2009届新课标高考物理试题创新设计(2

 

 

1.(14分)一个质量为m=0.20 kg的小球系于轻质弹簧的一端,且套在光滑的竖直的圆环上,弹簧固定于环的最高点A,环的半径R=0.50 m,弹簧原长L0=0.50 m,劲度系数为4.8 N/m,如图所示,若小球从图示位置B点由静止开始滑到最低点C时,弹簧的弹性势能E=0.060 J,求:(1)小球到C点时的速度rC的大小。

   (2)小球在C点时对环的作用力(g=10 m/s2)。

 

 

 

2.(19分)电子束从阴极K处无初速度释放,经电压为U0的电场加速后连续射入水平放置的平行金属板中央,极板的长度为L,板距为d1,两极板与互相平行的间距为d2的直长金属导轨相连,有一根金属棒AB垂直于导轨在导轨上向右滑动(各处接触良好),导轨处于磁感应强度为B的匀强磁场中,方向如图所示。(1)若要电子束能顺利通过水平放置的平行板而不至于打在极板上,求棒AB垂直向右切割磁感线的速度的取值范围;(2)在原图中定性地画出电子穿过平行板的可能轨道(画出三条有代表性的)。

 

 

 

 

 

3.(16分)如图所示是游乐场中的滑道模型,它位于竖直平面内。圆弧轨道AO是半径为R的1/4圆周,在O点轨道的切线是水平的。B点位于水池边,0、B在同一竖直线上,o、B之间的距离为R,水面与地面在同一水平面内。一小滑块自A点由静止开始下滑,不计小滑块与轨道间的摩擦和空气阻力,求:

    (1)小滑块刚要到达0点时,轨道对它的作用力的大小;

(2)小滑块的落水点与B点的距离。

 

 

 

 

 

 

 

2.4.6

   (1)小滑块恰能运动到圆轨道的最高点O时,滑块应在水  

平轨道上离N点多远处释放?

   (2)这样释放的滑块通过P点时对轨道的压力是多大?

 

 

2.4.6

求:(1)AB发生碰撞前,B受到的摩擦力大小;

   (2)AB能够发生碰撞时,A的初速度v。应满足的条件;

(3)BP能够发生碰撞时,A的初速度v0应满足的条件(已知AB碰撞前后交换速

度)。

 

 

 

 

1.(1)解:小球由B点滑到C点,由动能定理

mvc2=mgR+Rcos60°)+W弹力(4分)

2.4.6

vc=3 m/s(2分)

(2)在C点:F=(2R-L0k=2.4 N(2分)

设环对小球作用力为FN,方向指向圆心

F+FN-mg=m (4分)

FN =3.2 N

小球对环作用力为FN′:

FN′=- FN =-3.2 N(2分)

2.解:导体棒向右切割磁感线时产生电动势方向由A→B(2分),则平行金属板下板电势高,上板电势低,电子束进入平行金属板时将向下偏移;导体棒以速度v运动时,两板电势差为U=BLv(2分),设此时电子恰好擦下板边沿飞出,则侧移量为,电子飞入电场时速度v0=(3分)

电子在电场中运动时间为t==l? (3分)

电子在电场中运动加速度为a= (3分)

at2=?l2?  v= (3分)

AB速度v时,均能飞出金属板间而不打在板上,三条有代表性的轨道分别是①v=0时,不偏转(1分)  ②v=时,擦下边向下飞出(1分)

       ③0<v<时,向下偏移飞出(1分)

3.(16分)

   (1)设小滑块到达O点时速度为v,根据机械能守恒,有:………(6分)

    设小滑块刚要到达O点时受到的支持力为F,根据牛顿第二定律,有:

       小滑块刚要到达O点时受到的支持力大小为:F=3mg ……………………(4分)

   (2)设落水点与B点的距离为s,小滑块离开O点后经过t时间落到水面,根据平抛运动,

    有:

由以上三式可得:s=2R  …………(6分)

4.解:(1)由动能定理,设过O点的速度为v

qEL-2mgR-μmgL=mv2/2(3分)

恰能过最高点的条件为mg=mv2 /R (3分)

解得:L=1.25 m(2分)

(2)设滑块在P点的速度为v1

       qE(L+R)-mgR-μmgL=mv12/2(3分)

设滑块在P点所受的压力为NN-qE=mv12/R(2分)

       解得:N=0.6 N(2分)

由牛顿第三定律,滑块通过P点时对轨道的压力大小为0.6 N(1分)

5.(22分)(1)设B受到的摩擦力大小为f,则:

    事实上在此题中,即B和c无相对滑动,这是因为当时,

由上两式可得:,它小于最大静摩擦力 ,可见静摩擦力使B和C,

不发生相对运动。

  所以AC上滑动时,B受到的摩擦力大小为:…………….(6分)

    (2)AC上滑动时,A向右作匀减速运动。BC以相同的加速度向右作匀加速运动。

    若A运动到B所在位置时,A和B刚好不发生碰撞时,则ABC速度相同。设三者共同速度为v1,根据动量守恒定律有:

      在此过程中,根据功能关系,有:

    由上两式可得:

    所以 AB能够发生碰撞时,A的初速度v0向应满足的条件为:(8分)

    (3)AB碰撞前后交换速度,碰后AC一起向右作匀加速运动、B向左作匀减速运动。    若B和P刚好不发生碰撞时,B运动到P所在位置时,ABC速度相同,设三者共同速度为v2,根据动量守恒定律,有:

在此过程中,根据功能关系,有:

由上两式可得:

       所以BP能够发生碰撞时,A的初速度v0向应满足的条件为:(8分)

 

 

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