2023年高考物理全國甲卷真題變式·分層精準(zhǔn)練：第12題

更新時(shí)間：2023-06-13 瀏覽次數(shù)：176 類型：二輪復(fù)習(xí)

一、原題

1. (2023·全國甲卷) 如圖，水平桌面上固定一光滑U型金屬導(dǎo)軌，其平行部分的間距為1，導(dǎo)軌的最右端與桌子右邊緣對(duì)齊，導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)。導(dǎo)軌所在區(qū)域有方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一質(zhì)量為m、電阻為R、長(zhǎng)度也為l的金屬棒P靜止在導(dǎo)軌上。導(dǎo)軌上質(zhì)量為3m的絕緣棒Q位于P的左側(cè)，以大小為v₀的速度向P運(yùn)動(dòng)并與P發(fā)生彈性碰撞，碰撞時(shí)間很短。碰撞一次后，P和Q先后從導(dǎo)軌的最右端滑出導(dǎo)軌，并落在地面上同一地點(diǎn)。P在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩端與導(dǎo)軌接觸良好，P與Q始終平行。不計(jì)空氣阻力。求
1. （1）金屬棒P滑出導(dǎo)軌時(shí)的速度大??；
2. （2）金屬體P在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的熱量；
3. （3）與P碰撞后，絕緣棒Q在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。
答案解析收藏糾錯(cuò) + 選題

二、基礎(chǔ)

2. (2023高二下·浙江月考) 據(jù)報(bào)道，海南瓊中法院審結(jié)了一起高空拋物致人身體損害案件，七旬老人紀(jì)某被盒裝牛奶砸傷，9歲男童高空拋物，其家屬被判賠償7萬余元。城市進(jìn)入高樓時(shí)代后，高空墜物已成為危害極大的社會(huì)安全問題。小張同學(xué)想用所學(xué)的物理知識(shí)來作檢驗(yàn)，他建立了如下的情景：如圖，250mL牛奶的質(zhì)量為300g，高度為10cm，設(shè)想從18樓（離地45m高）由靜止開始釋放，直立落地后高度減為原來的一半時(shí)速度變?yōu)?，此過程把牛奶頂端的運(yùn)動(dòng)處理為勻減速運(yùn)動(dòng)并作為撞擊地面的時(shí)間。不計(jì)空氣阻力，g取10m/s²。幫小張同學(xué)求：
1. （1）牛奶落地時(shí)的速度大小；
2. （2）牛奶在撞擊地面過程中對(duì)地面的平均沖擊力大小。
答案解析收藏糾錯(cuò) + 選題
3. (2023高二上·上饒期末) 2022年，球王梅西率阿根廷隊(duì)獲得卡塔爾世界杯冠軍，捧起了大力神杯。圖中球王梅西練習(xí)用頭顛球的場(chǎng)景。某一次足球由靜止下落到頭頂?shù)乃俣却笮?img class="mathml" src="http://math.21cnjy.com/MathMLToImage?mml=%3Cmath+xmlns%3D%22http%3A%2F%2Fwww.w3.org%2F1998%2FMath%2FMathML%22%3E%3Cmrow%3E%3Cmsub%3E%3Cmi%3Ev%3C%2Fmi%3E%3Cmn%3E1%3C%2Fmn%3E%3C%2Fmsub%3E%3Cmo%3E%3D%3C%2Fmo%3E%3Cmn%3E3%3C%2Fmn%3E%3Cmtext%3Em%2Fs%3C%2Fmtext%3E%3C%2Fmrow%3E%3C%2Fmath%3E" style="max-width:100%;vertical-align: middle;"> ，被重新豎直向上頂起離開頭頂時(shí)的速度大小 $\text{[math]}$ 。已知足球與頭部的作用時(shí)間為 $\text{[math]}$ ，足球的質(zhì)量為 $\text{[math]}$ ，空氣阻力不計(jì)，重力加速度 $\text{[math]}$ 取 $\text{[math]}$ ，在足球與頭頂相互作用的過程中，求：
1. （1）足球的動(dòng)量變化量的大小；
2. （2）頭頂受到足球的平均作用力的大小。
答案解析收藏糾錯(cuò) + 選題
4. (2022高二下·贛州期末) 短道速滑接力賽是北京冬奧會(huì)上極具觀賞性的比賽項(xiàng)目之一，如圖所示為A、B兩選手在比賽中的某次交接棒過程。A的質(zhì)量 $\text{[math]}$ ， B的質(zhì)量 $\text{[math]}$ ，交接開始時(shí)A在前接棒，B在后交棒，交棒前兩人均以 $\text{[math]}$ 的速度向前滑行。交棒時(shí)B從后面用力推A，當(dāng)兩人分開時(shí)B的速度變?yōu)?img class="mathml" src="http://math.21cnjy.com/MathMLToImage?mml=%3Cmath+xmlns%3D%22http%3A%2F%2Fwww.w3.org%2F1998%2FMath%2FMathML%22%3E%3Cmsub%3E%3Cmrow%3E%3Cmi%3Ev%3C%2Fmi%3E%3C%2Fmrow%3E%3Cmrow%3E%3Cmn%3E1%3C%2Fmn%3E%3C%2Fmrow%3E%3C%2Fmsub%3E%3Cmo%3E%3D%3C%2Fmo%3E%3Cmn%3E6%3C%2Fmn%3E%3Cmtext%3Em%3C%2Fmtext%3E%3Cmtext%3E%2F%3C%2Fmtext%3E%3Cmtext%3Es%3C%2Fmtext%3E%3C%2Fmath%3E" style="max-width:100%;vertical-align: middle;"> ，方向仍然向前，不計(jì)兩人所受冰面的摩擦力，且交接棒前后瞬間兩人均在一條直線上運(yùn)動(dòng)。
1. （1）求兩人分開時(shí)A的速度大??；
2. （2）交接棒過程要消耗B體內(nèi)的生物能，設(shè)這些能量全部轉(zhuǎn)化為兩人的動(dòng)能，且不計(jì)其它力做功，求B消耗的生物能E。
答案解析收藏糾錯(cuò) + 選題
5. (2021高一下·鄭州期末) 某地有一風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可形成半徑為 $\text{[math]}$ 的圓面。某時(shí)間內(nèi)該地區(qū)的風(fēng)速恒定為 $\text{[math]}$ ，風(fēng)向恰好跟葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的圓面垂直，已知空氣的密度為 $\text{[math]}$ ，假設(shè)這個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)能將此圓面內(nèi)10%的空氣動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能。求：
1. （1）單位時(shí)間內(nèi)沖擊風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片圓面的氣流的動(dòng)能；
2. （2）此風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率。
答案解析收藏糾錯(cuò) + 選題
6. (2020高三上·豐臺(tái)期中) 如圖所示為某公園的大型滑梯，滑梯長(zhǎng)度L=9m，滑梯平面與水平面夾角θ=37°，滑梯底端與水平面平滑連接。某同學(xué)從滑梯頂端由靜止滑下，與傾斜接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ₁=0.5，與水平接觸面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ₂=0.6。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s² ，求：
1. （1）該同學(xué)在斜面上下滑時(shí)的加速度大??；
2. （2）該同學(xué)滑到斜面底端時(shí)的速度大小；
3. （3）該同學(xué)在水平面上滑行的距離。
答案解析收藏糾錯(cuò) + 選題

三、鞏固

7. (2023·贛州模擬) 如圖所示為某精密電子器件防撞裝置，電子器件T和滑軌PQNM固定在一起，總質(zhì)量為 $\text{[math]}$ ，滑軌內(nèi)置磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。受撞滑塊K套在PQ，MN滑軌內(nèi)，滑塊K上嵌有閉合線圈abcd，線圈abcd總電阻為R，匝數(shù)為n，bc邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，滑塊K（含線圈）質(zhì)量為 $\text{[math]}$ ，設(shè)T、K一起在光滑水平面上以速度 $\text{[math]}$ 向左運(yùn)動(dòng)，K與質(zhì)量為 $\text{[math]}$ 的靜止障礙物C相撞后結(jié)為一體后繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。不計(jì)滑塊與滑軌間的摩擦作用，ab大于滑軌長(zhǎng)度。
1. （1）求滑塊K與C碰撞后瞬間速度大小和bc邊受到的最大安培力；
2. （2）設(shè)滑軌足夠長(zhǎng)，防撞裝置和障礙物C所吸收的總機(jī)械能；
3. （3）為使保險(xiǎn)杠線圈bc邊不與器件T發(fā)生直接碰撞，求滑軌的長(zhǎng)度滿足的條件。
答案解析收藏糾錯(cuò) + 選題
8. (2023·淄博模擬) 2023年1月15日，長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭以“一箭十四星”發(fā)射方式成功將齊魯二號(hào)、三號(hào)等14顆衛(wèi)星發(fā)射升空。已知火箭的總質(zhì)量 $\text{[math]}$ ，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火后從尾部豎直向下噴出高溫高壓氣體而獲得動(dòng)力?；鸺膊繃娍跈M截面積 $\text{[math]}$ ，噴出氣體的密度 $\text{[math]}$ ，火箭點(diǎn)火瞬間豎直向下噴出氣體相對(duì)地面的速度大小 $\text{[math]}$ ，此后火箭向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，取重力加速度大小 $\text{[math]}$ ，不考慮火箭由于噴氣帶來的質(zhì)量變化，忽略地球的自轉(zhuǎn)以及高度的變化對(duì)重力加速度的影響，空氣阻力不計(jì)。求：
1. （1）點(diǎn)火瞬間，火箭因噴出氣體獲得的動(dòng)力大小F；
2. （2）從點(diǎn)火開始計(jì)時(shí)，火箭運(yùn)行 $\text{[math]}$ 過程中火箭動(dòng)力所做的功W。
答案解析收藏糾錯(cuò) + 選題
9. (2023·汕頭模擬) 如圖，L形滑板A靜止在粗糙水平面上，在A上距離其左端為3l處靜置小木塊B，AB之間光滑；水平面上距離A右端處靜止著一滑塊C，A和C與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ。ABC的質(zhì)量均為m，AB、AC之間的碰撞都屬于完全非彈性碰撞且不粘連?，F(xiàn)對(duì)A施加水平向右的恒定推力，當(dāng)AC相碰瞬間撤去，碰撞后瞬間AC的速度 $\text{[math]}$ ，由于A板足夠長(zhǎng)，所以不考慮BC的相碰。已知重力加速度為g。求：
1. （1）水平推力F的大小；
2. （2）當(dāng)AC都停下時(shí)C離A板右端的距離d。
答案解析收藏糾錯(cuò) + 選題
10. (2023高二下·撫州開學(xué)考) 如圖所示，一對(duì)平行的光滑金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距L=0.5m，左端接有阻值 $\text{[math]}$ 的電阻。一質(zhì)量m=0.2kg、電阻 $\text{[math]}$ 的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上，整個(gè)裝置置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.4T。棒在水平向右的拉力F作用下，由靜止開始以 $\text{[math]}$ 的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)棒的位移x=9m時(shí)撤去力F，棒繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段距離后靜止。若導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)，棒在運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸。求：
1. （1）力F撤去前其大小隨時(shí)間變化的關(guān)系；
2. （2）撤去力F后電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q；
3. （3）撤去力F后金屬棒MN繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)的距離。
答案解析收藏糾錯(cuò) + 選題

四、提升

11. (2023·山東模擬) 如圖，水平面中間夾有一水平傳送帶，水平面與傳送帶上表面平齊且平滑連接，左側(cè)水平面上c點(diǎn)左側(cè)部分粗糙，右側(cè)部分光滑，傳送帶右側(cè)水平面光滑。質(zhì)量為 $\text{[math]}$ 的小滑塊P與固定擋板間有一根勁度系數(shù)為k=29.12N/m的輕彈簧（P與彈簧不拴接），初始時(shí)P放置在c點(diǎn)靜止且彈簧處于原長(zhǎng)。傳送帶初始靜止，在傳送帶左端點(diǎn)a處停放有一質(zhì)量為 $\text{[math]}$ 的小滑塊Q?，F(xiàn)給P施加一水平向左、大小為F=20.2N的恒力，使P向左運(yùn)動(dòng)，當(dāng)P速度為零時(shí)立即撤掉恒力，一段時(shí)間后P將與Q發(fā)生彈性碰撞（不計(jì)碰撞時(shí)間），以后P、Q間的碰撞都是彈性碰撞，在P、Q第一次碰撞時(shí)傳送帶由靜止開始做順時(shí)針方向的勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為 $\text{[math]}$ ，當(dāng)速度達(dá)到v=4m/s時(shí)傳送帶立即做勻減速運(yùn)動(dòng)直至速度減為零，加速度大小為 $\text{[math]}$ ，當(dāng)傳送帶速度減為零時(shí)，Q恰好運(yùn)動(dòng)到傳送帶右端點(diǎn)b處。已知P與水平面、傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為 $\text{[math]}$ ， Q與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù) $\text{[math]}$ ，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，彈簧的形變?cè)趶椥韵薅葍?nèi)，彈簧的彈性勢(shì)能表達(dá)式為 $\text{[math]}$ ， x為彈簧的形變量，重力加速度g取 $\text{[math]}$ ，不計(jì)空氣阻力。求：
1. （1） P與Q第一次碰前P的速度大??；
2. （2）為保證P與Q能夠相碰，求恒力的最小值；
3. （3） P、Q最終的速度大小；
4. （4） P、Q由于與傳送帶間的摩擦，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量。
答案解析收藏糾錯(cuò) + 選題
12. (2023·江蘇模擬) 豎直面內(nèi)的水平軌道上有一半徑為 $\text{[math]}$ 、圓心角為 $\text{[math]}$ 的固定光滑圓弧軌道，其底端緊靠一質(zhì)量為 $\text{[math]}$ 的長(zhǎng)木板，長(zhǎng)木板上表面與圓弧軌道底端平齊，長(zhǎng)木板右端放置一小物塊P，如圖甲所示。用足夠長(zhǎng)輕繩拴接的兩個(gè)小滑塊A、B分別置于圓弧軌道兩側(cè)，A剛好被鎖定在圓弧軌道上端，B懸停在空中?，F(xiàn)解除鎖定，A下滑至圓弧軌道底端時(shí)與P發(fā)生彈性碰撞（碰撞時(shí)間極短），碰撞后，A立即又被鎖定，P開始運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖乙所示，圖中的 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 均為未知量，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中P始終未滑離長(zhǎng)木板。已知A的質(zhì)量為 $\text{[math]}$ ， B、P的質(zhì)量均為 $\text{[math]}$ ， P與長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 $\text{[math]}$ ，長(zhǎng)木板與水平軌道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 $\text{[math]}$ ， P、A、B均可視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度大小為 $\text{[math]}$ 。求
1. （1） $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的值；
2. （2） $\text{[math]}$ 與 $\text{[math]}$ 過程，小物塊P、長(zhǎng)木板和水平軌道組成的系統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生內(nèi)能的比值。
答案解析收藏糾錯(cuò) + 選題
13. (2022高三上·江西期中) 如圖所示，表面水平的小車B靜止在光滑水平面上，小物塊A（可視為質(zhì)點(diǎn)）以初速度v從小車左端水平滑上小車，此后當(dāng)A、B恰好共速時(shí)，B與正前方靜置在墻內(nèi)水平均勻孔道中的細(xì)桿C發(fā)生碰撞。已知：A、B、C的質(zhì)量為m，所有的碰撞均為彈性碰撞，碰撞時(shí)間極短可忽略不計(jì)，A、B間和C與墻內(nèi)孔道間的滑動(dòng)摩擦力大小均為 $\text{[math]}$ ，重力加速度為g，小車表面及墻內(nèi)孔道均足夠長(zhǎng)。不計(jì)空氣阻力，則：
1. （1）求B、C的起始間距；
2. （2）若B、C可以發(fā)生二次碰撞，求第一次碰撞后到第二次碰撞前的過程中，B勻速運(yùn)動(dòng)的位移和C所運(yùn)動(dòng)的位移；
3. （3）若B、C只能發(fā)生二次碰撞，求細(xì)桿原來裸露在墻外的長(zhǎng)度滿足的條件。
答案解析收藏糾錯(cuò) + 選題
14. (2022高三上·徐州期中) 一游樂設(shè)施簡(jiǎn)化模型如圖所示，擋板1、2分別固定在光滑斜面的頂端和底端，相距為L(zhǎng)，A為一小滑塊，B為不計(jì)質(zhì)量的板（在外力的作用下可以瞬間獲得或失去速度），長(zhǎng)度 $\text{[math]}$ ， AB間的滑動(dòng)摩擦力大小恒等于A的重力，A、B與擋板的碰撞都是彈性碰撞，已知斜面的傾角 $\text{[math]}$ ，重力加速度為g。
1. （1）若將置于板上端的滑塊A以初速度為零釋放，求滑塊A到達(dá)擋板2時(shí)的速度大小。
2. （2）在擋板1處有發(fā)射裝置，可以將置于板上端的滑塊A沿平行于斜面的方向發(fā)向發(fā)射，要使滑塊A恰能回到擋板1處，求滑塊A需要的發(fā)射速度大小。
3. （3）在（2）中，若使滑塊A以初速度 $\text{[math]}$ 發(fā)射，求滑塊A做周期性運(yùn)動(dòng)時(shí)的周期。
答案解析收藏糾錯(cuò) + 選題
15. (2022高二下·阜陽期末) 如圖所示，質(zhì)量 $\text{[math]}$ 的長(zhǎng)木板靜置于光滑水平面上，木板左端有擋板，水平輕彈簧左端固定于擋板上，質(zhì)量 $\text{[math]}$ 可視為質(zhì)點(diǎn)的小物塊置于木板右端，物塊與彈簧右端相距 $\text{[math]}$ ?，F(xiàn)給物塊一大小 $\text{[math]}$ 、方向水平向左的瞬時(shí)沖量，物塊向左運(yùn)動(dòng)，與彈簧發(fā)生作用后，距木板右端 $\text{[math]}$ 處相對(duì)木板靜止。已知物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù) $\text{[math]}$ ，彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，重力加速度大小g取10 $\text{[math]}$ 。求：
1. （1）物塊剛獲得沖量后的速度大小v；
2. （2）系統(tǒng)在整個(gè)過程中產(chǎn)生的熱量Q；
3. （3）彈簧具有的彈性勢(shì)能的最大值 $\text{[math]}$ 。
答案解析收藏糾錯(cuò) + 選題
16. (2022·邢臺(tái)模擬) 有一質(zhì)量 $\text{[math]}$ 的長(zhǎng)木板靜止在光滑水平面上，某時(shí)刻A、B兩個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊同時(shí)從左右兩端滑上木板，兩個(gè)滑塊的初始速度大小相等且 $\text{[math]}$ ，兩個(gè)滑塊剛好沒有相碰。已知兩個(gè)滑塊與木板的動(dòng)摩擦因數(shù) $\text{[math]}$ ，兩個(gè)滑塊的質(zhì)量 $\text{[math]}$ ，當(dāng)?shù)刂亓铀俣?img class="mathml" src="http://math.21cnjy.com/MathMLToImage?mml=%3Cmath+xmlns%3D%22http%3A%2F%2Fwww.w3.org%2F1998%2FMath%2FMathML%22%3E%3Cmi%3Eg%3C%2Fmi%3E%3Cmo%3E%3D%3C%2Fmo%3E%3Cmn%3E1%3C%2Fmn%3E%3Cmn%3E0%3C%2Fmn%3E%3Cmtext%3Em%3C%2Fmtext%3E%3Cmtext%3E%2F%3C%2Fmtext%3E%3Cmsup%3E%3Cmrow%3E%3Cmtext%3Es%3C%2Fmtext%3E%3C%2Fmrow%3E%3Cmrow%3E%3Cmtext%3E2%3C%2Fmtext%3E%3C%2Fmrow%3E%3C%2Fmsup%3E%3C%2Fmath%3E" style="max-width:100%;vertical-align: middle;">。求：
1. （1）滑塊A最后的速度；
2. （2）此過程中系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量；
3. （3）木板的長(zhǎng)度。
答案解析收藏糾錯(cuò) + 選題