近三年2020-2022高考物理真題按題型分類匯編-解答題（含解析）

近三年2020-2022高考物理真題按題型分類匯編一解答題（含

解析）

一、解答題

1.（2022?全國?高考真題）將一小球水平拋出，使用頻閃儀和照相機對運動的小球進行

拍攝，頻閃儀每隔。.05s發(fā)出一次閃光。某次拍攝時，小球在拋出瞬間頻閃儀恰好閃光,

拍攝的照片編輯后如圖所示。圖中的第一個小球為拋出瞬間的影像，每相鄰兩個球之間

被刪去了3個影像，所標(biāo)出的兩個線段的長度名和s?之比為3：7o重力加速度大小取

g=10m/s2,忽略空氣阻力。求在拋出瞬間小球速度的大小。

2.（2022?全國?高考真題）光點式檢流計是一種可以測量微小電流的儀器，其簡化的工

作原理示意圖如圖所示。圖中A為輕質(zhì)絕緣彈簧，C為位于紙面上的線圈，虛線框內(nèi)有

與紙面垂直的勻強磁場；M為置于平臺上的輕質(zhì)小平面反射鏡，輕質(zhì)剛性細(xì)桿。的一

端與M固連且與鏡面垂直、另一端與彈簧下端相連，P2為圓弧形的、帶有均勻刻度的

透明讀數(shù)條，PQ的圓心位于M的中心。使用前需調(diào)零:使線圈內(nèi)沒有電流通過時，M豎

直且與紙面垂直；入射細(xì)光束沿水平方向經(jīng)P2上的。點射到M上后沿原路反射。線圈

通入電流后彈簧長度改變，使"發(fā)生傾斜，入射光束在M上的入射點仍近似處于尸。的

圓心，通過讀取反射光射到P2上的位置，可以測得電流的大小。已知彈簧的勁度系數(shù)

為k,磁場磁感應(yīng)強度大小為8,線圈C的匝數(shù)為N。沿水平方向的長度為/,細(xì)桿。

的長度為d,圓弧尸2的半徑為r,d遠大于彈簧長度改變量的絕對值。

（1）若在線圈中通入的微小電流為/,求平衡后彈簧長度改變量的絕對值A(chǔ)x及PQ上反

射光點與。點間的弧長s；

（2）某同學(xué)用此裝置測一微小電流，測量前未調(diào)零，將電流通入線圈后，尸。上反射光

點出現(xiàn)在。點上方，與。點間的弧長為馬、保持其它條件不變，只將該電流反向接入,

則反射光點出現(xiàn)在。點下方，與。點間的弧長為$2。求待測電流的大小。

3.（2022?全國?統(tǒng)考高考真題）如圖，容積均為％、缸壁可導(dǎo)熱的A、8兩汽缸放置在

壓強為P。、溫度為《的環(huán)境中；兩汽缸的底部通過細(xì)管連通，A汽缸的頂部通過開口C

與外界相通：汽缸內(nèi)的兩活塞將缸內(nèi)氣體分成I、II、III、W四部分，其中第H、III部

分的體積分別為1％和;匕、環(huán)境壓強保持不變，不計活塞的質(zhì)量和體積，忽略摩擦。

o4

（1）將環(huán)境溫度緩慢升高，求B汽缸中的活塞剛到達汽缸底部時的溫度；

（2）將環(huán)境溫度緩慢改變至27；,然后用氣泵從開口C向汽缸內(nèi)緩慢注入氣體，求A

汽缸中的活塞到達汽缸底部后，3汽缸內(nèi)第IV部分氣體的壓強。

4.（2022?全國?高考真題）如圖，邊長為a的正方形48C。為一棱鏡的橫截面，M為AB

邊的中點。在截面所在的平面，一光線自M點射入棱鏡，入射角為60。，經(jīng)折射后在

8c邊的N點恰好發(fā)生全反射，反射光線從C。邊的尸點射出棱鏡，求棱鏡的折射率以

及尸、C兩點之間的距離。

5.（2022?全國?統(tǒng)考高考真題）如圖，一不可伸長的細(xì)繩的上端固定，下端系在邊長為

/=0.40m的正方形金屬框的一個頂點上。金屬框的一條對角線水平，其下方有方向垂

直于金屬框所在平面的勻強磁場。已知構(gòu)成金屬框的導(dǎo)線單位長度的阻值為

試卷第2頁，共10頁

2=5.0xl0~3Q/m;在f=0到/=3.0s時間內(nèi)，磁感應(yīng)強度大小隨時間r的變化關(guān)系為

B（r）=0.3-0.k（SI）o求：

（1）f=2.0s時金屬框所受安培力的大??；

（2）在t=0到f=2.0s時間內(nèi)金屬框產(chǎn)生的焦耳熱。

6.（2022.全國.統(tǒng)考高考真題）如圖（a）,一質(zhì)量為機的物塊A與輕質(zhì)彈簧連接，靜止

在光滑水平面上：物塊8向A運動，/=0時與彈簧接觸，至打=2辦時與彈簧分離，第一

次碰撞結(jié)束，A、B的VT圖像如圖（b）所示。已知從7=0至/=?（）時間內(nèi)，物塊A運

動的距離為0.36卬°。A、B分離后，A滑上粗糙斜面，然后滑下，與一直在水平面上運

動的B再次碰撞，之后A再次滑上斜面，達到的最高點與前一次相同。斜面傾角為

仇sin6=0.6）,與水平面光滑連接。碰撞過程中彈簧始終處于彈性限度內(nèi)。求

（1）第一次碰撞過程中，彈簧彈性勢能的最大值；

（2）第一次碰撞過程中，彈簧壓縮量的最大值；

（3）物塊A與斜面間的動摩擦因數(shù)。

7.（2022?全國?高考真題）如圖，一豎直放置的汽缸由兩個粗細(xì)不同的圓柱形筒組成，

汽缸中活塞I和活塞II之間封閉有一定量的理想氣體，兩活塞用一輕質(zhì)彈簧連接，汽缸

連接處有小卡銷，活塞H不能通過連接處?；钊鸌、II的質(zhì)量分別為2租、面積分

別為2S、S,彈簧原長為初始時系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，此時彈簧的伸長量為QU,活

塞I、II到汽缸連接處的距離相等，兩活塞間氣體的溫度為"。己知活塞外大氣壓強為

P。，忽略活塞與缸壁間的摩擦，汽缸無漏氣，不計彈簧的體積。（重力加速度常量g）

（1）求彈簧的勁度系數(shù)；

（2）緩慢加熱兩活塞間的氣體，求當(dāng)活塞n剛運動到汽缸連接處時，活塞間氣體的壓

強和溫度。

8.（2022?全國?圖考真題）一細(xì)束單色光在三棱鏡ABC的側(cè)面AC上以大角度由。點入

射（入射面在棱鏡的橫截面內(nèi)），入射角為3經(jīng)折射后射至AB邊的E點，如圖所示，

逐漸減小i,E點向8點移動，當(dāng)sini=3時，恰好沒有光線從邊射出棱鏡，且

DE=DA,求棱鏡的折射率。

9.（2021.全國?高考真題）一籃球質(zhì)量為%=Q60kg,一運動員使其從距地面高度為

4=L8m處由靜止自由落下，反彈高度為％=1.2m。若使籃球從距地面％=1.5m的高

度由靜止下落，并在開始下落的同時向下拍球、球落地后反彈的高度也為L5m。假設(shè)

運動員拍球時對球的作用力為恒力，作用時間為"0.20s；該籃球每次與地面碰撞前后

的動能的比值不變。重力加速度大小取g=10m/s2,不計空氣阻力。求：

（1）運動員拍球過程中對籃球所做的功；

（2）運動員拍球時對籃球的作用力的大小。

10.（2021?全國?高考真題）如圖，一傾角為a的光滑固定斜面的頂端放有質(zhì)量0.06kg

的U型導(dǎo)體框，導(dǎo)體框的電阻忽略不計；一電阻R=3。的金屬棒CO的兩端置于導(dǎo)體框

上，與導(dǎo)體框構(gòu)成矩形回路CDE尸；E尸與斜面底邊平行，長度Z=0.6m。初始時。與

3

E尸相距s°=0.4m,金屬棒與導(dǎo)體框同時由靜止開始下滑，金屬棒下滑距離瓦=；7m后

進入一方向垂直于斜面的勻強磁場區(qū)域，磁場邊界（圖中虛線）與斜面底邊平行；金屬

棒在磁場中做勻速運動，直至離開磁場區(qū)域。當(dāng)金屬棒離開磁場的瞬間，導(dǎo)體框的防邊

正好進入磁場，并在勻速運動一段距離后開始加速。已知金屬棒與導(dǎo)體框之間始終接觸

試卷第4頁，共10頁

良好，磁場的磁感應(yīng)強度大小3=IT,重力加速度大小取g=lOm/s'sinc=0.6。求:

（1）金屬棒在磁場中運動時所受安培力的大?。?/p>

（2）金屬棒的質(zhì)量以及金屬棒與導(dǎo)體框之間的動摩擦因數(shù)；

（3）導(dǎo)體框勻速運動的距離。

11.（2021?全國?高考真題）如圖，一玻璃裝置放在水平桌面上，豎直玻璃管A、B、C

粗細(xì)均勻，A、B兩管的上端封閉，C管上端開口，三管的下端在同一水平面內(nèi)且相互

連通。A、B兩管的長度分別為4=13.5cm,4=32cm。將水銀從C管緩慢注入，直至

B、C兩管內(nèi)水銀柱的高度差。=5cm。已知外界大氣壓為Po=75cmHg。求A、B兩管

12.（2021.全國?高考真題）用插針法測量上、下表面平行的玻璃磚的折射率。實驗中用

A、B兩個大頭針確定入射光路、C、D兩個大頭針確定出射光路，。和分別是入射

點和出射點，如圖（a）所示。測得玻璃磚厚度為〃=15.0mm,A到過。點的法線ON的

WAM-10.0mm,A/到玻璃磚的距離MO=20.0mm,O'到。A/的距離為s=5.0mm。

（i）求玻璃磚的折射率；

（ii）用另一塊材料相同，但上下兩表面不平行的玻璃磚繼續(xù)實驗，玻璃磚的截面如圖

（6）所示。光從上表面入射，入射角從。逐漸增大，達到45。時，玻璃放下表面的出射

光線恰好消失。求此玻璃磚上下表面的夾角。

一邊長為/o的正方形金屬框abed固定在水平面內(nèi),

空間存在方向垂直于水平面、磁感應(yīng)強度大小為3的勻強磁場。一長度大于J丸的均勻

導(dǎo)體棒以速率v自左向右在金屬框上勻速滑過，滑動過程中導(dǎo)體棒始終與ac垂直且中

點位于ac上，導(dǎo)體棒與金屬框接觸良好。已知導(dǎo)體棒單位長度的電阻為r,金屬框電阻

可忽略。將導(dǎo)體棒與a點之間的距離記為尤,求導(dǎo)體棒所受安培力的大小隨x(0<%<A)

變化的關(guān)系式。

14.(2020?全國■統(tǒng)考高考真題)如圖，相距L=11.5m的兩平臺位于同一水平面內(nèi)，二者

之間用傳送帶相接。傳送帶向右勻速運動，其速度的大小v可以由驅(qū)動系統(tǒng)根據(jù)需要設(shè)

定。質(zhì)量相=10kg的載物箱(可視為質(zhì)點)，以初速度"=5.0m/s自左側(cè)平臺滑上傳送

帶。載物箱與傳送帶間的動摩擦因數(shù)〃=0.10,重力加速度取g=10m/s2。

(1)若v=4.0m/s,求載物箱通過傳送帶所需的時間；

(2)求載物箱到達右側(cè)平臺時所能達到的最大速度和最小速度；

(3)若尸6.0m/s,載物箱滑上傳送帶加=，$后，傳送帶速度突然變?yōu)榱?。求載物箱從左

側(cè)平臺向右側(cè)平臺運動的過程中，傳送帶對它的沖量。

試卷第6頁，共10頁

15.(2020?全國?高考真題)如圖，兩側(cè)粗細(xì)均勻、橫截面積相等、高度均為”=18cm的

U型管，左管上端封閉，右管上端開口。右管中有高尸4cm的水銀柱，水銀柱上表面

離管口的距離/=12cm。管底水平段的體積可忽略。環(huán)境溫度為。=283K。大氣壓強p°

=76cmHg,,

(i)現(xiàn)從右側(cè)端口緩慢注入水銀(與原水銀柱之間無氣隙)，恰好使水銀柱下端到達右

管底部。此時水銀柱的高度為多少？

(ii)再將左管中密封氣體緩慢加熱，使水銀柱上表面恰與右管口平齊，此時密封氣體

的溫度為多少？

16.(2020.全國.統(tǒng)考高考真題)如圖，一折射率為百的材料制作的三棱鏡，其橫截面

為直角三角形ABC,ZA=90°,N3=30。。一束平行光平行于8c邊從AB邊射入棱鏡，

不計光線在棱鏡內(nèi)的多次反射，求AC邊與邊上有光出射區(qū)域的長度的比值。

17.(2020?全國?高考真題)如圖，在09區(qū)兒區(qū)域中存在方向垂直于紙面的

勻強磁場，磁感應(yīng)強度B的大小可調(diào)，方向不變。一質(zhì)量為電荷量為q(q>0)的

粒子以速度W從磁場區(qū)域左側(cè)沿?zé)o軸進入磁場，不計重力。

(1)若粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后穿過y軸正半軸離開磁場，分析說明磁場的方向，并求在這

種情況下磁感應(yīng)強度的最小值Bm；

(2)如果磁感應(yīng)強度大小為與，粒子將通過虛線所示邊界上的一點離開磁場。求粒子

在該點的運動方向與X軸正方向的夾角及該點到X軸的距離。

B

Vo

?f

Ohx

18.（2020?全國?統(tǒng)考高考真題）如圖，一豎直圓管質(zhì)量為M,下端距水平地面的高度為

H,頂端塞有一質(zhì)量為機的小球。圓管由靜止自由下落，與地面發(fā)生多次彈性碰撞，且

每次碰撞時間均極短；在運動過程中，管始終保持豎直。已知M=4〃z,球和管之間的滑

動摩擦力大小為4mg,g為重力加速度的大小，不計空氣阻力。

（1）求管第一次與地面碰撞后的瞬間，管和球各自的加速度大??；

（2）管第一次落地彈起后，在上升過程中球沒有從管中滑出，求管上升的最大高度；

（3）管第二次落地彈起的上升過程中，球仍沒有從管中滑出，求圓管長度應(yīng)滿足的條

件。

19.（2020?全國?高考真題）潛水鐘是一種水下救生設(shè)備，它是一個底部開口、上部封閉

的容器，外形與鐘相似。潛水鐘在水下時其內(nèi)部上方空間里存有空氣，以滿足潛水員水

下避險的需要。為計算方便，將潛水鐘簡化為截面積為S、高度為仄開口向下的圓筒;

工作母船將潛水鐘由水面上方開口向下吊放至深度為“的水下，如圖所示。已知水的密

度為2，重力加速度大小為g,大氣壓強為po,反》/7,忽略溫度的變化和水密度隨深度

的變化。

（1）求進入圓筒內(nèi)水的高度/;

（2）保持〃不變，壓入空氣使筒內(nèi)的水全部排出，求壓入的空氣在其壓強為po時的體

積。

試卷第8頁，共10頁

20.（2020?全國?高考真題）直角棱鏡的折射率“=1.5,其橫截面如圖所示，圖中/C=90。,

ZA=30%截面內(nèi)一細(xì)束與BC邊平行的光線，從棱鏡邊上的。點射入，經(jīng)折射后射

到8C邊上。

（1）光線在BC邊上是否會發(fā)生全反射?說明理由;

求從AC邊射出的光線與最初的入射光線夾角的正弦值。

21.（2020?全國?高考真題）我國自主研制了運-20重型運輸機。飛機獲得的升力大小廠

可用歹=仙2描寫，左為系數(shù)；V是飛機在平直跑道上的滑行速度，廠與飛機所受重力相

等時的v稱為飛機的起飛離地速度，已知飛機質(zhì)量為1.21x10,kg時，起飛離地速度為66

m/s；裝載貨物后質(zhì)量為1.69x105kg,裝載貨物前后起飛離地時的左值可視為不變。

（1）求飛機裝載貨物后的起飛離地速度;

（2）若該飛機裝載貨物后，從靜止開始勻加速滑行1521m起飛離地，求飛機在滑行

過程中加速度的大小和所用的時間。

22.（2020?全國.高考真題）在一柱形區(qū)域內(nèi)有勻強電場，柱的橫截面積是以。為圓心,

半徑為R的圓，為圓的直徑，如圖所示。質(zhì)量為機，電荷量為q（q>0）的帶電粒子

在紙面內(nèi)自A點先后以不同的速度進入電場，速度方向與電場的方向垂直。己知剛進入

電場時速度為零的粒子，自圓周上的C點以速率如穿出電場，AC與A8的夾角6=60。。

運動中粒子僅受電場力作用。

（1）求電場強度的大小;

（2）為使粒子穿過電場后的動能增量最大，該粒子進入電場時的速度應(yīng)為多大?

(3)為使粒子穿過電場前后動量變化量的大小為wwo,該粒子進入電場時的速度應(yīng)為

多大？

23.(2020?全國?高考真題)甲、乙兩個儲氣罐儲存有同種氣體(可視為理想氣體)。甲

罐的容積為匕罐中氣體的壓強為P；乙罐的容積為2匕罐中氣體的壓強為g?！，F(xiàn)通

過連接兩罐的細(xì)管把甲罐中的部分氣體調(diào)配到乙罐中去，兩罐中氣體溫度相同且在調(diào)配

過程中保持不變，調(diào)配后兩罐中氣體的壓強相等。求調(diào)配后：

(i)兩罐中氣體的壓強；

(ii)甲罐中氣體的質(zhì)量與甲罐中原有氣體的質(zhì)量之比。

24.(2020.全國.高考真題)一振動片以頻率/做簡諧振動時，固定在振動片上的兩根細(xì)

桿同步周期性地觸動水面上以6兩點，兩波源發(fā)出的波在水面上形成穩(wěn)定的干涉圖樣。

C是水面上的一點，〃、b、C間的距離均為/,如圖所示。已知除C點外，在QC連線上還

3

有其他振幅極大的點，其中距。最近的點到。的距離為三/。求：

(i)波的波長；

(ii)波的傳播速度。

a?一、b

試卷第io頁，共10頁

參考答案:

,2君

1?--------Hl/S

5

【詳解】頻閃儀每隔0.05s發(fā)出一次閃光，每相鄰兩個球之間被刪去3個影像，故相鄰兩球

的時間間隔為

t=4T=0.05x4s=0.2s

設(shè)拋出瞬間小球的速度為%,每相鄰兩球間的水平方向上位移為工,豎直方向上的位移分別

為％、為，根據(jù)平拋運動位移公式有

X=VQt

1219

%=54=—xl0x0.22m=0.2m

2

%=/⑵)=；xl0x(0.42-0.22)m=0.6m

令x=y,則有

%=3M=3y

已標(biāo)注的線段耳、s?分別為

1=Jd+y2

S2=4+(3?=/尤2+9y2

則有

y/x2+y2：y]x2+9y2=3:7

整理得

2五

x=------y

5

故在拋出瞬間小球的速度大小為

%=廠亍葩

cNBIl2NBIlrdk(s,+s,}

2.(1)――,一-一；(2)—9一〃

kdk4NBlr

【詳解】(1)由題意當(dāng)線圈中通入微小電流/時，線圈中的安培力為

F=NBII

根據(jù)胡克定律有

答案第1頁，共23頁

F=NBll=k\/^x\

NBIl

k

設(shè)此時細(xì)桿轉(zhuǎn)過的弧度為仇則可知反射光線轉(zhuǎn)過的弧度為2仇又因為

d?Ax,r?d

則

sin。-9,sin29=29

所以有

Ax二d'6

s=r-29

聯(lián)立可得

2rINBIlr

As=——Ax=------

ddk

（2）因為測量前未調(diào)零，設(shè)沒有通電流時偏移的弧長為■當(dāng)初始時反射光點在。點上方,

通電流/'后根據(jù)前面的結(jié)論可知有

INBVlr

s=-------1-s

1}dk

當(dāng)電流反向后有

INBVlr

--------s

dk

聯(lián)立可得

7：成（心+$2）

4NBlr

同理可得初始時反射光點在O點下方結(jié)果也相同，故待測電流的大小為

答案第2頁，共23頁

/,/（、+$2）

—4NBIr

49

3.（1）T=-TQ-（2）P=~Po

【詳解】(1)因兩活塞的質(zhì)量不計，則當(dāng)環(huán)境溫度升高時，IV內(nèi)的氣體壓強總等于大氣壓強,

則該氣體進行等壓變化，則當(dāng)B中的活塞剛到達汽缸底部時，由蓋呂薩克定律可得

:匕V

4___j_o_

T~T

解得

4

(2)設(shè)當(dāng)4中的活塞到達汽缸底部時III中氣體的壓強為°,則此時IV內(nèi)的氣體壓強也等于p,

設(shè)此時IV內(nèi)的氣體的體積為V,貝|JII、III兩部分氣體被壓縮的體積為％-V,則對氣體IV

3V0

p

°'^r_Pv

To.2T。

對n、iii兩部分氣體

+P（V0-V）

To27；

聯(lián)立解得

v=-K）

30

9

PR。

4A/7A/3-I

4.n=----,PC=---------a

22

【詳解】光線在M點發(fā)生折射有

sin60°=nsind

由題知，光線經(jīng)折射后在5C邊的N點恰好發(fā)生全反射，則

sinC=—

n

C=90°-0

聯(lián)立有

tandM

2

答案第3頁，共23頁

口

n=----

2

根據(jù)幾何關(guān)系有

八MBa

tanu——

BN2BN

解得

NC=a-BN=a--^=

V3

再由

CPC

tan0=-----

NC

解得

PC=--------a

2

5.(1)0.04V2N;(2)0.016J

【詳解】(1)金屬框的總電阻為

R=4/幾=4x0.4x5x10-3。=0.008。

金屬框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為

A①3八二)1,

E=—=--:=0.1x—x0.42V=0.008V

XN2

金屬框中的電流為

f=2,0s時磁感應(yīng)強度為

B2=(0.3-0.1x2)T=0.1T

金屬框處于磁場中的有效長度為

L=g

此時金屬框所受安培力大小為

FA=BJL=0.1X1X?X0.4N=0.04V2N

（2）0:2.0s內(nèi)金屬框產(chǎn)生的焦耳熱為

22

Q=lRt=1x0.008x2J=0.016J

6.(1)0.6%說;(2)0.768%%；(3)0.45

答案第4頁，共23頁

【詳解】（1）當(dāng)彈簧被壓縮最短時，彈簧彈性勢能最大，此時A、5速度相等，即/=辦時

刻，根據(jù)動量守恒定律

mB?1.2%=+m）Vo

根據(jù)能量守恒定律

112

耳max=mB（L2%）2--（%+”?）%

聯(lián)立解得

mB=5m

Epn1ax=。6成

（2）解法一：同一時刻彈簧對A、B的彈力大小相等，根據(jù)牛頓第二定律

F=ma

可知同一時刻

=5aB

則同一時刻A、B的的瞬時速度分別為

/=1-2%一百

根據(jù)位移等速度在時間上的累積可得

SA=（累積），SB=腺，（累積）

又

S4=0.36即。

解得

SB=1.1281Vo

第一次碰撞過程中，彈簧壓縮量的最大值

As=sB-sA=0.768%,o

解法二：B接觸彈簧后，壓縮彈簧的過程中，A、B動量守恒，有

mBxl.2v0=6mv0=mBvB+mvA

對方程兩邊同時乘以時間Ar,有

答案第5頁，共23頁

6mv0Az=5mvBAt+mvAAt

0大之間，根據(jù)位移等速度在時間上的累積，可得

6mv0^0=5msB+msA

將==0.36%,代入可得

SB=1」28%%

則第一次碰撞過程中，彈簧壓縮量的最大值

As=sB-sA=0.768%%

(3)物塊A第二次到達斜面的最高點與第一次相同，說明物塊A第二次與8分離后速度大

小仍為2%,方向水平向右，設(shè)物塊A第一次滑下斜面的速度大小為七,設(shè)向左為正方向,

根據(jù)動量守恒定律可得

mvA-5m?0.8%=m-(-2v0)+5mvB

根據(jù)能量守恒定律可得

2

+-5m-(O.8vo)=：；"?(—2%)2+-5mVg

聯(lián)立解得

VA=V0

方法一：設(shè)在斜面上滑行的長度為L,上滑過程，根據(jù)動能定理可得

12

-mgLsin0-jumgLcos0=0-—m(2v0)

下滑過程，根據(jù)動能定理可得

12

mgLsin0—jumgLcos^=—m%-0

聯(lián)立解得

〃=0.45

方法二：根據(jù)牛頓第二定律，可以分別計算出滑塊A上滑和下滑時的加速度，

mgsin0+jumgcos0=ma上,mgsin0-pimgcos0=ma下

上滑時末速度為0,下滑時初速度為0,由勻變速直線運動的位移速度關(guān)系可得

22

2a上x=(2%了一0,2aTx=vA'=v0

答案第6頁，共23頁

聯(lián)立可解得

【詳解】（1）設(shè)封閉氣體的壓強為四，對兩活塞和彈簧的整體受力分析，由平衡條件有

mg+Po?2S+2mg+p1S=p0S+0?2S

解得

對活塞I由平衡條件有

2mg+A?2S+4?0.1/=Pi?2S

解得彈簧的勁度系數(shù)為

（2）緩慢加熱兩活塞間的氣體使得活塞n剛運動到汽缸連接處時，對兩活塞和彈簧的整體

由平衡條件可知，氣體的壓強不變依然為

3me

Pi=Pi=Po+~^~

J

即封閉氣體發(fā)生等壓過程，初末狀態(tài)的體積分別為

,匕=4,2s

由氣體的壓強不變，則彈簧的彈力也不變，故有

有等壓方程可知

答案第7頁，共23頁

A

因為當(dāng)sini=，時，恰好沒有光線從AB邊射出，可知光線在E點發(fā)生全反射，設(shè)臨界角為C,

6

則

sinC=—

n

由幾何關(guān)系可知，光線在。點的折射角為

r=90°-2C

則

sinZ

------=n

sinr

聯(lián)立可得

n=1.5

9.(1)W=4.5J；(2)F=9N

【詳解】(1)第一次籃球下落的過程中由動能定理可得

E]=mg\

籃球反彈后向上運動的過程由動能定理可得

0—E2=—mgb

第二次從1.5m的高度靜止下落，同時向下拍球，在籃球反彈上升的過程中，由動能定理可

得

。-石4=°g%4

第二次從1.5m的高度靜止下落，同時向下拍球，籃球下落過程中，由動能定理可得

W+mgh3=E3

因籃球每次和地面撞擊的前后動能的比值不變，則有比例關(guān)系

E1石3

答案第8頁，共23頁

代入數(shù)據(jù)可得

W=4.5J

（2）因作用力是恒力，在恒力作用下籃球向下做勻加速直線運動，因此有牛頓第二定律可

得

F+mg=ma

在拍球時間內(nèi)運動的位移為

1二

x=-at

2

做得功為

W=Fx

聯(lián)立可得

尸=9N（尸=-15N舍去）

-35

10.（1）0.18N；（2）=0.02kg,//=—；（3）x=—m

8218

【詳解】（1）根據(jù)題意可得金屬棒和導(dǎo)體框在沒有進入磁場時一起做勻加速直線運動，由動

能定理可得

（M+機）幽sina=[+m）片

代入數(shù)據(jù)解得

%.m/s

金屬棒在磁場中切割磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由法拉第電磁感應(yīng)定律可得

E=BLVQ

由閉合回路的歐姆定律可得

則導(dǎo)體棒剛進入磁場時受到的安培力為

&=B〃,=0.18N

（2）金屬棒進入磁場以后因為瞬間受到安培力的作用，根據(jù)楞次定律可知金屬棒的安培力

沿斜面向上，之后金屬棒相對導(dǎo)體框向上運動，因此金屬棒受到導(dǎo)體框給的沿斜面向下的滑

動摩擦力，因勻速運動，可有

mgsina+jumgcosa=F安

答案第9頁，共23頁

此時導(dǎo)體框向下做勻加速運動，根據(jù)牛頓第二定律可得

Mgsina—pimgcosa=Ma

設(shè)磁場區(qū)域的寬度為無，則金屬棒在磁場中運動的時間為

X

t=——

%

則此時導(dǎo)體框的速度為

匕=%+at

則導(dǎo)體框的位移

12

玉=y

因此導(dǎo)體框和金屬棒的相對位移為

A12

/\x=x,—x=—at

12

由題意當(dāng)金屬棒離開磁場時金屬框的上端跖剛好進入磁場，則有位移關(guān)系

50-Ax=X

金屬框進入磁場時勻速運動，此時的電動勢為

E,=BLvr,人=絲匕

R

導(dǎo)體框受到向上的安培力和滑動摩擦力，因此可得

Mgsina=jumgcosa+BIXL

聯(lián)立以上可得

3

x=0.3m,a=5m/s2,m=0.02kg,4二三

8

（3）金屬棒出磁場以后，速度小于導(dǎo)體框的速度，因此受到向下的摩擦力，做加速運動,

則有

mgsina+pimgcosa=mal

金屬棒向下加速，導(dǎo)體框勻速，當(dāng)共速時導(dǎo)體框不再勻速，則有

%+即1=匕

導(dǎo)體框勻速運動的距離為

%=卬1

代入數(shù)據(jù)解得

答案第10頁，共23頁

11.A/z=1cm

【詳解】對8管中的氣體，水銀還未上升產(chǎn)生高度差時，初態(tài)為壓強RB=P。，體積為

VlB=l2S,末態(tài)壓強為。2,設(shè)水銀柱離下端同一水平面的高度為外,體積為KB=(/2-/?2)S,

由水銀柱的平衡條件有

PZB=Po+pgh

8管氣體發(fā)生等溫壓縮，有

聯(lián)立解得

4=2cm

對A管中的氣體，初態(tài)為壓強RA=P。，體積為末態(tài)壓強為P24,設(shè)水銀柱離下端

同一水平面的高度為4,則氣體體積為&A=(4-4)s,由水銀柱的平衡條件有

P2A=Po+PgQl+h2-%)

A管氣體發(fā)生等溫壓縮，有

P1A%=P1^2A

聯(lián)立可得

2--191%+189=0

解得

1SQ

%=1cm或4=《-cm%(舍去)

則兩水銀柱的高度差為

Ah=hr,—hl=1cm

12.(i)V2(ii)15°

【詳解】(i)從O點射入時，設(shè)入射角為a,折射角為￡。根據(jù)題中所給數(shù)據(jù)可得：

10.0下

sina=i-——

A/10.02+20.025

答案第11頁，共23頁

5.0A/10

sin/3—

V15.02+5.02lo-

再由折射定律可得玻璃磚的折射率：

sinar~

n=------=72

sin0

(ii)當(dāng)入射角為45。時，設(shè)折射角為上由折射定律:

sin45°

n=--------

sin/

可求得：

7=30。

再設(shè)此玻璃磚上下表面的夾角為仇光路圖如下：

而此時出射光線恰好消失，則說明發(fā)生全反射，有:

sinC=—

n

解得：

C=45°

由幾何關(guān)系可知：

6+30°=C

即玻璃磚上下表面的夾角：

6=15°

【詳解】當(dāng)導(dǎo)體棒與金屬框接觸的兩點間棒的長度為/時，由法第電磁感應(yīng)定律可知導(dǎo)體棒

上感應(yīng)電動勢的大小為

E=Blv

答案第12頁，共23頁

由歐姆定律可知流過導(dǎo)體棒的感應(yīng)電流為

式中R為這一段導(dǎo)體棒的電阻。按題意有

R=rl

此時導(dǎo)體棒所受安培力大小為

F=BIl

由題設(shè)和幾何關(guān)系有

°4用,（/（）

2x,

k27

1=<

2(V2/0—x),|l0<x,,A/2Z0

聯(lián)立各式得

14.(l)2.75s；(2)v2=4V3m/s,匕=0m/s；(3)0Z=208.3N-s,方向豎直向上

【詳解】(1)傳送帶的速度為。=4.0m/s時，載物箱在傳送帶上先做勻減速運動，設(shè)其加速度

為。，由牛頓第二定律有：

"mg=ma①

設(shè)載物箱滑上傳送帶后勻減速運動的距離為應(yīng)，由運動學(xué)公式有

V"—Vg=(2)

聯(lián)立①②式，代入題給數(shù)據(jù)得尤/=4.5m；③

因此，載物箱在到達右側(cè)平臺前，速度先減小至口然后開始做勻速運動，設(shè)載物箱從滑上

傳送帶到離開傳送帶所用的時間為。，做勻減速運動所用的時間為⑶由運動學(xué)公式有

v=v0-at2④

-0⑤

V

聯(lián)立①③④⑤式并代入題給數(shù)據(jù)有力二2.75s；⑥

(2)當(dāng)載物箱滑上傳送帶后一直做勻減速運動時，到達右側(cè)平臺時的速度最小，設(shè)為3，當(dāng)

答案第13頁，共23頁

載物箱滑上傳送帶后一直做勻加速運動時，到達右側(cè)平臺時的速度最大，設(shè)為V2.由動能定

理有

-jumgL=g根v；—；mVg⑦

jumgL=；mv\-gmVg⑧

由⑦⑧式并代入題給條件得

Vj

=0mzs,v2=46mzs⑨

⑶傳送帶的速度為v=6.0m/s時，由于％<"%,載物箱先做勻加速運動，加速度大小仍。。

設(shè)載物箱做勻加速運動通過的距離為松，所用時間為打，由運動學(xué)公式有

v=v0+at3⑩

諾=

F-2CUC2?

聯(lián)立①⑩儂并代入題給數(shù)據(jù)得

f3=L0s?

X2=5.5m?

因此載物箱加速運動1.0s、向右運動5.5m時，達到與傳送帶相同的速度。此后載物箱與傳

送帶共同勻速運動(A"幻的時間后，傳送帶突然停止，設(shè)載物箱勻速運動通過的距離為X3

有

x3=V(AR-Z3)?

由①???式可知

mv

~^~>"mg(L-x2-x3)

即載物箱運動到右側(cè)平臺時速度大于零，設(shè)為V3，由運動學(xué)公式有，

/一v~=-2a(L—一馬)

則

v3=5m/s

減速運動時間

設(shè)載物箱通過傳送帶的過程中，傳送帶在水平方向上和豎直方向上對它的沖量分別為刀、出

答案第14頁，共23頁

由動量定理有

A=m(v3-vo)=O

I2=NA+-)=〃2g(加+%)=『N?s。208.3N?s,方向豎直向上

則在整個過程中，傳送帶給載物箱的沖量

Z=Z2=208.3N-S,方向豎直向上

15.(i)12.9cm；(ii)363K

【詳解】(i)設(shè)密封氣體初始體積為匕，壓強為0,左、右管的截面積均為S,密封氣體先

經(jīng)等溫壓縮過程體積變?yōu)長，壓強變?yōu)镻2。由玻意耳定律有

PM=

設(shè)注入水銀后水銀柱高度為//,水銀的密度為人按題設(shè)條件有

Pi=P0+Pgh0,P2=Po+pgh

X=S(2H-/一4)，V2=SH

聯(lián)立以上式子并代入題中數(shù)據(jù)得

/z=l2.9cm

(五)密封氣體再經(jīng)等壓膨脹過程體積變?yōu)間,溫度變?yōu)椴唬缮w一呂薩克定律有

%=匕

按題設(shè)條件有

V3=S(2H-h)

代入題中數(shù)據(jù)得