2009届新课标高考物理试题创新设计(1) 01 1．如图所示.有一个质量m=0.05kg的小滑块静止在一高度h=1.25 m的水平桌面上.小滑块到桌子右边缘的距离s=1.0 m.小滑块与桌面的动摩——青夏教育精英家教网—

2009届新课标高考物理试题创新设计（1）

文本框: 1．（16分）如图所示，有一个质量m=0.05kg的小滑块静止在一高度h=1.25 m的水平桌面上，小滑块到桌子右边缘的距离s=1.0 m，小滑块与桌面的动摩擦因数μ=0.35，重力加速度g = 10 m/s²。现给小滑块一个瞬间作用力，使其获得初速度v₀=4.0 m/s沿水平桌面向右滑动，不计空气阻力，求：

（1）小滑块落地时的动能。

（2）小滑块经多少时间落地?

2．（18分）1957年第一颗人造卫星送上天，开辟了人类宇航的新时代．近五十年来，人类不仅发射了人造地球卫星，还向宇宙空间发射了多个空间探测器．空间探测器要飞向火星等其他行星，甚至飞出太阳系，首先要克服地球对它的引力的作用．

理论研究表明，物体在地球附近都受到地球对它的万有引力的作用，具有引力势能，设物体在距地球无限远处的引力势能为零，则引力势能可以表示为，其中G是万有引力常量，M是地球的质量，m是物体的质量，r是物体距地心的距离．

现有一个空间探测器随空间站一起绕地球做圆周运动，运行周期为T，已知探测器的质量为m，地球半径为R，地面附近的重力加速度为g．要使这个空间探测器从空间站出发，脱离地球的引力作用，至少要对它做多少功?

3．（20分）如图所示，M、N为两块带等量异种电荷的平行金属板，S₁、S₂为板上正对的小孔，N板右侧有两个宽度均为d的匀强磁场区域，磁感应强度大小均为B，方向分别垂直于纸面向里和向外，磁场区域右侧有一个荧光屏，取屏上与S₁、S₂共线的O点为原点，向下为正方向建立x轴．M板左侧电子枪发射出的热电子经小孔S₁进入两板间，电子的质量为m，电荷量为e，初速度可以忽略．

（1）当两板间电势差为U₀时，求从小孔S₂射出的电子的速度v₀。

（2）求两金属板间电势差U在什么范围内，电子不能穿过磁场区域而打到荧光屏上．

（3）求电子打到荧光屏上的位置坐标x和金属板间电势差U的函数关系．

4．（16分）在一次“飞车过黄河”的表演中，摩托车在空中飞经最高点后在对岸着地．已知最高点到着地点的距离m，两点间的水平距离为30 m．忽略空气阻力，求摩托车在最高点的速度为多少?（g取10 m/s²）

文本框: 5．（19分）如图所示，坐标空间中有场强为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场，y轴为两种场的分界线，图中虚线为磁场区域的右边界，现有一质量为m、电荷量为－q的带电粒子从电场中坐标位置（－l，0）处，以初速度v₀沿x轴正方向开始运动，且已知（重力不计）。试求：

（1）带电粒子进入磁场时速度的大小?

（2）若要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d应满足的条件?

6．（20分）两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一平面内，此平面与水平面间夹角为=30°，两导轨间的距离为l，导轨上面横放着两根导体棒ab和cd（两棒的长度与两导轨间的距离相等），构成矩形回路，如图所示．两根导体棒的质量均为m，电阻均为R，回路其余部分的电阻均不计，两导体棒与金属导轨间的动摩擦因数均为，且假设两根导体棒与导轨间的最大静摩擦力与滑动摩擦力相等．在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度为B．开始时，棒cd静止，棒ab有平行于导轨平面且沿导轨向下的速度v₀，若两导体棒在运动中不接触，求：

（1）当棒ab的速度变为初速度的时，棒cd切割磁感

线产生的感应电动势是多少．

（2）在两棒运动过程中产生的焦耳热量是多少?

1．（16分）解：（1）小滑块滑到桌面右边缘时

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（3分）

小滑块离开桌面后做平抛运动，设落到地面时的动能为E_k，由机械能守恒得（3分）

由以上两式得E_k=0.85J （2分）

（2）设小滑块在桌面上滑动的时间为t₁，加速度大小为a，

则（2分）

设小滑块离开桌面做平抛运动的时间为t₂ （2分）

小滑块由初速v₀开始运动直至落到地面所用的时间t=t₁＋t₂（2分）

由以上各式及代入数据得t=0.79s （2分）

2．（18分）解：空间探测器绕地球做圆周运动，有，（3分）

可得空间站的轨道半径．（1分）

由，（3分）

可得空间探测器随空间站一起运动时的动能为．（1分）

空间探测器随空间站一起运动时的机械能为（3分）

空间站要脱离地球的引力，机械能最小为E_∞=0，因此，至少对探测器做功为

W= E_∞－E₁= （3分）

由地面附近的重力加速度（2分）

得（2分）

3．（20分）（1）根据动能定理，得（3分）

由此可解得．（1分）

（2）欲使电子不能穿过磁场区域而打在荧光屏上，

应有（3分）

而由此即可解得（3分）

（3）若电子在磁场区域做圆周运动的轨道半径为r，穿过磁场区域打在荧光屏上的位置坐标为x，则由轨迹图可得（5分）

注意到和．（2分）

所以，电子打到荧光屏上的位置坐标x和金属板间电势差U的函数关系为

（3分）

4．解析：车从最高点到着地点的运动可看成是平抛运动，此过程中，车的水平位移x=30m，竖直分位移．则此过程所用时间

．

5．解：（1）带电粒子在电场中做类平抛运动，设运动的加速度为a，由牛顿运动定律得：qE=ma

设粒子出电场、入磁场时速度的大小为v，此时在y轴方向的分速度为v_y，粒子在电场中运动的时间t，则有v_y=at l=v₀t

解得：

（2）设v的方向与y轴的夹角为，则有得：=45°

粒子进入磁场后在洛伦兹力作用下做圆周运动，如图所示，则有：

由图中的几何关系可知，要使粒子穿越磁场区域，磁场的宽度应满足的条件为：

d≤R(1＋cos)

结合已知条件，解以上各式可得d≤．

6．（1）导体棒ab受重力沿斜面的分力摩擦力．所以从初始状态至两导体棒达共同速度的过程中，两棒沿导轨方向合外力为零．

设棒ab的速度变为初速度的时，棒cd的速度为v′，则由动量守恒定律

①

此时cd棒产生的感应电动势 E=BLv′ ②

由①②得．

（2）稳定后两棒向下运动过程中重力与摩擦力做功相等，所以产生焦耳热

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由③④得．

1．（14分）小明家刚买车的第一天，小明的爸爸驾车拐弯时，发现前面是一个上坡。一个小孩追逐一个皮球突然跑到车前。小明的爸爸急刹车，车轮与地面在马路上划出一道长12m的黑带后停住。幸好没有撞着小孩！小孩若无其事地跑开了。路边一个交通警察目睹了全过程，递过来一张超速罚款单，并指出最高限速是60km/h。

小明对当时的情况进行了调查：估计路面与水平面的夹角为15°；查课本可知轮胎与路面的动摩擦因数；从汽车说明书上查出该汽车的质量是1570kg，小明的爸爸体重是60kg；目击者告诉小明小孩重30kg，并用3.0s的时间跑过了4.6m宽的马路。又知cos15°=0.9659，sin15°=0.2588。

根据以上信息，你能否用学过的知识到法庭为小明的爸爸做无过失辩护？（取g=9.8m/s²）

2．（17分）如图甲所示为电视机中显象管的原理示意图，电子枪中的灯丝加热阴极而逸出电子，这些电子再经加速电场加速后，从O点进入由磁偏转线圈产生的偏转磁场中，经过偏转磁场后打到荧光屏MN上，使荧光屏发出荧光形成图象，不计逸出电子的初速度和重力.已知电子的质量为m，电量为e，加速电场的电压为U。偏转线圈产生的磁场分布在边长为L的长方形ABCD区域内，磁场方向垂直纸面，且磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。在每个周期内磁感应强度都是从－B₀均匀变化到B₀。磁场区域的左边界的中点与O点重合，AB边与OO^/平行，右边界BC与荧光屏之间的距离为s。由于磁场区域较小，且电子运动的速度很大，所以在每个电子通过磁场区域的过程中，可认为磁感应强度不变，即为匀强磁场，不计电子之间的相互作用。

（1）求电子射出电场时速度的大小；

（2）为使所有的电子都能从磁场的BC边射出，求偏转线圈产生磁场的磁感应强度的最大值；

（3）荧光屏上亮线的最大长度是多少？

3．（选修3-3）（8分）我们生活在大气的海洋中，那么包围地球大气层的空气分子数有多少呢？请设计一个估测方案，并指出需要的实验器材和需要测定或查找的物理量，推导出分子数的表达式( 由于大气高度远小于地球半径R，可以认为大气层各处的重力加速度相等)。

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4．（选修3-4）（8分）如图所示，一等腰直角棱镜，放在真空中，AB=AC=d.在棱镜侧面AB左方有一单色光源S，从S发出的光线SD以60°入射角从AB侧面中点射入，当它从侧面AC射出时，出射光线偏离入射光线的偏向角为30°，若测得此光线传播的光从光源到棱镜面AB的时间跟在棱镜中传播的时间相等，那么点光源S到棱镜AB侧面的垂直距离是多少？