北京市丰台区2020-2022年高考物理三年模拟（一模）试题汇编-解答题

北京市丰台区2020届-2022届高考物理三年模拟（一模）试题汇编-解答题 1．（2021·北京丰台·一模）如图所示，两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为La一根质量为m的金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直。M、P两点间接有阻值为R的电阻，其余部分电阻不计。装置处于磁感应强度为 B的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上。让金属杆ab沿导轨由静止开始下滑，下降高度h时达到最大速度。金属杆下滑时与导轨接触良好，已知重力加速度为go求： （1）金属杆由静止释放瞬间的加速度大小； （2）金属杆最大速度的大小； （3）从静止到最大速度的过程中，电阻R上产生的热量。 2．（2021·北京丰台·一模）图甲为2022年北京冬奥会国家雪车雪橇中心“游龙”总览图。赛道含长度x的水平直道出发区（图甲中1位置）和滑行区，滑行区起终点高度差为h，赛道截面为U型槽，图甲中4位置为螺旋弯道，转弯半径为ro某运动员和雪车总质量 m，在该赛道完成了一次“钢架雪车”测试赛。运动员在出发区的运动可视为由静止开始的匀加速运动，离开出发区时速度为v1；在整个滑行区滑行的路程为s，到达终点时速度为v2.已知重力加速度为g，求： （1）运动员在出发区加速度的大小； （2）运动员和雪车在滑行区所受平均阻力的大小； （3）如图乙和丙所示，若运动员在螺旋弯某处速度为v3，求此时刻钢架雪车平面与水平面夹角θ的正切值（不计阻力）。 3．（2021·北京丰台·一模）我国的东方超环（EAST）是研究可控核聚变反应的超大型科学实验装置。装置中的中性化室将加速到很高能量的离子束变成中性粒子束，注人到发生聚变反应的等离子体中，将等离子体加热到发生聚变反应所需点火温度。没有被中性化的高能带电离子对实验装置有很大的破坏作用，因此需要利用“剩余离子偏转系统”将所有带电离子从粒子束剥离出来。 剩余离子电偏转系统的原理如图所示，让混合粒子束经过偏转电场，未被中性化的带电离子发生偏转被极板吞噬，中性粒子继续沿原有方向运动被注人到等离子体中。若粒子束中的带电离子主要由动能为、、 的三种正离子组成。所有离子的电荷量均为q，质量均为m，两极板间电压为U，间距为d。 （1）若离子的动能Ek由电场加速获得，其初动能为零，求加速电压U0； （2）要使三种带电离子都被极板吞噬，求： a．离子在电场中运动的最长时间 b．偏转极板的最短长度 （3）剩余离子偏转系统还可以利用磁偏转进行带电离子的剥离。如图所示，粒子束宽度为d，吞噬板MN长度为2d。要使三种能量的离子都能打到吞噬板上，求磁感应强度大小的取值范围。 4．（2021·北京丰台·一模）守恒是物理学中的重要思想。请尝试用守恒思想分析下列问题： （1）如图所示将带正电荷Q的导体球C靠近不带电的导体。沿虚线将导体分成A、B两部分，这两部分所带电荷量分别为QA、QB判断这两部分电荷量的正负及大小关系，并说明理由。 （2）康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，用X光子与静止电子的碰撞模型可以解释这一现象。请在图中通过作图表示出散射后X光子的动量，并简述作图的依据。 （3）波是传递能量的一种方式，传播过程能量守恒。简谐波在传播过程中的平均能量密度表示单位体积内具有的能量：，其中A为简谐波的振幅， 为简谐波的圆频率（波传播过程中不变），为介质的密度。能流密度I表示波在单位时间内流过垂直单位面积上的平均能量。 a.简谐波沿直线传播的速度为v，证明波的能流密度 b.球面简谐波是从波源处向空间各个方向传播的简谐波，在均匀介质中传播时振幅会发生变化。忽略传播过程中的能量损失，求波在距波源r1和r2处的振幅之比A1：A 2。 5．（2022·北京丰台·一模）如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度，一端连接的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度。导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。导轨和导体棒的电阻忽略不计。在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒由静止开始沿导轨向右以的加速度匀加速运动，已知导体棒的质量。求： （1）速度时，导体棒MN中感应电流I的大小和方向； （2）请推导拉力F随时间t变化的关系式； （3）若在时撤掉拉力，求从撤掉拉力到导体棒停止运动的过程中，导体棒克服安培力所做的功W。 6．（2022·北京丰台·一模）如图所示，半径为R的光滑半圆轨道固定在竖直平面内，半圆与光滑水平地面相切于最低点A。质量为m的小球以初速度从A点冲上竖直圆环，沿轨道运动到B点飞出，最后落在水平地面上的C点，重力加速度为g，不计空气阻力。 （1）求小球运动到轨道末端B点时的速度大小v； （2）求A、C两点间的距离x； （3）若半圆形轨道