邢臺市新高考物理精選常考100解答題匯總

精選高考物理解答題100題含答案有解析

1.如圖所示，u形管豎直放置，右管內徑為左管內徑的2倍，管內水銀在左管內封閉了一段長為76cm、

溫度為300K的空氣柱，左、右兩管水銀面高度差為6cm,大氣壓為76cmHg。

①給左管的氣體加熱，求當U形管兩邊水銀面等高時，左管內氣體的溫度；

②在①問的條件下，保持溫度不變，往右管緩慢加入水銀，直到左管氣柱恢復原長，求此時兩管水銀面的

高度差。

【答案】①346.3②4.8cm

【解析】

【詳解】

由右管內徑是左管的2倍可知，右管的橫截面積是左管的4倍，所以兩管水銀面相平時，左側液面下降

4.8cm,右側液面上升1.2cm,則有：

《=16cmHg-6cmHg=70cmHg

V[=76cm?S,4=300K

P、=76cmHg,V,=：(76cm+4.8cm)?S

pyP,V

由公式^t=王2

解得：4=346.3K；

⑵管中氣體做等溫變化，則有：鳥匕=鳥匕，其中匕=匕

解得：P3=80.8cmHg

所以右管的水銀面比左管高M=80.8cm—76勿=4.8cm.。

2.如圖所示，啞鈴狀玻璃容器由兩段完全相同的粗管和一段細管連接而成，容器豎直放置。容器粗管的

截面積為Si=2cm2,細管的截面積S2=lcm2,開始時粗細管內水銀長度分別為hi=h2=2cm。整個細管長為

h=4cm,封閉氣體長度為L=6cm,大氣壓強取po=76cmHg,氣體初始溫度為27°C。求：

⑴若要使水銀剛好離開下面的粗管，封閉氣體的溫度應為多少K?

(ii)若在容器中再倒入同體積的水銀，且使容器中封閉氣體長度L仍為6cm不變，封閉氣體的溫度應為多

少K?

【答案】(i)405K；(ii)315K

【解析】

【分析】

【詳解】

⑴開始時

Pi=Po+%+%=80cmHg

K=g,7；=(273+27)K=300K

水銀全部離開下面的粗管時，設水銀進入上面粗管中的高度為人3,則

hlSl+h2s2=hS2+h3sl

解得

/?3=1m

此時管中氣體的壓強為

p2=Po+h+%=81cmHg

管中氣體體積為

%=(L+4K

由理想氣體狀態(tài)方程畢=喑，得

￡=405K

⑴再倒入同體積的水銀，氣體的長度仍為6cm不變，則此過程為等容變化，管里氣體的壓強為

p3—4)+2(%+/?2)=84cmHg

則由苧=祟解得

/113

4=315K

3.一列沿x軸負向傳播的簡諧橫波在t=0時刻波的圖象如圖所示，經0.1s,質點M第一次回到平衡位置,

求：

⑴這列波傳播的速度大?。?/p>

⑵質點M在1.2s內，走過的路程.

【答案】(1)5m/s；(2)4m

【解析】

【分析】

Av

運用波形的平移法研究質點M質點M第一次回到平衡位置時，波傳播的距離，根據(jù)v=——求解波速，

Nt

根據(jù)數(shù)學知識求解波長，從而求出周期，而一個周期內，質點運動的路程為4A；

【詳解】

27r

解：(1)根據(jù)數(shù)學知識得：y=Asincox=Asin—x

X

27r

由題知：10=20sin——xO.l

2

則波長為：2=1.2m

波沿x軸負方向傳播，當M第一次回到平衡位置，此過程中波傳播的距離為：Ax=0.5m

巾-Ax0.5,廣/

則波速為r：v=——=——mls=5m/s

M0.1

夕12

⑵波沿X軸負方向傳播，周期：T=-=—=0.24s

v5

t=1.2s=5T

則質點M在1.2s內走過的路程：5=5x4A=4m

4.據(jù)報道，我國華中科技大學的科學家創(chuàng)造了脈沖平頂磁場磁感應強度超過60T的世界紀錄，脈沖平頂

磁場兼具穩(wěn)態(tài)和脈沖兩種磁場的優(yōu)點，能夠實現(xiàn)更高的強度且在一段時間保持很高的穩(wěn)定度。如圖甲所示,

在磁場中有一匝數(shù)n=10的線圈，線圈平面垂直于磁場，線圈的面積為S=4xl0-4m2,電阻為R=60。。如圖

乙為該磁場磁感應強度的變化規(guī)律，設磁場方向向上為正，求：

(l)t=0.5xl0-2s時，線圈中的感應電動勢大??；

⑵在0-2x10%過程中，通過線圈橫截面的電荷量;

(3)在0-3x10%過程中，線圈產生的熱量。

fxlOVs

甲乙

【答案】(1)24V；(2)4X10-3C;(3)0.192J=

【解析】

【分析】

【詳解】

⑴由

E—n—S

得

E=10x60X4X10-4=24V

IxW2

⑵在0~10ms過程中，由

R

得

1=0.4A

在10~20ms過程中，線圈中電流為0,所以，由

q=/Az

流過線圈的電荷量為

4=0.4x1x10-2=4x10-3C

(3)由

Q=2I2Rt

0~30ms過程中，線圈產生的熱量為

Q=2x0.42x60x1x10-2=0.192J

5.如圖所示，一質量為m,長度為L的導體棒AC靜止于兩條相互平行的水平導軌上且與兩導軌垂直。

通過導體棒AC的電流為L勻強磁場的磁感應強度大小為B,方向與導軌平面成。角斜向下且垂直于導

體棒AC,求：

⑴導體棒AC受到的安培力;

⑵導體棒AC受到的摩擦力。

【答案】(l)BIL,方向垂直于AC斜向右下方，與豎直方向成。角；⑵BILsin。,方向水平向左

【解析】

【分析】

【詳解】

⑴由安培力公式可知導體棒AC受到的安培力為4=3〃，由左手定則可知，安培力方向

垂直于AC斜向右下方，與豎直方向成。角；

(2)對導體棒受力分析如圖

N

由平衡條件可知

Ff=&sin。=BILsin0

方向水平向左

6.如圖所示，固定在豎直面內半徑R=0.4m的光滑半圓形軌道cde與長s=2.2m的水平軌道be相切

于c點，傾角6=37。的斜軌道ab通過一小段光滑圓弧與水平軌道be平滑連接。質量m=lkg的物塊B

靜止于斜軌道的底端b處，質量M=3kg的物塊A從斜面上的P處由靜止沿斜軌道滑下，與物塊B碰

撞后黏合在一起向右滑動。已知P處與c處的高度差H=4.8m,兩物塊與軌道abc間的動摩擦因數(shù)

口=0.25,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,A、B均視為質點，不計空氣阻力。求:

(DA與B碰撞后瞬間一起滑行的速度大??；

⑵物塊A、B到達e處時對軌道的壓力大小。

1,

【答案】(l)6m/s；(2)50N

【解析】

【分析】

【詳解】

(DA沿斜軌道下滑時，由牛頓第二定律

Mgsin6-/jMgcos3=Ma、

結合運動學公式

兩物塊碰撞滿足動量守恒，選取水平向右為正方向

Mvx-(M+m~)v2

解得

v2=6m/s

⑵物塊從b運動到e的過程，根據(jù)動能定理

11

_/u(M+rri)gs—(M+m)g-2R=—(M+rri)v^9——(M+㈤"9

在e點，根據(jù)牛頓第二定律

b+("z+M)g=("z+M)'

解得

F=50N

根據(jù)牛頓第三定律可知物塊對軌道e點的壓力大小為50N。

7.如圖所示，MN和M，N，為兩豎直放置的平行光滑長直金屬導軌，兩導軌間的距離為L。在導軌的下部

有垂直于導軌所在平面、方向向里的勻強磁場，磁感應強度為B。在導軌的MM，端連接電容為C、擊穿

電壓為Ub、正對面積為S、極板間可認為是真空、極板間距為d的平行板電容器。在t=0時無初速度地

釋放金屬棒ef,金屬棒ef的長度為L、質量為m、電阻可忽略不計.假設導軌足夠長，磁場區(qū)域足夠大,

金屬棒ef與導軌垂直并接觸良好，導軌和各接觸處的電阻不計，電路的電感、空氣的阻力可忽略，已知

重力加速度為go

⑴求電容器兩端的電壓達到擊穿電壓所用的時間；

⑵金屬棒ef下落的過程中，速度逐漸變大，感應電動勢逐漸變大，電容器極板上的電荷量逐漸增加，兩

極板間存儲的電場能也逐漸增加。單位體積內所包含的電場能稱為電場的能量密度。已知兩極板間為真空

時平行板電容器的電容大小可表示為。試證明平行板電容器兩極板間的空間內的電場能量密度s

與電場強度E的平方成正比，并求出比例系數(shù)(結果用￡0和數(shù)字的組合表示)。

【答案】⑴LC+m)(2)1￡0,證明見解析

BLmg2

【解析】

【詳解】

本題為“單棒+電容器+導軌模型”，可以根據(jù)牛頓第二定律，使用“微元法”對棒列方程求解。

(1)在電容器兩端電壓達到擊穿電壓前，設任意時刻t,流過金屬棒的電流為i,由牛頓第二定律知，此

時金屬棒的加速度a滿足

mg—BiL=ma

設在t至！)t+At的時間內，金屬棒的速度由v變?yōu)関+Av,電容器兩端的電壓由U變?yōu)閁+AU,電容器的

帶電荷量由Q變?yōu)镼+AQ,由電流的定義、電荷量與電壓和電容間的關系、電磁感應定律以及加速度的

定義得

.AgCAUCBLAv

i=----=-------=---------=CBLa

AtAZAt

聯(lián)立得

a=強

B2l7C+m

可知金屬棒做初速度為0的勻加速直線運動，當電容器兩端電壓達到擊穿電壓時，金屬棒的速度為

所以電容器兩端電壓達到擊穿電壓所用的時間為

22

_Vo_^(BLC+m)

aBLmg

(2)當電容器兩極板間的電荷量增加無窮小量AQi時，電容器兩端的電壓可認為始終為Ui,增加的電場

能可用圖甲中左起第1個陰影部分的面積表示；同理，當電容器兩極板間的電荷量增加無窮小量AQi+i時,

電容器兩端的電壓可認為始終為Ui+i,增加的電場能可用圖甲中左起第2個陰影部分的面積表示；依次類

推可知，當電容器的帶電荷量為Q，、兩端電壓為U，時，圖乙中陰影部分的面積表示兩極板間電場能的大

小W，，所以

1

W,=yU,Q,

根據(jù)題意有

又

￡S

Q'=U'C,U'=Ed,C=-2n—

d

聯(lián)立解得

所以電場能量密度3與電場強度E的平方成正比，且比例系數(shù)為

2

8.質量為m的小滑塊自圓弧形軌道上端由靜止滑下，如圖所示，圓弧形軌道半徑為R,高度為h。A點

為弧形軌道與水平桌面的平滑連接點。滑塊離開桌面后恰好落入靜止在水平地面上的裝滿沙的總質量為M

的小車中，桌面到小車上沙平面的高度也是h。木塊落入車內與沙面接觸直到相對靜止經過的較短時間為

to試回答下列問題：（所有接觸面的摩擦不計，重力加速度g已知，小車高度不計。）

⑴滑塊經過A點前后對軌道和桌面的壓力Fl、F2各多大？

⑵小車最終的速度是多大？

（3）滑塊落入車中直到相對車靜止的過程中小車對地面的平均壓力多大？

m

【答案】（1）耳=機？+2mg?2,F2=mg.⑵12gh；（3）Mg+mg+0

RM+mt

【解析】

【詳解】

⑴滑塊沿弧形軌道下滑的過程中

mgh=；mv\

vA=y12gh

經過A點前的瞬間:

E-m2-m—

1R

所以：

Lch

片=mg+2mg--,

K

經過A點后，滑塊沿桌面勻速直線運動，所以經過A點的瞬間:

F?=mg；

⑵滑塊離開桌面做平拋運動

落入車內時，豎直方向分速度

匕=gt=y[2gh

水平方向分速度

匕f

滑塊與小車水平方向動量守恒，貝！J：

mvx=(m+M)v

解得：

mvA_niyflgh

M-\-mM+m

(3)由動量定理：

(F-mg)t=mvy=2gh

解得：

my12gh

r=mg-\--------

,t

由牛頓第三定律可知，小車對地的壓力

「，一m、2hg

F=Mg+mgH——-------o

9.如圖所示，放置在水平地面上一個高為48cm、質量為30kg的金屬容器內密閉一些空氣，容器側壁正

中央有一閥門，閥門細管直徑不計.活塞質量為10kg,橫截面積為50cm2.現(xiàn)打開閥門，讓活塞下降直至靜

止.不考慮氣體溫度的變化，大氣壓強為L0xl05pa,忽略所有阻力。求：

n⑴活塞靜止時距容器底部的高度；

⑵活塞靜止后關閉閥門，對活塞施加豎直向上的拉力，通過計算說明能否將金屬容器緩緩提離地面?

【答案】(l)20cm(2)不能

【解析】

【詳解】

(1)活塞經閥門細管時，容器內氣體的壓強為：pi=1.0xl05Pa?

容器內氣體的體積為：Li=24cm

活塞靜止時，氣體的壓強為：

…。+"小105+孩*I與*

根據(jù)玻意耳定律：PlVl=p2V2

代入數(shù)據(jù)得：

Pi￡jS_1.0x105x24x5

右==20cm

~p^S1.2xl()5xS

(2)活塞靜止后關閉閥門，設當活塞被向上拉至容器開口端時，L3=48cm

根據(jù)玻意耳定律：

piLiS=p3L3s

代入數(shù)據(jù)得:

4

p3=5xlOPa

又因為

F+pjS=poS+mg

所以

F=350N<40xl0N

所以金屬容器不能被提離地面。

10.如圖所示，兩內壁光滑、長為2L的圓筒形氣缸A、B放在水平面上，A氣缸內接有一電阻絲，A氣

缸壁絕熱，B氣缸壁導熱.兩氣缸正中間均有一個橫截面積為S的輕活塞，分別封閉一定質量的理想氣體

于氣缸中，兩活塞用一輕桿相連.B氣缸質量為m,A氣缸固定在地面上，B氣缸與水平面間的動摩擦因

數(shù)為〃，且最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等.開始兩氣缸內氣體與外界環(huán)境溫度均為To,兩氣缸內

壓強均等于大氣壓強Po,環(huán)境溫度不變，重力加速度為g,不計活塞厚度.現(xiàn)給電阻絲通電對A氣缸內氣

體加熱，求：

LLI.L

(1)B氣缸開始移動時，求A氣缸內氣體的長度；

(2)A氣缸內活塞緩慢移動到氣缸最右端時，A氣缸內氣體的溫度TA.

PnSLtmg

【答案】(i)LA=(2------------)L(ii)TA=2(1+--)To

P0S+jumgPQS

【解析】

【詳解】

(i)B氣缸將要移動時，對B氣缸:PBS=PoS+|img

對B氣缸內氣體由波意耳得:PBLS=PBLBS

A氣缸內氣體的長度LA=2L-LB

RS

解得：LA=(2-—^——)L

P0S+jumg

(ii)B氣缸運動后，A、B氣缸內的壓強不再變化PA=PB

對A氣缸內氣體由理想氣體狀態(tài)方程：

^LS_PA2LS

umg

解得:TA=2(1+——)To

11.如圖所示，上端開口的光滑圓柱形汽缸豎直放置，截面積為40cm2的活塞將一定質量的氣體和一形狀

不規(guī)則的固體A封閉在汽缸內.在汽缸內距缸底60cm處設有a、b兩限制裝置，使活塞只能向上滑動.開

始時活塞擱在a、b上，缸內氣體的壓強為po(po=l.Oxl()5pa為大氣壓強)，溫度為300K.現(xiàn)緩慢加熱汽缸

內氣體，當溫度為330K時，活塞恰好離開a、b；當溫度為360K時，活塞上升了4cm.g取lOm/s?求：

①活塞的質量；

②物體A的體積.

【答案】⑴4kg(2)640cm3

【解析】

①設物體A的體積為AV.

Ti=300K,pi=1.0xl05Pa,Vi=60x40-AV

.,ms

T=330K,P2=(1.0X105H--------^-)Pa,V=Vi

240x10-42

T3=360K,p3=p2,V3=64x40-AV

RP

由狀態(tài)1到狀態(tài)2為等容過程寸=才23分

A

代入數(shù)據(jù)得m=4kg2分

②由狀態(tài)2到狀態(tài)3為等壓過程J分

Ak

代入數(shù)據(jù)得AV=640cm31分

12.如圖所示，在直角坐標系xoy的第一象限中有兩個全等的直角三角形區(qū)域I和II,充滿了方向均垂直

紙面向里的勻強磁場，區(qū)域I的磁感應強度大小為Bo,區(qū)域II的磁感應強度大小可調，C點坐標為(4L,

3L),M點為OC的中點.質量為m帶電量為-q的粒子從C點以平行于y軸方向射入磁場II中，速度大

小為”史，不計粒子所受重力，粒子運動軌跡與磁場區(qū)域相切時認為粒子能再次進入磁場.

(1)若粒子無法進入?yún)^(qū)域I中，求區(qū)域D磁感應強度大小范圍；

(2)若粒子恰好不能從AC邊射出，求區(qū)域II磁感應強度大?。?/p>

(3)若粒子能到達M點，求區(qū)域II磁場的磁感應強度大小的所有可能值.

___________________C

XXxx/

XIXxjj'N'的

XxX

x/MII

/XXX

.......................??

Dx

【答案】(1)3〈*；(2)B="氏；(3)若粒子由區(qū)域I達至!JM點，n=l時，B=n=2時，B=^B0；

64980160

n=3時，B=^B0；②若粒子由區(qū)域］I達到M點，n=0時，B=^B0,n=l時，BB()

【解析】

【分析】

【詳解】

(1)粒子速度越大，半徑越大，當運動軌跡恰好與x軸相切時，恰好不能進入I區(qū)域

故粒子運動半徑為〉3L

2

粒子運動半徑滿足：qBv0=m—代入%=欠刎

42m

解得3＜烏

6

mvL

(2)粒子在區(qū)域I中的運動半徑〃=一券a=彳

qB2

若粒子在區(qū)域n中的運動半徑R較小，則粒子會從AC邊射出磁場.恰好不從AC邊射出時滿足

Z0201Q=20

R-r

4949

解得人=水=獷

代入V。半

2m

243

可得：B=—

49

(3)①若粒子由區(qū)域I達到M點

---8

每次前進Cg=2(R-r)cose=g(R-廠)

------58

由周期性：CM=nCP2(72=1.2.3...)即5工=,〃(7?-廠)

2549

R='+許八麗L解得乏3

33

n=l時R=—L,B=—B

1633o°

41

n=2時R=—L,B=—B

3241°o

49n24n

n=3時7?=—L,B=--BQ

48490

②若粒子由區(qū)域n達到M點

由周期性：CM=CPx+nCP2(ra=0.1.23...)

26

49

o<

8

5X

V丁

得"

L,解

N)

$L

尺=，

解得

—r)，

〃(K

區(qū)+工

工=工

即彳

25

48

)

|(l

5

5

2

+n

8

25旦

=

L,B

R=——

n=0時

25

16

16

33一穌

B=

L,

R=—

n=l時

33

合

，并結

跡圖

動軌

出運

確畫

意正

要注

題時

類問

如此

做諸

況，

動情

的運

場中

在磁

粒子

帶電

查了

題考

：本

點睛

細心

目時要

此類題

我們做

以要求

性，所

的多解

于運動

，由

能性

的可

運動

分析

徑，并

的半

運動

求出

關系

幾何

心.

再細

運動的

長木板