北京市朝阳区三年（2020-2022）高考物理一模试题汇编：解答题

北京市朝阳区2020届-2022届高考物理三年模拟（一模）试题汇编-解答题 1．（2021·北京朝阳·统考一模）2021年2月10日19时52分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。在“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时，周期为T，轨道半径为r。已知火星的半径为R，引力常量为G，不考虑火星的自转。求： （1）“天问一号”环绕火星运动的线速度的大小v； （2）火星的质量M； （3）火星表面的重力加速度的大小g。 2．（2021·北京朝阳·一模）如图1所示，在光滑水平面上固定一根足够长的直导线，通有恒定电流。质量为m，电阻为R的正方形金属框静止在水平面内，以金属框的一个顶点为坐标原点，在水平面内建立直角坐标系，x轴与导线平行，y轴与导线垂直。现给金属框一个大小为v0、方向与x轴正方向成θ角的初速度，金属框在之后的运动中始终处于通电直导线的磁场中且没有转动。 （1）判断金属框刚运动时感应电流的方向； （2）在图2中分别画出金属框沿x轴、y轴的分速度vx、vy随时间t变化的示意图； （3）不计其他能量损失，求金属框在整个运动过程中产生的焦耳热。 3．（2021·北京朝阳·一模）一种获得高能粒子的装置如图所示。环形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，A、B为环形区域内两块中心开有小孔的极板。t=0时A板电势为+U，B板电势为零，质量为m、电荷量为+q的粒子在A板小孔处由静止开始加速；粒子离开B板时，A板电势立即变为零，此后粒子在环形区域内做半径为R的圆周运动。每当粒子到达A板时，A板电势变为+U，离开B板时，A板电势变为零；B板电势始终为零。如此往复，粒子在电场中一次次被加速。为使粒子在环形区域内绕行半径不变，需不断调节磁场的强弱。A、B板间距远小于R，不考虑电场、磁场变化产生的影响，不考虑相对论效应的影响，不计粒子的重力。 （1）求粒子绕行第一圈时线速度的大小v1； （2）求粒子绕行第n圈时，磁感应强度的大小Bn及等效电流In； （3）在粒子绕行的整个过程中，A板电势可否始终保持+U？并说明理由。 4．（2021·北京朝阳·一模）摩擦传动装置结构简单，容易制造，在生产生活中得到广泛应用。 （1）如图1所示为打印机送纸装置。搓纸辊旋转带动纸张前进走纸，摩擦片在纸张下方贴紧，施加阻力分离纸张，以保证只有一张纸前移且避免两张纸同时送入。已知搓纸辊和纸张之间的动摩擦因数为，纸张之间的动摩擦因数为，纸张和摩擦片之间的动摩擦因数为。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计纸张质量及空气阻力。 a.电机带动搓纸辊使搓纸辊始终以角速度ω0转动。设一张纸的长度为L，搓纸辊半径为r，计算打印机送入一张纸所需的时间； b.为保证送纸装置正常工作，分析说明、和的大小关系。 （2）一种使用摩擦传动的变速箱，其内部结构可简化为图2，薄壁圆筒1和薄壁圆筒2均可绕自身的光滑转轴转动，且它们的转轴平行。开始时圆筒2静止，圆筒1以角速度ω转动，某时刻使两圆筒相接触，由于摩擦，一段时间后两圆筒接触面间无相对滑动。圆筒1半径为R，质量为m1，圆筒2质量为m2。设两圆筒相互作用过程中无其他驱动力，不计空气阻力。求： a.两圆筒无相对滑动时圆筒1的角速度； b.从两圆筒接触到无相对滑动过程中系统产生的热量Q。 5．（2020·北京朝阳·一模）2022年将在我国举办第二十四届冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一。某滑道示意图如下，长直助滑道AB与弯曲滑道BC平滑衔接，滑道BC高h=10m，C是半径R=20m圆弧的最低点。质量m=60kg的运动员从A处由静止开始匀加速下滑，加速度a =4m/s2，到达B点时速度vB=30m/s。取重力加速度g=10m/s2。 (1)求运动员在AB段运动的时间t； (2)求运动员在AB段所受合外力的冲量I的大小； (3)若不计BC段的阻力，求运动员经过C点时所受支持力FC的大小。 6．（2020·北京朝阳·一模）如图所示，质量为m、电荷量为+q的粒子从A（0，2l）点以初速度v0沿x轴正方向射出，为使其打在x轴上的C（2l，0）点，可在整个空间施加电场或磁场。不计粒子所受重力。 (1)若仅施加一平行于y轴的匀强电场，求该电场场强E的大小和方向； (2)若仅施加一垂直于xOy平面的匀强磁场，求该磁场磁感应强度B的大小和方向； (3)某同学认为若仅施加一由A点指向C点方向的匀强电场，该粒子仍能打在C点。请简要分析该同学的说法是否正确。 7．（2020·北京朝阳·一模）由相互作用的物体所组成的系统中，能量和动量可以相互转化或传递，但其总量往往可以保持不变。 (1)质量为m1的正点电荷A和质量为m2的负点电荷B，仅在彼此间电场力的作用下由静止开始运动，已知两者相遇前某时刻A的速度大小为v