí)際。因此N管內(nèi)右側(cè)水銀柱移動(dòng)的距離為

答案第3頁，共11頁

X=IA-IA'+ln-lll'=26cm

(2)對(duì)氣柱A：初始狀態(tài)壓強(qiáng)PA=50CmHg,氣柱長度M=36cm,溫度77=300K;最終狀態(tài)

Pj=PK+5cmHg=95cmHg

氣柱長度為/J=36cm,溫度為72,則有

PA=PA

ZT2

解得

72=570K

4.①"=√J;②不能

【詳解】①作出光路圖，如圖

由幾何知識(shí)可知，入射角i=60。，折射角，=30。，根據(jù)折射定律得

Sini

H=——

sinr

代入數(shù)據(jù)解得

∏=6

②設(shè)臨界角為C則

√3

SinC=-=——

n3

C=arcsin且>30°

3

由圖中幾何關(guān)系可知，折射光線中恰好射到M點(diǎn)的光線，在M點(diǎn)的入射角仍為30。，小于

臨界角arcsin3，不能發(fā)生全反射。

3

答案第4頁，共11頁

5.(1)0.4sin(5πf+工)m；(2)9.7s

6

【詳解】(1)由圖可知再過質(zhì)點(diǎn)。到達(dá)波峰；即

O

T1

-=—S

615

解得

Γ=0.4s

所以

2π

ω-——

T

解得

ω=5πrad∕s

質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方程為

X=Asin(ωt+φ)

由圖知A=O.4m,所以質(zhì)點(diǎn)α的振動(dòng)方程為

x=0.4sin(5πt+—)m

6

(2)設(shè)波長為2波速h波由。時(shí)刻傳播到6點(diǎn)所用時(shí)間為由圖知λ=0.2m

又因?yàn)?/p>

λ

V=—

T

解得

v=0.5m∕s

故

4.5-0.2

L-----------

V

解得

∕∣=8.6s

設(shè)波傳播到達(dá)b點(diǎn)后又經(jīng)過t2,b點(diǎn)第三次到達(dá)波峰

則

11

仔7

故總時(shí)間為

/=0+/2=9.7s

答案第5頁，共11頁

6?(1)3⑵F舟⑶S

【詳解】(1)設(shè)力尸作用的距離為X時(shí)，滑塊A向左速度最大，此時(shí)滑塊A加速度為零，

由牛頓第二定律得

F-Jtr=O

解得，撤去恒力時(shí)，彈簧的型變量為

F

X=-

k

(2)撤去尸之后的運(yùn)動(dòng)過程，當(dāng)滑塊A向右運(yùn)動(dòng)至彈簧為自然長度時(shí)，滑塊A的速度最大,

此時(shí)尸做的功全部轉(zhuǎn)化為滑塊A的動(dòng)能，由動(dòng)能定理得

P12

解得，滑塊A的最大速度為

(3)滑塊A向右速度為%時(shí)，滑塊B開始脫離墻壁，之后系統(tǒng)機(jī)械能守恒、動(dòng)量守恒。

當(dāng)A、B速度相等為V時(shí)，系統(tǒng)的彈性勢能最大，依據(jù)動(dòng)量守恒有

mvm=(tn+tri)v

依據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒有

1

—mv~^y=-(m+tn)v+En

22、7P

解得，系統(tǒng)的最大彈性勢能為

E=—

p2k

7.(1)?i(2)見解析

2

【詳解】(1)設(shè)正、負(fù)電子以速度刃在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為〃，根據(jù)

牛頓第二定律有

mv;2

Bevl=——l

4

解得

d

n=2

如圖所示，根據(jù)對(duì)稱性可知

答案第6頁，共11頁

h=r.=—

12

(2)設(shè)正、負(fù)電子以速度也在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為⑶根據(jù)牛頓第二

定律有

Bev,=遮

^「2

解得

如圖所示(僅畫機(jī)=1時(shí)的情景，根=2時(shí)在左右磁場中各重復(fù)了兩次機(jī)=1時(shí)的運(yùn)動(dòng)，依次類

推)，當(dāng)時(shí)，正、負(fù)電子僅可能在。點(diǎn)發(fā)生正碰，根據(jù)幾何關(guān)系有

(h-r)2+I=W(An=1,2,3)

2￡

解得

h=-----------d(機(jī)=1,2,3)

答案第7頁，共11頁

當(dāng)/7<∕?2時(shí)，如圖所示，正、負(fù)電子在兩磁場中存在往復(fù)運(yùn)動(dòng)的情況，根據(jù)幾何關(guān)系有

解得

Γ,______

h=-d--√3√-4(n=2,3,4...)

44〃

M?↑y

T?Sh2-T1Shx

-T2-Ti

【詳解】設(shè)容器的容積為玲，則封閉氣體

V∣=V0+Shi

V2=Vo+Sh2

封閉氣體做等壓變化，由蓋呂薩克定律得

匕=以

ZT2

得

TIShQ-T、ShT

12-1?

9.30°

【詳解】設(shè)射入球體時(shí)的折射角為小則由折射定律得

sinL

n=--l

sin4

單色光第1次從球體射出時(shí)的入射角為力，折射角為2則由折射定律得

答案第8頁，共11頁

sinr)

n=------

Sini2

山幾何關(guān)系得

ri-12

則

/7=12=30°

a=2(z∕-∏)-30°

（M+，〃）四

10.(1)p+――；(2)

nPOS-Mg

【詳解】（1）選活塞為研究對(duì)象，根據(jù)平衡條件有

PIS=POS+mg

解得

?

（2）選缸體為研究對(duì)象，當(dāng)氣缸底部將要離開地面時(shí)，根據(jù)平衡條件有

P2S+Mg=p0S

解得

_Mg

Pi=Po--/

選封閉氣體為對(duì)象，根據(jù)玻意耳定律有

P1L1S=p2L2S

解得

P2S1nτl

-POS-Mg

則活塞移動(dòng)的距離為

clBLqBL<?,<qBL

IL⑴『⑵近開口壁

【詳解】（1）要使帶電粒子從NP邊離開正方形區(qū)域，其偏轉(zhuǎn)半徑最大值為

R=L

根據(jù)

答案第9頁，共11頁

解得

V=迺

mm

(2)在三角形NPQ區(qū)域施加電場后，使帶電粒子仍從NP邊離開正方形區(qū)域，設(shè)射入最小

速度為匕，對(duì)應(yīng)半徑為4,根據(jù)

2

q%B=-L

rι

帶電粒子進(jìn)入電場后做類平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)

「1ar。

L-η=vlt9rλ~~

根據(jù)

qE=nuι

根據(jù)題意有

qBvx=ma

解得

qBL

1(ι+?V∑),“

則帶電粒子射入磁場的速度范圍為