2009年物理高考命题　力学、电学热点预测20题

 

1．振源A带动细绳上下振动，某时刻在绳上形成的波形如图甲所示，规定绳上各质点向上运动的方向为x轴的正方向，当波传播到细绳上的P点时开始计时，图乙的四个图形中能表示P点振动图象的是(   )

 

 

 

 

 

 

 

2．一列简谐横波，某时刻的波形图象如图甲所示，从该时刻开始计时，波上A质点的振动图象如图乙所示，则(   )

A．若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定干涉现象，则该波所遇到的波的频率为2.5H_Z

B．若该波能发生明显的衍射现象，则该波所遇到的障碍物尺寸一定比20m大很多

C．从该时刻起，再经过△t=0.4s，P质点通过的路程为4m

D．从该时刻起，质点P将比质点Q先回到平衡位置

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3．在实验室可以做“声波碎杯”的实验。用手指轻弹一只酒杯，可以听到清脆的声音，测得这声音的频率为500Hz。将这只酒杯放在两只大功率的声波发生器之间，操作人员通过调整其发出的声波，就能使酒杯碎掉。下列说法中正确的是(   )

A．操作人员一定是把声波发生器的功率调到很大

B．操作从员可能是使声波发生器发出了频率很高的超声波

C．操作人员一定是同时增大声波发生器发出声波的频率和功率

D．操作人员只须将声波发生器发出的声波频率调到500Hz

 

4．长木板A放在光滑的水平面上，质量为m的物块B以水平初速度v₀从A的一端滑上A的水平上表面，它们在运动过程中的v－t图线如图所示。则根据图中所给出的已知数据v₀、t₁及物块质量m，可以求出的物理量是 (   )

A．木板获得的动能

B．A、B组成的系统损失的机械能

C．木板的最小长度

D．A、B之间的动摩擦因数

5．P、Q是某电场中一条电场线上的两点，一点电荷仅在电场力作用下，沿电场线从P点运动到Q点，过此两点的速度大小分别为v_P和v_Q，其速度随位移变化的图象如图所示。P、Q两点电场强度分别为E_P和E_Q；该点电荷在这两点的电势能分别为ε_P>ε_Q，则下列判断正确的是  (   )

A．E_P>E_Q, ε_P<ε_Q      B．E_P>E_Q, ε_P>ε_Q    

C．E_P<E_Q, ε_P<ε_Q   　 D．E_P<E_Q, ε_P>ε_Q 

6．在光滑水平面上，质量为m的小球A正以速度v₀匀速运动。某时刻小球A与质量为3m的静止小球B发生正碰。两球相碰后，A球的动能恰好变为原来的1/4。则碰后B球的速度大小是 (   )

 

A．       B．       C．       D．无法确定

7．质量为1kg的物体静止在水平面上，物体与水平面之间的动摩擦因数为0.2。 对物体施加一个大小变化、方向不变的水平拉力F，使物体在水平面上运动了3t₀的时间。为使物体在3t₀时间内发生的位移最大，力F随时间的变化情况应该为下面四个图中的哪一个？(   )

8．如图所示是一台理想自耦变压器，在a、b之间接正弦交流电，A、V分别为理想交流电流表和交流电压表。若将调压端的滑动头P向上移动，则 (   )

A．电压表V的示数变大

B．变压器的输出功率变大

C．电流表A的示数变小

D．电流表A的示数变大

9．测定压力变化的电容式传感器的原理如图所示，A为固定电极，B为可动电极，A、B组成一个电容可变的电容器。可动电极两端固定，当待测压力施加在可动电极上时，使可动电极发生形变，从而改变了电容器的电容。现将此电容式传感器连接到如图4所示的交流电路中，图中A为交流电流表，R为保护电阻，若保持交流电的频率及电压的有效值不变，则 (   )

A．当待测压力增大时，电容器的电容将减小

B．当待测压力增大时，电流表的示数将增大

C．当待测压力不变时，电流表的示数为零

D．当待测压力为零时，电流表的示数为零

10．如图所示，传送带与水平面夹角为37° ，并以v=10m/s运行，在传送带的A端轻轻放一个小物体，物体与传送带之间的动摩擦因数m=0.5， AB长16米，求：以下两种情况下物体从A到B所用的时间.

(1)传送带顺时针方向转动

(2)传送带逆时针方向转动

 

11．长为L的细线一端系有质量为m的小球，细线的另一端用手拿住，手持线的这端在水平桌面上沿以O点为圆心，R为半径的圆周做匀速圆周运动，达到稳定状态时，细线总是沿圆周的切线方向，如图所示，已知小球与桌面之间的动摩擦数为μ。试求：

(1)小球的动能多大？

(2)手持线运动中做功的功率多大?

 

12．（18分）如图甲所示，物体A、B的质量分别是4kg和8kg，用轻弹簧相连接放在光滑的水平面上，物体B左侧与竖直墙壁相接触，另有一物体C从t=0时刻起水平向左运动，在t=5s时与物体A相碰，并立即与A有相同的速度一起向左运动。物块C的速度―时间图像如图乙所示。

（1）求物块C的质量；

（2）弹簧压缩过程中具有的最大弹性势能；

（3）在5s到10s的时间内墙壁对物体B的作用力的功；

（4）在5s到15s的时间内墙壁对物体B的作用力的冲量的大小和方向。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13．翰林汇翰林汇222例子例如图所示，滑块A无初速地沿光滑圆弧滑下至最低点C后，又沿水平轨道前进至D与质量、大小完全相同的滑块B发生动能没有损失的碰撞。B滑块用长L的细线悬于O点，恰与水平地面切于D点。A滑块与水平地面间摩擦系数m=0.1，已知滑块A初始高度h=2米，CD=1米。问：

    (1)若悬线L=2米，A与B能碰几次?最后A滑块停在何处？

(2)若滑块B能绕悬点O在竖直平面内旋转，L满足什么条件时，A、B将只能碰两次？A滑块最终停于何处？

14．（18分）显像管是电视机的重要部件，在生产显像管的阴极时，需要用到去离子水。如果去离子水的质量不好，会导致阴极材料中含有较多的SO₄^2－离子，用这样的阴极材料制作显像管，将造成电视机的画面质量变差。

显像管的简要工作原理如图所示：阴极K发出的电子（初速度可忽略不计）经电压为U的高压加速电场加速后，沿直线PQ进入半径为r的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面，圆形磁场区域的圆心O在PQ直线上，荧光屏M与PQ垂直，整个装置处于真空中。若圆形磁场区域内的磁感应强度的大小或方向发生变化，都将使电子束产生不同的偏转，电子束便可打在荧光屏M的不同位置上，使荧光屏发光而形成图象，其中Q点为荧光屏的中心。不计电子和SO₄^2－离子所受的重力及它们之间的相互作用力。

(1)已知电子的电量为e，质量为m_e，求电子射出加速电场时的速度大小；

(2)在圆形磁场区域内匀强磁场的磁感应强度大小为B时，电子离开磁场时的偏转角大小为θ（即出射方向与入射方向所夹的锐角，且θ未知），请推导tan的表达式；

(3)若由于去离子水的质量不好，导致阴极材料中含有较多的SO₄^2－离子，使得阴极在发出电子的同时还发出一定量的SO₄^2－离子，SO₄^2－离子打在荧光屏上，屏上将出现暗斑，称为离子斑。请根据下面所给出的数据，通过计算说明这样的离子斑将主要集中在荧光屏上的哪一部位。（电子的质量m_e=9.1×10^-31kg， SO₄^2－离子的质量m_so=1.6×10^-25kg）

15．如图所示，固定水平桌面上的金属框架cdef，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动，此时adeb构成一个边长为L的正方形，棒的电阻为r，其余部分电阻不计，开始时磁感强度为B₀。

(1)若从t=0时刻起，磁感强度均匀增加，每秒增量为k，同时保持棒静止，求棒中的感应电流，在图上标出感应电流的方向。

(2)在上述(1)情况中，始终保持棒静止，当t=t₁秒末时需加的垂直于棒的水平拉力为多大？

(3)若从t=0时刻起，磁感强度逐渐减小，当棒以恒定速度v向右作匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感强度应怎样随时间变化(写出B与t的关系式)？

16．（20分）如图甲所示，两平行金属板的板长l＝0.20m，板间距d＝6.0×10^－2m，在金属板右侧有一范围足够大的方向垂直于纸面向里的匀强磁场，其边界为MN，与金属板垂直。金属板的下极板接地，上极板的电压u随时间变化的图线如图乙所示，匀强磁场的磁感应强度B＝1.0×10^－2T。现有带正电的粒子以v₀＝5.0×10⁵m/s的速度沿两板间的中线OO^' 连续进入电场，经电场后射入磁场。已知带电粒子的比荷＝10⁸C/kg，粒子的重力忽略不计，假设在粒子通过电场区域的极短时间内极板间的电压可以看作不变，不计粒子间的作用（计算中取）。

(1)求t＝0时刻进入的粒子，经边界MN射入磁场和射出磁场时两点间的距离；

(2)求t＝0.30s时刻进入的粒子，在磁场中运动的时间；

(3)试证明：在以上装置不变时，以v₀射入电场比荷相同的带电粒子，经边界MN射入磁场和射出磁场时两点间的距离都相等。

17．（20分）如图所示，两根正对的平行金属直轨道MN、M′N′位于同一水平面上，两轨道之间的距离l=0.50m。轨道的MM′端之间接一阻值R=0.40Ω的定值电阻，NN′端与两条位于竖直面内的半圆形光滑金属轨道NP、N′P′平滑连接，两半圆轨道的半径均为R₀=0.50m。直轨道的右端处于竖直向下、磁感应强度B=0.64 T的匀强磁场中，磁场区域的宽度d=0.80m，且其右边界与NN′重合。现有一质量m=0.20kg、电阻r=0.10Ω的导体杆ab静止在距磁场的左边界s=2.0m处。在与杆垂直的水平恒力F=2.0N的作用下ab杆开始运动，当运动至磁场的左边界时撤去F，结果导体杆ab恰好能以最小速度通过半圆形轨道的最高点PP′。已知导体杆ab在运动过程中与轨道接触良好，且始终与轨道垂直，导体杆ab与直轨道之间的动摩擦因数μ=0.10，轨道的电阻可忽略不计，取g=10m/s²，求：

(1)导体杆刚进入磁场时，通过导体杆上的电流大小和方向；

(2)导体杆穿过磁场的过程中通过电阻R上的电荷量；

(3)导体杆穿过磁场的过程中整个电路中产生的焦耳热。

18．（20分）磁流体动力发电机的原理如图所示，一个水平放置的上下、前后封闭的横截面为矩形的塑料管，其宽度为l，高度为h，管内充满电阻率为ρ的某种导电流体（如水银）。矩形塑料管的两端接有涡轮机，由涡轮机提供动力使流体通过管道时具有恒定的水平向右的流速v₀。管道的前、后两个侧面上各有长为d的相互平行且正对的铜板M和N。实际流体的运动非常复杂，为简化起见作如下假设：①垂直流动方向横截面上各处流体的速度相同；②流体不可压缩。

(1)若在两个铜板M、N之间的区域加有竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场，则当流体以稳定的速度v₀流过时，两铜板M、N之间将产生电势差。求此电势差的大小，并判断M、N两板哪个电势较高；

(2)用电阻可忽略不计的导线将铜板M、N外侧相连接，由于此时磁场对流体有力的作用，使流体的稳定速度变为v（v<v₀），求磁场对流体的作用力；

(3)为使速度增加到原来的值v₀，涡轮机提供动力的功率必须增加，假设流体在流动过程中所受的阻力与它的流速成正比，试导出新增加功率的表达式。

19．（20分）磁悬浮列车是一种高速运载工具，它是经典电磁学与现代超导技术相结合的产物。磁悬浮列车具有两个重要系统。一是悬浮系统，利用磁力（可由超导电磁铁提供）使车体在导轨上悬浮起来与轨道脱离接触。另一是驱动系统，就是在沿轨道安装的绕组（线圈）中，通上励磁电流，产生随空间作周期性变化、运动的磁场，磁场与固定在车体下部的感应金属框相互作用，使车体获得牵引力。

为了有助于了解磁悬浮列车的牵引力的来由，我们给出如下的简化模型，图10（甲）是实验车与轨道示意图，图10（乙）是固定在车底部金属框与轨道上运动磁场的示意图。水平地面上有两根很长的平行直导轨，导轨间有竖直(垂直纸面)方向等距离间隔的匀强磁场B_l和B₂，二者方向相反。车底部金属框的宽度与磁场间隔相等，当匀强磁场B_l和B₂同时以恒定速度v₀沿导轨方向向右运动时，金属框也会受到向右的磁场力，带动实验车沿导轨运动。

设金属框垂直导轨的边长L=0.20m、总电阻R=l.6Ω，实验车与线框的总质量m=2.0kg，磁场B_l=B₂=B＝1.0T，磁场运动速度v₀=10m/s。回答下列问题：

（1）设t=0时刻，实验车的速度为零，求金属框受到的磁场力的大小和方向；

（2）已知磁悬浮状态下，实验车运动时受到恒定的阻力 f₁=0.20N，求实验车的最大速率v_m；

（3）实验车A与另一辆磁悬浮正常、质量相等但没有驱动装置的磁悬浮实验车P挂接，设A与P挂接后共同运动所受阻力f₂=0.50N。A与P挂接并经过足够长时间后的某时刻，撤去驱动系统磁场，设A和P所受阻力保持不变，求撤去磁场后A和P还能滑行多远？

20．如图11所示为我国“嫦娥一号卫星”从发射到进入月球工作轨道的过程示意图。在发射过程中，经过一系列的加速和变轨，卫星沿绕地球“48小时轨道”在抵达近地点P时，主发动机启动，“嫦娥一号卫星”的速度在很短时间内由v₁提高到v₂，进入“地月转移轨道”，开始了从地球向月球的飞越。“嫦娥一号卫星”在“地月转移轨道”上经过114小时飞行到达近月点Q时，需要及时制动，使其成为月球卫星。之后，又在绕月球轨道上的近月点Q经过两次制动，最终进入绕月球的圆形工作轨道I。已知“嫦娥一号卫星”质量为m₀，在绕月球的圆形工作轨道I上运动的周期为T，月球的半径r_月，月球的质量为m_月，万有引力恒量为G。　　

(1)求卫星从“48小时轨道”的近地点P进入“地月转移轨道”过程中主发动机对“嫦娥一号卫星”做的功（不计地球引力做功和卫星质量变化）；  

(2)求“嫦娥一号卫星”在绕月球圆形工作轨道І运动时距月球表面的高度； 

(3)理论证明，质量为m的物体由距月球无限远处无初速释放，它在月球引力的作用下运动至距月球中心为r处的过程中，月球引力对物体所做的功可表示为W=Gm­_月m/r。为使“嫦娥一号卫星”在近月点Q进行第一次制动后能成为月球的卫星，且与月球表面的距离不小于圆形工作轨道І的高度，最终进入圆形工作轨道，其第一次制动后的速度大小应满足什么条件？

 

1．A 。2．C。3．D 。4．C 。5．A 。6．A 。7．D 。8．C。9．B。

10．(1)4s；(2)2s。

11． (1)设细线与半径r的夹角为θ，则有：模型对应的规律

 F_向= f ctgθ=m  ①， 而f=μm g  ②，

本题的特定的空间条件ctgθ=③，r =  ④。

(2)球做匀速圆周运动，外力的总功率为零。

P_总=P_手－P_f= 0 ⑤   P_手=(T?sinθ)?v⑥， P_f＝fv  ⑦

联立解①～⑦式得：

E_k=。P_手=

12．(1) 。 (2) 。

(3)墙壁对B的作用力F做功为零。

(4)，方向向右。

13．(1) mmgs=mgh，s=h/m=20m。能碰10次，A滑块停在C处。

(2) A与B碰后B的动能E_k=, B运动到最高点的动能E_k¢=。

由机械能守恒定律有=+2mgL。=0.76m。所以L≤0.76米，A滑块停于离D点19米远处。

14．(1)。(2)=。tan=。

(3)由第(2)问的结果可知，若SO₄^2－离子(电荷量大小为2e)通过圆形磁场区后的偏转角度为，则，则。

即SO₄^2－离子的偏转角远小于电子的偏转角，所以，观看到的离子斑将主要集中在荧光屏上的中央位置附近。

15．[解析] (1)I_感=，电流为adeba方向。

(2)t=t₁秒时磁感强度B₁=B₀+kt₁，外力大小F=F_B=（B₀+kt₁）。

(3)要使棒不产生感应电流，即要回路abed中磁通量不变

即BL（L+vt）=B₀L²，t秒时磁感强度B=。

16．（1）=0.5m。s＝2r＝1.0m。    

（2）带电粒子在匀强电场中水平方向的速度v₀＝5.0×10⁵m/s

竖直方向的速度为    

所以进入磁场时速度与初速度方向的夹角为α。如图所示：

，解得。

由几何关系可知，带电粒子在磁场中运动的圆弧所对的圆心角为φ，即为，设带电粒子在磁场中运动的时间为t，所以

       

（3）证明：设带电粒子射入磁场时的速度为v，带电粒子在磁场中做圆周运动的半径为r，则。

 进入磁场时带电粒子速度的方向与初速度的方向的夹角为a，。

由几何关系可知，φ＝π－2a，，带电粒子在磁场中的圆弧所对的弦长为s，

s=2rsin=2rcosa， 。

从上式可知弦长s取决于磁感应强度、粒子的比荷及初速度，而与电场无关。

 

17．（1）I=E/（R+r）=3.8A（或3.84A）；电流方向为由b向a 。

（2）q=I_平均t=0.512C（或0.51C）；

（3）Q=△E-μmgd=0.94J。

18．（20分）（1）E=Blv₀；M板的电势高。

（2）F=，方向与v方向相反（或水平向左）。

（3）涡轮机的功率P_t= kv₀²+；新增加功率△P=。

19．（1）F₀=2 BI₀L =1.0N。方向向右。

（2）f₁ =，  解得：v_m =8.0 m/s。

(3)   f₂ = ，解得  v₂=5.0 m/s。

设撤去磁场后A和P还能滑行的距离为 s=100 m。

20．(1)    (2)

(3)