天津市河西区2021届-2023届高考物理三年模拟（二模）按题型分类汇编-02解答题（含解析）

天津市河西区2021届-2023届高考物理三年模拟（二模）按题型分类汇编-02解答题 一、解答题 1．（2023·天津河西·统考二模）如图所示，质量M=0.2kg的滑块套在光滑的水平轨道上，质量m=0.1kg的小球通过长L=0.5m的轻质细杆与滑块上的光滑轴O连接，小球和轻杆可在竖直平面内绕O轴自由转动，开始轻杆处于水平状态，现给小球一个竖直向上的初速度=4m/s，不计空气阻力，重力加速度g取。 （1）若锁定滑块，求小球通过最高点P时对轻杆的作用力F的大小和方向； （2）若解除对滑块的锁定，求从小球开始运动至到达最高点过程中，滑块移动的距离x； （3）若解除对滑块的锁定，求小球运动至最高点时的速度v和此时滑块的速度v。 2．（2023·天津河西·统考二模）如图所示，两平行金属板A、B长度为l，直流电源能提供的最大电压为U，位于极板左侧中央的粒子源可以沿水平方向向右连续发射质量为m、电荷量为－q、重力不计的带电粒子，射入板间的粒子速度均为，在极板右侧有一个垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，分布在环带区域中，该环带的内外圆的圆心与两板间的中心重合于O点，环带的内圆半径为R1．当变阻器滑动触头滑至b点时，带电粒子恰能从右侧极板边缘射向右侧磁场。 （1）问从板间右侧射出的粒子速度的最大值是多少 （2）若粒子射出电场时，速度的反向延长线与所在直线交于点，试证明点与极板右端边缘的水平距离，即与O重合，所有粒子都好像从两板的中心射出一样； （3）为使粒子不从磁场右侧穿出，求环带磁场的最小宽度d。 3．（2023·天津河西·统考二模）利用超导体可以实现磁悬浮，如图甲是超导磁悬浮的示意图。在水平桌面上有一个周长为L的超导圆环，将一块永磁铁沿圆环中心轴线从圆环的正上方缓慢向下移动，由于超导圆环与永磁铁之间有排斥力。结果永磁铁能够悬浮在超导圆环的正上方高处。 （1）从上向下看，试判断超导圆环中的电流方向； （2）若此时超导圆环中的电流强度为。圆环所处位置的磁感应强度为、磁场方向与水平方向的夹角为，求超导圆环所受的安培力F； （3）在接下来的几周时间内，发现永磁铁在缓慢下移。经过较长时间后，永磁铁的平衡位置变为离桌面高处。有一种观点认为超导体也有很微小的电阻率，只是现在一般仪器无法直接测得超导圆环内电流的变化造成了永磁铁下移，若已知永磁铁在高处时，圆环所处位置的磁感应强度大小为，磁场方向与水平方向的夹角为，永磁铁的质量为m，重力加速度为g。 a、永磁铁的平衡位置变为离桌面高处时，求超导圆环内的电流强度； b、若超导圆环中的电流强度的平方随时间变化的图像如图乙所示，且超导圆环的横截面积为S，求该超导圆环的电阻率。 4．（2021·天津河西·统考二模）如图所示，滑块在平行于斜面方向的恒定拉力F作用下从A点由静止开始向上运动，运动到C点（未标出）时撤去拉力，滑块继续上滑到B点速度为零。接着滑块又沿斜面下滑，到A点时滑块的速度vA=6m/s。已知滑块从A点运动到B点的时间与从B点运动到A点的时间相等。 (1)求滑块上滑经过C点时的速度； (2)若C点是AB的中点，求拉力F与滑块所受摩擦力f的大小之比； (3)在(2)问条件下，求A、B两点间的高度差（g取10m/s2）。 5．（2021·天津河西·统考二模）如图所示，两条平行的金属导轨相距L=1m，金属导轨的倾斜部分与水平方向的夹角为37°，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN和PQ的质量均为m=0.2kg电阻分别为RMN=1和RPQ=2，MN置于水平导轨上，与水平导轨间的动摩擦因数=0.5，PQ置于光滑的倾斜导轨上，两根金属棒均与导轨垂直且接触良好，从时刻起，MN棒在水平外力F1的作用下由静止开始以a=1m/s2的加速度向右做匀加速t=0直线运动，PQ则在平行于斜面方向的力F2作用下保持静止状态，t=3s时，PQ棒消耗的电功率为8 ... ...