卷子答案网-一个不只有答案的网站山东省各地区2023年高考物理模拟（二模）题按题型分类汇编-03解答题2
一、解答题
1．（2023届山东省济宁市高三下学期二模物理试题）在某矿场，工作人员利用一放在水平地面上的三脚架向井底运送物资，三脚架简化图如图所示，支架与地面交点构成等边三角形。为将物资送达井底，物资先匀加速直线运动一段时间t，接着匀速运动时间t，最后做匀减速直线运动时间到达井底，此时速度恰好为零已知物资下落的总高度为H、总质量为m，支架及绳索质量不计，每根支架与竖直方向均成37°角，重力加速度为g，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：
（1）物资在匀加速阶段的加速度大小；
（2）在匀减速阶段，每根支架的弹力大小。
2．（2023届山东省济宁市高三下学期二模物理试题）2022年4月16日上午，神舟十三号飞船顺利返回地球。为了能更安全着陆，设计师在返回舱的底盘安装了4台相同的电磁缓冲装置。如图所示，为其中一台电磁缓冲装置的结构简图，MN、PQ为绝缘光滑缓冲轨道，竖直固定在返回舱底部，导轨内侧存在稳定匀强磁场，方向垂直于整个缓冲轨道平面。单匝闭合矩形线圈abcd绕在缓冲滑块上，缓冲滑块由高强度绝缘材料制成，缓冲滑块接触地面前瞬间速度大小为v0，接触地面后滑块立即停止运动，此后线圈与磁场相互作用，返回舱开始做减速直线运动，经时间t，返回舱以速度v（未知）做匀速直线运动。已知线圈的电阻为R，ab边长为L，返回舱质量（含缓冲轨道、磁场发生器）为m，磁感应强度大小为B，重力加速度为g，不计空气阻力。求：
（1）v的大小；
（2）在返回舱减速运动过程中，通过每台电磁缓冲装置线圈的电荷量q。（结果保留v）
3．（2023届山东省济宁市高三下学期二模物理试题）如图所示，O-xyz坐标系的y轴竖直向上，在yOz平面左侧-2L
（2）匀强磁场的磁感应强度B的大小；
（3）带电粒子打到荧光屏的位置坐标。
4．（2023届山东省济宁市高三下学期二模物理试题）如图所示，一水平传送带以的速度顺时针转动，其左端A点和右端B点分别与两个光滑水平台面平滑对接，A、B两点间的距离。左边水平台面上有一被压缩的弹簧，弹簧的左端固定，右端与一质量为的物块甲相连（物块甲与弹簧不拴接，滑上传送带前已经脱离弹簧），物块甲与传送带之间的动摩擦因数。右边水平台面上有一个倾角为，高为的固定光滑斜面（水平台面与斜面由平滑圆弧连接），斜面的右侧固定一上表面光滑的水平桌面，桌面与水平台面的高度差为。桌面左端依次叠放着质量为的木板（厚度不计）和质量为的物块乙，物块乙与木板之间的动摩擦因数为，桌面上固定一弹性竖直挡板，挡板与木板右端相距，木板与挡板碰撞会原速率返回。现将物块甲从压缩弹簧的右端由静止释放，物块甲离开斜面后恰好在它运动的最高点与物块乙发生弹性碰撞（碰撞时间极短），物块乙始终未滑离木板。物块甲、乙均可视为质点，已知，。求：
（1）物块甲运动到最高点时的速度大小；
（2）弹簧最初储存的弹性势能；
（3）木板运动的总路程；
（4）若木板的质量为，木板与挡板仅能发生两次碰撞，求挡板与木板距离的范围为多少。
5．（2023届山东省潍坊市高三下学期二模物理试题）如图所示，用同种透明材料制成的两玻璃砖平放在水平桌面上，其中的横截面是半径为R的半圆形，O点为其圆心；的横截面为长方形，边的长度为，边的长度为，与平行且相距。玻璃砖右侧固定一平行于的光屏，光屏离B、D两，点的距离均为R。整个装置置于真空中，一束激光沿半径方向平行于桌面射向O点，当该光束与边的夹角为时，恰好无光线从面射出。已知光在真空中的传播速度为c，现将夹角调整至，不考虑多次反射，求：
（1）光在玻璃砖下表面的出射点到光屏的距离；
（2）该光束在两玻璃砖内传播的总时间。
6．（2023届山东省潍坊市高三下学期二模物理试题）“打水漂”是很多同学体验过的游戏，小石片被水平抛出，碰到水面时并不会直接沉入水中、而是擦着水面滑行一小段距离再次弹起飞行，跳跃数次后沉入水中，俗称“打水漂”。如图所示，某同学在岸边离水面高度处，将一质量的小石片以初速度水平抛出。若小石片第1次在水面上滑行时受到水平阻力的大小为，接触水面后弹起，弹起时竖直方向的速度是刚接触水面时竖直速度的。取重力加速度，不计空气阻力。求：
（1）小石片第1次离开水面后到再次碰到水面前，在空中运动的水平距离；
（2）第1次与水面接触过程中，水面对小石片的作用力大小。
7．（2023届山东省潍坊市高三下学期二模物理试题）如图所示，三维坐标系中，在的区域Ⅰ、Ⅱ中，存在匀强磁场和沿y轴正方向的匀强电场，其中区域中磁场的磁感应强度大小为、方向沿x轴正方向，区域中磁场的磁感应强度大小为、方向沿y轴正方向；在的区域Ⅲ、Ⅳ中，存在沿y轴正方向的匀强磁场，磁感应强度大小为。区域Ⅰ中坐标为的A点有一粒子源，发出沿方向、质量为m、带电量为的粒子，粒子的初速度大小为，在区域Ⅰ中恰好沿直线运动并经过原点O，粒子的重力不计。．求：
（1）匀强电场的电场强度大小；
（2）粒子从发出到第3次经过x轴需要的时间；
（3）粒子第6次通过平面时的y轴坐标值。
8．（2023届山东省潍坊市高三下学期二模物理试题）如图所示，水平地面上放有长木板A和滑块B，两者静止在同一直线上，木板A底面光滑，B与地面间的动摩擦因数为，某时刻滑块C从左侧以水平初速度滑上木板A，已知滑块C与木板A上表面间的动摩擦因数也为、质量均为m，重力加速度为g，开始时木板A与滑块B间相距，木板足够长，A与B之间的碰撞均为弹性碰撞，碰撞时间极短，A与B发生碰撞后A反弹，之后木板A每当运动到与滑块B上次碰撞的位置时，恰好不再相对C滑动，求：
（1）C滑上A后经多长时间A与B发生第1次碰撞；
（2）滑块B的质量；
（3）第2次碰撞前，滑块C相对木板A滑动的距离；
（4）经n次碰撞，滑块B能运动的总位移。
9．（2023届山东省烟台市高三下学期高考适应性测试（二模）物理试题）舱外航天服有一定的伸缩性，能封闭一定的气体，提供人体生存的气压。2021年11月8日，王亚平身穿我国自主研发的舱外航天服“走出”太空舱，成为我国第一位在太空“漫步”的女性。王亚平先在节点舱（出舱前的气闸舱）穿上舱外航天服，若航天服内密闭气体的体积为，压强，温度。然后把节点舱的气压不断降低，到能打开舱门时，航天服内气体体积膨胀到，温度为，压强为（未知）。为便于舱外活动，宇航员出舱前将一部分气体缓慢放出，使航天服内的气体体积仍变为，气压降到，假设释放气体过程中温度不变。求：
（1）压强；
（2）航天服需要放出的气体与原来航天服内气体的质量之比。
10．（2023届山东省烟台市高三下学期高考适应性测试（二模）物理试题）如图所示，倾角的光滑斜面足够长，斜面上放有质量为、长度为的木板，A、B为木板的两个端点，在A端放有质量的物块（可视为质点），物块和木板接触面粗糙，将物块与质量的重物通过轻质长绳相连，绕在固定在斜面顶端的定滑轮上，不计滑轮处的摩擦。系统从静止状态开始运动，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，。
（1）欲使物块和木板之间不发生相对滑动而作为一个整体运动，求它们之间动摩擦因数的取值范围；
（2）若动摩擦因数等于（1）问中最小值的倍，求从开始运动到物块从木板上掉下来所经过的时间。
11．（2023届山东省烟台市高三下学期高考适应性测试（二模）物理试题）如图所示，在xOy平面内的第一象限内存在一有界匀强磁场（未画出），磁感应强度大小为B、方向垂直于xOy平面向外，在第四象限内充满范围足够大、方向沿y轴负方向的匀强电场。一束质量为m、电量为+q的粒子以不同的速率从O点沿xOy竖直平面内的OP方向发射，沿直线飞行到P点时进入有界匀强磁场区域，O、P两点间的距离为L，OP连线与x轴正方向的夹角。所有粒子在离开磁场后最终都能从x轴上射出，且射出方向与x轴负方向的夹角均为，若速度最大的粒子从x轴上Q点以速度v（未知）射出，且射出之前都在磁场内运动，匀强电场的电场强度，粒子的重力忽略不计，求：
（1）粒子在匀强磁场中运动的时间；
（2）v的大小；
（3）有界匀强磁场区域的最小面积；
（4）速度为v的粒子经过y轴负半轴上的点与原点O的距离。
12．（2023届山东省烟台市高三下学期高考适应性测试（二模）物理试题）为了统一调度以充分发挥铁路的运输能力，提高运输效率，需要把全路分散的列车按不同去向、不同用途科学分组，将同一组车厢排列在同一轨道上，这就是列车编组。编组后还需要使各节车厢与车头挂接在一起，加上列车标志，就形成完整的列车。目前我国采用的列车挂接方式主要有两种：一种方式是目前比较流行的“驼峰”编组，如图甲所示，在地面修筑适当坡度的犹如驼峰峰背的小山丘，上面铺设铁路，利用车头重力和“驼峰”坡度产生的重力势能进行溜放，使车头冲向车厢，碰撞后通过特制“铁手挂钩”紧紧连接在一起，再一起去撞击下一节车厢，直到所有车厢完成挂接；另一种方式是让火车头提供牵引力，冲向车厢，釆取与第一种相似的方式依次挂接所有车厢，当车厢数目较多时，往往釆用这种方式。火车研发科研人员在进行列车编组实验时所用车头质量为4m，所有货车车厢均满载，质量相等且均为4m，各节车厢之间相隔距离d依次停放在编组场同一轨道上。不计一切阻力，不计挂钩的长度和车厢之间碰撞所需时间，试分析回答以下问题：
（1）若第一次实验按题干方式设置15节车厢，采用“驼峰”编组方式，车头无动力冲下“驼峰”，以速度驶向第一节车厢，求15节车厢全部挂接后列车速度，以及从车头与第一节车厢碰撞到完成整个挂接所需时间；
（2）若第二次实验按题干方式设置N节车厢，车头在水平轨道上从距离第一节车厢也为d处启动，车头发动机牵引力恒定为F，如图乙所示，求第N节车厢完成挂接时车头的速度及列车从启动到N节车厢完成挂接所需的时间；
（3）若第三次实验在（2）的情况下将所有车厢变为空载，所有车厢质量相等且均为m，其余条件不变，求车头所能达到的最大速度。
13．（2023届山东省枣庄市高三下学期二模物理试题）某物理实验小组，为了测量当地的大气压强，设计了如图所示的实验装置。U形管竖直放置，B管的横截面积为A管的2倍，底部用细管相连，稳定时，A管中封闭有长为H1=32cm的空气柱，B管开口，A、B两管水银面高度差为h=16cm。现将该装置从图示位置绕轴OO′缓慢转动180°，A管中气柱长度缩短到H2=16cm，实验中空气不会进入细管，U形管导热良好，环境温度保持不变。计算结果均保留2位有效数字，气体压强单位用cmHg表示。那么：
（1）当地的大气压强是多少；
（2）该将该装置从图示位置绕轴OO′缓慢转动90°时，A管中气柱的长度为多少？
14．（2023届山东省枣庄市高三下学期二模物理试题）如图所示，深为h=8m的枯井中有一质量为m=40kg的重物A，通过轻绳跨过光滑的定滑轮与地面上质量为M=80kg的重物B相连。某人用与水平方向成θ=53°的力F拉重物B，恰好使其匀速运动。若该人用同样大小的力F水平拉重物B，并将井中的重物A由井底拉到井口。取重力加速度g=10m/s2。重物B与地面之间的动摩擦因数为μ=0.25。sin53°=0.8，cos53°=0.6，求：
（1）拉力F的大小；
（2）水平拉重物B时，B的加速度大小；
（3）为使重物A能到达井口，水平力F作用的最短时间。
15．（2023届山东省枣庄市高三下学期二模物理试题）制造芯片，要精准控制粒子的注入。如图甲所示，是控制粒子运动的装置示意图，两块边长均为d的正方形金属板M、N上、下正对水平放置，极板间距也为d。以该装置的立方体中心O点为原点建立直角坐标系，并在极板间加沿y轴负方向的匀强磁场（磁感应强度大小未知），两极板接到电压为U的电源上。现有一束带正电粒子以速度v0沿x轴正方向从左侧持续注入极板间，恰好沿x轴做匀速直线运动。不考虑电磁场的边缘效应，粒子的重力忽略不计，粒子之间的静电力忽略不计。
（1）求磁感应强度B的大小；
（2）若仅撤去磁场，该带电粒子束恰好击中点（，0，），求粒子的比荷；
（3）若仅撤去电场，求带电粒子束离开立方体空间的位置坐标；
（4）若将磁场方向改为沿z轴正方向，并将两极板接到电压按如图乙所示变化的电源上，t=0时刻让粒子从中心O点沿x轴正方向以速度v0注入，试通过计算说明从粒子注入后到击中极板前会经过z轴几次。
16．（2023届山东省枣庄市高三下学期二模物理试题）如图所示，光滑水平轨道上放置质量为m的长板A，质量为3m的滑块B（视为质点）置于A的左端，A与B之间的动摩擦因数为μ；在水平轨道上放着很多个滑块（视为质点），滑块的质量均为2m，编号依次为1、2、3、4、…、n、…。开始时长板A和滑块B均静止。现使滑块B瞬间获得向右的初速度v0，当A、B刚达到共速时，长板A恰好与滑块1发生第1次弹性碰撞。经过一段时间，A，B再次刚达到共速时，长板A恰好与滑块1发生第2次弹性碰撞，依次类推…；最终滑块B恰好没从长板A上滑落。重力加速度为g，滑块间的碰撞均为弹性碰撞，且每次碰撞极短，求：
（1）开始时，长板A的右端与滑块1之间的距离d1；
（2）滑块1与滑块2之间的距离d2；
（3）长板A与滑块1第1次碰撞后，长板A的右端与滑块1的最大距离；
（4）长板A的长度。
17．（2023届山东省青岛市高三下学期第二次适应性检测（二模）物理试题）如图是泡茶常用的茶杯，某次茶艺展示中往杯中倒入适量热水，水温为，盖上杯盖，杯内气体与茶水温度始终相同。已知室温为27°C，杯盖的质量，杯身与茶水的总质量为，杯盖的面积约为，大气压强，忽略汽化、液化现象，杯中气体可视为理想气体，重力加速度，求：
（1）若杯盖和杯身间气密性很好，请估算向上提杯盖恰好带起整个杯身时的水温；
（2）实际的杯盖和杯身间有间隙，当水温降到室温时，从外界进入茶杯的气体质量与原有气体质量的比值。
18．（2023届山东省青岛市高三下学期第二次适应性检测（二模）物理试题）某校科技组利用图甲所示装置研究过山车运动项目中所遵循的物理规律，图中Q为水平弹射装置，AB为倾角的倾斜轨道，取A点为坐标原点建立平面直角坐标系，水平向左为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向。Q可在坐标平面内移动，BC为水平轨道，CDC'为竖直圆轨道，C'E为足够长倾斜轨道，各轨道均平滑连接。已知滑块质量为m，圆轨道半径为R，轨道AB长为R，滑块与斜面间动摩擦因数随滑块与A点距离l的变化关系如图乙所示；BC长为2R，滑块与BC间动摩擦因数，其余各段轨道均光滑。弹射装置弹出的滑块均能无碰撞从A点切入斜面，滑块可视为质点。求：
（1）弹出点的坐标（x，y）应满足的函数关系式；
（2）弹出点的横坐标x为多大时，滑块从A点切入后恰好过最高点D，并通过计算判断返回后能否从A点滑出。
19．（2023届山东省青岛市高三下学期第二次适应性检测（二模）物理试题）某科研小组在如图坐标系中研究质量为m、电荷量为q的带正电小球在复合场中的运动情况，重力加速度为g，请解答以下问题：
（1）如图甲，若沿x轴正向加匀强电场，沿y轴正向加匀强磁场。小球以某速度在xOz平面内做匀速直线运动；某时刻撤去电场和磁场，小球在此后运动过程中的最小动能为其初始动能的，求所加匀强电场的电场强度大小；
（2）如图乙，若在坐标原点O固定一正点电荷，沿z轴加匀强磁场，小球恰好能以z轴上（0，0，a）点为圆心做匀速圆周运动其轨迹平面与平面平行，角速度为ω，运动方向如图中箭头所示求磁感应强度大小并说明其方向；
（3）如图丙，若沿z轴正向加电场强度大小的匀强电场，沿y轴负向加磁感应强度大小的匀强磁场，沿y轴正向还存在电场强度的匀强电场。现让小球在yoz平面内从z轴（0，0，R）点以初速度2v0与z轴正向成角射入，设C点（图丙中未画出）为小球运动过程中z坐标最大的点，求的可能距离。
20．（2023届山东省青岛市高三下学期第二次适应性检测（二模）物理试题）如图，足够大光滑水平桌面上静置质量、长的长木板A，距离木板A左端处有一与木板等高的表面光滑平台B，平台B固定在桌面上，质量，轻弹簧连接质量、的滑块C、D并静置于平台B上，用细线拴连两滑块使弹簧处于压缩状态。另一质量的滑块E在桌子右侧斜下方某点获得竖直向上的初速度，上升过程中除重力外还受到一个水平恒力F作用，使滑块E恰好从木板右端水平滑上A，同时撤去F，滑块E滑上木板时的速度。一段时间后木板与平台碰撞并粘在一起，滑块E继续向左运动并滑上平台。木板与平台碰撞的瞬间，连接C、D的细线断开，C、D两滑块在平台上振动。以向右为正方向，滑块C的v-t图像如图乙。滑块E与木板A间动摩擦因数，忽略所有滑块大小及空气阻力，C、D始终在平台B上，重力加速度。求：
（1）水平恒力F的大小；
（2）滑块E滑上平台B时的速度大小；
（3）滑块E滑上平台B后，与C发生碰撞，并立即结合在一起，考虑所有可能的碰撞情形，求碰后的运动过程中，E、C、D系统动能的最大值与最小值之差；
（4）若平台B不固定，其他条件不变，A与B碰撞后仍粘在一起，请判定E能否滑上B；若能滑上B，求E滑上B时的速度大小；若不能滑上B，求E最终离A右端的距离。
参考答案：
1．（1）；（2）
【详解】（1）设匀加速阶段的最大速度为v，则由题意可得
解得
则加速度
（2）匀减速阶段的加速度
此时绳子向上的拉力
解得
对节点处
解得
2．（1）；（2）
【详解】（1）返回舱向下做减速运动，受到向上的安培力和向下的重力，随着速度的减小，安培力减小，直到安培力减小到与重力大小相等时，速度最小，此后匀速运动，即速度大小为v，由平衡条件可知
即
解得
（2）返回舱速度减速运动的过程中，由动量定理可得
又因为
解得
3．（1）；（2）；（3）（，，）
【详解】（1）粒子在电场中运动做类平抛运动，则沿x轴方向
L=v0t
在y轴方向
由牛顿第二定律得
qE1=ma
解得
（2）在N点，设粒子速度v的方向与x轴间的夹角为θ，沿y轴负方向的速度为vy。
粒子进入磁场时竖直分速度大小
vy=at
解得
θ=45°
粒子进入磁场时的速度大小
vy=v0
粒子在磁场中做匀速圆周运动，粒子轨迹如图所示：
由几何知识可知，粒子做圆周运动轨迹的半径
粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得
解得
（3）粒子在xoy平面内沿着与x轴正向成45°角的方向以速度v从O点进入E2和B的区域，沿x方向的速度分量和沿y轴正向的速度分量均为v0，则粒子在yoz平面内做匀速圆周运动，半径
粒子沿x轴正向做匀加速运动，加速度
设粒子到达光屏的时间为t，则
解得
粒子做圆周运动的周期
则
则粒子在屏上的坐标
即位置坐标（，，）
4．（1）；（2）；（3）；（4）
【详解】（1）由题意可知，物块甲从斜面顶端到最高点做逆向平抛运动，水平方向为匀速运动，设物块甲刚离开斜面时速度为，则有
联立解得
可知物块甲运动到最高点时的速度大小为
（2）设物块甲在B点时速度为，对物块甲从B点到斜面顶端由动能定理有
解得
因为，所以物块甲在传送带上一直做减速运动。对物块甲从静止开始到B点，设弹簧弹力做功，由动能定理有
解得
根据功能关系可知弹簧最初储存的弹性势能
（3）物块甲与物块乙在碰撞过程中，由动量守恒定律得
v0= v甲x
由机械能守恒定律得
解得
，
以物块乙和木板为系统，由动量守恒定律得
若木板向右加速至共速后再与挡板碰撞，由动能定理得
解得
可知木板与物块乙共速后再与挡板相碰。
由动量守恒定律得
木板向左减速过程中，由动能定理得
解得
同理可得
以此类推木板的总路程为
解得
（4）以木板为对象，由牛顿第二定律得
木板与挡板碰前做匀加速直线运动，有
木板与挡板碰后每次都返回到同一位置，物块一直做匀减速直线运动。
①当木板第一次返回到初始位置时，物块乙速度恰好减为0时，木板与挡板仅能发生一次碰撞。即
解得
②当木板第二次返回到初始位置时，木板与物块乙速度恰好减到0时，木板与挡板仅能发生二次碰撞。即
解得
可知木板与挡板若发生两次碰撞，挡板与木板距离的范围为。
5．（1）；（2）
【详解】（1）由于光束与边的夹角为时，恰好无光线从面射出，则有
当夹角调整至，作出光路图，如图所示
根据
解得
则根据几何关系，玻璃砖下表面的出射点到光屏的距离为
解得
（2）根据折射率与波速的关系有
光在半圆形玻璃砖中
光在长方形玻璃砖中
解得
6．（1）6m；（2）2.0N
【详解】（1）小石片抛出过程有
，
解得
则第一次反弹竖直方向的分速度大小
第一次接触水面水平方向有
，
解得
令小石片第1次离开水面后到再次碰到水面经历时间为，则有
，
解得
（2）第1次与水面接触过程竖直方向有
解得
则水面对小石片的作用力大小
解得
7．（1）； （2）；（3）
【详解】（1）由洛伦兹力与电场力平衡
解得
（2）设在I区运动时间为t1，粒子经原点进入Ⅲ区域后，其运动的轨迹俯视图（沿y轴负方向俯视）
设粒子第2次通过z轴坐标为z1，则
解得
（3）画出第6次通过yoz平面的轨迹俯视图如图所示：
粒子第2次到第3次经过yoz平面的时间内，在区域II中沿y轴方向做匀加速运动，设运动时间为t4，则
设粒子第4次到第5次经过yoz平面的时间内，在区域II中运动的时间为t5，则
第3次至第4次经过yoz平面的时间内，在区域I运动时间为t6，第5次至第6次经过yoz平面的时间内，在区域I中运动的时间为t7，沿y轴运动的速度为，则
8．（1）；（2）2m；（3）；（4）
【详解】（1）设经时间t1木板A与滑块C达到共同速度v1，A和C组成的系统动量守恒，有
对木板A由动量定理
解得
此过程A板位移为x0，对A由动能定理
解得
设匀速运动时间为t2，有
则
（2）设滑块B的质量为M，木板A与B发生第一次碰撞后瞬间B运动的速度最大且为v1B，木板A的速度为v1A，碰撞过程AB系统动量守恒，有
根据木板A总是在与滑块B上次碰撞的位置不再与滑块C与相对滑动，在此过程中A的位移为0，返回时A、C共速的速度为v2，由匀变速运动规律
则
A与B第1次碰后，C与A相互作用达到共速过程动量守恒，共同速度为v2，有
解得
，，
（3）第1次碰撞前C相对B滑过的距离为ΔL1，对A、C组成的系统由能量守恒
解得
第2次碰撞前C相对A滑过的距离为ΔL2，有
解得
第2次碰撞前，滑块C相对木板A滑动的距离
（4）第1次碰后滑块运动的速度为
同理，第2次碰后滑块运动的速度为
第1次碰后B运动x1停止，对滑块B由动能定理
解得
同理，第2次碰后B运动x2停止，有
第n次碰后B运动xn停止，有
经n次碰撞，滑块B能运动的总位移
9．（1）；（2）
【详解】（1）由题意可知，密闭航天服内气体初、末状态温度分别为
根据理想气体状态方程有
解得
（2）设航天服需要放出的气体在压强为状态下的体积为，根据玻意耳定律有
解得
则放出的气体与原来气体的质量之比为
10．（1）；（2）
【详解】根据牛顿第二定律，对重物
对物块
对木板
物块和木板之间不发生相对滑动，有
解得
物块和木板之间不发生相对滑动的条件是
解得
（2）当
可得
与间的相对加速度
又
解得
11．（1）；（2）；（3）；（4）
【详解】（1）设粒子在磁场中做圆周运动的周期为T，有
可得
可知，所有粒子经过磁场后的偏转角均为150°，则粒子在磁场中运动的时间为
（2）速度为v的粒子的运动轨迹如图所示
由几何关系可知
即
解得
（3）由几何关系可知
则三角形PMQ的面积为
150°圆心角对应的扇形面积
由数理规律可知，磁场区域的最小面积为图中阴影部分面积，其面积
（4）粒子在匀强电场中运动时，在沿x轴负方向有
在沿y轴负方向有
解得
12．（1），；（2），；（3）
【详解】（1）设15节车厢全部挂好以后的速度为，根据动量守恒定律有
解得
用表示第i节车厢被挂接后车头及已挂车厢的速度，根据动量守恒定律有
解得
由于每次挂接时通过车厢之间间隙的运动均可视为匀速运动，所以车头及前i节车厢通过间隙与第（i+1）节挂接所经历的时间为
所以挂接的总时间为
（2）设vi表示第i节车厢被碰撞前车头与前（）车厢的速度，表示第i节车厢被碰撞后整体的速度，ai表示车头与前（）节车厢共同运动时的加速度，由牛顿第二定律有
利用匀变速直线运动公式
根据动量守恒定律有
联立可以求得
，
同理有
联立可以求得
，
继续列式，有
解得
，
以此类推
，
由运动学公式，车头及前（i-1）节车厢通过间隙与第i节挂接所经历的时间为
利用前面的表达式，可求得
（3）仍用vi表示第i节车厢被碰撞前车头与前（i-1）节车厢的速度，表示第i节车厢被碰撞后整体的速度，ai表示车头与前（）节车厢共同运动时的加速度，同（2）的解题思路，有
可以解得
根据此递推关系
最终可得
由前述可得
代入上式，有
化简后得
将上式变形
由此可得，当时，最大，其最大值为
13．（1）72cmHg；（2）25cm
【详解】（1）对A中气体，U型管开口向上时，有
U型管开口向下时，如图所示：
设B中水银面移动，有
由玻意耳定律得
解得
（2）U型管水平时，对A中气体有
解得
14．（1）750N；（2）1.25m/s ；（3）3.2s
【详解】（1）用与水平方向成θ=53°的力F拉重物B，重物B做匀速直线运动，由水平方向受力平衡
其中
物体B在竖直方向上受力平衡
解得
（2）水平拉B物体时，以A、B物体整体为研究对象，由牛顿第二定律
解得
（3）设力F作用的时间为t，撤去力F后，物体A能正好到达井口，此时t为所求最短时间。对A，由匀加速直线运动规律
，
撤去F，以A、B物体整体为研究对象，由牛顿第二定律
解得
物体A做匀减速直线运动刚好能到达井口，则
联立解得
15．（1）；（2）；（3）；（4）1
【详解】（1）粒子做匀速直线运动，则有
可得
（2）粒子做类平抛运动，有
联立可得粒子的比荷
（3）粒子做匀速圆周运动，则有
可得
则
所以粒子在磁场中运动半个周期，从左边界飞出，则带电粒子束离开立方体空间的位置坐标；
（4）粒子沿z轴做变速直线运动，在xoy平面内做圆周运动，周期为
由乙图可知，在时间内加速，粒子在z轴方向的位移
在时间内减速，粒子在z轴方向的位移
在时间内向反方向加速，粒子在z轴方向的位移
在时间内向反方向减速到速度为零，粒子在z轴方向的位移
粒子回复最初的方向接着重复最初的运动，运动时间为
此时距板的距离为
则由
可得
到达极板所用总时间为
粒子每个周期经过一次z轴，则
取整数，所以经过1次。
16．（1）；（2）；（3）；（4）
【详解】（1）对A、B分析有
对A分析有
解得
（2）长板A与滑块1发生第1次弹性碰撞过程有
结合上述解得
A、B第二次达到相同速度有
对A分析有
解得
滑块1与滑块2碰撞后速度发生交换，滑块1碰后静止，滑块2活动速度为。
（3）A、B发生相对运动过程中的加速度大小分别为
从1第一次被碰后，直到1碰2，历时为
A的速度反向减速到0，历时为
可知
表明A的速度减小到0时，A距1最远，最远距离为
解得
（4）A与1第二次碰撞有
结合上述解得
依次类推有
（n=1，2，3…）
A\B的相对加速度为
第n次碰后相对速度为
第n次碰后，B在A上滑行的路程为
（n=1，2，3…）
第无穷次碰后，B在A上滑行的路程为
所以，木板的长度为
解得
17．（1）；（2）
【详解】（1）杯中气体做等容变化
末态对茶杯和茶水受力分析如图
列平衡方程
解得
所以此时水温为
（2）杯中气体降为室温过程中，全部气体都做等压变化，对于全部气体
解得进入杯中的空气在室温下体积为
所以杯中原有气体在室温下体积为
所以外界进入茶杯的气体质量与原有气体质量的比值
18．（1）；（2），能
【详解】（1）由平抛运动可知
解得
（2）恰好通过最高点D，满足
由于动摩擦因数与x成线性关系，AB过程摩擦力做功可用平均力做功。从Q到圆轨道最高点，由动能定理得
又
联立解得
从D点返回到A点，根据动能定理：
解得
说明物体能从A点离开。
19．（1）；（2），方向沿z轴负方向；（3），其中
【详解】（1）x轴方向有
z轴方向有
该质点在运动过程中的最小动能为其初始动能的，最小动能即为z方向的速度减为0时的动能
根据题意有
解得
所以
解得
（2）设圆轨道半径为R，圆周上一点和坐标原点连线与y轴的夹角为，则
其中
解得
方向沿z轴负方向；
（3）离子的运动为复杂的旋进运动。将该运动分解为xoz平面内的匀速圆周运动和y轴正方向的匀加速直线运动，根据
即
离子在圆柱体截面上做匀速圆周运动的周期为
到C的时间
离子在y轴的正方向做匀加速直线运动，根据匀变速直线运动规律可得：在z轴方向上的距离，在x轴方向上的距离，在y轴方向上的距离
所以
20．（1）F=7.5N；（2）；（3）；（4）能，
【详解】（1）设恒力F斜向上，与水平方向的夹角为θ，根据动量定理得
竖直方向
水平方向
整理得
（2）对E、A相互作用过程，设它们能够达到共同速度，根据动量守恒和能量守恒可得
2
解得
对A在该过程，根据动能定理可得
解得
所以E、A相互作用能够达到共同速度，假设正确。对A在该过程，根据动能定理可得
解得
（3）对E与C、D作用过程，系统外力为零，动量守恒，因此，不论E、C两物体何时何处相碰，三物体速度相同时的速度是一个定值，此时系统具有最大弹性势能，总动能最小。设三个物体速度相同时的速度为，由动量守恒定律得
解得
当C物体具有向左大小为的速度时，E与C粘在一起，ECD系统动能最大，有
最大动能与最小动能之差
（4） A与B碰撞由动量守恒
解得
设EAB能共速，由动量守恒得
解得
由能量转换与守恒定律
解得
所以E能滑上B。对E、A、B根据动量守恒和能量守恒可得
解得
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
转载请注明出处卷子答案网-一个不只有答案的网站 » 山东省各地区2023年高考物理模拟（二模）题按题型分类汇编-03解答题2（含解析）