2009届新课标高考物理试题创新设计(2008年9

2009届新课标高考物理试题创新设计（2008年9月第2期）1．（16分）某大型游乐场内，有一种能使人体产生超重、失重感觉的大型娱乐设施，该设施用电梯将乘坐有十多人的座舱悬停地几十米的高空处，然后让座舱从高空自由下落（此时座舱受到的阻力极小，可忽略），当落至一定位置时，良好的制动系统开始工作，使座舱落至地面时刚好停止.假设座舱开始下落时的高度为75米，当下落至离地面30米时，开始对座舱进行制动，并认为座舱的制动是匀减速运动.（取g=10米/秒2） （1）从开始下落至落到地面所用的时间?（2）当座舱下落到距地面10米位置时，人对座舱的压力与人所受到的重力之比是多少?2．（19分）如图所示，长L ＝1m 的木板M 静止在光滑水平面上，在其左右两端分别有小滑块A 和B ，质量分别为kg m A 1=、kg m B 2=，滑块与木板间的动摩擦因数2.0=u ，欲使A 、B 分别以速度A V 和B V 相向运动，直至A 到板的右端，B 到达板的左端，要求A 和B 滑块不掉下木板，且初功能之和有最小值，试求A V 和B V 各为多少？3．（20分）如图所示，有一电子束从a 点处以一定的水平速度飞向竖直放置的荧光屏，并垂直击中荧光屏上的b 点.已知电子的质量为m ，电量为e .若在电子束运行途中加一个仅存在于半径为r 的圆形区域内的匀强磁场，磁感应强度为B ，方向垂直纸面向里，圆心O 在点a 、b 连线上，点O 距荧光屏的距离为L 。

（1）为使电子束仍击中荧光屏上的点b ，可加一场强为E 的匀强电场.指出此匀强电场的方向和范围，并求出电子束的速度。

（2）现撤去电场，电子束仍以原速度大小沿水平方向从a 点发射，试求出此时侧移量y的表达式。

4．（16分）如下图所示，高为0.45m 的光滑水平桌面上的物体m 1=2kg ，以水平速度υ1=5m/s 向右运动，与静止的另一物体m 2=lkg 相撞，若碰撞后m 1仍向右运动，速度变为υ/1=3m/s ，求： （1）m 2落地时距桌边缘A 点的水平距离。

（2）m 2落地时动量的大小。

(不计空气阻力g=l0m/s 2)5．（19分）如右下图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距lm ，导轨平面与水平面成θ＝37°角，下端连接阻值为R 的电阻，匀强磁场方向与导轨平面垂直，质量为0.2kg ，电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25。

（1）求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；（2）当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R 消耗的功率为8W ，求该速度的大小；（3）在上问中，若R ＝2Ω，金属棒中的电流方向由a 到b ，求磁感应强度的大小与方向。

(g ＝10m/s 2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)6．（20分）如右下图甲所示，在直角坐标系的第一、二象限内有垂直于纸面方向的匀强磁场，第三象限有沿y 轴负方向的匀强电场，第四象限内无电 场和磁场。

质量为m 、带电量为q 的粒子从M 点以速度O υ沿 χ轴负方向进入电场，不计粒子的重力，粒子经χ轴上的N 点和P 点又回到M 点。

设OM=OP=L ，ON=2L 。

求： （1）电场强度E 的大小；（2）粒子经过P 点时速度大小P υ；（3）粒子从M 点进入电场，经N 、P 点最后又回到M 点所用的总时间。

参考答案1．解（1）开始下落时做自由落体运动:2121gt h =解得s ght 0.321==………………2分 此时座舱的速度s m gh v /3021==………………2分后30米做匀减速运动，设加速度为a ，则as v 221= 解得2/15s m a =…………2分s av v t t 0.212=-=………………2分 故从开始下落至落到地面所用时间为:s t t t 0.521=+= ………………2分（2）座舱下落到距地面10米位置时，人随座舱做匀减速运动，受到座舱对人的支持力 重力两个力的作用，由牛顿运动定律得:ma mg F N =-解得:mg F N 5.2= ………………4分由牛顿第三定律可得，人对座舱的压力与人受到的重力之比是2.5:12．解析：由题意要求可知，滑块A 、B 和木板M 三者都相对静止，且有共同速度V ，对系统由动量守恒得（取A V 的方向为正方向）V M m m v m v m B A B B A A )(++=- ①………………4分由能量守恒有：222)(212121V M m m gl um gl um v m v m B A B A B B A A ++++=+ ②………………4分 欲使A 和B 两滑块的初动能最小，只有A 、B 、M 三者共同速度0=V 才可满足，因此，当A 、B 、M 三者最后均静止时，A 与B 的初动能之和为最小。

则①②式可变为：0=-B B A A v m v m （3）………………4分gl um gl um v m v m B A B B A A +=+222121 （4）………………4分 代入数据解（3）（4）得：s m V A /22= s m V B /2=………………2分3．解答:（1）电子进入磁场时受到向下的洛仑兹力，要使电子击中b 点电子束必须做匀速直线运动，故电子束必须受到竖直向上的电场力，因此所受电场力方向竖直向下时，电场的左右边界面与圆O 相切………………5分由电子所受合力为零，可得eVB=Ee ………………4分（2）撤去电场后，电子在磁场中做匀速圆周运动qVB=mv 2/ R ………………2分R=mv/（eB ）=mE/（eB 2）………………2分由几何关系:2Rtanr θ= ………………4分又由数学关系得：22222tan 12tan2tan rR Rr-=-=θθθ……4分所以242222tan reB E m emLrEB L y -==θ………………4分 4．（16分）解：（1）1m 、2m 组成的系统水平方向动能守恒。

根据动量守恒定律得：/22/1111νννm m m +=……………………………………………………（2分） ∴ s m /4/2=ν…………………………………………………………（2分）221gt h =………………………………………………………………（2分） ∴ s ght 3.02==……………………………………………………（2分） m t S m 2.1/22==ν…………………………………………………（2分） （2）设2m 落地时竖直方向的速度为y ν，则s m gt y /3==ν…………（2分） ∴ 2m 落地时的速度大小为：s m y /5222=+=ννν…………（2分）∴ s m kg m p m /·522==ν…………………………………………（2分）5．（19分）解：（1）2/4.0cos sin s m g g a =-=θμθ……………………………………（4分）（2）当金属棒下滑速度达稳定时，有：安F mg mg +=θμθcos sin ……（3分） ∴N mg mg F 8.0cos sin =-=θμθ安…………………………………（2分）此时：8·mgcos ·sin +=νθμνθmg …………………………………（2分） ∴ s m /108.08==ν…………………………………………………（2分） （3）B 的方向竖直向上……………………………………………………（2分）由RL B BIL F ν22==安………………………………………………（2分）∴ T B 4.0=…………………………………（2分） 6．（20分） 解：（1）粒子在电场中作类平抛运动…………………（1分）－χ方向：102t L ON υ==…………………（1分）y 方向：2121··2121t mEq at L OM ===………（1分） ∴qLm qL m E 242220υυ==……………………（1分） （2）粒子过N 时的速度设为N υ，粒子在磁场中速率不变，即：0υυχ=NLt Lt NyN =+=11202υυχ…………………………………………（2分）∴ 0υυυχ==N Ny …………………………………………（1分） ∴ 0222υυυυχ=+=Ny N N ………………………………（1分）粒子在磁场中是匀速圆周运动，∴ 02υυυ==N P …………（1分）（3）设粒子在电场中的运动时间1t 。

由01122υυLt L t o =⇒=…………（1分）设粒子在磁场中的轨道半径为R ，在磁场中的运动时间2t 。

在磁场中，由于推知o45=θ∴ 圆周半径L R NPR o22345cos 21=⇒=…………（2分）又 L m L m R m Bq Bq m R oo P P 322232υυυυ===⇒=…………（2分） 周期Oo LLm m Bq m T υπυππ33222===…………（1分）∴ 在磁场中运动02493·4343360270υπυπLL T T t O o o ====…………（2分） 在第四象限00322υυυLL PMt P===…………（2分） ∴ L L L Lt t t t o o o3214)912(492νπυυπυ+=++=++= …………（1分）。