高校自主招生高中物理探究仿真训练题03（含解析）.doc

2018 年高校自主招生物理探究仿真训练题三1.海洋中蕴藏着巨大的能量，利用海洋的波浪可以发电。在我国南海上有一浮桶式浪发电灯塔，其原理示意图如图甲所示。浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动，且始终处于磁场中，该线圈与阻值r=15的灯泡相连。浮桶下部由内、外两密封圆筒构成（图中斜线阴影部分），如图7乙所示，其内为产生磁场的磁体，与浮桶内侧面的缝隙忽略不计；匝数n=200的线圈所在处辐射磁场的磁感应强度b=0.2t，线圈直径d=0.4m，电阻r=1。取重力加速度g=10m/s2，210。若浮桶随波浪上下运动的速度可表示为v=0.4sin(t)m/s。则下列说法正确的是（ ）a波浪发电产生电动势e的瞬时表达式为e=16sin() vb灯泡中电流i随时间t变化瞬时表达式为i=4sin(t) ac灯泡的电功率为120wd灯泡两端电压为v【参考答案】bc2. （2015北大清华自主招生物理探究试题）理想气体做p=kv的准静态过程，已知定容比热cv和r，求该过程的比热c。【名师解析】 c=根据热力学第一定律，dq=du+dw而dw=pdv=kvdv,所以dq=du+ kvdv 由理想气体状态方程，pv=rt，而p=kv则有 kv2=rt取微分，2kvdv=rdt 联立解得 dq= du+dt定容比热cv=所以：c=cv+3.（20分）（2015中科大）子是第二代轻子，静止质量为m0=106mev/c2，固体寿命为0=2.2010-6s。（1）设在离地面h=104m的高处产生一个带正电荷的+子，则它具有多大的能量才能在地面上被探测到？（2）由于地磁场的影响，+子的轨道会偏转。设地球赤道平面上方h=104m处产生的+子+子竖直入射，则到达地面时偏离原来方向多远？假定地磁场能延伸到104m的高空，大小为b=1gs（高斯），沿地轴方向。（e=1.610-19c，1mev=1.610-13j，10000高斯等于1特斯拉）【名师解析】（1）以地面为参考系，子的寿命为= 要使子能在地面上被探测到，则有 vh子具有的动能为e=c2-m0c2.联立解得：e1504mev所以+子至少具有1504mev的能量才能在地面上被探测到。（2）+子在电磁场中做匀速圆周运动，其偏转轨迹如图所示，偏转半径为 r=5.35104m。所以+子到达地面时偏转的水平距离为d=r-=943m。4.（15分）如图所示，一足够长的水平轨道与半径为r=4m的竖直光滑1/4圆弧形轨道bc底端相切，质量为m=1kg的木块在一大小为f=10n、方向与水平成=37角斜向上的拉力作用下，从轨道上的a点由静止开始运动，当木块到达b点即将进入圆轨道时，撤去拉力f。已知木块与水平轨道的动摩擦因数0.5，ab间的水平距离为s=12m，sin37=0.6，cos37=0.8，g10m/s2，求：（1）木块到达b点时的速度vb大小及木块从a运动到b的时间t1；（2）木块在c点时对轨道的压力nc大小；（3）木块从离开c点到再次回到c点的时间t2。（2）从b到c的过程中，以水平面为零势面，因只有重力做功，（1分）由机械能守恒:mvb2mgr+mvc2（1分）代入数值解得vc=8m/s（1分）在c点，设轨道对c点的支持力为n，由牛顿第二定律得n=mvc2/r，（1分）解得n=16n。（1分）由牛顿第三定律知，木块对轨道的压力大小为16n。（1分）（3）木块离开c点时做竖直上抛运动，由运动学公式可得t2=2vc/g，（1分）代入数值得t2=1.6s（1分）5（10分）如图13甲所示，水平传送a、b两轮间的距离l=3.0 m，质量m=1.0 kg的物块（可视为质点）随传送带一起以恒定的速率v0向左匀速运动，当物块运动到最左端时，质量m=0.020 kg的子弹以u0=400 m/s的水平速度向右射中物块并穿出。在传送带的右端有一传感器，测出物块被击穿后的速度随时间的变化关系如图13乙所示（图中取向右运动的方向为正方向，子弹射出物块的瞬间为t=0时刻）。设子弹击穿物块的时间可忽略不计，且子弹不会击中传感器而发生危险，物块的质量不因被子弹击穿而发生改变。不计空气阻力及a、b轮的大小，取重力加速度g= 10 m/s2。（1）求物块与传送带间的动摩擦因数m； （2）求子弹击穿物块的过程中产生的热量q1；（3）如果从第一颗子弹击中物块开始，每隔dt=1.5s就有一颗相同的子弹以同样的速度击穿物块，直至物块最终离开传送带。设所有子弹与物块间的相互作用力均相同，求整个过程中物块与传动带之间因摩擦产生的热量q2。 【名师解析】解（1）根据速度图像可知，物块在滑动摩擦力的作用下做匀变速运动，在01s内物块的速度由4m/s减为0。此过程物块的加速度大小4.0 m/s21分由牛顿第二定律有 f=mmg=ma 解得 =0.40 1分（3）第1颗子弹击穿物块后，物块向右运动的时间为t1=1.0 s，设向右运动的最大距离为x1，则x1=t1=2.0 m，1.0s时物块改为向左运动，运动时间为t2=0.50s，位移大小为 x2=t2=0.50 m；所以在dt=1.5 s 时间内，物块向右运动的距离为l= x1- x2=1.5m 1分在dt=1.5 s 时间内，传送带向左运动的位移x3=v0dt=3.0m在dt=1.5 s 时间内，物块相对传送带的位移为 dx1=l+x3=4.5m 1分在t=1.5 s时物块的速度与传送带的速度相同，所以第二颗子弹击中物块后的运动情况与第一颗子弹击中物块后运动情况相同，向右运动的可能达到最大距离为2.0m，而此时物块与传送带右端距离为dl=1.5m，故物块中第二颗子弹后将滑出传送带。1分设物块被第二颗子弹击穿后，其在传送带上滑行的时间为t3，根据运动学公式有 dl=vt3-，解得t3=0.50 s1分物块第2次被击穿后相对传送带的位移dx2=dl +v0 t3=2.5m所以q2=mmg(dx1+dx2)=28 j1分6.如图所示, 水平桌面上有一轻弹簧, 左端固定在a点, 自然状态时其右端位于b点。d点位于水平桌面最右端, 水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道mnp, 其形状为半径r=0.8 m的圆环剪去了左上角135的圆弧, mn为其竖直直径, p点到桌面的竖直距离为r, p点到桌面右侧边缘的水平距离为2r。用质量m1=0.4 kg的物块a将弹簧缓慢压缩到c点, 释放后弹簧恢复原长时物块恰停止在b点。用同种材料、质量为m2=0.2 kg的物块b将弹簧缓慢压缩到c点释放, 物块b过b点后其位移与时间的关系为x=6t-2t2, 物块从d点飞离桌面恰好由p点沿切线落入圆弧轨道。g=10 m/s2, 求:(1) b、d间的水平距离。(2) 通过计算，判断物块b能否沿圆弧轨道到达m点。(3) 物块b释放后在桌面上运动的过程中克服摩擦力做的功。 (2) 若物块能沿圆弧轨道到达m点, 其速度为vm, 由机械能守恒定律得:12m2vm2=12m2vd2 22m2gr，轨道对物块的压力为fn, 则: fn+m2g=m2vm2r。解得: fn=(1-2) m2g 0所以物块不能到达m点。(3) 设弹簧长为xac时的弹性势能为ep, 物块a、b与桌面间的动摩擦因数均为,释放物块a时, ep=m1gxcb，释放物块b时, ep=m2gxcb+m2v02，且m1=2m2, 可得ep=m2v02=7.2 j。物块b释放后在桌面上运动过程中克服摩擦力做功为wf,则由功能关系得: ep=wf+m2vd2可得wf=5.6 j。7.如图所示，以a、b和c、d为端点的两半圆形光滑轨道固定于竖直平面内，一滑板静止在光滑水平面上，左端紧靠b点，上表面所在平面与两半圆分别相切于b、c。一物体被轻放在水平匀速运动的传送带上e点，运动到a时刚好与传送带速度相同，然后经a沿半圆轨道滑下，再经b滑上滑板。滑板运动到c时被牢固粘连。物块可视为质点，质量为m，滑块质量为m=2m，两半圆半径均为r，板长l=6. 5r，板右端到c的距离l在rl5r范围内取值，e距a为s=5r。物块与传送带、物块与滑块之间的动摩擦因数均为=0.5，重力加速度取g。（1）求物块滑到b点时的速度大小；（2）试讨论物块从滑上滑板到离开滑板右端的过程中，克服摩擦力做的功w1与l的关系，并判断物块能否滑到cd轨道的中点。 【名师解析】（1）设物块到达b点的速度为vb，对物块从e到b由动能定理得 解得 （2）假设物块与滑板达到共同速度v时，物块还没有离开滑板，对物块与滑板，由动量守恒，有 设物块在滑板上运动的距离