1、高考理科综合(物理部分)试题(6)(非选择题)1(16分)如图所示,质量M4kg的木滑板B静止放在光滑水平面上,滑板右端固定着一根轻质弹簧,弹簧的自由端C到滑板左端的距离l0.5m,这段滑板与木块A之间的动摩擦因数0.2;而弹簧自由端C端到弹簧固定端D所对应的滑板上表面光滑。可视为质点的小木块A质量m1kg,原来静止于滑板的左端。当滑板B受水平向左的恒力F14N作用时间t后撤去,木块A恰好到达弹簧的自由端C处。假没A、B间的最大静摩擦力跟滑动摩擦力相等,g取10m/s2,试求:(1)水平恒力F的作用时间t;(2)木块A压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能。2(18分)在原子核物理中,研究核子与核子
2、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的轻质弹簧相连,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 道的固定档板P,右边有一个小球C沿轨道以速度vo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。在它们继续向左运动的过程中,当弹簧长度变到最短时,长度突然被锁定,不再改变。然后A球与挡板P发生碰撞,碰撞后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m。求:(1)弹簧长度刚被锁定后A的速度;(2)在A离开挡板P之后的运动过程中,弹簧的最大弹性势
3、能。3(23分)如图所示,在地面附近,坐标系xoy在竖直平面内,空间有沿水平方向垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,在 x0的区域后能在竖直平面内做匀速圆周运动,需在x0的区域内加一个匀强电场,若带电油滴做圆周运动通过x轴上的N点,且MO=NO。求:(1)油滴运动的速率大小;(2)在x0空间内所加电场的场强大小和方向;(3)油滴从x轴上的M点开始到达轴上的N点所用的时间。4(20分)在高能物理研究中,粒子回旋加速器起着重要作用。如图所示,它由两个铝制D形盒组成。两个D形盒处在匀强磁场中并接有正弦交变电压。下图为俯视图。S为正离子发生器。它发出的正离子(如质子)初速度为零,经狭缝电压加
4、速后,进入D形盒中。在磁场力的作用下运动半周,再经狭缝电压加速。如此周而复始,最后到达D形盒的边缘,获得最大速度(动能),由导出装置导出。已知被加速质子,质量m=1.710-27Kg,电量q=1.610-19C,匀强磁场的磁感应强度B=1T,D形盒半径R=1m。 (1)为了使质子每经过狭缝都被加速,正弦交变电压的频率为 。(用字母表示) (2)使质子加速的电压应是正弦交变电压的 值。 (3)试计算质子从加速器被导出时,所具有的动能是多少电子伏。BBsvm5(16分)如图所示,惯性列车(翻滚过山车)装置由圆轨道与两段斜轨连接而成,列车从斜轨高处无动力静止滑下,经过圆轨道后再冲上另一斜轨。已知列车
5、质量为m,圆轨道半径为R,若将列车看成质点,并且不计摩擦.求: (1)要保证列车能安全通过 圆轨道,则斜轨高度至少多少? (2)若列车较长,不能看成质点,并且要考虑列车与轨道间摩擦,则对斜轨高度有何影响? (3)若列车由许多节构成,总长恰为2R,列车高度不计,摩擦阻力也不考虑,为保证列车能安全通过圆轨道,求斜轨高度至少多少?6(20分)间距为L=1m的足够长的光滑平行金属导轨与水平面成30角放置。导轨上端连有阻值为0.8的电阻R和理想电流表A,磁感应强度为B=1T的匀强磁场垂直导轨平面,现有质量为m=1kg,电阻r=0.2的金属棒,从导轨底端以10m/s的初速度v0沿平行导轨向上运动,如图所示
6、. 现对金属棒施加一个平行于导轨平面,且垂直于棒的外力F作用,使棒向上作减速运动. 已知棒在导轨平面的整个运动过程中,每1s内在电阻R上的电压总是均匀变化1.6V。求: (1)电流表读数的最大值. (2)从金属棒开始运动到电流表读数为 零的过程中,棒的机械能如何变化,变化了多少? (3)在答题卷上画出金属棒在导轨上整个运动过程中,作用于棒的外力F随时间t的变化关系(取F沿导轨向上为正方向)。参考答案1(16分)(1)木块A和滑板B均向左做初速为零的匀加速直线运动。即得t1s (2)1s末木块A和滑板B的速度分别为VAaAt212m/sVAaBt313ms撤去外力F后,当木块A和滑板B的速度相同
7、时,弹簧压缩量最大,具有最大弹性势能。根据动量守恒守律,得mvAMVB(mM)v。得v2.8ms。由能量守恒定律 。0.4J。3(18分) (1)设C球与B球粘结成D球时,D的速度为v1,由动量守恒,有mv02mv1。当弹簧压至最短时,D与A的速度相等,设此速度为v2,由动量守恒,有2mv1=3mv2,由以上两式得A的速度 v2=v0。 (2)设弹簧长度被锁定后,贮存在弹簧中的势能为Ep,由机械能守恒,有:2mv12=3mv22+Ep。撞击P点后,A与D的动能都为零。解除锁定后,当弹簧刚恢复到自然长度时,势能全部转化成D的动能,设D的速度为V3。则有EP(2m)v32,以后弹簧伸长。A球离开挡
8、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,当弹簧伸至最长时,其势能最大,设此势能为EP1,由机械能守恒有2mv32=3mv42+Ep1,解以上各式得Ep1=mv02。4(1),。 (2);qE=mg;方向竖直向上。 (3)qvB=mv2/R。R=mv/qB;粒子与y轴交于p点,。粒子轨迹所对的圆心角为120,t = Mp/V + T/3。由(2)可知:。5(20分) (1)正弦交变电压的频率等于带电微粒在匀强磁场中的频率。(加速的时间与在磁场中偏转的时间相比较可忽略不计) (2)加速电压应是正弦交变电压的瞬时值。不同瞬时差值,加到最大速度所用的时间不同。 (3)当它从回旋加速器中出来时,轨道半径等于D形盒的半径。由: R=mv/qB 可以得到= 4.7107eV6(20分)(1)速度最大时,最大,电流I最大,(2分)(3分)。 (2)当棒运动速度为v时,棒上感应电动势为,有(1分)。由闭合电路欧姆定律,得(1分),电阻R两端电压U,由欧姆定律U=IR(1分)。得, 式中R、r、B、L均为定值,故 恒定(2分)。金属棒应向上作匀减速运动,且(1分)由速度位移关系 得:(2分)(1分)机械能增加值(2分) (3)Ft图线为完整正确地作出图线得4分。