高考理綜物理解答題專項(xiàng)集中綜合訓(xùn)練50題含參考答案

高考理綜物理解答題專項(xiàng)集中訓(xùn)練50題含參考答案

學(xué)校:姓名：班級:考號：

一、解答題

1.如圖所示，質(zhì)量為機(jī)“=2kg的木塊A靜止在光滑水平面上，一質(zhì)量為m/^lkg的木塊

B以初速度丫產(chǎn)10m/s沿水平方向向右運(yùn)動，與A碰撞后都向右運(yùn)動，木塊A與擋板碰

撞后立即反彈(設(shè)木塊A與擋板碰撞過程無機(jī)械能損失)，后來木塊A與B發(fā)生二次碰

撞，碰后A、B同向運(yùn)動，速度大小分別為lm/s、4m/s,求：木塊A、B第二次碰撞過

程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能。

\/

Vo\

--------A\

\

~B~\\~A\

\/

//////////////////////////////////Z

【答案】9J

【解析】

【分析】

依題意，第二次碰撞后速度大的物體應(yīng)該在前，由此可知第二次碰后A、B速度方向都

向左，第一次碰撞，規(guī)定向右為正向

mBV(f=mi)vn+mAVA

第二次碰撞，規(guī)定向左為正向

mAVA-niBVB-mBVB+rnA以

可得

VA=4m/s

w=2m/s

2.如圖所示，空間分布著方向平行于紙面且與場區(qū)邊界垂直的有界勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)

度為E,場區(qū)寬度為￡，在緊靠電場右側(cè)的圓形區(qū)域內(nèi)，分布著垂直于紙面向外的勻強(qiáng)

磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B未知，圓形磁場區(qū)域半徑為廠。一質(zhì)量為加，電荷量為4的帶正電

的粒子從A點(diǎn)由靜止釋放后，在M點(diǎn)離開電場，并沿半徑方向射入磁場區(qū)域，然后從N

點(diǎn)射出，。為圓心，NMON=120°,粒子重力可忽略不計(jì)。求：

(1)粒子在電場中加速的時(shí)間；

(2)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。

L

【解析】

【詳解】

(1)粒子在電場中加速，根據(jù)牛頓第二定律有

qE=ma

L=—ar

2

聯(lián)立解得

2mL

(2)設(shè)粒子經(jīng)電場加速后的速度為v,根據(jù)動能定理有

qEL=^mv2

解得

Vm

粒子在磁場中完成了如圖所示的部分圓運(yùn)動

設(shè)其半徑為R,因洛侖茲力提供向心力，所以有

n4

B'w

由幾何關(guān)系得

試卷第2頁，共62頁

—=tan30

R

聯(lián)立解得

3.如圖所示，水平的粗糙軌道與豎直的光滑圓形軌道相連，圓形軌道間不相互重疊，

即小球離開圓形軌道后可繼續(xù)沿水平軌道運(yùn)動.圓形軌道半徑R=0.2m,右側(cè)水平軌道

BC長為L=4m,C點(diǎn)右側(cè)有一壕溝，C、。兩點(diǎn)的豎直高度4=lm,水平距離s=2m,小

球與水平軌道間的動摩擦因數(shù)〃=0.2,重力加速度g=10m/s2.一小球從圓形軌道最低點(diǎn)

8以某一水平向右的初速度出發(fā)，進(jìn)入圓形軌道。

(1)若小球通過圓形軌道最高點(diǎn)A時(shí)給軌道的壓力大小恰為小球的重力大小，求小球

在B點(diǎn)的初速度多大？

(2)若小球從B點(diǎn)向右出發(fā)，在以后的運(yùn)動過程中，小球既不脫離圓形軌道，又不掉

進(jìn)壕溝，求小球在B點(diǎn)的初速度的范圍是多大？

【答案】(1)2百m/s；(2)vs<2m/s或m/sWv脛4m/s或vsN6m/s

【解析】

【詳解】

(1)小球在最高點(diǎn)A處，根據(jù)牛頓第三定律可知軌道對小球的壓力

FN=FN'=mg

根據(jù)牛頓第二定律

VA

FN+mg=m-^

從B到A過程，由動能定理可得

-mg2R=^mv1-mvl

代入數(shù)據(jù)可解得

%=2>/3m/s

⑵情況一：若小球恰好停在。處，對全程進(jìn)行研究，則有

「八12

-jumgL=0--mv]

解得

vz=4m/s

若小球恰好過最高點(diǎn)A,根據(jù)牛頓第二定律

mg=m^

從B到4過程

1,1,

-mg2R=-mv\--mv2

解得

V2=V10m/s

所以當(dāng)Ji6m/sWvBW4m/s時(shí)，小球停在8c間；

情況二：若小球恰能越過壕溝，則有

—jumgL-gmv^.-gmvj

小球做平拋運(yùn)動

.I2

h=2g

S=vct

解得

V3=6m/s

所以當(dāng)VB>6m/s時(shí)，小球越過壕溝；

情況三：若小球剛好能運(yùn)動到與圓心等高位置，則有

-mgR=°-g

解得

V4-2m/s

所以當(dāng)vfl<2m/s時(shí)，小球又沿圓軌道返回。

綜上所述可得，小球在4點(diǎn)的初速度的范圍是

VB<2m/s或>/10m/s<ve<4m/s或ve>6m/s

4.傳統(tǒng)的打氣筒的示意圖如圖中的如圖所示，圓柱形打氣筒A高”，內(nèi)部橫截面積為

S,底部有一單向閥門K,厚度不計(jì)的活塞上提時(shí)外界大氣可從活塞四周進(jìn)入，活塞下

壓時(shí)可將打氣筒內(nèi)氣體推入容器B中。用傳統(tǒng)的打氣筒給自行車打氣時(shí)，不好判斷是否

試卷第4頁，共62頁

已經(jīng)打足了氣，為了解決這一問題，某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)們經(jīng)過思考之后，他們在

傳統(tǒng)打氣筒基礎(chǔ)上進(jìn)行了如下的改裝(圖中的如圖2所示)：該組同學(xué)設(shè)想在打氣筒內(nèi)

壁焊接一卡環(huán)C(體積不計(jì))，調(diào)節(jié)C距氣筒頂部的高度就可以控制容器2中的最終壓

強(qiáng)。已知B的容積YB=3HS,向B中打氣前A、B中氣體初始壓強(qiáng)均為po=l.Oxl()5pa,

設(shè)氣體溫度不變。

圖1圖2

(1)若C距氣筒頂部的高度為則第一次將活塞從打氣筒口壓到C處時(shí)，容器

8中的壓強(qiáng)是多少？

(2)要使容器B中的最終壓強(qiáng)為3po,則〃與H之比應(yīng)為多少？

【答案】(1)1.2x1伊Pa；(2)2：3

【解析】

【詳解】

(1)以A、3中氣體為研究對象，則有

Pi=P。

乂=4HS

K=—HS

-3

根據(jù)玻意耳定律，可得

聯(lián)立解得，容器B中的壓強(qiáng)

P2=1.2xl05pa

(2)以A內(nèi)的氣體為研究對象，有

Pi=P。

%=HS

Pi=3P0

V4=(H-h)S

由玻意耳定律，可得

4匕=4匕

聯(lián)立解得

h:H=2:3

5.如圖所示，平面直角坐標(biāo)系xOy的第二象限內(nèi)存在場強(qiáng)大小為￡,方向與x軸平行

且沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，在第一、三、四象限內(nèi)存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場.現(xiàn)

將一擋板放在第二象限內(nèi)，其與x,y軸的交點(diǎn)M、N到坐標(biāo)原點(diǎn)的距離均為2L,一質(zhì)

量為加，電荷量絕對值為9的帶負(fù)電粒子在第二象限內(nèi)從距1軸為￡、距），軸為2￡的A

點(diǎn)由靜止釋放，當(dāng)粒子第一次到達(dá)y軸上。點(diǎn)時(shí)電場突然消失，若粒子重力不計(jì)，粒子

與擋板相碰后電荷量及速度大小不變，碰撞前后，粒子的速度與擋板的夾角相等（類似

于光反射時(shí)反射角與入射角的關(guān)系），求：

（1）。點(diǎn)的縱坐標(biāo)；

（2）若要使粒子再次打到擋板上，磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值為多少？

（3）磁感應(yīng)強(qiáng)度為多大時(shí)，粒子從A點(diǎn)出發(fā)與擋板總共相碰兩次后到達(dá)C點(diǎn)?這種情況

下粒子從A點(diǎn)出發(fā)到第二次到達(dá)。點(diǎn)的時(shí)間多長？

--XXxxXXX

___XXXXXXX

Ey'NxXXXXX

了7XXXXXXX

XXXXXXX

XXMxXX0XXXXXXX

XXXXXXXXXXXXXX

XXXXXXXXXXXXXX

XXXXXXXXXXXXXX

XXXXXXX-XXXXXXX

(2)2畔;(3)212Em9(2+))12mL

【答案】（1）3L；

NqL3qL4

【解析】

【分析】

【詳解】

粒子運(yùn)動軌跡如下圖

試卷第6頁，共62頁

(1)設(shè)粒子到達(dá)擋板之前的速度為%,由動能定理

解得

“產(chǎn)Vm

粒子與擋板碰撞之后做類平拋運(yùn)動，在X軸方向

L當(dāng)

2m

在y軸方向

y=vot

聯(lián)立解得

y=2L

C點(diǎn)的縱坐標(biāo)為

y+L^3L

(2)粒子到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的沿x軸方向的速度為

…=V產(chǎn)m

沿y軸方向的速度為

此時(shí)粒子在C點(diǎn)的速度為

修返

Vm

粒子的速度方向與X軸的夾角

tan0=—

匕

故

6=45。

磁感應(yīng)強(qiáng)度最大時(shí)，粒子運(yùn)動的軌道半徑為

根據(jù)牛頓第二定律

qvB}-m—

4

要是粒子再次打到擋板上，磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值為

(3)當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為&時(shí)，粒子做半徑為-2的圓周運(yùn)動到達(dá))，軸上的。點(diǎn)，之后做直

線運(yùn)動打到板上，由幾何關(guān)系得

此時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為

此后粒子返回到。點(diǎn)，進(jìn)入磁場后做勻速圓周運(yùn)動，由對稱性可知粒子將到達(dá)。點(diǎn),

接著做直線運(yùn)動到達(dá)C點(diǎn)，從A到板，有

在磁場中做圓周運(yùn)動的時(shí)間

從x軸上。點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動到C點(diǎn)的時(shí)間為

試卷第8頁，共62頁

總時(shí)間為

6.如圖所示，在x軸上方有垂直x。），平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為在x

軸下方有交替分布的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，勻強(qiáng)電場平行于），軸，勻強(qiáng)磁場切=2瓦垂

2

直于X0）,平面，圖象如圖所示.一質(zhì)量為相，電量為-9的粒子在/=時(shí)刻沿著與y

軸正方向成60。角方向從A點(diǎn)射入磁場，f=2r0時(shí)第一次到達(dá)x軸，并且速度垂直于x

軸經(jīng)過C點(diǎn)，C與原點(diǎn)。的距離為3L.第二次到達(dá)x軸時(shí)經(jīng)過x軸上的。點(diǎn)，。與原

點(diǎn)。的距離為4乙，（不計(jì)粒子重力，電場和磁場互不影響,結(jié)果用比、加、q、L表示)

（1）求此粒子從A點(diǎn)射出時(shí)的速度%;

（2）求電場強(qiáng)度&的大小和方向；

（3）粒子在七九時(shí)到達(dá)M點(diǎn)，求M點(diǎn)坐標(biāo)。

E

-11--11-1

￡J111111

11111

11111

'八X%XXXB]XC)12345名)

AXXXX

二、XXXX1

--------二-----------------------AY

O--------c---------------------------B_11

01?1t?1?1?

11t11

—1■■11?11>

C)12345%)

【答案】（）V（2）后=幽；（）（

139L,---)

m2itm2

【解析】

【分析】

【詳解】

（1）設(shè)粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑為眉,由牛頓第二定律得

4年出=吟

根據(jù)題意由幾何關(guān)系可得

3L=R+；R,

聯(lián)立解得

2qB?L

%=

tn

(2)粒子在第一象限磁場中運(yùn)動的周期設(shè)為7；,可得

_2兀m

'qB,,

粒子在第四象限磁場中運(yùn)動的周期設(shè)為心，可得

T2兀m

根據(jù)題意由幾何關(guān)系可得

-7；=-r

330

可得

7]=4ro

T?-2:)

綜上可以判斷3r°-4%粒子在第四象限的磁場中剛好運(yùn)動半個(gè)周期，半徑為

2三

由牛頓第二定律得

4匕&=m-3-

/v,

2/0-3r0粒子做勻減速直線運(yùn)動，

qE=ma

v2=v,-at

綜上解得

E血

2nm

(3)由題意知，粒子在隊(duì)時(shí)剛在第四象限做完半個(gè)圓周運(yùn)動，得

x=9L

試卷第10頁，共62頁

粒子在電場中減速運(yùn)動的時(shí)間為,由運(yùn)動學(xué)公式可得

尸一小+匕兒

聯(lián)立解得

3"

y=--------

2

3九L

聯(lián)立可得點(diǎn)的坐標(biāo)為（

M93一~2~‘°

7.如圖所示，導(dǎo)熱良好的汽缸中用不計(jì)質(zhì)量的活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，光滑

活塞的橫截面積S=100cm2,初始時(shí)刻氣體溫度為27℃,活塞到氣缸底部的距離為h.現(xiàn)

對汽缸緩緩加熱使汽缸內(nèi)的氣體溫度升高到t,然后保持溫度不變，在活塞上輕輕放一

質(zhì)量為m=20kg的重物，使活塞緩慢下降到距離底部1.5h的位置.已知大氣壓強(qiáng)

po=l.OxlO5pa,環(huán)境溫度保持不變，g取lOm*2,

①求t.

②判斷活塞下降的過程氣體是吸熱還是放熱，并說明理由.

【答案】①267℃；②放熱.

【解析】

【詳解】

①緩慢加熱，氣體做等壓變化，故

匕=匕

ZT2

使活塞緩慢下降到距離底部1.5〃的位置，氣體做等溫變化

piSh=p2sh2

pi=po

=Po+等

J

聯(lián)立代入數(shù)據(jù)解得

Q26TC

②放熱.溫度不變，所以內(nèi)能不變，體積變小對內(nèi)做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律

△U=W+Q

可得

2<0

故放熱。

8.如圖所示，在光滑的水平面上放置一個(gè)質(zhì)量為2根的木板B,B的左端放置一個(gè)質(zhì)量

為加的物塊A,已知A、B之間的動摩擦因數(shù)為〃，現(xiàn)有質(zhì)量為機(jī)的小球以水平速度%

飛來與A物塊碰撞后立即粘住，在整個(gè)運(yùn)動過程中物塊A始終未滑離木板B,且物塊

A和小球均可視為質(zhì)點(diǎn)（重力加速度g）,求：

①物塊A相對B靜止后的速度大?。?/p>

②木板B至少多長。

......,.......?

~77/7777777777777777777777

v

【r答必案必】、①今%；②77o^

416〃g

【解析】

【詳解】

①設(shè)小球和物體A碰撞后二者的速度為匕，三者相對靜止后速度為匕，規(guī)定向右為正方

向，根據(jù)動量守恒得

mv0=2〃?匕

2mv}=4機(jī)彩

聯(lián)立解得

匕言

②當(dāng)A在木板B上滑動時(shí)，系統(tǒng)損失的動能轉(zhuǎn)化為摩擦熱，設(shè)木板B的長度為￡,假

設(shè)A剛好滑到B的右端時(shí)共速，則由能量守恒得

g-2mv~-—■4/MVJ=〃，2mgl

聯(lián)立解得

L=-^-

6〃g

9.如圖所示，質(zhì)量機(jī)=lkg的導(dǎo)熱氣缸倒扣在水平地面上，A為一T型活塞，氣缸內(nèi)充

有理想氣體。氣缸的橫截面積S=2xl（Hm2,當(dāng)外界溫度為仁27e時(shí);氣缸對地面恰好沒

有壓力，此時(shí)活塞位于氣缸中央.不計(jì)氣缸壁厚度，內(nèi)壁光滑，活塞始終在地面上靜止

不動，大氣壓強(qiáng)為p0=lxl（）5pa,g=10m/s2。求：

（1）氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)；

（2）環(huán)境溫度升高時(shí)，氣缸緩慢上升，溫度至少升高到多少時(shí)，氣缸不再上升。

試卷第12頁，共62頁

(3)氣缸不再上升后，溫度繼續(xù)升高，從微觀角度解釋壓強(qiáng)變化的原因。

【答案】(1)1.5xlO5pa；(2)600K：(3)溫度升高，分子平均動能增大，體積不變，

分子密度不變，所以壓強(qiáng)變大

【解析】

【詳解】

(1)氣缸恰好對地面沒有壓力，對氣缸

mg+poS=pS

解得

p=1.5xlO5Pa

(2)氣缸緩慢上升，氣體壓強(qiáng)不變，則

0.5V_V

了=石

解得

乃=600K

(3)溫度升高，分子平均動能增大，體積不變，分子密度不變，所以壓強(qiáng)變大。

10.如圖所示，質(zhì)量為M=8kg的小車停放在光滑水平面上，在小車右端施加一水平恒

力F,當(dāng)小車向右運(yùn)動速度達(dá)到%=3m/s時(shí)，在小車的右端輕輕放置一質(zhì)量加=2kg的

小物塊，經(jīng)過"=2s的時(shí)間，小物塊與小車保持相對靜止。已知小物塊與小車間的動摩

擦因數(shù)〃=0.2,假設(shè)小車足夠長，g取10m/s2,求:

F

M

7777^7^7777777777777777777777777777^7/777777777777777777777

(1)水平恒力F的大??；

(2)從小物塊放到車上開始經(jīng)過匚4s小物塊相對地面的位移;

(3)整個(gè)過程中摩擦產(chǎn)生的熱量。

【答案】(1)8N；(2)13.6m；(3)⑵

【解析】

【分析】

【詳解】

（1）設(shè)小物塊與小車保持相對靜止時(shí)的速度為V,對于小物塊，在〃=2s時(shí)間內(nèi)，做勻

加速運(yùn)動，則有

Rmg=ma]

對于小車，做勻加速運(yùn)動，則有

F-7g=Ma2

"%+研

聯(lián)立以上各式，解得

F=8N

（2）對于小物塊，在開始〃=2s時(shí)間內(nèi)運(yùn)動的位移為

12

X=~aA

此后小物塊仍做勻加速運(yùn)動，加速度大小為。3，則有

F=(M+m)〃3

迎=砧(11)+1。-小

x=x[+x2

聯(lián)立以上各式，解得

x=13.6m

（3）整個(gè)過程中只有前2s物塊與小車有相對位移，小車位移

1、

%3=%4+/出7

相對位移

△%=工3-X

則摩擦產(chǎn)生的熱量

Q=juing^x=12J

11.如圖所示，截面為三角形透明介質(zhì)的三棱鏡，三個(gè)頂角分別為

乙4=60,NB=75,NC=45,介質(zhì)的折射率”=G，現(xiàn)有一束光線沿MN方向射到棱鏡

試卷第14頁，共62頁

的A8面上，入射角的大小i=60。，光在真空中的傳播速度c=3xl()Xm/s,求：

①光在棱鏡中傳播的速率；

②畫出此束光線進(jìn)入棱鏡后又射出棱鏡的光路圖，要求寫出必要的計(jì)算過程。(不考慮

返回到A3和BC面上的光線)

B

【答案】①GxlO'm/s；②光路圖和計(jì)算過程見詳解。

【解析】

【詳解】

①根據(jù)折射率與光在介質(zhì)中的傳播速度關(guān)系

C

n=—

V

可得光在棱鏡中傳播的速率為

v=—=^-^2-m/s=\/3xlO8m/s

nV3

②設(shè)此束光從AB面射入棱鏡后的折射角為乙由折射定律

sin/

n=----

sinr

解得

sinisin6001

sinr=-----=——T=-=—

nyj32

即

r=30°

顯然光線從AB射入棱鏡后的折射光線NP平行于底邊AC,由圖中幾何關(guān)系可得，光線

在面上的入射角6=45。，設(shè)發(fā)生全反射的臨界角為C,則有

sinC=—=——

n3

sin〃=——

2

可得

0>C

故光線在BC面上發(fā)生全反射后，根據(jù)幾何知識和反射定律得知，光線將垂直于底面AC

方向由圖中。點(diǎn)射出棱鏡，光路如圖所示

B

12.如圖所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌與水平面間的夾角a=30。，導(dǎo)軌間距為/=0.50m,金

屬桿"、cd的質(zhì)量均為m=1.0kg,電阻均為r=0.10C,垂直于導(dǎo)軌水平放置.整個(gè)裝

置處于勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于軌道平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.0T.用平行于導(dǎo)

軌方向的拉力拉著外桿沿軌道以某一速度勻速上升時(shí)，cd桿保持靜止.不計(jì)導(dǎo)軌的電

阻，導(dǎo)軌和桿外、cd之間是光滑的，重力加速度g=10m/s2.求：

(1)回路中感應(yīng)電流/的大小.

(2)拉力做功的功率.

(3)若某時(shí)刻將〃桿固定，同時(shí)將外桿上拉力廠增大至原來的2倍，求當(dāng)時(shí)桿速度

v/=2m/s時(shí)桿的加速度和回路電功率Pi

【答案】(1)5A；(2)10W；(3)5m/s2；20W.

【解析】

【分析】

【詳解】

(1)cd桿保持靜止有

〃?gsina=//B

得到

/=?^=5A

Bl

(2)。〃桿勻速上升，拉力

F=mgsina+IlB=2fngsina=1ON

ab桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢

試卷第16頁，共62頁

E=Blv=L2r

得到

v=lm/s

拉力做功的功率

P=Fn=10W

(3)當(dāng)尸=20N,M桿速度刃時(shí)，產(chǎn)生的電動勢

E=BM=2Y

D-py,

R=B//=^-^=10N

安2〃

由牛頓第二定律

F-mgsina-F；i=ma

得到

<7=5m/s2

回路電功率

E2

P/=—=20W

2r

13.如圖所示，水平軌道與豎直平面內(nèi)的圓弧軌道平滑連接后固定在水平地面上，圓弧

軌道8端的切線沿水平方向。質(zhì)量”=1.0kg的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))在水平恒力尸=10.0N

的作用下，從A點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動，當(dāng)滑塊運(yùn)動的位移x=0.50m時(shí)撤去力凡已知A、

B之間的距離xo=l.Om,滑塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)〃=0.10,取g=10m/s2。求:

(1)在撤去力產(chǎn)時(shí)，滑塊的速度大小；

(2)滑塊通過B點(diǎn)時(shí)的動能；

(3)滑塊通過B點(diǎn)后，能沿圓弧軌道上升的最大高度/?=0.35m,求滑塊沿圓弧軌道上

升過程中克服摩擦力做的功。

【答案】(1)3.0m/s；(2)4.0J；(3)0.50J

【解析】

【分析】

【詳解】

(1)滑動摩擦力為

f="mg

設(shè)滑塊的加速度為4,根據(jù)牛頓第二定律可得

F-[img=maA

解得

a,=9.0m/s2

設(shè)滑塊運(yùn)動位移為0.50m時(shí)的速度大小為v,根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式

2

v=2atx

解得

v=3.0m/s

(2)設(shè)滑塊通過B點(diǎn)時(shí)的動能為EkB,從A到B運(yùn)動的過程中，依據(jù)動能定理有

%=3

Fx-執(zhí)。=EkB

解得

%=4.0J

(3)設(shè)滑塊沿圓弧軌道上升過程中克服摩擦力做功為叼，根據(jù)動能定理有

-mgh-Wf=V)-EkB

解得

Wf=0.50J

14.人站在小車上和小車一起以速度vo沿光滑水平面向右運(yùn)動.地面上的人將一小球

以速度v沿水平方向向左拋給車上的人，人接住后再將小球以同樣大小的速度v水平向

右拋出，接和拋的過程中車上的人和車始終保持相對靜止.重復(fù)上述過程，當(dāng)車上的人

將小球向右拋出n次后，人和車速度剛好變?yōu)?.已知人和車的總質(zhì)量為M,求小球的

質(zhì)量m.

【答案】

【解析】

試卷第18頁，共62頁

【詳解】

試題分析：以人和小車、小球組成的系統(tǒng)為研究對象，車上的人第一次將小球拋出，規(guī)

定向右為正方向，由動量守恒定律：Mvo-mv=Mvi+mv

得：v,=v0--

車上的人第二次將小球拋出，由動量守恒:

Mvi-mv=Mv2+mv

俎c2mv

得小=%-2?獷

同理，車上的人第n次將小球拋出后，有-一〃爺

由題意vn=0,

得：加=芋&

2nv

考點(diǎn)：動量守恒定律

15.1966年33歲的華裔科學(xué)家高銀首先提出光導(dǎo)纖維傳輸大量信息的理論，43年后高

銀因此獲得2009年諾貝爾物理學(xué)獎。如圖所示，一長為心的直光導(dǎo)纖維，外套的折射

率為〃”內(nèi)芯的折射率為"2,一束單色光從圖中0,點(diǎn)進(jìn)入內(nèi)芯斜射到內(nèi)芯與外套的介

質(zhì)分界面M點(diǎn)上恰好發(fā)生全反射，。/。2為內(nèi)芯的中軸線，真空中的光速為以求:

①該單色光在內(nèi)芯與外套的介質(zhì)分界面上發(fā)生全反射時(shí)臨界角C的正弦值;

②該單色光在光導(dǎo)纖維中的傳播時(shí)間。

【答案】①sinC=%②/=叢

?2CH,

【解析】

【詳解】

①由光的折射定律，則有

n,sin0.

=—=------L

"/?!sinC

當(dāng)a=90。時(shí)

sinC=—

②根據(jù)幾何關(guān)系，則有

sin。?

因傳播速度

而傳播時(shí)間

聯(lián)立解得

Lft；

16.一勁度系數(shù)仁800N/m的輕質(zhì)彈簧兩端分別連接著質(zhì)量均為12kg的物體A、B,將

它們豎直靜止放在水平面上，如圖所示.現(xiàn)將一豎直向上的變力/作用在A上，使4

開始向上做勻加速運(yùn)動，經(jīng)0.40s物體B剛要離開地面.g=10m/s2,試求：

r////zz//J/zz

(1)物體B剛要離開地面時(shí)，A物體的速度以;

(2)此過程中物體A重力勢能的改變量.

【答案】(1)1.5m/s；(2)36J

【解析】

【詳解】

(1)開始時(shí)

當(dāng)物體8剛要離地面時(shí)

可得

x/=X2=0.15m

xi+X2=~at2

試卷第20頁，共62頁

得

VA=1.5m/s

（2）物體A重力勢能增大

△EpA=mAg（X/+X2）=36J

17.如圖所示，一個(gè)邊緣帶有凹槽的金屬圓環(huán)，沿其直徑裝有一根長2L的金屬桿AC,

可繞通過圓環(huán)中心的水平軸。轉(zhuǎn)動。將一根質(zhì)量不計(jì)的足夠長細(xì)繩一端固定于槽內(nèi)并將

繩繞于圓環(huán)槽內(nèi)，繩子的另一端懸掛了一個(gè)質(zhì)量為根的物體。圓環(huán)的一半處在磁感應(yīng)強(qiáng)

度為8,方向垂直環(huán)面向里的勻強(qiáng)磁場中?，F(xiàn)將物體由靜止釋放，若金屬圓環(huán)和金屬桿

單位長度的電阻均為R忽略所有摩擦和空氣阻力。

B

XXX

mlI

（1）設(shè)某一時(shí)刻圓環(huán)轉(zhuǎn)動的角速度為@0,且OA邊在磁場中，求出此時(shí)金屬桿OA產(chǎn)

生電動勢的大小；

（2）求出物體在下落中可達(dá)到的最大速度；

（3）當(dāng)物體下落達(dá)到最大速度后，金屬桿OC段剛要進(jìn)入磁場時(shí)，桿的A、。兩端之間

電壓多大？

【答案】（1）18乃g；（2）2弁產(chǎn)）;（3）出警（1+彳）

2DLB2

【解析】

【詳解】

（1）已知金屬桿轉(zhuǎn)動的角速度，OA產(chǎn)生的電動勢為

E=BL^=-Bl｝（oa

22

（2）等效電路如圖所示，兩個(gè)半圓部分的電阻并聯(lián)后與另一半半徑上的電阻串聯(lián)

R外2=LR；I-LR

B

XXX

ffllI

當(dāng)達(dá)到最大速度時(shí)，重物的重力的功率等于電路中消耗的電功率

E2E2

mgv=——=---------------

R總R外i+R外2+r

其中

v=cooL

聯(lián)立以上公式，解得

_2mgR（4+兀）

“一B2L

（3）當(dāng)物體下落達(dá)到最大速度后，桿受到的安培力的力矩與物體的力矩相等，得

BIL^=mgL

所以。4上的電流大小為

BL

當(dāng)0C段剛要進(jìn)入磁場時(shí)

%=等（竿+"）=誓（】+9

DLZo2

18.如圖所示，絕熱氣缸封閉一定質(zhì)量的理想氣體，被重量為G的絕熱活塞分成體積

相等的M、N上下兩部分，氣缸內(nèi)壁光滑，活塞可在氣缸內(nèi)自由滑動.設(shè)活塞的面積為

S,兩部分的氣體的溫度均為To,M部分的氣體壓強(qiáng)為Po,現(xiàn)把M、N兩部分倒置，仍

要使兩部分體積相等，需要把M的溫度加熱到多大?

【答案】（1+“兀

【解析】

【詳解】

試題分析：設(shè)加熱后M的溫度為T

試卷第22頁，共62頁

倒置前后N部分的氣體壓強(qiáng)不變均為PN=P°+W

G

Pn

對M部分倒置前后列方程P0_S；T=(\+—)T?

T~~f~Sp°

考點(diǎn)：氣體實(shí)驗(yàn)定律

19.水利發(fā)電具有防洪、防旱、減少污染多項(xiàng)功能，是功在當(dāng)代，利在千秋的大事，現(xiàn)

在水力發(fā)電已經(jīng)成為我國的重要能源之：某河流水流量為40m3/s,現(xiàn)在欲在此河段上

筑壩安裝一臺發(fā)電功率為lOOOkW的發(fā)電機(jī)發(fā)電，采用高壓輸電，高壓輸電線的總電阻

為5C,損耗總功率的5%.求：

(1)設(shè)發(fā)電機(jī)輸出電壓為500V,則所用理想升壓變壓器原副線圈匝數(shù)比應(yīng)是多大；

(2)若所用發(fā)電機(jī)總效率為50%,則攔河壩要建多高.(水的密度〃=1.0xl03kg/m3,重

力加速度g取10m/s2)

【答案】(1)，(2)5m

【解析】

【分析】

【詳解】

(1)根據(jù)導(dǎo)線上的功率損失等于導(dǎo)線電阻的熱功率可得

2

0.05P=Z2/?

解得升壓變壓器次級的電流

/2-100A

對變壓器初級

P=UJ\

解得初級電流

Z/=2000A

根據(jù)變壓器匝數(shù)和電流的關(guān)系

旦=b=_L

々/120

(2)設(shè)時(shí)間f內(nèi)通過發(fā)電機(jī)的水流體積為

V=Qt

又

m=pV

由能量關(guān)系可得

50%mgh

￡一

解得

〃二5m

20.如圖所示，有一內(nèi)表面光滑的金屬盒，底面長為L=1.2m,質(zhì)量為m/=lkg,放在水

平面上，與水平面間的動摩擦因數(shù)為"二0.2,在盒內(nèi)最右端放一半徑為『0.1m的光滑金

屬球，質(zhì)量為機(jī)2=lkg,現(xiàn)在盒的左端，給盒一個(gè)初速度u=3m/s（盒壁厚度，球與盒發(fā)

生碰撞的時(shí)間和能量損失均忽略不計(jì)，g取10m/s2）求：金屬盒從開始運(yùn)動到最后靜止

所經(jīng)歷的時(shí)間？

1.2m

【答案】0.75s

【解析】

【詳解】

根據(jù)動能定理，則從開始運(yùn)動到左壁與小球相碰有

:見十一^見聲=一〃（仍+m2）g{L-2r）

解得盒與球第一次碰撞速度

v/=lm/s

此過程經(jīng)歷的時(shí)間為

L-2r1.2-0.2

s=0.5s

V4-V,3+1

22

由于小球和盒子發(fā)生彈性碰撞，故碰撞完后交換速度，即小球速度為lm/s,盒子速度

為零，此后小球在盒內(nèi)的運(yùn)動時(shí)間為

小球與盒子再次相碰后，再次交換速度，盒子速度為lm/s,小球速度為零，則由動量

定理可知盒子運(yùn)動的時(shí)間白滿足