2021屆全國百師聯(lián)盟新高考原創(chuàng)預(yù)測試卷(十三)物理_第1頁
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文檔簡介

2021屆全國百師聯(lián)盟新高考原創(chuàng)預(yù)測試卷(十三)

物理

★祝考試順利★

注意事項:

1、考試范圍:高考范圍。

2、答題前,請先將自己的姓名、準考證號用0.5毫米黑色簽字筆填寫在試題卷和答題卡

上的相應(yīng)位置,并將準考證號條形碼粘貼在答題卡上的指定位置。用2B鉛筆將答題卡上試卷

類型A后的方框涂黑。

3、選擇題的作答:每個小題選出答案后,用2B鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的答案標號涂

黑。寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非選擇題答題區(qū)域的答案一律無效。

4、主觀題的作答:用簽字筆直接答在答題卡上對應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)。寫在試題卷、草稿紙

和答題卡上的非答題區(qū)域的答案一律無效。如需改動,先劃掉原來的答案,然后再寫上新答

案;不準使用鉛筆和涂改液。不按以上要求作答無效。

5、選考題的作答:先把所選題目的題號在答題卡上指定的位置用2B鉛筆涂黑。答案用

0.5毫米黑色簽字筆寫在答題卡上對應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi),寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非選

修題答題區(qū)域的答案一律無效。

6、保持卡面清潔,不折疊,不破損,不得使用涂改液、膠帶紙、修正帶等。

7、考試結(jié)束后,請將本試題卷、答題卡、草稿紙一并依序排列上交。

第I卷(選擇題40分)

一、選擇題(本大題共10小題,每小題4分。共40分。其中1-6小題為單選題,7-10小題

為多選題。)

1.我國自主研制的絞吸挖泥船“天鰻號”達到世界先進水平.若某段工作時間內(nèi),“天鰥號”

的泥泵輸出功率恒為IxlO^kW,排泥量為L4m3/s,排泥管的橫截面積為0.7n?,則泥泵

對排泥管內(nèi)泥漿的推力為()

A.5X106NB.2X107NC.2X109ND.

5X109N

【答案】A

【解析】

【詳解】設(shè)排泥的流量為0,t時間內(nèi)排泥的長度為:

VQt1.4°

%=—=—=——t=2t

SS0.7

輸出的功:

W=Pt

排泥的功:

W=Fx

輸出的功都用于排泥,則解得:

F=5xlO6N

故A正確,BCD錯誤.

2.打印機正常情況下,進紙系統(tǒng)能做到“每次只進一張紙”,進紙系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所

示,設(shè)圖中剛好有20張相同的紙,每張紙的質(zhì)量均為加,搓紙輪按圖示方向轉(zhuǎn)動帶動最上面

的第1張紙向右運動搓紙輪與紙張之間的動摩擦因數(shù)為從,紙張與紙張之間紙張與底部摩擦

片之間的動摩擦因數(shù)均為〃2,工作時搓紙輪給第1張紙壓力大小為正打印機正常工作時,

下列說法正確的是()

A.第2張紙受到第1張紙的摩擦力方向向左

B.第10張紙與第11張之間的摩擦力大小為例(尸+1°mg)

C.第20張紙與摩擦片之間的摩擦力為0

D.要做到“每次只進一張紙”,應(yīng)要求從〉〃2

【答案】D

【解析】

【分析】

第1張紙受到滑動摩擦力,從第2張紙往下的紙張均受靜摩擦力,根據(jù)整體法受力分析解決

問題.

【詳解】A.第1張紙相對第二張紙向右運動,所以給第2張紙的摩擦力方向水平向右,故A

錯誤;

B.將第2到10張紙為整體,第1張紙對第2張紙的摩擦力大小:

/=〃2('咫+尸)

第10張紙與第11張紙之間為靜摩擦力,所以第10張紙與第11張之間的摩擦力大小為:

/=〃2(Mg+F)

故B錯誤;

C.將第2到第20張紙作為整體受力分析可知,第20張紙與摩擦片之間的摩擦力為靜摩擦力,

大小不為零,故C錯誤;

D.第1張紙下表面受到第2張紙施加的滑動摩擦力:

/'=售(,"g+F)

要將紙一張一張進入就需要滿足:

通常情況下尸mg,所以M>〃2,故D正確.

【點睛】多個物體共加速度(加速度為0時,即靜止或勻速直線運動),優(yōu)先考慮整體法的應(yīng)

用.

3.如圖所示為氫原子的能級圖,則下列說法正確的是

A.若己知可見光的光子能量范圍為1.61、3.10eV,則處于第4能級狀態(tài)的氫原子,發(fā)射光的

譜線在可見光范圍內(nèi)的有2條

B.當氫原子的電子由外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道時,氫原子的電勢能增加,電子的動能增加

C.處于第3能級狀態(tài)的氫原子,發(fā)射出的三種波長分別為儲、“、(X1>X2>X3)的三

條譜線,則入1=入2+入3

D.若處于第2能級狀態(tài)的氫原子發(fā)射出的光能使某金屬板發(fā)生光電效應(yīng),則從第5能級躍遷

到第2能級時發(fā)射出的光也一定能使此金屬板發(fā)生光電效應(yīng)

【答案】A

【解析】

【詳解】A.從〃N躍遷到n=l能級時放出的光子能量為-0.85+13.60eV=12.75eV;不在可

見光范圍之內(nèi),從k4能級躍遷到/產(chǎn)2能級時輻射的光子能量-0.85+3.41eV=2.55eV;在

可見光范圍,從rp\能級躍遷到/7=3能級時輻射的光子能量-0.85+1.51eV=0.66eV,不在

可見光光子能量范圍之內(nèi);從爐3能級躍遷到77=2能級時發(fā)出的光子能量為

-1.51+3.40eV=l.89eV,在可見光范圍之內(nèi);從〃=2能級躍遷到爐1能級時發(fā)出的光子能

量為-3.40+13.60=10.2eV,不在可見光范圍之內(nèi),故則處于第4能級狀態(tài)的氫原子,發(fā)射

光的譜線在可見光范圍內(nèi)的有2條,A正確;

B.氫原子的電子由外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道時,軌道半徑減小,原子能量減小,向外輻射光

子.根據(jù)

,e2v2

K—=m—

rr

知軌道半徑越小,動能越大,知電子的動能增大,電勢能減小,B錯誤;

C.根據(jù)

444

即為

4=2^

14+4

C錯誤;

D.因為從第5能級躍遷到第2能級時發(fā)射出的光的頻率小于處于第2能級狀態(tài)的氫原子發(fā)射

出的光的頻率,故不一定發(fā)生光電效應(yīng),D錯誤;

故選Ao

考點:考查了氫原子躍遷

【名師點睛】所有的難題實際都是又一個一個的簡單的題目復(fù)合而成的,所以在學(xué)習(xí)中不能

好高萼遠,貪大貪難,解決了基礎(chǔ)題,拔高題也就迎刃而解了.

4.如圖,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2:1,原線圈一側(cè)接一輸出電壓恒為,的正弦交

流電源,電阻石、尼、及、兄的阻值相等.下列說法正確的是()

B.S斷開時,用消耗的電功率等于用的2倍

C.S閉合后,R、鳳、石消耗的電功率相同

D.S閉合后,石兩端電壓比S閉合前的更小

【答案】C

【解析】

A、S斷開時,設(shè)原線圈的電流為根據(jù)變壓器知識課知,2=26,而4=/毋+2。2,

。2=/,-ZR,可得/1_402_9,故A錯誤.B、由P=/我可知4=4=9,

9Rq一可一1打k4

故B錯誤.D、S閉合后,U|=/;R+2U;,°;=/;.”,聯(lián)立可知/;=">/1,故口錯誤.(;、

27/?

因而并聯(lián)電路分流可知=//?=?=/:,可得吊、后、用三個電阻流過的電流

相同,可知三電阻的功率相同,C正確.故選C.

【點睛】本題考查變壓器規(guī)律的應(yīng)用,要注意明確變壓器的輸入電壓不是電源的輸出電壓,

而是電阻電壓與變壓器輸入電壓之和等于電源的電壓,要根據(jù)變壓比和變流比結(jié)合來解決這

類問題.

5.如圖是德國物理學(xué)家史特恩設(shè)計的最早測定氣體分子速率的示意圖.M、N是兩個共軸圓筒

的橫截面,外筒N的半徑為此內(nèi)筒的半徑比"小得多,可忽略不計.筒的兩端封閉,兩筒之

間抽成真空,兩筒以相同角速度。繞其中心軸線勻速轉(zhuǎn)動.M筒開有與轉(zhuǎn)軸平行的狹縫S,

且不斷沿半徑方向向外射出速率分別為b和介的分子,分子到達N筒后被吸附,如果樂明

摩保持不變,。取某合適值,則以下結(jié)論中正確的是()

H

A.當N〃2時(n為正整數(shù)),分子落在不同的狹條上

V;V2co

RR2乃

B-當彳+工=〃"時(n為正整數(shù)),分子落在同一個狹條上

C.只要時間足夠長,N筒上到處都落有分子

D.分子不可能落在N筒上某兩處且與S平行的狹條上

【答案】A

【解析】

微粒從M到N運動時間,對應(yīng)N筒轉(zhuǎn)過角度。=創(chuàng)=紗,即如果以vi射出時;轉(zhuǎn)

VV

過角度:a=切=——,如果以vz射出時,轉(zhuǎn)過角度:o2=(ot=—,只要9打不是

匕彩

相差2n的整數(shù)倍,即當‘一3?!?2時(n為正整數(shù)),分子落在不同的兩處與S平行的

匕v2(0

RR2萬

狹條上,故A正確,D錯誤;若相差2n的整數(shù)倍,則落在一處,即當------=〃一時(n

V]v2co

為正整數(shù)),分子落在同一個狹條上.故B錯誤;若微粒運動時間為N筒轉(zhuǎn)動周期的整數(shù)倍,

微粒只能到達N筒上固定的位置,因此,故C錯誤.故選A

點睛:解答此題一定明確微粒運動的時間與N筒轉(zhuǎn)動的時間相等,在此基礎(chǔ)上分別以0、V2

射出時來討論微粒落到N筒上的可能位置.

6.如圖所示,勻強電場中有一個以。為圓心、半徑為彳的圓,電場方向與圓所在平面平行,

圓上有三點從B、C,其中/與C的連線為直徑,/4=30°。有兩個完全相同的帶正電粒子,

帶電量均為9(9>0),以相同的初動能區(qū)從/點先后沿不同方向拋出,它們分別運動到氏C

兩點。若粒子運動到8、C兩點時的動能分別為國=2及、&=3及,不計粒子的重力和粒子間

的相互作用,則勻強電場的場強大小為

E

A.-4kc星D線

qR3qR3qR

【答案】D

【解析】

【詳解】從4點到6點應(yīng)用動能定理有:qU,B=2&-々=&

從1點到C點應(yīng)用動能定理有:qUAc=3Ek-Ek=2Ek

所以UAC=2UAB

做出等勢面和電場線如圖所示:

則從4點到B點應(yīng)用動能定理有:qEd=qE\AD\=Ek,即gE'普=Ek

解得E=冬恒

3qR

選項D正確,A、B、C錯誤。

7.在星球A上將一小物塊P豎直向上拋出,P的速度的二次方/與位移x間的關(guān)系如圖中實

線所示;在另一星球5上用另一小物塊。完成同樣的過程,。的V?一x關(guān)系如圖中虛線所

示.已知A的半徑是B的半徑的工,若兩星球均為質(zhì)量均勻分布的球體(球的體積公式為

3

4

V=-^r3,〃為球的半徑),兩星球上均沒有空氣,不考慮兩星球的自轉(zhuǎn),貝M)

A.A表面的重力加速度是3表面的重力加速度的9倍

B.P拋出后落回原處的時間是。拋出后落回原處的時間的4

C.A的密度是8的密度的9倍

D.A的第一宇宙速度是B的第一宇宙速度的&倍

【答案】AD

【解析】

【詳解】A.對豎直上拋運動據(jù)速度位移關(guān)系公式得:/=2gx知:圖象中的斜率A=2g,

所以對星球4其斜率

k2

A=-=gA

%

其表面重力加速度

3年

8A=-~,

同理得:

kBb=r=2OgB8

3M

g,=宜

SB/

6%

所以

魚=9

SB

故A正確;

B.產(chǎn)物體拋出后落回到原處的時間

t.=2、回、述^

g.3%

同理,Q物體拋出后回到原處的時間

8B%

[7

故B錯誤;

C.根據(jù)重力和萬有引力相等,即

GMm

mg=R2

解得:

例,

G

球體的密度

絲二「二上

VG士兀R34兀GR

3

P&_3gA4兀GRB一27

PB4%G/?A3gzi

故C錯誤;

D.據(jù)第一宇宙速度公式

得:

%=叵=6

%Jg囚

故D正確;

8.如圖所示,小車板面上的物體質(zhì)量為m=8kg,它被一根水平方向上拉伸了的彈簧拉住而靜止

在小車上,這時彈簧的彈力為6N.現(xiàn)沿水平向右的方向?qū)π≤囀┮宰饔昧?,使小車由靜止開

始運動起來,運動中加速度由零逐漸增大到隨即以lm/一的加速度做勻加速直線運動.下

列說法中正確的是()

A.物體與小車始終保持相對靜止,彈簧對物體的作用力始終沒有發(fā)生變化

B.物體受到的摩擦力先減小、后增大,先向左、后向右

C.當小車加速度(向右)為0.75m//時,物體不受摩擦力作用

I).小車以Im/s2的加速度向右做勻加速直線運動時,物體受到的摩擦力為8N

【答案】ABC

【解析】

【詳解】物體靜止不動時、水平方向彈簧彈力和向左的靜摩擦力二力平衡有:Ff=F*6N;物

體隨小車一起向右加速,當靜摩擦力為零時有F和=mai,解得:a^O.75m/s2;當向右的加速度

大于0.75m/s2時,靜摩擦力開始向右,當靜摩擦力向右且達到6N時有:FW+Ff=ma2,解得:

2

a2=l.5m/s,方向向右.

A、由于小車的加速度Im/s2<1.5m/s2,故物體與小車始終保持相對靜止,彈簧伸長量不變,

故彈力不變,故A正確.

B、開始時,由于彈簧處于伸長狀態(tài),物體有向右的運動趨勢,故此時靜摩擦力方向向左,大

小為6N;當加速度等于0.75m//時,靜摩擦力為零;當加速度大于0.75m/s2時,彈簧的彈力

不能滿足物體的向右加速運動了,物體相對小車有向左的運動趨勢,此時的摩擦力方向向右,

隨著向右加速度的增大而增大,故物體受到的摩擦力先減小、后增大,先向左、后向右,故B、

C正確.

D、小車以Im/J的加速度向右做勻加速直線運動時,由牛頓第二定律可知物體受到的合外力

為8N,因F彈=6N,所以靜摩擦力Fr=2N,故D錯誤.

故選:A、B、C.

9.如圖所示,用跨過光滑滑輪的輕質(zhì)細繩將小船沿直線拖向岸邊,已知拖動細繩的電動機功

率恒為R電動機卷繞繩子的輪子的半徑R=25cm,輪子邊緣的向心加速度與時間滿足

a=[2(2+J5)廳,小船的質(zhì)量機=3kg,小船受到阻力大小恒為/=10x(G+1)N,小船

經(jīng)過4點時速度大小%=2gm/s,滑輪與水面豎直高度1.5m,則()

A.小船過8點時速度為4m/s

B.小船從4點到6點的時間為(及+l)s

C.電動機功率P=50W

D.小船過6點時的加速度為25四一2()6+5m/S?

6

【答案】AD

【解析】

2

【詳解】AB.由。=上得,沿繩子方向上的速度為:

R

v=JaR=(2+V5)t

小船經(jīng)過A點時沿繩方向上速度為:

QnoG

v,=vora.y3O°=—v0

小船經(jīng)過A點時沿繩方向上的速度為:

6

v2-VBCOS45°=vB

作出沿繩速度的「力圖象,直線的斜率為:

72V3

------UR----------%

22。=2+0

A到B圖象與橫軸所夾面積即為沿繩的位移:

.212.°”(2一揚〃

聯(lián)立可解得:V/i—4m/s;f—(5/2—1)s

選項A正確,B錯誤;

C.小船從A點運動到B點,由動能定理有:

Pt-fs=

由幾何知識可知:

$=(6-1)h

聯(lián)立可解得:

P=50(72+1)W

選項C錯誤;

D.小船在B處,由牛頓第二定律得:

P

-----------cos450-f=ntaR

VBCOS45°

解得:

250-206+5,2

aB-----------------m/s

選項D正確。

故選AD。

10.如圖所示,光滑金屬導(dǎo)軌/C、/!〃固定在水平面內(nèi),并處在方向豎直向下、磁感應(yīng)強度大

小為8的勻強磁場中。有一質(zhì)量為小的導(dǎo)體棒以初速度%從某位置開始在導(dǎo)軌上向右運動,

最終恰好靜止在4點。在運動過程中,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終構(gòu)成等邊三角形回路,且通過/點

的總電荷量為(7。已知導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的接觸電阻值恒為總其余電阻不計,則()

A.該過程中導(dǎo)體棒做勻減速運動

B.當導(dǎo)體棒的速度為為時,回路中感應(yīng)電流小于初始時的一半

2

C.開始運動時,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌所構(gòu)成回路的面積為處

B

D.該過程中接觸電阻產(chǎn)生的熱量為:加詔

【答案】BC

【解析】

【詳解】A.由法拉第電磁感應(yīng)定律可得導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=Blv,其感應(yīng)電流大小

,EBlv

I=-=---

RR

安培力大小為

由牛頓第二定律可知,導(dǎo)體棒將做加速度逐漸減小的減速運動,選項A錯誤;

B.由/=等可知,當速度減為g%時,導(dǎo)體棒的長度/也將變小,故其感應(yīng)電流小于初始時

的一半,選項B正確;

C.由于在導(dǎo)體棒運動的過程中,通過導(dǎo)體棒的總電荷量為<7,而q=7&,1=-,E=紗,

△0=8$以上各式聯(lián)立可得S=8—,選項C正確;

B

D.由能量守恒定律可知,該過程中,導(dǎo)體棒的動能全部轉(zhuǎn)化為接觸電阻產(chǎn)生的熱量,故

1,

Q=—mv(y',選項D錯誤。

故選BCo

第II卷(非選擇題70分)

二、實驗題(本大題共2小題,共18分。)

11.如圖所示,用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律,即研究兩個小球在軌道水平部分碰

撞前后的動量關(guān)系:先安裝好實驗裝置,在地上鋪一張白紙,白紙上鋪放復(fù)寫紙,記下重垂

線所指的位置0。接下來的實驗步驟如下:

步驟1:不放小球2,讓小球1從斜槽上月點由靜止?jié)L下,并落在地面上。重復(fù)多次,用盡可

能小圓,把小球的所有落點圈在里面,其圓心就是小球落點的平均位置;

步驟2:把小球2放在斜槽前端邊緣位置8讓小球1從4點由靜止?jié)L下,使它們碰撞。重復(fù)

多次,并使用與步驟1同樣的方法分別標出碰撞后兩小球落點的平均位置;

步驟3:用刻度尺分別測量三個落地點的平均位置以RN離。點的距離,即線段〃伙0P、

QV的長度。

①對于上述實驗操作,下列說法正確的是

A.應(yīng)使小球每次從斜槽上相同的位置自由滾下

B,斜槽軌道必須光滑

C.斜槽軌道末端必須水平

D.小球1質(zhì)量應(yīng)大于小球2的質(zhì)量

②上述實驗除需測量線段〃以0P、公'的長度外,還需要測量的物理量有;

A.A,8兩點間的高度差九

B.4點離地面的高度加

C.小球1和小球2的質(zhì)量陽、nk

D.小球1和小球2的半徑r

③當所測物理量滿足表達式(用所測物理量的字母表示)時,即說明兩球碰撞

遵守動量守恒定律.如果還滿足表達式(用所測物理量的字母表示)時,即說

明兩球碰撞時無機械能損失;

④完成上述實驗后,某實驗小組對上述裝置進行了改造,如圖所示.在水平槽末端與水平地

面間放置了一個斜面,斜面的頂點與水平槽等高且無縫連接.使小球1仍從斜槽上A點由靜

止?jié)L下,重復(fù)實驗步驟1和2的操作,得到兩球落在斜面上的平均落點獷、*、M。用刻

度尺測量斜面頂點到〃、/>'、M三點的距離分別為h、h、則驗證兩球碰撞過程中動

量守恒的表達式為________一(用所測物理量的字母表示)。

?入射小球

-u__力、

【答案】(1).ACD(2).C⑶.g?OP=叫OM+%ON(4).

222

■(OP)=m}-(OM)+/?,?(ON)(5).如""=勿|"+皿

【解析】

【詳解】①[1]A.從相同的位置落下,保證小球1每次到達軌道末端的速度相同,A正確:

B.現(xiàn)實中不存在絕對光滑的軌道,B錯誤;

C.為了保證兩小球能夠發(fā)生對心碰撞且碰后做平拋運動,所以軌道末端必須水平,C正確:

D.為了保證1小球碰后不反彈,所以小球1質(zhì)量應(yīng)大于小球2的質(zhì)量,D正確。

故選ACD;

②③[2][3]小球碰撞滿足動量守恒定律:

犯%=mrvl+m,v2

小球飛出軌道后做平拋運動,下落時間由高度決定:

人”

水平方向做勻速直線運動:

0P

%二7

0M

V丁

ON

聯(lián)立方程:叫OP^m]OM+m2ON,所以還需要測量的物理量為兩小球的質(zhì)量,C正確,

ABD錯誤;

[4]若能量守恒,根據(jù)能量守恒定律:

121212

/町%=5町w+/和嶺

聯(lián)立方程:W1■(0P)2=町?(0M)2+"h-(ON)2;

④[5]小球飛出后做平拋運動,斜面的傾角為分解位移:

Icos0=vt

Isin0=^gt2

消去時間,解得:V-V7-.M--COS0,根據(jù)題意,代入動量守恒方程中得:

V2sme

州瓜=州a+m2M。

12.圖中虛線框內(nèi)存在一沿水平方向、且與紙面垂直的勻強磁場.現(xiàn)通過測量通電導(dǎo)線在磁場

中所受的安培力,來測量磁場的磁感應(yīng)強度大小、并判定其方向.所用部分器材已在圖中給

出,其中D為位于紙面內(nèi)的U形金屬框,其底邊水平,兩側(cè)邊豎直且等長;E為直流電源;R

為電阻箱:④為電流表;S為開關(guān).此外還有細沙、天平、米尺和若干輕質(zhì)導(dǎo)線.

(1)在圖中畫線連接成實驗電路圖.

(2)完成下列主要實驗步驟中的填空:

①按圖接線.

②保持開關(guān)S斷開,在托盤內(nèi)加入適量細沙,使D處于平衡狀態(tài);然后用天平稱出細沙質(zhì)量

nii?

③閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)R的值使電流大小適當,在托盤內(nèi)重新加入適量細沙,使D_;然

后讀出,并用天平稱出一.

④用米尺測量.

(3)用測量的物理量和重力加速度g表示磁感應(yīng)強度的大小,可以得出B=.

(4)判定磁感應(yīng)強度方向的方法是:若,磁感應(yīng)強度方向垂直紙面向外;反之,磁感

應(yīng)強度方向垂直紙面向里.

【答案】(1).(1)如圖所示

(2).重新處于平衡狀態(tài)(3).電流表的示數(shù)I

叫一

(4).此時細沙的質(zhì)量叱(5).D的底邊長度L(6).(7).m>m.

IL2

【解析】

【詳解】(1)口]如圖所示

(2)[2][3][4]③重新處于平衡狀態(tài);讀出電流表的示數(shù)/;此時細沙的質(zhì)量和;④D的底邊

長度上

(3)(4)[5][6]開關(guān)S斷開時,D中無電流,D不受安培力,此時D所受重力//的密S閉

合后,D中有電流,左右兩邊所受合力為0,D所受合力等于底邊所受的安培力,如果用>0,

德受mig+BIL

則安培力方向向下,根據(jù)左手定則可知,磁感應(yīng)強度方向向外;如果他〈的,有

m>g=nixg-BIL

則安培力方向向上,根據(jù)左手定則可知,磁感應(yīng)強度方向向里;綜上所述,則

D-

II

三、解答題(本大題共3小題,共52分。寫出必要的文字說明與步驟。)

13.圖a為自動感應(yīng)門,門框上沿中央安裝有傳感器,當人或物體與傳感器的水平距離小于或

等于某個設(shè)定值(可稱為水平感應(yīng)距離)時,中間兩扇門分別向左右平移,當人或物體與傳

感器的距離大于設(shè)定值時,門將自動關(guān)閉.圖b為感應(yīng)門的俯視圖,A為傳感器位置,虛線圓

是傳感器的感應(yīng)范圍,已知每扇門的寬度為d,最大移動速度為%,若門開啟時先勻加速運動

而后立即以大小相等的加速度勻減速運動,每扇門完全開啟時的速度剛好為零,移動的最大

距離為d,不計門及門框的厚度.

(1)求門開啟時做加速和減速運動的加速度大??;

(2)若人以%的速度沿圖中虛線S走向感應(yīng)門,要求人到達門框時左右門同時各自移動日的距

離,那么設(shè)定的傳感器水平感應(yīng)距離/應(yīng)為多少?

⑶若以⑵感應(yīng)距離設(shè)計感應(yīng)門,欲搬運寬為子的物體(厚度不計),并使物體中間沿虛

線S垂直地勻速通過該門(如圖C),物體的移動速度不能超過多少?

【解析】

試題分析:(1)作出每扇門開啟過程中的速度圖象,根據(jù)圖象求出加速度;(2)人只要在門

打開4的時間內(nèi)到達門框處即可安全通過,由此求出設(shè)定的傳感器水平感應(yīng)距離;(3)為滿

2

7

足寬為一”的物體通過門,根據(jù)題意分析門所做的運動,根據(jù)運動公式求解.

4

(1)依題意每扇門開啟過程中的速度圖象如圖所示:

設(shè)門全部開啟所用的時間為片,由圖可得

由速度時間關(guān)系得:%=)

2

聯(lián)立解得:4=至

d

(2)要使單扇門打開幺,需要的時間為

22

人只要在t時間內(nèi)到達門框處即可安全通過,所以人到門的距離為/=%,

聯(lián)立解得:l=d

77

⑶依題意寬為心的物體移到門框過程中,每扇門至少要移動廠的距離,每扇門的運動

各經(jīng)歷兩個階段:開始以加速度a運動4=弓的距離,速度達到%,所用時間為而

713

后又做勻減速運動,設(shè)減速時間為與,門又動了S2=7d--4二弓4的距離

828

由勻變速運動公式,得:&=卬2-gs;

d3d

解得:弓=丁和馬=丁(不合題意舍去)

2%2%

73d

要使每扇門打開一d所用的時間為乙+%=丁

82%

I2

故物體移動速度不能超過丫=------=三%

【點睛】抓住本題的關(guān)鍵,就是會根據(jù)題意作出每扇門的速度時間圖象,并且知道速度時間

圖象的考點,即斜率表示加速度,與時間軸圍成的面積表示位移,最后根據(jù)題目意思分析門

框的運動狀態(tài),得出門框的運動性質(zhì),由此進行列式求解.

14.如圖甲所示,有一裝置由傾斜軌道AB、水平軌道BC、豎直臺階CD和足夠長的水平直軌道

DE組成,表面處處光滑,且AB段與BC段通過一小圓弧(未畫出)平滑相接.有一小球用輕

繩豎直懸掛在C點的正上方,小球與BC平面相切但無擠壓.緊靠臺階右側(cè)停放著一輛小車,

車的上表面水平與B點等高且右側(cè)固定一根輕彈簧,彈簧的自由端在Q點,其中PQ段是粗糙

的,Q點右側(cè)表面光滑.現(xiàn)將一個滑塊從傾斜軌道的頂端A處自由釋放,滑至C點時與小球發(fā)

生正碰,然后從小車左端P點滑上小車.碰撞之后小球在豎直平面做圓周運動,輕繩受到的

拉力如圖乙所示.已知滑塊、小球和小車的質(zhì)量分別為nn=3kg、m2=lkg和ni3=6kg,AB軌道頂

端A點距BC段的高度為h=0.8m,PQ段長度為L=0.4m,輕繩的長度為R=0.5m.滑塊、小球

均可視為質(zhì)點.取g=10m/s)求:

(1)滑塊到達BC軌道上時的速度大小.

(2)滑塊與小球碰后瞬間小球的速度大小.

(3)要使滑塊既能擠壓彈簧,又最終沒有滑離小車,則滑塊與PQ之間的動摩擦因數(shù)u應(yīng)在

什么范圍內(nèi)?(滑塊與彈簧的相互作用始終在彈簧的彈性范圍內(nèi))

【答案】(1)v=4ms(2)v'=6m's(3)-<u<-

063

【解析】

試題分析:(1)設(shè)滑塊與小球碰撞前瞬間速度為%,由機械能守恒,

有=;叫片①

得V。=4m/s

(2)設(shè)小球在最高點的速度為v,由圖乙可知小球在最高點時受到的拉力F=22N

2

由牛頓第二定律,有尸+加遇=氣[②

設(shè)小球碰撞后瞬間速度為由機械能守恒,有;加2M2/+2,%gR③

聯(lián)立①②③并代入數(shù)據(jù),解得v'=6m,s

(3)滑塊與小球碰撞過程滿足動量守恒:肛%=町匕+/〃2M④

得碰撞后叫的速度V1=2m

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