江苏省南京市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）汇编-02解答题

江苏省南京市高考物理三年（2021-2023）模拟题（一模）按

题型分类汇编-02解答题

一、解答题

1.（2021•江苏•统考一模）有人设计了一种测温装置，结构如图所示，玻璃泡A内有一

定质量气体，与A相连的B管插在水银槽中，管内外水银面的高度差X可反映泡内气

体的温度，环境温度f,并可由B管上的刻度直接读出，当x∕=18Cm时，对应的温度

tl=∖TC,设B管的体积与A泡的体积相比可忽略不计，大气压强P0=76cmHg,求当

X2=20Cm所对应的温度。

2.（2021•江苏•统考一模）如图甲所示，O点为单摆的固定悬点，片0时刻摆球从A点开

始释放，摆球将在竖直平面的A，C之间做简谐运动，其中B为运动中的最低位置，用

力传感器测得细线对摆球拉力厂的大小随时间，变化的曲线如图乙所示，Fm,3、to均

已知，重力加速度为g,求：

⑴单摆的摆长L；

（2）摆球的质量相。

3.（2021.江苏•统考一模）如图所示，相互平行，相距L的两条金属长导轨固定在同一

水平面上，电阻可忽略不计，空间有方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B,质量

均为，"，长度均为L电阻均为R的导体棒甲和乙，可以在长导轨上无摩擦左右滑动。

开始时，甲导体棒具有向左的初速度V,乙导体棒具有向右的初速度2v,求

（1）开始时，回路中电流/：

（2）当一根导体棒速度为零时，另一个导体棒的加速度大小为a；

（3）运动过程中通过乙导体棒的电量最大值％”。

4.（2021•江苏•统考一模）如图所示，质量为〃，的物体（可视为质点）在水平传送带中

央随传送带以速度V。匀速运动，在传送带上方固定光滑挡板AB,AB与传送带左边界

的夹角为53。，物体碰到挡板时，垂直于挡板方向的速度减小为零，平行于挡板方向的

速度不变，最终滑上工作台，已知传送带的宽度为L,物体与传送带之间的动摩擦因数

为μ,重力加速度为g。取sin53°=0∙8,cos53o=0.6,求物体

（1）与挡板碰撞结束瞬间速度的大小V;

（2）沿挡板运动过程中对挡板的压力F；

（3）沿挡板运动过程中与传送带间因摩擦产生的热量Q。

5.（2022•江苏•统考一模）如图所示，光导纤维（可简化为长直玻璃丝）的示意图，玻

璃丝长为/,AB,CZ）分别代表左、右两平行端面。一单色光从A3端面射入玻璃丝，从

CO端面射出。已知玻璃丝对单色光的折射率为〃光在真空中的速度为c。

求该单色光

（1）垂直AB端面入射，在玻璃丝中传播到CO面的时间/；

（2）能从AB端面传播到另一端面CO,入射角正弦值Sind的范围。

6.（2022・江苏•统考一模）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为“/=1500、

〃2=500,在原、副线圈的回路中接有阻值均为IoC的电阻R/、R2.,副线圈接有一理想

交流电压表，人之间接有正弦交流电源，其电压〃随时间/变化的图像如图乙所示。

试卷第2页，共6页

求：

（1）电阻R2中电流的频率/；

（2）交流电压表的读数U2.

注：以上求得的结果均保留整数。

甲乙

7.（2022•江苏♦统考一模）如图所示，半径为R的竖直圆环在电动机作用下，可绕水平

轴O转动，圆环边缘固定一只质量为机的连接器。轻杆通过轻质钱链将连接器与活塞

连接在一起，活塞质量为M，与固定竖直管壁间摩擦不计。当圆环逆时针匀速转动时.，

连接器动量的大小为P，活塞在竖直方向上运动。从连接器转动到与O等高位置A开始

计时，经过一段时间连接器转到最低点B,此过程中，活塞发生的位移为X,重力加速

度取g。求连接器：

（1）所受到的合力大小B

（2）转到动量变化最大时所需的时间f；

（3）从A转到B过程中，轻杆对活塞所做的功卬。

8.（2022•江苏•统考一模）如图甲所示，在XO），平面的第一象限内存在周期性变化的磁

场，规定磁场垂直纸面向内的方向为正，磁感应强度8随时间，的变化规律如图乙所示。

质量为〃?、电荷量为+«的粒子，在仁0时刻沿X轴正方向从坐标原点。射入磁场。图乙

兀m

中刀为未知量,不计粒子的重力。已知为=Z—,sin37o=0.6,cos37°=0.8o求：

q

2

（1）0~w4时间内粒子做匀速圆周运动的角速度①；

（2）若粒子不能从0），轴射出磁场，磁感应强度变化周期的最大值7k；

（3）若使粒子能从坐标为（3d,44）的。点平行于OX轴射出，射入磁场时速度的大

小Vo

甲乙

9.（2023•江苏南京・南京师大附中校考一模）如图所示的装置可以用来测量水的深度。

该装置由左端开口的汽缸M和密闭的汽缸N组成，两汽缸由一细管（容积可忽略）连

通，两汽缸均由导热材料制成，内径相同。汽缸M长为3L汽缸N长为L薄活塞A、

B密闭性良好且可以无摩擦滑动。初始时两汽缸处于温度为T∕=300K的空气中,汽缸M、

N中分别封闭压强为P。、2P。的理想气体，活塞A、B均位于汽缸的最左端。将该装置

放入水中，测得所在处的温度为T2=360K,且活塞B向右移动了;L。已知大气压强为

PO相当于IOm水柱产生的压强。求：

（1）装置所在处水的深度；

（2）活塞A向右移动的距离。

10.（2023•江苏南京•南京师大附中校考一模）舰载机电磁弹射是现在航母最先进的弹射

技术，我国在这一领域已达到世界先进水平。某同学自己设计了一个如图甲所示的电磁

弹射系统模型。该弹射系统工作原理如图乙所示，用于推动模型飞机的动子（图中未画

出）与线圈绝缘并固定，线圈带动动子，可以水平导轨上无摩擦滑动。线圈位于导轨间

的辐向磁场中，其所在处的磁感应强度大小均为B。开关S与1接通，恒流源与线圈连

接，动子从静止开始推动飞机加速，飞机达到起飞速度时与动子脱离；此时S掷向2接

通定值电阻凡,同时对动子施加一个回撤力尸，在G时刻撤去力尸，最终动子恰好返

回初始位置停下。若动子从静止开始至返回过程的VT图像如图丙所示。已知模型飞机

试卷第4页，共6页

起飞速度匕=40m∕s,f∣=1.5s,t2=2.0s,线圈匝数〃=50匝，每匝周长∕=lm,动子和

线圈的总质量m=5kg,线圈的电阻R=().5C,%=4∙5C,β=0.1T,不计空气阻力和

内机起飞对动子运动速度的影响，求：

(1)回撤力F与动子速度V大小的关系式；

(2)图丙中匕的数值。(保留两位有效数字)

丙

IL(2023∙江苏南京•南京师大附中校考一模)如图，在Xoy坐标系中的第一象限内存在

沿X轴正方向的匀强电场，第二象限内存在方向垂直纸面向外磁感应强度B=婴的匀

2eL

强磁场，磁场范围可调节(图中未画出)。一粒子源固定在X轴上M(L,0)点，沿y

轴正方向释放出速度大小均为血的电子，电子经电场后从)，轴上的N点进入第二象限。

已知电子的质量为加，电荷量的绝对值为e,ON的距离名叵心，不考虑电子的重力和

3

电子间的相互作用，求：

(1)第一象限内所加电场的电场强度；

(2)若磁场充满第二象限，电子将从无轴上某点离开第二象限，求该点的坐标；

(3)若磁场是一个圆形有界磁场，要使电子经磁场偏转后通过X轴时，与)，轴负方向

的夹角为30。，求圆形磁场区域的最小面积。

12.（2023•江苏南京・南京师大附中校考一模）打桩机是基建常用工具。某种简易打桩机

模型如图所示，重物A、B和C通过不可伸长的轻质长绳跨过两个光滑的等高小定滑轮

连接，C与滑轮等高（图中实线位置）时，C到两定滑轮的距离均为L。重物A和B

的质量均为6机，系统可以在如图虚线位置保持静止，此时连接C的绳与水平方向的

夹角为60。。某次打桩时，用外力将C拉到图中实线位置，然后由静止释放。设C的下

落速度为FP时，与正下方质量为2m的静止桩D正碰，碰撞时间极短，碰撞后C的

速度为零，D竖直向下运动得距离后静止（不考虑C、D再次相碰）。A、B、C、D均

可视为质点。

（1）求C的质量；

（2）若D在运动过程中受到的阻力F可视为恒力，求尸的大小；

（3）撤掉桩D,将C再次拉到图中实线位置，然后由静止释放，求A、B、C的总动

能最大时C的动能。

D

τ7777777777777777.7777777777777777

V

试卷第6页，共6页

参考答案:

1.%=7°C

【详解】设温度乙=工。C时玻璃泡内气体的压强为p∣,管内水银面的高度差为X2时玻璃泡

内气体的压强为小，有

Pl=Po-Pgxl

Pi=Po-Pgχ!

由查理定律有

τl~τ2

代入数据解得

t2=7℃

ρ2F+2F

2.⑴L=t絮；⑵噜Μ

【详解】（1）由图可知，单摆做简谐运动的周期为7=2/。，根据单摆的周期公式，有

L

T=2π

g

解得:

L=⅛

π

（2）设单摆的摆角为。时，摆球摆动到最高点，细线中拉力最小；摆到最低点时速度为V,有

Fn=mgcosΘ

2

FmTng=丁

摆球从最高点到最低点，根据动能定理有:

t∏v~

ιng(∖-cosΘ)L=—^―

联立解得:

3g

rnv

3BLvB-l3v,八^

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

2RImRm2BL

【详解】（1）开始时，设回路中的电动势为E,电流为/,根据法拉第电磁感应定律有

答案第1页，共13页

E=3BLv

根据闭合电路欧姆定律有

/=A

2R

联立解得

,3BLv

I=----

2R

(2)甲、乙两导体棒在运动过程中，受到的安培力大小相等，加速度大小相等.由于甲棒的

初速度较小，所以甲导体棒速度先减小到零，设此时乙导体棒的速度大小为W,根据动量守

恒定律，以乙导体棒运动的方向为正方向，有

2mv—mv=mvl

回路中的感应电动势为

E'=BLvi

回路中的感应电流为

E'

/'=——

2R

乙导体棒受到的安培力大小为

F'=BΓL

根据牛顿第二定律，有

F,=τna

联立解得

B2L2U

a=-----

2nιR

(3)当两导体棒速度相同时，回路中的感应电流为零.设两导体棒共同运动速度为4,由动

量守恒定律得

2mv-tnv=2mvμ.

解得

V

V共=5

设从开始运动到两棒速度相等的时间为回路中的平均电流为7,以水平向右方向为正方

向，对导体棒甲，根据动量定理有

答案第2页，共13页

BILt=mvv—(-nτv)

感应电量

联立可解得通过乙导体棒的电量最大值

_3mv

~2BL

4.⑴0.6%；(2)Fκ=μmg；(3)β=∣μmgL

O

【详解】(1)将物体随传送带运动速度分解为沿挡板方向和垂直于挡板方向，如图所示

V

据速度的分解可得

o

V=v0cos53=0.6v0

物体与挡板碰撞结束时速度的大小为0∙6%。

(2)物体与挡板碰撞结束后，相对传送带速度大小

唏对=v⅛κ=%sin53°=O.8%

方向垂直于挡板斜向后，物体水平面上受到传送带摩擦力与挡板弹力，大小相等，方向相反,

对物体水平方向七=号，由摩擦定律得

Ff=NFN

竖直方向二力平衡

F”=mg

由牛顿第三定律得

F&=Fk=μmg

方向垂直于挡板斜向前。

(3)物体碰撞挡板后沿挡板做匀速直线运动，由几何关系得

物体的位移

答案第3页，共13页

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

,xsin53°8

物体从碰到挡板到离开传送带的运动时间

_xl_25Z,

tV24%

物体从碰到挡板到离开传送带，相对传送带的位移

5

x2=W=Tir

O

物体沿挡板运动过程中与传送带间因摩擦而产生的热量

Q=WngX2=^-μmgL

O

5.（1）—;⑵Sine≤-1

【详解】（1）单色光在玻璃丝内的传播速度

c

V=­

n

垂直AB端面入射，在玻璃丝中传播到。面的时间

/til

t=-=—

Vc

（2）设光束在玻璃丝端面的入射角为仇折射角为α,折射光线射向侧面时的入射角为P，

要保证不会有光线从侧壁射出来，其含义是能在侧壁发生全反射。

由折射定律

Sine

n=-----

Sina

由几何关系

o

a÷jS=90

Sina=CoS4

则恰好发生全反射临界角的公式为

・

SinpC=—1

n

得

V∏2-l

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

n

联立得

sinθ=∖∣n2-1

答案第4页，共13页

则要保证从端面射入的光线能发生全反射，应有

sinθ<∖∣n2-1

6.(1)60Hz：(2)66V

【详解】(1)根据图乙可知交流电的周期T=1.67χl0-2s,根据

T=-

解得

/=60HZ

电阻险中电流的频率60HZ

(2)交流的最大值为

Um=311V

有效值为

%.=3=半V

"√2√2

根据

£L=ZL

U2n2

则

Ul=3U2

根据

4=旦

∕[n2

解得

7,:/2=1:3

副线圈的电流

z_u2_u2

2

R210

则原线圈的电流为

h=幺上

'3&30

根据关系可得

答案第5页，共13页

%=q+%

解得

U2=66V

7.（1）ɪ;（2）（3）W=-（Mgx+篝）

【详解】（1）连接器做匀速圆周运动的速度

V=E

in

则连接器做匀速圆周运动所受到的合力大小

2、

Vp-

Fu=m—=--

RmR

（2）当连接器转到右侧与A点对称位置时动量变化最大，此时用时间

πR兀mR

t=——=------

VP

（3）设连接器在A点时连杆与竖直方向的夹角为0,则此时连杆的速度为

vl=UCOSe

而对活塞

V2COSθ=Vx

可知活塞的速度

v2=v=P-

m

当连接器到达B点时，活塞的速度为零，则从A到B,对活塞由动能定理

W+Mgx=O-^Mvj

解得

1431SkTrd

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

m216%4〃

【详解】(1)根据洛伦兹力提供向心力可知

2

3B0qωr=mωr

其中

B.=k—

Q

答案第6页，共13页

可得

ω=3kπ

(2)要使得粒子不从y轴射出，则轨迹如图

mv

r.=-------

q∙3B°

3

在后内的运动半径为

mv3

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

-q∙2B.2

由几何关系可知

6=37°

粒子做圆周运动的周期

72万2

T=IrX

则

36050

解得磁感应强度变化周期的最大值

(3)要想使粒子经过。点且平行OX轴射出，则粒子只能从“7¾时刻过。点，(其中

n=l,2,3,..∙),则轨迹如图

答案第7页，共13页

3

r^2r'

由几何关系可知

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

【详解】（1）汽缸N中气体初状态

Pip。,7J=300K,VΛ,1=LS

末状态

η=36oκ,VV2=1LS

根据理想气体状态方程有

答案第8页，共13页

PNyI_PNM

~τΓ^~τΓ

放入水中后汽缸M中的气体压强与汽缸N中的气体压强相等，即

PM2PN2

在此处水产生的压强为

P水=PM2~Po

解得

P水=3.8p0

Iom高的水柱产生的压强为P。，所以此处水深

A=38m

(2)装置放在水中后，设活塞A向右侧移动的距离为X,汽缸M中气体初状态

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

汽缸M中气体末状态

PMZ=PNM4=360K,VW2+

根据理想气体状态方程

PMlEWl_PwMn

T∖-T]

解得

11,

X=­L

4

10.(1)F=(400-5v)N;(2)-33m∕s

【详解】(1)动子和线圈在％弓时间做匀减速直线运动，加速度大小为

a=-=80m∕s2

t2~tι

根据牛顿第二定律有

F+F.ii=ma

其中

F1i=nBII

可得

答案第9页，共13页

}nBlv

-&+R

解得

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

在与〃时间反向做匀加速直线运动，加速度不变根据牛顿第二定律有

F-F,ji=ma

联立相关式子，解得

F=(400+5V)N

(2)动子和线圈在在L-G时间段内的位移

否=”372)

从〃时刻到返回初始位置时间内的位移

X2=X-X1

根据法拉第电磁感应定律有

E=M

Δ/

据电荷量的定义式

q=lZ

据闭合电路欧姆定律

E

R+人

解得从A时刻到返回初始位置时间内电荷量

ΔΦ

q=n-------

R+4

其中

ΔΦ=Blx2

动子和线圈从4时刻到返回时间内,只受磁场力作用，根据动量定理有

Fat=mv2

又因为安培力的冲量

答案第10页，共13页

F安Z=nBIl∖t=nBlq

由

v2=a(t.-t2)

联立可得

v2=33m∕s

故图丙中彩的数值为-33m∕s

-ɔ2o

H.(1)E=-^2∙;(2)(-2L,0)；(3)-πl}

ZeL9

【详解】(1)在第一象限内，做类平抛运动

ON=Vof

1J

Lr=-at

2

根据牛顿第二定律

eE=ma

解得

3fflv

r=O

-IeL

(2)粒子射入磁场时，速度方向与)，轴夹角的正切值

tanθ=—=ʌ/ɜ

%

速度大小

v=-=2v