新课标高考物理试题创新设计

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新课标高考物理试题创新设计

‎2009届新课标高考物理试题创新设计(2008年8月份共2期)‎ ‎01‎ ‎1.(16分)如图所示,有一个质量m=‎0.05kg的小滑块静止在一高度h=‎1.25 m的水平桌面上,小滑块到桌子右边缘的距离s=‎1.0 m,小滑块与桌面的动摩擦因数μ=0.35,重力加速度g = ‎10 m/s2。现给小滑块一个瞬间作用力,使其获得初速度v0=‎4.0 m/s沿水平桌面向右滑动,不计空气阻力,求:‎ ‎ (1)小滑块落地时的动能。‎ ‎ (2)小滑块经多少时间落地?‎ ‎2.(18分)1957年第一颗人造卫星送上天,开辟了人类宇航的新时代.近五十年来,人类不仅发射了人造地球卫星,还向宇宙空间发射了多个空间探测器.空间探测器要飞向火星等其他行星,甚至飞出太阳系,首先要克服地球对它的引力的作用.‎ 理论研究表明,物体在地球附近都受到地球对它的万有引力的作用,具有引力势能,设物体在距地球无限远处的引力势能为零,则引力势能可以表示为,其中G是万有引力常量,M是地球的质量,m是物体的质量,r是物体距地心的距离.‎ 现有一个空间探测器随空间站一起绕地球做圆周运动,运行周期为T,已知探测器的质量为m,地球半径为R,地面附近的重力加速度为g.要使这个空间探测器从空间站出发,脱离地球的引力作用,至少要对它做多少功?‎ ‎3.(20分)如图所示,M、N为两块带等量异种电荷的平行金属板,S1、S2为板上正对的小孔,N板右侧有两个宽度均为d的匀强磁场区域,磁感应强度大小均为B,方向分别垂直于纸面向里和向外,磁场区域右侧有一个荧光屏,取屏上与S1、S2共线的O点为原点,向下为正方向建立x轴.M板左侧电子枪发射出的热电子经小孔S1进入两板间,电子的质量为m,电荷量为e,初速度可以忽略.‎ ‎(1)当两板间电势差为U0时,求从小孔S2射出的电子的速度v0。‎ ‎(2)求两金属板间电势差U在什么范围内,电子不能穿过磁场区域而打到荧光屏上.‎ ‎(3)求电子打到荧光屏上的位置坐标x和金属板间电势差U的函数关系.‎ ‎4.(16分)在一次“飞车过黄河”的表演中,摩托车在空中飞经最高点后在对岸着地.已知最高点到着地点的距离m,两点间的水平距离为‎30 m.忽略空气阻力,求摩托车在最高点的速度为多少?(g取‎10 m/s2)‎ ‎5.(19分)如图所示,坐标空间中有场强为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场,y轴为两种场的分界线,图中虚线为磁场区域的右边界,现有一质量为m、电荷量为-q的带电粒子从电场中坐标位置(-l,0)处,以初速度v0沿x轴正方向开始运动,且已知(重力不计)。试求:‎ ‎(1)带电粒子进入磁场时速度的大小?‎ ‎(2)若要使带电粒子能穿越磁场区域而不再返回电场中,磁场的宽度d应满足的条件?‎ ‎6.(20分)两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一平面内,此平面与水平面间夹角为=30°,两导轨间的距离为l,导轨上面横放着两根导体棒ab和cd(两棒的长度与两导轨间的距离相等),构成矩形回路,如图所示.两根导体棒的质量均为m,电阻均为R,回路其余部分的电阻均不计,两导体棒与金属导轨间的动摩擦因数均为,且假设两根导体棒与导轨间的最大静摩擦力与滑动摩擦力相等.在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度为B.开始时,棒cd静止,棒ab有平行于导轨平面且沿导轨向下的速度v0,若两导体棒在运动中不接触,求:‎ θ θ a c b d v0‎ ‎ (1)当棒ab的速度变为初速度的时,棒cd切割磁感 ‎ 线产生的感应电动势是多少.‎ ‎ (2)在两棒运动过程中产生的焦耳热量是多少?‎ 参考答案 ‎1.(16分)解:(1)小滑块滑到桌面右边缘时 ‎20080813‎ 的速度为v1,由动能定理得 ‎ (3分)‎ 小滑块离开桌面后做平抛运动,设落到地面时的动能为Ek,由机械能守恒得 (3分)‎ 由以上两式得Ek=0.85J (2分)‎ ‎(2)设小滑块在桌面上滑动的时间为t1,加速度大小为a,‎ 则 (2分)‎ 设小滑块离开桌面做平抛运动的时间为t2 (2分)‎ 小滑块由初速v0开始运动直至落到地面所用的时间t=t1+t2 (2分)‎ 由以上各式及代入数据得t=0.79s (2分)‎ ‎2.(18分)解:空间探测器绕地球做圆周运动,有, (3分)‎ 可得空间站的轨道半径. (1分)‎ 由, (3分)‎ 可得空间探测器随空间站一起运动时的动能为. (1分)‎ 空间探测器随空间站一起运动时的机械能为 (3分)‎ 空间站要脱离地球的引力,机械能最小为E∞=0,因此,至少对探测器做功为 W= E∞-E1= (3分)‎ 由地面附近的重力加速度 (2分)‎ 得 (2分)‎ ‎3.(20分)(1)根据动能定理,得(3分)‎ 由此可解得. (1分)‎ ‎(2)欲使电子不能穿过磁场区域而打在荧光屏上,‎ 应有 (3分)‎ 而由此即可解得 (3分)‎ ‎(3)若电子在磁场区域做圆周运动的轨道半径为r,穿过磁场区域打在荧光屏上的位置坐标为x,则由轨迹图可得 (5分)‎ 注意到和. (2分)‎ 所以,电子打到荧光屏上的位置坐标x和金属板间电势差U的函数关系为 ‎ (3分)‎ ‎4.解析:车从最高点到着地点的运动可看成是平抛运动,此过程中,车的水平位移x=‎30m,竖直分位移.则此过程所用时间 ‎.‎ ‎5.解:(1)带电粒子在电场中做类平抛运动,设运动的加速度为a,由牛顿运动定律得:qE=ma 设粒子出电场、入磁场时速度的大小为v,此时在y轴方向的分速度为vy,粒子在电场中运动的时间t,则有vy=at l=v0t 解得:‎ ‎(2)设v的方向与y轴的夹角为,则有得:=45°‎ 粒子进入磁场后在洛伦兹力作用下做圆周运动,如图所示,则有:‎ 由图中的几何关系可知,要使粒子穿越磁场区域,磁场的宽度应满足的条件为:‎ d≤R(1+cos)‎ 结合已知条件,解以上各式可得d≤.‎ ‎6.(1)导体棒ab受重力沿斜面的分力摩擦力.所以从初始状态至两导体棒达共同速度的过程中,两棒沿导轨方向合外力为零.‎ 设棒ab的速度变为初速度的时,棒cd的速度为v′,则由动量守恒定律 ‎ ①‎ 此时cd棒产生的感应电动势 E=BLv′ ②‎ 由①②得 .‎ ‎(2)稳定后两棒向下运动过程中重力与摩擦力做功相等,所以产生焦耳热 ‎20080813‎ ‎ ④‎ 由③④得.‎ ‎02‎ ‎1.(14分)小明家刚买车的第一天,小明的爸爸驾车拐弯时,发现前面是一个上坡。一个小孩追逐一个皮球突然跑到车前。小明的爸爸急刹车,车轮与地面在马路上划出一道长‎12m的黑带后停住。幸好没有撞着小孩!小孩若无其事地跑开了。路边一个交通警察目睹了全过程,递过来一张超速罚款单,并指出最高限速是‎60km/h。‎ ‎ 小明对当时的情况进行了调查:估计路面与水平面的夹角为15°;查课本可知轮胎与路面的动摩擦因数;从汽车说明书上查出该汽车的质量是‎1570kg,小明的爸爸体重是‎60kg;目击者告诉小明小孩重‎30kg,并用3.0s的时间跑过了‎4.6m宽的马路。又知cos15°=0.9659,sin15°=0.2588。‎ ‎ 根据以上信息,你能否用学过的知识到法庭为小明的爸爸做无过失辩护?(取g=‎9.8m/s2)‎ ‎2.(17分)如图甲所示为电视机中显象管的原理示意图,电子枪中的灯丝加热阴极而逸出电子,这些电子再经加速电场加速后,从O点进入由磁偏转线圈产生的偏转磁场中,经过偏转磁场后打到荧光屏MN上,使荧光屏发出荧光形成图象,不计逸出电子的初速度和重力.已知电子的质量为m,电量为e,加速电场的电压为U。偏转线圈产生的磁场分布在边长为L的长方形ABCD区域内,磁场方向垂直纸面,且磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。在每个周期内磁感应强度都是从-B0均匀变化到B0。磁场区域的左边界的中点与O点重合,AB边与OO/平行,右边界BC与荧光屏之间的距离为s。由于磁场区域较小,且电子运动的速度很大,所以在每个电子通过磁场区域的过程中,可认为磁感应强度不变,即为匀强磁场,不计电子之间的相互作用。‎ ‎ (1)求电子射出电场时速度的大小;‎ ‎ (2)为使所有的电子都能从磁场的BC边射出,求偏转线圈产生磁场的磁感应强度的最大值;‎ ‎ (3)荧光屏上亮线的最大长度是多少?‎ ‎3.(选修3-3)(8分)我们生活在大气的海洋中,那么包围地球大气层的空气分子数有多少呢?请设计一个估测方案,并指出需要的实验器材和需要测定或查找的物理量,推导出分子数的表达式( 由于大气高度远小于地球半径R,可以认为大气层各处的重力加速度相等)。‎ ‎___________________________________________________________________________‎ ‎4.(选修3-4)(8分)如图所示,一等腰直角棱镜,放在真空中,AB=AC=d.在棱镜侧面AB左方有一单色光源S,从S发出的光线SD以60°入射角从AB侧面中点射入,当它从侧面AC射出时,出射光线偏离入射光线的偏向角为30°,若测得此光线传播的光从光源到棱镜面AB的时间跟在棱镜中传播的时间相等,那么点光源S到棱镜AB侧面的垂直距离是多少?‎ ‎5.(选修3-5)(8分)如图所示,有A、B两质量为M= ‎100kg的小车,在光滑水平面以相同的速率v0=‎2m/s在同一直线上相对运动,A车上有一质量为m = ‎50kg的人至少要以多大的速度(对地)从A车跳到B车上,才能避免两车相撞?‎ 参考答案 ‎1.解析:能进行无过失辩护。‎ ‎ 对汽车整体分析由牛顿第二定律得,‎ ‎20080827‎ ‎ ‎ ‎ 又 所以 ‎ 代入数据得a=‎8.22m/s2‎ ‎ 刹车可以认为做匀减速过程,末速度为零 ‎ 根据 ‎ 所以,故不超速。‎ ‎2.解析:(1)设电子射出电场的速度为v,则根据动能定理,对电子的加速过程有 ‎ 解得 ‎ (2)当磁感应强度为B0或-B0时 ‎ (垂直于纸面向外为正方向),电子 ‎ 刚好从b点或c点射出 ‎ 设此时圆周的半径为R,如图所示,根据几何关系有:‎ ‎ ,‎ ‎ 解得 ‎ 电子在磁场中运动,洛伦兹力提供向心力,因此有:‎ ‎ 解得 ‎ (3)根据几何关系可知,‎ ‎ 设电子打在荧光屏上离O/点的最大距离为d,则 ‎ 由于偏转磁场的方向随时间变化,根据对称性可知,荧光屏上的亮线最大长度为 ‎ ‎ ‎3.解析:需要的实验器材是气压计.需要测量和查找的物理量是大气压p0、空气的平均摩尔质量M、‎ 地球半径R和重力加速度g。‎ ‎ 分子数的推导如下:‎ ‎ (1)设大气层的空气质量为m,由于大气高度远小于地球半径R,可以认为大气层各处的重力加速度相等,由,得 。‎ ‎ (2)大气层中空气的摩尔数为 。‎ ‎ (3)由阿伏加得罗常数得空气分子数为 ‎。‎ ‎4.解析:如图所示,由折射定律,光线在AB面上 折射时有sin60°=nsinα ‎ 在BC面上出射时,nsinβ=nsinγ 由几何关系,α+β=90°‎ ‎ δ=(60°-α)+(γ-β)=30°‎ ‎ 联立解得,α=β=45° γ=60°‎ ‎ 所以n=sin60°/sin45°=/2‎ ‎ 单色光在棱镜中通过的几何路程 ‎ 单色光在棱镜中光速 ‎ 设点光源到棱镜AB侧面的垂直距离为L,‎ ‎ 依题意,‎ ‎ 所以 ‎5.解:人跳出后,两车速度恰相同时,既避免相撞,人的速度又最小,由动量守恒定律得 ‎20080827‎ ‎(3分),‎ ‎(3分)‎ ‎ 解得,v人=‎5.2m/s(2分)‎
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