吉林省長春市高考物理三年（2021-2023）模擬題（一模）匯編-02解答題

吉林省長春市高考物理三年（2021-2023）模擬題（一模）按

題型分類匯編-02解答題

一、解答題

1.（2022?吉林長春?統(tǒng)考一模）2021年7月，神舟十二號航天員劉伯明、湯洪波身著我

國自主研制的新一代“飛天”艙外航天服成功出艙。航天服在使用前要在地面實驗室內(nèi)進(jìn)

行氣密性測試，已知實驗室內(nèi)的熱力學(xué)溫度為"、壓強(qiáng)為P。，在某次測試中，向密閉

的航天服內(nèi)充入一定量的氣體，并將航天服上的所有閥門擰緊，此時航天服內(nèi)氣體的溫

度為丸（/>1）、壓強(qiáng)為S）（k>y）,經(jīng)過一段時間后航天服內(nèi)氣體的溫度降至4。

不考慮航天服內(nèi)部體積的變化，航天服內(nèi)的氣體視為理想氣體。求：

（1）航天服內(nèi)氣體的溫度降至1時，航天服內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p；

（2）航天服內(nèi)氣體的溫度降至《時，將航天服上的閥門打開，緩慢放氣至航天服內(nèi)氣

體與外界達(dá)到平衡時，航天服內(nèi)剩余氣體與放出的氣體的質(zhì)量之比。

2.（2022.吉林長春.統(tǒng)考一模）一小球由傾角為30。斜面的底端以一定的初速度沿斜面向

上運(yùn)動，如圖是小球運(yùn)動的頻閃照片，頻閃時間間隔相同，小球在斜面上依次經(jīng)過A、

B、C、。、E點(diǎn)。已知小球向上經(jīng)過A點(diǎn)時的速度為%,各段距離之比

XA∕Λ?:Xs：JVOE=6：2:1:3,小球在運(yùn)動過程中所受阻力大小不變。求：

（1）小球所受阻力和重力大小之比；

（2）小球向下運(yùn)動經(jīng)過8點(diǎn)時速度的大小。

3.（2022?吉林長春?統(tǒng)考一模）如圖所示，質(zhì)量M=5.0kg的小車以v=2?0m∕s的速度在

光滑的水平面上向左運(yùn)動，小車上AO部分是表面粗糙的水平軌道，CC部分是:光滑

圓弧軌道，整個軌道均由絕緣材料制成，小車所在空間內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)電場和垂直

紙面向里的勻強(qiáng)磁場，電場強(qiáng)度大小E=50N∕C,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=2.0Tt,現(xiàn)有一質(zhì)

量機(jī)=2.0kg、帶負(fù)電的電荷量q=0?10C的滑塊，以%=IOmZs的水平速度從小車左端A

處向右沖上小車，第一次通過力點(diǎn)時速度的大小M=5.0m∕s,滑塊可視為質(zhì)點(diǎn)，忽略運(yùn)

動電荷產(chǎn)生的磁場，gΦ<IOnVs3o求：

（1）求滑塊從A到。的過程中，小車、滑塊組成的系統(tǒng)損失的機(jī)械能；

（2）若圓弧軌道的半徑r=Im,滑塊剛過。點(diǎn)時對軌道壓力的大??；

（3）當(dāng)滑塊通過。點(diǎn)時，立即撤去磁場，若滑塊不能沖出圓弧軌道，求圓弧的最小半

徑。

4.（2021?吉林長春?統(tǒng)考一模）如圖所示，在正六邊形ABeoEF的內(nèi)接圓范圍內(nèi)存在著

方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可以調(diào)節(jié)。正六邊形的邊長為/,。為

正六邊形的中心點(diǎn)，M、N分別為內(nèi)接圓與正六邊形AB邊和BC邊的切點(diǎn)，在M點(diǎn)安

裝一個粒子源，可向磁場區(qū)域內(nèi)沿著垂直磁場的各個方向發(fā)射比荷為"、速率為V的粒

tn

子，不計粒子重力。

（1）若沿方向射入磁場的粒子恰能從N點(diǎn)離開磁場，求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的

大??；

（2）若勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小調(diào)節(jié)為B=正絲，求粒子源發(fā)射的粒子在磁場中運(yùn)

3ql

動的最長時間。

5.（2021.吉林長春.統(tǒng)考一模）豎直面內(nèi)一傾斜軌道與一足夠長的水平軌道通過一小段

光滑圓弧平滑連接，小物塊B靜止于水平軌道的最左端如圖（a）所示。Z=O時刻，小

物塊A在傾斜軌道上從靜止開始下滑，一段時間后與B發(fā)生彈性碰撞（碰撞時間極短）,

試卷第2頁，共6頁

碰撞后A沿傾斜軌道向上運(yùn)動直至速度減為零。物塊A在上述過程中運(yùn)動的v-t圖像如

圖(b)所示，圖中的口和〃均為未知量。已知A的質(zhì)量為初，初始時A與B的高度

差為H,重力加速度大小為g,不計空氣阻力。

(1)求物塊B的質(zhì)量；

(2)在圖(b)所描述的整個運(yùn)動過程中，求摩擦力對物塊A所做的功。

6.(2021.吉林長春.統(tǒng)考一模)長為L的直玻璃管開口向下懸浮在水銀液體中，此時管

中的水銀柱高為gz,玻璃管底部剛好與水銀液面相平，如圖所示。環(huán)境溫度為To,大

氣壓強(qiáng)為po,重力加速度大小為g,水銀的密度為夕，玻璃管壁厚度忽略不計。若緩慢

升高環(huán)境溫度到T,穩(wěn)定時玻璃管漂浮于水銀面上，且露出水銀液面本題中所有

物理量的單位均采用國際單位制。求：

(1)此時玻璃管內(nèi)外水銀液面的高度差Λ;

(2)升溫后的環(huán)境溫度T.

7.(2021?吉林長春?統(tǒng)考一模)在真空中有一個質(zhì)地均勻的半圓柱形透明物體橫截面如

圖所示，。點(diǎn)為半圓截面的圓心，AB為其直徑，且直徑等于乩細(xì)激光束在真空中沿平

行于AB的直線CD傳播，在。點(diǎn)經(jīng)折射進(jìn)入透明物體，而后直接從B點(diǎn)射出。已知在

。點(diǎn)發(fā)生折射時的折射角為30。，光在真空中傳播的速度為c。求：

(1)透明物體的折射率；

(2)細(xì)激光束在透明物體中傳輸?shù)臅r間。

AOB

8.(2021?吉林長春?統(tǒng)考一模)冰壺比賽是在水平冰面上進(jìn)行的體有項目。比賽場地示

意圖如圖所示，某次比賽時，運(yùn)動員從起滑架處推著紅冰壺出發(fā)，在投擲線AB處放手

讓紅冰壺以一定的速度滑出，沿虛線向圓心運(yùn)動，并以L2π√s的速度與對方置于圓壘

圓心O處的相同質(zhì)量的藍(lán)冰壺發(fā)生正碰，且碰后藍(lán)冰壺滑行2.7m停下。已知兩冰壺與

冰面間的動摩擦因數(shù)均為M=0?015,重力加速度g取Iom/S?。求：

(1)碰撞后紅冰壺的速度大??；

(2)碰撞后兩冰壺的最遠(yuǎn)距離。

A

9.(2021?吉林長春?統(tǒng)考一模)在豎直平面，上建立如圖所示的直角坐標(biāo)系。孫，在第

一象限內(nèi)存在沿X軸正方向的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度大小為民在第三象限內(nèi)存在垂直紙

面向外的勻強(qiáng)磁場和沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,一質(zhì)量機(jī)=10g、

電荷量4=0.1C的帶負(fù)電小球從X軸上的點(diǎn)”(2.5cm,0)以一定的初速度垂直X軸射入第

一象限，并能從y軸上的點(diǎn)b(0,5cm)垂直)，軸進(jìn)入第二象限，并能從X軸上的C點(diǎn)(圖

中未標(biāo)出)進(jìn)入第三象限做勻速圓周運(yùn)動，最后從y軸上的d點(diǎn)垂直y軸進(jìn)入第四象限。

已知重力加速度g取IOm八2。求:

(O電場強(qiáng)度E的大??；

(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。?/p>

(3)d點(diǎn)到。點(diǎn)的距離。

試卷第4頁，共6頁

i?/em

b

10.(2021?吉林長春?統(tǒng)考一模)如圖所示，結(jié)構(gòu)相同的絕熱汽缸A與導(dǎo)熱汽缸B均固定

于地面，由水平剛性細(xì)桿連接的絕熱活塞人橫截面積相同，與兩汽缸間均無摩擦。

兩汽缸中封閉著一定質(zhì)量的理想氣體。開始時活塞靜止，活塞與各自汽缸底部距離均相

等，8汽缸中氣體壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng)Po=LOXlO'Pa,A汽缸中氣體溫度”=300K,設(shè)

環(huán)境溫度始終不變?，F(xiàn)通過電熱絲緩慢加熱A汽缸中的氣體，停止加熱時活塞匕到底部

2

的距離為最初的二。

(1)求此時B汽缸中氣體的壓強(qiáng)；

(2)求此時A汽缸中氣體的溫度。

11.(2021?吉林長春?統(tǒng)考一模)如圖所示是一個半徑為R的半球形透明物體的側(cè)視圖，

該物體的折射率為〃=G，現(xiàn)在有一束截面為圓形的光柱垂直照射到半球體的底面上，

光柱中心線與OA重合，光柱的截面半徑大小可調(diào)，不考慮光線在透明物體內(nèi)部的反射。

(1)光柱的半徑由極小逐漸調(diào)大過程中發(fā)現(xiàn)當(dāng)半徑超過一定值時，透明體左側(cè)透光面

積將不再變化，求此時光柱的半徑；

(2)將光柱半徑調(diào)為極小且平移到距。點(diǎn)E處入射，求出射光線與OA軸線的交點(diǎn)到

2

。點(diǎn)的距離。

試卷第6頁，共6頁

參考答案:

【詳解】（1）以航天服內(nèi)的氣體為研究對象，在降至室溫的過程中，航天服內(nèi)的氣體做等容

變化，即

kp°=P

yτ0~τ0

解得

k

P=-P

Y0

（2）對航天服內(nèi)原來所有的氣體進(jìn)行整體分析，放氣的過程中其氣體壓強(qiáng)由P減至P。、體

積由V增大至V、溫度不變。由玻意爾定律得

PV=P.V'

同溫度、同壓強(qiáng)下，同種氣體的質(zhì)量之比等于體積之比，即

~V-v

聯(lián)立解得

ιn版k-γ

I歷

2.（1）-；（2）%O

640

【詳解】（1）由勻變速直線運(yùn)動規(guī)律可知，只有當(dāng)初速度（或末速度）為零時，連續(xù)相等的

兩段時間內(nèi)物體位移之比為1:3（或3:1）,則由

XAR:XBC=6:2=3:1

可得，C點(diǎn)為最高點(diǎn)，設(shè)小球沿斜面向上、向下運(yùn)動時加速度大小分別為《、?2,頻閃時間

間隔為r，根據(jù)位移時間公式，有

I2

XBC=］卬

12

XCD=5?

解得

答案第1頁，共11頁

q=2

a21

由牛頓第二定律得

mgsin0+f=ma{

mgsinθ-f=ma2

解得

mg6

(2)B點(diǎn)是從A到C運(yùn)動的時間中點(diǎn)，故有

從B到C,根據(jù)速度位移公式，有

V=

B.E2α∣x∣1c

從C到B根據(jù)速度位移公式，有

vBF=2/XBC

聯(lián)立解得

&

%下=丁。

3.(I)Δfi=85J；(2)∕?=76N;⑶R=-m

【詳解】(1)設(shè)滑塊從A到。時，小車的速度大小為匕，滑塊從A運(yùn)動到。的過程中系統(tǒng)

動量守恒，以向右為正方向，有

mv0-Mv=mvl+Mv^

解得

v2=O

設(shè)小車與滑塊組成的系統(tǒng)損失的機(jī)械能為AE,則有

ΔE=?mv^.+—Mv'-?/HV,2

20221

解得

ΔE=85J

(2)設(shè)滑塊剛過。點(diǎn)時，受到軌道的支持力為入，由牛頓第二定律可得

答案第2頁，共11頁

Fti-(mg+qE+qviB)=m

解得

Fti=76N

由牛頓第三定律可得滑塊對軌道的壓力大小為

/=五N=76N

(3)設(shè)圓弧最小半徑為R,滑塊沿圓弧軌道上升到最大高度R時，滑塊與小車具有共同的

速度M,由動量守恒定律可得

∕>jv1=[m+M)v'

解得

V=-m/s

7

由能量守恒關(guān)系得

2,2

?nzvl=-?(w+Λ√)v+(Ing+qE)R

解得

R=-m

7

2mv√3Λ-/

4.(I)Bn=--;G

q∣

【詳解】(1)粒子以速率由沿Mo方向射入磁場，恰能從N點(diǎn)離開磁場，軌跡如圖：

設(shè)軌跡半徑為n

答案第3頁，共11頁

則

解得

Ti=-1

12

由牛頓第二定律可得

,

qvB=m—

解得

B=生

q∣

（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度變化以后，大量此類粒子從M點(diǎn)射入磁場

由牛頓第二定律可得

聲

qvB=m—

弓

解得

r2-y∕3l

粒子方向任意，粒子在磁場中運(yùn)動時間最長時，弧長（劣?。┳铋L，對應(yīng)的弦長最長（磁場

圓的直徑），軌跡如圖

粒子在磁場中運(yùn)動的最長時間

答案第4頁，共11頁

T

t∏≡--6-

r2πr

Tr=-----2

V

_島7

,max-—'o

3v

4

5.(1)2m；(2)—mgH

【詳解】(1)根據(jù)圖6),刃為物塊A在碰撞前瞬間速度的大小，/為其碰撞后瞬間速度的

大小。設(shè)物塊B的質(zhì)量為加，碰撞后瞬間的速度大小為M,由動量守恒定律和機(jī)械能守恒

定律有

zV1.''

mvλ=rn(--^)+mv

~^mv?=g'"(—g)2+；"?’盧

解得

mf=2tn

(2)在圖(b)所描述的運(yùn)動中，設(shè)物塊A與軌道間的滑動摩擦力大小為人下滑過程中所走

過的路程為S/,返回過程中所走過的路程為S2,上升至最高點(diǎn)高度為〃，整個過程中摩擦力

所做的功為W,由動能定理有

mgH-βi=-?-/nv2-O

從圖(?)所給的廿圖線可知

1

M=5卬I

?y2=?j?,y?(l?2rι-r∣)

由幾何關(guān)系

魚=JL

siH

在整個過程中摩擦力對物塊A所做的功為

ψ=-(∕?1+A)

可得

,4

IV=—mgH

答案第5頁，共11頁

6.(l)??;(2)1.5?

【詳解】(1)初態(tài)管內(nèi)外水面的高度差

試管中氣柱長度

試管懸浮在水中受到的浮力與重力平衡，溫度緩慢升高，試管緩慢上升，但排開水的體積保

持不變，則玻璃管內(nèi)外水銀液面高度差

Ii=-L

2

(2)試管中氣柱長度

113

^=(4+2)￡=4￡

管內(nèi)氣體做等壓變化，根據(jù)蓋呂薩克定律有

LiSL2S

\=~

解得

T=?.5T0

7.⑴行6⑵/=￥

2c

【詳解】(I)由幾何關(guān)系可知，入射角為60。，

則根據(jù)光的折射定律

Sina

n-------

sinβ

解得

n=√3

(2)根據(jù)〃=￡得

V

√3

V=——C

3

答案第6頁，共11頁

光線在介質(zhì)中傳播路徑DB的長度

s=2rcosβ

光束在透明物體內(nèi)測傳播時間

AS3d

?r=-=—

V2c

8.(1)v1=0.3m∕s;(2)2.4m

【詳解】(1)設(shè)紅冰壺碰撞前、后的速度分別為％、vl,藍(lán)冰壺碰撞后的速度為匕，設(shè)冰壺

質(zhì)量均為機(jī)，撞后紅、藍(lán)冰壺滑行的距離為為，巧

對碰后藍(lán)冰壺分析

μmg=ma

學(xué)

工=『

22a

聯(lián)立解得

v2=0.9m∕s

對碰撞過程分析，設(shè)%方向為正方向，由系統(tǒng)動量守恒得

∕πv0=∕7ivl+mv2

解得

v1=0.3m∕s

(2)對碰后紅冰壺分析有

μmg=ma

可得

又由于匕＜為，則兩者最遠(yuǎn)距離出現(xiàn)在均靜止時

紅冰壺從開始運(yùn)動到停止的過程中

2

,2a

解得

x1=0.3m

答案第7頁，共11頁

則兩冰壺相距最遠(yuǎn)的距離為

?x=x2-x1=2.4m

9.(1)f,=0.5V∕m;(2)3=2T;(3)∣(√5+l)cm

【詳解】(1)粒子在第一象限內(nèi)的運(yùn)動過程中：

在豎直方向上，小球做末速度為0的豎直上拋運(yùn)動，則有

12

yh=-gt^

在水平方向上，小球做初速度為O的勻加速直線運(yùn)動，根據(jù)公式有

乙="

根據(jù)牛頓第二定律

EIq=max

解得

&=嗎=0.5V∕m

q

(2)帶電小球在第二象限做平拋運(yùn)動，初速度為其在第一象限內(nèi)運(yùn)動的末速度，則有

Vb=axt

解得

vh=O.5m∕s

豎直方向

12

%=理

vv=lm∕s

水平方向

xe=W=5cm

則小球進(jìn)入第三象限的速度為

V=M+V；=半m/s

因為從y軸上的〃點(diǎn)垂直y軸進(jìn)入第四象限，則其圓心一定在)，軸上，做出粒子運(yùn)動軌跡,

由三角形相似可得

答案第8頁，共11頁

V

有幾何關(guān)系可以得到

根據(jù)牛頓第二定律

V2

Bqv-m——

r

解得

B=2T

(3)設(shè)小球圓周運(yùn)動的圓心為。I,由幾何關(guān)系可知

OOI=2.5cm

故

yd=r+OOl

所以d點(diǎn)到。點(diǎn)的距離為宗石+犧

5

10.(1)pB=2.5×10Pa;(2)TA=1200K

【詳解】①對汽缸B中的氣體，由玻意耳定律

MZ=PB∣V

解得

PB=2.5×IO5Pa

②加熱前A汽缸中的氣體壓強(qiáng)等于B汽缸中的氣體壓強(qiáng)

5

P0=LOxlOPa

答案第9頁，共11頁

由于通過剛性細(xì)桿連接活塞，加熱穩(wěn)定后有