近三年2020-2022高考物理真题按题型分类汇编-解答题（含解析）

近三年2020-2022高考物理真题按题型分类汇编一解答题（含

解析）

一、解答题

1.（2022・全国•高考真题）将一小球水平抛出，使用频闪仪和照相机对运动的小球进行

拍摄，频闪仪每隔。.05s发出一次闪光。某次拍摄时，小球在抛出瞬间频闪仪恰好闪光,

拍摄的照片编辑后如图所示。图中的第一个小球为抛出瞬间的影像，每相邻两个球之间

被删去了3个影像，所标出的两个线段的长度名和s?之比为3：7o重力加速度大小取

g=10m/s2,忽略空气阻力。求在抛出瞬间小球速度的大小。

2.（2022•全国•高考真题）光点式检流计是一种可以测量微小电流的仪器，其简化的工

作原理示意图如图所示。图中A为轻质绝缘弹簧，C为位于纸面上的线圈，虚线框内有

与纸面垂直的匀强磁场；M为置于平台上的轻质小平面反射镜，轻质刚性细杆。的一

端与M固连且与镜面垂直、另一端与弹簧下端相连，P2为圆弧形的、带有均匀刻度的

透明读数条，PQ的圆心位于M的中心。使用前需调零:使线圈内没有电流通过时，M竖

直且与纸面垂直；入射细光束沿水平方向经P2上的。点射到M上后沿原路反射。线圈

通入电流后弹簧长度改变，使"发生倾斜，入射光束在M上的入射点仍近似处于尸。的

圆心，通过读取反射光射到P2上的位置，可以测得电流的大小。已知弹簧的劲度系数

为k,磁场磁感应强度大小为8,线圈C的匝数为N。沿水平方向的长度为/,细杆。

的长度为d,圆弧尸2的半径为r,d远大于弹簧长度改变量的绝对值。

（1）若在线圈中通入的微小电流为/,求平衡后弹簧长度改变量的绝对值Ax及PQ上反

射光点与。点间的弧长s；

（2）某同学用此装置测一微小电流，测量前未调零，将电流通入线圈后，尸。上反射光

点出现在。点上方，与。点间的弧长为马、保持其它条件不变，只将该电流反向接入,

则反射光点出现在。点下方，与。点间的弧长为$2。求待测电流的大小。

3.（2022•全国•统考高考真题）如图，容积均为％、缸壁可导热的A、8两汽缸放置在

压强为P。、温度为《的环境中；两汽缸的底部通过细管连通，A汽缸的顶部通过开口C

与外界相通：汽缸内的两活塞将缸内气体分成I、II、III、W四部分，其中第H、III部

分的体积分别为1％和;匕、环境压强保持不变，不计活塞的质量和体积，忽略摩擦。

o4

（1）将环境温度缓慢升高，求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度；

（2）将环境温度缓慢改变至27；,然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注入气体，求A

汽缸中的活塞到达汽缸底部后，3汽缸内第IV部分气体的压强。

4.（2022•全国•高考真题）如图，边长为a的正方形48C。为一棱镜的横截面，M为AB

边的中点。在截面所在的平面，一光线自M点射入棱镜，入射角为60。，经折射后在

8c边的N点恰好发生全反射，反射光线从C。边的尸点射出棱镜，求棱镜的折射率以

及尸、C两点之间的距离。

5.（2022•全国•统考高考真题）如图，一不可伸长的细绳的上端固定，下端系在边长为

/=0.40m的正方形金属框的一个顶点上。金属框的一条对角线水平，其下方有方向垂

直于金属框所在平面的匀强磁场。已知构成金属框的导线单位长度的阻值为

试卷第2页，共10页

2=5.0xl0~3Q/m;在f=0到/=3.0s时间内，磁感应强度大小随时间r的变化关系为

B（r）=0.3-0.k（SI）o求：

（1）f=2.0s时金属框所受安培力的大小；

（2）在t=0到f=2.0s时间内金属框产生的焦耳热。

6.（2022.全国.统考高考真题）如图（a）,一质量为机的物块A与轻质弹簧连接，静止

在光滑水平面上：物块8向A运动，/=0时与弹簧接触，至打=2办时与弹簧分离，第一

次碰撞结束，A、B的VT图像如图（b）所示。已知从7=0至/=»（）时间内，物块A运

动的距离为0.36卬°。A、B分离后，A滑上粗糙斜面，然后滑下，与一直在水平面上运

动的B再次碰撞，之后A再次滑上斜面，达到的最高点与前一次相同。斜面倾角为

仇sin6=0.6）,与水平面光滑连接。碰撞过程中弹簧始终处于弹性限度内。求

（1）第一次碰撞过程中，弹簧弹性势能的最大值；

（2）第一次碰撞过程中，弹簧压缩量的最大值；

（3）物块A与斜面间的动摩擦因数。

7.（2022•全国•高考真题）如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，

汽缸中活塞I和活塞II之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽缸

连接处有小卡销，活塞H不能通过连接处。活塞I、II的质量分别为2租、面积分

别为2S、S,弹簧原长为初始时系统处于平衡状态，此时弹簧的伸长量为QU,活

塞I、II到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体的温度为"。己知活塞外大气压强为

P。，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积。（重力加速度常量g）

（1）求弹簧的劲度系数；

（2）缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞n刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压

强和温度。

8.（2022•全国•图考真题）一细束单色光在三棱镜ABC的侧面AC上以大角度由。点入

射（入射面在棱镜的横截面内），入射角为3经折射后射至AB边的E点，如图所示，

逐渐减小i,E点向8点移动，当sini=3时，恰好没有光线从边射出棱镜，且

DE=DA,求棱镜的折射率。

9.（2021.全国•高考真题）一篮球质量为%=Q60kg,一运动员使其从距地面高度为

4=L8m处由静止自由落下，反弹高度为％=1.2m。若使篮球从距地面％=1.5m的高

度由静止下落，并在开始下落的同时向下拍球、球落地后反弹的高度也为L5m。假设

运动员拍球时对球的作用力为恒力，作用时间为"0.20s；该篮球每次与地面碰撞前后

的动能的比值不变。重力加速度大小取g=10m/s2,不计空气阻力。求：

（1）运动员拍球过程中对篮球所做的功；

（2）运动员拍球时对篮球的作用力的大小。

10.（2021•全国・高考真题）如图，一倾角为a的光滑固定斜面的顶端放有质量0.06kg

的U型导体框，导体框的电阻忽略不计；一电阻R=3。的金属棒CO的两端置于导体框

上，与导体框构成矩形回路CDE尸；E尸与斜面底边平行，长度Z=0.6m。初始时。与

3

E尸相距s°=0.4m,金属棒与导体框同时由静止开始下滑，金属棒下滑距离瓦=；7m后

进入一方向垂直于斜面的匀强磁场区域，磁场边界（图中虚线）与斜面底边平行；金属

棒在磁场中做匀速运动，直至离开磁场区域。当金属棒离开磁场的瞬间，导体框的防边

正好进入磁场，并在匀速运动一段距离后开始加速。已知金属棒与导体框之间始终接触

试卷第4页，共10页

良好，磁场的磁感应强度大小3=IT,重力加速度大小取g=lOm/s'sinc=0.6。求:

（1）金属棒在磁场中运动时所受安培力的大小；

（2）金属棒的质量以及金属棒与导体框之间的动摩擦因数；

（3）导体框匀速运动的距离。

11.（2021・全国•高考真题）如图，一玻璃装置放在水平桌面上，竖直玻璃管A、B、C

粗细均匀，A、B两管的上端封闭，C管上端开口，三管的下端在同一水平面内且相互

连通。A、B两管的长度分别为4=13.5cm,4=32cm。将水银从C管缓慢注入，直至

B、C两管内水银柱的高度差。=5cm。已知外界大气压为Po=75cmHg。求A、B两管

12.（2021.全国•高考真题）用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率。实验中用

A、B两个大头针确定入射光路、C、D两个大头针确定出射光路，。和分别是入射

点和出射点，如图（a）所示。测得玻璃砖厚度为〃=15.0mm,A到过。点的法线ON的

WAM-10.0mm,A/到玻璃砖的距离MO=20.0mm,O'到。A/的距离为s=5.0mm。

（i）求玻璃砖的折射率；

（ii）用另一块材料相同，但上下两表面不平行的玻璃砖继续实验，玻璃砖的截面如图

（6）所示。光从上表面入射，入射角从。逐渐增大，达到45。时，玻璃放下表面的出射

光线恰好消失。求此玻璃砖上下表面的夹角。

一边长为/o的正方形金属框abed固定在水平面内,

空间存在方向垂直于水平面、磁感应强度大小为3的匀强磁场。一长度大于J丸的均匀

导体棒以速率v自左向右在金属框上匀速滑过，滑动过程中导体棒始终与ac垂直且中

点位于ac上，导体棒与金属框接触良好。已知导体棒单位长度的电阻为r,金属框电阻

可忽略。将导体棒与a点之间的距离记为尤,求导体棒所受安培力的大小随x(0<%<A)

变化的关系式。

14.(2020•全国■统考高考真题)如图，相距L=11.5m的两平台位于同一水平面内，二者

之间用传送带相接。传送带向右匀速运动，其速度的大小v可以由驱动系统根据需要设

定。质量相=10kg的载物箱(可视为质点)，以初速度"=5.0m/s自左侧平台滑上传送

带。载物箱与传送带间的动摩擦因数〃=0.10,重力加速度取g=10m/s2。

(1)若v=4.0m/s,求载物箱通过传送带所需的时间；

(2)求载物箱到达右侧平台时所能达到的最大速度和最小速度；

(3)若尸6.0m/s,载物箱滑上传送带加=，$后，传送带速度突然变为零。求载物箱从左

侧平台向右侧平台运动的过程中，传送带对它的冲量。

试卷第6页，共10页

15.(2020•全国•高考真题)如图，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为”=18cm的

U型管，左管上端封闭，右管上端开口。右管中有高尸4cm的水银柱，水银柱上表面

离管口的距离/=12cm。管底水平段的体积可忽略。环境温度为。=283K。大气压强p°

=76cmHg,,

(i)现从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙)，恰好使水银柱下端到达右

管底部。此时水银柱的高度为多少？

(ii)再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体

的温度为多少？

16.(2020.全国.统考高考真题)如图，一折射率为百的材料制作的三棱镜，其横截面

为直角三角形ABC,ZA=90°,N3=30。。一束平行光平行于8c边从AB边射入棱镜，

不计光线在棱镜内的多次反射，求AC边与边上有光出射区域的长度的比值。

17.(2020•全国•高考真题)如图，在09区儿区域中存在方向垂直于纸面的

匀强磁场，磁感应强度B的大小可调，方向不变。一质量为电荷量为q(q>0)的

粒子以速度W从磁场区域左侧沿无轴进入磁场，不计重力。

(1)若粒子经磁场偏转后穿过y轴正半轴离开磁场，分析说明磁场的方向，并求在这

种情况下磁感应强度的最小值Bm；

(2)如果磁感应强度大小为与，粒子将通过虚线所示边界上的一点离开磁场。求粒子

在该点的运动方向与X轴正方向的夹角及该点到X轴的距离。

B

Vo

»f

Ohx

18.（2020•全国•统考高考真题）如图，一竖直圆管质量为M,下端距水平地面的高度为

H,顶端塞有一质量为机的小球。圆管由静止自由下落，与地面发生多次弹性碰撞，且

每次碰撞时间均极短；在运动过程中，管始终保持竖直。已知M=4〃z,球和管之间的滑

动摩擦力大小为4mg,g为重力加速度的大小，不计空气阻力。

（1）求管第一次与地面碰撞后的瞬间，管和球各自的加速度大小；

（2）管第一次落地弹起后，在上升过程中球没有从管中滑出，求管上升的最大高度；

（3）管第二次落地弹起的上升过程中，球仍没有从管中滑出，求圆管长度应满足的条

件。

19.（2020•全国•高考真题）潜水钟是一种水下救生设备，它是一个底部开口、上部封闭

的容器，外形与钟相似。潜水钟在水下时其内部上方空间里存有空气，以满足潜水员水

下避险的需要。为计算方便，将潜水钟简化为截面积为S、高度为仄开口向下的圆筒;

工作母船将潜水钟由水面上方开口向下吊放至深度为“的水下，如图所示。已知水的密

度为2，重力加速度大小为g,大气压强为po,反》/7,忽略温度的变化和水密度随深度

的变化。

（1）求进入圆筒内水的高度/;

（2）保持〃不变，压入空气使筒内的水全部排出，求压入的空气在其压强为po时的体

积。

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20.（2020•全国•高考真题）直角棱镜的折射率“=1.5,其横截面如图所示，图中/C=90。,

ZA=30%截面内一细束与BC边平行的光线，从棱镜边上的。点射入，经折射后射

到8C边上。

（1）光线在BC边上是否会发生全反射?说明理由;

求从AC边射出的光线与最初的入射光线夹角的正弦值。

21.（2020・全国•高考真题）我国自主研制了运-20重型运输机。飞机获得的升力大小厂

可用歹=仙2描写，左为系数；V是飞机在平直跑道上的滑行速度，厂与飞机所受重力相

等时的v称为飞机的起飞离地速度，已知飞机质量为1.21x10,kg时，起飞离地速度为66

m/s；装载货物后质量为1.69x105kg,装载货物前后起飞离地时的左值可视为不变。

（1）求飞机装载货物后的起飞离地速度;

（2）若该飞机装载货物后，从静止开始匀加速滑行1521m起飞离地，求飞机在滑行

过程中加速度的大小和所用的时间。

22.（2020•全国.高考真题）在一柱形区域内有匀强电场，柱的横截面积是以。为圆心,

半径为R的圆，为圆的直径，如图所示。质量为机，电荷量为q（q>0）的带电粒子

在纸面内自A点先后以不同的速度进入电场，速度方向与电场的方向垂直。己知刚进入

电场时速度为零的粒子，自圆周上的C点以速率如穿出电场，AC与A8的夹角6=60。。

运动中粒子仅受电场力作用。

（1）求电场强度的大小;

（2）为使粒子穿过电场后的动能增量最大，该粒子进入电场时的速度应为多大?

(3)为使粒子穿过电场前后动量变化量的大小为wwo,该粒子进入电场时的速度应为

多大？

23.(2020•全国•高考真题)甲、乙两个储气罐储存有同种气体(可视为理想气体)。甲

罐的容积为匕罐中气体的压强为P；乙罐的容积为2匕罐中气体的压强为g。。现通

过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温度相同且在调配

过程中保持不变，调配后两罐中气体的压强相等。求调配后：

(i)两罐中气体的压强；

(ii)甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。

24.(2020.全国.高考真题)一振动片以频率/做简谐振动时，固定在振动片上的两根细

杆同步周期性地触动水面上以6两点，两波源发出的波在水面上形成稳定的干涉图样。

C是水面上的一点，〃、b、C间的距离均为/,如图所示。已知除C点外，在QC连线上还

3

有其他振幅极大的点，其中距。最近的点到。的距离为三/。求：

(i)波的波长；

(ii)波的传播速度。

a・一、b

试卷第io页，共10页

参考答案:

,2君

1♦--------Hl/S

5

【详解】频闪仪每隔0.05s发出一次闪光，每相邻两个球之间被删去3个影像，故相邻两球

的时间间隔为

t=4T=0.05x4s=0.2s

设抛出瞬间小球的速度为%,每相邻两球间的水平方向上位移为工,竖直方向上的位移分别

为％、为，根据平抛运动位移公式有

X=VQt

1219

%=54=—xl0x0.22m=0.2m

2

%=/⑵)=；xl0x(0.42-0.22)m=0.6m

令x=y,则有

%=3M=3y

已标注的线段耳、s?分别为

1=Jd+y2

S2=4+(3»=/尤2+9y2

则有

y/x2+y2：y]x2+9y2=3:7

整理得

2五

x=------y

5

故在抛出瞬间小球的速度大小为

%=厂亍葩

cNBIl2NBIlrdk(s,+s,}

2.(1)――,一-一；(2)—9一〃

kdk4NBlr

【详解】(1)由题意当线圈中通入微小电流/时，线圈中的安培力为

F=NBII

根据胡克定律有

答案第1页，共23页

F=NBll=k\/^x\

NBIl

k

设此时细杆转过的弧度为仇则可知反射光线转过的弧度为2仇又因为

d»Ax,r»d

则

sin。-9,sin29=29

所以有

Ax二d'6

s=r-29

联立可得

2rINBIlr

As=——Ax=------

ddk

（2）因为测量前未调零，设没有通电流时偏移的弧长为■当初始时反射光点在。点上方,

通电流/'后根据前面的结论可知有

INBVlr

s=-------1-s

1}dk

当电流反向后有

INBVlr

--------s

dk

联立可得

7：成（心+$2）

4NBlr

同理可得初始时反射光点在O点下方结果也相同，故待测电流的大小为

答案第2页，共23页

/,/（、+$2）

—4NBIr

49

3.（1）T=-TQ-（2）P=~Po

【详解】(1)因两活塞的质量不计，则当环境温度升高时，IV内的气体压强总等于大气压强,

则该气体进行等压变化，则当B中的活塞刚到达汽缸底部时，由盖吕萨克定律可得

:匕V

4___j_o_

T~T

解得

4

(2)设当4中的活塞到达汽缸底部时III中气体的压强为°,则此时IV内的气体压强也等于p,

设此时IV内的气体的体积为V,贝|JII、III两部分气体被压缩的体积为％-V,则对气体IV

3V0

p

°'^r_Pv

To.2T。

对n、iii两部分气体

+P（V0-V）

To27；

联立解得

v=-K）

30

9

PR。

4A/7A/3-I

4.n=----,PC=---------a

22

【详解】光线在M点发生折射有

sin60°=nsind

由题知，光线经折射后在5C边的N点恰好发生全反射，则

sinC=—

n

C=90°-0

联立有

tandM

2

答案第3页，共23页

口

n=----

2

根据几何关系有

八MBa

tanu——

BN2BN

解得

NC=a-BN=a--^=

V3

再由

CPC

tan0=-----

NC

解得

PC=--------a

2

5.(1)0.04V2N;(2)0.016J

【详解】(1)金属框的总电阻为

R=4/几=4x0.4x5x10-3。=0.008。

金属框中产生的感应电动势为

A①3八二)1,

E=—=--:=0.1x—x0.42V=0.008V

XN2

金属框中的电流为

f=2,0s时磁感应强度为

B2=(0.3-0.1x2)T=0.1T

金属框处于磁场中的有效长度为

L=g

此时金属框所受安培力大小为

FA=BJL=0.1X1X®X0.4N=0.04V2N

（2）0:2.0s内金属框产生的焦耳热为

22

Q=lRt=1x0.008x2J=0.016J

6.(1)0.6%说;(2)0.768%%；(3)0.45

答案第4页，共23页

【详解】（1）当弹簧被压缩最短时，弹簧弹性势能最大，此时A、5速度相等，即/=办时

刻，根据动量守恒定律

mB•1.2%=+m）Vo

根据能量守恒定律

112

耳max=mB（L2%）2--（%+”?）%

联立解得

mB=5m

Epn1ax=。6成

（2）解法一：同一时刻弹簧对A、B的弹力大小相等，根据牛顿第二定律

F=ma

可知同一时刻

=5aB

则同一时刻A、B的的瞬时速度分别为

/=1-2%一百

根据位移等速度在时间上的累积可得

SA=（累积），SB=腺，（累积）

又

S4=0.36即。

解得

SB=1.1281Vo

第一次碰撞过程中，弹簧压缩量的最大值

As=sB-sA=0.768%,o

解法二：B接触弹簧后，压缩弹簧的过程中，A、B动量守恒，有

mBxl.2v0=6mv0=mBvB+mvA

对方程两边同时乘以时间Ar,有

答案第5页，共23页

6mv0Az=5mvBAt+mvAAt

0大之间，根据位移等速度在时间上的累积，可得

6mv0^0=5msB+msA

将==0.36%,代入可得

SB=1」28%%

则第一次碰撞过程中，弹簧压缩量的最大值

As=sB-sA=0.768%%

(3)物块A第二次到达斜面的最高点与第一次相同，说明物块A第二次与8分离后速度大

小仍为2%,方向水平向右，设物块A第一次滑下斜面的速度大小为七,设向左为正方向,

根据动量守恒定律可得

mvA-5m•0.8%=m-(-2v0)+5mvB

根据能量守恒定律可得

2

+-5m-(O.8vo)=：；"•(—2%)2+-5mVg

联立解得

VA=V0

方法一：设在斜面上滑行的长度为L,上滑过程，根据动能定理可得

12

-mgLsin0-jumgLcos0=0-—m(2v0)

下滑过程，根据动能定理可得

12

mgLsin0—jumgLcos^=—m%-0

联立解得

〃=0.45

方法二：根据牛顿第二定律，可以分别计算出滑块A上滑和下滑时的加速度，

mgsin0+jumgcos0=ma上,mgsin0-pimgcos0=ma下

上滑时末速度为0,下滑时初速度为0,由匀变速直线运动的位移速度关系可得

22

2a上x=(2%了一0,2aTx=vA'=v0

答案第6页，共23页

联立可解得

【详解】（1）设封闭气体的压强为四，对两活塞和弹簧的整体受力分析，由平衡条件有

mg+Po•2S+2mg+p1S=p0S+0•2S

解得

对活塞I由平衡条件有

2mg+A•2S+4・0.1/=Pi•2S

解得弹簧的劲度系数为

（2）缓慢加热两活塞间的气体使得活塞n刚运动到汽缸连接处时，对两活塞和弹簧的整体

由平衡条件可知，气体的压强不变依然为

3me

Pi=Pi=Po+~^~

J

即封闭气体发生等压过程，初末状态的体积分别为

,匕=4,2s

由气体的压强不变，则弹簧的弹力也不变，故有

有等压方程可知

答案第7页，共23页

A

因为当sini=，时，恰好没有光线从AB边射出，可知光线在E点发生全反射，设临界角为C,

6

则

sinC=—

n

由几何关系可知，光线在。点的折射角为

r=90°-2C

则

sinZ

------=n

sinr

联立可得

n=1.5

9.(1)W=4.5J；(2)F=9N

【详解】(1)第一次篮球下落的过程中由动能定理可得

E]=mg\

篮球反弹后向上运动的过程由动能定理可得

0—E2=—mgb

第二次从1.5m的高度静止下落，同时向下拍球，在篮球反弹上升的过程中，由动能定理可

得

。-石4=°g%4

第二次从1.5m的高度静止下落，同时向下拍球，篮球下落过程中，由动能定理可得

W+mgh3=E3

因篮球每次和地面撞击的前后动能的比值不变，则有比例关系

E1石3

答案第8页，共23页

代入数据可得

W=4.5J

（2）因作用力是恒力，在恒力作用下篮球向下做匀加速直线运动，因此有牛顿第二定律可

得

F+mg=ma

在拍球时间内运动的位移为

1二

x=-at

2

做得功为

W=Fx

联立可得

尸=9N（尸=-15N舍去）

-35

10.（1）0.18N；（2）=0.02kg,//=—；（3）x=—m

8218

【详解】（1）根据题意可得金属棒和导体框在没有进入磁场时一起做匀加速直线运动，由动

能定理可得

（M+机）幽sina=[+m）片

代入数据解得

%.m/s

金属棒在磁场中切割磁场产生感应电动势，由法拉第电磁感应定律可得

E=BLVQ

由闭合回路的欧姆定律可得

则导体棒刚进入磁场时受到的安培力为

&=B〃,=0.18N

（2）金属棒进入磁场以后因为瞬间受到安培力的作用，根据楞次定律可知金属棒的安培力

沿斜面向上，之后金属棒相对导体框向上运动，因此金属棒受到导体框给的沿斜面向下的滑

动摩擦力，因匀速运动，可有

mgsina+jumgcosa=F安

答案第9页，共23页

此时导体框向下做匀加速运动，根据牛顿第二定律可得

Mgsina—pimgcosa=Ma

设磁场区域的宽度为无，则金属棒在磁场中运动的时间为

X

t=——

%

则此时导体框的速度为

匕=%+at

则导体框的位移

12

玉=y

因此导体框和金属棒的相对位移为

A12

/\x=x,—x=—at

12

由题意当金属棒离开磁场时金属框的上端跖刚好进入磁场，则有位移关系

50-Ax=X

金属框进入磁场时匀速运动，此时的电动势为

E,=BLvr,人=丝匕

R

导体框受到向上的安培力和滑动摩擦力，因此可得

Mgsina=jumgcosa+BIXL

联立以上可得

3

x=0.3m,a=5m/s2,m=0.02kg,4二三

8

（3）金属棒出磁场以后，速度小于导体框的速度，因此受到向下的摩擦力，做加速运动,

则有

mgsina+pimgcosa=mal

金属棒向下加速，导体框匀速，当共速时导体框不再匀速，则有

%+即1=匕

导体框匀速运动的距离为

%=卬1

代入数据解得

答案第10页，共23页

11.A/z=1cm

【详解】对8管中的气体，水银还未上升产生高度差时，初态为压强RB=P。，体积为

VlB=l2S,末态压强为。2,设水银柱离下端同一水平面的高度为外,体积为KB=(/2-/?2)S,

由水银柱的平衡条件有

PZB=Po+pgh

8管气体发生等温压缩，有

联立解得

4=2cm

对A管中的气体，初态为压强RA=P。，体积为末态压强为P24,设水银柱离下端

同一水平面的高度为4,则气体体积为&A=(4-4)s,由水银柱的平衡条件有

P2A=Po+PgQl+h2-%)

A管气体发生等温压缩，有

P1A%=P1^2A

联立可得

2--191%+189=0

解得

1SQ

%=1cm或4=《-cm%(舍去)

则两水银柱的高度差为

Ah=hr,—hl=1cm

12.(i)V2(ii)15°

【详解】(i)从O点射入时，设入射角为a,折射角为£。根据题中所给数据可得：

10.0下

sina=i-——

A/10.02+20.025

答案第11页，共23页

5.0A/10

sin/3—

V15.02+5.02lo-

再由折射定律可得玻璃砖的折射率：

sinar~

n=------=72

sin0

(ii)当入射角为45。时，设折射角为上由折射定律:

sin45°

n=--------

sin/

可求得：

7=30。

再设此玻璃砖上下表面的夹角为仇光路图如下：

而此时出射光线恰好消失，则说明发生全反射，有:

sinC=—

n

解得：

C=45°

由几何关系可知：

6+30°=C

即玻璃砖上下表面的夹角：

6=15°

【详解】当导体棒与金属框接触的两点间棒的长度为/时，由法第电磁感应定律可知导体棒

上感应电动势的大小为

E=Blv

答案第12页，共23页

由欧姆定律可知流过导体棒的感应电流为

式中R为这一段导体棒的电阻。按题意有

R=rl

此时导体棒所受安培力大小为

F=BIl

由题设和几何关系有

°4用,（/（）

2x,

k27

1=<

2(V2/0—x),|l0<x,,A/2Z0

联立各式得

14.(l)2.75s；(2)v2=4V3m/s,匕=0m/s；(3)0Z=208.3N-s,方向竖直向上

【详解】(1)传送带的速度为。=4.0m/s时，载物箱在传送带上先做匀减速运动，设其加速度

为。，由牛顿第二定律有：

"mg=ma①

设载物箱滑上传送带后匀减速运动的距离为应，由运动学公式有

V"—Vg=(2)

联立①②式，代入题给数据得尤/=4.5m；③

因此，载物箱在到达右侧平台前，速度先减小至口然后开始做匀速运动，设载物箱从滑上

传送带到离开传送带所用的时间为。，做匀减速运动所用的时间为⑶由运动学公式有

v=v0-at2④

-0⑤

V

联立①③④⑤式并代入题给数据有力二2.75s；⑥

(2)当载物箱滑上传送带后一直做匀减速运动时，到达右侧平台时的速度最小，设为3，当

答案第13页，共23页

载物箱滑上传送带后一直做匀加速运动时，到达右侧平台时的速度最大，设为V2.由动能定

理有

-jumgL=g根v；—；mVg⑦

jumgL=；mv\-gmVg⑧

由⑦⑧式并代入题给条件得

Vj

=0mzs,v2=46mzs⑨

⑶传送带的速度为v=6.0m/s时，由于％<"%,载物箱先做匀加速运动，加速度大小仍。。

设载物箱做匀加速运动通过的距离为松，所用时间为打，由运动学公式有

v=v0+at3⑩

诺=

F-2CUC2⑪

联立①⑩侬并代入题给数据得

f3=L0s⑫

X2=5.5m⑬

因此载物箱加速运动1.0s、向右运动5.5m时，达到与传送带相同的速度。此后载物箱与传

送带共同匀速运动(A"幻的时间后，传送带突然停止，设载物箱匀速运动通过的距离为X3

有

x3=V(AR-Z3)⑭

由①⑫⑬⑭式可知

mv

~^~>"mg(L-x2-x3)

即载物箱运动到右侧平台时速度大于零，设为V3，由运动学公式有，

/一v~=-2a(L—一马)

则

v3=5m/s

减速运动时间

设载物箱通过传送带的过程中，传送带在水平方向上和竖直方向上对它的冲量分别为刀、出

答案第14页，共23页

由动量定理有

A=m(v3-vo)=O

I2=NA+-)=〃2g(加+%)=『N•s。208.3N•s,方向竖直向上

则在整个过程中，传送带给载物箱的冲量

Z=Z2=208.3N-S,方向竖直向上

15.(i)12.9cm；(ii)363K

【详解】(i)设密封气体初始体积为匕，压强为0,左、右管的截面积均为S,密封气体先

经等温压缩过程体积变为L，压强变为P2。由玻意耳定律有

PM=

设注入水银后水银柱高度为//,水银的密度为人按题设条件有

Pi=P0+Pgh0,P2=Po+pgh

X=S(2H-/一4)，V2=SH

联立以上式子并代入题中数据得

/z=l2.9cm

(五)密封气体再经等压膨胀过程体积变为g,温度变为不，由盖一吕萨克定律有

%=匕

按题设条件有

V3=S(2H-h)

代入题中数据得