高考物理难题模拟试卷及解答

高考物理难题模拟试卷及解答同学们好。高考物理中，“难题”往往是拉开差距的关键，也是大家备考时需要重点攻克的堡垒。这些题目通常不会局限于单一知识点，而是多个概念、规律的综合应用，对分析能力、建模能力和计算能力都有较高要求。今天，我为大家准备了一份高考物理难题模拟卷，并附上详细的解答思路，希望能帮助大家更好地把握难题的特点，找到破解它们的钥匙。这份模拟卷的题目，我尽量选取了那些能够体现高考命题趋势，同时又能真正考察物理核心素养的内容。在解答部分，我会力求详尽，但更重要的是展现思考过程，而不仅仅是冰冷的公式和答案。希望大家在做题时，先独立思考，尝试自己构建思路，遇到瓶颈时再参考解答，这样效果会更好。---高考物理难题模拟试卷一、选择题（本题共若干小题，每小题均有多个选项符合题目要求）（以下为选择题，均为不定项选择）1.关于物理学的发展，下列说法中正确的是（）A.伽利略通过“理想斜面实验”，科学地推理出“力是维持物体运动的原因”B.牛顿发现了万有引力定律，并利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量C.爱因斯坦创立的狭义相对论表明，经典力学不适用于高速运动的物体D.楞次通过对电磁感应现象的研究，总结出了电磁感应定律2.如图所示，在竖直平面内有一固定光滑轨道，其中AB是长为L的水平直轨道，BCD是圆心为O、半径为R的四分之一圆弧轨道，两轨道相切于B点。一质量为m的小球（可视为质点）从A点以初速度v₀沿AB方向运动，重力加速度为g。若小球恰好能通过圆弧轨道的最高点D，不计空气阻力，则下列说法正确的是（）（*此处应有图示：一个包含水平轨道AB和四分之一圆弧BCD的光滑轨道，A在左端，B为圆弧起点，D为圆弧最高点*）A.小球在D点的速度大小为√(gR)B.小球在B点对轨道的压力大小为m(v₀²/L+g)C.初速度v₀必须满足v₀≥√[gR(5/2+R/L)]D.若v₀增大，小球在D点对轨道的压力一定增大二、实验题3.某同学想利用图示装置测量滑块与长木板之间的动摩擦因数μ，以及滑块的质量M。主要实验器材有：一端带有定滑轮的长木板、滑块、钩码（若干个，每个质量为m）、打点计时器、纸带、电源、天平（砝码）、细线等。（*此处应有图示：长木板倾斜放置，一端固定打点计时器，滑块通过细线连接钩码，细线跨过定滑轮*）实验步骤如下：①用天平测出滑块的质量M，记录钩码的质量m。②按图示安装好实验装置，调整长木板的倾角，轻推滑块后，使滑块能沿长木板匀速下滑，同时打出一条纸带。③保持长木板的倾角不变，取下钩码，将滑块由静止释放，同时打出一条纸带。④分别处理两条纸带，得到相关数据。请回答下列问题：（1）在步骤②中，滑块匀速下滑时，打出的纸带上的点迹分布应该是_________的。（选填“均匀”或“不均匀”）（2）在步骤③中，滑块做_________运动。（选填“匀速”、“匀加速”或“匀减速”）（3）若处理步骤②中得到的纸带，求出滑块匀速运动的速度为v；处理步骤③中得到的纸带，求出滑块运动的加速度为a。已知重力加速度为g，忽略空气阻力和纸带与打点计时器间的摩擦。a.当滑块匀速下滑时，对滑块进行受力分析，可得等式：____________________（用题中所给物理量符号表示，斜面倾角用θ表示）。b.取下钩码后，滑块下滑时，对滑块进行受力分析，可得等式：____________________（用题中所给物理量符号表示）。c.联立以上两式，可求得μ=_________（用v、a、g、θ等符号表示，若不需要θ可不用）。（4）该同学在实验中，没有测量斜面的倾角θ，他能否根据现有数据求出μ？若能，请写出μ的表达式（用v、a、g表示）；若不能，请说明理由。三、计算题4.如图所示，在光滑水平面上，有一质量为M的长木板A，其右端固定一轻质弹簧，弹簧的自由端在Q点。木板上P点处有一质量为m的小物块B（可视为质点），P、Q间的距离为L。木板A的质量M=3m，物块B与木板A间的动摩擦因数为μ。现给物块B一个水平向右的初速度v₀，使其在木板A上向右滑动。重力加速度为g。（*此处应有图示：水平面上长木板A，右端有弹簧，左端P点有物块B*）（1）若B与弹簧相碰后，弹簧的最大压缩量为x，求此过程中系统产生的热量。（2）若B与弹簧相碰后，恰好能返回到P点而相对木板A静止，求B的初速度v₀应满足的条件。5.如图所示，在xOy平面内，有一以原点O为圆心、半径为R的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直于xOy平面向里，磁感应强度大小为B。在x轴上A点（-2R，0）处有一粒子源，能沿x轴正方向发射出质量为m、电荷量为q的带正电粒子，粒子的初速度大小可调节。粒子重力不计。（*此处应有图示：xOy坐标系，原点O有一半径R的圆形磁场垂直纸面向里，A点在x轴负半轴-2R处*）（1）若某粒子恰好从磁场区域的右边界上点（R，0）射出，求该粒子的初速度大小v₁。（2）若粒子的初速度大小为v₂=qBR/m，求该粒子从磁场中射出时的位置坐标。（3）若粒子从A点射出后，在磁场中运动的时间为t=πm/(3qB)，求此粒子的初速度大小v₃。---参考答案与解析一、选择题1.答案：C解析：这道题考查物理学史，看似基础，但细节上容易出错。伽利略的“理想斜面实验”科学地推理出的是“力不是维持物体运动的原因”，而是改变物体运动状态的原因，所以A选项错误。牛顿发现了万有引力定律，但测出引力常量的是卡文迪许，B选项混淆了二者，也是错的。爱因斯坦的狭义相对论指出，当物体运动速度接近光速时，经典力学的结论不再适用，C选项正确。楞次总结的是楞次定律，描述了感应电流的方向，而电磁感应定律（法拉第电磁感应定律）是法拉第总结的，D选项也不正确。所以，本题选C。2.答案：AD解析：这道题综合了圆周运动、机械能守恒和牛顿定律，需要细致分析。首先看A选项，小球恰好能通过圆弧轨道的最高点D，在最高点，轨道对小球的弹力可以为零，此时重力提供向心力，即mg=mv_D²/R，所以v_D=√(gR)，A选项正确。B选项，小球在B点时，我们需要知道它的速度。从A到B，题目没说轨道是否光滑，但如果不光滑，后面的问题就没法求解了，所以这里应该默认AB段是光滑的（或者题目隐含了机械能守恒的条件）。那么从A到B，小球做匀速直线运动？不对，AB是水平直轨道，若光滑，速度不变，一直是v₀。所以在B点，小球做圆周运动的线速度就是v₀。在B点，轨道对小球的支持力提供向心力（注意，圆弧轨道的最低点是B，圆心在O，所以向心力向上），所以N-mg=mv₀²/R，因此N=mg+mv₀²/R。根据牛顿第三定律，小球对轨道的压力大小等于N，所以B选项中的分母是L，显然不对，应该是R，B选项错误。C选项，要求初速度v₀的最小值。从A到D，整个过程机械能守恒（假设轨道光滑）。以A点为重力势能零点，B点高度为0，D点高度为R。则有(1/2)mv₀²=(1/2)mv_D²+mgR。前面A选项已经得出v_D=√(gR)，代入可得(1/2)v₀²=(1/2)gR+gR=(3/2)gR，所以v₀=√(3gR)。但这个结果似乎没用到AB的长度L。难道AB段不光滑？题目中只说了“固定光滑轨道”，那整个轨道都是光滑的。那L的存在有什么意义呢？哦，可能我理解错了，AB段是不是水平的？如果AB是水平的，长度L，那么小球从A到B是匀速运动，速度还是v₀。那C选项给出的表达式就不对了。所以，这里可能题目隐含的意思是，小球从A点开始，在AB段可能需要加速或减速？或者我的分析哪里出了岔子？再仔细看题目，“一质量为m的小球（可视为质点）从A点以初速度v₀沿AB方向运动”，AB是水平直轨道，光滑，所以速度不变。那么从A到D，机械能守恒，得到v₀=√(3gR)。但C选项给的是√[gR(5/2+R/L)]，这显然复杂得多。难道题目中AB段是粗糙的？但题目明确写了“固定光滑轨道”。这就矛盾了。或者，我对“恰好通过D点”的理解有误？如果轨道是内轨道，“恰好通过”确实是弹力为零。如果是外轨道，那是另一种情况，但题目没说。通常这种模型都是内轨道。那C选项就是错误的。D选项，若v₀增大，从A到D，根据机械能守恒，(1/2)mv₀²=(1/2)mv_D²+mgR，v₀增大，则v_D增大。在D点，向心力由重力和轨道的弹力（假设向下，若v_D很大，弹力可能向上）共同提供。设轨道对小球的弹力为N（方向向下为正），则mg+N=mv_D²/R。所以N=mv_D²/R-mg。当v_D>√(gR)时，N为正，方向向下，小球对轨道的压力N'=-N，方向向上。N'的大小为mv_D²/R-mg，随着v_D增大而增大。所以D选项说“若v₀增大，小球在D点对轨道的压力一定增大”，是正确的。综上，正确选项是A和D。二、实验题3.答案：（1）均匀（2）匀加速（3）a.Mgsinθ=μMgcosθ+mg(对滑块：沿斜面方向合力为零，Mgsinθ=f+T，其中f=μMgcosθ，T=mg（钩码匀速，受力平衡）)b.Mgsinθ-μMgcosθ=Ma(取下钩码后，滑块沿斜面方向的合力为Mgsinθ-f=Ma)c.(v²)/(2aL)-a/(2gcosθ)(这个表达式中仍有θ，为后续问题铺垫)（4）能，μ=v²/(2aL)-a/(2g)解析：这道实验题设计得挺巧妙，通过两次纸带分析来求解摩擦因数。（1）匀速下滑时，打点计时器在纸带上打出的点迹间隔应该是均匀的，因为速度不变。（2）取下钩码后，滑块在重力沿斜面的分力和摩擦力的作用下运动。之前匀速时，Mgsinθ=μMgcosθ+mg，现在去掉了向上的拉力mg，所以合力向下，滑块会做匀加速直线运动。（3）a.滑块匀速下滑时，受力平衡。沿斜面方向：Mgsinθ=f+T。法向方向：N=Mgcosθ。滑动摩擦力f=μN=μMgcosθ。钩码也匀速，所以T=mg。联立可得Mgsinθ=μMgcosθ+mg。b.取下钩码后，滑块只受重力、支持力和摩擦力。沿斜面方向的合力F=Mgsinθ-f=Mgsinθ-μMgcosθ=Ma，所以Mgsinθ-μMgcosθ=Ma。c.联立a和b中的两个方程：由a：Mgsinθ-μMgcosθ=mg由b：Mgsinθ-μMgcosθ=Ma所以mg=Ma，即M=mg/a。（这个关系很重要，说明如果知道m，可以求出M，或者知道M可以求出m）但题目第（3）问c是要求μ，我们有a中的式子：Mgsinθ-μMgcosθ=mg。我们需要消去sinθ和cosθ。步骤②中滑块匀速运动的速度为v，这个速度v是怎么来的？如果我们能知道滑块从静止开始加速到v经过的位移和加速度，就能用v²=2a's。但题目中步骤②是“轻推滑块后，使滑块能沿长木板匀速下滑”，这个“轻推”意味着初速度很小，可以忽略，滑块最终达到匀速v。那么滑块在达到匀速之前，应该有一段加速过程。如果我们测量出这段加速过程的位移L（比如从纸带上找出开始做匀速运动前的点迹，计算出加速阶段的位移），那么对于这个加速过程，有v²=2a'L，其中a'是这个阶段的加速度。而这个阶段的加速度a'=(Mgsinθ-μMgcosθ-mg)/M。但由步骤②最终匀速可知Mgsinθ-μMgcosθ-mg=0，所以这个a'是变化的？不对，我可能想复杂了。题目中步骤④说“分别处理两条纸带，得到相关数据”。步骤②的纸带是匀速的，我们能得到v。步骤③的纸带是匀加速的，我们能得到a。但要想消去θ，我们需要找到v和θ的关系。换个思路，步骤②中，滑块从静止开始，最终达到匀速v，这个过程中，它的动能增加是(1/2)Mv²，这个动能是怎么来的？是重力做功和摩擦力、拉力做功的结果。从开始到匀速，设滑块下滑的距离为L（这个L可以从步骤②的纸带上测量出来，即从开始运动到点迹均匀的那段位移）。则有：重力做功：MgLsinθ摩擦力做功：-μMgcosθL拉力（细线）做功：mgL（因为钩码下降了L）根据动能定理：MgLsinθ-μMgcosθL+mgL=(1/2)Mv²-0化简：(Mgsinθ-μMgcosθ+mg)L=(1/2)Mv²而从步骤（3）a中我们知道Mgsinθ-μMgcosθ=mg，代入上式左边：(mg+mg)L=(1/2)Mv²→2mgL=(1/2)Mv²→Mv²=4mgL。又从步骤（3）b中，我们有mg=Ma(前面推导出的)，即m=Ma/g。代入上式：Mv²=4(Ma/g)gL