北京理綜物理高考23題專練

1、王老師課堂講義高三物理北京理綜高考物理23題專練編者按：北京高考物理第23題經(jīng)常以新情景，新能源入手來(lái)命題。這類題目讀懂題意是關(guān)鍵，分析2004至2013年北京高考的第23題發(fā)現(xiàn)，每隔幾年23題會(huì)做一輪回。比如：2012年出卷的人和2013年基本是同一批人，風(fēng)格和考點(diǎn)兩年的 23 題非常雷同。都是考察了圖像法在求解乘積量中的應(yīng)用。2012年是 at，2013年是 Fx?？梢灶A(yù)見，如果2014年還是這批人出題的話，風(fēng)格應(yīng)該不會(huì)有太大的變化。2014 年的考生，多看看圖像吧！2011、2010、2009基本是同一批出題人，都考察了電磁場(chǎng)的應(yīng)用，2011年質(zhì)譜儀，2010年霍爾效應(yīng)，2009年電磁流

2、量計(jì)，這個(gè)部分的回旋加速器沒有出題，那么如果14年高考是這批出題人，是不是該考回旋加速器了？同理去分析2007和2008年分別涉及到了環(huán)保類的內(nèi)容，以此來(lái)類推2014年23題的出題依據(jù)。13年北京: 蹦床比賽模型12年北京：摩天大樓直通高層客運(yùn)電梯11年北京：質(zhì)譜儀10年北京：霍爾效應(yīng)、霍爾元件09年北京：電磁流量計(jì)08年北京：風(fēng)力發(fā)電機(jī)07年北京：環(huán)保汽車06年北京：（24題）磁流體推進(jìn)器05年北京：導(dǎo)軌式電磁炮04年北京：靜電分選器一、 高考真題2013年北京高考23.（18分） 蹦床比賽分成預(yù)備運(yùn)動(dòng)和比賽動(dòng)作。最初，運(yùn)動(dòng)員靜止站在蹦床上在預(yù)備運(yùn)動(dòng)階段，他經(jīng)過若干次蹦跳，逐漸增加上升高度，

3、最終達(dá)到完成比賽動(dòng)作所需的高度；此后，進(jìn)入比賽動(dòng)作階段。把蹦床簡(jiǎn)化為一個(gè)豎直放置的輕彈簧，彈力大小F=kx (x為床面下沉的距離，k為常量)。質(zhì)量m=50kg的運(yùn)動(dòng)員靜止站在蹦床上，床面下沉x0=0.10m；在預(yù)備運(yùn)動(dòng)中，假設(shè)運(yùn)動(dòng)員所做的總共W全部用于其機(jī)械能；在比賽動(dòng)作中，把該運(yùn)動(dòng)員視作質(zhì)點(diǎn)，其每次離開床面做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的騰空時(shí)間均為t=2.0s，設(shè)運(yùn)動(dòng)員每次落下使床面壓縮的最大深度均為xl。取重力加速度g=10m/s2，忽略空氣阻力的影響。（1）求常量k，并在圖中畫出彈力F隨x變化的示意圖；（2）求在比賽動(dòng)作中，運(yùn)動(dòng)員離開床面后上升的最大高度hm；（3）借助F-x 圖像可以確定彈性做功的規(guī)

4、律，在此基礎(chǔ)上，求 x1 和W的值（2012年北京高考）23（18分）摩天大樓中一部直通高層的客運(yùn)電梯，行程超過百米，電梯的簡(jiǎn)化模型如圖1所示，考慮安全舒適、省時(shí)等因素，電梯的加速度隨時(shí)間是變化的。已知電梯在時(shí)由靜止開始上升，圖像如圖2所示。電梯總質(zhì)量kg，忽略一切阻力，重力加速度m/s2。（1）求電梯在上升過程中受到的最大拉力和最小拉力；（2）類比是一種常用的研究方法，對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)，教科書中講解了由圖像求位移的方法。請(qǐng)你借鑒此方法對(duì)比加速度和速度的定義，根據(jù)圖2所示圖像，求電梯在第1s內(nèi)的速度改變量和第2s末的速度；（3）求電梯以最大速度上升時(shí)，拉力做功的功率P，再求011s時(shí)間內(nèi)，拉力和重

5、力對(duì)電梯所做的總功W。圖1拉力電梯 a/ms-2t/s01.0-1.012101130314041圖22011年北京高考23（18分）利用電場(chǎng)和磁場(chǎng)，可以將比荷不同的離子分開，這種方法在化學(xué)分析和原子核技術(shù)領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。 如圖所示的矩形區(qū)域ABDG（AC邊足夠長(zhǎng)）中存在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，A處有一狹縫。離子源產(chǎn)生的離子，經(jīng)電場(chǎng)加速后穿過狹縫沿垂直于GA且垂直于磁場(chǎng)的方向射入磁場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)到GA邊，被相應(yīng)的收集器收集。整個(gè)裝置內(nèi)部為真空。已被加速的兩種正離子的質(zhì)量分別是和（），電荷量均為q。加速電場(chǎng)的電勢(shì)差為U。離子進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的初速度可以忽略。不計(jì)重力，也不考慮離子間的相互作用。（1） 求質(zhì)量

6、為的離子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度；（2） 當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B時(shí)，求兩種離子在GA邊落點(diǎn)的距離s;（3） 在前面的討論中忽略了狹縫寬度的影響，實(shí)際裝置中狹縫具有一定的寬度。若狹縫過寬，可能使兩束離子在GA邊上的落點(diǎn)區(qū)域交疊，導(dǎo)致兩種離子無(wú)法完全分離。設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可調(diào)，GA邊長(zhǎng)為一定值L，狹縫寬度為d，狹縫右邊緣在A處，離子可以從狹縫各處射入磁場(chǎng)，入射方向仍垂直于GA邊且垂直于磁場(chǎng)，為保證上訴兩種離子能落在GA邊上并被完全分離，求狹縫的最大寬度。2010年北京23.（18分）利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件以及傳感器，廣泛應(yīng)用于測(cè)量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域。如圖1，將一金屬或半導(dǎo)體薄片垂直至于磁場(chǎng)B中，在薄片的

7、兩個(gè)側(cè)面、間通以電流時(shí)，另外兩側(cè)、間產(chǎn)生電勢(shì)差，這一現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)。其原因是薄片中的移動(dòng)電荷受洛倫茲力的作用相一側(cè)偏轉(zhuǎn)和積累，于是、間建立起電場(chǎng)，同時(shí)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差。當(dāng)電荷所受的電場(chǎng)力與洛倫茲力處處相等時(shí)，和達(dá)到穩(wěn)定值，的大小與和以及霍爾元件厚度之間滿足關(guān)系式，其中比例系數(shù)稱為霍爾系數(shù)，僅與材料性質(zhì)有關(guān)。（） 設(shè)半導(dǎo)體薄片的寬度（、間距）為，請(qǐng)寫出和的關(guān)系式；若半導(dǎo)體材料是電子導(dǎo)電的，請(qǐng)判斷圖中、哪端的電勢(shì)高；（） 已知半導(dǎo)體薄片內(nèi)單位體積中導(dǎo)電的電子數(shù)為，電子的電荷量為，請(qǐng)導(dǎo)出霍爾系數(shù)的表達(dá)式。（通過橫截面積的電流，其中是導(dǎo)電電子定向移動(dòng)的平均速率）；（） 圖2是霍爾測(cè)速儀的示意圖，將非磁性

8、圓盤固定在轉(zhuǎn)軸上，圓盤的周邊等距離地嵌裝著個(gè)永磁體，相鄰永磁體的極性相反?；魻栐糜诒粶y(cè)圓盤的邊緣附近。當(dāng)圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，霍爾元件輸出的電壓脈沖信號(hào)圖像如圖所示。.若在時(shí)間內(nèi)，霍爾元件輸出的脈沖數(shù)目為，請(qǐng)導(dǎo)出圓盤轉(zhuǎn)速的表達(dá)式。.利用霍爾測(cè)速儀可以測(cè)量汽車行駛的里程。除除此之外，請(qǐng)你展開“智慧的翅膀”，提出另一個(gè)實(shí)例或設(shè)想。（09年北京）23（18分）單位時(shí)間內(nèi)流過管道橫截面的液體體積叫做液體的體積流量（以下簡(jiǎn)稱流量）。有一種利用電磁原理測(cè)量非磁性導(dǎo)電液體（如自來(lái)水、啤酒等）流量的裝置，稱為電磁流量計(jì)。它主要由將流量轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的傳感器和顯示儀表兩部分組成。傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示，圓筒形測(cè)量管

9、內(nèi)壁絕緣，其上裝有一對(duì)電極a和c，a、c間的距離等于測(cè)量管內(nèi)徑D，測(cè)量管的軸線與a、c的連線方向以及通電線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向三者相互垂直。當(dāng)導(dǎo)電液體流過測(cè)量管時(shí)，在電極a、c間出現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E，并通過與電極連接的儀表顯示出液體的流量Q。設(shè)磁場(chǎng)均勻恒定，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。 已知D=0.40m，B=2.5×10-3T，Q=0.12m3/s。試求E的大小（取3.0）；acBDv液體入口測(cè)量管通電線圈測(cè)量管軸線接電源液體出口通電線圈顯示儀器一新建供水站安裝了電磁流量計(jì)，在向外供水時(shí)流量本應(yīng)顯示為正值，但實(shí)際顯示卻為負(fù)值。經(jīng)檢查，原因是誤將測(cè)量管解反了，即液體由測(cè)量管出水口流入，從入水口流出。因水

10、已加壓充滿管道，不便再將測(cè)量管拆下重裝，請(qǐng)你提出使顯示儀表的流量指示變?yōu)檎档暮?jiǎn)便方法；顯示儀表相當(dāng)于傳感器的負(fù)載電阻，其阻值記為R。a、c間導(dǎo)電液體的電阻r隨液體電阻率的變化而變化，從而會(huì)影響顯示儀表的示數(shù)。試以E、R、r為參量，給出電極a、c間輸出電壓U的表達(dá)式，并說(shuō)明怎樣可以降低液體電阻率變化對(duì)顯示儀表示數(shù)的影響。（08年北京）23（18分）風(fēng)能將成為21世紀(jì)大規(guī)模開發(fā)的一種可再生清潔能源。風(fēng)力發(fā)電機(jī)是將風(fēng)能（氣流的功能）轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其主要部件包括風(fēng)輪機(jī)、齒輪箱，發(fā)電機(jī)等。如圖所示。（1）利用總電阻的線路向外輸送風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能。輸送功率，輸電電壓，求導(dǎo)線上損失的功率與輸送功率

11、的比值;（2）風(fēng)輪機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)所掃過的面積為風(fēng)力發(fā)電機(jī)可接受風(fēng)能的面積。設(shè)空氣密度為p，氣流速度為v，風(fēng)輪機(jī)葉片長(zhǎng)度為r。求單位時(shí)間內(nèi)流向風(fēng)輪機(jī)的最大風(fēng)能Pm;在風(fēng)速和葉片數(shù)確定的情況下，要提高風(fēng)輪機(jī)單位時(shí)間接受的風(fēng)能，簡(jiǎn)述可采取的措施。（3）已知風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電功率P與Pm成正比。某風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)速v 19m/s時(shí)能夠輸出電功率P1=540kW。我國(guó)某地區(qū)風(fēng)速不低于v2=6m/s的時(shí)間每年約為5000小時(shí)，試估算這臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)在該地區(qū)的最小年發(fā)電量是多少千瓦時(shí)。07年北京）23. （18分）環(huán)保汽車將為2008年奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館服務(wù)。某輛以蓄電池為驅(qū)動(dòng)能源的環(huán)保汽車，總質(zhì)量m3×103

12、kg。當(dāng)它在水平路面上以v36 km/h的速度勻速行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入電流I50 A，電壓U300 V。在此行駛狀態(tài)下：求驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入功率P電；若驅(qū)動(dòng)電機(jī)能夠?qū)⑤斎牍β实?0%轉(zhuǎn)化為用于牽引汽車前進(jìn)的機(jī)械功率P機(jī)，求汽車所受阻力與車重的比值（g取10 m/s2）；設(shè)想改用太陽(yáng)能電池給該車供電，其他條件不變，求所需的太陽(yáng)能電池板的最小面積。結(jié)合計(jì)算結(jié)果，簡(jiǎn)述你對(duì)該設(shè)想的思考。已知太陽(yáng)輻射的總功率P04×1026 W，太陽(yáng)到地球的距離r1.5×1011 m，太陽(yáng)光傳播到達(dá)地面的過程中大約有30%的能量損耗，該車所用太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)化效率約為15%。（06年北京）24（20

13、分）磁流體推進(jìn)船的動(dòng)力來(lái)源于電流與磁場(chǎng)間的相互作用。圖1是平靜海面上某實(shí)驗(yàn)船的示意圖，磁流體推進(jìn)器由磁體、電極和矩形通道（簡(jiǎn)稱通道）組成。如圖2所示，通道尺寸a2.0m，b0.15m、c0.10m。工作時(shí)，在通道內(nèi)沿z軸正方向加B8.0T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)；沿x軸正方向加勻強(qiáng)電場(chǎng)，使兩金屬板間的電壓U99.6V；海水沿y軸正方向流過通道。已知海水的電阻率0.22·m。（1）船靜止時(shí)，求電源接通瞬間推進(jìn)器對(duì)海水推力的大小和方向；（2）船以vs5.0m/s的速度勻速前進(jìn)。若以船為參照物，海水以5.0m/s的速率涌入進(jìn)水口由于通道的截面積小球進(jìn)水口的截面積，在通道內(nèi)海水速率增加到vd8.0m/s。

14、求此時(shí)兩金屬板間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)U。（3）船行駛時(shí)，通道中海水兩側(cè)的電壓U/UU計(jì)算，海水受到電磁力的80%可以轉(zhuǎn)化為對(duì)船的推力。當(dāng)船以vs5.0m/s的船速度勻速前進(jìn)時(shí)，求海水推力的功率。（05年北京）25. （20分）右圖是導(dǎo)軌式電磁炮實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。兩根平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌沿水平方向固定，其間安放金屬滑塊（即實(shí)驗(yàn)用彈丸）?；瑝K可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦滑行，且始終與導(dǎo)軌保持良好接觸。電源提供的強(qiáng)大電流從一根導(dǎo)軌流入，經(jīng)過滑塊，再?gòu)牧硪粚?dǎo)軌流回電源?；瑝K被導(dǎo)軌中的電流形成的磁場(chǎng)推動(dòng)而發(fā)射。在發(fā)射過程中，該磁場(chǎng)在滑塊所在位置始終可以簡(jiǎn)化為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于紙面，其強(qiáng)度與電流的關(guān)系為Bkl，比例常量k2.5&#

15、215;106T/A。已知兩導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)間距l(xiāng)1.5cm，滑塊的質(zhì)量m30g，滑塊沿導(dǎo)軌滑行5cm后獲得的發(fā)射速度v3.0km/s（此過程視為勻加速運(yùn)動(dòng)）。（1）求發(fā)射過程中電源提供的電流強(qiáng)度；（2）若電源輸出的能量有4%轉(zhuǎn)換為滑塊的動(dòng)能，則發(fā)射過程中電源的輸出功率和輸出電壓各是多大；（3）若此滑塊射出后隨即以速度沿水平方向擊中放在水平面上的砂箱，它嵌入砂箱的深度為。設(shè)砂箱質(zhì)量為M，滑塊質(zhì)量為m，不計(jì)砂箱與水平面之間的摩擦。求滑塊對(duì)砂箱平均沖擊力的表達(dá)式。（04年北京）25（22分）右圖是某種靜電分選器的原理示意圖。兩個(gè)豎直放置的平行金屬板帶有等量異號(hào)電荷，形成勻強(qiáng)電場(chǎng)。分選器漏斗的出口與兩板上端

16、處于同一高度，到兩板距離相等。混合在一起的a、b兩種顆粒從漏斗出口下落時(shí)，a種顆粒帶上正電，b種顆粒帶上負(fù)電。經(jīng)分選電場(chǎng)后，a、b兩種顆粒分別落到水平傳送帶A、B上。已知兩板間距d0.1m，板的度l0.5m，電場(chǎng)僅局限在平行板之間；各顆粒所帶電量大小與其質(zhì)量之比均為1×105C/kg。設(shè)顆粒進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的初速度為零，分選過程中顆粒大小及顆粒間的相互作用力不計(jì)。要求兩種顆粒離開電場(chǎng)區(qū)域時(shí)，不接觸到極板但有最大偏轉(zhuǎn)量。重力加速度g取10m/s2。（1）左右兩板各帶何種電荷？?jī)蓸O板間的電壓多大？（2）若兩帶電平行板的下端距傳送帶A、B的高度H0.3m，顆粒落至傳送帶時(shí)的速度大小是多少？（3）

17、設(shè)顆粒每次與傳帶碰撞反彈時(shí)，沿豎直方向的速度大小為碰撞前豎直方向速度大小的一半。寫出顆粒第n次碰撞反彈高度的表達(dá)式。并求出經(jīng)過多少次碰撞，顆粒反彈的高度小于0.01。二、近年北京高考模擬題匯編模擬題匯編與訓(xùn)練2014年一模2014西城一模圖123（18分）（此題緊扣2012和2013年高考的23題，用v-t圖像）2012年11月，“殲15”艦載機(jī)在“遼寧號(hào)”航空母艦上著艦成功。圖1為利用阻攔系統(tǒng)讓艦載機(jī)在飛行甲板上快速停止的原理示意圖。飛機(jī)著艦并成功鉤住阻攔索后，飛機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)立即關(guān)閉，阻攔系統(tǒng)通過阻攔索對(duì)飛機(jī)施加一作用力，使飛機(jī)在甲板上短距離滑行后停止。若航母保持靜止，在某次降落中，以飛機(jī)著

18、艦為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，飛機(jī)的速度隨時(shí)間變化關(guān)系如圖2所示。飛機(jī)在t1=04s時(shí)恰好鉤住阻攔索中間位置，此時(shí)速度v1=70m/s；在t2=24s時(shí)飛機(jī)速度v2=10m/s。飛機(jī)從t1到t2的運(yùn)動(dòng)可看成勻減速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)飛機(jī)受到除阻攔索以外的阻力f大小不變，f=50×104N，“殲15”艦載機(jī)的質(zhì)量m=20×104kg。（1）若飛機(jī)在t1時(shí)刻未鉤住阻攔索，仍立即關(guān)閉動(dòng)力系統(tǒng)，僅在阻力f的作用下減速，求飛機(jī)繼續(xù)滑行的距離（假設(shè)甲板足夠長(zhǎng)）；（2）在t1至t2間的某個(gè)時(shí)刻，阻攔索夾角=120°，求此時(shí)阻攔索中的彈力T；（3）飛機(jī)鉤住阻攔索后在甲板上滑行的距離比無(wú)阻攔索時(shí)少s=89

19、8m，求從t2時(shí)刻至飛機(jī)停止,阻攔索對(duì)飛機(jī)做的功W。圖2701000.42.4t/sv/(ms-1)飛機(jī)阻攔索定滑輪圖1（2014海淀一模）23為減少煙塵排放對(duì)空氣的污染，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)如圖所示的靜電除塵器，該除塵器的上下底面是邊長(zhǎng)為L(zhǎng)0.20m的正方形金屬板，前后面是絕緣的透明有機(jī)玻璃，左右面是高h(yuǎn)0.10m的通道口。使用時(shí)底面水平放置，兩金屬板連接到U2000V的高壓電源兩極（下板接負(fù)極），于是在兩金屬板間產(chǎn)生一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)（忽略邊緣效應(yīng)）。均勻分布的帶電煙塵顆粒以v=10m/s的水平速度從左向右通過除塵器，已知每個(gè)顆粒帶電荷量 q+2.0×1017C，質(zhì)量m1.0×1

20、015kg，不考慮煙塵顆粒之間的相互作用和空氣阻力，并忽略煙塵顆粒所受重力。在閉合開關(guān)后：（1）求煙塵顆粒在通道內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度的大小和方向；（2）求除塵過程中煙塵顆粒在豎直方向所能偏轉(zhuǎn)的最大距離；（3）除塵效率是衡量除塵器性能的一個(gè)重要參數(shù)。除塵效率是指一段時(shí)間內(nèi)被吸附的煙塵顆粒數(shù)量與進(jìn)入除塵器煙塵顆?？偭康谋戎?。試求在上述情況下該除塵器的除塵效率；若用該除塵器對(duì)上述比荷的顆粒進(jìn)行除塵，試通過分析給出在保持除塵器通道大小不變的前提下，提高其除塵效率的方法。2014東城一模23（18分）如圖所示，在電子槍右側(cè)依次存在加速電場(chǎng)，兩水平放置平行金屬板和豎直放置的熒光屏。加速電場(chǎng)的電壓為U1。兩平行金

21、屬板的板長(zhǎng)、板間距離均為d，熒光屏距兩平行金屬板右側(cè)距離也為d。電子槍發(fā)射的質(zhì)量為m，電荷量為-e的電子，從兩平行金屬板的中夾穿過，打在熒光屏的中點(diǎn)O。不計(jì)電子在進(jìn)入加速電場(chǎng)前的速度及電子重力。（1）求電子進(jìn)入兩金屬板間時(shí)的速度大小v0；（2）若兩金屬板間只存在方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，求電子到達(dá)熒光屏的位置與O點(diǎn)距離的最大值ym和此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。?（3）若兩金屬板間只存在豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，兩板間偏轉(zhuǎn)電壓為U2，電子會(huì)打在熒光屏上某點(diǎn)，該點(diǎn)距O點(diǎn)距離為，求此時(shí)U1與U2的比值；若使電子打在熒光屏上某點(diǎn)，該點(diǎn)距0點(diǎn)距離為d，只改變一個(gè)條件的情況下，請(qǐng)你提供一種方案，并說(shuō)明理由。201

22、4石景山一模23（18分）一輛汽車的質(zhì)量為 m，其發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為 P0。從某時(shí)刻起汽車以速度 v0 在水平公路上沿直線勻速行駛，此時(shí)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率為 ，接著汽車開始沿直線勻加速行駛，當(dāng)速度增加到 時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率恰好為 P0 。如果汽車在水平公路上沿直線行駛中所受到的阻力與行駛速率成正比，求：（1）汽車在水平公路上沿直線行駛所能達(dá)到的最大速率 vm ；（2）汽車勻加速行駛所經(jīng)歷的時(shí)間和通過的距離；（3）為提高汽車行駛的最大速率，請(qǐng)至少提出兩條在設(shè)計(jì)汽車時(shí)應(yīng)考慮的建議。2014豐臺(tái)一模23. （18分）如圖所示為利用電磁作用輸送非導(dǎo)電液體裝置的示意圖。一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、截面為正方形的塑料

23、管道水平放置，其右端面上有一截面積為S的小噴口，噴口離地的高度為h，管道中有一絕緣活塞，在活塞的中部嵌有金屬棒，整個(gè)裝置放在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)棒中通有垂直紙面向里的恒定電流I時(shí)，活塞以某一速度向右勻速推動(dòng)液體，液體以不變的速度v源源不斷地沿水平方向射出。若液體的密度為，重力加速度為g，不計(jì)所有阻力。求（1）液體落地點(diǎn)離噴口的水平距離x；（2）該裝置的功率；活塞xBhI（3）磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。2014朝陽(yáng)一模23（18分） 在研究某些物理問題時(shí)，有很多物理量難以直接測(cè)量，我們可以根據(jù)物理量之間的定量關(guān)系和各種效應(yīng)，把不容易測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)化成易于測(cè)量的物理量。 （1）在利用如圖1所示的裝置

24、探究影響電荷間相互作用力的因素時(shí)，我們可以通過絕緣細(xì)線與豎直方向的夾角來(lái)判斷電荷之間相互作用力的大小。如果A、B兩個(gè)帶電體在同一水平面內(nèi)，B的質(zhì)量為m，細(xì)線與豎直方向夾角為，求A、B之間相互作用力的大小。 （2）金屬導(dǎo)體板垂直置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時(shí)，外部磁場(chǎng)的洛倫茲力使運(yùn)動(dòng)的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會(huì)出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成電場(chǎng)，該電場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)的電子有靜電力的作用，當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時(shí)，在導(dǎo)體板這兩個(gè)表面之間就會(huì)形成穩(wěn)定的電勢(shì)差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。利用霍爾效應(yīng)可以測(cè)量磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。 如圖2所示，若磁場(chǎng)方向與金屬導(dǎo)體板的前后表面垂直，通過所如圖所示的電

25、流I，可測(cè)得導(dǎo)體板上、下表面之間的電勢(shì)差為U，且下表面電勢(shì)高。已知導(dǎo)體板的長(zhǎng)、寬、高分別為a、b、c，電子的電荷量為e，導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n。求： a導(dǎo)體中電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速率v； b磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向。0607崇文二模23（18分）如圖是建筑工地上常用的一種“深穴打夯機(jī)”示意圖，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)兩個(gè)滾輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)將夯桿從深坑提上來(lái)，當(dāng)夯桿底端剛到達(dá)坑口時(shí)，兩個(gè)滾輪彼此分開，將夯桿釋放，夯桿在自身重力作用下，落回深坑，夯實(shí)坑底。然后兩個(gè)滾輪再次壓緊，夯桿被提上來(lái)，如此周而復(fù)始（夯桿被滾輪提升過程中，經(jīng)歷勻加速和勻速運(yùn)動(dòng)過程）。已知兩個(gè)滾輪邊緣的線速度恒為v=4m/s，滾輪對(duì)夯桿的正

26、壓力FN=2×104N，滾輪與夯桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)= 0.3，夯桿質(zhì)量m = 1×103kg，坑深h = 6.4m，假定在打夯的過程中坑的深度變化不大，取g =10m/s2。求：（1）夯桿被滾輪帶動(dòng)加速上升的過程中，加速度的大?。徊⒃诮o出的坐標(biāo)圖中定性畫出夯桿在一個(gè)打夯周期內(nèi)速度v隨時(shí)間t變化的圖像；（2）每個(gè)打夯周期中，電動(dòng)機(jī)對(duì)夯桿做的功；（3）每個(gè)打夯周期中滾輪與夯桿間因磨擦產(chǎn)生的熱量。rO待焊接工件焊縫線圈接高頻電源圖圖0i/At/10-2s1234567892.00B/Tt/10-2s123456789圖（08海二）23（18分）高頻焊接是一種常用的焊接方法，圖是焊接

27、的原理示意圖。將半徑r=0.10 m的待焊接環(huán)形金屬工件放在線圈中，然后在線圈中通以高頻變化的電流，線圈產(chǎn)生垂直于工件平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直線圈平面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖所示。工件非焊接部分單位長(zhǎng)度上的電阻R0=1.0×10-3 W×m-1，焊縫處的接觸電阻為工件非焊接部分電阻的9倍。焊接的縫寬非常小，不計(jì)溫度變化對(duì)電阻的影響。求：（1）02.0´10-2s和2.0´10-2s3.0´10-2s時(shí)間內(nèi)環(huán)形金屬工件中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)各是多大； （2）02.0´10-2s和2.0´10-2s3.0´1

28、0-2s時(shí)間內(nèi)環(huán)形金屬工件中感應(yīng)電流的大小，并在圖中定量畫出感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的i-t圖象（以逆時(shí)針方向電流為正）； （3）在t=0.10s內(nèi)電流通過焊接處所產(chǎn)生的焦耳熱。（08朝二）23今年2月我國(guó)南方遭受了嚴(yán)重的冰凍災(zāi)害，很多公路路面結(jié)冰，交通運(yùn)輸受到了很大影響。某校一學(xué)習(xí)小組為了研究路面狀況與物體滑行距離之間的關(guān)系，做了模擬實(shí)驗(yàn)。他們用底部貼有輪胎材料的小物塊A、B分別在水泥面上和冰面上做實(shí)驗(yàn)，A的質(zhì)量是B的4倍。使B 靜止，A在距B為L(zhǎng)處，以一定的速度滑向B：在水泥面上做實(shí)驗(yàn)時(shí)，A恰好未撞到B；在冰面上做實(shí)驗(yàn)時(shí)，A撞到B后又共同滑行了一段距離，測(cè)得該距離為 。對(duì)于冰面的實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你與他們

29、共同探討以下三個(gè)問題：（1）A碰撞B前后的速度之比；（2）A與B碰撞過程中損失的機(jī)械能與碰前瞬間機(jī)械能之比；（3）要使A與B不發(fā)生碰撞，A、B間的距離至少是多大？（09海一）23.（18分）光子具有能量，也具有動(dòng)量。光照射到物體表面時(shí)，會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生壓強(qiáng)，這就是“光壓”。光壓的產(chǎn)生機(jī)理如同氣體壓強(qiáng)：大量氣體分子與器壁的頻繁碰撞產(chǎn)生了持續(xù)均勻的壓力，器壁在單位面積上受到的壓力就是氣體的壓強(qiáng)。設(shè)太陽(yáng)光每個(gè)光子的平均能量為E，太陽(yáng)光垂直照射地球表面時(shí)，在單位面積上的輻射功率為P0。已知光速為c，則光子的動(dòng)量為E/c。求：（1）若太陽(yáng)光垂直照射在地球表面，則時(shí)間t內(nèi)照射到地球表面上半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)太

30、陽(yáng)光的總能量及光子個(gè)數(shù)分別是多少？（2）若太陽(yáng)光垂直照射到地球表面，在半徑為r的某圓形區(qū)域內(nèi)被完全反射（即所有光子均被反射，且被反射前后的能量變化可忽略不計(jì)），則太陽(yáng)光在該區(qū)域表面產(chǎn)生的光壓（用I表示光壓）是多少？ （3）有科學(xué)家建議利用光壓對(duì)太陽(yáng)帆的作用作為未來(lái)星際旅行的動(dòng)力來(lái)源。一般情況下，太陽(yáng)光照射到物體表面時(shí)，一部分會(huì)被反射，還有一部分被吸收。若物體表面的反射系數(shù)為，則在物體表面產(chǎn)生的光壓是全反射時(shí)產(chǎn)生光壓的倍。設(shè)太陽(yáng)帆的反射系數(shù)=0.8，太陽(yáng)帆為圓盤形，其半徑r=15m，飛船的總質(zhì)量m=100kg，太陽(yáng)光垂直照射在太陽(yáng)帆表面單位面積上的輻射功率P0=1.4kW，已知光速c=3.0&#

31、215;108m/s。利用上述數(shù)據(jù)并結(jié)合第（2）問中的結(jié)論，求太陽(yáng)帆飛船僅在上述光壓的作用下，能產(chǎn)生的加速度大小是多少?不考慮光子被反射前后的能量變化。（保留2位有效數(shù)字）20、“潮汐發(fā)電”是海洋能利用中發(fā)展最早、規(guī)模最大、技術(shù)較成熟的一種方式。某海港的貨運(yùn)碼頭，就是利用“潮汐發(fā)電”為皮帶式傳送機(jī)供電，圖1所示為皮帶式傳送機(jī)往船上裝煤。本題計(jì)算中取sin18o=0.31，cos18o=0.95，水的密度 =1.0×103kg/m3，g=10m/s2。（1）皮帶式傳送機(jī)示意圖如圖2所示, 傳送帶與水平方向的角度 = 18o，傳送帶的傳送距離為L(zhǎng) = 51.8m，它始終以v = 1.4m

32、/s的速度運(yùn)行。在傳送帶的最低點(diǎn)，漏斗中的煤自由落到傳送帶上（可認(rèn)為煤的初速度為0），煤與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù) = 0.4。求：從煤落在傳送帶上到運(yùn)至傳送帶最高點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間t；（2）圖3為潮汐發(fā)電的示意圖。左側(cè)是大海，中間有水壩，水壩下裝有發(fā)電機(jī)，右側(cè)是水庫(kù)。當(dāng)漲潮到海平面最高時(shí)開閘，水由通道進(jìn)入海灣水庫(kù)，發(fā)電機(jī)在水流的推動(dòng)下發(fā)電，待庫(kù)內(nèi)水面升至最高點(diǎn)時(shí)關(guān)閉閘門；當(dāng)落潮到海平面最低時(shí)，開閘放水發(fā)電。設(shè)某潮汐發(fā)電站發(fā)電有效庫(kù)容V =3.6×10 6m3，平均潮差h = 4.8m，一天漲落潮兩次，發(fā)電四次。水流發(fā)電的效率1 = 10。求該電站一天內(nèi)利用潮汐發(fā)電的平均功率P；（3）傳送機(jī)

33、正常運(yùn)行時(shí)，1秒鐘有m = 50kg的煤從漏斗中落到傳送帶上。帶動(dòng)傳送帶的電動(dòng)機(jī)將輸入電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率2 = 80%，電動(dòng)機(jī)輸出機(jī)械能的20%用來(lái)克服傳送帶各部件間的摩擦（不包括傳送帶與煤之間的摩擦）以維持傳送帶的正常運(yùn)行。若用潮汐發(fā)電站發(fā)出的電給傳送機(jī)供電，能同時(shí)使多少臺(tái)這樣的傳送機(jī)正常運(yùn)行？大海渦輪機(jī)水壩水庫(kù)圖3圖1圖209西城二模24（20分）磁流體發(fā)電技術(shù)是目前世界上正在研究的新興技術(shù)。如圖所示是磁流體發(fā)電機(jī)示意圖，發(fā)電管道部分長(zhǎng)為l、高為h、寬為d前后兩個(gè)側(cè)面是絕緣體，上下兩個(gè)側(cè)面是電阻可忽略的導(dǎo)體電極。兩個(gè)電極與負(fù)載電阻R相連。整個(gè)管道放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感強(qiáng)度大小為B，方向垂

34、直前后側(cè)面向后?，F(xiàn)有平均電阻率為的電離氣體持續(xù)穩(wěn)定地向右流經(jīng)管道。實(shí)際情況較復(fù)雜，為了使問題簡(jiǎn)化，設(shè)管道中各點(diǎn)流速相同，電離氣體所受摩擦阻力與流速成正比，無(wú)磁場(chǎng)時(shí)電離氣體的恒定流速為v0，有磁場(chǎng)時(shí)電離氣體的恒定流速為v（1）求流過電阻R的電流的大小和方向；（2）為保證持續(xù)正常發(fā)電，無(wú)論有無(wú)磁場(chǎng)存在，都對(duì)管道兩端電離氣體施加附加壓強(qiáng)，使管道兩端維持一個(gè)水平向右的恒定壓強(qiáng)差p，求p的大??； （3）求這臺(tái)磁流體發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率。2010海淀二模23（18分）風(fēng)能是一種環(huán)保型的可再生能源。據(jù)勘測(cè)，我國(guó)利用風(fēng)力資源至少有253×105MW，所以風(fēng)能是很有開發(fā)前途的能源。風(fēng)力發(fā)電是將風(fēng)的動(dòng)能通過

35、風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能的過程。某風(fēng)力發(fā)電機(jī)將傘氣的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率=20，空氣密度，其有效受風(fēng)面積S=20m2。此風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出U=250V穩(wěn)定的直流電壓，用它給如圖11所示的皮帶傳送裝置的電動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)未畫出）供電，輸電線電阻不計(jì)。已知皮帶傳送裝置的電動(dòng)機(jī)的額定電壓U額=250V，允許消耗電功率的最大值P電m=500W，線圈電阻R=5.0，在該電動(dòng)機(jī)消耗電功率達(dá)到最大值的情況下，電動(dòng)機(jī)及皮帶傳送裝置各部分由于摩擦而損耗的功率與皮帶傳送裝置輸出的機(jī)械功率之比為1：5。重力加速度g取10ms2. （1）求此風(fēng)力發(fā)電機(jī)在風(fēng)速=10ms時(shí)輸出的電功率； （2）求皮帶傳送裝置的電動(dòng)機(jī)消耗電功率達(dá)到最

36、大值時(shí)，皮帶傳送裝置輸出的機(jī)械功率； （3）已知傳送帶兩端A、B之間距離s=10m，高度差h=4.0m?，F(xiàn)將一貨箱（可視為質(zhì)點(diǎn)）無(wú)初速地放到傳送帶上A處，經(jīng)t=1.0s后貨箱與傳送帶保持相對(duì)靜止，當(dāng)貨箱被運(yùn)送至B處離開傳送帶時(shí)再將另一個(gè)相同的貨箱以相同的方式放到A處，如此反復(fù)，總保持傳送帶上有一個(gè)（也只有一個(gè)）貨箱。，在運(yùn)送貨箱的過程中，傳送帶的運(yùn)行速度始終保持不變。若要保證皮帶傳送裝置的電動(dòng)機(jī)所消耗電功率始終不超過P電m=500W，貨箱的質(zhì)量應(yīng)滿足怎樣的條件。2010西城二模23（18分）利用水流和太陽(yáng)能發(fā)電，可以為人類提供清潔能源。水的密度，太陽(yáng)光垂直照射到地面上時(shí)的輻射功率，地球表面的重

37、力加速度取g=10ms2。 （1）三峽水電站發(fā)電機(jī)輸出的電壓為18kV。若采用500kV直流電向某地區(qū)輸電5.0×106kW，要求輸電線上損耗的功率不高于輸送功率的5，求輸電線總電阻的最大值； （2）發(fā)射一顆衛(wèi)星到地球同步軌道上（軌道半徑約為地球半徑的6.6）利用太陽(yáng)能發(fā)電，然后通過微波持續(xù)不斷地將電力輸送到地面，這樣就建成了宇宙太陽(yáng)能發(fā)電站。求衛(wèi)星在地球同步軌道上向心加速度的大小； （3）三峽水電站水庫(kù)面積約1.0×109m2，平均流量Q=1.5×l04m3s，水庫(kù)水面與發(fā)電 機(jī)所在位置的平均高度差h=l00m，發(fā)電站將水的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能的總效率。在地球同步軌道

38、上，太陽(yáng)光垂直照射時(shí)的輻射功率為10P0。太陽(yáng)能電 池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率=20，將電能輸送到地面的過程要損失50。若要使（2）中的宇宙太陽(yáng)能發(fā)電站的發(fā)電能力與三峽電站相當(dāng)，衛(wèi)星上太陽(yáng)能電池板的面積至少為影大?2012（海淀2）23（18分）大風(fēng)可能給人們的生產(chǎn)和生活帶來(lái)一些危害，同時(shí)風(fēng)能也是可以開發(fā)利用的清潔能源。甲風(fēng)輪機(jī)葉片發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電機(jī)示意圖乙齒輪箱與（1）據(jù)北京市氣象臺(tái)監(jiān)測(cè)顯示，2012年3月23日北京刮起了今年以來(lái)最大的風(fēng)，其短時(shí)風(fēng)力達(dá)到近十級(jí)。在海淀區(qū)某公路旁停放的一輛小轎車被大風(fēng)吹倒的數(shù)字信息亭砸中，如圖甲所示。已知該信息亭形狀為長(zhǎng)方體，其高度為h，底面是邊長(zhǎng)為l的正方形

39、，信息亭所受的重力為G，重心位于其幾何中心。求大風(fēng)吹倒信息亭的過程中，至少需要對(duì)信息亭做多少功；若已知空氣密度為，大風(fēng)的風(fēng)速大小恒為v，方向垂直于正常直立的信息亭的豎直表面，大風(fēng)中運(yùn)動(dòng)的空氣與信息亭表面作用后速度變?yōu)榱?。求信息亭正常直立時(shí)，大風(fēng)給它的對(duì)時(shí)間的平均作用力為多大。（2）風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)能的一種方式，風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以將風(fēng)能（氣流的動(dòng)能）轉(zhuǎn)化為電能，其主要部件如圖乙所示。已知某風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片正面迎風(fēng)時(shí)的有效受風(fēng)面積為S，運(yùn)動(dòng)的空氣與受風(fēng)面作用后速度變?yōu)榱?，風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率和空氣密度均保持不變。當(dāng)風(fēng)速為v且風(fēng)向與風(fēng)力發(fā)電機(jī)受風(fēng)面垂直時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的電功率為P。求在同樣的風(fēng)向條件下，風(fēng)速為時(shí)這臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的電功率。利用風(fēng)能發(fā)電時(shí)由于風(fēng)速、風(fēng)向不穩(wěn)定，會(huì)造成風(fēng)力發(fā)電輸出的電壓和功率不穩(wěn)定。請(qǐng)你提出一條合理性建議，解決這一問題。（西城2）上游水庫(kù)下游水庫(kù)Hd23. （18分）十三陵抽水蓄能電站擔(dān)負(fù)著北京地區(qū)調(diào)峰和緊急事故備用電源，改善首都供電質(zhì)量的重要任務(wù)。抽水蓄能電站的工作原理是，在用電低谷時(shí)，電站利用電網(wǎng)多余電能把水抽到高出蓄水池中，到用電高峰時(shí)，再利用蓄水池中的水發(fā)