高中物理综合题难题汇编（18）.doc

高中物理综合题难题汇编（18）1. （08年海南卷）如图，空间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向为y轴正方向，磁场方向垂直于xy平面（纸面）向外，电场和磁场都可以随意加上或撤除，重新加上的电场或磁场与撤除前的一样。一带正电荷的粒子从P（x0，yh）点以一定的速度平行于x轴正向入射。这时若只有磁场，粒子将做半径为R0的圆周运动：若同时存在电场和磁场，粒子恰好做直线运动。现在，只加电场，当粒子从P点运动到xR0平面（图中虚线所示）时，立即撤除电场同时加上磁场，粒子继续运动，其轨迹与x轴交于M点，不计重力。求：（1）粒子到达xR0平面时速度方向与x轴的夹角以及粒子到x轴的距离；（2）M点的横坐标xM。2. （08年四川卷）（20分）一倾角为45的斜血固定于地面，斜面顶端离地面的高度h01m，斜面底端有一垂直于斜而的固定挡板。在斜面顶端自由释放一质量m0.09kg的小物块（视为质点）。小物块与斜面之间的动摩擦因数0.2。当小物块与挡板碰撞后，将以原速返回。重力加速度g10 m/s2。在小物块与挡板的前4次碰撞过程中，挡板给予小物块的总冲量是多少？3. （01年津晋卷）（28分）太阳现正处于主序星演化阶段。它主要是由电子和、等原子核组成。维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是释放的核能，这些核能最后转化为辐射能。根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的核数目从现有数减少10，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段。为了简化，假定目前太阳全部由电子和核组成。（1）为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M。已知地球半径R6.4106 m，地球质量m6.01024 kg，日地中心的距离r1.51011 m，地球表面处的重力加速度 g10 m/s2 ，1年约为3.2107 秒，试估算目前太阳的质量M。（2）已知质子质量mp1.67261027 kg，质量m6.64581027 kg，电子质量 me0.91030 kg，光速c3108 m/s。求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能。（3）又知地球上与太阳垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能w1.35103 W/m2。试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命。（估算结果只要求一位有效数字。）4. （00年春季卷）(15分)相隔一定距离的A、B两球，质量相等，假定它们之间存在恒定的斥力作用。原来两球被按住，处在静止状态，现突然松开两球，同时给A球以速度v0，使之沿两球连线射向B球，B球初速为零。若两球间的距离从最小值(两球未接触)到刚恢复到原始值所经历的时间为t0。求B球在斥力作用下的加速度。5. （00年全国卷）（14）在原子核物理中，研究核子与核子关联的最有效途径是“双电荷交换反应”。这类反应的前半部分过程和下述力学模类似，两个小球A和B用轻质弹簧相连，在光滑的水平直轨道上处于静止状态。在它们左边有一垂直于轨道的固定挡板P，右边有一小球C沿轨道以速度v0射向B球，如图所示，C与B发生碰撞并立即结成一个整体D，在它们继续向左右的过程中，当弹簧长度变到最短时，长度突然被锁定，不再改变，然后，A球球与挡板P发生碰撞，碰后A、D都静止不动，A与P接触而不粘连，过一段时间，突然解除锁定（锁定及解除锁定均无机械能损失）。已A、B、C三球的质量均为m。（1）求弹簧长度刚被锁定后A球的速度（2）求在A球离开挡板P之后的运动过程中，弹簧的最大弹性势能。6. （18分）如图所示的电路中，电源的内阻r=2，R3=8，L是一个“12V，12W”的小灯泡，当调节R1使电流表读数为1.5A时，电压表的示数刚好为零，并且小灯泡L正常发光，求： （1）电阻R2的阻值为多少？ （2）电阻R3两端的电压为多少？（3）电源的电动势E为多少？7. （06年广东卷）（11分）某同学设计了一个如图7所示的实验电路，用以测定电源电动势和内阻，使用的实验器材为：待测干电池组（电动势约3V）、电流表（量程0.6A，内阻小于1）、电阻箱（099.99）、滑动变阻器（010）、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干。考虑到干电池的内阻较小，电流表的内阻不能忽略。（1）该同学按图7连线，通过控制开关状态，测得电流表内阻约为0.20。试分析该测量产生误差的原因是_。（2）简要写出利用图7所示电路测量电源电动势和内阻的实验步骤：_；_；（3）图8是由实验数据绘出的图象，由此求出待测干电池组的电动势E_V、内阻r_ 。（计算结果保留三位有效数字） 答案1. 解析： （1）做直线运动有：做圆周运动有：只有电场时，粒子做类平抛，有： 解得：粒子速度大小为： 速度方向与x轴夹角为：粒子与x轴的距离为： （2）撤电场加上磁场后，有： 解得：粒子运动轨迹如图所示，圆心C位于与速度v方向垂直的直线上，该直线与x轴和y轴的夹角均为/4，有几何关系得C点坐标为： 过C作x轴的垂线，在CDM中： 解得：M点横坐标为：2. 解析：解法一：设小物块从高为h处由静止开始沿斜面向下运动，到达斜面底端时速度为v。由功能关系得 以沿斜面向上为动量的正方向。按动量定理，碰撞过程中挡板给小物块的冲量 设碰撞后小物块所能达到的最大高度为h，则 同理，有 式中，v为小物块再次到达斜面底端时的速度，I为再次碰撞过程中挡板给小物块的冲量。由式得 式中 由此可知，小物块前4次与挡板碰撞所获得的冲量成等比级数，首项为 总冲量为 由 得 代入数据得 Ns解法二：设小物块从高为h处由静止开始沿斜面向下运动，小物块受到重力，斜面对它的摩擦力和支持力，小物块向下运动的加速度为a，依牛顿第二定律得 设小物块与挡板碰撞前的速度为v，则 以沿斜面向上为动量的正方向。按动量定理，碰撞过程中挡板给小物块的冲量为 由式得 设小物块碰撞后沿斜面向上运动的加速度大小为a， 依牛顿第二定律有 小物块沿斜面向上运动的最大高度为 由式得 式中 同理，小物块再次与挡板碰撞所获得的冲量 由式得 由此可知，小物块前4次与挡板碰撞所获得的冲量成等比级数，首项为 总冲量为 由 得 代入数据得 Ns 3. 解析：（1）估算太阳的质量M设T为地球绕日心运动的周期，则由万有引力定律和牛顿定律可知 地球表面处的重力加速度 以题给数值代入，得 M21030 kg （2）根据质量亏损和质能公式，该核反应每发生一次释放的核能为E（4mp2mem）c2代入数值，得 E4.21012 J （3）根据题给假设，在太阳继续保持在主序星阶段的时间内，发生题中所述的核聚变反应的次数为 因此，太阳总共辐射出的能量为：ENE设太阳辐射是各向同性的，则每秒内太阳向外放出的辐射能为 4r2w 所以太阳继续保持在主星序的时间为 由以上各式解得 以题给数据代入，并以年为单位，可得 t11010年1百亿年 4. 解析： 以m表示每个球的质量，F表示恒定的斥力，l表示两球间的原始距离，松手后，A球作初速为v0的匀减速运动，B球作初速为零的匀加速运动。设在两球间的距离在由l变小到恢复到l的过程中，A球的路程为l1，B球的路程为l2；刚恢复到原始长度时，A球的速度为v1，B球的速度为v2。由动量守恒定律有 mv0 = mv1 + mv2由功能关系，得 由于初态和末态两球之间的距离相等，故有 l1 = l2 由以上解得 v2 = v0 当两球速度相等时，距离最小，设此时球的速度为u，则由动量守恒定律得mv0 = (m + m)u 设a为B球的加速度，则有 v2 = u + at0 得 5. 解析：（1）设C球与B球粘连成D时，D的速度为v1，由动量守恒，有mv0=(m+m)v1 当弹簧压至最短时，D与A的速度相等，高此速度为v2，由动量守恒，有2mv1=3mv2 由、两式得A的速度 （2）设弹簧长度被锁定后，贮存在弹簧中的势能为E，由能量守恒，有 撞击P后，A与D的动能都为零，解除锁定，当弹簧刚恢复到自然长度时，势能全部转变成D的动能，设D的速度为v3，则有 以后弹簧伸长，A球离开挡板P，并获得速度，当A、D的速度相等时，弹簧伸至最长，设此时的速度为v4，由动量守恒，有2mv3=3mv4 当弹簧伸到最长时，其势能最大，设此势能为Ep为 6. 解析：（1）由于电压表读数为零，说明R2两端电压与灯泡两端电压一样，为正常发光时的额定值U2=12V，又因为灯正常发光，所以通过灯的电流为：；电流表测得的电流是通过灯与R2的电流之和，也是电路中的干路电流，所以通过R2的电流为I2=1.5-1=0.5A，所以。（2）流过R3的电流与流过灯的电流一样大，也为1A，所以 U3=I1R3=8V （3）内电压为Ir=3V，电源的电动势为E= +=12V+8V+3V=23V。7. 答案：（1）并联电阻箱后线路总阻值减小，从而造成总电流增大；（2）调节电阻箱R，断开开关K，