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2025年菁优高考物理解密之解答题

一．解答题（共25小题）

1．（2024?天津）如图所示，光滑半圆道直径沿竖直方向，最低点与水平面相切。对静置于轨道最低点的小球施加水平向左的瞬时冲量，沿轨道运动到最高点时，与用轻绳悬挂的静止小球正碰并粘在一起。已知，、的质量分别为、，轨道半径和绳长均为，两球均视为质点，轻绳不可伸长，重力加速度取，不计空气阻力。求：

（1）与碰前瞬间的速度大小；

（2）、碰后瞬间轻绳的拉力大小。

2．（2024?天津）如图所示，在平面直角坐标系的第一象限内，存在半径为的半圆形匀强磁场区域，半圆与轴相切于点，与轴相切于点，直线边界与轴平行，磁场方向垂直于纸面向里。在第一象限存在沿方向的匀强电场，电场强度大小为。一带负电粒子质量为，电荷量为，从点以速度沿方向进入第一象限，正好能沿直线匀速穿过半圆区域。不计粒子重力。

（1）求磁感应强度的大小；

（2）若仅有电场，求粒子从点到达轴的时间；

（3）若仅有磁场，改变粒子入射速度的大小，粒子能够到达轴上点，、的距离为，求粒子在磁场中运动的时间。

3．（2024?天津）电动汽车制动过程中可以控制电机转为发电模式，在产生制动效果的同时，将汽车的部分机械能转换为电能，储存在储能装置中，实现能量回收、降低能耗。如图1所示，发电机可简化为处于匀强磁场中的单匝正方形线框，线框边长为，电阻忽略不计，磁场磁感应强度大小为，线框转轴与磁场垂直，且与、距离相等。线框与储能装置连接。

（1）线框转动方向如图1所示，试判断图示位置中的电流方向；

（2）若线框以角速度匀速转动，线框平面与中性面垂直瞬间开始计时，线框在时刻位置如图2所示，求此时产生的感应电动势；

（3）讨论电动汽车在某次制动储存电能时，为方便计算，做两点假定：①将储能装置替换为阻值为的电阻，电阻消耗的电能等于储能装置储存的电能；②线框转动第一周的角速度为，第二周的角速度为，第三周的角速度为，依次减半，直到线框停止转动。若该制动过程中汽车在水平路面上做匀减速直线运动，汽车质量为，加速度大小为，储存的电能为初动能的，求制动过程中汽车行驶的最大距离。

4．（2025?邯郸一模）如图所示，边长为的正方形区域（含边界）内存在匀强电场，电场强度方向向下且与边平行。一质量为、电荷量为的带电粒子从点沿方向以初速度射入匀强电场，恰好能从点飞出。不计粒子重力。

（1）求粒子在电场中运动的时间及速度偏转角的正切值；

（2）若将正方形区域内的匀强电场换成垂直纸面向外的匀强磁场，粒子仍以相同速度从点进入磁场，粒子以相同偏转角从边飞出。求磁感应强度与电场强度的比值。

5．（2025?邯郸一模）气泡在水中上升过程中由于压强减小，气泡体积会变大，一个气泡从深为的湖底部沿竖直方向缓慢上浮，气泡内的气体对湖水做功，气体可视为理想气体，湖底与湖面温差不计。取湖水的密度为，重力加速度，大气压强为。求：

（1）上浮过程中气泡从外界吸收的热量；

（2）气泡体积变为原来的几倍。

6．（2025?邯郸一模）如图所示，桌面、地面和固定的螺旋形圆管均光滑，轻质弹簧左端固定，自然伸长位置为点，弹簧的劲度系数，圆轨道的半径，圆管的内径比小球直径略大，但远小于圆轨道半径，小物块静止于木板左端，木板的上表面恰好与圆管轨道水平部分下端表面等高，小物块与木板上表面间的动摩擦因数，木板右端与墙壁之间的距离，现用力将小球向左推压，将弹簧压缩，然后由静止释放小球，小球与弹簧不连接，小球运动到桌面右端点后水平抛出，从管口处沿圆管切线飞入圆管内部，从圆管水平部分点飞出，并恰好与小物块发生弹性碰撞，经过一段时间后和右侧墙壁发生弹性碰撞，已知始终未和墙壁碰撞，并且未脱离木板，，，，，。试求：

（1）小球平抛运动的时间及抛出点与管口间的高度差；

（2）小球在圆管内运动过程中对圆管最高点的挤压力，并判断是和管的内壁还是外壁挤压；

（3）木板的最短长度及木板在地面上滑动的总路程。

7．（2024?青山湖区校级模拟）干瘪的篮球在室外温度为时，体积为，球内压强为。为了让篮球鼓起来，将其放入温度恒为热水中，经过一段时间后鼓起来了，体积恢复原状，此过程气体对外做功为，球内的气体视为理想气体且球不漏气，若球内气体的内能满足为常量且大于零），已知大气压强为，求：

（1）恢复原状时的篮球内气体的压强；

（2）干瘪的篮球恢复原状的过程中，篮球内气体吸收的热量。

8．（2024?江汉区模拟）如图所示，密封良好的圆柱形容器竖直放置在水平地面上，其顶部固定且导热良好，其他部分绝热。质量为的绝热活塞将理想气体分为和两部分，活塞横截面积为，厚度不计，能无摩擦地滑动，活塞上表面和容器顶部与轻弹簧连接。初始时容器内两部分气体的温度相同，气柱的高度均为，气体的压强为，弹簧处于原长状态。加热气体一段时间（加热装置未画出且体积可忽略），活