高校自主招生物理模拟训练：专题《评价类问题和表达式判断类问题》含解析

1．（2014年4月北京市海淀区模拟）为减少烟尘排放对空气的污染，某同学设计

了一个如图所示的静电除尘器，该除尘器的上下底面是边长为L ＝0.20m 的正方形金属板，前后面是绝缘的透明有机玻璃，左右面是高h ＝0.10m 的通道口。使用时底面水平放置，两金属板连接到U ＝2000V 的高压电源两极（下板接负极），于是在两金属板间产生一个匀强电场（忽略边缘效应）。均匀分布的带电烟尘颗粒以v =10m/s 的水平速度从左向右通过除尘器，已知每个颗粒带电荷量 q ＝+2.0×10－17C ，质量m ＝1.0×10－15kg ，不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力，并忽略烟尘颗粒所受重力。在闭合开关后：

（1）求烟尘颗粒在通道内运动时加速度的大小和方向；

（2）求除尘过程中烟尘颗粒在竖直方向所能偏转的最大距离；

（3）除尘效率是衡量除尘器性能的一个重要参数。除尘效率

是指一段时间内被吸附的烟尘颗粒数量与进入除尘器烟尘颗粒总

量的比值。试求在上述情况下该除尘器的除尘效率；若用该除尘器

对上述比荷的颗粒进行除尘，试通过分析给出在保持除尘器通道大小不变的前提下，提高其除尘效率的方法。

解得 m 10.0m 08.0=<='h h 可确定这些颗粒能通过通道

因此，除尘过程中烟尘颗粒在竖直方向偏转的最大距离为8.0cm （1分）

（3）设每立方米有烟尘颗粒为N 0

2．（20分）（2014年4月浙江省金丽衢十二校2014届高三第二次联考）“电磁炮”是利用电磁力对弹体加速的新型武器，具有速度快，效率高等优点。如图是“电磁炮”的原理结构示意图。光滑水平加速导轨电阻不计，轨道宽为L＝0.2m。在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B＝1×102T。“电磁炮”弹体总质量m=0.2kg，其中弹体在轨道间的电阻R＝0.4Ω。可控电源的内阻r=0.6Ω，电源的电压能自行调节，以保证“电磁炮”匀加速发射。在某次试验发射时，电源为加速弹体提供的电流是I＝4×103A，不计空气阻力。求：

（1）弹体所受安培力大小；

（2）弹体从静止加速到4km/s，轨道至少要多长？

（3）弹体从静止加速到4km/s过程中，该系统消耗的总能量；

（4）请说明电源的电压如何自行调节，以保证“电磁炮”匀加速发射。

生的感应电动势，以保证电源为加速弹体提供恒定的电流，使电磁炮匀加速发射。

3.随着新能源、低碳等理念的普及，小明设想出了一种完全以太阳能电池为能源的汽车，以下是他查到的一些数据:太阳辐射的总功率P 总=3.9x1026 W ，太阳到地球的距离口1.5x1011

m ，阳光穿过太空和地球周围的大气层到达地面的过程中的能量损耗约为51%;太阳光垂直照射时，太阳能电池的能量转化效率最高约为15%;假设一辆太阳能电池车的质量约为750kg ，期望达到的最高时速为72km/h ，车辆行驶过程中的平均阻力约为车重的0.02倍，车身最多能敷设的太阳能电池板的面积约为8m 2，驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率。(已知半径为r 的球的表面积为S=4πr 2)

1.根据以上数据，通过计算对小明的设想进行分析与评价。

2.你对他的设想有什么改进建议?

【名师解析】1.驱动电机需要达到的最大机械输出功率：

P 机=Fv=kmgv =0.02×750×10×20W=3×103W 。 需要的电功率：P 电=P 1η机=3

31090%

⨯W=3.33×103W 。 垂直于太阳光的太阳能电池板得到的太阳辐射最大功率：

P 日=()221-P r ηπ总4=()()26211151391043141510-%...⨯⨯⨯⨯⨯W/m 2=676W/m 2.

车上的太阳能电池板所能提供的最大电功率：

P 电池=η3P 日S =15%×676×8W=811W<3.33×103W 。

4．空气的流动形成风，风具有能量，称为风能。风能具有来源丰富、安全卫生等优点。图2A 是我国某地区风力发电的外景图。风力发电机中的叶片在风力的推动下转动，并带动机头发电机发电，为人们提供电能。设该地区空气密度为1.3kg/m3,一台风车的轮叶转动时可以形成面积为600m2的圆面。

（1）、若风速为10m/s，则ls内冲击到风车轮叶形成的圆面的空气质量是多少kg？已知1kg空气以这样的速度运动时具有的动能是50J，10台这样的风车工作ls所产生的电能可供1盏“220V 60W”灯炮正常工作2h，求这种风车发电的效率。

（2）、若此地年平均风速为15m/s，100台这样的风车一年（工作时间按4000h计算）获得的风能相当于完全燃烧多少kg煤？（煤的热值为3×107J/kg）

（3）、请你结合风力发电的实际情况及图4中的有关信息说明自前风力发电开发的困难和前景。

图2A 图2B

风车发电的效率为：η= E电/E×100%=4.32×105J/3.9×106J×100%=11%。

5、太阳能是21世纪重点开发利用的能量之一。太阳能动力车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动的一种新型机动车。

有一种太阳能实验车（研制过程的样品），它上面的太阳能接收板的有效面积S=8m2，

=1kW，太阳能天气晴朗且接收板对着太阳时，每平方米面积上能接收的功率为P

电池产生的电压为U=120V，可供电动机正常工作的电流为I=10A。求：

（1）在电动机正常工作时，太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少？

（2）如果电动机正常工作时，将电能转化为机械能的效率是75%，且该车沿水平路面匀速直线行驶时所获得的牵引力是150N，则该车匀速行驶的速度是多大？（3）如果该车本身的质量是90kg，沿水平路面行驶时受到的阻力为车子重力的

1/10，那么，该车沿水平路面匀速行驶时能装载多少货物？（g=10N/kg）

（4）通过以上介绍及有关计算，你对该车的有关技术参数及性能已经有了大致了解。如果你是评审专家之一，你认为该车能否批量生产投放市场？至少说出两点理由。

·S=1000w/m2×8m2=8000w

解析：(1)太阳能辐射的总功率为：P=P

=I U=10A×120V=1200w

太阳能转化为电能的功率为：P

电

太阳能电池将太阳能转化为电能的效率为：

/P=1200/8000=15%

η= P

电