山东省青岛市三年（2021-2023）高考物理模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题

山东省青岛市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按题型分类汇编-02解答题 一、解答题 1．（2021·山东青岛·统考一模）如图，绝热汽缸a与导热汽缸b、c均固定于地面，由刚性杆连接着的两个绝热活塞均可在汽缸内无摩擦滑动。开始时a、b两个汽缸内装有体积相等、温度均为T0的理想气体，真空汽缸c的容积与此时a、b两个汽缸中的气体体积相等，通过阀门与汽缸b相连。现将阀门打开，稳定后，a中气体压强为原来的0.6倍，环境温度保持不变。 （1）求稳定后汽缸a中气体的温度； （2）请用热力学第一定律解释上述过程汽缸a中气体温度变化的原因。 2．（2021·山东青岛·统考一模）第24届冬季奥林匹克运动会，将于2022年2月4日在北京和张家口联合举行，北京也将成为奥运史上首个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季奥林匹克运动会的城市，跳台滑雪是冬奥会中最具观赏性的项目之一、如图，跳台滑雪赛道由跳台A、助滑道AB、着陆坡BC和停止区CD等部分组成。比赛中，质量m=60kg的某运动员从跳台A处由静止下滑，运动到B处后水平飞出，在空中飞行了t1=4.5s落在着陆坡上的P点。动员从刚接触P点到开始沿着陆坡向下滑行，经历的时间t2=0.8s。已知着陆坡的倾角，重力加速度g=10m/s2，不计运动员在滑道上受到的摩擦阻力及空气阻力，求： （1）助滑道AB的落差h； （2）运动员在着陆坡上着陆过程中，着陆坡对运动员的平均冲击力大小。 3．（2021·山东青岛·统考一模）在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序。如图，是离子注入工作原理示意图，离子经电场加速后沿水平方向进入速度选择器，然后通过磁分析器，选择出特定比荷的离子，经偏转系统后注入处在水平面上的晶圆（硅片）。速度选择器、磁分析器和偏转系统中匀强磁场的磁感应强度大小均为B。方向均垂直纸向外；速度选择器和偏转系统中匀强电场的电场强度大小均为E，方向分别为竖直向上和直纸面向外。磁分析器截面是内外半径分别为R1和R2的四分之一圆弧，其两端中心位置M和N处各有一小孔；偏转系统中电场和磁场的分布区域是一棱长为L的正方体，晶圆放置在偏转系统底面处。当偏转系统不加电场和磁场时，离子恰好竖直注入到晶圆上的O点，O点也是偏转系统底面的中心。以O点为原点建立xOy坐标系，x轴垂直纸面向外。整个系统于真空中，不计离子重力，经过偏转系统直接打在晶圆上的离子偏转的角度都很小。已知当很小时，满足：， 。 （1）求离子通过速度选择器后的速度大小v及磁分析器选择出的离子的比荷； （2）当偏转系统仅加电场时，求离子注入到晶圆上的位置坐标（x1，y1）； （3）当偏转系统仅加磁场时，设离子注入到晶圆上的位置坐标为（x2，y2），请利用题设条件证明：y2=x1； （4）当偏转系统同时加上电场和磁场时，求离子注入到品圆上的位置坐标（x3，y3），并简要说明理由。 4．（2021·山东青岛·统考一模）如图，质量为m的物块a与质量为2m的物块b静置于光滑水平面上，物块b与劲度系数为k的水平轻质弹簧连接，物块a恰与弹簧左端接触。现给物块a水平向右的初速度v0，物块a与弹簧发生相互作用，最终与弹簧分离。全过程无机械能损失且弹簧始终处于弹性限度内。已知弹簧振子做简谐运动的周期。 （1）若物块b固定不动，求物块a速度减为0过程经历的时间； （2）若物块b可以自由滑动，求两物块相互作用过程中物块a的最小速度； （3）若物块b可以自由滑动，在两物块相互作用过程中，求当物块a的速度大小为时弹簧的弹性势能； （4）在（2）问中，如果在物块b的右侧固定一挡板（位置未知，图中也未画出），物块a与弹簧分离前物块b与挡板发生弹性碰撞，碰撞后的瞬间立即撤去挡板，物块b与挡板的碰拉时间极短，求此后过程中弹簧最大弹性势能可能的取值范围。 5．（2022·山东青岛·统考一模）寒假期间，某同学利用家里的楼梯间设计了一个小实验来完成实践作业。在楼梯口，他用弹射器向第一级台阶弹射小球，弹射器出口固定于桌面边缘，楼梯平层的转弯点为A，如图所示。台阶高为，宽为，为第一级台阶的最右侧点，是第一级台阶的中点。弹射器沿水平方向弹射小球，小球被弹出时与A的水平距离也为。某次弹射时，小球击中而恰好没有擦到A，当地的重力加速度为，小球可看做质点。 （1）求小球弹出时距A的高度； （2）若弹射器高度和初速度可调，为了使小球恰好没有擦到A能击中点，则小球弹射的初速度调为多大？ 6．（2022·山东青岛·统考一模）“打吊瓶”是常见的医疗手段，如图是医院常用的一种玻璃输液瓶。输液瓶刚从药房取出时，其内部气体体积为、压强为、温度为，输液前瓶内气体温度升高到环境温度。准备输液时，将进气口打开（输液调节器未打开），发现有气体进入瓶内，外界大气压强为，环境温度恒定。 （1）求瓶内气体状态稳定后，从进