2009屆高考物理試題創(chuàng)新設計

 

 

 (翻滾過山車)裝置由圓軌道

與兩段斜軌連接而成,列車從

斜軌高處無動力靜止滑下,經

過圓軌道后再沖上另一斜軌.

已知列車質量為m,圓軌道半

徑為R,若將列車看成質點,

并且不計摩擦.求:

   (1)要保證列車能安全通過圓軌道,則斜軌高度至少多少?

 

 

   (2)若列車較長,不能看成質點,并且要考慮列車與軌道間摩擦,則對斜軌高度有何影

響.

 

 

   (3)若列車由許多節(jié)構成,總長恰為2πR,列車高度不計,摩擦阻力也不考慮,為保證

列車能安全通過圓軌道,求斜軌高度至少多少?

 

 

 

2.(16分)如圖,當紫外線照射鋅板時,有光電子逸出,設某光電子質量為m,電量為e,

以初速v。平行于電場線方向從鋅板上飛出,若要使光電子經過時間t時具有的電勢能

與剛逸出時具有的電勢能相同(不計電子的重力,AB間可視為勻強電場),則:

   (2)電場強度E為多少?

   (3)AB兩極所加電壓的最小值為多少?

 

 

 

 

 

3.(20分)間距為L=1m的足夠長的光滑平行金屬導軌與水平面成30°角放置. 導軌上端

連有阻值為0.8Ω的電阻R和理想電流表A,磁感應強度為B=1T的勻強磁場垂直導軌

平面,現有質量為m=1kg,電阻r=0.2Ω的金屬棒,從導軌底端以10m/s的初速度v0沿

平行導軌向上運動,如圖所示. 現對金屬棒施加一個平行于導軌平面,且垂直于棒的外

力F作用,使棒向上作減速運動. 已知棒在導軌平面的整個運動過程中,每1s內在電阻

R上的電壓總是均勻變化1.6V. 求:

   (1)電充表讀數的最大值.

   (2)從金屬棒開始運動到電流表讀數為零的過程中,棒的機械能如何變化,變化了多少?

化關系(取F沿導軌向上為正方向).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.(15分)在天體演變的過程中,超紅巨星發(fā)生“超新星爆炸”后,會有氣體塵埃以云霧的形式向四面八方噴出,而爆炸之后剩余的星體核心部分,可以形成中子星。中子星是通過中子之間的萬有引力結合而成的球狀星體,結構極其復雜,具有極高的密度。

   (1)中子星中存在著一定量的質子和電子,這是因為自由狀態(tài)的中子很不穩(wěn)定,容易發(fā)生衰變生成一個質子和一個電子,請寫出該核反應方程,并計算該核反應中釋放出的能量為多少J?(質子質量mp=1.007277u,中子質量mu=1.008665u,電子質量me=0.00055u,1u = 1.6606×1027kg)(結果保留兩位有效數字)

   (2)已知某中子星密度為1017kg/m3,半徑為10 km,求該中子星的衛(wèi)星運行的最小周期(衛(wèi)星的軌道近似為圓軌道,萬有引力恒量G=6.67×10―11N?m2/kg2,結果保留一位有效數字)

 

 

 

 

 

 

5.(18分)在光滑的水平地面上停著一輛小車,小車頂上的一平臺,其上表面上粗糙,動摩擦因數μ=0.8,在靠在光滑的水平桌面旁并與桌面等高,現有一質量為m = 2kg的物體c以速度v0=6m/s沿光滑水平桌面向右運動,滑過小車平臺后從A點離開,恰好能落在小車前端的B點,此后物體c與小車以共同速度運動,已知小車質量為M= 4kg,O點在A點的正下方,OA = 0.8 m,OB=1.2m,g= 10m/s2,求:

   (1)系統(tǒng)的最終速度和物體c由A到B所用的時間;

   (3)小車頂上的平臺在v0方向上的長度。

 

 

 

 

 

 

20081113

 

 

6.(20分)如圖所示,在地面附近,坐標系xoy在豎直平面內,空間有沿水平方向垂直于紙面向里的勻強磁場,磁感應強度大小為B,在x<0的空間內還有沿x軸負方向的勻強電場,場強大小為E。一個帶正電的油滴經圖中x軸上的M點,始終沿與水平方向成角α= 30°的斜向下的直線運動,進入x>0的區(qū)域后能在豎直平面內做勻速圓周運動,需在x>0的區(qū)域內加一個勻強電場,若帶電油滴做圓周運動通過x軸上的N點,且MO=NO,求:(1)油滴運動的速率大小;

   (2)在x>0空間內所加電場的場強大小和方向;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20081113

列車在全過程中機械能守恒……………2分  得…………2分

(2)從列車較長,不能看作質點的角度考慮,列車作圓運動時,重心下降,因此高度可以下降.…2分

從考慮阻力的角度看,由于列車要克服阻力做功,高度應增加.……………………2分

(3)當整個列車恰好在圓軌道時,對最上方那節(jié)車廂分析,有………………2分

列車在全過程中機械能守恒 …………2分  得h=1.5R………………2分

2.解:(1)既然要求光電子經過時間t,具有開始時的電勢能,即電場力做功為零,這就要求此時電子返

回到出發(fā)點,因此:左板(鋅板)接正,右板接負…………4分

(2)………2分   由速度公式,得……2分  …2分

(3)由動能定理:…………4分   ………………2分

3.解:(1)速度最大時,ε最大,電流I最大,……2分 …3分

(2)當棒運動速度為v時,棒上感應電動勢為ε,有…………1分

由閉合電路歐姆定律,得……1分   電阻R兩端電壓U,由歐姆定律 U=IR……1分

 式中R、r、B、L均為定值,故  恒定…2分

金屬棒應向上作勻減速運動,且…………1分

由速度位移關系  得:………………2分

………………1分

機械能增加值………………2分

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

完整正確地作出圖線得4分

4.(1)核反應方程:(2分)   △E=△mc2=(1.008665-1.007227-0.00055)×1.6606×

10-27×(3×108)2=1.3×10-13J (2分) (2)(3分) (2分)

(2分)  (2分)

5.(1)水平方向動量守恒 (2分) (2分) 豎直方向上:

     (2分)  (2)(2分)

   (2分) v1=1m/s  vA=4m/s (2分)

(3)(4分)  (2分)

6.(1)(3分) (3分) (2分) (2)(2分) qE=mg(2分) (2分) 方向豎直向上(1分) (3)qvB=mv2/R(1分)

   R=mv/qB  (1分) 粒子與y軸交于p點,(2分)

   粒子軌跡所對的圓心角為120°,t = Mp/V + T/3(3分)

由(2)可知:(3分)  (2分)

 

 

 

 

 

 

 

2009屆高考物理試題創(chuàng)新設計

 

 

1.(14分)小明家剛買車的第一天,小明的爸爸駕車拐彎時,發(fā)現前面是一個上坡。一個小孩追逐一個皮球突然跑到車前。小明的爸爸急剎車,車輪與地面在馬路上劃出一道長12m的黑帶后停住。幸好沒有撞著小孩!小孩若無其事地跑開了。路邊一個交通警察目睹了全過程,遞過來一張超速罰款單,并指出最高限速是60km/h。

        小明對當時的情況進行了調查:估計路面與水平面的夾角為15°;查課本可知輪胎與路面的動摩擦因數;從汽車說明書上查出該汽車的質量是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的時間跑過了4.6m寬的馬路。又知cos15°=0.9659,sin15°=0.2588。

    根據以上信息,你能否用學過的知識到法庭為小明的爸爸做無過失辯護?(取g=9.8m/s2

 

 

 

 

2.(17分)如圖甲所示為電視機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,這些電子再經加速電場加速后,從O點進入由磁偏轉線圈產生的偏轉磁場中,經過偏轉磁場后打到熒光屏MN上,使熒光屏發(fā)出熒光形成圖象,不計逸出電子的初速度和重力.已知電子的質量為m,電量為e,加速電場的電壓為U。偏轉線圈產生的磁場分布在邊長為L的長方形ABCD區(qū)域內,磁場方向垂直紙面,且磁感應強度隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示。在每個周期內磁感應強度都是從-B0均勻變化到B0。磁場區(qū)域的左邊界的中點與O點重合,AB邊與OO/平行,右邊界BC與熒光屏之間的距離為s。由于磁場區(qū)域較小,且電子運動的速度很大,所以在每個電子通過磁場區(qū)域的過程中,可認為磁感應強度不變,即為勻強磁場,不計電子之間的相互作用。

   (1)求電子射出電場時速度的大。

   (2)為使所有的電子都能從磁場的BC邊射出,求偏轉線圈產生磁場的磁感應強度的最大值;

   (3)熒光屏上亮線的最大長度是多少?

 

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有多少呢?請設計一個估測方案,并指出需要的實驗器材和需要測定或查找的物理量,推導出分子數的表達式( 由于大氣高度遠小于地球半徑R,可以認為大氣層各處的重力加速度相等)。

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4.(8分)如圖所示,一等腰直角棱鏡,放在真空中,AB=AC=d.在棱鏡側面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側面中點射入,當它從側面AC射出時,出射光線偏離入射光線的偏向角為30°,若測得此光線傳播的光從光源到棱鏡面AB的時間跟在棱鏡中傳播的時間相等,那么點光源S到棱鏡AB側面的垂直距離是多少?

 

 

 

5.(8分)如圖所示,有AB兩質量為M= 100kg的小車,在光滑水平面以相同的速率v0=2m/s在同一直線上相對運動,A車上有一質量為m = 50kg的人至少要以多大的速度(對地)從A車跳到B車上,才能避免兩車相撞?

 

 

 

參考答案

1.解析:能進行無過失辯護。

    對汽車整體分析由牛頓第二定律得,

20080827

    又  所以

    代入數據得a=8.22m/s2

    剎車可以認為做勻減速過程,末速度為零

    根據

    所以,故不超速。

2.解析:(1)設電子射出電場的速度為v,則根據動能定理,對電子的加速過程有

    解得

   (2)當磁感應強度為B0或-B0

    (垂直于紙面向外為正方向),電子

    剛好從b點或c點射出

    設此時圓周的半徑為R,如圖所示,根據幾何關系有:

   

    解得

    電子在磁場中運動,洛倫茲力提供向心力,因此有:

    解得

   (3)根據幾何關系可知,

    設電子打在熒光屏上離O/點的最大距離為d,則

    由于偏轉磁場的方向隨時間變化,根據對稱性可知,熒光屏上的亮線最大長度為

   

3.解析:需要的實驗器材是氣壓計.需要測量和查找的物理量是大氣壓p0、空氣的平均摩爾質量M、

地球半徑R和重力加速度g

    分子數的推導如下:

   (1)設大氣層的空氣質量為m,由于大氣高度遠小于地球半徑R,可以認為大氣層各處的重力加速度相等,由,得 。

   (2)大氣層中空氣的摩爾數為 。

   (3)由阿伏加得羅常數得空氣分子數為

4.解析:如圖所示,由折射定律,光線在AB面上

折射時有sin60°=nsinα

    在BC面上出射時,nsinβ=nsinγ

由幾何關系,α+β=90°

    δ=(60°-α)+(γ-β)=30°

    聯立解得,α=β=45°  γ=60°

    所以n=sin60°/sin45°=/2

    單色光在棱鏡中通過的幾何路程

    單色光在棱鏡中光速

    設點光源到棱鏡AB側面的垂直距離為L,

    依題意,

    所以

5.解:人跳出后,兩車速度恰相同時,既避免相撞,人的速度又最小,由動量守恒定律得

    <code id="0skhc"><video id="0skhc"></video></code>

    20080827

    (3分)

        解得,v=5.2m/s(2分)

     

     

     

     


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