2009届新课标高考物理试题创新设计(2008年8月份共2期)

2009届新课标高考物理试题创新设计（2008年8月份共2期）011．（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Array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M m=-，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E Gr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，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/s 2） 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 的带电开始运动，且已知20m v lq E=粒子从电场中坐标位置（－l ，0）处，以初速度v 0沿x 轴正方向（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θ=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3μ=，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v 0，若两导体棒在运动中不接触，求： （1）当棒ab 的速度变为初速度的35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b1．（16分）解：（1）小滑块滑到桌面右边缘时的速度为v 1，由动能定理得20212121mvmvmgs -=-μ （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E k ，由机械能守恒得212km v m g h E += （3分）由以上两式得E k =0.85J （2分）（2）设小滑块在桌面上滑动的时间为t 1，加速度大小为a ， 则 011v v t a gaμ-== （2分）设小滑块离开桌面做平抛运动的时间为t 2 222g t h=（2分）小滑块由初速v 0开始运动直至落到地面所用的时间t =t 1＋t 2 （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2224M m m r GrTπ=， （3分）可得空间站的轨道半径1232()4G M T rπ=． （1分）由rmv rMm G22=， （3分）可得空间探测器随空间站一起运动时的动能为2122G M m m v r =． （1分）空间探测器随空间站一起运动时的机械能为211.22M m G M m E Gm vrr=-+=（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 ∞－E 1=.2G M m r（3分）由地面附近的重力加速度2,M gGR= （2分）得2232().2m g R WTπ= （2分）3．（20分）（1）根据动能定理，得212e U m v =（3分）由此可解得0v =． （1分）（2）欲使电子不能穿过磁场区域而打在荧光屏上，应有m v rdeB =< （3分） 而212e Um v=由此即可解得222d e B Um< （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2x r =- （5分）注意到m v re B=和212e U m v=． （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222)2d e B x U e Bm=≥（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5my ==．则此过程所用时间 1.0st==030m /s=30m /s1.0x v t==∴．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v y ，粒子在电场中运动的时间t ，则有v y =at l =v 0t解得：0yv v v ===（2）设v 的方向与y 轴的夹角为θ，则有c o s 2y v v θ==得：θ=45°则有：m v Rq B=粒子进入磁场后在洛伦兹力作用下做圆周运动，如图所示，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 θ)结合已知条件，解以上各式可得d ≤0(1m v q B+．6．（1）导体棒ab 受重力沿斜面的分力1sin ,2m g m g θ=摩擦力1co s 2f mg m gμθ==．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35时，棒cd 的速度为v ′，则由动量守恒定律0035m v mv m v '=+ ①此时cd 棒产生的感应电动势 E =BLv ′ ② 由①②得 025EB L v =．（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22011222Q m v m v =-④ 由③④得214Qm v =．021．（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60μ；.0=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， ma f mg =+θsin 0cos =-θmg N又N f μ= 所以θθμsin cos g g a += 代入数据得a=8.22m/s 2刹车可以认为做匀减速过程，末速度为零 根据asv v t 2202=-所以h km s m s m as v /60/67.16/151222.8220=<<⨯⨯==，故不超速。