新课标卷理综物理大题汇编.doc

Ot/sv/ms-1ABC925456424(13分)一个行星探测器从所探测的行星表面竖直升空，探测器的质量为1500 kg，发动机推力恒定，发射升空后9 s末，发动机突然间发生故障而关闭，下图是从探测器发射到落回地面全过程的速度图象。已知该行星表面没有大气，不考虑探测器总质量的变化。求：(1)探测器在行星表面上升达到的最大高度 H；(2)该行星表面附近的重力加速度g；(3)发动机正常工作时的推力F。25(19分) 如图所示，真空中有一个半径r=0.5m的圆形磁场,与坐标原点相切,磁场的磁感应强度大小B=2.010-3T,方向垂直于纸面向里,在x=r处的虚线右侧有一个方向竖直向上的宽度为L1=0.5m的匀强电场区域，电场强度E=1.510N/C，在x=2m处有一垂直x方向的足够长的荧光屏，从O点处向不同方向发射出速率相同的荷质比=1.0109C/kg带负电的粒子，粒子的运动轨迹在纸面内。一个速度方向沿y轴正方向射入磁场的粒子甲，恰能从磁场与电场的相切处进入电场。不计重力及阻力的作用。求（1）粒子甲进入电场时的速度；（2）速度方向与y轴正方向成30（如图中所示）射入磁场的粒子乙，最后打到荧光屏上，画出粒子乙的运动轨迹并求该发光点的位置坐标。25（19分）（1）由题意及几何关系可得：粒子甲在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径R=r=0.5m （2分）有qvB= （2分）可得粒子进入电场时的速度v=1.0106 m/s（2分） （2）粒子乙在磁场中转过120角后从P点垂直电场线进入电场，运动轨迹如图所示。 （正确画出运动轨迹给2分）在电场中的加速度大小a= （1分） 粒子乙穿出电场时 vy=at2=）（1分） tan= （1分） 在磁场中y1=1.5r=0.75m （2分）在电场中侧移y2= （2分） 飞出电场后粒子乙做匀速直线运动y3=L2tan=(2-0.5-0.5)0.75=0.75m （2分）故y=y1（y2+y3）=0.1875m （1分）则该发光点的坐标(2 ，0.1875) （1分）24 (14分) 如上图是为供儿童娱乐的滑梯的示意图，其中AB为斜面滑槽，与水平方向的夹角为=37，水平滑槽BC与半径R=02m的1/4圆弧CD相切。ED为地面已知儿童在滑槽上滑动时的动摩擦因数=05，在B点由斜面转到水平面的运动速率不变，A点离地面的竖直高度AE为H=2 m（取g=10 m/s2,sin370=06, cos370=08）试求：（1）儿童在斜面滑槽上滑下时的加速度大小？（要求作出儿童在斜面上运动时的受力分析图）（2）儿童从A处由静止开始滑到B处时的速度大小？（结果可用根号表示）（3）为了使儿童在娱乐时不会从C处平抛滑出，水平滑槽BC的长度L至少为多少？25(18分)有一个带正电的小球，质量为m、电荷量为q，静止在固定的绝缘支架上现设法给小球一个瞬时的初速度v0使小球水平飞出，飞出时小球的电荷量没有改变同一竖直面内，有一个固定放置的圆环(圆环平面保持水平)，环的直径略大于小球直径，如图所示空间所有区域分布着竖直方向的匀强电场，垂直纸面的匀强磁场分布在竖直方向的带状区域中，小球从固定的绝缘支架水平飞出后先做匀速直线运动，后做匀速圆周运动，竖直进入圆环已知固定的绝缘支架与固定放置的圆环之间水平距离为2s，支架放小球处与圆环之间的竖直距离为s，v0，小球所受重力不能忽略求：(1)空间所有区域分布的匀强电场的电场强度E的大小和方向；(2)垂直纸面的匀强磁场区域的最小宽度L，磁场磁感应强度B的大小和方向；(3)小球从固定的绝缘支架水平飞出到运动到圆环的时间t.24.（14分）（1）设儿童下滑的加速度大小为a，则有 受力分析图1分mgsin37-mgcos37=ma1 2分解得：a1=2 m/s2 1分（2）因为H=2 m，圆弧CD的半径R=02 m，所以AB的长度 2分设儿童滑到B点的速率为vB，则：vB2=2aL1， 2分（或依动能定理: ）由解得： 2分（3）设儿童在C点恰做平抛运动滑出时的速率为vC，则： 1分f=umg=ma2 1分-2a2LvC2-vB 2 1分（或用动能定理：2分）由解得：L1 m1分25（18分）(1)小球水平飞出，由平衡条件得mgqE,(2分)解得电场强度E (2分)方向竖直向上 (1分)(2)由题意可知，垂直纸面的匀强磁场区域最小宽度为s (2分)要使小球准确进入圆环，所加磁场的方向为垂直纸面向外 (1分)由于重力与电场力平衡，带电小球进入磁场后在洛伦兹力作用下做圆周运动，轨迹半径Rs， （1分） qv0B （2分） 解得磁感应强度B（2分）(3)小球从运动开始到进入磁场的时间t1 （1分）在磁场中运动周期 （1分）在磁场中运动时间t2T /4= (1分)小球到达圆环总时间tt1t2(1) （2分）答案(1)方向竖直向上(2)(3)(1)24 (14分)在一次跳伞特技表演中，质量为120kg的运动员(连同装备)从高度为300 m的静止在空中的直升飞机上无初速下落，6 s后他打开伞包，落地时速度恰好为零。不计打开伞包前的空气阻力，并假设打开伞包后的空气阻力恒定，g取10ms2。求：（1）打开伞包时运动员的速度和下落的高度；（2）打开伞包后运动员(连同装备)所受的空气阻力。25（18分）如图所示，真空室内竖直条形区域I存在垂直纸面向外的匀强磁场，条形区域（含I、区域分界面）存在水平向右的匀强电场，电场强度为E，磁场和电场宽度均为L且足够长，M、N为涂有荧光物质的竖直板。现有一束质子从A处连续不断地射入磁场，入射方向与M板成60夹角且与纸面平行，质子束由两部分组成，一部分为速度大小为的低速质子，另一部分为速度大小为3的高速质子，当I区中磁场较强时，M板出现两个亮斑，缓慢改变磁场强弱，直至亮斑相继消失为止，此时观察到N板有两个亮斑。已知质子质量为m，电量为e，不计质子重力和相互作用力，求：（1）此时I区的磁感应强度；（2）到达N板下方亮斑的质子在磁场中运动的时间；（3）N板两个亮斑之间的距离24（14分）解：（1）设打开伞包时运动员的速度为v1，则有 . 3分打开伞包前运动员下落的距离为 m . 3分（2）打开伞包后运动员下落的距离 m . 1分又 . 3分 . 3分代入数据解得：N . 1分25（18分）解：（1）此时低速质子速度恰好与两场交界相切且与电场方向垂直，在磁场中运动半径为R1 . 2分 . 2分 由得 . 2分 （2）低速质子在磁场中运动时间 . 2分由得 . 2分（3）高速质子轨道半径 . 1分由几何关系知此时沿电场线方向进入电场，到达N板时与A点竖直高度差 . 1分低速质子在磁场中偏转距离 . 1分在电场中偏转距离 . 2分在电场中时间 , . 2分 . 2分由 得亮斑PQ间距 . 1分24（14分）质量分别为m1和m2的两个小物块用轻绳连接，绳跨过位于倾角30的光滑斜面顶端的轻滑轮，滑轮与转轴之间的摩擦不计，斜面固定在水平桌面上，如图所示。第一次，m1悬空，m2放在斜面上，用t表示m2自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端所需的时间。第二次，将m1和m2位置互换，使m2悬空，m1放在斜面上，发现m1自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端所需的时间为求：m1与m2之比。25（18分）如图甲所示，竖直放置的金属板A、B中间开有小孔，小孔的连线沿水平放置的金属板C、D的中轴线，粒子源P可以连续地产生质量为m、电荷量为q的带正电粒子(初速不计)，粒子在A、B间被加速后，再进入金属板C、D间偏转并均能从此电场中射出已知金属板A、B间的电压UAB=U0，金属板C、D长度为L，间距d = 两板之间的电压UCD随时间t变化的图象如图乙所示在金属板C、D右侧有一个垂直纸面向里的匀强磁场分布在图示的半环形带中，该环形带的内、外圆心与金属板C、D的中心O点重合，内圆半径Rl = 磁感应强度B0 =已知粒子在偏转电场中运动的时间远小于电场变化的周期(电场变化的周期T未知)，粒子重力不计（1）求粒子离开偏转电场时，在垂直于板面方向偏移的最大距离；（2）若所有粒子均不能从环形磁场的右侧穿出，求环形带磁场的最小宽度；24(14分)解：第一次，小物块受力情况如图所示，设T1为绳中张力，a1为两物块加速度的大小， l为斜面长，则有 （2分） （2分）解得： （2分）同理 （2分）由运动学公式得： （2分） 解得： （4分） 25（18分）解：（）设粒子进入偏转电场瞬间的速度为v0，对粒子加速过程由动能定理得 3分进入偏转电场后，加速度 1分设运动时间为t，则有 1分只有t=T/2时刻进入偏转电场的粒子，垂直于极板方向偏移的距离最大 3分（）t =时刻进入偏转电场的粒子刚好不能穿出磁场时的环带宽度为磁场的最小宽度设粒子进入磁场时的速度为v，对粒子的偏转过程有 2分解得： 1分在磁场中做圆周运动的半径为 2分如图所示，设环带外圆半径为R2， 2分解得：R2=L 2分 所求d= R2-R1 = 1分PABDCRh24（14分）如图所示，在水平匀速运动的传送带的左端（P点），轻放一质量为m=1kg的物块，物块随传送带运动到A点后抛出，物块恰好无碰撞地沿圆弧切线从B点进入竖直光滑圆弧轨道下滑。B、D为圆弧的两端点，其连线水平。已知圆弧半径R=1.0m，圆弧对应的圆心角=106，轨道最低点为C，A点距水平面的高度h=0.80m，AB的水平距离为1.2m。（g=10m/s2，sin53=0.8，cos53=0.6）求：物块离开A点时水平初速度的大小；OHMQNSS1K2ddAS2物块经过C点时对轨道压力的大小；设物块与传送带间的动摩擦因数为0.3，传送带的速 度为5m/s，求PA间的距离。25.（18分）如图，离子源A产生的初速为零、带电量均为e、质量不同的正离子被电压为U0的加速电场加速后匀速通过准直管W#W$W%.K*S*&5U，垂直射入匀强偏转电场，偏转后通过极板HM上的小孔S离开电场，经过一段匀速直线运动，垂直于边界MN进入磁感应强度为B的匀强磁场。已知HO=d，HS=2d，=90。（忽略粒子所受重力和一切阻力）（1）求偏转电场场强E0的大小以及HM与MN的夹角；（2）求质量为m的离子在磁场中做圆周运动的半径；（3）若质量为4m的离子垂直打在NQ的中点处，质量为16m的离子打在处。求和之间的距离。24（14分）解：（1）（4分）方法一：根据平抛运动规律解得方法二：物块从A运动到B的竖直速度由可得，物块运动到B点时的速度方向与水平方向成53，可得水平速度即物块离开A点的速度为（2）（5分）由于由几何知识可知水平面到C的距离为据机械能守恒定律: 设轨道对物块的支持力为则由以上两式得， 由牛顿第三定律得物块对轨道的压力。 （3）（5分）因为传送带的速度比物块离开传送带的速度大，所以物块在传送带上一直处于加速运动，由和可得PA=1.5m25（18分）（1）(5分)正离子被电压为U0的加速电场加速后速度设为v0，根据动能定理有 正离子垂直射入匀强偏转电场，作类平抛运动沿电场线方向 垂直电场方向匀速运动，有沿场强方向：联立解得 设粒子飞出偏转电场时与平板方向的夹角为，则，解得45；=45（2）（6分）正离子进入磁场时的速度大小为解得 正离子在匀强磁场中作匀速圆周运动，由洛仑兹力提供向心力， 解得离子在磁场中做圆周运动的半径 （3）（7分）粒子运动的轨迹如图甲所示，根据可知，质量为4m的离子在磁场中的运动打在S1，运动半径为 质量为16m的离子在磁场中的运动打在S2，运动半径为 如图所示又 由几何关系可知S1和S2之间的距离， 联立解得 24（14分）一位蹦床运动员仅在竖直方向上运动，蹦床对运动员的弹力F随时间t的变化规律通过传感器用计算机绘制出来，如图所示。设运动过程中不计空气阻力，g取10m/s2。结合图象，试求：（1）运动员的质量m；（2）运动过程中，运动员的最大加速度；（3）运动员离开蹦床上升的最大高度。EFEDEBDECDE2a25（18分）如图所示，在一底边长为2a，=30的等腰三角形区域内（D在底边中点），有垂直纸面向外的匀强磁场现有一质量为m，电量为q的带正电粒子从静止开始经过电势差为U的电场加速后，从D点垂直于EF进入磁场，不计重力和与空气阻力的影响（1）若粒子恰好垂直于EC边射出磁场，求磁场的磁感应强度B为多少？（2）改变磁感应强度的大小，粒子进入磁场偏转后能打到ED板，求粒子从进入磁场到第一次打到ED板的最长时间是多少？（3）改变磁感应强度的大小，可以再延长粒子在磁场中的运动时间，求粒子在磁场中运动的极限时间（不计粒子与ED板碰撞的作用时间设粒子与ED板碰撞前后，电量保持不变并以相同的速率反弹）24解：（14分）（1）由图象可知：运动员的重力G=500N，则运动员的质量m=50kg (4分)（2）由图象可知：最大弹力Fm =2500N 根据牛顿第二定律： Fm-G=mam (3分)得到最大加速度：am=40m/s2 (2分)（3）运动员在空中运动的时间：t0=8.4s-6.8s=1.6s (1分)下落时间：t=0.8s (2分)由此得到运动员上升的最大高度：h=gt2=0.5100.82m3.2m (2分)25（18分）（1）依题意，粒子经电场加速射入磁场时的速度为vEFEDEBDECDE2ar1由qU=mv2得：v= （1分）粒子在磁场中做匀速圆周运动其圆心在E点，如图所示，半径r1=a 由洛仑兹力提供向心力：qvB=m （2分）由式得：B= （2分）（2）粒子速率恒定，从进入磁场到第一次打到ED板的圆周轨迹到EC边相切时,路程最长，运动时间最长如图，设 圆周半径为r2 EFEDEBDECDE2ar2由图中几何关系：r2+=a （2分）得： r2=a （1分）最长时间t= （2分）由式得：t=（2分）(3)设粒子运动圆周半径为r，r=，当r越小，后一次打到ED板的点越靠近E端点,在磁场中圆周运动累积路程越大，时间越长当r为无穷小，经过n个半圆运动，最后一次打到E点有： n= （1分） 圆周运动周期：T= （1分）最长的极限时间：tm=n （2分） 由式得：tm=（分） 24.（14分）如图所示，竖直放置的光滑平行金属导轨MN、PQ相距L，在M点和P点间接有一个阻值为R的电阻，在两导轨间的矩形区域OO1O1O内有垂直导轨平面向里、宽为d的匀强磁场，磁感应强度为B一质量为m、电阻为r的导体棒ab垂直地搁在导轨上，与磁场的上边界相距d0现使ab棒由静止开始释放，棒ab在离开磁场前已经做匀速直线运动(棒ab与导轨始终保持良好接触且下落过程中始终保持水平，导轨的电阻不计)(1)求棒ab离开磁场的下边界时的速度大小(2)求棒ab在通过磁场区的过程中产生的焦耳热(3)试分析讨论棒ab在磁场中可能出现的运动情况25.（18分）如图所示，磁感应强度大小B=0.15T、方向垂直纸面向里的匀强磁场分布在半径R=0.10m的圆形区域内，圆的左端跟y轴相切于直角坐标系原点O，右端跟很大的荧光屏MN相切于x轴上的A点。置于原点的粒子源可沿x轴正方向以一定的速度v0射出带正电的粒子流，粒子的重力不计，比荷q/m=1.0108C/kg。 （1）要使粒子能打在荧光屏上，粒子流的速度v0应为多少？（2）若粒子流的速度v0=3.0106m/s，且以过O点并垂直于纸面的直线为轴，将圆形磁场逆时针缓慢旋转90，求此过程中粒子打在荧光屏上离A的最远距离。24.（14分）【解析】(1)设棒ab离开磁场的边界前做匀速运动的速度为v，产生的感应电动势为：EBLv 1分电路中的电流I 1分对棒ab，由平衡条件得：mgBIL0 1分解得：v 1分(2)设整个回路中产生的焦耳热为Q，由能量的转化和守恒定律可得：mg(d0d)Qmv2 2分解得：Qmg(d0d) 1分故Qabmg(d0d) 1分(3)设棒刚进入磁场时的速度为v0，由mgd0mv02 1分解得：v0 1分棒在磁场中匀速运动时的速度v，1分则 当v0v，即d0时，棒进入磁场后做匀速直线运动 1分当v0v，即d0时，棒进入磁场后先做加速运动，后做匀速直线运动 1分当v0v，即d0时，棒进入磁场后先做减速运动，后做匀速直线运动 1分25.（18分）解：（1）设当v0= v1时粒子恰好打不到荧光屏上，则这时粒子从磁场的最高点a竖直向上射出磁场，如图所示。由图可知，粒子在磁场中的轨道半径为 r1=R 又由洛伦兹力充当向心力得 由式解得 由题意分析可知，当时，即时粒子能打在荧光屏上。 （2）设速度v0=3.0106m/s时粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径为r2，由洛伦兹力充当向心力得 假设磁场无限大，粒子在磁场中运动的轨迹就是以O点为圆心、以r2为半径的一段圆弧OE，如图所示。若圆形磁场以O为轴旋转时，由题意分析可知，当磁场的直径OA旋转至OD位置时，粒子从圆形磁场中离开并射到荧光屏上时离A距离最远，设落点为图中F。则由图可得 由式解得 24（14分） 赛车比赛中，在水平路面上有一段d =114 m的直跑道AB和一段半径为R=64 m的半圆跑道BC，如图所示。一质量为m=1000 k