【高考物理】2022-2023学年北京市顺义区高三下册分类试题模拟(解答题精品

【高考物理】2022-2023学年北京市顺义区高三下册分类试题模拟（解答题）1．（2022·北京顺义·二模）如图所示为一滑梯的实物图，滑梯的斜面段长度L=5.0m，倾角θ=37°，水平段与斜面段平滑连接。小朋友从滑梯顶端由静止开始滑下，经斜面底端后水平滑行一段距离，停在水平段某处。已知小朋友质量为20kg，小朋友与滑梯和水平滑道间的动摩擦因数μ=0.3，不计空气阻力。已知sin37°=0.60，cos37°=0.80，重力加速度g取10m/s2。求：（1）小朋友沿滑梯下滑时所受支持力F的大小；N（2）小朋友沿滑梯下滑时加速度a的大小；（3）从开始滑下至在水平段停止过程中摩擦力做的功W。f2．（2022·北京顺义·二模）如图所示为一个小型交流发电机的示意图，其线框ABCD匝数n=100匝，面积为S=0.02m2，总电阻r=10Ω，绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，角速度ω=100rad/s。已知匀强磁场磁感应强度B=2T，矩形线框通过滑环与理想变压器相连，副线圈与电阻相接，电表均为理想电表，电压表示数为U=180V。从线框转至中性面位置开始计时，求：（1）线框中感应电动势的瞬时值表达式；（2）电流表的示数；（3）当原、副线圈匝数比为2：1时，电阻R的阻值及消耗的电功率。第1页/总20页3．（2022·北京顺义·二模）如图甲所示，将质量分别为M、m的两个物块（M>m）通过轻质细线连接，跨过定滑轮（不计轮轴间摩擦），由静止释放，在加速过程中，重力加速度为g，求：（1）物块m加速度a的大小；（2）物块M下落h高度过程中，物块M机械能的变化量△E；（3）某同学以此为基础，在配合使用光电门设计了如图乙所示的实验装置来测量重力加速，操作过程如下：①轻质细绳跨过固定在铁架台上的滑轮（不计轮轴间摩擦），两端分别悬挂质量为M和M的12两个重锤（M>M），M上粘一遮光条，在下方适当位置安装两个光电门A、B；121②调节A、B两个光电门位置，量出两个光电门间的距离h；③将M压在地面上，然后由静止释放，由光电门计时器下M下落过程中从A到B的运21动时间；④保持光电门B的位置不动。改变A光电门的位置，重复步骤②③，多次实验后，将数据记录在表格中；⑤另一名同学应用数据做出如图丙所示关系图像，图中横坐标表示物理量为时间t，通过图像斜率K来求得加速度a，也可以通过K直接求得重力加速度g，请通过推导说明图中纵坐标如何选取，并写出当地重力加速度g的表达式（用M、M、K来表示）。12试卷第2页，共8页4．（2022·北京顺义·二模）研究光电效应的装置示意图如图所示，该装置可用于光子的信息。在xoy平面（纸面）内，垂直面的金属薄板，M、N与y轴平行放置，板N中间有一小孔0。有一由x轴、y轴和以O为圆心，圆心角为90°的半径不同的两条圆弧所围的区域I，整个区域I内存在大小可调，方向垂直纸面向里的匀强电场和磁感应强度大小恒为B、磁感线与圆1弧平行且逆时针方向的磁场。区域I右侧还有一个边界与y轴平行且左边界与O点相距为l、下界与x轴重合的匀强磁场区域Ⅱ，其宽度为a，长度足够长，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小可调。光电子从板M逸出后经极板板间电压U加速（板间电场视为匀强电场），从小孔O射出，并沿各个可能的方向射入板N的右侧空间，调节区域I的电场强度和区域Ⅱ的磁感应强度。使具有某速度并沿某方向运动的电子恰好打在坐标为（a+2l，0）的点上，被置于该处的探测器接收。已知电子质量为m，电荷量为e，板M的逸出功为W，普朗克常量为0h。忽略电子的重力及电子间的作用力。当频率为v的光照射M板时有光电子逸出。求：（1）光电子从O点射出时的速度v的大小范围；0（2）为了使从O点以各种大小和方向的速度财向区域I的电子都能被探测到，需要调节区域I的电场强度E和区域Ⅱ的磁感应强度B，求E的最大值和B的最大值。225．（2021·北京顺义·二模）民航客机一般都有紧急出口，发生意外情况的飞机紧急着陆后，打第3页/总20页开紧急出口，狭长的气囊会自动充气，形成一个连接出口与地面的斜面，旅客可沿斜滑行到地上，如图甲所示。图乙是其简化模型，若紧急出口距地面的高度h3.0m，气囊所构成的斜面长度L5.0m。质量m50kg的某旅客从斜面顶端由静止开始滑到斜面底端，已知该旅客与斜面间的动摩擦因数0.5，不计空气阻力及斜面的形变，下滑过程中该旅客可视为质点，重力加速度g取10m/s2。求该旅客：(1)沿斜面下滑的加速度a；E(2)滑到斜面底端时的动能k；I(3)从斜面顶端滑到斜面底端的过程中所受摩擦力的冲量f。6．（2021·北京顺义·二模）静止在太空的飞行器上有一种装置，它利用电场加速带电粒子，形成向外发射的粒子流，从而对飞行器产生反冲力，使其获得加速度。已知飞行器的质量为M，发射的是初速度为零的3价阳离子，射出时阳离子的速度为v，每秒发射阳离子的个数为N，每个阳离子的质量为m，单位电荷的电量为e，不计阳离子间的相互作用力和发射阳离子后飞行器质量的变化，求：（1）电场的加速电压U；（2）发射器的发射功率P；（3）飞行器获得的加速度a。7．（2021·北京顺义·统考二模）如图所示，质量M=0.2kg的滑块套在光滑的水平轨道上，质量m=0.1kg的小球通过长L=0.5m的轻质细杆与滑块上的光滑轴O连接，小球和轻杆可在竖直平v面内绕O轴自由转动，开始轻杆处于水平状态，现给小球一个竖直向上的初速度0=4m/s，不试卷第4页，共8页计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。（1）若锁定滑块，求小球通过最高点P时对轻杆的作用力F的大小和方向；（2）若解除对滑块的锁定，求从小球开始运动至到达最高点过程中，滑块移动的距离x；（3）若解除对滑块的锁定，求小球运动至最高点时的速度vm和此时滑块的速度vM。8．（2021·北京顺义·二模）利用超导体可以实现磁悬浮，如图甲是超导磁悬浮的示意图。在水平桌面上有一个周长为L的超导圆环，将一块永磁铁沿圆环中心轴线从圆环的正上方缓慢向下h移动，由于超导圆环与永磁铁之间有排斥力。结果永磁铁能够悬浮在超导圆环的正上方1高处。（1）从上向下看，试判断超导圆环中的电流方向；IB（2）若此时超导圆环中的电流强度为1。圆环所处位置的磁感应强度为1、磁场方向与水平方向的夹角为，求超导圆环所受的安培力F；t（3）在接下来的几周时间内，发现永磁铁在缓慢下移。经过较长时间0后，永磁铁的平衡位h置变为离桌面2高处。有一种观点认为超导体也有很微小的电阻率，只是现在一般仪器无法直h接测得超导圆环内电流的变化造成了永磁铁下移，若已知永磁铁在2高处时，圆环所处位置的B磁感应强度大小为2，磁场方向与水平方向的夹角为2，永磁铁的质量为m，重力加速度为g。hIa、永磁铁的平衡位置变为离桌面2高处时，求超导圆环内的电流强度2；b、若超导圆环中的电流强度的平方随时间变化的图像如图乙所示，且超导圆环的横截面积为S，求该超导圆环的电阻率。第5页/总20页9．（2020·北京顺义·二模）如图所示，MN是半径为R=0.8m的竖直四分之一光滑弧轨道。竖直固定在水平桌面上，轨道末端处于桌子边缘并与水平桌切于N点。把一质量为m=1kg的小球B静止放于N点，另一个与B完全相同的小球A由M点静止释放，经过N点时与B球发生正碰，碰后粘在一起水平飞出，落在地面上的P点，若桌面高度为h=1.25m，取重力加速度g=10m/s2。不计空气阻力，小球可视为质点。求：v(1)与B球碰前瞬间，A球的速度大小0：v(2)A、B两球碰后瞬间的共同速度大小1；(3)P点与N点之间的水平距离x。10．（2020·北京顺义·二模）如图所示，MN、PQ是间距为L的平行光滑金属导轨，导轨电阻不计，置于磁感强度为B、方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中，P、M间接有一阻值为RR的电阻。一根与导轨接触良好，阻值为2的金属导体棒ab垂直导轨放置，ab的质量为m。ab在与其垂直的水平恒力下作用下，在导线在上以速度v做匀速运动，速度v与恒力方向试卷第6页，共8页相同；导线MN始终与导线框形成闭合电路，已知磁场的磁感应强度大小为B，导线的长度恰好等于平行轨道的间距L，忽略摩擦阻力和导线框的电阻。求：(1)金属棒以速度v匀速运动时产生的电动势E的大小；(2)金属棒以速度v匀速运动时金属棒ab两端电压U；ab(3)金属棒匀速运动时。水平恒力F做功的功率P。11．（2020·北京顺义·二模）能量守恒定律、动量守恒定律、电荷守恒定律等等是自然界普遍遵循的规律，在微观粒子的相互作用过程中也同样适用．卢瑟福发现质子之后，他猜测：原子核内可能还存在一种不带电的粒子．（1）为寻找这种不带电的粒子，他的学生查德威克用粒子轰击一系列元素进行实验．当他4He9Be用粒子2轰击铍原子核4时发现了一种未知射线，并经过实验确定这就是中子，从4He9Be______1n而证实了卢瑟福的猜测．请你完成此核反应方程240．m（2）为了测定中子的质量n，查德威克用初速度相同的中子分别与静止的氢核与静止的氮核1vv发生弹性正碰．实验中他测得碰撞后氮核的速率与氢核的速率关系是N7H．已知氮核质量m14m与氢核质量的关系是NH，将中子与氢核、氮核的碰撞视为完全弹性碰撞．请你根据以mm上数据计算中子质量n与氢核质量H的比值．（3）以铀235为裂变燃料的“慢中子”核反应堆中，裂变时放出的中子有的速度很大，不易被铀235俘获，需要使其减速．在讨论如何使中子减速的问题时，有人设计了一种：让快中子与静止的粒子发生碰撞，他选择了三种粒子：铅核、氢核、电子．以弹性正碰为例，仅从力学角度分析，哪一种粒子使中子减速效果最好，请说出你的观点并说明理由．第7页/总20页12．（2020·北京顺义·二模）物体沿着圆周的运动是一种常见的运动，匀速圆周运动是当中最简单也是较基本的一种，由于做匀速圆周运动的物体的速度方向时刻在变化，因而匀速周运动仍旧是一种变速运动，具有加速度。(1)可按如下模型来研究做匀速圆周运动的物体的加速度：设质点沿半径为r、圆心为O的圆周以恒定大小的速度v运动，某时刻质点位于位置A。经极短时间t后运动到位置B，如图所示，试根据加速度的定义，推导质点在位置A时的加速度的大小；(2)在研究匀变速直线运动的“位移”时，我们常旧“以恒代变"的思想；在研究曲线运动的“瞬时速度”时，又常用“化曲为直”的思想，而在研究一般的曲线运动时我们用的更多的是一种”化曲为圆”的思想，即对于般的曲线运动，尽管曲线各个位置的弯曲程度不详，但在研究时，可以将曲线分割为许多很短的小段，质点在每小段的运动都可以看做半径为某个合适值的圆周运动的部分，进而采用圆周运动的分析方法来进行研究，叫做曲率半径，如图所示，试据此分析图所示的斜抛运动中。轨迹最高点处的曲率半径；(3)事实上，对于涉及曲线运动加速度问题的研究中，“化曲为圆”并不是唯的方式，我们还可以采用一种“化圆为抛物线”的思考方式，匀速圆周运动在短时间t内可以看成切线方向的匀速运动，法线方向的匀变速运动，设圆弧半径为R，质点做匀速圆周运动的速度大小为v，据此推导质点在做匀速圆周运动时的向心加速度a。试卷第8页，共8页：1．（1）160N；（2）3.6m/s2；（3）600J【详解】（1）小朋友沿滑梯下滑时所受支持力F的大小NFmgcos3720100.8N=160NN（2）小朋友沿滑梯下滑时由牛顿第二定律可得mgsin37mgcos37ma解得加速度a=3.6m/s2（3）从开始滑下至在水平段停止过程中，由动能定理可得WmgLsin3720050.6J=600JfeEsint2002sin100t(V)2．（1）m；（2）2A；（3）22.5，360W【详解】（1）线圈中感应电动势的峰值EnBS2002Vm由于从线框转至中性面位置开始计时，故瞬时值表达式为eEsint2002sin100t(V)m（2）感应电动势的有效值为EEm200V2线圈自身分到的电压为UEU200V180V20V线圈又U线圈=Ir=20V所以电流表示数为U20I线圈A2Ar10（3）由于理想变压器P入=P出则电阻R上消耗的电功率为P=IU=360W答案第1页，共11页设副线圈两端电压为U′，则有Un21Un12即1UU90V2所以U2R22.5ΩPMm2Mmhh2(MM)Kagg21MmtMM3．（1）Mm；（2）机械能减少；（3）纵坐标为；12【详解】（1）由牛顿第二定律Mgmg(Mm)a可得物块m加速度大小为MmagMm（2）由牛顿第二定律MgFMa可得物块M下落过程中受到的拉力为2MmFgMm由功和能的关系可知，重力以外的其他力做功，物体的机械能会变化，物块M受到的拉力阻碍物体下落，做负功，所以物块M的机械能减少2MmhEFhgMm（3）为了减小误差，实验中用物体经过B时的速度计算更为合理，则根据1hvtat2B2可得h1vattB2h由此可知，图线的纵坐标为t，图线的效率为1Ka2根据牛顿第二定律答案第2页，共11页MgMg(MM)a1212可得MM2(MM)Kg21a21MMMM12122eU2heUW2(heUW)v0EB04．（1）m0m；（2）max1m，22mhWB02ea【详解】（1）根据光电效应方程可得，逸出光电子的最大初动能为EhWkm0即有1mv2EeU0k(0EW)2k02eU2heUWv0m0m（2）速度选择器evBeE01E3eUv0Bm111mv2mv2eU202MeUvMm如图所示，几何关系mva0sineB22由上述表达式可得答案第3页，共11页2(heUW)EB0max1m由mva0sineB22可得2(hW)vsinB001m可得22mhWB02ea2E500JI2005Ns5．(1)a2m/s；(2)k；(3)f，方向沿斜面向上【详解】(1)对旅客受力分析，有重力、支持力和摩擦力。由牛顿第二定律和几何关系可得mgsinmgcosma则a2m/s2(2)旅客从顶端滑到底端过程中，由动能定理可得mghmgcosLEk则滑到斜面底端时的动能为E500Jk(3)由题意可得，斜面长度为1Lat22又fmgcos则摩擦力的冲量为Iftf解得I2005Nsf方向沿斜面向上。答案第4页，共11页mv2Nmv2NmvU6．（1）6e；（2）2；（3）M【详解】(1)每个阳离子带3个单位正电荷，电荷量为3e，阳离子加速过程，根据动能定理可得13Uemv22解得mv2U6e(2)每秒发射离子的能量为W=Pt=P•1=P发射功率可表示为Nmv2PNEk2v(3)设射出离子后飞行器的速度为1，喷射时间为t，根据动量守恒定律可得NtmvMv01根据加速度定义式可得vNmva1tM1m0.2Nv2m/svlm/s7．（1），方向竖直向上；（2）6；（3）m，Mv【详解】（1）设小球通过最高点时速度为1，由动能定理有：11mgLmv2mv22120解得v6m/s1在最高点时有mv2mgF'L解得F'0.2N方向竖直向下。由牛顿第三定律可得，通过最高点时小球对杆的作用力大小为0.2N，方向竖直向上。答案第5页，共11页（2）设小球从开始运动到运动至最高点水平位移为x，滑块向左运动位移为x，任意时刻1小球水平方速度大小为v，滑块速度到为v，任意时刻，取水平向右为正方向，由水平方向动量守恒有mvMv0两边同乘以t有mvtMvt0因上式对任意时刻附近微小t都适用，累积可得mxMx01又xxL1解得1xm6（3）在上升过程中，取小球和滑块系统为研究对象，因只有重力做功，系统的机械能守恒，有111mv2Mv2mgLmv22m2M20取水平向右为正方向，由水平方向动量守恒有mvMv0mM解得v2m/smvlm/sMmgIBILcos2BLcos8．（1）逆时针；（2）111；（3）a、22；b、2LShhB2B2cos2cos2121212mgtB2cos2B2cos01122【详解】（1）根据楞次定律，增反减同可以判断感应电流的磁场方向向上，根据右手螺旋定则可以判断感应电流方向从上往下看为逆时针方向。（2）把环分成无数等长的微小电流元，每一小段导线长为△，则每一小段导线所受安培力答案第6页，共11页为fBIl11由对称性可知，所有小段导线所受的安培力水平分力抵消，所以竖直方向分力的合力即为整段导线所受安培力，设有N段导线则FNfcosBILcos1111h（3）a：在2处可以理解为永磁铁处于平衡状态，则mgBILcos222mgI2BLcos22b：磁铁下降前后环中电流为mgI1BLcos11mgI2BLcos22根据能量守恒有I2I2mghh12Rt1220根据电阻定律有LRS联立可得2LShhB2B2cos2cos2121212mgtB2cos2B2cos011229．(1)4m/s：(2)2m/s；(3)1.0m【详解】(1)小球在圆弧轨道内下滑的过程中，由动能定理可得1mgRmv220解得v2gR2100.84m/s0(2)两个小球碰撞的过程中水平方向上的动量守恒，选取向右为正方向，设碰撞后的共同速v度为1，则答案第7页，共11页mv2mv01解得11vv42m/s1202(3)小球从N点飞出后做平抛运动，在竖直方向上有2h21.25t0.5sg10在水平方向上有：xvt20.51.0m12BLv2B2L2v2UP10．(1)EBLv；(2)ab3；(3)3RtAB【详解】(1)在内金属棒ab由原来的位置AB移动到11，如图所示这个过程中闭合回路面积的变化量是S=Lvt则穿过闭合回路的磁通量的变化量是BSBLvt根据法拉第电磁感应定律可得EBLvt(2)电路中的电流为E2E2BLvIR3R3RR2金属棒ab两端的电压为：答案第8页，共11页2BLvUIRab3(3)金属棒ab所受的安培力为FFBILA金属棒克服安培力做功的功率为2B2L2v2PFvFvBILvA3Rm7n12Cm611．（1）6（2）H（3）仅从力学角度分析，氢核减速效果最好，理由见解析【详解】（1）根据核反应过程中核电荷数与质量数守恒，知核反应方程式为4He9Be12C1n2460；v（2）设中子与氢核、氮核碰撞前后速率为0，中子与氢核发生完全弹性碰撞时，取碰撞前mvmvmv中子的速度方向为正方向，由动量守恒定律和能量守恒定律有：n0nnHH；111mv2mv2mv22n02nn2HH，2mvvn0Hmm解得碰后氢核的速率nH，2mvvn0Nmm同理可得：中子与氮核发生完全弹性碰撞后，氮核的速率nN；vmmm7HnNnvmmm6因此有NnH，解得H；（3）仅从力学角度分析，氢核减速效果最好，因为中子与质量为m的粒子发生弹性正碰mmvnvnmm0时，根据动量守恒定律和能量守恒定律知，碰撞后中子的速率n；①由于铅核质量比中子质量大很多，碰撞后中子几乎被原速率弹回；②由于电子质量比中子质量小很多，碰撞后中子将基本不会减速；③由于中子质量与氢核质量相差不多，碰撞后中子的速率将会减小很多．v2v2cos2v2a0aa2rng12．(1)n或r；(2)；(3)Rtvv【详解】(1)当足够小时，A、B的夹角就足够小，角所对的弦和弧的长度就近似相等。因此，答案第9页，共11页vv在t时间内，所对方向变化的角度为t联立可得vvtva代入加速度定义式t，以及把vr代入，可得向心加速度大小的表达式为a2rn上式也可以写为v2anr(2)在斜抛运动最高点，质点的速度为vvcos0可以把质点的运动看成是半径为的圆周运动，因为质点只受重力，所以根据牛顿第二定律可得v2mgm联立可得v2cos20g(3)质点在短时间t内将从A以速度v匀速运动到B'，则1yat2xvtACAB'，2由图可知R2(Ry)2x2ACAB'联立解得1v2aRa2t202若t足够小，即t20所以v2aR答案第10页，共11页答案第11页，共11页答案第12页，共1页