北京市海淀区高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题

北京市海淀区高考物理三年(2021-2023)模拟题(一模)按题型分类汇编-02解答题 一、解答题 1.(2023·北京海淀·统考一模)图1中过山车可抽象为图2所示模型:弧形轨道下端与半径为的竖直圆轨道平滑相接,点和点分别为圆轨道的最低点和最高点。质量为的小球(可视为质点)从弧形轨道上距点高的点静止释放,先后经过点和点,而后沿圆轨道滑下。忽略一切摩擦,已知重力加速度。 (1)求小球通过点时的速度大小。 (2)求小球通过点时,小球对轨道作用力的大小和方向。 (3)求小球从点运动到点的过程中,其所受合力冲量的大小。 (4)若小球从点运动到点的过程中所用时间为,求轨道对小球的冲量大小和方向。 2.(2023·北京海淀·统考一模)如图1所示,将一硬质细导线构成直径为的单币圆形导体框,并固定在水平纸面内。虚线恰好将导体框分为左右对称的两部分,在虚线左侧的空间内存在与纸面垂直的匀强磁场,磁感应强度随时间变化的规律如图2所示,规定垂直于纸面向里为磁场的正方向。已知圆形导体框的电阻为。 (1)若虚线右侧的空间不存在磁场,求: a.随时间变化的规律; b.导体框中产生的感应电动势大小; c.在内,通过导体框某横截面的电荷量。 (2)若虚线右侧存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小恒为,如图3所示。求时导体框受到的安培力的大小和方向。 3.(2023·北京海淀·统考一模)反冲是大自然中的常见现象。静止的铀核放出动能为的粒子后,衰变为钍核。计算中不考虑相对论效应,不考虑核子间质量的差异。 (1)请写出上述过程的核反应方程; (2)求反冲的钍核的动能。 4.(2023·北京海淀·统考一模)用火箭发射人造地球卫星,假设最后一节火箭的燃料用完后,火箭壳体和卫星一起以的速度绕地球做匀速圆周运动。已知卫星的质量为,最后一节火箭壳体的质量为。某时刻火箭壳体与卫星分离,分离时卫星与火箭壳体沿轨道切线方向的相对速度为。试分析计算:分离后卫星的速度增加到多大?火箭壳体的速度是多大?分离后它们将如何运动? 5.(2023·北京海淀·统考一模)电容是物理学中重要的物理量。如图1甲所示,空气中的平行板电容器充满电后与电源断开,仅改变电容器两极板间的距离,电容器的电容也随之变化。多次实验后,得到图1乙所示图像:一条斜率为的直线。 (1)已知电容器所带电荷量为; a.请你分析判断,当板间距变化时,两极板间的电场强度如何变化。 b.求下极板对上极板所产生的电场力的大小。 (2)用电容器制成静电天平,如图2甲所示:将电容器置于空气中,下极板保持固定,上极板接到天平的左端。当电容器不带电时,天平恰好保持水平平衡,其两极板间的距离为。当天平右端放置一个质量为的砝码时,需要在电容器的两极板间加上电压,使天平重新水平平衡。已知重力加速度为。 a.写出砝码质量与两极板间所加电压的关系式; b.分析判断,将图2乙所示理想电压表上的电压值改标为质量值,从左到右,相邻刻度间的质量差将如何变化。 (3)如图3所示,将电容器的下极板保持固定,上极板由一劲度系数为的轻质绝缘弹簧悬挂住。当两极板均不带电时,极板间的距离为。当两极板间的电势差为时,两极板间的距离变为,两极板始终保持水平正对。 a.请讨论上极板平衡位置可能的个数的情况。 b.(选做)请在老师的帮助下,结合教材,指出一种可能的应用。 6.(2021·北京海淀·统考一模)如图所示,竖直面内有一轨道ABC,倾角为θ的AB部分与半径为R的圆弧BC部分平滑连接,轨道C端切线沿水平方向。竖直台阶CD高度为h。一质量为m、可视为质点的滑块,由A处静止滑下,加速度为a,到达B处时速度大小为v,通过圆弧轨道BC后,由C处水平抛出,经一段时间后落到水平地面DE上。空气阻力可忽略不计。 (1)求斜坡AB的长度L; (2)若不计BC段的阻力,画出滑块经过C点时的受力图,并求其所受支持力FN的大小; (3)滑块落到DE上时所受重力的瞬时功率P。 7.(2021·北京海淀·统考一模)如图所示,空间分布着方向平行于纸面、宽度为d的水平匀强电场。在紧靠电场右侧半径为R的圆形区域内,分布着垂直于纸面向里的匀强磁场。一个质量为m、电荷量为-q的粒子从左极板上A点由静止释放后,在M点离开加速电场,并以速度v0沿半径方向射入匀强磁场区域,然后从N点射出。MN两点间的圆心角∠MON=120°,粒子重力可忽略不计。 (1)求加速电场板间电压U0的大小; (2)求粒子在匀强磁场中运动时间t的大小; (3)若仅将该圆形区域的磁场改为平行于纸面的匀强电场,如图所示,带电粒子垂直射入该电场后仍然从N点射出。求粒子从M点运动到N点过程中,动能的增加量ΔEk的大小。 8.(2021·北京海淀·统考一模)电动汽车具有零排放、噪声低、低速阶段提速快等优点。随着储电技术的不断提高,电池成本的不断