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文檔簡(jiǎn)介

1、2009 屆新課標(biāo)高考物理試題創(chuàng)新設(shè)計(jì)(2008 年 8 月份共 2 期)011( 16 分)如圖所示,有一個(gè)質(zhì)量m=0.05kg 的小滑塊靜止在一高度 h=1.25 m的水平桌面上,小滑塊到桌子右邊緣的距離 s=1.0 m ,小滑塊與桌面的動(dòng)摩擦因數(shù) =0.35 ,2使其獲得初速度v0=4.0 m/s 沿水平桌面向右滑動(dòng),不計(jì)空氣阻力,求:( 1)小滑塊落地時(shí)的動(dòng)能。( 2)小滑塊經(jīng)多少時(shí)間落地 ?2( 18 分) 1957 年第一顆人造衛(wèi)星送上天,開(kāi)辟了人類(lèi)宇航的新時(shí)代近五十年來(lái),人類(lèi)不僅發(fā)射了人造地球衛(wèi)星,還向宇宙空間發(fā)射了多個(gè)空間探測(cè)器空間探測(cè)器要飛向火星等其他行星,甚至飛出太陽(yáng)系,首

2、先要克服地球?qū)λ囊Φ淖饔美碚撗芯勘砻鳎?物體在地球附近都受到地球?qū)λ娜f(wàn)有引力的作用,具有引力勢(shì)能, 設(shè)物體在距地球無(wú)限遠(yuǎn)處的引力勢(shì)能為零,則引力勢(shì)能可以表示為egmm,其中g(shù)r是萬(wàn)有引力常量,m是地球的質(zhì)量,m是物體的質(zhì)量,r 是物體距地心的距離現(xiàn)有一個(gè)空間探測(cè)器隨空間站一起繞地球做圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)行周期為t,已知探測(cè)器的質(zhì)量為 m,地球半徑為r,地面附近的重力加速度為g要使這個(gè)空間探測(cè)器從空間站出發(fā),脫離地球的引力作用,至少要對(duì)它做多少功?3( 20 分)如圖所示, m、n為兩塊帶等量異種電荷的平行金屬板,s1、 s2 為板上正對(duì)的小孔, n板右側(cè)有兩個(gè)寬度均為d 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)

3、度大小均為b,方向分別垂直于紙面向里和向外, 磁場(chǎng)區(qū)域右側(cè)有一個(gè)熒光屏, 取屏上與1、 2 共線的o點(diǎn)為原點(diǎn),s s向下為正方向建立x 軸m板左側(cè)電子槍發(fā)射出的熱電子經(jīng)小孔s1 進(jìn)入兩板間, 電子的質(zhì)量為 m,電荷量為e,初速度可以忽略( 1)當(dāng)兩板間電勢(shì)差為 u0 時(shí),求從小孔 s2 射出的電子的速度 v0。( 2)求兩金屬板間電勢(shì)差 u在什么范圍內(nèi),電子不能穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域而打到熒光屏上( 3)求電子打到熒光屏上的位置坐標(biāo)x 和金屬板間電勢(shì)差u的函數(shù)關(guān)系4( 16 分)在一次“飛車(chē)過(guò)黃河”的表演中,摩托車(chē)在空中飛經(jīng)最高點(diǎn)后在對(duì)岸著地已知最高點(diǎn)到著地點(diǎn)的距離5 37 m,兩點(diǎn)間的水平距離為30

4、m忽略空氣阻力,求摩托車(chē)在最高點(diǎn)的速度為多少?( g 取10 m/s2)5( 19 分)如圖所示,坐標(biāo)空間中有場(chǎng)強(qiáng)為e 的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度為 b 的勻強(qiáng)磁場(chǎng), y 軸為兩種場(chǎng)的分界線,圖中虛線為磁場(chǎng)區(qū)域的右邊界,現(xiàn)有一質(zhì)量為 m、電荷量為 q 的帶電粒子從電場(chǎng)中坐標(biāo)位置 ( l ,0)處,以初速度 v0 沿 x 軸正方向開(kāi)始運(yùn)動(dòng),2 mv0( 1)帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的大小?( 2)若要使帶電粒子能穿越磁場(chǎng)區(qū)域而不再返回電場(chǎng)中,磁場(chǎng)的寬度d 應(yīng)滿(mǎn)足的條件 ?6( 20 分)兩根足夠長(zhǎng)的固定的平行金屬導(dǎo)軌位于同一平面內(nèi),此平面與水平面間夾角為=30, 兩導(dǎo)軌間的距離為l ,導(dǎo)軌上面橫放著兩

5、根導(dǎo)體棒ab 和 cd(兩棒的長(zhǎng)度與兩導(dǎo)軌間的距離相等),構(gòu)成矩形回路,如圖所示兩根導(dǎo)體棒的質(zhì)量均為,電阻均為mr,回路其余部分的電阻均不計(jì),兩導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為3,且3假設(shè)兩根導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為b開(kāi)始時(shí),棒 cd 靜止,棒 ab 有平行于導(dǎo)軌平面且沿導(dǎo)軌向下的速度v0,若兩導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)中不接觸,求:( 1)當(dāng)棒 ab 的速度變?yōu)槌跛俣鹊? 時(shí),棒 cd 切割磁感5av0bcd線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是多少( 2)在兩棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱量是多少?參考答案1( 16 分)解:( 1)小滑塊滑到

6、桌面右邊緣時(shí)的速度為 v1,由動(dòng)能定理得mgs1 mv121 mv02( 3 分)22小滑塊離開(kāi)桌面后做平拋運(yùn)動(dòng),設(shè)落到地面時(shí)的動(dòng)能為ek,由機(jī)械能守恒得2mv1mghek(3 分)2由以上兩式得 ek =0.85j( 2 分)( 2)設(shè)小滑塊在桌面上滑動(dòng)的時(shí)間為t 1,加速度大小為a,則v0v1ag(2 分)t1a設(shè)小滑塊離開(kāi)桌面做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t 2hgt22(2 分)2小滑塊由初速v0 開(kāi)始運(yùn)動(dòng)直至落到地面所用的時(shí)間t =t1t 2( 2 分)由以上各式及代入數(shù)據(jù)得t =0.79s( 2 分)2( 18 分)解:空間探測(cè)器繞地球做圓周運(yùn)動(dòng),有g(shù) mm4 2 mr,( 3 分)r 2t

7、2rgmt 21可得空間站的軌道半徑(2) 3 ( 1 分)4由 g mmm v2,( 3 分)r 2r可得空間探測(cè)器隨空間站一起運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能為1mv2gmm (1 分)22r空間探測(cè)器隨空間站一起運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械能為e1g mm1 mv2gmm .(3 分)r22r空間站要脫離地球的引力,機(jī)械能最小為e =0,因此,至少對(duì)探測(cè)器做功為w= e e1= gmm .( 3 分)2r由地面附近的重力加速度g g m , r22 2得 wm( 2 gr) 3 .(2 分)2t3( 20 分)( 1)根據(jù)動(dòng)能定理,得eu0( 2 分)1 mv02 ( 3 分)2由此可解得 v02eu0( 1分)m( 2)

8、欲使電子不能穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域而打在熒光屏上,應(yīng)有 rmvd(3 分)ebd 2eb2而 eu1mv2由此即可解得 u( 3 分)22m( 3)若電子在磁場(chǎng)區(qū)域做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r ,穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域打在熒光屏上的位置坐標(biāo)為x,則由軌跡圖可得x2r2 r 2d 2(5 分)注意到 rmv 和 eu1 mv2 ( 2 分)eb2所以,電子打到熒光屏上的位置坐標(biāo)x 和金屬板間電勢(shì)差 u的函數(shù)關(guān)系為22emu2emu2 2b2d 2eb2( 3 分)x(d e)(u )eb2m4解析:車(chē)從最高點(diǎn)到著地點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)可看成是平拋運(yùn)動(dòng),此過(guò)程中,車(chē)的水平位移x=30m,豎直分位移 y(537) 23025m 則此過(guò)

9、程所用時(shí)間t2 y1.0sg vx30 m/s=30m/s 0t1.05解:( 1)帶電粒子在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),設(shè)運(yùn)動(dòng)的加速度為a,由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得:=qe ma設(shè)粒子出電場(chǎng)、 入磁場(chǎng)時(shí)速度的大小為v,此時(shí)在 y 軸方向的分速度為 vy,粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間y=at l0t ,則有 v=v t解得: vyv0vv02vy22v0( 2)設(shè) v 的方向與 y 軸的夾角為vy2得:=45,則有 cos2v粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后在洛倫茲力作用下做圓周運(yùn)動(dòng),如圖所示,則有: rmvqb由圖中的幾何關(guān)系可知, 要使粒子穿越磁場(chǎng)區(qū)域, 磁場(chǎng)的寬度應(yīng)滿(mǎn)足的條件為:d r(1 cos )結(jié)合已知條件,解以上各式可

10、得d (12) mv0qb6( 1)導(dǎo)體棒 ab受重力沿斜面的分力11mg sinmg, 摩擦力 fmg cosmg 所22以從初始狀態(tài)至兩導(dǎo)體棒達(dá)共同速度的過(guò)程中,兩棒沿導(dǎo)軌方向合外力為零設(shè)棒 ab 的速度變?yōu)槌跛俣鹊? 時(shí),棒 cd 的速度為 v,則由動(dòng)量守恒定律5mv03mv mv05此時(shí) cd 棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e=blve2由得blv05( 2)穩(wěn)定后兩棒向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中重力與摩擦力做功相等,所以產(chǎn)生焦耳熱q1 mv021 2mv222由得 q1 mv02 4021( 14 分)小明家剛買(mǎi)車(chē)的第一天,小明的爸爸駕車(chē)拐彎時(shí),發(fā)現(xiàn)前面是一個(gè)上坡。一個(gè)小孩追逐一個(gè)皮球突然跑到車(chē)前。小明的爸爸

11、急剎車(chē),車(chē)輪與地面在馬路上劃出一道長(zhǎng)12m的黑帶后停住。幸好沒(méi)有撞著小孩!小孩若無(wú)其事地跑開(kāi)了。路邊一個(gè)交通警察目睹了全過(guò)程,遞過(guò)來(lái)一張超速罰款單,并指出最高限速是60km/h。小明對(duì)當(dāng)時(shí)的情況進(jìn)行了調(diào)查:估計(jì)路面與水平面的夾角為15;查課本可知輪胎與路面的動(dòng)摩擦因數(shù)0.60 ;從汽車(chē)說(shuō)明書(shū)上查出該汽車(chē)的質(zhì)量是1570kg,小明的爸爸體重是60kg;目擊者告訴小明小孩重30kg,并用3.0s的時(shí)間跑過(guò)了4.6m 寬的馬路。又知cos15 =0.9659 , sin15 =0.2588 。根據(jù)以上信息,你能否用學(xué)過(guò)的知識(shí)到法庭為小明的爸爸做無(wú)過(guò)失辯護(hù)?(取 g=9.8m/s 2)2( 17 分)

12、如圖甲所示為電視機(jī)中顯象管的原理示意圖,電子槍中的燈絲加熱陰極而逸出電子,這些電子再經(jīng)加速電場(chǎng)加速后,從 o點(diǎn)進(jìn)入由磁偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中,經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)后打到熒光屏和重力 . 已知電子的質(zhì)量為mn上,使熒光屏發(fā)出熒光形成圖象,不計(jì)逸出電子的初速度m,電量為 e,加速電場(chǎng)的電壓為 u。偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)分布在邊長(zhǎng)為l 的長(zhǎng)方形 abcd區(qū)域內(nèi), 磁場(chǎng)方向垂直紙面, 且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示。在每個(gè)周期內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度都是從 b0 均勻變化到 b0。磁場(chǎng)區(qū)域的左邊界的中點(diǎn)與o 點(diǎn)重合, ab 邊/s。由于磁場(chǎng)區(qū)域較小,且電子運(yùn)動(dòng)的速與 oo平行,右邊界 bc與熒光屏之間的距離為度很大

13、, 所以在每個(gè)電子通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中,可認(rèn)為磁感應(yīng)強(qiáng)度不變,即為勻強(qiáng)磁場(chǎng),不計(jì)電子之間的相互作用。( 1)求電子射出電場(chǎng)時(shí)速度的大??;( 2)為使所有的電子都能從磁場(chǎng)的bc邊射出,求偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值;( 3)熒光屏上亮線的最大長(zhǎng)度是多少?3(選修 3-3 )( 8 分)我們生活在大氣的海洋中,那么包圍地球大氣層的空氣分子數(shù)有多少呢?請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)估測(cè)方案, 并指出需要的實(shí)驗(yàn)器材和需要測(cè)定或查找的物理量, 推導(dǎo)出分子數(shù)的表達(dá)式 ( 由于大氣高度遠(yuǎn)小于地球半徑 r,可以認(rèn)為大氣層各處的重力加速度相等 ) 。_4(選修 3-4 )( 8 分)如圖所示,一等腰直角棱鏡,放在真空中,

14、ab=ac=d. 在棱鏡側(cè)面ab 左方有一單色光源 s,從 s 發(fā)出的光線 sd以 60入射角從 ab側(cè)面中點(diǎn)射入,當(dāng)它從側(cè)面 ac 射出時(shí),出射光線偏離入射光線的偏向角為 30,若測(cè)得此光線傳播的光從光源到棱鏡面 ab 的時(shí)間跟在棱鏡中傳播的時(shí)間相等,那么點(diǎn)光源 s 到棱鏡 ab 側(cè)面的垂直距離是多少?5(選修 3-5 )( 8 分)如圖所示,有、b兩質(zhì)量為= 100kg 的小車(chē),在光滑水平面以相am同的速率 v =2m/s 在同一直線上相對(duì)運(yùn)動(dòng),a 車(chē)上有一質(zhì)量為m= 50kg 的人至少要以多0大的速度 ( 對(duì)地 ) 從 a 車(chē)跳到 b 車(chē)上,才能避免兩車(chē)相撞?參考答案1解析:能進(jìn)行無(wú)過(guò)失

15、辯護(hù)。對(duì)汽車(chē)整體分析由牛頓第二定律得,mg sinfma nmg cos0又 fn所以 ag cosg sin代入數(shù)據(jù)得a=8.22m/s 2剎車(chē)可以認(rèn)為做勻減速過(guò)程,末速度為零根據(jù) vt2v022as所以 v02as28.221215m / s16.67m/ s60km/ h ,故不超速。2 解析:(1 )設(shè)電子射出電場(chǎng)的速度為v ,則根據(jù)動(dòng)能定理,對(duì)電子的加速過(guò)程有1 mv2 eu2解得 v2eum( 2)當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為 b0 或 b0 時(shí)(垂直于紙面向外為正方向),電子剛好從 b 點(diǎn)或 c 點(diǎn)射出設(shè)此時(shí)圓周的半徑為 r,如圖所示,根據(jù)幾何關(guān)系有:r2l2( rl)2,25l解得 r4電子

16、在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力,因此有:evb0v 2mr42mu解得 b0e5l( 3)根據(jù)幾何關(guān)系可知,4tan3ll4s/d,則 d設(shè)電子打在熒光屏上離o點(diǎn)的最大距離為2s tan32由于偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向隨時(shí)間變化,根據(jù)對(duì)稱(chēng)性可知,熒光屏上的亮線最大長(zhǎng)度為d2dl8s33解析: 需要的實(shí)驗(yàn)器材是氣壓計(jì). 需要測(cè)量和查找的物理量是大氣壓p0、空氣的平均摩爾質(zhì)量 m、地球半徑 r和重力加速度g。分子數(shù)的推導(dǎo)如下:( 1)設(shè)大氣層的空氣質(zhì)量為m,由于大氣高度遠(yuǎn)小于地球半徑r,可以認(rèn)為大氣層各處的重力加速度相等,由 mgp0 s4 r2 p0 ,得 m4 r2 p0。g( 2)大氣層中空氣的摩爾數(shù)為m4 r2 p0 。nm mg( 3)由阿伏加得羅常數(shù)得空氣分子數(shù)為n nn a4 r2 p0 n a 。mg4解析:如圖所示,由折射定律,光線在折射時(shí)有 sin60 =nsin 在 bc面上出射時(shí),nsin =ns

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