高校自主招生高中物理探究仿真训练题07（含解析）.doc

2018 年高校自主招生物理探究仿真训练题七1. （2015北大清华自主招生物理探究试题）在高度为h处水平抛出一物体，同时在其下方水平地面斜抛一物体，二者同时落到水平地面上，则斜抛物体的射高为ahbh/2ch/4dh/8【参考答案】c2（15分）（2016中科大）电鳗、电鳐等电鱼能借助起电斑的生物电池产生电流起电斑是生理发电装置如图4所示的南美洲电鳗体中的起电斑并排成140行，每行串有5000个起电斑，沿着身体延伸分布经检测，每个起电斑能产生0.15v 的电动势并具有0.25的内阻该起电斑阵列一端在该动物的头部而另一端接近其尾部，与电鳗周围的水形成回路此种装置能击晕或击毙游近电鳗的鱼，但不会伤害自己试定量解释这两方面的原因，假设电鳗周围的水具有等效电阻800【名师解析】 等效电路如图所示，每行电动势e =0.15v 5000=750v，每行的内阻r =0.25 5000=1250，水的等效电阻r =800根据基尔霍夫定律，有e=140ir+ir解得：i=a所以等效电阻两端的电压u =ir =140800v741.72v，内阻电压u r =ir =1250v8.28v可见，电鳗周围的水中的电压很大，而电鳗体内的电压很低，电流很小3.（10分）（2015中科大）0.1mol的理想气体，经历如图所示的bcab循环过程，问在此过程中气体所能达到的最高温度t=？（r=8.31jmol-1k-1）4（10分）雨滴在空中下落时，由于空气阻力的影响，最终会以恒定的速度匀速下降，我们把这个速度叫做收尾速度。研究表明，在无风的天气条件下，空气对下落雨滴的阻力可由公式来计算，其中c为空气对雨滴的阻力系数（可视为常量），为空气的密度，s为雨滴的有效横截面积（即垂直于速度v方向的横截面积）。假设雨滴下落时可视为球形，且在到达地面前均已达到收尾速度。每个雨滴的质量均为m，半径均为r，雨滴下落空间范围内的空气密度为0，空气对雨滴的阻力系数为c0，重力加速度为g。（1）求雨滴在无风的天气条件下沿竖直方向下落时收尾速度的大小；（2）若根据云层高度估测出雨滴在无风的天气条件下由静止开始竖直下落的高度为h，求每个雨滴在竖直下落过程中克服空气阻力所做的功； （3）大量而密集的雨滴接连不断地打在地面上，就会对地面产生持续的压力。设在无风的天气条件下雨滴以收尾速度匀速竖直下落的空间，单位体积内的雨滴个数为n（数量足够多），雨滴落在地面上不反弹，雨滴撞击地面时其所受重力可忽略不计，求水平地面单位面积上受到的由于雨滴对其撞击所产生的压力大小。（2）设雨滴在空中由静止沿竖直方向下落至地面的过程克服空气阻力所做功为wf，依据动能定理有 2分解得1分（3）取横截面积为s、高度的柱状体积内的雨滴为研究对象，它所含雨滴的总质量为1分设柱状体积内的雨滴受到水平地面单位面积上的作用力大小为f，竖直向上为正方向根据动量定理有 fst=mv1分解得 1分根据牛顿第三定律，水平地面的单位面积上受到的由于雨滴对其撞击所产生的压力大小为5.（16分）如图，竖直平面内有两个半径为r、光滑的圆弧形金属环，在m、n处分别与距离为2r、足够长的平行光滑金属导轨me、nf相接，金属环最高点a处断开不接触。金属导轨me、nf的最远端ef之间接有电阻为r的小灯泡l。在mn上方及cd下方有水平方向的匀强磁场i和ii，磁感应强度大小均为b，磁场i和ii之间的距离为h。现有质量为m的导体棒ab，从金属环的最高点a处由静止下落，在下落过程中导体棒始终保持水平，与金属环及轨道接触良好。已知导体棒下落时向下的加速度为a。导体棒进入磁场ii后小灯泡亮度始终不变。重力加速度为g。导体棒、轨道、金属环的电阻均不计。求：（1）导体棒从a处下落时的速度v1大小；（2）导体棒下落到mn处时的速度v2大小；（3）将磁场ii的cd边界下移一段距离，分析导体棒进入磁场ii后小灯泡的亮度变化情况，并说明原因。【名师解析】（2）导体棒进入磁场ii后小灯泡亮度始终不变，说明导体棒受力平衡，匀速下落（1分），设此时导体棒的速度为v3：（1分），（1分），从mn下落到cd，导体棒下落过程只受重力作用：（1分），v2=（1分）；（3）cd边界下移一段距离，导体棒ab进入磁场ii时速度大于v3（1分），mgf安（1分），导体棒做加速度逐渐减小的减速运动（1分），速度减小，感应电动势减小，感应电流减小，电功率减小，亮度减小（1分），最后mg=f安，导体棒做匀速运动，亮度不变（1分）。6.某兴趣小组设计了一种实验装置，用来研究碰撞问题，其模型如图所示，光滑轨道中间部分水平，右侧为位于竖直平面内半径为r的半圆，在最低点与直轨道相切5个大小相同、质量不等的小球并列静置于水平部分，球间有微小间隔，从左到右，球的编号依次为0、1、2、3、4，球的质量依次递减，每球质量与其相邻左球质量之比为k（k1）.将0号球向左拉至左侧轨道距水平高h处，然后由静止释放，使其与1号球碰撞，1号球再与2号球碰撞所有碰撞皆为无机械能损失的正碰（不计空气阻力，小球可视为质点，重力加速度为g）.（1）0号球与1号球碰撞后，1号球的速度大小v1；（2）若已知h=0.1m，r=0.64m，要使4号球碰撞后能过右侧轨道的最高点，问k值为多少？【名师解析】 (1)设0号球碰前速度为v0， 则有 0号球与1号球碰撞过程： 解得： 。 （2）同理 故： 4号球从最低点到最高点： 4号球在最高点： 解得： 。7.传送带被广泛应用于各行各业。由于不同的物体与传送带之间的动摩擦因数不同，物体在传送带上的运动情况也有所不同。如图所示，一倾斜放置的传送带与水平面的倾角=37，在电动机的带动下以v=2m/s的速率顺时针方向匀速运行。m、n为传送带的两个端点，mn两点间的距离l=7m。n端有一离传送带很近的挡板p可将传送带上的物块挡住。在传送带上的o处先后由静止释放金属块a和木块b，金属块与木块质量均为1kg，且均可视为质点，om间距离l=3m。sin37 = 0.6，cos37=0.8，g取10m/s2。传送带与轮子间无相对滑动，不计轮轴处的摩擦。（1）金属块a由静止释放后沿传送带向上运动，经过2s到达m端，求金属块与传送带间的动摩擦因数1。 （2）木块b由静止释放后沿传送带向下运动，并与挡板p发生碰撞。已知碰撞时间极短，木块b与挡板p碰撞前后速度大小不变，木块b与传送带间的动摩擦因数2=0.5。求：a.与挡板p第一次碰撞后，木块b所达到的最高位置与挡板p的距离；b.经过足够长时间，电动机的输出功率恒定，求此时电动机的输出功率。【名师解析】（1）金属块a在传送带方向上受摩擦力和重力的下滑分力，先做匀加速运动，并设其速度能达到传送带的速度v=2m/s，然后做匀速运动，达到m点。金属块由o运动到m有 即 且 t1+t2t 即 t1+t22 v=at1 即 2=at1 由式解得 t1=1st=2s 符合题设要求，代入式解得加速度a=2m/s2 。 根据牛顿第二定律有 由式解得金属块与传送带间的动摩擦因数1=1.0。 . 由mgsin+2mgcos=ma2， 解得：a2=10m/s2 ，=0.6m， s2=1m。 因此与挡板p第一次碰撞后，木块b所达到的最高位置与挡板p的距离s=1.6m。b. 木块b上升到最高点后，沿传送带以加速度a1向下做匀加速运动，与挡板p发生第二次碰撞，碰撞前的速度为v2， m/s。 与挡板第二次碰撞后，木块b以速度v2被反弹，先沿传送带向上以加速度a2做匀减速运动直到速度为v，此过程运动距离为s3；之后以加速度a1继续做匀减速运动直到速度为0，此时上升到最高点，此过程运动距离为s4。s3= =0.12m。 s4=1m。 木块b上升到最高点后，沿传送带以加速度a1向下做匀加速运动，与挡板p发生第三次碰撞，碰撞前的速度为v3，m/s。 与挡板第三次碰撞后，木块b以速度v3被反弹，先沿传送带向上以加速度a2做匀减速运动直到速度为v，此过程运动距离为s5；之后以加速度a1继续做匀减速运动直到速度为0，此时上升到最高点，此过程运动距离为s6。=0.024m 。 s6=1m。 以此类推，经过多次碰撞后木块b以2m/s的速度被反弹，在距n点1m的范围内不断以加速度a2做向上的减速运动和向下的加速运动。木块b对传送带有一与传送带运动方向相反的阻力：ff=2mgcos故电动机的输出功率：p=ffv=2mgvcos=0.511020.8w=8w。8. 示波器是一种多功能电学仪器，可以在荧光屏上显示出被检测的电压波形.它的工作原理等效成下列情况：如图甲所示，真空室中电极k发出电子（初速不计），经过电压为u1的加速电场后，由小孔s沿水平金属板a、b间的中心线射入板中。水平金属板a、b板长l，相距为d，在两板间加上如图乙所示的正弦交变电压，前半个周期内b板的电势高于a板的电势，电场全部集中在两板之间，且分布均匀。.在每个电子通过极板的极短时间内，电场可视作恒定的。.在两极板右侧且与极板右端相距d处有一个与两板中心线垂直的荧光屏，中心线正好与屏上坐标原点相交。.当第一个电子到达坐标原点o时，使屏以速度v沿-x方向运动，每经过一定的时间后，在一个极短时间内它又跳回到初始位置，然后重新做同样的匀速运动。已知电子的质量为m，带电量为e，不计电子重力。（1）求电子进入ab板时的初速度；（2）要使所有的电子都能打在荧光屏上，图乙中电压的最大值u0需满足什么条件？ （3）要使荧光屏上始终显示一个完整的波形，荧光屏必须每隔多长时间回到初始位置？计算这个波形的最大峰值和长度，.在如图丙所示的x-y坐标系中画出这个波形.