四川省绵阳市高考物理三年（2021-2023）模拟题（三模）题型汇编-03解答题

四川省绵阳市高考物理三年（2021-2023）模拟题（三模）按

题型分类汇编-03解答题

一、解答题

1.（2023届四川省绵阳市高三下学期三诊理综物理试题）红绿灯指挥城市路口交通。

某城市道路汽车行驶限速%=15m∕s,如图是该市一个十字路口前红灯时的情况，第一

辆车的车头与停止线齐平，该路口绿灯时间是Af=30s,己知每辆车长均为L=45m,

绿灯亮后，每辆汽车都以加速度α=1.5m∕s2匀加速到最大限速，然后做匀速直线运动；

为保证安全，前后两车相距均为4=l∙5m,绿灯亮时第一辆车立即启动，每后一辆车

启动相对前一辆车均延后为=Is。交通规则：黄灯亮时，只要车头过停止线就可以通行。

（1）绿灯亮后，求经过多长时间停止线后第3辆车车头过停止线；

（2）绿灯亮后，通过计算判断：停止线后第17辆车在本次绿灯期间能否通过该路口？

2.（2023届四川省绵阳市高三下学期三诊理综物理试题）某型号纯电动汽车，踩下驱

动踏板时电池给电动机供电，松开驱动踏板或踩下刹车时发电机工作回收能量。其工作

原理简化为如图所示的模型：长宽分别为右、右的矩形线圈，共〃匝，总电阻为r,处

于磁感应强度大小为8的匀强磁场中，可绕垂直于磁场的轴Oa转动，在图示实线位置

时线圈平面与磁场方向的夹角为45。；在线圈右侧转轴处接一电刷，电刷与单刀双掷开

关连接，该开关是供电和回收能量转换的理想化、简化装置。踩下驱动踏板，开关接1,

电池给线圈供电，线圈相当于电动机；松开驱动踏板或踩下刹车，开关自动切换接2,

线圈相当于发电机，给电容器充电，所接电容器电容为C,足够大。通过电刷改变电流

方向，确保电池给线圈供电时线圈顺时针转动（沿。。看），充电时可确保充电电流方

向不变。

（1）线圈中电流方向改变时，线圈平面是垂直磁场方向还是平行于磁场方向？

（2）线圈在图示实线位置时，若是电池给线圈供电，则线圈中电流方向怎样？若是线

圈给电容器充电，则线圈中电流方向怎样？（用“α→〃'或"→"''回答）

（3）在某下坡路段，松开驱动踏板，一段时间后，汽车稳定匀速下滑，线圈以角速度。

匀速转动，线圈给电容器充电达到平衡。认为电容器两极板间电势差等于线圈中交流电

压的有效值。平衡时，求电容器储存的电荷量及线圈从图中实线位置转到与磁场方向平

行的过程中平均感应电动势的大小。

（4）在水平路段，汽车以匕=20m∕s匀速行驶时，单位行程耗能4=625J/m；以

匕=25m∕s匀速行驶时，单位行程耗能4=725J∕m.电动机驱动汽车匀速行驶，单位时

间耗能〃（单位为J∕s）与阻力的功率P成线性关系，即〃=人尸+伤（吊、&2为未知常

数），汽车所受阻力与速度大小成正比。求：汽车以多大速度匀速行驶时，单位行程耗

能最小。

qI,I[bJL

R

■E

3.（2023届四川省绵阳市高三下学期三诊理综物理试题）自由潜水是指不携带气瓶，

只通过自身调节腹式呼吸屏气尽量往深潜的运动。2018年，“中国自由潜水第一人”王奥

林将中国自由潜水记录刷新到水下IIOm。若标准大气压P。相当于深为R=IOm的水柱

产生的压强,且标准大气压下人体肺部气体的体积为治,肺部气体温度等于人体内温度,

视为不变，g取IOmZS2。求：

（1）水下IlOm时，肺部气体的体积K；

（2）在上升过程中，在最大深度处通过吸入嘴里的空气将肺部气体体积恢复至0∙5½j,

返回时为了避免到达水面后出现肺部过度扩张，即肺部气体体积不超过2匕，需要在安

全深度40m时将多余气体吐出，则吐出压缩空气的最小体积Vo

4.（2023届四川省绵阳市高三下学期三诊理综物理试题）如图是横截面为半圆环的玻

璃砖，其圆心为O,A、B、0、C、O共线且水平，内径为/?,外径为2R,一束单色光

在纸面内平行于A8从P点以45。的入射角射入玻璃砖，经过一次折射后，恰好与玻璃

砖内壁相切。光在真空中的速度为c,求：

（1）玻璃砖对该单色光的折射率〃；

（2）若该单色光垂直于Ag射入玻璃砖，且入射点到圆心。的距离为√5R,则该单色

光在玻璃砖中传播的时间K

试卷第2页，共6页

5.（2021届四川省绵阳市高三（下）4月第三次诊断性考试理综物理试题）2020年6

月21日，最大速度为600km∕h的高速磁浮试验样车在上海同济大学磁浮试验线上对多

项关键性能进行了测试。在某次制动性能测试中，样车以最大速度匀速行驶，当发出制

动信号后，制动系统开始响应，响应时间为1.5s,在该时间内制动力由零逐渐增大到最

大值并保持稳定，之后样车做匀减速直线运动至停下来。从制动力达到最大值开始计时,

测得样车在第IS内位移为120m,运动的最后IS内位移为4m。已知样车质量为50t,

g=10m⅛2在响应时间空气阻力不可忽略，在匀减速直线运动过程中空气阻力可忽略。求:

（1）制动力的最大值；

（2）在响应时间内，样车克服制动力和空气阻力所做的总功。（结果保留1位有效数字）

6.（2021届四川省绵阳市高三（下）4月第三次诊断性考试理综物理试题）如图所示，

在真空中XOy平面内，有四个边界垂直于X轴的条状区域I、II、III、IV,区域I、In

宽度均为d,内有沿y轴负方向的匀强电场E-区域IhIV宽度均为2d,内有垂直于Xoy

平面向里的匀强磁场分别是以和M是区域ΠI右边界与X轴交点。质量为机，电荷

量为+4的粒子甲以速度V从。点沿X轴正方向射入电场E,经过一段时间后，沿X轴

正方向与自由静止在M点的粒子乙粘合在一起，成为粒子丙进入区域IV,之后直接从

右边界上Q点（图中未标出）离开区域IV。粒子乙不带电，质量为2瓶，粘合前后无电

荷损失，粘合时间很短，E=画支,粒子重力不计。

qd

（1）求粒子甲离开区域I时速度W大小和与X轴正方向夹角仇

（2）求匀强磁场B/的磁感应强度大小；

（3）若匀强磁场&磁感应强度大小不同，则粒子丙在磁场星中运动时间不同。求粒子

甲从。点到M点运动时间与粒子丙从M点到Q点运动时间之和的最大值

××××

B?

××××

m，qV0××M××

A

OX

××××

E××E××

、f

××××

IIIIIIIV

7.（2021届四川省绵阳市高三（下）4月第三次诊断性考试理综物理试题）如图所示，

玻璃管长∕=100cm,一端开口，另一端封闭，内有一段长度h=25cm的水银柱封闭着一

定质量的理想气体，当玻璃管开口向下竖直放置时，气柱长/∕=70cm,这时大气压强

p=75cmHg,气体温度为Γ=280K.

（1）保持气体温度不变，将玻璃管缓慢转动到开口向上，求此时气柱的长度；

（2）在玻璃管开口向上时对气体加热，当玻璃管中水银恰好不溢出时，求此时玻璃管

中气体的温度。

8.（2021届四川省绵阳市高三（下）4月第三次诊断性考试理综物理试题）一列沿X轴

传播的简谐波在S时刻的波形如图中实线所示，M+0∙2S时刻的波形如图中虚线所示。

（1）若波沿X轴正方向传播，求振源振动的最大周期；

（2）若波速为17.5m∕s,求波的传播方向。

试卷第4页，共6页

9.（2022届四川省绵阳市高三（下）第三次诊断性考试理综物理试题）电池技术作为

电动汽车的核心和瓶颈，是电动汽车研究的重点和热点方向。国内某公司研发的全气候

电池，在低温条件下，能实现充电时间缩短到Ih内，自加热速率达到7°C∕min,-1（ΓC

环境下电池总能量最多可释放90%o搭载该型号电池的国产电动汽车作为交通服务用

车为北京冬奥会提供了交通保障。已知该型号电动汽车配置的全气候电池总能量是

60kW∙h,汽车电动机最大功率是160kW,最大车速是180km∕h,在平直公路上行驶过

程中受到阻的力F与车速V的关系式可以认为户h2,女为比例系数。求：

（1）电动汽车以最大速度行驶时的牵引力和比例系数k∙,

（2）电动汽车在电池充满电后，在-I（TC的环境下，以54km∕h的速度在平直公路匀速

行驶时的最大续航里程（汽车电动机驱动汽车行驶的能量占电池释放能量的80%）。

10.（2022届四川省绵阳市高三（下）第三次诊断性考试理综物理试题）如图所示，电

阻不计，足够长的光滑平行金属导轨水平固定，间距A=2m；金属棒甲质量〃〃=2kg,

金属棒乙质量祖2=1kg,电阻均为R=2Q,垂直导轨置于导轨上，构成矩形回路；虚线

6、c垂直于导轨，导轨内的“右侧和从C间区域有磁感应强度大小B=IT、垂直导

轨平面向上的匀强磁场；金属棒甲与虚线。重合，金属棒乙在虚线。右侧某处，都静止。

某时刻起，水平向左、平行于导轨的恒定外力F=4N作用在金属棒甲的同时，相同方

向、大小未知的另一个恒力作用在金属棒乙，甲达到虚线匕的同时乙也刚好离开虚线α,

乙离开虚线”的速度大小为lm∕s,此时撤去作用在乙上的外力，再经过一段时间，当乙

达到虚线。时，撤去作用在甲上的外力。已知虚线6间距离X他=Im,虚线仄C间

距离;‰=4m;金属棒甲和乙与导轨始终垂直且接触良好。

（1）求金属棒甲与虚线匕重合时受到安培力的大小；

（2）通过计算判断：金属棒乙与人重合时，金属棒甲是否离开虚线以若离开，求离开

时金属棒甲速度大小；若没有离开，求此时刻（金属棒乙与6重合）金属棒甲速度大小

与金属棒甲与虚线b间距离大小的关系。

11.（2022届四川省绵阳市高三（下）第三次诊断性考试理综物理试题）一质量M=6kg、

横截面积S=2xl（P∏f的汽缸竖直放在水平地面上,汽缸左侧下部有气孔。与外界相通;

质量m=4kg的活塞封闭了汽缸内上部一定质量的理想气体，劲度系数上=2xl03N∕m的

轻弹簧连接地面与活塞，保持竖直。当汽缸内气体温度为。=127°C时，弹簧为自然长

度，缸内气柱长度L=20cm°已知大气压强po=l.θxlθ5pa,¾^=10m∕s2,缸体始终竖

直，活塞不漏气且缸壁无摩擦力。缸内气体温度从T/开始缓慢上升，升到某一温度72

以上后，封闭气体做等压膨胀。求Tz为多少K?

12.（2022届四川省绵阳市高三（下）第三次诊断性考试理综物理试题）如图所示，P、

Q是在X轴上的两个波源，其横坐标分别为X∕>=Tm,4=8m。f=0时刻波源尸开始

沿着y轴正方向起振，波源Q开始沿着），轴负方向起振，两波源都一直做简谐运动，产

生的两列简谐横波沿X轴相向传播。已知两波源振动周期均为T=2s,波速均为v=2m∕s,

振幅均为A=Im。求：

（1）在0~3.5s时间内，位于x=3m处的质点C通过的路程。

（2）P、。之间（不含P、Q）振动减弱点的个数及每个减弱点的横坐标。

八y/m

1-

PCQ

8

X/m

试卷第6页，共6页

参考答案：

1.(1)6s；(2)第17辆车本次绿灯能通过该路口

【详解】(1)在绿灯亮后，设第三辆车等待时间为力，运行时间为⑵则

Z1=2%=2s

2(L+4)="

解得

八=4s

停止线后第3辆车车头过停止线的时间

z=∕1+∕2=6s

(2)绿灯亮后，设第17辆车经过时间白启动，车头与停止线距离为制，则

/ɜ=16∕n=i6s

xl=16(∆+Ln)=96m

设第17辆车经过时间〃速度达到限速l⅛=15m∕s,通过的距离为X2,则

%=也

12

解得

J=IOs

x2=75m

在黄灯亮前，第17辆车匀速运动的时间为以设通过的距离为刈，则

t5=∆t-t3-t4=4s

X3=*=6°m

绿灯亮后，黄灯亮前，第17辆通过的总距离为则

x4=x2+x3=135m

由于

x4=135m>x1=96m

所以，第17辆车本次绿灯能通过该路口。

判断方法一

答案第1页，共12页

绿灯亮后，第17辆通过的总距离为则

x4=x2÷A⅛=135m

由于

x4=135m>x1=96m

所以，第17辆车本次绿灯能通过该路口。

判断方法二

因为

x3>xl-x2=21m

所以，第17辆车本次绿灯能通过该路口.

判断方法三

匀速时间

,6=⅛Z^=I4S<4

%

所以，第17辆车本次绿灯能通过该路口.

2.(1)电刷改变电流方向时，线圈平面是垂直磁场方向；(2)电池给电动机供电，电线圈

中电流方向〃一”;给电容器充电，电线圈中电流方向“一"(3)E=/互蛆必；(4)10m∕s

π

【详解】(1)电刷改变电流方向时，线圈平面是垂直磁场方向。

(2)电池给电动机供电，电线圈中电流方向bτ”;

给电容器充电，电线圈中电流方向“τb.

(3)线圈以角速度Cy匀速转动，设感应电动势最大值为£■,电容器两极板板间电势差为U,

平衡时电容器储存的电荷量为Q，则

Em=nBLIL2ω

Q=CU

U=-U

2

解得

Q=^-nBLlL2Ca>

线圈从图中实线位置转到与磁场方向平行的过程中，设磁通量的变化量为ΔΦ,平均感应电

动势大小为左，则

答案第2页，共12页

A①=O-BLJ2sin45=一立竽ɪ

（回吐也正确）

2

E=n——

加

T

Nt=一

8

T=生

ω

解得

—_2y∕2nBLyL2ω

匕—

π

（4）设汽车速度为V,所受阻力大小为/,由题意有

户H

P=β）

μ=k,1P+k2

即

2

μ=kkyv+k1

由单位时间耗能与单位行程耗能的关系得

μZ=λ∆5

即

μ=λv

即

2

λv=kklv+k..

将（打，力）和（V2,不）代入有

20×625=400Π,+k2

25X725=625%+k2

解得

…+理

V

则当vɪlθm/s时，单位行程耗能Z最低。

3.(I)ɪVo;(2)0.8V0

12

【详解】（1）人体肺部气体初状态压强p/=p。，体积V/=%,人下潜到最大深度时气体的体

答案第3页，共12页

积吻，设气体压强为P2,设下潜的最大深度为〃2,则

It

Pi=Po+T2-P

%0

解得

12

P2=Po

气体温度不变，由玻意耳定律得

PM=PM

解得

匕=W

(2)在安全深度加=4Om处时

%

P3=Po+fPo

%

解得

5

P2=Po

在最大深度时肺部气体压强P2=12p°,肺部气体体积为0.5W,返回到安全深度时，肺部压

强为P3,体积为气体温度不变则

PN3=P2v2

解得

%=1∙2%

人回到水面时肺部气体的压强”=p。，体积匕=2%,气体温度不变，由玻意耳定律得

PM=PM

解得

V3=0.4VO

在安全深度处空气的最小体积

^=V3-Vi=l.2V0-0.4%=0.8匕

4.(1)√2i(2)t=^-

C

【详解】(1)单色光从尸点以45。入射时，折射光线恰好与玻璃砖内壁相切于E点，如图所

示

答案第4页，共12页

45°Λ^

⅛s--Λ-i

l；2R-2

解得

H=√2

（2）当单色光从距离。点为血的尸点射入玻璃砖后，不发生折射，照射到外壁的G位置,

此时入射角为«

sɪrɪer=

口=60。

sinC=-

C=45o

因为α>C所以单色光在G位置发生全发射，照射到"点时，入射角还是等于α,继续发

生全发射，照射到/点，并再次在/点发生全发射，最终从CO垂直射出玻璃砖，其光路图

如图所示，单色光在玻璃砖中传播的路程为s,光在截止中的传播速度也传播时间为才

H

AFBOCJD

s=l=6R

V=—

n

解得

6垃R

答案第5页，共12页

5.(1)F=4×105N;(2)W≡3×1O8J

【详解】(1)设制动力的最大值为凡样车在匀减速直线运动过程中加速度大小为“，运动

最后Arl=IS内的位移χ∕=lm,已知样车质量∕n=5xl()4kg,贝∣]

2

xl=∣<j(∆z,)

F=ma

解得

F=4×105N

(2)样车最大速度为

v∕=600km∕h=m/s

3

设响应时间结束时即开始做匀减速直线运动时速度为V2,在运动第Is内时间为A4=Is的位

移X2=120m,在响应时间内样车克服制动力和空气阻力所做的功为W,则

W=ɪmv^—ɪmv1

2

χ2=v2∆r2--∣α(∆r2)

解得

V^3×108J

6.(1)vl=2v0,©60°；(2)B1=2⅛⅛.(3)(18+2&+27;T)E

qd9%

【详解】(1)设粒子甲在电场日中的加速度为可，运动时间为力，离开区域I时速度大小

为VI,与X轴正方向夹角为。，刃沿)，轴负方向的大小为呼，则

qE∣=ma∣

d=Voti

vy=a∣tι

vy=votan^

v,ʌ

CoSe

解得

v∕=2vo,0=60°

(2)粒子甲运动到”点时速度沿X轴正方向，由运动的对称性，粒子甲在匀强磁场以中做

匀速圆周运动轨迹关于区域∏垂直于X轴的中线对称，设轨道半径为〃，则

d=∏sinθ

答案第6页，共12页

解得

B二鬲/

,qd

(3)设粒子甲在磁场8/中做匀速圆周运动的周期为刀，运动时间为⑵则

,2θτ

*'F

T九

F2m

解得

2√3Λ∙<∕

'Lb

设粒子甲在从。点到M点运动时间为t3,则

t3=2tl+t2

解得

_2dJ2&d

''%9t⅛

设粒子甲在M点与粒子乙粘合前速度大小为也，粒子丙在M点速度大小为火，则

V2-VO

mv2=3mvj

粒子丙在磁场上中以速度巧做匀速圆周运动，且从右边界上Q点离开，则当匀速圆周运动

的半径r2=2〃时，粒子丙在磁场员中运动时间最长，设为〃，则

设粒子甲在从。点到M点运动时间与粒子丙从M点到。点运动时间之和的最大值为tm,则

T,n=t3+t4

解得

tm=M+竺㈣+胆=(18+2Gr+27Λ∙)4

⅛加υn9υ0

7.(1)/2=35cm(2)600K

【详解】(1)设气体柱横截面积为s,对封闭气体柱，

管口向下时

p∕=pσ-Pgh=50cmHg

V∣=sh

答案第7页，共12页

T∕=280K

管口向上时

P2=po+'gh=100CmHg

V2=sl2

72=280K

由玻意耳定律

p∣V∣=p2V2

解得

/2=35Cm

(2)设玻璃管中气体的温度升高到八时，水银恰好不溢出，对封闭气体柱

P3=P2=100CmHg

V3=s(ZO-A)

由盖-吕萨克定律

K=匕

T2T3

解得

TJ=600K

8.(1)ξ,,=-^s;(2)沿X轴正方向传

【详解】(1)若波沿X轴正方向传播，设波速为V,在A∕=0.2s内传播距离为∆x∕,周期为T,

波长为2=2.0m,则有

Δx∕=(πz+I.5)m=(2〃+1.5)m(n=0f1,2,3,........)

又

ZU∕=vΔ/

A

V=­

T

解得

Cn=Of1,2,3,……)

当〃=0时，周期最大，设为乙”则

T74

Lf=-s

(2)若波速v=17.5m∕s,设A∕=0.2s内传播距离为Δx2,则有

答案第8页，共12页

△x2=VAu3.5m=%+—λ

4

所以波沿X轴正方向传播。

9.(1)3200N；=1.28N∕m2.s-2；(2)540km

【详解】(1)设汽车电动机最大功率为尸，以最大速度必“行驶时的牵引力为凡则

当汽车以最大速度运行时的牵引力等于阻力，则

F=f=研、

解得

F=3200N,A：=—=1.28NZm2.S-2

25

(2)设电池总能量为E=60kW∙h,汽车发动机将电池能量转化为汽车动力的能量E/,则

E∕=Ex90%×80%=1.5552×108J

电动汽车在一10。C的环境下，在平直高速公路上以速度为

v∕=54km∕h=15m∕s

匀速行驶，设牵引力为B,阻力为力，续航里程为S,则

K=X=Hj

El=f1S

解得

5=540km

10.(1)F∕=2N;(2)没有离开；v0=4-i¾

【详解】(1)金属棒甲从虚线α到。做初速度为零的匀加速度运动，设加速度为α/,与虚线

人重合时速度为刃，感应电动势的大小为0,受到安培力的大小为则

F=mial

片=24Xat)

El=BLvx

K=BL∙丸

'2R

解得

a∕=2m∕s2

答案第9页，共12页

vz=2m∕s

E∕=4V

F∕=2N

（2）由于B=2N小于恒外力F=4N,所以，金属棒甲进入A。后先做加速运动，如果时间

足够长，且乙没有进入氏C间，甲最后做匀速运动。设匀速运动速度为ι⅛,则

B2L2V

F=-------E

2R

解得

V∕w=4m∕s

金属棒乙从α到b做匀速运动，设经过的时间为力，则

V2

解得

t∣=↑S

假设金属棒甲达到虚线C时刚好开始做匀速运动，设在AC间经过时间为，2,则

c.B-I）χbc

Fh———=^v3-∕n,vl

Zn

解得

⅛=2s

由于f2=2s大于f2=ls,所以金属棒乙与6重合时，金属棒甲没有达到虚线C。即离开虚线以

再假设金属棒乙与匕重合时，即经过时间力，金属棒甲刚好开始做匀速运动，设甲在氏C

间通过的距离为X/,则

Fti—-=m1v3-ZW1V,

ZA

解得

X1=O

不合理，所以，金属棒乙与b重合时，金属棒甲没有做匀速运动。

设此时刻（金属棒乙与6重合