江蘇省南京市高考物理三年（2021-2023）模擬題（一模）匯編-02解答題

江蘇省南京市高考物理三年（2021-2023）模擬題（一模）按

題型分類匯編-02解答題

一、解答題

1.（2021?江蘇?統(tǒng)考一模）有人設計了一種測溫裝置，結構如圖所示，玻璃泡A內(nèi)有一

定質(zhì)量氣體，與A相連的B管插在水銀槽中，管內(nèi)外水銀面的高度差X可反映泡內(nèi)氣

體的溫度，環(huán)境溫度f,并可由B管上的刻度直接讀出，當x∕=18Cm時，對應的溫度

tl=?TC,設B管的體積與A泡的體積相比可忽略不計，大氣壓強P0=76cmHg,求當

X2=20Cm所對應的溫度。

2.（2021?江蘇?統(tǒng)考一模）如圖甲所示，O點為單擺的固定懸點，片0時刻擺球從A點開

始釋放，擺球?qū)⒃谪Q直平面的A，C之間做簡諧運動，其中B為運動中的最低位置，用

力傳感器測得細線對擺球拉力廠的大小隨時間，變化的曲線如圖乙所示，F(xiàn)m,3、to均

已知，重力加速度為g,求：

⑴單擺的擺長L；

（2）擺球的質(zhì)量相。

3.（2021.江蘇?統(tǒng)考一模）如圖所示，相互平行，相距L的兩條金屬長導軌固定在同一

水平面上，電阻可忽略不計，空間有方向豎直向下的勻強磁場，磁感應強度為B,質(zhì)量

均為，"，長度均為L電阻均為R的導體棒甲和乙，可以在長導軌上無摩擦左右滑動。

開始時，甲導體棒具有向左的初速度V,乙導體棒具有向右的初速度2v,求

（1）開始時，回路中電流/：

（2）當一根導體棒速度為零時，另一個導體棒的加速度大小為a；

（3）運動過程中通過乙導體棒的電量最大值％”。

4.（2021?江蘇?統(tǒng)考一模）如圖所示，質(zhì)量為〃，的物體（可視為質(zhì)點）在水平傳送帶中

央隨傳送帶以速度V。勻速運動，在傳送帶上方固定光滑擋板AB,AB與傳送帶左邊界

的夾角為53。，物體碰到擋板時，垂直于擋板方向的速度減小為零，平行于擋板方向的

速度不變，最終滑上工作臺，已知傳送帶的寬度為L,物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)

為μ,重力加速度為g。取sin53°=0?8,cos53o=0.6,求物體

（1）與擋板碰撞結束瞬間速度的大小V;

（2）沿擋板運動過程中對擋板的壓力F；

（3）沿擋板運動過程中與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的熱量Q。

5.（2022?江蘇?統(tǒng)考一模）如圖所示，光導纖維（可簡化為長直玻璃絲）的示意圖，玻

璃絲長為/,AB,CZ）分別代表左、右兩平行端面。一單色光從A3端面射入玻璃絲，從

CO端面射出。已知玻璃絲對單色光的折射率為〃光在真空中的速度為c。

求該單色光

（1）垂直AB端面入射，在玻璃絲中傳播到CO面的時間/；

（2）能從AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣鍯O,入射角正弦值Sind的范圍。

6.（2022?江蘇?統(tǒng)考一模）如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為“/=1500、

〃2=500,在原、副線圈的回路中接有阻值均為IoC的電阻R/、R2.,副線圈接有一理想

交流電壓表，人之間接有正弦交流電源，其電壓〃隨時間/變化的圖像如圖乙所示。

試卷第2頁，共6頁

求：

（1）電阻R2中電流的頻率/；

（2）交流電壓表的讀數(shù)U2.

注：以上求得的結果均保留整數(shù)。

甲乙

7.（2022?江蘇?統(tǒng)考一模）如圖所示，半徑為R的豎直圓環(huán)在電動機作用下，可繞水平

軸O轉(zhuǎn)動，圓環(huán)邊緣固定一只質(zhì)量為機的連接器。輕桿通過輕質(zhì)錢鏈將連接器與活塞

連接在一起，活塞質(zhì)量為M，與固定豎直管壁間摩擦不計。當圓環(huán)逆時針勻速轉(zhuǎn)動時.，

連接器動量的大小為P，活塞在豎直方向上運動。從連接器轉(zhuǎn)動到與O等高位置A開始

計時，經(jīng)過一段時間連接器轉(zhuǎn)到最低點B,此過程中，活塞發(fā)生的位移為X,重力加速

度取g。求連接器：

（1）所受到的合力大小B

（2）轉(zhuǎn)到動量變化最大時所需的時間f；

（3）從A轉(zhuǎn)到B過程中，輕桿對活塞所做的功卬。

8.（2022?江蘇?統(tǒng)考一模）如圖甲所示，在XO），平面的第一象限內(nèi)存在周期性變化的磁

場，規(guī)定磁場垂直紙面向內(nèi)的方向為正，磁感應強度8隨時間，的變化規(guī)律如圖乙所示。

質(zhì)量為〃?、電荷量為+?的粒子，在仁0時刻沿X軸正方向從坐標原點。射入磁場。圖乙

兀m

中刀為未知量,不計粒子的重力。已知為=Z—,sin37o=0.6,cos37°=0.8o求：

q

2

（1）0~w4時間內(nèi)粒子做勻速圓周運動的角速度①；

（2）若粒子不能從0），軸射出磁場，磁感應強度變化周期的最大值7k；

（3）若使粒子能從坐標為（3d,44）的。點平行于OX軸射出，射入磁場時速度的大

小Vo

甲乙

9.（2023?江蘇南京?南京師大附中校考一模）如圖所示的裝置可以用來測量水的深度。

該裝置由左端開口的汽缸M和密閉的汽缸N組成，兩汽缸由一細管（容積可忽略）連

通，兩汽缸均由導熱材料制成，內(nèi)徑相同。汽缸M長為3L汽缸N長為L薄活塞A、

B密閉性良好且可以無摩擦滑動。初始時兩汽缸處于溫度為T∕=300K的空氣中,汽缸M、

N中分別封閉壓強為P。、2P。的理想氣體，活塞A、B均位于汽缸的最左端。將該裝置

放入水中，測得所在處的溫度為T2=360K,且活塞B向右移動了;L。已知大氣壓強為

PO相當于IOm水柱產(chǎn)生的壓強。求：

（1）裝置所在處水的深度；

（2）活塞A向右移動的距離。

10.（2023?江蘇南京?南京師大附中?？家荒＃┡炤d機電磁彈射是現(xiàn)在航母最先進的彈射

技術，我國在這一領域已達到世界先進水平。某同學自己設計了一個如圖甲所示的電磁

彈射系統(tǒng)模型。該彈射系統(tǒng)工作原理如圖乙所示，用于推動模型飛機的動子（圖中未畫

出）與線圈絕緣并固定，線圈帶動動子，可以水平導軌上無摩擦滑動。線圈位于導軌間

的輻向磁場中，其所在處的磁感應強度大小均為B。開關S與1接通，恒流源與線圈連

接，動子從靜止開始推動飛機加速，飛機達到起飛速度時與動子脫離；此時S擲向2接

通定值電阻凡,同時對動子施加一個回撤力尸，在G時刻撤去力尸，最終動子恰好返

回初始位置停下。若動子從靜止開始至返回過程的VT圖像如圖丙所示。已知模型飛機

試卷第4頁，共6頁

起飛速度匕=40m∕s,f∣=1.5s,t2=2.0s,線圈匝數(shù)〃=50匝，每匝周長∕=lm,動子和

線圈的總質(zhì)量m=5kg,線圈的電阻R=().5C,%=4?5C,β=0.1T,不計空氣阻力和

內(nèi)機起飛對動子運動速度的影響，求：

(1)回撤力F與動子速度V大小的關系式；

(2)圖丙中匕的數(shù)值。(保留兩位有效數(shù)字)

丙

IL(2023?江蘇南京?南京師大附中校考一模)如圖，在Xoy坐標系中的第一象限內(nèi)存在

沿X軸正方向的勻強電場，第二象限內(nèi)存在方向垂直紙面向外磁感應強度B=嬰的勻

2eL

強磁場，磁場范圍可調(diào)節(jié)(圖中未畫出)。一粒子源固定在X軸上M(L,0)點，沿y

軸正方向釋放出速度大小均為血的電子，電子經(jīng)電場后從)，軸上的N點進入第二象限。

已知電子的質(zhì)量為加，電荷量的絕對值為e,ON的距離名叵心，不考慮電子的重力和

3

電子間的相互作用，求：

(1)第一象限內(nèi)所加電場的電場強度；

(2)若磁場充滿第二象限，電子將從無軸上某點離開第二象限，求該點的坐標；

(3)若磁場是一個圓形有界磁場，要使電子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后通過X軸時，與)，軸負方向

的夾角為30。，求圓形磁場區(qū)域的最小面積。

12.（2023?江蘇南京?南京師大附中?？家荒＃┐驑稒C是基建常用工具。某種簡易打樁機

模型如圖所示，重物A、B和C通過不可伸長的輕質(zhì)長繩跨過兩個光滑的等高小定滑輪

連接，C與滑輪等高（圖中實線位置）時，C到兩定滑輪的距離均為L。重物A和B

的質(zhì)量均為6機，系統(tǒng)可以在如圖虛線位置保持靜止，此時連接C的繩與水平方向的

夾角為60。。某次打樁時，用外力將C拉到圖中實線位置，然后由靜止釋放。設C的下

落速度為FP時，與正下方質(zhì)量為2m的靜止樁D正碰，碰撞時間極短，碰撞后C的

速度為零，D豎直向下運動得距離后靜止（不考慮C、D再次相碰）。A、B、C、D均

可視為質(zhì)點。

（1）求C的質(zhì)量；

（2）若D在運動過程中受到的阻力F可視為恒力，求尸的大小；

（3）撤掉樁D,將C再次拉到圖中實線位置，然后由靜止釋放，求A、B、C的總動

能最大時C的動能。

D

τ7777777777777777.7777777777777777

V

試卷第6頁，共6頁

參考答案:

1.%=7°C

【詳解】設溫度乙=工。C時玻璃泡內(nèi)氣體的壓強為p∣,管內(nèi)水銀面的高度差為X2時玻璃泡

內(nèi)氣體的壓強為小，有

Pl=Po-Pgxl

Pi=Po-Pgχ!

由查理定律有

τl~τ2

代入數(shù)據(jù)解得

t2=7℃

ρ2F+2F

2.⑴L=t絮；⑵嚕Μ

【詳解】（1）由圖可知，單擺做簡諧運動的周期為7=2/。，根據(jù)單擺的周期公式，有

L

T=2π

g

解得:

L=?

π

（2）設單擺的擺角為。時，擺球擺動到最高點，細線中拉力最??；擺到最低點時速度為V,有

Fn=mgcosΘ

2

FmTng=丁

擺球從最高點到最低點，根據(jù)動能定理有:

t∏v~

ιng(?-cosΘ)L=—^―

聯(lián)立解得:

3g

rnv

3BLvB-l3v,八^

3.(1)/=----；(2)a=---------；(3)q=------

2RImRm2BL

【詳解】（1）開始時，設回路中的電動勢為E,電流為/,根據(jù)法拉第電磁感應定律有

答案第1頁，共13頁

E=3BLv

根據(jù)閉合電路歐姆定律有

/=A

2R

聯(lián)立解得

,3BLv

I=----

2R

(2)甲、乙兩導體棒在運動過程中，受到的安培力大小相等，加速度大小相等.由于甲棒的

初速度較小，所以甲導體棒速度先減小到零，設此時乙導體棒的速度大小為W,根據(jù)動量守

恒定律，以乙導體棒運動的方向為正方向，有

2mv—mv=mvl

回路中的感應電動勢為

E'=BLvi

回路中的感應電流為

E'

/'=——

2R

乙導體棒受到的安培力大小為

F'=BΓL

根據(jù)牛頓第二定律，有

F,=τna

聯(lián)立解得

B2L2U

a=-----

2nιR

(3)當兩導體棒速度相同時，回路中的感應電流為零.設兩導體棒共同運動速度為4,由動

量守恒定律得

2mv-tnv=2mvμ.

解得

V

V共=5

設從開始運動到兩棒速度相等的時間為回路中的平均電流為7,以水平向右方向為正方

向，對導體棒甲，根據(jù)動量定理有

答案第2頁，共13頁

BILt=mvv—(-nτv)

感應電量

聯(lián)立可解得通過乙導體棒的電量最大值

_3mv

~2BL

4.⑴0.6%；(2)Fκ=μmg；(3)β=∣μmgL

O

【詳解】(1)將物體隨傳送帶運動速度分解為沿擋板方向和垂直于擋板方向，如圖所示

V

據(jù)速度的分解可得

o

V=v0cos53=0.6v0

物體與擋板碰撞結束時速度的大小為0?6%。

(2)物體與擋板碰撞結束后，相對傳送帶速度大小

唏對=v?κ=%sin53°=O.8%

方向垂直于擋板斜向后，物體水平面上受到傳送帶摩擦力與擋板彈力，大小相等，方向相反,

對物體水平方向七=號，由摩擦定律得

Ff=NFN

豎直方向二力平衡

F”=mg

由牛頓第三定律得

F&=Fk=μmg

方向垂直于擋板斜向前。

(3)物體碰撞擋板后沿擋板做勻速直線運動，由幾何關系得

物體的位移

答案第3頁，共13頁

x=-------=-L

,xsin53°8

物體從碰到擋板到離開傳送帶的運動時間

_xl_25Z,

tV24%

物體從碰到擋板到離開傳送帶，相對傳送帶的位移

5

x2=W=Tir

O

物體沿擋板運動過程中與傳送帶間因摩擦而產(chǎn)生的熱量

Q=WngX2=^-μmgL

O

5.（1）—;⑵Sine≤-1

【詳解】（1）單色光在玻璃絲內(nèi)的傳播速度

c

V=-

n

垂直AB端面入射，在玻璃絲中傳播到。面的時間

/til

t=-=—

Vc

（2）設光束在玻璃絲端面的入射角為仇折射角為α,折射光線射向側(cè)面時的入射角為P，

要保證不會有光線從側(cè)壁射出來，其含義是能在側(cè)壁發(fā)生全反射。

由折射定律

Sine

n=-----

Sina

由幾何關系

o

a÷jS=90

Sina=CoS4

則恰好發(fā)生全反射臨界角的公式為

?

SinpC=—1

n

得

V∏2-l

cos/?=---------

n

聯(lián)立得

sinθ=?∣n2-1

答案第4頁，共13頁

則要保證從端面射入的光線能發(fā)生全反射，應有

sinθ<?∣n2-1

6.(1)60Hz：(2)66V

【詳解】(1)根據(jù)圖乙可知交流電的周期T=1.67χl0-2s,根據(jù)

T=-

解得

/=60HZ

電阻險中電流的頻率60HZ

(2)交流的最大值為

Um=311V

有效值為

%.=3=半V

"√2√2

根據(jù)

￡L=ZL

U2n2

則

Ul=3U2

根據(jù)

4=旦

∕[n2

解得

7,:/2=1:3

副線圈的電流

z_u2_u2

2

R210

則原線圈的電流為

h=幺上

'3&30

根據(jù)關系可得

答案第5頁，共13頁

%=q+%

解得

U2=66V

7.（1）?;（2）（3）W=-（Mgx+篝）

【詳解】（1）連接器做勻速圓周運動的速度

V=E

in

則連接器做勻速圓周運動所受到的合力大小

2、

Vp-

Fu=m—=--

RmR

（2）當連接器轉(zhuǎn)到右側(cè)與A點對稱位置時動量變化最大，此時用時間

πR兀mR

t=——=------

VP

（3）設連接器在A點時連桿與豎直方向的夾角為0,則此時連桿的速度為

vl=UCOSe

而對活塞

V2COSθ=Vx

可知活塞的速度

v2=v=P-

m

當連接器到達B點時，活塞的速度為零，則從A到B,對活塞由動能定理

W+Mgx=O-^Mvj

解得

1431SkTrd

8.(1)ω=3kπ；(2)T=——；(3)v=--------,(其中〃=1,2,3”..)

m216%4〃

【詳解】(1)根據(jù)洛倫茲力提供向心力可知

2

3B0qωr=mωr

其中

B.=k—

Q

答案第6頁，共13頁

可得

ω=3kπ

(2)要使得粒子不從y軸射出，則軌跡如圖

mv

r.=-------

q?3B°

3

在后內(nèi)的運動半徑為

mv3

r,=-------=~r,

-q?2B.2

由幾何關系可知

6=37°

粒子做圓周運動的周期

72萬2

T=IrX

則

36050

解得磁感應強度變化周期的最大值

(3)要想使粒子經(jīng)過。點且平行OX軸射出，則粒子只能從“7?時刻過。點，(其中

n=l,2,3,..?),則軌跡如圖

答案第7頁，共13頁

3

r^2r'

由幾何關系可知

oo

2nrlcos37+Inr2cos37=Sd,（其中“=1,2,3,…）

解得

乙啜（其中"=1,2,3,…）

又

qv3Btt=m-

r?

解得

U_3qB°ι?_3qXkπm5J_15kπd

χ,（其中〃=1,2,3,…）

Inmq4〃4〃

9.（1）38m；（2）—L

4

【詳解】（1）汽缸N中氣體初狀態(tài)

Pip。,7J=300K,VΛ,1=LS

末狀態(tài)

η=36oκ,VV2=1LS

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有

答案第8頁，共13頁

PNyI_PNM

~τΓ^~τΓ

放入水中后汽缸M中的氣體壓強與汽缸N中的氣體壓強相等，即

PM2PN2

在此處水產(chǎn)生的壓強為

P水=PM2~Po

解得

P水=3.8p0

Iom高的水柱產(chǎn)生的壓強為P。，所以此處水深

A=38m

(2)裝置放在水中后，設活塞A向右側(cè)移動的距離為X,汽缸M中氣體初狀態(tài)

PMI=PO,Z=300K,VI^=3LS

汽缸M中氣體末狀態(tài)

PMZ=PNM4=360K,VW2+

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程

PMlEWl_PwMn

T?-T]

解得

11,

X=-L

4

10.(1)F=(400-5v)N;(2)-33m∕s

【詳解】(1)動子和線圈在％弓時間做勻減速直線運動，加速度大小為

a=-=80m∕s2

t2~tι

根據(jù)牛頓第二定律有

F+F.ii=ma

其中

F1i=nBII

可得

答案第9頁，共13頁

}nBlv

-&+R

解得

F=(4(X)-5v)N

在與〃時間反向做勻加速直線運動，加速度不變根據(jù)牛頓第二定律有

F-F,ji=ma

聯(lián)立相關式子，解得

F=(400+5V)N

(2)動子和線圈在在L-G時間段內(nèi)的位移

否=”372)

從〃時刻到返回初始位置時間內(nèi)的位移

X2=X-X1

根據(jù)法拉第電磁感應定律有

E=M

Δ/

據(jù)電荷量的定義式

q=lZ

據(jù)閉合電路歐姆定律

E

R+人

解得從A時刻到返回初始位置時間內(nèi)電荷量

ΔΦ

q=n-------

R+4

其中

ΔΦ=Blx2

動子和線圈從4時刻到返回時間內(nèi),只受磁場力作用，根據(jù)動量定理有

Fat=mv2

又因為安培力的沖量

答案第10頁，共13頁

F安Z=nBIl?t=nBlq

由

v2=a(t.-t2)

聯(lián)立可得

v2=33m∕s

故圖丙中彩的數(shù)值為-33m∕s

-?2o

H.(1)E=-^2?;(2)(-2L,0)；(3)-πl(wèi)}

ZeL9

【詳解】(1)在第一象限內(nèi)，做類平拋運動

ON=Vof

1J

Lr=-at

2

根據(jù)牛頓第二定律

eE=ma

解得

3fflv

r=O

-IeL

(2)粒子射入磁場時，速度方向與)，軸夾角的正切值

tanθ=—=?/?

%

速度大小

v=-=2v