广东省各地区2023年高考物理模拟（一模）题汇编-03解答题

广东省各地区2023年高考物理模拟（一模）题按题型分类汇

编-03解答题

一、解答题

1.（2023届广东省惠州市高三下学期二模物理试题）如图为高压锅结构示意图，气孔1

使锅内气体与外界连通，随着温度升高，锅内液体汽化加剧，当温度升到某一值时，小

活塞上移，气孔1封闭.锅内气体温度继续升高，当气体压强增大到设计的最大值14%

时，气孔2上的限压阀被顶起，气孔2开始放气.气孔2的横截面积为12mn√,锅内

气体可视为理想气体，已知大气压Po=LOXlO'Pa,重力加速度g取IOm//,求：

（1）限压阀的质量

（2）若限压阀被顶起后，立即用夹子夹住限压阀使其放气，假设放气过程锅内气体温

度不变，当锅内气压降至P。，放出的气体与限压阀被顶起前锅内气体的质量比。

2.（2023届广东省惠州市高三下学期二模物理试题）如图，固定点O上用长L=0.7m的

细绳系一质量根=0∙5kg的小球（可视为质点），小球与水平面上的B点刚好接触且无压

力。一质量M=Lokg的物块（可视为质点）从水平面上A点以速度%（未知）向右运动，

在8处与静止的小球发生正碰，碰后小球在绳的约束下做圆周运动，经最高点C时，绳

上的拉力恰好等于小球的重力的2倍,碰后物块经过r=0.5s后最终停在水平地面上的。

点，其水平位移X=O.625m,取重力加速度g=IOmZsL求：

（1）物块与水平面间的动摩擦因数；

（2）碰撞后瞬间物块的动量大小；

（3）设物块与小球的初始距离为％=2.8m,物块在4处的初速度大小。

rʌ

I、

I∖

Ot；

「J

ΛBD

3.（2023届广东省惠州市高三下学期二模物理试题）半导体掺杂是集成电路生产中最

基础的工作，其简化模型如图所示，控制器主要由平行金属板电容器和相互靠近的两个

电磁线圈构成（忽略边缘效应）。加上电压后，两金属板A、B间形成匀强电场；通电

流后，两电磁线圈间形成圆柱形匀强磁场：匀强电场与匀强磁场（柱形）的中轴线垂直

相交，磁场横截面圆的半径为凡，极板A、B长为右，间距为乩标靶是圆形的薄单晶

硅晶圆，晶圆面与匀强电场的中轴线垂直，与匀强电场中心和柱形匀强磁场中轴线的距

离分别为L和L。大量电量为+4,质量为，"的离子，以速度％沿电场的中轴线飞入电

场；当U,、B=0,且电磁线圈中的电流也为零时，离子恰好打到晶圆中心。点.不计离

子所受重力•求：

J22

（1）当UAB=*L,且电磁线圈中的电流为零时，离子离开金属板后到达晶圆所在

2q"

平面的时间不以及离子刚好离开金属板时的竖直偏移量％的大小；

（2）当UΛB=O时，要使离子都能打到半径为后右的晶圆上，线圈之间的匀强磁场的磁

感应强度B的大小应满足的关系。

彳一匚.二

4.（2023届广东省茂名市高三上学期第一次综合考试（一模）物理试题）如图为气压

升降椅，可升降部分由坐模和当活塞用的不锈钢圆柱组成，圆柱光滑、横截面积

S=IOCm2,圆柱封闭着体积为V=120cn√的理想气体。当小明坐上升降椅后，气体被

压缩，椅子缓慢下降IOCm后静止。小明离开椅子后，椅子又缓缓上升到原来的位置。

已知大气压为PO=LOXIO'Pa,椅子可移动部分质量,"=2kg,设环境温度不变，重力加

试卷第2页，共8页

速度为g=10m∕s?o求：

（1）小明坐上椅子前封闭气体的压强P及小明的质量M；

（2）在小明坐上椅子到椅子恢复最初状态过程中，封闭气体放出的热量Q。

5.（2023届广东省茂名市高三上学期第一次综合考试（一模）物理试题）半导体有着

广泛的应用，人们通过离子注入的方式优化半导体以满足不同的需求。离子注入系统的

原理简化如图所示。质量为〃八电荷量为q的正离子经电场加速后从Eg中点尸垂直

OE射入四分之一环形匀强磁场，环形磁场圆心为O,内环半径。El=Oa=R,外环半

径OE=OG=3R,磁场方向垂直纸面向里。当磁感应强度为稣时，离子恰好垂直边界

从GGl中点。射出。不考虑离子重力以及离子间的相互作用。求：

（1）加速电场历、N两板间的电压；

（2）为使离子能够到达Ga面，环形区域内磁场的取值范围。

6.（2023届广东省茂名市高三上学期第一次综合考试（一模）物理试题）某户外大型

闯关游戏“渡河”环节中，选手从高台俯冲而下，为了解决速度过快带来的风险，设计师

设计了如图所示的减速装置。浮于河面的B板紧靠缓冲装置A板，B的左侧放置一物

体Co选手通过高台光滑曲面下滑，经过A后滑上Ba已知A、B的质量均为M。=48kg,

C的质量为M=12kgoA,B的长度均为C=3m,人与A、B间的动摩擦因数均为丛=0∙5,

A与地面间的动摩擦因数4=0.3»B在水中运动时受到的阻力是其所受浮力的0.1倍,

B碰到河岸后立即被锁定。不计水流速度，选手和物体C均可看作质点，g=10m∕s2,

则：

（1）为了防止A滑动而出现意外，选手及装备的质量最大不超过多少？

（2）若选手及装备的质量为60kg,从∕2=3.3m的高台由静止开始滑下，经过A后与C

发生碰撞后一起运动，碰撞时间极短可忽略，求在此碰撞过程中系统损失的机械能？

（3）在第（2）问前提下，人与C碰撞后经0.5s恰好与平板B速度相同，要使选手能

7.（2023届广东省湛江市高三下学期一模物理试题）高血压是最常见的心血管疾病之

一，也是导致脑卒中、冠心病、心力衰竭等疾病的重要危险因素。某人某次用如图所示

的水银血压计测量血压时，先向袖带内充入气体，充气后袖带内的气体体积为匕、压强

为l∙5p°,然后缓慢放气，当袖带内气体体积变为0∙7匕时，气体的压强刚好与大气压强

相等。设大气压强为外,放气过程中温度保持不变。

（1）简要说明缓慢放气过程中袖带内气体是吸热还是放热;

（2）求袖带内剩余气体的质量与放出气体的质量之比。

8.（2023届广东省湛江市高三下学期一模物理试题）磁悬浮列车是高速低耗交通工具,

如图甲所示，它的驱动系统可简化为如图乙所示的物理模型。已知列车的总质量为，小

固定在列车底部的正方形金属线框的边长为工，匝数为N,总电阻为R；水平面内平行

长直导轨间存在磁感应强度大小均为从垂直水平面但方向交互相反、边长均为力的正

方形组合匀强磁场，磁场以速度V向右匀速移动时可恰好驱动停在轨道上的列车，假设

列车所受阻力恒定，若磁场以速度4u匀速向右移动，当列车向右运动的速度为2v时，

线框位置如图乙所示，求此时：

（1）线框中的感应电流方向；

试卷第4页，共8页

(2)线框中的感应电流/大小;

(3)列车的加速度〃大小。

乙

9.(2023届广东省湛江市高三下学期一模物理试题)如图所示，在光滑平台上放置一

长度/=0.5m,质量吗=2kg的薄板b,在薄板b最右端放有可视为质点的物块α,其质

量町=Ikg,物块“与薄板人间动摩擦因数〃=0.2。开始时两者均静止，现对薄板〃施

加F=8N、水平向右的恒力，待”脱离6(6尚未露出平台)后，将b取走。“离开平

台后由A点沿切线落入半径R=0.9m的竖直光滑圆弧轨道AB,圆弧轨道AB的圆心角

为60。，其中过8点的切线水平，其右侧有一被电磁铁吸住而静止的小球c,C球质量

外=Ikg且与地面及左侧墙面相距足够远，当C球被碰撞时电磁铁立即失去磁性，不计

空气阻力，重力加速度g取Iom/S?。求：

(1)物块a在薄板b上运动的时间h

(2)物块。经过B点的速度大小场；

(3)若初始时一不可伸长的轻绳一端系着小球c,另一端系于C球正下方的01点，此

时绳子刚好伸直无拉力，已知。I点与C球相距为3当绳子拉力T达到9/g时绳子断

开。物块。从8点水平正碰C球瞬间无能量损失，为使细绳断开时C球开始做平抛运动,

则心必须满足什么条件？

10.(2023届广东省江门市高三下学期高考拟考试(一模)物理试题)如图所示，小球

B静止在光滑的水平台面上，台面距离地面的高度为〃=0.8m。小球A以速度％=4m∕s

向着B运动并发生正碰，之后A和B先后从台面水平抛出，落到地面上时的落点分别

为”和从测得h之间的距离x=l∙20m,已知两个小球A和B的质量相同，取

g=10m∕s2,求:

（1）小球A、B落到地面上的时间分别为多少;

（2）正碰后小球A、B的速度分别为多大？

OC

II.（2023届广东省江门市高三下学期高考拟考试（一模）物理试题）如图所示为一个

半径为R的半球形玻璃砖的剖面图，其中。为圆心，AB为直径，为AB的垂线。

（1）一束细光线在08的中点处垂直于AB从下方入射，光线从玻璃砖的上表面射出时

与0。'的夹角为15。，求玻璃的折射率n的大小；

（2）一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从上表面射出，

则入射光束在AB上的最大宽度为多少？

12.（2023届广东省江门市高三下学期高考拟考试（一模）物理试题）如图甲所示，一

对足够长金属导轨由等宽的右侧水平导轨和左侧倾斜导轨两部分在虚线处连接组

亦，"〃右侧存在竖直向下的匀强磁场，，"〃左侧存在与倾斜轨道平行的匀强磁场（图中

未画出），两侧磁场的磁感应强度8大小相等（B的大小未知），导轨的间距为L=

1.5m,倾角J=37。，在f=O时刻，置于倾斜导轨上的^棒由静止释放，置于水平导轨

上的Cd棒在一水平向右的外力尸的作用下由静止开始做匀加速直线运动，外力随时间

的变化规律如图乙所示，4、寸■棒的质量分别为加/=1.0kg、m2=2.0kg,电阻分别为R/=

2Q、&=3d忽略导轨的电阻，4.棒与金属导轨的动摩擦因数为“=0.12,不计Cd棒

与导轨之间的摩擦，sin370=0.6,cos37o=0.8,JRg=IOmZs2,求：

（1）r=0时亥IJ〃棒的加速度大小及Cd棒的电流方向；

（2）磁感强度B的大小；

试卷第6页，共8页

(3)经过多长时间蛾棒在倾斜轨道上的速度达到最大？

13.(2023届广东省佛山市普通高中高三上学期教学质量检测(一模)物理试题)某可

显示温度的水杯容积为500mL,倒入20OmL热水后，拧紧杯盖，此时显示温度为87C,

压强与外界相同。已知，外界大气压强无为LoXlo'Pa,温度为27C。杯中气体可视

为理想气体，不计水蒸气产生的压强，取OK=-273C。

(1)求杯内温度降到27C时，杯内气体的压强；

(2)杯内温度降到27C时稍拧松杯盖，外界空气进入杯中，直至稳定。求此过程中外

界进入水杯中的空气体积。

14.(2023届广东省佛山市普通高中高三上学期教学质量检测(一模)物理试题)在2022

年第24届北京冬奥会上，17岁小将苏翊明获得了单板滑雪男子大跳台冠军。如图，滑

雪运动员由静止从助滑坡道上A点自由滑下，经C点以50m∕s的速度水平飞出跳台，在

坡道K点着陆。若AC高度差〃=136m,CK高度差/∕=80m,取gfθm/sZ,忽略空

气阻力，请分析说明：

(1)该运动员由A滑至C的过程中机械能是否守恒？

(2)该运动员在空中飞行的水平距离S是多少？

(3)落点K处的坡面与水平的夹角O的正切tan，接近什么值时，运动员着陆时坡面对

他的冲击力最小？

15.(2023届广东省佛山市普通高中高三上学期教学质量检测(一模)物理试题)如图,

在空间直角坐标系O-XyZ中，界面/与OyZ平面重叠，界面I、II、HI相互平行，且相

邻界面的间距均为L,与X轴的交点分别为。、。1、O2；在界面I、∏间有沿y轴负

方向的匀强电场E,在界面H、In间有沿Z轴正方向的匀强磁场3。一质量为团、电量

为+4的粒子，从y轴上距。点。处的P点，以速度％沿X轴正方向射入电场区域，该

粒子刚好从点。I进入磁场区域。粒子重力不计。求：

(1)电场强度E的大小；

(2)要让粒子刚好不从界面HI飞出，磁感应强度B应多大。

试卷第8页，共8页

参考答案:

2

ɪ.(1)MJ≈0.048kg；(2)I

【详解】(1)当锅内气体压强增大到设计的最大值R=14%时，限压阀被顶起，设限压阀

质量为孙由平衡条件可得

plS=p0S+mg

解得

m-0.048kg

(2)设气孔2放气前锅内气体体积为匕，放出的气体体积为AV,因锅内气体温度一定,

根据玻意耳定律有

PJ¼=A(¼÷ΔV)

解得

ΔV=0.4V1

由

M=pV

可得

ΔM_AV_2

-

^ΛΓV1÷ΔV^7

2.(1)0.5；(2)2.5kg∙m∕s;(3)8m∕s

【详解】(D法一：物块和小球碰撞后减速，由牛顿第二定律得

NMg=Ma

a=Ng

由逆向思维得

12

X=—Clt

2

解得

4=0.5

方法二：物块和小球碰撞后减速，由动量定理得

-μMgt=0-Mvl

由匀变速直线运动的规律得

答案第1页，共15页

_v∣

X=vt=-t

2

解得

μ=0.5

(2)匀变速直线运动的规律得

2

0-v1=2axt

解得

v1=2.5m∕s

碰撞后物块的动量大小

P物块=Mb

得

P物块=2.5kg∙m/s

(3)小球在最高点时绳子的拉方大小

F=2tng

由牛顿第二定律得

2

F+mg=m-j∙

设碰撞后到小球的速度为岭，由机械能守恒定律

II

~fnv2=-w‰2in÷o2^r

设碰撞前瞬间物块的速度为V,由动量守恒定律得

Mv=Mv1+mv2

物块从A点运动到与小球碰撞前瞬间过程，对物块，由动能定理得

2

-μMgχr∖=ɪMv-ɪΛ∕vθ

解得，物块在A处的速度大小

v0=8m/s

2L-Ld力/wv

3.⑴Lk2MF⑵2"0

【详解】(1)离子在水平方向做匀速直线运动，故离子离开金属板后到达晶圆所在平面的时

间

答案第2页，共15页

14

上一万2〜L1

t∖

%2%

离子刚好离开金属板时的竖直偏移量

1,

Y=2αr

其中

Eq=ma

E=%

d

t=k

%

联立以上四式，并结合

IndF

UAB-第

可解得

d

（2）当UAB=O时，设晶圆半径为R,离子恰好打到晶圆边缘上时，如图

CR

tanΘ=—

爪/

∖XK/

∙∖i∖/R

L2-.1--

∖Ro/

\、/

X、Z，

、''----

代入

R=小Li

得

6=60°

在圆柱形匀强磁场区域

答案第3页，共15页

由图中几何关系

解得离子做匀速圆周运动的临界半径为

r-GK)

对应的临界磁感应强度大小为

能打到晶圆上，要求偏转半径比临界半径更大，磁感应强度大小满足

6qR,

4.(1)1,2×105Pa;60kg；(2)60J

【详解】(1)初始状态时，以圆柱形汽缸与椅面整体为研究对象，根据平衡条件得

mg+PoS=P、S

Pl=Po+篝=l∙2xl°5Pa

当小明坐上升降椅后，气体被压缩，椅子缓慢下降IOCm后静止

(m+M)g+p0S=p2S

根据玻意耳定律得

M=60kg

(2)环境温度不变，则气体内能不变，根据热力学第一定律可知

Wt-W2=Q

Ψl=P2Sh,l⅞=PlSh

Q=GOJ

答案第4页，共15页

5.⑴U=2/R2；⑵9K≤B'≤汰

tn135

【详解】(1)当磁感应强度为当时，离子恰好垂直边界从GGl中点Q射出，根据几何关系

可知，圆周运动半径

r=2R

且

V2

qvB-m一

解得

v=2qB°R

m

电场中

qU“=-1mv~2

解得

m

(2)若磁感应强度为B/时，粒子恰好能打在G/位置，轨迹半径为〃，根据几何关系

22

(2R-ri)+R=r；

解得

14

且

2

qvB=tn—

解得

BI=IBo

若磁感应强度为历时，粒子恰好能打在G位置，轨迹半径为-2,根据几何关系

22

(r2-2R)+(3R)=r^

解得

钎"R

24

同理解得

答案第5页，共15页

为使离子能够到达GGJ面，环形区域内磁场的取值范围

AB0≤B'≤∣B0

6.(1)72kg；(2)180J；(3)6.75m

【详解】(1)为了防止A滑动，则

μtmg<μ2(M0+m)g

解得

m<72kg

(2)滑上A时速度

2

ɪwvl-O=Ingh

与C碰前速度

=-μxmgL

经过A后与C发生碰撞后一起运动

mv2=(M+m)v

损失机械能

112

ΔE=—wv2,——(M+m)v

2'2

解得

ΔE=180J

(3)人与C碰撞后经0.5s恰好与平板B速度相同，根据系统动量定理

+m)v-{M+m+Ma)v'=ft,/=0.1×(M+m+M0)g=120N

解得

v'=2.5m∕s

B运动距离

v'八,

x=—t=0.625m

1l2

之后一起减速，加速度

a=---------------=InVs2

M+/n+Λ∕0

答案第6页，共15页

减速位移

x=--=3.125m

1“2a

所以最大宽度

d=xl+x2+L=6.75m

7

7.（1）吸热；（2）-

O

【详解】（1）根据题意可知，缓慢放气过程，气体体积变大对外做功，而缓慢放气过程中,

气体内能不变，根据热力学第一定律，则气体应吸热。

（2）根据题意，设放出压强为4的气体体积为A%,以原袖带内气体为研究对象，初态气

体压强

Pl=I.5%

末态气体压强

P2=Po

由玻意耳定律有

PM=P2(0.7%+然)

解得

Avo=0.8%

袖带内剩余气体的质量与放出气体的质量之比为

Δ⅛8

8.⑴顺时针方向；（2）当空⑶—2g2-

RmR

【详解】（1）由于

4v>2v

所以线框相对磁场向左运动，根据右手定则可知此时线框中感应电流沿顺时针方向。

（2）当列车向右运动的速度为2v时，则感应电动势为

E^2NBL(4v-2v)

线框中的感应电流大小

答案第7页，共15页

解得

r4NBLv

1=--------

R

(3)列车向右运动的速度为2u时，线框受到的安培力为

F=INBIL

解得

h8/V2B2L2V

F=------------

R

当磁场以速度U匀速向右移动时，同理可得线框受到的安培力

4N2B2l?v

1——

R

当磁场以速度V匀速向右移动时，可恰好驱动停在轨道上的列车可知阻力

f=F、

由牛顿第二定律可知

F-f=ma

解得

4TV2B2L2V

a=------------

mR

9.(1)Is；(2)5m/s；(3)O<L≤0.25m或L=O.625m

【详解】(1)由牛顿定律及运动学公式，对物块。有

Mgg=%4

对薄板b有

F-μιnyg=m2a2

由题知

代入数据联立解得

/=Is

(2)物块〃离开薄板〃的瞬间速度为

v=βl∕=2m∕s

答案第8页，共15页

由运动的合成与分解可知

V

V.=~~~

cos60

物块。从A到B过程由机械能守恒有

o

；m1j+叫g∕?(1-cos60)=ɪ町vɪ

解得

VB=5m/s

(3)物块”与c∙球碰撞过程有

∕n1vs=w1vβl+∕n3vc

I2I2I2

-W1vβ=-W7,vβl+-W3vc

解得

ve=VB=5m/s

①若绳子在最高点断开，对C球由牛顿第二定律可得

2

T+tn3g≤∕n3^-,T=9m3g

解得

0<L≤0.25m

②若绳子在最低点刚好断开，设此时C球在最低点速度为U,C球由最高点到最低点过程,

机械能守恒

12»12

-m3vc+m3g∙2L=-m3v

在最低点由牛顿第二定律

丫2

T-m3g=m,~~,T=9叫g

解得

L=0.625m

球做圆周运动恰好通过最高点时有

2

铀g=吗~t

解得

Vj=y[gL=V6.25m/s

答案第9页，共15页

因匕>w,故此时绳子在最低点刚好满足断开条件；即保证C球被碰后做平抛运动，L满足

的条件为

0<L≤0.25m或L=0.625m

10.(1)落地时间均为0.4s；(2)0.5m∕s,3.5m∕s

【详解】(1)小球A、B从同一高度做平抛运动，而平抛运动竖直方向为自由落体运动，则

有

,12

h=28t

解得

t=0.4s

(2)设小球A、B的质量均为切，正碰后的速度分别为匕、v2,由动量守恒定律有

"2%=mvl+mv2

在平抛运动中的水平方向上有位移关系

v2t-卬=1.2m

联立解得

v∣=0.5m∕s,v2=3.5m∕s

II.(I)√2;(2)√2Λ

【详解】(1)光路图如下图所示

A

设光线在AB上表面的入射角为α,折射角为6,由几何关系可得α=30，则6=45,由折

射率的表达式

sin，∏r

n=------=√2

Sina

(2)设离。点最远的光线入射到AB上表面后恰好发生全反射，该光束到。的距离设为4,

答案第10页，共15页

入射角的临界值为C,则

可得

C=45

则入射光的范围为

L=2d=2Rsin45=2×∕?-=√2∕?

2

12.(1)5m∕s2,电流方向由d到c；(2)I.33T；(3)见解析

【详解】(1)在f=O时刻根据牛顿第二定律有

F-m∣a

且由图可知，/=0时尸=5N,代入得

a-5m∕s2

由右手定则，Cd棒的电流方向是由d到c。

(2)由题知〃棒做匀加速直线运动，经过时间r,W棒速度为

V-at

此时

E=BLv=Blat

1=_L_

R+&

则W棒的安培力为

LB-Isat

F/=BnIrLr=--------

安K+&

由牛顿第二定律得

F-F安-mιa

由以上各式整理得

2

AL—ι∙j<ι/7_1__B__l_}_a_t

r_//I1Ci

N+&

由图线可知

Z=2s,F=13N

代入得

答案第ɪɪ页，共15页

4

B=-T≈1.33T

3

(3)①当〃?〃左侧的匀强磁场与倾斜轨道平行斜向上时，4棒受力如图所示

F∣=ni2gcosθ

时，4^棒在倾斜轨道上的速度达到最大，之后4棒飞离轨道，由于

F、=BIL=

N+4

联立解得

t∣=4s

②当〃?〃左侧的匀强磁场与倾斜轨道平行斜向下时，^棒受力如图所示

力=m2gsinθ

时.，牙棒在倾斜轨道上的速度达到最大，之后棒减速并最终停在导轨上，且

于2=μFN2=μ(m2gc0sθ+F2)

…脸

联立解得

t2=21s

5

13.(1)p2=0.83×IOpai(2)ΔV=50mL

答案第12页，共15页

【详解】(1)杯内气体做等容变化，有

PL=PL

TT2

其中

5

pl=P0=I,OxlOPa,7J=(273+87)K=360K,n=(273+27)K=300K

解得

P=-P∖≈0.83×IO5Pa

26

(2)设打开杯盖后进入杯内的气体在大气压强下的体积为AV,以杯内原有气体为研究对

象，则

P2%=POK

ΔV≈½-½=⅛

O

其