河北省張家口市高考物理三年（2021-2023）模擬題（三模）題型匯編-03解答題

河北省張家口市高考物理三年（2021-2023）模擬題（三模）

按題型分類匯編-03解答題

一、解答題

1.（2021屆河北省張家口市高三（下）第三次模擬物理試題）小明自主探究豎式電梯,

查閱銘牌得知轎廂A的質(zhì)量，川=200kg,配重B質(zhì)量m2=6OOkg,最大載重wυ=800kg,

最大運(yùn)行速度v2m∕s,電梯上行過程可簡化如圖。現(xiàn)電梯滿載由靜止開始以加速度

α=2m∕s2上行，達(dá)到最大速度后勻速上行，然后以加速度α=2m∕s2減速上行直到停止，

共升高30米。忽略一切摩擦，g取IOm/S2,電梯滿載時(shí)，求：

（1）電梯升高30米所用的時(shí)間/；

（2）上行過程中電動(dòng)機(jī)的最大功率P。

////4//////////

2.（2021屆河北省張家口市高三（下）第三次模擬物理試題）新能源汽車行業(yè)火爆，

我國電動(dòng)汽車市場(chǎng)蓬勃發(fā)展。我國最大的電動(dòng)汽車初創(chuàng)企業(yè)“蔚來”，在最新全球車企市

值排行榜中，市值超奔馳母公司戴姆勒成為全球車企第五。電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)是自帶能量

回收系統(tǒng)。汽車正常行駛時(shí)，電動(dòng)機(jī)消耗電能牽引汽車前進(jìn)。當(dāng)剎車時(shí)切斷電源，由于

慣性，給電動(dòng)機(jī)一個(gè)動(dòng)力，使電動(dòng)機(jī)變成發(fā)電機(jī)，對(duì)電容平行的金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距

L=0.2m,電阻不計(jì)。導(dǎo)軌通過單刀雙擲開關(guān)分別和電源超級(jí)電容器組成閉合回路。一

根質(zhì)量"?=0.5kg、電阻不計(jì)的金屬桿滴垂直導(dǎo)軌水平放置，與導(dǎo)軌接觸良好且與導(dǎo)軌

間的動(dòng)摩擦因數(shù)“=0.2。整個(gè)裝置處于垂直于導(dǎo)軌平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度

大小B=2T,已知電源電動(dòng)勢(shì)E=6V,內(nèi)電阻r=lC,超級(jí)電容器的電容C=5F,重力加

速度g=10m∕s20

（1）如果開關(guān)接1，求閉合瞬間桿的加速度和桿能達(dá)到的最大速度分別是多大？

（2）如果開關(guān)接2,同時(shí)給桿一恒定水平向右的力F=3.6N,求電容器上電量Q與時(shí)間

/的變化關(guān)系（電容器初始電量為零）。

3.（2021屆河北省張家口市高三（下）第三次模擬物理試題）2020年1月29日消息，

中國寶武旗下企業(yè)24小時(shí)不停工生產(chǎn)醫(yī)用氧氣，確保每天向武漢各定點(diǎn)醫(yī)院供應(yīng)。假

設(shè)一個(gè)容積為片的氧氣罐（認(rèn)為容積不變），內(nèi)部封閉氣體壓強(qiáng)為1.8Po（PO為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)

大氣壓）。

（1）若罐內(nèi)氣體溫度降為7。C,此時(shí)氣體壓強(qiáng)降為?.6po,求氧氣罐內(nèi)氣體原來的溫度

是多少攝氏度；

（2）若保持罐內(nèi)氣體原溫度不變，用了一部分氣體后罐內(nèi)氣體壓強(qiáng)降為po,求氧氣罐

內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量與原來氣體總質(zhì)量的比值。

4.（2021屆河北省張家口市高三（下）第三次模擬物理試題）如圖所示，等邊三角形

ABC為某三棱鏡的橫截面。一束單色光沿E尸平行于角平分線CD射向CA,在界面CA

發(fā)生折射，折射光線平行于CB且恰好射到。點(diǎn)（不考慮反射光線）。

（1）求該三棱鏡對(duì)單色光EF的折射率；

（2）若三棱鏡的橫截面邊長為L,光在真空中傳播的速度為c,求單色光E尸的折射光

線在三棱鏡中傳播多長時(shí)間第一次從三棱鏡中射出。

5.（2022屆河北省張家口市高三（下）第三次模擬考試物理試題）娛樂風(fēng)洞是一種空

中懸浮裝置，在一個(gè)特定的空間內(nèi)人工制造和控制氣流，游人只要穿上特制的可改變受

風(fēng)面積（游客在垂直風(fēng)力方向的投影面積）的飛行服跳入飛行區(qū)，即可通過改變受風(fēng)面

積來實(shí)現(xiàn)向上、向下運(yùn)動(dòng)或懸浮。已知一游客質(zhì)量為60kg,腹部向下時(shí)受風(fēng)面積最大

為0.7m2,身體直立時(shí)受風(fēng)面積最小為0.2n√,氣流密度為1.2kg/m3,氣流速度為30m∕s,

重力加速度為g=10m∕s,假設(shè)氣流吹到人身體上后速度近似變?yōu)?。求：

試卷第2頁，共6頁

（1）若游客在風(fēng)洞內(nèi)懸浮，則受風(fēng)面積應(yīng)調(diào)整為多大；

（2）若游客進(jìn)入風(fēng)洞先由最大受風(fēng)面積運(yùn)動(dòng)IS后立即改為最小受風(fēng)面積，求游客距出

發(fā)點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離為多少。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）

6.（2022屆河北省張家口市高三（下）第三次模擬考試物理試題）由電子加速器、偏

轉(zhuǎn)電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)組成的擴(kuò)束裝置可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電子擴(kuò)束。如圖甲所示，大量電子由靜止

開始經(jīng)過加速電場(chǎng)加速后，連續(xù)不斷的沿軸線OO'射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的極板長為

s,極板間距為d,兩板不帶電時(shí)電子通過極板的時(shí)間為“ο,當(dāng)在兩極板加上如圖乙所

示的電壓時(shí)（UO為己知），所有電子均能從兩極板間通過然后進(jìn)入垂直紙面向里的勻強(qiáng)

磁場(chǎng)中，最后電子都垂直磁場(chǎng)的右邊界射出,實(shí)現(xiàn)擴(kuò)束。已知磁場(chǎng)寬度為/,電子的質(zhì)

量為小電荷量為e,不計(jì)重力。求：

（1）加速器加速電壓的大??；

（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度8的大?。?/p>

（3）經(jīng)電子擴(kuò)束器擴(kuò)束后電子束的寬度。

W

U0-

θt。

o23t04z0

乙

7.（2022屆河北省張家口市高三（下）第三次模擬考試物理試題）如圖所示為一種用

于測(cè)量粉末體積的裝置，不用壓實(shí)而測(cè)得粉末的真體積。該裝置主要由惰性氣體瓶、壓

力傳感器、基準(zhǔn)腔、測(cè)試腔、閥門、連通管構(gòu)成。測(cè)試腔的容積為匕，基準(zhǔn)腔容積為匕,

測(cè)試樣品時(shí)，進(jìn)氣閥關(guān)閉，測(cè)位閥關(guān)閉，樣品裝入測(cè)試腔后將測(cè)試腔密封，關(guān)閉排空閥,

打開測(cè)位閥，使基準(zhǔn)腔和測(cè)試腔連通，等壓力穩(wěn)定后記錄此時(shí)測(cè)試腔對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)值Plo

關(guān)閉測(cè)位閥，打開進(jìn)氣閥向基準(zhǔn)腔充氣，當(dāng)達(dá)到一定壓力后關(guān)閉進(jìn)氣閥，壓力穩(wěn)定后記

錄此時(shí)基準(zhǔn)腔的測(cè)位閥壓強(qiáng)值P2。打開測(cè)位閥，使基準(zhǔn)腔和測(cè)試腔連通，當(dāng)壓力穩(wěn)定

后記錄基準(zhǔn)腔和測(cè)試腔的壓強(qiáng)值P3。全部操作過程溫度無變化，連通管的容積可忽略,

粉末始終在測(cè)試腔中。求被測(cè)樣品的真體積匕。

壓力傳感器

8.（2022屆河北省張家口市高三（下）第三次模擬考試物理試題）反光面料能將遠(yuǎn)方

直射光線反射回發(fā)光處。他的核心組件是折射率比較大的玻璃微球，當(dāng)一束光線在一定

范圍內(nèi)以任何角度照射到微球前表面時(shí)，由于微球的折射作用而聚光在微球后表面反射

層上，反射層將光線反射回去，就會(huì)形成回歸反射。如圖所示，取微球的最大截面圓,

入射光線延長線垂直于某半徑且垂足為其中點(diǎn)，該光線經(jīng)球面折射、反射、再折射出玻

璃微球后恰好和入射光線反向平行。

9.（2023屆河北省張家口市高三下學(xué)期三模物理試題）如圖所示，上端封閉的玻璃管

豎直插入足夠深的水銀槽中，長為L的水銀柱將管內(nèi)的氣體分隔成上、下兩部分，氣柱

長均為L槽內(nèi)水銀在玻璃管內(nèi)外液面相平?，F(xiàn)將玻璃管緩慢豎直向下按壓一段距離,

穩(wěn)定后上部分氣體長度變?yōu)槌跏紶顟B(tài)的一半，已知水銀的密度為p,重力加速度為g,

外界大氣壓強(qiáng)為2陽心該過程中溫度保持不變。求:

試卷第4頁，共6頁

（1）向下按壓玻璃管前，上部分氣體的壓強(qiáng)0；

（2）向下按壓玻璃管后，槽內(nèi)水銀在玻璃管內(nèi)外液面的高度差鼠

10.（2023屆河北省張家口市高三下學(xué)期三模物理試題）如圖所示，PQ.MN兩擋板豎

直正對(duì)放置，兩板長度/均為1m,間距也為1m,兩擋板間有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)

度大小可調(diào)節(jié)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。擋板的上邊緣P、例處于同一水平線上，在該水平線的上方

區(qū)域有方向豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小E=IOV/m；一帶負(fù)電粒子自電場(chǎng)中A

點(diǎn)以一定速度水平向右發(fā)射，恰好從P點(diǎn)處與水平方向成45。射入磁場(chǎng)，從兩擋板下邊

緣Q、N之間射出磁場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)過程中粒子未與擋板碰撞。已知：該帶負(fù)電的粒子比荷大

小為1.OxlO5Okg,粒子發(fā)射位置4到水平線PM的距離∕z=2m,不計(jì)粒子的重力。整個(gè)

裝置處于真空中且不考慮地磁場(chǎng)的影響。求：

（1）粒子從A點(diǎn)發(fā)射的初速度如；

（2）求磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的取值范圍。

P×X×M

×××

QlXX×n

11.（2023屆河北省張家口市高三下學(xué)期三模物理試題）伽利略大炮是一種極為簡易的

機(jī)械發(fā)射裝置，由伽利略于1590年左右發(fā)明?，F(xiàn)我們共同研究伽利略大炮的實(shí)驗(yàn)，先

將500g的彈性大球單獨(dú)自由釋放，落地反彈高度為下落高度的0.64倍?，F(xiàn)在彈性大球

上將彈性小球逐個(gè)疊放，并將它們從距地面0.8m高處自由釋放，如圖所示。已知各球

相互接觸且重心在同一豎直線上，每個(gè)彈性球的質(zhì)量為該球下面接觸球質(zhì)量的一半，各

球之間均發(fā)生彈性碰撞，作用時(shí)間極短，無論彈性大球上面是否疊放彈性小球及疊放幾

個(gè)彈性小球，彈性大球與地面碰撞過程中能量損失均保持不變，重力加速度g?IOmZs2，

忽略空氣阻力。

（1）若將彈性大球單獨(dú)從距地面0.8m高處自由釋放，求地面對(duì)彈性大球所做的功；

（2）若彈性大球上端只放一個(gè)彈性小球，求兩球碰撞過程中彈性大球?qū)椥孕∏虻臎_

量大??；

（3）若要使最上端的彈性小球上升高度不低于45m,求至少需要疊放多少個(gè)彈性小球?

試卷第6頁，共6頁

參考答案：

I.(1)16s；(2)14.4kW

【詳解】(1)加速上升時(shí)間

a

12

玉=Iml

因?yàn)榧铀俣魏蜏p速段時(shí)間、位移相同，所以

h-2xι=v,J2

t=2t∣+t2

解得

r=16s

(2)對(duì)轎廂和載重受力分析，由牛頓第二定律得

T-ntλg-m3g=QnI+m3)a

對(duì)配重受力分析，由牛頓第二定律得

F+m2g-T=m2a

解得

F=7200N

由功率

P=Fvlll

可得

P=l4.4kW

2.(1)2.8m∕s2,8.75π√s;(2)Q=4f(C)

【詳解】(1)開關(guān)閉合瞬間，根據(jù)閉合電路歐姆定律有

I=I

r

桿所受安培力大小為

FA=BlL

根據(jù)牛頓第二定律有

FA-μmg=tna

聯(lián)立上式，代入數(shù)據(jù)可得

答案第1頁，共11頁

a=2.8m∕s2

當(dāng)桿必達(dá)到最大速度ι?時(shí)，由電磁感應(yīng)定律可得

Eab=BLVm

感應(yīng)電流大小為

速度最大時(shí)，加速度為零，可得

Bi'L=μmg

聯(lián)立上式解得

vm=8.75m∕s

(2)設(shè)金屬桿而的速度為％則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為

E/=BLV

平行板電容器兩極板之間的電勢(shì)差為

設(shè)此時(shí)電容器極板上積累的電荷量為

Q=UC

根據(jù)電流定義有

r=絲

?r

此時(shí)，設(shè)其加速度大小為"，根據(jù)牛頓第二定律有

F-μmg-BΓ,L=ma,

即

,B2L2CΔV,

FC-UtnQ---------=ma

?t

根據(jù)加速度定義有

，?v

a=——

?r

聯(lián)立上式解得

，F(xiàn)-μmg

Cl-??

B'l3C+m

BLC(Ffmg)

O=-----------1

B2L}C+m

答案第2頁，共11頁

代入數(shù)據(jù)可得

Q=4r(C)

3.(1)42℃；(2)I

【詳解】(1)氣體的狀態(tài)參量

PI=I.8%

%=1.6必

7；=(273+7)K=280K

對(duì)氣體由查理定律有

A_￡1

TtT2

T}=315K

氣體原來溫度為

oo

Z1=(315-273)c=42c

(2)假設(shè)將放出的氣體先收集起來，并保持壓強(qiáng)與氧氣罐內(nèi)相同，以全部氣體為研究對(duì)象,

由氣體的玻意耳定律有

py=PM

解得

V=1.8?

則剩余氣體與原來氣體的質(zhì)量比為

〃如匕一5

m返pV9

4.(1)√3:(2)典

2c

【詳解】(1)光路圖如圖所示

答案第3頁，共11頁

E

由幾何知識(shí)可知，單色光EF在界面CA的入射角∕=60o,折射角r=30o

由折射定律得

sin/sin60°后

n=-----=---------=√3

sinrsin30°

(2)根據(jù)幾何知識(shí)知

NFDC=30。

∕1/?c?上

sinZ-γFγDλCγ=—<SinC=-=——

2n3

則光線不會(huì)在界面48發(fā)生全反射，光線第一次從。點(diǎn)射出，由幾何知識(shí)，光線傳播距離為

L

X=—

2

光線在三棱鏡中傳播的速度

V=—

n

光線在三棱鏡傳播時(shí)間

XnL?∣3L

t=—=—=--

V2c2c

5.(1)0.56m2;(2)1.8m

【詳解】(1)在Af時(shí)間內(nèi)吹到人體的氣體質(zhì)量為

△m=pSvΔ∕①

設(shè)人對(duì)氣流的力的大小為R則對(duì)此段氣體由動(dòng)量定理得

FNt—②

由牛頓第三定律，風(fēng)給人的力大小

F'=F③

人受力平衡，所以

F=mg?

聯(lián)立可得

答案第4頁，共11頁

S≈0.56m2⑤

(2)風(fēng)速遠(yuǎn)大于人速，人在風(fēng)洞內(nèi)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)S∣=O.7∏√時(shí)，由①②③可得人

受風(fēng)力

2

F1=pSlv=756N(g)

由牛頓第二定律得

Ft-mg=mal⑦

經(jīng)過4=Is時(shí)

N=gq/；=1.3m⑧

v=αlr1=2.6m/s(9)

當(dāng)受風(fēng)面積為S2=O.2n√時(shí)加速度向下，由①@③可得

K=PS?/=2∣6N⑩

由牛頓第二定律得

mg-F2=ma2?

得

2

a2=6.4m/S

游客減速過程上升的距離

解得

x2≈0.53m

游客距離出發(fā)點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離為

X=Xl+工2?

解得

X=1.8m

【點(diǎn)睛】以娛樂風(fēng)洞為載體，考查了動(dòng)量定理的流體問題以及牛頓運(yùn)動(dòng)定律等基本內(nèi)容，考

查了學(xué)生的必備知識(shí)以及解決實(shí)際問題的能力。

答案第5頁，共11頁

ms2U同

6.(1)；(2)?;(3)

aldm

【詳解】（1）設(shè)電子沿軸線方向的速度為匕

2∕0

在加速電場(chǎng)中由動(dòng)能定理有

eU=-mv↑

2?v

可得

ms2

U=

（2）設(shè)電子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中射出時(shí)的偏向角為。，由于電子要垂直穿過右邊界，所以電子在

磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑為

R=^—

Sine

設(shè)電子離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度為W,豎直方向的分速度為則電子離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的偏向

角

dm

在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)有

解得

2=①

dl

（3）由于各個(gè)時(shí)刻從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中射出的電子速度大小相等、方向相同，因此電子進(jìn)入磁場(chǎng)

后做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑也相同，故擴(kuò)束后的寬度L與離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)距離軸線的最遠(yuǎn)與最近差

值相等，要使電子的側(cè)向位移最大，應(yīng)讓電子從0、2心、然…等時(shí)刻進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，在這

種情況下，電子的側(cè)向位移為

答案第6頁，共11頁

%=￡針+認(rèn)

解得

-W?

)maX

2dm

要使電子的側(cè)向位移最小，應(yīng)讓電子從4、3%……等時(shí)刻進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，在這種情況下,

電子的側(cè)向位移為

I.2。。氣

at

‰i∏=2y^2dm

故

【點(diǎn)睛】本題以電磁控束為知識(shí)背景考查了帶電粒子的加速、電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)、磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的知

識(shí)，注重學(xué)生的物理思維與綜合分析能力，重點(diǎn)考查應(yīng)用性。

7.%-4二與

Py-Pi

【詳解】測(cè)試腔壓強(qiáng)從Pl到死的過程有部分氣體來自基準(zhǔn)腔，設(shè)這部分氣體在測(cè)試腔中占

據(jù)的體積為%,以充氣后基準(zhǔn)腔內(nèi)氣體為研究對(duì)象，據(jù)玻意耳定律得

。2匕=03化+%)

設(shè)被測(cè)樣品的真體積為匕，以測(cè)試腔第二次打開測(cè)位閥前的氣體為研究對(duì)象，據(jù)玻意耳定

律

RM-K)=P3(%-匕一匕)

由以上兩式得

四(％-匕)+剛=。3(%-匕+幻

解得

答案第7頁，共11頁

【詳解】（1）因?yàn)槿肷涔夂统錾涔夥聪嗥叫校鶕?jù)對(duì)稱性可知微球后表面的反射光線的法線

恰好是入射光線和出射光線的中位線，光路圖如圖所示

（2）設(shè)入射角為4,折射角為％,由圖可知

θ?=2θ2

.CI

SIna=—

'2

根據(jù)折射定律可得微球折射率

sin4

n=----l

sinθ2

解得

n=2cos15o=J2+逐=遮

9.(1)pgL；(2)L

【詳解】(1)設(shè)下部分氣體壓強(qiáng)為po,對(duì)水銀柱分析

PgLS+ptS=p0S

P0=2pgL

解得

PI=PgL

答案第8頁，共11頁

（2）對(duì)上部分氣體，根據(jù)玻意耳定律

plSL=-p2SL

對(duì)水銀柱分析

s

P2+PgLS=PiS

對(duì)下半部分氣體分析

P0+Pgh=Pi

聯(lián)立可得

h=L

10.（I）2×103m∕s;（2）β<4×102T

【詳解】（1）粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，則有

tan。=工

VO

根據(jù)牛頓第二定律有

qE=ma

解得

3

v0=2×10m∕s

（2）粒子在磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的速度大小為

V=近Vo

粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界軌跡（從。射出）如圖所示

由幾何關(guān)系可知，最小半徑為

*

2

粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力由洛倫茲力提供，即

答案第9頁，共11頁

qvβ=-

解得磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的臨界值為

8=4xlCf2T

所以磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的取值范圍為

B<4×102T

11.(1)IV=-1.44J;(2)∕=24N?S;(3)