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江苏省泰州地区2009年高考物理模拟卷8

第Ⅰ卷

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非金属元素概论

教学目标

知识技能：了解元素核外电子排布的周期性与元素性质递变关系，掌握典型非金属在周期表中的位置及其性质的关系。了解常见非金属元素（Cl、Br、I、F、H、O、S、N、P、C、Si）的单质及其化合物。

能力培养：通过对本节内容的分析讨论，使学生在掌握元素化合物知识的基础上培养学生对知识进行分析综合、归纳演绎的逻辑思维能力和直觉思维能力以及灵活运用所学知识解决问题的能力。

科学思想：培养学生建立“一切客观事物本来是互相联系和具有内部规律的”辩证唯物主义的观点。

科学品质：认识本质，进行知识整理、综合、提高与拓展的方法培养。

科学方法：培养学生科学抽象、概括整理、归纳总结、准确系统地掌握知识规律的方法。

重点、难点　 　非金属元素的结构、性质及应用。元素化合物知识的综合应用及物质推断。

教学过程设计

教师活动

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徐闻中学2009年高三物理模拟测试（四）

（满分150分   时间120分钟）    

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各地最新物理试卷之压轴题（4月15以后）

1．如图所示，轻绳绕过轻滑轮连接着边长为L的正方形导线框A₁和物块A₂，线框A₁的电阻为R，质量为M，物块A₂的质量为m（M>m），两匀强磁场区域I、II的高度也为L，磁感应强度均为B，方向水平与线框平面垂直。线框ab边距磁场边界高度为h。开始时各段绳都处于伸直状态，把它们由静止释放，ab边刚穿过两磁场的分界线CC^／进入磁场II时线框做匀速运动。求：

   （1）ab边刚进入磁场I时线框A₁的速度v₁；

   （2）ab边进入磁场II后线框A₁所受重力的功率P；

   （3）从ab边刚进入磁场II到ab边刚穿出磁场II的过程中， 线框中产生的焦耳热Q.

答案：（1）由机械守恒：   ①  （3分）

       解得：                      ②   （1分）

       （2）设线框ab边进入磁场II时速度为，则线框中产生的电动势：

                                        ③ （2分）

       线框中的电流                ④  （2分）

       线框受到的安培力      ⑤  （2分）

       设绳对A₁、A₂的拉力大小为T则：

       对A₁：T+F=Mg                          ⑥  （1分）

       对A₂：T=mg                             ⑦ （1分）

       联立⑤⑥⑦解得：         ⑧（3分）

                      ⑨（1分）

   （3）从ab边刚进入磁场II到ab边刚穿出磁场II的此过程中线框一直做匀速运动，根据能量守恒得：              ⑩  （3分）

2.（18分）如图所示，质量M＝0.40 kg的靶盒A位于光滑水平导轨上，开始时静止在O点，在O点右侧有范围很广的“相互作用区域”，如图中的虚线区域.当靶盒A进入相互作用区域时便有向左的水平恒力F＝20 N作用.在P处有一固定的发射器B，它可根据需要瞄准靶盒每次发射一颗水平速度v₀＝50 m/s、质量m＝0.10 kg的子弹，当子弹打入靶盒A后，便留在盒内，碰撞时间极短.若每当靶盒A停在或到达O点时，就有一颗子弹进入靶盒A内.求：

（1）当第一颗子弹进入靶盒A后，靶盒A离开O点的最大距离；

（2）当第三颗子弹进入靶盒A后，靶盒A从离开O点到又回到O点所经历的时间；

（3）当第100颗子弹进入靶盒时，靶盒已经在相互作用区中运动的时间总和.

答案:（1）设第一颗子弹进入靶盒A后，子弹与靶盒的共同速度为v₁.

根据碰撞过程系统动量守恒，有：mv₀=(m+M)v₁（2分）

设A离开O点的最大距离为s₁，由动能定理有：-Fs₁=0- (m+M)v₁²（2分）

解得：s₁=1.25 m.（2分）

（2）根据题意，A在的恒力F的作用返回O点时第二颗子弹正好打入，由于A的动量与第二颗子弹动量大小相同、方向相反，故第二颗子弹打入后，A将静止在O点.设第三颗子弹打入A后，它们的共同速度为v₃，由系统动量守恒得：mv₀=(3m+M)v₃（2分）

设A从离开O点到又回到O点所经历的时间为t，取碰后A运动的方向为正方向，由动量定理得：-F=0-(3m+M)v₃（2分）

解得：t=0.5 s.（2分）

（3）由（2）问可知，第1、3、5、…、（2n+1）颗子弹打入A后，A运动时间均为t=0.5 s（3分）

故总时间t_总=50t=25 s.（3分）

3.（18分）如图，在xOy平面内，MN和x轴之间有平行于y轴的匀强电场和垂直于xOy平面的匀强磁场，y轴上离坐标原点4L的A点处有一电子枪，可以沿+x方向射出速度为v₀的电子（质量为m，电荷量为e）.如果电场和磁场同时存在，电子将做匀速直线运动.如果撤去电场，只保留磁场，电子将从x轴上距坐标原点3L的C点离开磁场.不计重力的影响，求：

（1）磁感应强度B和电场强度E的大小和方向；

（2）如果撤去磁场，只保留电场，电子将从D点（图中未标出）离开电场，求D点的坐标；

（3）电子通过D点时的动能.

答案:（1）只有磁场时，电子运动轨迹如图1所示 （1分）

洛伦兹力提供向心力Bev₀=m              （1分）

由几何关系R²=(3L)²+（4L-R）²                       （2分）

求出B=，垂直纸面向里.                （1分）

电子做匀速直线运动Ee=Bev₀                          （1分）

求出E=沿y轴负方向                 （1分）

（2）只有电场时，电子从MN上的D点离开电场，如图2所示（1分）

设D点横坐标为x x=v₀t                                   （2分）

2L=                                              （2分）

求出D点的横坐标为x=≈3.5L                       （1分）

纵坐标为y=6L.                                         （1分）

（3）从A点到D点，由动能定理Ee?2L=E_kD-mv₀²           （2分）

求出E_kD=mv₀².                                       （2分）

4. (18分)如图13所示，在一光滑水平的桌面上，放置一质量为M，宽为L的足够长“U”型框架，其ab部分电阻为R，框架其它部分的电阻不计。垂直框架两边放一质量为m、电阻为R的金属棒cd，它们之间的动摩擦因数为μ，棒通过细线跨过一定滑轮与劲度系数为k的另一端固定的轻弹簧相连。开始弹簧处于自然状态，框架和棒均静止。现在让框架在大小为2μmg的水平拉力作用下，向右做加速运动，引起棒的运动可看成是缓慢的。水平桌面位于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。问：

（1）框架和棒刚开始运动的瞬间，框架的加速度为多大？

（2）框架最后做匀速运动（棒处于静止状态）时的速度多大？

（3）若框架通过位移S 后开始匀速，已知弹簧的弹性势能的表达式为 k x²  (x为弹簧的形变量)，则在框架通过位移 s 的过程中，回路中产生的电热为多少？

_.【解析】(1) 设水平拉力为F，则F＝2μmg，对框架由牛顿第二定律：F-μmg＝Ma , 解出。（6分）

(2) 设框架做匀速运动的速度大小为v，则感应电动势  E=BLv , 回路中的电流  ,

对框架由力的平衡得, 联立以上各式解出  （6分）

(3) 在框架滑过S的过程中，设产生的电热为Q_l ,摩擦生热为Q₂，

由功能关系, 其中,

在框架匀速后，对棒由力的平衡得 ,

联立以上各式并结合,, 解出  。（6分）

【答案】(1) ;   (2) ; (3)

点评：　本题是一条学科内综合题, 同时又是一条新情景试题, 本题物理过程较复杂, 涉及弹性力、磁场力、摩擦力、牛顿第二定律、感应电动势、 全电路欧姆定律、功能关系、力的平衡等众多知识点, 考查考生多角度探究问题的能力。

解题关键：理清物理过程,分析各个物理过程中的受力时,不要漏掉力; 正确把握各个物理量的关系, 在各个过程中选用合适的规律求解.，特别要关注各个力所对应的能量。

5、（15分）荷兰科学家惠更斯在研究物体碰撞问题时做出了突出的贡献．惠更斯所做的碰撞实验可简化为：三个质量分别为m、m、m的小球，半径相同，并排悬挂在长度均为L的三根平行绳子上，彼此相互接触。现把质量为m的小球拉开，上升到H高处释放，如图所示，已知各球间碰撞时同时满足动量守恒定律和机械能守恒定律，且碰撞时间极短，H远小于L,不计空气阻力。若三个球的质量不同，要使球1与球2、球2与球3相碰之后，三个球具有同样的动量，则m∶m∶m应为多少?它们上升的高度分别为多少?

18、（15分）由题意知三球碰后的动量均相同，设为p,则， 球2在与球3碰前具有动量2p，根据机械能守恒定律，对于球2与球3碰撞的情况应有：

                      2分

由此得：∶＝3∶1                    2分

球1与球2碰前的动量为3p，根据机械能守恒定律有：

                     2分

由此得：∶＝2∶12分

从而可得：∶∶＝6∶3∶1          2分

设三球碰后上升的高度分别为

球1碰前动能＝,又＝,∴＝        2分

球1碰后动能＝又＝，∴＝       2分

从而可得：

同理可得：

                                                    3分

6. （18分）如图13所示我国“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“48h轨道”在抵达近地点P时，主发动机启动，卫星的速度在很短时间内由v₁提高于v₂，进入“地月转移轨道”，开始了从地球向月球的飞越。在“地月转移轨道上”经过14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”的质量为m_B。在绕月球的圆形工作轨道Ⅰ上运动的周期为T，月球的半径为r_月，月球的质量为m_月，万有引力恒量为G。

（1）求卫星从“48h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Ⅰ上运动时距月球表面的高度；

   （3）理论证明:质量为m的物体距月球无限远处无初速释放,它在月球引力作用下运动至月球中心的距离为r处的过程中，月球引力对物质所做的功可表示为

W=Gm­_­月­m/r_月。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Ⅰ的高度，最终进入圆形轨道Ⅰ，其第一次制动后的速度大小应满足什么条件？

答案 （18分）（1）根据动能定理，主发动机在“嫦娥一号卫星”进入地月转移轨道过程中对卫星做的功…………………………………………………4分

   （2）设“嫦娥一号卫星”在圆轨道I上运动时距月球表面的高度为h，根据万有引力定律和向心力公式有

              ……………………………………………4分

       解得：……………………………………………………4分

   （3）设“嫦娥一号卫星”在近月点时行第一次制动后，在绕月球轨道I上运动的速度为u₁, …………………………………………………………1分

        解得：………………………………………………………1分

              设“嫦娥一号卫星”在通过近月点脱离月球引力的束缚飞离月球的速度为u₂，根据机械能守恒定律

              ………………………………………………………1分

              解得：……………………………………………………1分

              所以“嫦娥一号卫星”在近月点进行制动后和速度u应满足的条件是：

              …………………………………………2分

7．(16分)如图所示,光滑的平行金属导轨CD与EF间距为L＝1m,与水平夹角为θ＝30⁰,导轨上端用导线CE连接（导轨和连接线电阻不计）,导轨处在磁感应强度为B＝0.1T、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中.一根电阻为R＝lΩ 的金属棒MN两端有导电小轮搁在两导轨上,棒上有吸水装置P.取沿导轨向下为x轴正方向,坐标原点在CE中点.开始时棒处在x＝0位置（即与CE重合）,棒的起始质量不计.当棒自静止起下滑时,便开始吸水,质量逐渐增大,设棒质量的增大与位移x的平方根成正比,即,k为一常数,.求：

⑴猜测金属棒下滑过程中做的是什么性质的运动,并加以证明．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

⑵金属棒下滑2 m位移时速度为多大?

⑶金属棒下滑2 m位移过程中,流过棒的电荷量是多少?

17．⑴由于棒从静止开始运动，因此首先可以确定棒开始阶段做加速运动，然后通过受力分析，看看加速度可能如何变化？如图2－2所示，棒在下滑过程中沿导轨方向有向下的重力分力mgsinθ和向上的安培力F．由于m随位移x增大而增大，所以，mgsinθ是一个变力；而安培力与速度有关，也随位移增大而增大．如果两个力的差值恒定，即合外力是恒力的话，棒有可能做匀加速运动．不妨假设棒做的是匀加速运动，且设下滑位移x时的加速度为ai,根据牛顿第二定律，有

_图2－2

_{安培力F＝ILB，，所以，}

_{有　　　　　　　　　　　　　　　　　　①}

_{假设棒做匀加速运动．则瞬时速度 ，}           

_{由于，代入后得到}

_②

_{消去后得到}

_③

从上述方程可以看出ai的解是一个定值，与位移x无关，这表明前面的假设成立．棒的运动确实是匀加速运动．若本问题中m不与成正比，代人牛顿第二定律方程后，不能消去，加速度ai就与x有关，从而说明ai是一个变量，得到是一个不能白洽的结果，则表明前面的假设不能成立．

_{⑵为了求棒下滑2 m时的速度，应先求出棒的加速度．将题目给出的数据代人③式得到}

_{化简有　　　　　　　　　　　　　　　　　④}

_{令，则④式可写作}

_{解得         　　　a＝4.69m/s2．}

_{根据匀变速运动规律，}

_{⑶金属棒下滑2m过程中，流过棒的电量可以用求解。}

_{另一种解法是用求解。棒中瞬时电流。由于v是随时间均匀增加的，所以电流也随时间均匀增加，棒下滑2m位移所需时间为，在这段时间内平均电流，所以，所得的结果与前面相同。}

8．（16分）如图甲所示，两个几何形状完全相同的平行板电容器PQ和MN，水平置于水平方向的匀强磁场中（磁场区域足够大），两电容器极板的左端和右端分别在同一竖直线上，已知P、Q之间和M、N之间的距离都是d，极板本身的厚度不计，板间电压都是U，两电容器的极板长相等。今有一电子从极板PQ中轴线左边缘的O点，以速度v₀沿其中轴线进入电容器，并做匀速直线运动，此后经过磁场偏转又沿水平方向进入到电容器MN之间，且沿MN的中轴线做匀速直线运动，再经过磁场偏转又通过O点沿水平方向进入电容器PQ之间，如此循环往复。已知电子质量为m，电荷量为e。不计电容之外的电场对电子运动的影响。

   （1）试分析极板P、Q、M、N各带什么电荷？

   （2）求Q板和M板间的距离x ；

   （3）若只保留电容器右侧区域的磁场，如图乙所示。电子仍从PQ极板中轴线左边缘的O点，以速度v₀沿原方向进入电容器，已知电容器极板长均为。则电子进入电容器MN时距MN中心线的距离？要让电子通过电容器MN后又能回到O点，还需在电容器左侧区域加一个怎样的匀强磁场？

解析：（1）电子受磁场力向下，则受电场力向上，所以P板带正电，Q板带负电

2分

同理可知，M板带负电，N板带正电                                 2分

   （2）电子在电容器中由平衡条件有：                       2分

电子在磁场中做圆周运动的半径为R，则：                1分

Q板和M板间的距离，应满足：               1分

   （3）电子离开电容器P、Q时的侧移量为：  2分

， ，     2分                   

电子进入电容器M、N之间的位置在中轴线以上y处。                   

电子进入电容器M、N后，在电场力作用下作类抛体运动，根据对称性可知，电子在竖直方向上的位移为y,离开电容器M、N的位置在中轴线以上2y处，速度大小为，方向与中轴线平行           

                              2分

 ，                       1分

方向垂直于纸面向里（水平）                              1分

9.（16分）磁悬浮列车是一种高速运载工具。它具有两个重要系统：一是悬浮系统，利用磁力使车体在导轨上悬浮起来；另一是驱动系统，在沿轨道上安装的三相绕组中，通上三相交流电，产生随时间和空间做周期性变化的磁场，磁场与固连在车体下端的感应金属板相互作用，使车体获得牵引力。

设图中平面代表轨道平面，轴与轨道平行，现有一与轨道平面垂直的磁场正以速度向方向匀速运动，设在时，该磁场的磁感应强度B的大小随空间位置x的变化规律为（式中B₀、k为已知常量），且在y轴处，该磁场垂直平面指向纸里。与轨道平面平行的一金属矩形框MNPQ处在该磁场中，已知该金属框的MN边与轨道垂直，长度为L，固定在y轴上，MQ边与轨道平行，长度为d=，金属框的电阻为R，忽略金属框的电感的影响。求：

（1）       t=0时刻，金属框中的感应电流大小和方向；

（2）       金属框中感应电流瞬时值的表达式；

（3）       经过时间，金属框产生的热量；

（4）       画出金属框受安培力F随时间变化的图象。

答案：（16分）（1）磁场向方向运动，等效金属框向方向运动。

t=0时刻，金属框产生的电动势  （1分）      （2分）

电流的方向根据右手定则可知为   （1分）

（2）设经过时间t，金属框MN所在处磁场强度为B，

又，得到电流瞬时值的表达式是：，是正弦式电流。（4分）

（3）   （4分）

（4）金属框受安培力的方向始终向左。设经过时间t，金属框受到安培力为

由此可知：金属框受到安培力F随时间变化的图象如下图：  （4分）

10．（16分）如图所示，由10根长度都是L的金属杆，连接成一个“目”字型的矩形金属框abcdefgha，放在纸面所在的平面内；有一个宽度也为L的匀强磁场，磁场边界跟de杆平行，磁感强度的大小是B，方向垂直于纸面向里，金属杆ef、fg和gh的电阻不计，其他各杆的电阻都为R，各杆端点间接触良好。现在以速度v匀速把金属框从磁场的左边界向右拉，当de杆刚进入磁场时，开始计时，求：

(1)从开始计时到cf杆刚要进入磁场的过程中，通过ah杆某一横截面上的总电量。

(2)从开始计时到金属框全部通过磁场的过程中，金属框中电流所产生的总热量。

答案：(1)de切割磁感线时，，ah中的电流，

  (2) cf切割磁感线时，

11．（16分）在水平长直的轨道上，有一长度为L的平板车在外力控制下始终保持速度v₀做匀速直线运动．某时刻将一质量为m的小滑块轻放到车面的中点，滑块与车面间的动摩擦因数为μ．

（1）证明：若滑块最终停在小车上，滑块和车摩擦产生的内能与动摩擦因数μ无关，是一个定值．

（2）已知滑块与车面间动摩擦因数μ=0.2，滑块质量m=1kg，车长L=2m，车速v₀=4m/s，取g=10m/s²，当滑块放到车面中点的同时对该滑块施加一个与车运动方向相同的恒力F，要保证滑块不能从车的左端掉下，恒力F大小应该满足什么条件？

（3）在（2）的情况下，力F取最小值，要保证滑块不从车上掉下，力F的作用时间应该在什么范围内?

答案：（16分）（1）根据牛顿第二定律，滑块相对车滑动时的加速度

                                                                  （1分）

       滑块相对车滑动的时间                                                    （1分）

滑块相对车滑动的距离                                          （1分）

滑块与车摩擦产生的内能                                         （1分）

由上述各式解得  （与动摩擦因数μ无关的定值）    （1分）

（2）设恒力F取最小值为F₁，滑块加速度为a₁，此时滑块恰好到达车的左端，则

滑块运动到车左端的时间            ①   

由几何关系有                 ②                                （1分）

由牛顿定律有               ③      &nbs

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师大附中

高2009届第一次模拟考试

高新一中

长安一中

数 学 文 科

 命题人：师大附中    孙永涛

审题人：高新一中   王胜利

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