山东省淄博市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）汇编-02解答题

山东省淄博市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按

题型分类汇编-02解答题

一、解答题

1.（2021•山东淄博・统考一模）2022年北京将与张家口一同举办第24届冬奥会。俯式

冰橇（又叫钢架雪车）是冬奥会的比赛项目之一，其场地可简化为赛道A8和缓冲道5C、

CD三部分，其中CO部分水平，各部分平滑连接。已知XAB=I200m,赛道AB的倾角

为a,BC的倾角为β,冰橇与赛道AB间的动摩擦因数为M=0.05,冰橇与BC间的动

摩擦因数为〃2=0.6。比赛时，触发信号灯亮起后，质量为M=60kg的运动员从起点A

开始，以平行赛道43的恒力b=40N推动质量”尸40kg的冰橇由静止开始沿赛道向下运

动，8s末迅速登上冰橇，与冰橇一起沿赛道滑行做匀加速直线运动。设运动员登上冰橇

前后冰橇速度不变，不计空气阻力（取sinex0.1,cosσ«1,

sinβ≈0.3,cosβ≈0.95,g=10m∕s2）»

⑴求比赛中运动员最大速度的大小％；

（2）为确保此运动员能够停在水平道Co上，缓冲道BC的长度XBC不能超过多少？（结果

保留3位有效数字）

2.（2021•山东淄博•统考一模）如图所示是一种水下遥感探测器，由带传感器和阀门的

正方体金属壳及重物构成，正方体边长α=l∙0m,除重物外，其余部分的总质量为

W=5.0kgo金属壳与重物通过轻绳相连。某次测量前，在金属壳内充满压强为P°CP0

为大气压强）的空气（视为理想气体，其质量远小于M）,关闭两个阀门，然后将探测

器沉入海底，稳定后细绳存在拉力，测得图中”=490.99m0现同时打开上下阀门，水

从上、下阀门缓慢流入壳内空间，经一段时间，空气从上阀门缓慢跑出。部分气体跑出

后关闭上阀门，待稳定后，轻绳拉力为F=50N,不计金属壳金属部分、阀门和传感器

的体积，水温均匀且不变，取水的密度P=IXlo'kg∕π√,大气压强为=lxl（）5pa,重力

加速度g=IOm/Sz,不计金属壳的形变。求:

（1）关闭上阀门后壳内剩余空气的体积V和压强p；

（2）跑出的气体质量与原有气体质量的比值。

3.（2021•山东淄博・统考一模）如图所示，一水平分界线也把足够长的竖直边界NS和

MT之间的空间分为上下两部分，H上方区域存在竖直向下的匀强电场，AL下方区域

存在垂直纸面向外的匀强磁场。在NS和MT边界上，距也高力处分别有P、Q两点。

一电荷量为4、质量为〃?的带正电的粒子（重力不计）以初速度%从P点垂直于边界NS

进入匀强电场，经偏转后从边界A进入匀强磁场，并恰好不从边界NS射出。若匀强电

场的电场强度E=变。

oqn

（1）求粒子刚进入磁场时的速度V；

（2）求匀强磁场的磁感应强度B；

（3）调节NS与用T两边界间的距离，使粒子恰好从。点离开MT边界，求粒子从尸点进

入电场到Q点离开MT边界运动时间t的可能值。

NM

4.（2021・山东淄博・统考一模）如图所示，在倾角为夕的斜面上放置一段凹槽B,B与斜

面间的动摩擦因数〃=gtanθ,槽内靠近右侧壁处有一小物块A（可视为质点），它到

凹槽左侧壁的距离2为d。A、B的质量均为〃?，B与斜面间的最大静摩擦力可认为等

于滑动摩擦力，不计A、B之间的摩擦，斜面足够长。现同时由静止释放A、B,经过

一段时间，A与B的侧壁发生碰撞，碰撞过程无机械能损失，碰撞时间极短。重力加速

度为g。求：

试卷第2页，共8页

(1)物块A与凹槽B发生第一次碰撞后的瞬间，物块A、凹槽B的速度大小；

(2)由静止释放经多长时间物块A与凹槽B左侧壁发生第二次碰撞，碰后瞬间物块A、

凹槽B的速度大小；

⑶画出由静止释放到物块A与凹槽B左侧壁发生第4次碰撞时间内，物块A的速度V随

时间，的变化图像；

(4)由静止释放到物块A与凹槽B的左侧壁发生第"次碰撞时间内，物块A下滑的距离。

5.(2022•山东淄博・统考一模)如图所示，哈勃瓶是一个底部开有圆孔、瓶颈很短、导

热性能良好的大烧瓶，它底部开有一个截面积为S=2cm2的圆孔，可用轻质橡皮塞塞住。

已知橡皮塞与玻璃瓶间的最大静摩擦力，=60N。在一次实验中，体积为V=IL的瓶

内塞有一气球，气球的吹气口反扣在瓶口上，瓶内由气球和轻质橡皮塞封闭一定质量的

气体，不计实验开始前气球中的少量气体和气球膜厚度。用打气筒向气球中缓慢打气，

每打一次都把体积为匕=0∙4L、压强与大气压相同的气体打进气球内，气球缓慢膨胀

过程中球内外气体压强近似相等，气体保持温度不变。己知：实验室环境温度恒定，压

强为标准大气压PO=I.OxUPa,求：

(1)橡皮塞被弹出时瓶内气体的压强P；

(2)第几次向气球内打气时，橡皮塞被弹出。

6.(2022•山东淄博・统考一模)潜艇从海水高密度区域驶入低密度区域，浮力顿减，潜

艇如同汽车那样掉下悬崖，称之为“掉深”，曾有一些潜艇因此沉没。某潜艇总质量

∕n=3.0×101t,在高密度海水区域水面下％=180m沿水平方向缓慢潜航，如图所示。

当该潜艇驶入海水低密度区域时，浮力F突然降为2.94xlθ7N;20s后，潜艇官兵迅

速对潜艇减重（排水），此后潜艇以0.1mg的加速度匀减速下沉，速度减为零后开始

上浮，升至距水面12Om处时立即对潜艇加重（加水）后使其缓慢匀减速上浮，升到

水面时速度恰好为零。重力加速度gIX10m∕s2,不计潜艇加重和减重的时间和水的粘

滞阻力。求：

（1）潜艇“掉深”达到的最大深度（自水面算起）；

（2）潜艇从开始“掉深”到升至水面的过程所用的总时间。

高密度海水低密度海水

7.（2022•山东淄博・统考一模）如图中所示，在Xoy平面的第I象限内有沿X轴正方向

的匀强电场E”第II、HI象限内同时存在着竖直向上的匀强电场及和垂直纸面的磁场

B∣,E∕=0.2N∕C,E2=0.25N∕C,磁场B/随时间f变化的规律如图乙所示，Bo=0.5T,Γn=-^s,

设垂直纸面向外为磁场正方向。一个质量为〃八电荷量为q的带正电液滴从P点以速度

vo=2m∕s沿X轴负方向入射，恰好以指向y轴负方向的速度V经过原点O后进入x≤0的

区域。已知：机=5χl（Γ"kg,⅛=2×104C,Z=O时液滴恰好通过。点，重力加速度g

2

取IOmZso

（1）求液滴第一次到达O点时速度V的大小;

π

（2）求液滴在0~∙s时间内的路程;

O7

TT

（3）若在QgS时撤去电场©、员和磁场B/,同时在整个空间区域加竖直向上的匀强

O

IT

磁场&（未画出），&=0.25T,求从此时刻起，再经过RS,液滴距。点的距离。（Æ2≈10,

计算结果保留两位有效数字）

E2恺

V,25O-

4二4B。一

—>

-----AO

OX‘04)¾包“

-B。II

-2B。

甲乙

试卷第4页，共8页

8.（2022.山东淄博.统考一模）如图所示，一轻质弹簧的左端固定在小球B上，右端与

小球C接触但未拴接,球B和球C静止在光滑水平台面上。小球A从左侧半径为R的

,光滑圆弧上的P点由静止滑下，与球B发生正碰后粘在一起，碰撞时间极短。之后

球C脱离弹簧，沿水平台面向右运动并从其右端点水平抛出，落入固定放置在水平地

面上的竖直曲面轨道内。以台面右侧底端的。'点为原点建立直角坐标系O'冲。已知，

台面的高度为2R,曲面的方程为>=上/。已知三个小球A、B、C均可看成质点，

且质量分别为WJA=h”（k为待定系数）、"%=%=，"，C）P与竖直方向的夹角供:60。，

重力加速度为g，不计空气阻力和一切摩擦。

（1）若仁1,求该条件下弹簧具有的最大弹性势能；

（2）求满足（1）问条件下小球C落到曲面轨道上Q点的位置坐标；

（3）当Z取何值时，小球C落到曲面轨道上时具有最小动能，最小动能多大？

9.（2023•山东淄博・统考一模）近年来，对具有负折射率人工材料的光学性质及应用的

研究备受关注，该材料折射率为负值（〃<0）。如图甲所示，光从真空射入负折射率材料

时，入射角和折射角的大小关系仍然遵从折射定律，但折射角取负值，即折射线和入射

线位于界面法线同侧。如图乙所示，在真空中对称放置两个完全相同的负折射率材料制

作的直角三棱镜A、B,顶角为8,A、B两棱镜斜面相互平行放置，两斜面间的距离为

乩一束包含有两种频率光的激光，从A棱镜上的P点垂直入射，它们在棱镜中的折射

率分别为∕=-√^,在B棱镜下方有一平行于下表面的光屏，F点、为P

H2=-∣√3,

点在光屏上的投影。

（1）为使两种频率的光都能从棱镜A斜面射出，求0的取值范围；

（2）若6=30。，求两种频率的光通过两棱镜后，打在光屏上的点距P点的距离分别多

大？

10.（2023•山东淄博・统考一模）2023年1月15日，长征二号丁运载火箭以“一箭十四

星”发射方式成功将齐鲁二号、三号等14颗卫星发射升空。己知火箭的总质量

∕n=2.5×IO5kg,火箭发动机点火后从尾部竖直向下喷出高温高压气体而获得动力。火

箭尾部喷口横截面积S=0.75π√,喷出气体的密度O=lkg∕m3,火箭点火瞬间竖直向下

喷出气体相对地面的速度大小u=2xlθ3m∕s,此后火箭向上做匀加速直线运动，取重

力加速度大小g=10m∕s2,不考虑火箭由于喷气带来的质量变化，忽略地球的自转以及

高度的变化对重力加速度的影响，空气阻力不计。求：

（1）点火瞬间，火箭因喷出气体获得的动力大小F;

（2）从点火开始计时，火箭运行f=IOs过程中火箭动力所做的功W。

11∙（2023∙山东淄博•统考一模）为了探测带电粒子，研究人员设计了如图甲所示的装置。

纸面内存在一个半径为R、圆心为O'的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，磁

感应强度大小为8,该磁场区域在垂直纸面的方向上足够长。以0'右边的。点为坐标

原点建立一平面直角坐标系。和0'两点间距离为2R。y轴与OO'连线垂直，X轴

（图甲中未画出）正方向垂直纸面向里，在Xoy平面内存在一个足够大的探测屏。纸面

内圆形磁场区域正下方存在一个长度为R且与轴垂直的线状粒子源MN,0,在MN的

中垂线上，。'到MN的垂直距离为1.5R。该粒子源各处均能持续不断的发射质量为E

电荷量为+4的粒子，粒子发射时的速度大小均相同，方向均沿y轴正方向，从粒子源

MN中点发射的粒子离开磁场时速度恰好沿O'O方向，不计粒子重力和粒子间相互作用

试卷第6页，共8页

力。

（1）求粒子发射时的速度大小％；

（2）求粒子源左端点M与右端点N发射的粒子从发射到打到屏上所经历的时间之差

Δ∕;

（3）若在圆形区域内再加上一个沿X轴正方向、场强E=史生且足够长的匀强电场，

m

此时从粒子源发射的粒子都能打到探测屏上，其中，粒子源中点发射的粒子打在屏上的

P点，如图乙所示，求该粒子打到屏上时的速度大小”；

甲乙

12.（2023•山东淄博•统考一模）如图所示，一滑板的上表面由长度为L的水平部分AB

和半径为R的四分之一光滑圆弧Be组成，两部分在B点平滑连接，4、C为端点，滑

板静止于光滑的水平地面上。物体P（视为质点）置于滑板上面的A点，物体P与滑板

水平部分AB有摩擦。一长为L不可伸长的细线，一端固定于0,点，另一端系一质量为

，加的小球Q（视为质点），小球Q位于最低点时与物体P处于同一高度并恰好接触。现

将小球Q拉至与。'同一高度（细线处于水平拉直状态），然后由静止释放，小球Q向下

摆动并与物体P发生弹性碰撞（碰撞时间极短）。已知物体P的质量为，"，滑板的质量

为2m,重力加速度大小为g,cos5。=0.996,不计空气阻力。

（1）求小球Q与物体P碰撞后瞬间，物体P的速度大小；

（2）若要保证物体P能从C点滑出，求物体P与滑板水平部分的动摩擦因数〃需满足

的条件；

（3）若〃S=I〃=0.4,R=0.3L,物体P在滑板上向左运动从C点飞出，求飞出

后相对C点的最大高度；

（4）若加0=1.1相，〃=0.4,小球Q与物体P发生弹性碰撞后，物体P将在滑板上向左

运动，通过B点后又返回，最终相对滑板静止于水平部分AB上的某点，此时小球Q恰

好是碰后第6次回到最低点。求物体P从第一次经过3点到第二次经过8点的时间。

试卷第8页，共8页

参考答案:

1.(I)36m∕s;(2)74.5m

【详解】(1)冰橇在被人推动过程中有

F+mgsina-μymgcosa=max

8s内冰橇位移

12

玉=]卬

8s时冰橇速度

8s后对人和冰橇整体有

wj

[(Λf+m)gsinα-∕∕1(Λ/+∕n)gcosα](XAB-Xl)=g(ʌʃ+)4-；(M+，”)片

联立解得

vm=36m∕s

(2)人和冰橇在沿8C上滑过程中若运动员到达C点速度恰好为0时⅞c最长则有

-[(M+,w)gsinβ+μ2(M+Mgcos4卜BC=O-g(M+加)年

得

XBC=74.5m

2.(1)0.01m3,5.0×106Pa;(2)ɪ

【详解】(1)对M由平衡条件得

pgV=F+Mg

解得

V=O.Olm3

由几何关系知关闭阀门后壳内液面上升的高度

V

Ah=a--

a

则有

P=Po+Pg(H-Ah)

联立方程，解得

答案第1页，共15页

p=5.0×106Pa

(2)对被封闭气体由玻意耳定律有

PoK=pV'

所求质量比为

,

m,l,V-V

联立方程，解得

^L=I

¾2

3.(I)V=2叵％,方向与KL成30。角指向右下方；(2)8=篝;

3υ2qh

,..,12√3+10Λ-nh

(3)?=-------------------(n=1,2,3,)

3V0

【详解】(1)粒子进入电场后

Eq

a=­L

m

vʃ=2ah

v=y∣vy+vo

COSa=—

V

解得

2√3

八丁。

速度V方向与KL成30。角指向右下方

(2)粒子在电场中运动中有：

h=r,t'

X二%%

粒子进入磁场后有：

V2

qvBo=m—

若粒子恰好不从边界NS射出应有

答案第2页，共15页

r∙sin30o+r=x

得

B=吗

2qh

(3)粒子在磁场中运动的周期为

T2πιn

1=------

qB

若粒子能从Q点离开总时间应满足

生+江)

得

,12>Λ+10Λ∙nh

I=------;------------(n=l,2,3,)

3v0

4.(I)J2gJsing；(2)yj2gdsinθ.272gdsin6；

WgSine=〃∙2mgcosθ

可知B保持静止不动

对A有

ɑ=gsin6

VM=2ad

AB发生弹性碰撞过程中有

mvmv

WVAI=M+Bi

121»2ɪ,2

m

=5机队+∕/⅛

得

答案第3页，共15页

VAl=OVBI=J2gdsin6

(2)A与B第一次碰前有：

d=；gsin6∙r：

A与B第一次碰后到第二次碰前：

VBd2=ggsin0i；

则由静止释放到第二次碰撞前所用的总时间

%=/l+z2

得

CI2d

=3jr-τ

YgSIne

A与B第二次碰前：A的速度

vʌ,=at'=2y∣2gdsinθ

B的速度

⅛2=VBI=J2gdsin.

因质量相等的物体在发生弹性碰撞过程中交换速度则AB碰后速度大小分别为:

VA2=J2gdsind、VB2=2λ∕2gdsin”

(4)由第(3)问中A的v-f图像可知第n次碰撞时间内A下滑的距离

答案第4页，共15页

X=号+2voto+4v0t0+6v0t0++(n-l)2v√0

即

X=竽(2/-2"+1)

整理得

X=(2〃2-2"+1)”(〃=1,2,3,)

s

5.(1)p=4×IOPai(2)第8次

【详解】(1)橡皮塞恰被弹出时由平衡条件得

pS=p0S+fm

解得

p=4×105Pa

(2)设打入〃次气体后橡皮塞被弹出，对球内气体有

Po•叫=Ph①

对气球和瓶之间的气体有

P0V=P(V-Vi)②

由①@得

〃=7.5次

所以第8次打气时橡皮塞被弹出。

6.(1)300m；(2)L=I60s

【详解】(1)在潜艇向下加速过程有

mg-F=mai①

此过程下落高度为

∕ι1=g印：②

潜艇向下减速过程的高度为112

2ClΛ1=2a2h2③

潜艇“掉深”达到的最大深度为

答案第5页，共15页

h≈hn+hλ+h2④

由①~④式得

h=300m

(2)潜艇向下减速过程的时间为72

初=a2t2⑤

潜艇向上加速过程有:

hi=h-hll∙h4=120m

U2=®3

潜艇向上减速过程有

潜艇从开始掉深到升至水面的过程所用总时间

+t+t+t

(⅜=zI234⑧

解得

∕il=160s

7.(1)2.5m∕s;(2)0.98m；(3)0.71m

【详解】(1)对带电液滴沿水平方向和竖直方向分别由动量定理得

-Eiq∙t=O-mvo

mg-t=mv-0

v=2.5m∕s

(2)计算可知液滴通过O点后有

E2q=mg

则在第H、ΠI象限液滴将在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，由

得

答案第6页，共15页

mvE2πm

r=—,T=-----

BqBq

故磁感应强度为BO时，“=：m,7J=^-s

810

磁感应强度为2瓦时，Λ=⅛m,A=WS

1620

则液滴在O~gs内运动轨迹如图所示

O

则液滴在O~gs时间内的路程

8

3C

S=-TIK+2乃已

2'2

得

s=—m≈0.98m

16

(3)只有磁场比存在时，液滴在水平方向做匀速圆周运动，周期为

T2πmπ

Ti=--=—s

qB25

轨迹半径

nιvʌCL

η=-----=0.25m

也

再经，=∙^S=B后，液滴在水平方向上的位移为2/3；

液滴在竖直方向做自由落体运动，经过/=^s,其沿y轴下落的高度为

12/

也=一如=——m

220

JT

故经过/=木S后，液滴距。点的距离为

S=J∙+(24)2

解得

答案第7页，共15页

.v'≈0.71m

(4R8R)3

8.(1)Ei)=FmgR;(2)

；⑶Ekmin=-mgR

【详解】(1)球A在圆弧上下落过程中有

mg(R-RCOS=g机①

对A、B球碰撞过程有

ιnvx=2mv^(2)

当A、B、C三球速度相等时弹簧的弹性势能最大，对A、B、C系统有

2wV2=3/??V3③

E2mVmV

P=^l-^l④

由①~④式得

1

E*mRO

P=—g

(2)当弹簧恢复原长时C球与弹簧分离，对A、B、C系统有

mvl=2mv4+mv5⑤

^2mv;=^2mv;+^mv；(6)

对C球平抛过程有

x=v5∙t⑦

2R-y=^gΓ⑧

又

y=4^χ2⑨

ZA

由⑤~⑨式得

4H8R

X=I—，y=—

√1313

(47?8R)

即尸点的位置坐标为〔而司。

(3)当A球质量为加时，对A、B系统有

,

kmvx=(hn+m)v2

答案第8页，共15页

对A、B、C系统有

,,r

(km+m)v2=(km+∕n)v4+mv5

ɪ(km+m)v2,=；(⅛m+m)v^,+ɪmv^

由以上三式得

%'=四朝

对C球平抛过程有

X=V5'∙f,2R-y=^gt2

又

12

y=——x~

2R

/ng(2R-y)=E*-gmv；

由以上四式得

/\2

Ek=-mM2+gR「，,+3gR

k2[Mi+gR)

当

收+gR=∙j

M+gR

即

l√=廊

时动能最小，此时

k=2

动能最小值为

L3n

E"=3n1gR

(2)X=^.d,χ,=^!id

9.(1)0o<6><45ol

i2~4

【详解】（1）分析可知两光线的入射角等于棱镜的顶角凡若两光线能从棱镜A斜面射出,

。应小于两光线最小的临界角，由

sinC=3

h>l

答案第9页，共15页

得

C=45o

所以e的取值范围为

0o<6∙<45o

由折射定律可知

sin(W)=.

Sine'

Sin(M)

SinO2

由几何关系可知

x∣=∑⅛in(i)

“Losing幻

得

x、=^d

10.(1)3×10ftN:(2)3×10sJ

【详解】(1)对加时间内喷出的气体有

F,Δ∕=Ainv

∆m=PVktS

答案第10页，共15页

联立得

F,=3×106N

由牛顿第三定律可知火箭因喷出气体获得的动力大小

F=F,=3×1O6N

(2)对加速过程中的火箭有

-mvt

.0+v

h=------l'-t

2

W=Fh

联立得

W=3×108J

⑴翅；⑵普⑶π1+4√3π∙D#>D

ʤ;⑷-------------/\,----A

m3qB183

【详解】(1)分析可知粒子做圆周运动的半径为R,由

q%B=mq

得

%心

m

(2)分析可知粒子源左端点〃与右端点N发射的粒子均从磁场边界与00'交点射出，且转

过的圆心角分别为:

两粒子在磁场中运动的周期为

T2兀R

1=------

%

两粒子在磁场中运动的时间分别为

=%T

2冗

=生T

2乃

由于两个粒子在匀强磁场区域外部运动的时间相等，所以Af即为在磁场中运动的时间差即

答案第H页，共15页

得

πm

Nt=——

3qB

(3)对从粒子源中点发射的粒子沿电场方向有

Eq=ma

运动时间

出磁场时的速度

v=∖lv0+vx

由于此粒子出磁场后做匀速直线运动故当其打在屏上时的速度

得

VL小qRB

(4)N点发出的粒子出磁场时沿X轴方向的速度为

它在磁场外匀速运动的时间为

R

勺V0COS30°

则其横坐标为

纵坐标为

y=Rtan30°

/+4岳。瓦)

综上，所求坐标为

183)

R13no⑶IT

12.(1)———y；(3)—L；(4)6%一

m-∖-m3(∕n+∕n)5063

()0Lk)

答案第12页，共15页

【详解】（1）在Q下落过程中有

,12

%>gL=5%M

在P、Q碰撞过