大题预测01 -冲刺2025年高考物理大题突破（天津专用）

第第页大题预测01（A组+B组+C组）【A组】（建议用时：30分钟满分：48分）解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。1.如图所示是过山车娱乐装置模型，将一弧形轨道末端与一条半径为R的光滑圆弧轨道平滑连接，两辆质量均为m的相同小车（可视为质点），中间夹住一根压缩的轻弹簧后锁定在一起，让两车从光滑弧形轨道上一定高度由静止滑下，当两车刚滑至最低点时解除锁定，轻弹簧将两车弹开，其中后车刚好停下，而前车沿圆弧轨道运动且恰能越过圆弧轨道最高点，重力加速度大小为g，求：(1)前车被弹出的过程中轻弹簧释放的弹性势能；(2)两车从静止下滑时距最低点的高度h。【答案】(1)(2)【详解】（1）设前车在最高点速度大小为，依题意有设前车在最低点位置与后车分离后速度大小为，根据机械能守恒定律有由以上两式得设两车分离前速度大小为，由动量守恒定律得解得根据机械能守恒定律可得分离前轻弹簧的弹性势能力（2）两车从h高处运动到最低点处机械能守恒，则解得2.如图所示，导体棒的质量、电阻、长度，导体棒横放在直角金属框架上且与导轨、垂直。金属框架放在绝缘水平面上，其质量、其与水平面间的动摩擦因数，框架上相互平行的导轨、相距为。框架只有部分具有电阻，该部分电阻。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度。垂直于棒施加的水平向右的恒力，棒从静止开始无摩擦地运动，始终与导轨保持良好接触；当棒运动到某处时，框架开始运动。以上过程流过棒的电荷量为。设框架与水平面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取。求：（1）框架开始运动时，棒中电流的大小和棒的加速度大小；（2）此过程棒的运动距离x和回路中产生的热量Q。【答案】（1），；（2），【详解】（1）设框架开始运动时，棒中的电流为I，棒加速度的大小为a。以框架为研究对象，有解得以棒为研究对象，有解得（2）设从棒开始运动到框架开始运动所经历的时间为t，此过程中回路中的平均感应电动势为，平均感应电流为。于是有根据闭合电路欧姆定律，有再根据可以求出设框架刚开始运动时棒的速度大小为v，于是有再结合可以解得3.如图所示，长为R的轻绳拴着质量为m的带电小球，将小球从与悬点等高的A点静止释放，释放时轻绳恰好伸直。小球运动到D点时将轻绳烧断，之后小球沿水平方向进入虚线右侧的竖直平面内。在竖直虚线左侧存在竖直向上的匀强电场，电场强度大小为E；在竖直虚线右侧存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，电场强度大小也为E，磁感应强度大小为B。在右侧电磁场区域中的竖直平面内有一半径为R的理想圆形屏蔽区（没有电场和磁场），屏蔽区的圆心O与D点在同一水平线上，OD间的距离为2R，A、O、D三点在同一竖直面内。已知小球在电磁场区域恰好做匀速圆周运动，重力加速度为g，不计空气阻力及小球运动引起的电磁场变化。求：（1）小球所带电荷量q及电性；（2）小球到达D点时对绳子的拉力大小；（3）为使小球不能进入电磁场屏蔽区，磁感应强度B的最小值。【答案】（1），负电；（2）6mg；（3）【详解】（1）小球在电磁场区域做匀速圆周运动，所受重力和电场力平衡，所以电场力方向向上，小球带负电，有qE=mg解得（2）小球从A点运动到D点过程中，设小球经过D点时的速度大小为v，根据动能定理可得mgR＋qER=mv2解得T-mg-Eq=m解得T=6mg（3）设小球在电磁场区域中做匀速圆周运动的半径为r，根据牛顿第二定律有解得可知B越小，r越大，当小球运动轨迹恰好与电磁场屏蔽区边界相切时，r有最大值，B有最小值，如图所示根据几何关系有（2R）2＋r2=(r＋R）2解得【B组】（建议用时：30分钟满分：48分）解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。1.冰壶运动是冰上进行的一种投掷性竞赛项目，它考验参与者的体能与脑力，展现动静之美，取舍之智慧，已列入冬奥会比赛项目．在一次冰壶运动训练中，如图所示，使用的红冰壶和黄冰壶的质量都是，开始时黄冰壶静止在冰面上，红冰壶以一定速度向前运动并和黄冰壶发生对心正碰，碰撞时间极短，碰撞后红冰壶速度为，黄冰壶速度为．它们与冰面的动摩擦因数均为0.05，重力加速度取．求：(1)红冰壶碰撞前瞬间的速度大小；(2)两冰壶在碰撞过程中损失的机械能；(3)若碰撞之后两冰壶一直匀减速到0，那么最终两冰壶之间的距离．【答案】(1)(2)(3)【详解】（1）选红冰壶原来速度方向为正方向，由动量守恒有代入数据可得由能量守恒定律代入数据可得碰撞后红冰壶滑行过程中碰撞后黄冰壶滑行过程中静止时两冰壶相距代入数据可得2.如图所示，空间直角坐标系（垂直纸面向外为z轴正方向，未画出），在xOy平面内y轴右侧有I和Ⅱ两个区域，I区域存在磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外的匀强磁场，I区域的宽度为d，II区域同时存在范围足够大的匀强电场和匀强磁场，匀强电场沿y轴负方向，场强大小为，匀强磁场沿y轴正方向，磁感应强度大小也为B，坐标原点O有一粒子源，在xOy平面内向各个方向发射质量为m、电量为的相同速率粒子，由于I和Ⅱ区域间存在特殊挡板（厚度不计），只有粒子速度与挡板垂直时才能进入Ⅱ区域，穿过挡板时速度不变，其余粒子被挡板吸收，不计粒子重力和粒子间相互作用，求：（1）若让粒子能从原点O运动至挡板，则粒子速率至少多大；（2）若粒子速率均为，则挡板上被粒子击中区域的y坐标取值范围；（3）若粒子速率均为，求粒子第一次返回挡板时落点坐标。【答案】（1）；（2）；（3）【详解】（1）根据题意，设粒子在I区域内做圆周运动的半径为，由牛顿第二定律有解得可知，半径越小，速度越小，若让粒子能从原点O运动至挡板，由几何关系可知，当粒子沿轴正方向进入，恰好运动至挡板时，半径最小，则有解得（2）若粒子速率均为则粒子在I区域内做圆周运动的半径为根据旋转圆的方法得到粒子在I区域内运动能够击中挡板临界轨迹，如图所示由几何关系可得，上边界的轴坐标为下边界的轴坐标为则板上被粒子击中区域的y坐标取值范围（3）若粒子速率均为则粒子在I区域内做圆周运动的半径为由于只有粒子速度与挡板垂直时才能进入Ⅱ区域，可知，粒子沿轴正方向进入，恰好能能进入Ⅱ区域，由几何关系可得，进入Ⅱ区域的位置坐标为，粒子进入Ⅱ区域后，粒子在电场力的作用下，沿轴负方向做初速度为零的匀加速直线运动，由于Ⅱ区域磁场方向与平行，则粒子受到的洛伦兹力为由左手定则可知，方向沿轴正方向，粒子做匀速圆周运动，当粒子第一次返回挡板时有运动的时间为 粒子在轴方向上，有，解得则粒子第一次返回挡板时有综上所述，粒子第一次返回挡板时落点坐标为。3.用质量为m、电阻率为、横截面积为A的薄金属条制成边长为L的闭合正方形框aba＇b＇。如图所示，金属方框水平放在磁极的狭缝间，方框平面与磁场方向平行。设匀强磁场仅存在于相对磁极之间，其他地方的磁场忽略不计。可认为方框的aa＇边和bb＇边都处在磁极之间，极间磁感应强度大小为B。方框从静止开始释放，其平面在下落过程中保持水平（不计空气阻力，方框也没与磁极发生接触）。（1）已知方框下落高度为h时，其速度为vt（vt<vm）。求在此过程中方框内产生的焦耳热；（2）求方框下落的最大速度（设磁场区域在竖直方向足够长）；（3）若将方框质量不变、换成截面积的n匝线圈（总长度为4nL），并且将线圈首尾相连，求其下落的最大速度与的比值；【答案】（1）；（2）；（3）【详解】（1）根据能量守恒定律有解得此过程中方框内产生的焦耳热为（2）方框下落速度为v时，产生的感应电动势为感应电流为则安培力为方向竖直向上，方框下落过程，受到重力G及安培力F，当方框达到最大速度，即有根据电阻定律有则最大速度为（3）若将方框质量不变、换成截面积的n匝线圈（总长度为4nL），则有方框下落速度为v时，产生的感应电动势为感应电流为则安培力为方向竖直向上，方框下落过程，受到重力G及安培力，当方框达到最大速度，即有根据电阻定律有则最大速度为则其下落的最大速度与的比值为1:1【C组】（建议用时：30分钟满分：48分）解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。1..如图所示，可视为质点的小球A、B放置在光滑水平平台上。现使小球A以一定初速度沿水平平台向右运动，小球A、B发生弹性碰撞（碰撞时间极短）。小球A碰撞后从平台左边缘飞出，落到比平台低h=0.8m的水平地面时离平台左边缘的水平位移x=0.4m。小球B从平台右边缘飞出后刚好沿切线进入固定的竖直光滑圆弧轨道的D点，且恰好能通过圆弧轨道最高点C。已知小球A的质量m1=1kg，圆弧轨道的轨道半径R=0.4m，D点和圆弧轨道圆心O点的连线与竖直方向的夹角θ=60°，取重力加速度大小g=10m/s2，不计空气阻力，求：(1)碰撞后瞬间小球A的速度大小vA；(2)小球B经过D点时的速度大小vD；(3)小球A碰撞前的速度大小v0和小球B的质量m2。【答案】(1)1m/s(2)4m/s(3)3m/s，2kg【详解】（1）小球A做平抛运动，竖直方向上有水平方向上有解得（2）小球B恰好能通过圆弧轨道最高点C，有小球B从D点运动到C点，由动能定理有其中解得（3）小球B从平台右边缘飞出在空中做平抛运动，有小球A、B发生弹性碰撞，有解得，2.如图所示，两根电阻不计、足够长的平行光滑导轨，间距L=0.2m，上端接有定值电阻R（阻值未知），轨道平面与水平面的夹角θ=30°；间距d=0.1m的虚线EF、GH与导轨所围的区域有磁感应强度B=5T、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场；正方形导体框abcd，边长为L=0.2m，每边电阻均为r=1.5Ω。导体框从ab与EF间距离为x=0.1m处由静止释放，ab边刚进入磁场区域时恰好做匀速直线运动，且ab两端的电压Uab=0.25V。重力加速度g取10m/s2。求：（1）正方形导体框总质量m；（2）导体框ab边通过磁场区域的过程中，通过ab边的电荷量q及电阻R上产生的焦耳热Q。【答案】（1）0.1kg；（2）0.05C，【详解】（1）设导体框ab边进入磁场时的速度为v0，在导体框下滑x的过程中，有解得设ab边在磁场中运动时，电动势为E，ab中电流为I，则解得导体框abcd做匀速直线运动，则解得（2）设ab边通过磁场区域的时间为t，则解得，当导体框ab边进入磁场后，ad、bc边短路，所以外电路电阻为导体框cd边电阻r与定值电阻R并联，设电阻为，则电阻R上产生的焦耳热为解得，3.如图，Oxyz坐标系中，在空间x<0的区域Ⅰ内存在沿z轴负方向、磁感应强度大小的匀强磁场；在空间0<x≤0.2m的区域Ⅱ内存在沿x轴负方向、电场强度大小的匀强电场。从A（0.2m，0，0）点沿y轴正方向以的速度射入一带正电粒子，粒子比荷，此后当粒子再次穿过x轴正半轴时，撤去电场，在空间x≥0.2m且y>0区域Ⅲ内施加沿x轴负方向的匀强磁场和沿x轴正方向的匀强电场，其中、，同时在空间x≥0.2m且y<0区域Ⅳ内施加沿x轴负方向、磁感应强度大小未知的匀强磁场。从撤去电场时开始计算，当带电粒子第5次沿y轴负方向穿过xOz平面时恰好经过x轴上的P点（图中未画出）。已知，不计带电粒子重力，不考虑电磁场变化产生的影响，计算结果可保留根式，求（1）粒子第一次穿过y轴时的速度；（2）粒子经过x轴负半轴时的x坐标；（3）磁感应强度的大小及P点的x坐标。【答案】（1）；方向与y轴正方向成45°；（2）；（3）；【详解】（1）带电粒子进入区域Ⅱ做类平抛运动，轨迹如图沿x轴方向，有，，解得，，可得，即带电粒子到达y轴时，速度大小为，方向与y轴正方向成=45°。（2）带电粒子在