高考物理压轴题汇编

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2、小和方向。 (2)若初速度的大小未知，求小木块a 向左运动到达的最远处(从地面上看) 离出发点的距离。 解法1: (1)a刚好没有滑离b 板，表示当a 滑到b 板的最 左端时，a 、b 具有相同的速度。设此速度为，a 和b 的 初速度的大小为 ，则由动量守恒可得: 解得： ， 方向向右 (2)a在b 板的右端时初速度向左，而到达b 板左端时的末速度向右，可见a 在运动过程中必经历向左作减速运动直到速度为零，再向右作加速运动直到速度为v 的两个阶段。设为a 开始运动到速度变为零过程中向左运动的路程，为a 从速度为零增加到速度为的过程中向右运动的路程，l 为a 从开始运动到刚到达b 的最左端的过程

3、中b 运动的路程，如图6所示。设a 与b 之间的滑动摩擦力为f ，则由功能关系可知: 对于b 对于a 由几何关系 由、式解得 解法2： 对木块a 和木板b 组成的系统，由能量守恒定律得： 由式即可解得结果 本题第（2）问的解法有很多种，上述解法2只需运用三条独立方程即可解得结果，显然是比较简捷的解法。 2、如图所示，长木板a 右边固定一个挡板，包括 挡板在内的总质量为1.5m ，静止在光滑的水平面 上，小木块b 质量为m ，从a 的左端开始以初速度在a 上滑动，滑到右端与挡板发生碰撞，已知碰撞过程时间极短, 碰后木块b 恰好滑到a 的左端停止，已知b 与a 间的动摩擦因数为，b 在a 板上单程

4、滑行长度为，求： （1）若，在b 与挡板碰撞后的运动过程中，摩擦力对木板a 做正功还是负功？做多少功？ （2）讨论a 和b 在整个运动过程中，是否有可能在某一段时间里运动方向是向左的，如果不可能，说明理由；如果可能，求出发生这种情况的条件。 解：（1）b 与a 碰撞后，b 相对a 向左运动，a 受摩擦力向左，而a 的运动方向向右，故摩擦力对a 做负功。 设b 与a 碰后的瞬间a 的速度为 为，由动量守恒得： ，b 的速度为，a 、b 相对静止时的共同速度 碰后到相对静止，对a 、b 系统由功能关系得： 由式解得：（另一解因小于而舍去） 这段过程a 克服摩擦力做功为 （2）a 在运动过程中不可能

5、向左运动，因为在b 未与a 碰撞之前，a 受摩擦力方向向右，做加速运动，碰后a 受摩擦力方向向左，做减速运动，直到最后共同速度仍向右，因此不可能向左运动。 b 在碰撞之后，有可能向左运动，即，结合式得： 代入式得： 另一方面，整个过程中损失的机械能一定大于或等于系统克服摩擦力做的功，即 即 故在某一段时间里b 运动方向是向左的条件是 3、光滑水平面上放有如图所示的用绝缘材料料成的 “”型滑板，（平面部分足够 长），质量为4m ，距滑板的a 壁为 l 1距离的b 处放有一质量为m ，电量为+q的大小不计的小物体，物体与板面的摩擦不计，整个装置处于场强为e 的匀强电场中，初始时刻，滑板与物体都静止

6、，试求： （1）释放小物体，第一次与滑板a 壁碰前物体的速度v 1多大？ （2）若物体与a 壁碰后相对水平面的速度大小为碰前的3/5，则物体在第二次跟a 壁碰撞之前瞬时，滑板的速度v 和物体的速度v 2分别为多大？（均指对地速度） （3）物体从开始运动到第二次碰撞前，电场力做功为多大？（碰撞时间可忽略） 3、解：（1）由动能定理 得 （2）若物体碰后仍沿原方向运动，碰后滑板速度为v ， 由动量守恒 得物体速度，故不可能 物块碰后必反弹，由动量守恒 得 由于碰后滑板匀速运动直至与物体第二次碰撞之前，故物体与a 壁第二次碰前，滑板速度 。 物体与a 壁第二次碰前，设物块速度为v 2， 由两物的位移

7、关系有： 即 由代入数据可得： （3）物体在两次碰撞之间位移为s ， 得 物块从开始到第二次碰撞前电场力做功 4（16分）如图515所示，pr 是一块长为l =4 m的绝缘平板固定在水平地面上，整个空间有一个平行于pr 的匀强电场e ，在板的右半部分有一个垂直于纸面向外的匀强磁场b ，一个质量为m =0.1 kg.带电量为q =0.5 c的物体，从板的p 端由静止开始在电场力和摩擦力的作用下向右做匀加速运动，进入磁场后恰能做匀速运动. 当物体碰到板r 端挡板后被弹回，若在碰撞瞬间撤去电场，物体返回时在磁场中仍做匀速运动，离开磁场后做匀减速运动停在c 点，pc =l/4，物体与平板间的动摩擦因数

8、为=0.4.求：? （1）判断物体带电性质，正电荷还是负电荷？? （2）物体与挡板碰撞前后的速度v 1和v 2；? （3）磁感应强度b 的大小；? （4）电场强度e 的大小和方向.? 解：(1)由于物体返回后在磁场中无电场，且仍做匀速运动，故知摩擦力为0，所以物体带正电荷. 且：mg =qbv 2? (2)离开电场后，按动能定理，有：?-mg=0-mv 2? 得：v 2=2 m/s? (3)代入前式求得：b = t? (4)由于电荷由p 运动到c 点做匀加速运动，可知电场强度方向水平向右，且：? (eq -mg) mv 12-0? 进入电磁场后做匀速运动，故有：eq =(qbv 1+mg )?

9、 由以上两式得： 5、 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型类似两个小球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v 0射向b 球，如图2所示c 与b 发生碰撞并立即结成一个整体d 在它们继续向左运动的过程中，当弹簧长度变到最短时，长度突然锁定，不再改变然后，a 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）已知a 、b 、 c 三球的质量均为 （1）求弹簧长度刚被

10、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 分析：审题过程，排除干扰信息：“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型类似”挖掘隐含条件：“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”，隐含摩擦不计和轻质弹簧开始处于自然状态（既不伸长，也不压缩），“c与b 发生碰撞并立即结成一个整体d”隐含碰撞所经历的时间极短，b 球的位移可以忽略，弹簧的长度不变，“a球与挡板p 发生碰撞，碰后 a 、d 都静止不动”隐含在碰撞中系统的动能由于非弹性碰撞而全部消耗掉，只剩下弹性势能

11、。 此题若用分析法求解，应写出待求量与已知量的关系式，显然比较困难，由于物体所经历的各个子过程比较清楚，因此宜用综合法求解。在解题前，需要定性分析题目中由a 、b 、c 三个小球和连结a 、b 的轻质弹簧组成的系统是如何运动的，这个问题搞清楚了，本题的问题就可较容易地得到解答下面从本题中几个物理过程发生的顺序出发求解： 1、球c 与b 发生碰撞，并立即结成一个整体d ，根据动量守恒，有 （为d 的速度） 2、当弹簧的长度被锁定时，弹簧压缩到最短，d 与a 速度相等，如此时速度为由动量守恒得 ， 当弹簧的长度被锁定后，d 的一部分动能作为弹簧的弹性势能被贮存起来了由能量守恒，有 3、撞击p 后，

12、 a 与d 的动能都为，当突然解除锁定后（相当于静止的a 、d 两物体中间为用细绳拉紧的弹簧，突然烧断细绳的状况，弹簧要对d 做正功），当弹簧恢复到自然长度时，弹簧的弹性势能全部转变成d 的动能，设d 的速度为，则有 4、弹簧继续伸长，a 球离开挡板，并获得速度。当a 、d 的速度相等时，弹簧伸至最长此时的势能为最大，设此时a 、d 的速度为 律得 ，势能为? 由动量守恒定 由机械能守恒定律得： 由、两式联立解得： 联立式解得 6、如图(1)所示为一根竖直悬挂的不 可伸长的轻绳，下端挂一小物块a ， 上端固定在c 点且与一能测量绳的拉 力的测力传感器相连。已知有一质量 为0的子弹b 沿水平方向

13、以速度0 射入a 内（未穿透），接着两者一起 绕c 点在竖直面内做圆周运动。在各种阻力都可忽略的条件下测力传感器测得绳的拉力f 随时间t 的变化关系如图(2)所示。已知子弹射入的时间极短，且图(2)中0为a 、b 开始以相同速度运动的时刻，根据力学规律和题中（包括图）提供的信息，对反映悬挂系统本身性质的物理量（例如a 的质量）及a 、b 一起运动过程中的守恒量。你能求得哪些定量的结果？ 解：由图2可直接看出，a 、b 一起做周期性运动，运动的周期t=2t0，令 m 表示 a 的质量，l 表示绳长，v 1表示 b 陷入a 内时即t=0时 a 、b 的速度（即圆周运动最低点的速度），v 2表示运动

14、到最高点时的速度，f 1表示运动到最低点时绳的拉力，f 2表示运动到最高点时绳的拉力，则根据动量守恒定律，得mv 0=( m0+m)v1，在最低点和最高点处运用牛顿定律可得 f 1-( m0+m)g=( m0+m)v12/l， f 2+( m0+m)g=( m0+m)v22/l 根据机械能守恒定律可得 2l( m+m0)g=( m+m0) v12/2- ( m+m0) v22/2。 由图2可知f 2=0 。f 1=fm 。由以上各式可解得，反映系统性质的物理量是 m=fm /6g-m0 ，l =36m02v 02 g/5fm 2， a 、b 一起运动过程中的守恒量是机械能e ，若以最低点为势能

15、的零点，则e=(m+m20)v 1/2。由几式解得e 3m 0202g/f。 7（15分）中子星是恒星演化过程的一种可能结果，它的密度很大。现有一中子星，观测到它的自转周期为t 1/30s。向该中子星的最小密度应是多少才能维持该星体的稳定，不致因自转而瓦解。计等时星体可视为均匀球体。（引力常数g 6.671011m 3/kg?s2） 7（15分）参考解答： 考虑中子星赤道处一小块物质，只有当它受到的万有引力大于或等于它随星体一起旋转所需的向心力时，中子星才不会瓦解。 设中子星的密度为，质量为m ，半径为r ，自转角速度为，位于赤道处的小块物质质量为m ，则有gmm/r2m2r 且2/t，m 4

16、/3r3 由以上各式得：3/gt2 代人数据解得：1.271014kg/m3 8（20分）曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机，图1为其结构示意图。图中n 、s 是一对固定的磁极，abcd 为固定在转轴上的矩形线框，转轴过bc 边中点、与ab 边平行，它的一端有一半径r 01.0cm 的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘相接触，如图2所示。当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而使线框在磁极间转动。设线框由n 800匝导线圈组成，每匝线圈的面积s 20c m 2，磁极间的磁场可视作 匀强磁场，磁感强度b 0. 010t ，自行车车轮的半径 r 135cm ，小齿轮的半径 r 24.c

17、m ，大齿轮的半径r 310.0cm （见图 2）。现 从静止开始使大齿轮加速转动，问大齿轮的角速度为多大才能使发电机输出电压的有效值u 3.2v ？（假定摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动） 8（20分）参考解答： 当自行车车轮转动时，通过摩擦小轮使发电机的线框在匀强磁场内转动，线框中产生一正弦交流电动势，其最大值0bsn 式中0为线框转动的角速度，即摩擦小轮转动的角速度。 发电机两端电压的有效值u /2m 设自行车车轮转动的角速度为1，由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动，有 r 11r 00 小齿轮转动的角速度与自行车轮转动的角速度相同，也为1。设大齿轮转动的角速度为，有r 3r 21

18、由以上各式解得( u/bsn)(r2r 0/r3r 1) 代入数据得3.2s 1 9（22分）一传送带装置示意如图， 其中传送带经过ab 区域时是水平的， 经过bc 区域时变为圆弧形（圆弧由 光滑模板形成，未画出），经过cd 区域时是倾斜的，ab 和cd 都与bc 相切。现将大量的质量均为m 的小货 箱一个一个在a 处放到传送带上，放置时初速为零，经传送带运送到d 处，d 和a 的高度差为h 。稳定工作时传送带速度不变，cd 段上各箱等距排列，相邻两箱的距离为l 。每个箱子在a 处投放后，在到达b 之前已经相对于传送带静止，且以后也不再滑动（忽略经bc 段时的微小滑动）。已知在一段相当长的时间

19、t 内，共运送小货箱的数目为n 。这装置由电动机带动，传送带与轮子间无相对滑动，不计轮轴处的摩擦。求电动机的平均抽出功率。 9（22分）参考解答： 以地面为参考系（下同），设传送带的运动速度为v 0，在水平段运输的过程中，小货箱先在滑动摩擦力作用下做匀加速运动，设这段路程为s ，所用时间为t ，加速度为a ，则对小箱有 s 1/2at2 v 0at 在这段时间内，传送带运动的路程为s 0v 0t 由以上可得s 02s 用f 表示小箱与传送带之间的滑动摩擦力，则传送带对小箱做功为 a fs 1/2mv02 传送带克服小箱对它的摩擦力做功a 0fs 02?1/2mv02 两者之差就是克服摩擦力做功

20、发出的热量q 1/2mv02 可见，在小箱加速运动过程中，小箱获得的动能与发热量相等。 t 时间内，电动机输出的功为w t 此功用于增加小箱的动能、势能以及克服摩擦力发热，即 w 1/2nmv02nmgh nq 已知相邻两小箱的距离为l ，所以v 0t nl 联立，得： gh 10. （ 14分）为研究静电除尘，有人设计了一个盒状容 器，容器侧面是绝缘的透明有机玻璃，它的上下底面是 面积a=0.04m2的金属板，间距l=0.05m，当连接到u= 2500v 的高压电源正负两极时，能在两金属板间产生一 个匀强电场，如图所示。现把一定量均匀分布的烟尘颗 粒密闭在容器内，每立方米有烟尘颗粒1013个

21、，假设这 些颗粒都处于静止状态，每个颗粒带电量为q=+1.010- 17c ，质量为m=2.010-15kg ，不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力，并忽略烟尘颗粒所受重力。求合上电键后：经过多长时间烟尘颗粒可以被全部吸附？除尘过程中电场对烟尘颗粒共做了多少功？经过多长时间容器中烟尘颗粒的总动能达到最大？ 当最靠近上表面的烟尘颗粒被吸附到下板时，烟尘就被全部吸附。烟尘颗粒受到的电场力f=qu/l，l=at2/2=qut2/2ml，故t=0.02s w=nalqu/2=2.510-4j 设烟尘颗粒下落距离为x ，则当时所有烟尘颗粒的总动能 e k =na(l-x) mv2/2= na(l-x)

22、 qux/l，当x=l/2时e k 达最大，而x=at12/2，故t 1=0.014s 11（12分）风洞实验室中可以产生水平方向的、 大小可调节的风力，现将一套有小球的细直杆放 入风洞实验室，小球孔径略大于细杆直径。 （1）当杆在水平方向上固定时，调节风力的大 小，使小球在杆上作匀速运动，这时小班干部所 受的风力为小球所受重力的0.5倍，求小球与杆间的滑动摩擦因数。 （2）保持小球所受风力不变，使杆与水平方向间夹角为37并固定，则小球从静止出发在细杆上滑下距离s 所需时间为多少？（sin37=0.6，cos37=0.8 ） 13（1）设小球所受的风力为f ，小球质量为 1 2 （2）设杆对小

23、球的支持力为n ，摩擦力为 沿杆方向3 垂直于杆方向4 5 可解得6 7 8 评分标准：（1）3分。正确得出2式，得3分。仅写出1式，得1分。 （2）9分，正确得出6式，得6分，仅写出3、4式，各得2分，仅写出5式，得1分，正确得出8式，得3分，仅写出7式，得2分，g 用数值代入的不扣分。 12（13分）阅读如下资料并回答问题： 自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为势辐射，势辐射具有如下特点： 1辐射的能量中包含各种波长的电磁波；2物体温度越高，单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大；3在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同。 处于一定温度

24、的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变，若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体，单位时间内从黑体表面单位央积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比，即，其中常量瓦/（米2? 开4）。 在下面的问题中，把研究对象都简单地看作黑体。 有关数据及数学公式：太阳半径 星半径千米，球面积，千米，太阳表面温度，其中r 为球半径。 9开，火（1）太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为210 的频率范围。 （2）每小量从太阳表面辐射的总能量为多少？ 米11

25、04米范围内，求相应 （3）火星受到来自太阳的辐射可认为垂直射可认为垂直身到面积为（为火星半径）的圆盘上，已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍，忽略其它天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度。 解：（1） 1 （赫） 2 （赫） 3 辐射的频率范围为31012赫1.51017赫 （2）每小量从太阳表面辐射的总能量为 4代入数所得w=1.381010焦 5 （3）设火星表面温度为t ，太阳到火星距离为，火星单位时间内吸收来自太阳的辐射能量为 6 7 火星单位时间内向外辐射电磁波能量为 8 火星处在平衡状态 9即 10 由10式解得火星平均温度 评分标准：全题13分 （开） 11 （1）

26、正确得了1，2，3式，各得1分。（2）正确得出5式，得5分，仅写出 4 式，得3分。（3）正确得出10式，得4分，仅写出6式或7式，得1分；仅写出8式，得1分，正确得出11式，得1分。 13.(13分) 如图所示，在xoy 平面内有垂直坐标平 面的范围足够大的匀强磁场，磁感强度为b ，一 带正电荷量q 的粒子，质量为，从点以某一 初速度垂直射入磁场，其轨迹与x 、y 轴的交点a 、 b 到o 点的距离分别为、，试求： (1)初速度方向与轴夹角 (2)初速度的大小. 20. 参考解答： (1)磁场方向垂直坐标平面向里时，粒子初速度方向与轴的夹角为，射入磁场做匀速圆周运动，由几何关系可作出轨迹如图

27、所示，设圆半径为r ，由数学关系可得：? 由、解得tg arctg ? 当磁场方向垂直坐标平面向外时，粒子初速度方向与轴间的夹角为 arctg (2)由、解得： 由洛仑兹力提供向心力有：? 评分标准：本题13分，第(1)问8分，其中式2分，式2分，式2分，式2分，arcsin 或arccos 同样给分. 第(2)问5分，其中式2分，式2分，式1分. 14.(13分) 俄罗斯 “和平号”空间站在人类航天史上写下了辉煌的篇章，因不能保障其继续运行，3月20号左右将坠入太平洋. 设空间站的总质量为，在离地面高度为的轨道上绕地球做匀速圆周运动? 坠落时地面指挥系统使空间站在极短时间内向前喷出部分高速气

28、体，使其速度瞬间变小，在万有引力作用下下坠. 设喷出气体的质量为 m ，喷出速度为空间站原来速度的37倍，坠入过程中外力对空间站做功为w . 求： (1)空间站做圆周运动时的线速度. (2)空间站落到太平洋表面时的速度. (设地球表面的重力加速度为，地球半径为r ) 14. 参考解答： (1) 设空间站做圆周运动的速度为，地球质量为m . 由牛顿第二定律得： 地表重力加速度为，则： 由、式得： (2) 喷出气体后空间站速度变为，由动量守恒定律得： 设空间站落到太平洋表面时速度为， 由动能定理得： 由、式得：? 15.(14分) 如图甲，a 、 b 两板间距为，板间电势差为u ，c 、d 两板间

29、距离和板长均为l ，两板间加一如图乙所示的电压. 在s 处有一电量为q 、质量为m 的带电粒子，经a 、b 间电场加速又经c 、d 间电场偏转后进入一个垂直纸面向里的匀强磁场区域，磁感强度为b . 不计重力影响，欲使该带电粒子经过某路径后能返回s 处. 求： (1)匀强磁场的宽度l 至少为多少? (2)该带电粒子周期性运动的周期t . (1)ab 加速阶段，由动能定理得： 偏转阶段，带电粒子作类平抛运动? 偏转时间 侧移量 设在偏转电场中，偏转角为? 则 即 ? 由几何关系：45 sin45 则 注：l 也可由下面方法求得： 粒子从s 点射入到出偏转电场，电场力共做功为 设出电场时速度为，有

30、解得 粒子在磁场中做圆周运动的半径： (2)设粒子在加速电场中运动的时间为 则 11 带电粒子在磁场中做圆周运动的周期? 12 实际转过的角度 13 在磁场中运动时间 14 故粒子运动的周期t 15 评分标准：本题14分，第(1)问8分，其中、式各1分，式2分，、式各1分. 第(2)问6分，其中 12、13、14、式各1分，15式2分. 分析与解：由于微波在大气层中以光速传播，所以若能求得从同步卫星到嘉峪关的距离l ，则由运动学就能得到同步卫星发出的微波信号传到位于嘉峪关的接收站所需的时间t 。如何求得l 是解题的关键，首先我们知道同步卫星是位于赤道上空的，题中说明，该同步卫星的定点位置与东经

31、98的经线在同一平面内，而嘉峪关处的经度和纬度近似取为东经98和北纬40，隐含该同步卫星p 、嘉峪关q 和地心o 在同一个平面内，构成一个三角形，qop=40，如图11所示，这样由余弦定理就可求得l 。 设m 为卫星质量，m 为地球质量，r 为卫星到地球中心的距离，w 为卫星绕地转动的角速度，由万有引力定律和牛顿定律有。 式中g 为万有引力恒量，因同步卫星绕地心转动的角速度w 与地球自转的角速度相等，有 因 得 设嘉峪关到同步卫星的距离为l ，由余弦定理 所求时间为 由以上各式得 17、“和平号”空间站已于2021年3月23日成功地坠落在南太平洋海域，坠落过程可简化为从一个近圆轨道（可近似看作圆轨道）开始，经过与大气摩擦，空间站的绝大部分经过升温、熔化，最后汽化而销毁，剩下的残片坠入大海。此过程中，空间站