2021届北京高三二模物理汇编：力学、电学（计算题）（含答案）.docx

1、2021北京高三二模物理汇编：力学、电学（计算题）模块一：力学计算【2021 海淀二模，18】如图17甲所示，运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶在冰面上滑行，在不与其他冰壶碰撞的情况下，最终停在远处的某个位置。按比赛规则，冰壶投出后，可以用毛刷在其滑行前方来回摩擦冰面，减小冰壶与冰面间的动摩擦因数以调节冰壶的运动。将冰壶的运动简化为直线运动且不考虑冰壶的转动。已知未摩擦冰面时，冰壶与冰面间的动摩擦因数为0.02。重力加速度g取10m/s2。（1）在图17乙中，画出冰壶投出后在冰面上滑行时的受力示意图；（2）运动员以3.6m/s的水平速度将冰壶投出，求冰壶能在冰面上滑行的最大距离s；（3）若运动

2、员仍以3.6m/s的水平速度将冰壶投出，滑行一段距离后，其队友在冰壶滑行前方摩擦冰面，使冰壶与冰面间的动摩擦因数变为原来的90%。已知冰壶运动过程中，滑过被毛刷摩擦过的冰面长度为6m，求与不摩擦冰面相比，冰壶多滑行的距离s。图17甲乙v【2021 朝阳二模，17】2021年3月，在自由式滑雪世锦赛中，我国小将谷爱凌夺得两枚金牌。我们将她在滑雪坡面上向下滑行的一段过程，简化为小物块沿斜面下滑的过程，如图所示。已知物块质量为m，与斜面间的动摩擦因数为，斜面倾角为，重力加速度为g，不计空气阻力。（1） 在图中画出物块的受力示意图；（2） 求物块沿斜面下滑的加速度大小a；（3） 求物块沿斜面下滑的速度

3、大小为v时，重力的瞬时功率P。【2021顺义二模，17】民航客机一般都有紧急出口，发生意外情况的飞机紧急着陆后，打开紧急出口，狭长的气囊会自动充气，形成一个连接出口与地面的斜面，旅客可沿斜滑行到地上，如图甲所示。图乙是其简化模型，若紧急出口距地面的高度h=3.0m，气囊所构成的斜面长度L=5.0m。质量m=50kg的某旅客从斜面顶端由静止开始滑到斜面底端，已知该旅客与斜面间的动摩擦因数=0.5，不计空气阻力及斜面的形变，下滑过程中该旅客可视为质点，重力加速度g取。求该旅客（1）沿斜面下滑的加速度；（2）滑到斜面底端时的动能；（3）从斜面顶端滑到斜面底端的过程中所受摩擦力的冲量。【2021房山二

4、模，17】如图20所示，桌面距水平地面高h=0.80m，左边缘有一质量mA=1.0kg的物块A以v0=5.0m/s的初速度沿桌面向右运动，经过位移s=1.8m与放在桌面右边缘O点的物块B发生正碰，碰后物块A的速度变为0，物块B离开桌面后落到地面上。若两物块均可视为质点，它们的碰撞时间极短，物块A与桌面间的动摩擦因数=0.25，物块B的质量mB=1.6kg，重力加速度g=10m/s2。求：（1）两物块碰撞前瞬间，物块A的速度大小vA；（2）物块B落地点到桌边缘O点的水平距离x；（3）物块A与B碰撞的过程中系统损失的机械能E。hO图20ABv0【2021 西城二模，18】某同学用实验室中的过山车模

5、型研究过山车的原理。如图所示，将质量为m的小球从倾斜轨道上的某一位置由静止释放，小球将沿着轨道运动到最低点后进入圆轨道。他通过测量得到圆轨道的半径为R。已知重力加速度为g。（1）小球能够顺利通过圆轨道最高点的最小速度v为多少？（2）若不考虑摩擦等阻力，要使小球恰能通过圆轨道的最高点，小球的释放点距轨道最低点的高度差h为多少？（3）该同学经过反复尝试，发现要使小球恰能通过圆轨道的最高点，小球的释放点距轨道最低点的高度差比（2）的计算结果高Dh，则从释放点运动到圆轨道最高点的过程中小球损失的机械能DE为多少？【2021 丰台二模，17】 用如图所示装置用来演示小球在竖直面内的圆周运动，倾斜轨道下端

6、与半径为R的竖直圆轨道相切于最低点A。质量为m的小球从轨道上某点无初速滚下，该点距离圆轨道最低点A的竖直高度为h。小球经过最低点A时的速度大小为v，经过最高点B时恰好对轨道无压力。已知重力加速度g，求：（1）小球经过最高点B时速度的大小；（2）小球经过最低点A时对轨道压力的大小；（3）小球从开始运动到圆轨道最高点过程中损失的机械能。模块二：电学计算【2021顺义二模，18】静止在太空的飞行器上有一种装置，它利用电场加速带电粒子，形成向外发射的粒子流，从而对飞行器产生反冲力，使其获得加速度。已知飞行器的质量为M，发射的是初速度为零的3价阳离子，射出时阳离子的速度为v，每秒发射阳离子的个数为N，每

7、个阳离子的质量为m，单位电荷的电量为e，不计阳离子间的相互作用力和发射阳离子后飞行器质量的变化，求：（1）电场的加速电压U；（2）发射器的发射功率P；（3）飞行器获得的加速度。【2021 西城二模，17】电场对放入其中的电荷有力的作用。如图所示，带电球C置于铁架台旁，把系在丝线上的带电小球A挂在铁架台的P点。小球A静止时与带电球C处于同一水平线上，丝线与竖直方向的偏角为。已知A球的质量为m，电荷量为+q，重力加速度为g，静电力常量为k，两球可视为点电荷。（1）画出小球A静止时的受力图，并求带电球C对小球A的静电力F的大小；（2）写出电场强度的定义式，并据此求出带电球C在小球A所在处产生的电场的

8、场强EA的大小和方向；（3）若已知小球A静止时与带电球C的距离为r，求带电球C所带的电荷量Q。CAPa【2021 丰台二模，18】如图所示， 用一条长l=0.2 m的绝缘轻绳悬挂一个带电小球，小球质量m=1.010-2kg，所带电荷量q =2.010-8C。现加一水平方向的匀强电场，电场区域足够大，平衡时绝缘绳与竖直方向夹角=37，已知g=10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8。（1）求匀强电场电场强度的大小；（2）若将轻绳向右拉至水平后由静止释放，求小球到达最低点时的速度大小；（3）若在图中所示位置剪断轻绳，判断小球此后的运动情况，并求0.1s后小球的速度大小。【2021东城二

9、模，18】如图所示，在xoy平面上，一个以原点O为对称中心、边长为a的正方形区域内存在着匀强磁场。磁场方向垂直于xoy平面向里。在原点O处静止着一个放射性原子核，某时刻该核发生衰变，放出一个正电子和一个反冲核Y。已知正电子从O点射出时沿x轴正方向，而反冲核刚好不会离开磁场区域。不计重力影响和粒子间的相互作用。 （1）写出衰变方程。（2）画出反冲核在磁场中运动轨迹的示意图。 （3）求正电子在磁场中做圆周运动的半径R1和离开磁场区域时的横坐标x。yxO【2021 朝阳二模，18】如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨水平放置，间距为L，一端与阻值为R的电阻相连。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，

10、磁感应强度为B。一根质量为m的金属棒置于导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。t=0时金属棒以初速度v0沿导轨向右运动，不计空气阻力，不计导轨及金属棒的电阻。求：（1）t=0时金属棒产生的感应电动势大小E；（2）t=0时金属棒所受安培力的大小F；（3）t=0之后的整个运动过程中电阻R产生的热量Q。【2021东城二模，17】如图所示，一边长为L、阻值为R的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，它的一边与磁场的边界MN重合。线框在一大小为F的水平恒力作用下由静止开始向左运动，并最终以恒定的速度匀速离开磁场区域，线框离开磁场的全过程所

11、用时间为t0。（1）线框中感应电流的方向是顺时针还是逆时针？（2）求线框匀速运动时速度的大小v；（3）求被拉出磁场的过程中，线框中的平均感应电动势。MNB【2021 海淀二模，17】（9分）如图16所示，MN、PQ为两足够长的光滑平行金属导轨，两导轨的间距L=1.0m，导轨所在平面与水平面间夹角=37，N、Q间连接一阻值R=0.3的定值电阻，在导轨所在空间内有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.2T。将一根质量m=0.1kg的金属棒ab垂直于MN、PQ方向置于导轨上，金属棒与导轨接触的两点间的电阻r=0.2，导轨的电阻可忽略不计。现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与

12、导轨垂直，且与导轨接触良好。重力加速度g取10m/s2，已知sin37=0.6，cos37=0.8。求金属棒沿导轨：（1）开始下滑时的加速度大小a；（2）下滑过程中的最大速度大小v；（3）以最大速度下滑时，电阻R的电功率大小P。图16RMQbaBPN【2021 房山二模，18】有一条横截面积为S的铜导线，通过的电流I。铜的密度，铜的摩尔质量M，阿伏加德罗常数NA，电子的电量e。（1）求导线单位长度中铜原子的个数；（2）若导线中每个铜原子贡献一个自由电子,求导线中自由电子定向移动的速率；（3）通常情况下，导体两端加上电压，自由电子定向移动的平均速率约为10-4 m/s。一个电子通过一条1m长的导

13、体需要几个小时！这与闭合开关电灯马上发光明显不符。请你用自由电子定向移动解释闭合开关电灯马上发光的原因。2021北京高三二模物理汇编：力学、电学（计算题）参考答案模块一：力学计算【2021 海淀二模，18】【答案】（1）冰壶受力如答图1所示（3分）mg答图1Nf（2）根据牛顿第二定律有mg=ma （1分）根据运动学公式有0v2=2as （1分）联立解得 s=32.4m （1分）（3）设冰壶滑过的未摩擦的冰面长度为s，摩擦过的冰面长度为s0，根据动能定理有mgs0.9mgs0=0 （2分）解得 s=27m因此 s= s+ s0s=0.6m （1分）【2021 朝阳二模，17】【答案】（1） （3

14、分）（2）由牛顿第二定律 得 （3分） （3）由功率的表达式有 （3分） 【2021顺义二模，17】【答案】（9分）（1）由牛顿第二定律和几何关系可得： （2）旅客从顶端滑到底端过程中，由动能定理可得：（3）两物块碰撞后粘在一起运动时的速度为，满足动量守恒 解得：方向沿斜面向上【2021房山二模，17】【答案】【2021 西城二模，18】【答案】（1）小球恰能通过最高点时，根据牛顿第二定律有（2分）解得（1分）因此小球能够顺利通过圆轨道最高点的最小速度（2）若不考虑摩擦等阻力，小球从释放点运动到圆轨道最高点的过程，根据动能定理有（2分）解得（1分）要使小球恰能通过圆轨道的最高点，小球的释放点距

15、轨道最低点的高度差（3）以轨道最低点所在平面为零势能面，从释放点运动到圆轨道最高点的过程中小球损失的机械能由（2）可知代入得（3分）【2021 丰台二模，17】【答案】（1）因为小球在B点恰好对轨道无压力，根据牛顿第二定律：（2分） （1分）（2）小球在最低点A处，根据牛顿第二定律：（1分）由牛顿第三定律，球对轨道压力 （1分）（1分）（3）对小球从开始释放到最高点B的过程，由能量守恒定律（2分）（1分）模块二：电学计算【2021顺义二模，18】【答案】（9分）（1）由动能定理可得 （3分）（2）发射功率可表示为（3分）（3）设射出离子后飞行器的速度为，喷射时间为t，根据动量守恒定律，可得 （

16、3分）【2021 西城二模，17】【答案】（1）小球A受力如答图1所示（1分）mgFFT答图1根据平衡条件可知（2分）（2）电场强度的定义式（1分）带电球C在小球A所在处产生的电场的场强（1分）方向水平向右（1分）（3）根据库仑定律（2分）解得（1分）【2021 丰台二模，18】【答案】(1)小球静止，受力平衡：（2分）得： N/C（1分）(2)小球由静止释放至最低点过程中，由动能定理：（2分）得： m/s（1分）(3)剪断轻绳后，小球做匀加速直线运动。 （1分）根据牛顿第二定律可得：（1分）（1分）【2021东城二模，18】【答案】（9分）（1）（2）见答图yxO（3）由于该核衰变的过程满足

17、动量守恒定律，因此可知正电子和反冲核的动量大小相等，方向相反；它们在磁场中做圆周运动时满足，可知做圆周运动的半径因此正电子的半径R1与反冲核的半径 R2满足 由反冲核刚好不会离开磁场区域可知，因此正电子离开磁场时的横坐标x=。【2021 朝阳二模，18】【答案】（1） 由法拉第电磁感应定律得 （3分）（2） 由闭合电路欧姆定律及F=BIL 得： （3分）（3） 由功能关系 （3分）【2021东城二模，17】【答案】（9分）（1）逆时针（2） 当线框匀速运动时外力F与安培力大小相等，因此有，得。（3）由，得【2021 海淀二模，17】【答案】（9分）（1）金属棒沿导轨开始下滑时，根据牛顿第二定律有mgsin37=ma （2分） 解得 a= gsin37=6m/s2 （1分） （2）当金属棒的加速度为0时，速度达到最大，此时有mgsin37=BIL （1分） 由法拉第电磁感应定律及闭合电路欧姆定律有 （2分） 联立解得 v=7.5m/s （1分） （3）电阻R的电功率P=I2R=2.7W （2分） 【2021 房山二模，18】【答案】