20095月高考理科综合(物理部分)试题(1

(非选择题)

 

 

1.(18分)如图所示,两木块A、B由轻弹簧连接,起初静止于光滑水平面上。某时刻一

       粒子弹以水平速度击中木块A并留在其中,子弹打入木块的过程持续时间极短,可

       不考虑此过程中木块A的移动。已知木块A的质量为(M-m),木B的质量为M,子

       弹的质量为m,弹簧原长为L0,劲度系数为k,

.如果此后运动过程中弹簧始终处于

弹性限度内,且A、B不会发生直接碰触。试求:

   (1)当弹簧压缩到最短时,B的速度大小;

   (2)运动中弹簧出现的最大长度。

 

 

 

的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场,

*轴为两种场的分界面,图中虚线为磁场

区域的右边界,现有一质量为,电荷量

为-的带电粒子从电场中坐标位置(-,0)

处,以初速度,沿轴正方向开始运动,且

已知。试求:使带电粒子能穿越磁场

区域而不再返回电场中,磁场的宽度应满足的条件.

 

 

 

 

 

 

3.(15分)甲、乙两小孩各乘一辆小车在光滑水平面上匀速相向行驶,速度均为6m/s.甲车上有质量为m=1kg的小球若干个,甲和他的车及所带小球的总质量为M1=50kg,乙和他的车总质量为M2=30kg。现为避免相撞,甲不断地将小球以相对地面16.5m/s的水平速度抛向乙,且被乙接住。假设某一次甲将小球抛出且被乙接住后刚好可保证两车不致相撞,试求此时:

   (1)两车的速度各为多少?

   (2)甲总共抛出了多少个小球?

 

 

 

 

 

 

 

 

4.(15分)初速度为零的带正电荷的粒子经AB间电场加速后,从B板的小孔射出,当带电粒子到达P点时,长方形abcd区域内立即出现磁感应强度B=4.0T,方向与纸面垂直并交替变化的磁场(时而垂直纸面向外,时而垂直纸面向内,每1.57×10-2s变化一次,粒子到达P点时磁场方向垂直纸面向外。在O处有一静止中性粒子,PO垂直平分ab、cd,ab=cd=1.6m,=3.0m,带电粒子比荷q/m=50C/kg,重力不计。试求(极板A、B平行于ad,3.14)

   (1)加速电压U=100V时,带电粒子能否与中性粒子相碰,画出它的轨迹;

   (2)欲使带电粒子能与中性粒子相碰,加速电压U的最大值为多少?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.(20分)如图所示,两根金属导轨与水平面成30°角平行放置,导轨间距0.5m,导轨足够长且电阻不计。两根金属棒MN、PQ垂直导轨放置,由于摩擦,MN、PQ均刚好保持静止。金属棒MN、PQ质量均为0.1kg,电阻均为0.1Ω,它们与导轨间动摩擦因数均为。空间有垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度B=0.4T。现用沿导轨平面向上的力F=1.2N垂直作用于金属棒MN,取g=10m/s2。试求:

   (1)金属棒MN的最大速度;

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1.(18分)解:(1)子弹打入木块以及木块运动的整个过程中,子弹和两木块组成的系统

动量守恒。当弹簧压缩到最短时,A、B的速度相等,设为

则:

(2)子弹打入木块A的过程中,子弹和A组成的系统动量守恒

设二者共同速度为,则……(1)

当弹簧达到最大长度时两木块速度相等,由动量宗教恒定律得:……(2)

从子弹射入木块A有共同速度以后的A、B运动过程中,系统机械能守恒,故

……(3)

弹簧的最大长度为:L=……(4)

评分细则:第(1)问解答正确得6分,第(2)问得出式①和②各得3分,得出式③

和结果得4分,得出式④得2份。

2.(18分)解:带电粒子在电场中做类平抛运动,设粒子进入磁场时粒子的速度大小为

速度方向与轴的夹角为

   ……①  ……②

   ……③  粒子在磁场中做圆周运动(如图示)

   ……④ 要使粒子穿越磁场区域,磁场的宽度条件为:

   ……⑤ 即

    评分标准:对带电粒子在电场中的运动有正确判断,并得出式①给4分,式②和③各得2 分。

 

 

 

 

 

 

 

 

3.(1)甲、乙两小孩及两车组成的系统总动量沿甲车的运动方向,甲不断抛球、乙接球后,当甲和小车与乙和小车具有共同速度时,可保证刚好不撞。设共同速度为V,则

       M1V1-M2V1=(M1+M2)V ……(1)    ……(2)

       (2)这一过程中乙小孩及时的动量变化为

    △P=30×6-30×(-1.5)=225(kg?m/s)…………(3)

       每一个小球被乙接收后,到最终的动量弯化为  △P1=16.5×1-1.5×1=15(kg?m/s)

    ……(4)

故小球个数为……(5)

4.(1)经电场加速后,设带电粒子到达P点时速度v,则……(1)

……(2)

此时,磁场出现,粒子仅受洛仑兹力作用,做匀速圆周运动,其运动半径r和周期T分别为

……(4)

,磁场反向,而粒子此时刚好到达PO直线上。可见粒子的运动具有周期性。

因为=3.0m=3×2×0.5m…………(5)所以粒子可与中性粒相碰,轨迹如图。

   (2)欲使粒子能与中性粒子相碰,带电粒子做圆周运动的半径R应满足……(7)  故……(8)

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即最大加速电压为225V

5.(1)最初MN、PQ均刚好保持静止。根据其受力情况可知MN、PQ与导轨间最大静摩擦力……(1)当用外力F作用MN棒时…(2)

故MN开始沿导轨加速上滑,棒中产生感应电动势,回路中形成感应电流。因此,棒MN又将受到安培力作用。当MN棒所受外力的合力为零时,金属棒MN达最大速度,设为Vm,则

……(3)其中……(4)……(5)     

……(6)考虑此时棒PQ的受力情况,应有保持静止。所以有……(7)   联立(3)至(7)式可得……(8)

   (2)金属棒达稳定状态后,1s内位移为……(9)

……(10)对应时间内:

说明能量的转化是守恒的.

 

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