2009屆新課標(biāo)高考物理試題創(chuàng)新設(shè)計(2

 

 

1.(14分)一個質(zhì)量為m=0.20 kg的小球系于輕質(zhì)彈簧的一端,且套在光滑的豎直的圓環(huán)上,彈簧固定于環(huán)的最高點A,環(huán)的半徑R=0.50 m,彈簧原長L0=0.50 m,勁度系數(shù)為4.8 N/m,如圖所示,若小球從圖示位置B點由靜止開始滑到最低點C時,彈簧的彈性勢能E=0.060 J,求:(1)小球到C點時的速度rC的大小。

   (2)小球在C點時對環(huán)的作用力(g=10 m/s2)。

 

 

 

2.(19分)電子束從陰極K處無初速度釋放,經(jīng)電壓為U0的電場加速后連續(xù)射入水平放置的平行金屬板中央,極板的長度為L,板距為d1,兩極板與互相平行的間距為d2的直長金屬導(dǎo)軌相連,有一根金屬棒AB垂直于導(dǎo)軌在導(dǎo)軌上向右滑動(各處接觸良好),導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,方向如圖所示。(1)若要電子束能順利通過水平放置的平行板而不至于打在極板上,求棒AB垂直向右切割磁感線的速度的取值范圍;(2)在原圖中定性地畫出電子穿過平行板的可能軌道(畫出三條有代表性的)。

 

 

 

 

 

3.(16分)如圖所示是游樂場中的滑道模型,它位于豎直平面內(nèi)。圓弧軌道AO是半徑為R的1/4圓周,在O點軌道的切線是水平的。B點位于水池邊,0、B在同一豎直線上,o、B之間的距離為R,水面與地面在同一水平面內(nèi)。一小滑塊自A點由靜止開始下滑,不計小滑塊與軌道間的摩擦和空氣阻力,求:

    (1)小滑塊剛要到達(dá)0點時,軌道對它的作用力的大;

(2)小滑塊的落水點與B點的距離。

 

 

 

 

 

 

 

2.4.6

   (1)小滑塊恰能運動到圓軌道的最高點O時,滑塊應(yīng)在水  

平軌道上離N點多遠(yuǎn)處釋放?

   (2)這樣釋放的滑塊通過P點時對軌道的壓力是多大?

 

 

2.4.6

求:(1)AB發(fā)生碰撞前,B受到的摩擦力大。

   (2)AB能夠發(fā)生碰撞時,A的初速度v。應(yīng)滿足的條件;

(3)BP能夠發(fā)生碰撞時,A的初速度v0應(yīng)滿足的條件(已知A、B碰撞前后交換速

度)。

 

 

 

 

1.(1)解:小球由B點滑到C點,由動能定理

mvc2=mgR+Rcos60°)+W彈力(4分)

        2.4.6

        vc=3 m/s(2分)

        (2)在C點:F=(2R-L0k=2.4 N(2分)

        設(shè)環(huán)對小球作用力為FN,方向指向圓心

        F+FN-mg=m (4分)

        FN =3.2 N

        小球?qū)Νh(huán)作用力為FN′:

        FN′=- FN =-3.2 N(2分)

        2.解:導(dǎo)體棒向右切割磁感線時產(chǎn)生電動勢方向由A→B(2分),則平行金屬板下板電勢高,上板電勢低,電子束進(jìn)入平行金屬板時將向下偏移;導(dǎo)體棒以速度v運動時,兩板電勢差為U=BLv(2分),設(shè)此時電子恰好擦下板邊沿飛出,則側(cè)移量為,電子飛入電場時速度v0=(3分)

        電子在電場中運動時間為t==l? (3分)

        電子在電場中運動加速度為a= (3分)

        at2=?l2?  v= (3分)

        AB速度v時,均能飛出金屬板間而不打在板上,三條有代表性的軌道分別是①v=0時,不偏轉(zhuǎn)(1分)  ②v=時,擦下邊向下飛出(1分)

               ③0<v<時,向下偏移飛出(1分)

        3.(16分)

           (1)設(shè)小滑塊到達(dá)O點時速度為v,根據(jù)機(jī)械能守恒,有:………(6分)

            設(shè)小滑塊剛要到達(dá)O點時受到的支持力為F,根據(jù)牛頓第二定律,有:

               小滑塊剛要到達(dá)O點時受到的支持力大小為:F=3mg ……………………(4分)

           (2)設(shè)落水點與B點的距離為s,小滑塊離開O點后經(jīng)過t時間落到水面,根據(jù)平拋運動,

            有:

        由以上三式可得:s=2R  …………(6分)

        4.解:(1)由動能定理,設(shè)過O點的速度為v

        qEL-2mgR-μmgL=mv2/2(3分)

        恰能過最高點的條件為mg=mv2 /R (3分)

        解得:L=1.25 m(2分)

        (2)設(shè)滑塊在P點的速度為v1

               qE(L+R)-mgR-μmgL=mv12/2(3分)

        設(shè)滑塊在P點所受的壓力為N,N-qE=mv12/R(2分)

               解得:N=0.6 N(2分)

        由牛頓第三定律,滑塊通過P點時對軌道的壓力大小為0.6 N(1分)

        5.(22分)(1)設(shè)B受到的摩擦力大小為f,則:

            事實上在此題中,即B和c無相對滑動,這是因為當(dāng)時,

        由上兩式可得:,它小于最大靜摩擦力 ,可見靜摩擦力使B和C,

        不發(fā)生相對運動。

          所以AC上滑動時,B受到的摩擦力大小為:…………….(6分)

            (2)AC上滑動時,A向右作勻減速運動。BC以相同的加速度向右作勻加速運動。

            若A運動到B所在位置時,A和B剛好不發(fā)生碰撞時,則A、B、C速度相同。設(shè)三者共同速度為v1,根據(jù)動量守恒定律有:

              在此過程中,根據(jù)功能關(guān)系,有:

            由上兩式可得:

            所以 AB能夠發(fā)生碰撞時,A的初速度v0向應(yīng)滿足的條件為:(8分)

            (3)AB碰撞前后交換速度,碰后AC一起向右作勻加速運動、B向左作勻減速運動。    若B和P剛好不發(fā)生碰撞時,B運動到P所在位置時,AB、C速度相同,設(shè)三者共同速度為v2,根據(jù)動量守恒定律,有:

        在此過程中,根據(jù)功能關(guān)系,有:

        由上兩式可得:

               所以BP能夠發(fā)生碰撞時,A的初速度v0向應(yīng)滿足的條件為:(8分)

         

         


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