历年高考物理计算大题 43页

‎2011年江苏高考物理（非常详细的解答）‎ a b e d c 图1‎ uab/V t/s O ‎400‎ ‎-400‎ ‎0.01‎ ‎0.02‎ 图2‎ ‎13．（15分）图1为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的u-t图象如图2所示。若只在ce间接一只Rce=400Ω的电阻，或只在de间接一只Rde=225Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80W。‎ ‎⑴请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式；‎ ‎⑵求只在ce间接400Ω的电阻时，原线圈中的电流I1；‎ ‎⑶求ce和de 间线圈的匝数比。‎ ‎13、【解析】（1）由题13-2图知，电压瞬时值 ‎（2）电压有效值 ，理想变压器 ，原线圈中的电流 ‎ 解得：（或）‎ ‎（3）设ab间匝数为n1，，由题意知 ，解得： ，代入数据得.‎ m M ‎30º ‎14．（16分）如图所示，长为L、内壁光滑的直管与水平地面成30°角固定放置。将一质量为m的小球固定在管底，用一轻质光滑细线将小球与质量为M=km的小物块相连，小物块悬挂于管口。现将小球释放，一段时间后，小物块落地静止不动，小球继续向上运动，通过管口的转向装置后做平抛运动，小球在转向过程中速率不变。（重力加速度为g）‎ ‎⑴求小物块下落过程中的加速度大小；‎ ‎⑵求小球从管口抛出时的速度大小；‎ ‎⑶试证明小球平抛运动的水平位移总小于 ‎14、(1) (2) (k>2) (3) 见解析 ‎【解析】(1) 设细线中的张力为T，根据牛顿第二定律 且 解得：‎ ‎ (2) 设M落地时的速度大小为v，m射出管口时速度大小为v0，M落地后m的加速度为a0。‎ 根据牛顿第二定律 ‎ 匀变速直线运动 ‎ ‎ ‎ 解得： (k>2)‎ ‎ (3) 平抛运动 ‎ ‎ 解得 因为，所以，得证。‎ ‎15．（16分）某种加速器的理想模型如图1所示：两块相距很近的平行小极板中间各开有一小孔a、b，两极板间电压uab的变化图象如图2所示，电压的最大值为U0、周期为T0，在两极板外有垂直纸面向里的匀强磁场。若将一质量为m0、电荷量为q的带正电的粒子从板内a孔处静止释放，经电场加速后进入磁场，在磁场中运动时间T0后恰能再次从a 孔进入电场加速。现该粒子的质量增加了。(粒子在两极板间的运动时间不计，两极板外无电场，不考虑粒子所受的重力)‎ ‎⑴若在t=0时刻将该粒子从板内a孔处静止释放，求其第二次加速后从b孔射出时的动能；‎ ‎⑵现要利用一根长为L的磁屏蔽管（磁屏蔽管置于磁场中时管内无磁场，忽略其对管外磁场的影响），使图1中实线轨迹（圆心为O）上运动的粒子从a孔正下方相距L处的c孔水平射出，请在答题卡图上的相应位置处画出磁屏蔽管；‎ ‎⑶若将电压uab的频率提高为原来的2倍，该粒子应何时由板内a孔处静止开始加速，才能经多次加速后获得最大动能？最大动能是多少？‎ O uab U0‎ ‎-U0‎ T0‎ ‎2T0‎ ‎3T0‎ t 图2‎ L L 磁屏蔽管 图1‎ a b c ‎15、(1) (2)如图 (3) ‎ ‎【解析】(1) 质量为m0的粒子在磁场中作匀速圆周运动， ‎ 则 当粒子的质量增加了，其周期增加 根据题图可知，粒子第一次的加速电压 粒子第二次的加速电压 粒子射出时的动能 ‎ 解得 ‎(2) 磁屏蔽管的位置如图所示 ‎ (3) 在时，粒子被加速，则最多连续被加速的次数 ‎，得 分析可得，粒子在连续被加速的次数最多，且时也被加速的情况时，最终获得的动能最大。‎ 粒子由静止开始被加速的时刻 (n=0,1,2,……)‎ 最大动能 解得 .‎ ‎22．（16分）‎ ‎ 如图所示，长度为l的轻绳上端固定在O点，下端系一质量为m的小球（小球的大小可以忽略）。‎ 在水平拉力F的作用下，轻绳与竖直方向的夹角为，‎ 小球保持静止，画出此时小球的受力图，并求力F的大小。 ‎ 由图示位置无初速度释放小球，求当小球通过最低点 时的速度大小及轻绳对小球的拉力。不计空气阻力。‎ 解析：（1）受力图见图 ‎ 根据平衡条件，的拉力大小F=mgtanα ‎（2）运动中只有重力做功，系统机械能守恒 ‎ ‎ 则通过最低点时，小球的速度大小 T F mg ‎ ‎ 根据牛顿第二定律 ‎ 解得轻绳对小球的拉力 ‎ ，方向竖直向上 ‎23.(18分)‎ ‎ 利用电场和磁场，可以将比荷不同的离子分开，这种方法在化学分析和原子核技术等领域有重要的应用。‎ 如图所示的矩形区域ABCD（AC边足够长）中存在垂直于纸面的匀强磁场，A处有一狭缝。离子源产生的离子，经静电场加速后穿过狭缝沿垂直于GA边且垂于磁场的方向射入磁场，运动到GA边，被相应的收集器收集，整个装置内部为真空。‎ 已知被加速度的两种正离子的质量分别是和，电荷量均为 ‎。加速电场的电势差为U，离子进入电场时的初速度可以忽略，不计重力，也不考虑离子间的相互作用。‎ ‎（1）求质量为的离子进入磁场时的速率；‎ ‎（2）当感应强度的大小为B时，求两种离子在GA边落点的间距s；‎ ‎（3）在前面的讨论中忽略了狭缝宽度的影响，实际装置中狭缝具有一定宽度。若狭缝过宽，可能使两束离子在GA边上的落点区域受叠，导致两种离子无法完全分离。‎ ‎ 设磁感应强度大小可调，GA边长为定值L，狭缝宽度为d，狭缝右边缘在A处；离子可以从狭缝各处射入磁场，入射方向仍垂直于GA边且垂直于磁场。为保证上述两种离子能落在GA边上并被完全分离，求狭缝的最大宽度。‎ R1的最大值满足 ‎ 得 ‎ 求得最大值 ‎ ‎24.（20分）‎ 静电场方向平行于x轴，其电势随x的分布可简化为如图所示的折线，图中和d为已知量。一个带负电的粒子在电场中以x=0为中心，沿x轴方向做周期性运动。已知该粒子质量为m、电量为-q，其动能与电势能之和为-A（0rk+1），‎ ‎，在相应轨道上质子对应的速度大小分别为vk，vk+1，D1、D2之间的电压为U，由动能定理知 ⑧‎ 由洛伦兹力充当质子做圆周运动的向心力，知，则 ⑨‎ 整理得 ⑩‎ 因U、q、m、B均为定值，令，由上式得 ⑾‎ 相邻轨道半径rk+1，rk+2之差 同理 ‎ 因为rk+2> rk，比较，得 说明随轨道半径r的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差减小 方法二：‎ 设k（k∈N*）为同一盒子中质子运动轨道半径的序数，相邻的轨道半径分别为rk，rk+1（rk>rk+1），‎ ‎，在相应轨道上质子对应的速度大小分别为vk，vk+1，D1、D2之间的电压为U 由洛伦兹力充当质子做圆周运动的向心力，知，故 ⑿‎ 由动能定理知，质子每加速一次，其动能增量 ⒀‎ 以质子在D2盒中运动为例，第k次进入D2时，被电场加速（2k﹣1）次 速度大小为 ⒁‎ 同理，质子第（k+1）次进入D2时，速度大小为 综合上述各式可得 整理得，‎ 同理，对于相邻轨道半径rk+1，rk+2，，整理后有 ‎ 由于rk+2> rk，比较，得 说明随轨道半径r的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差减小，用同样的方法也可得到质子在D1盒中运动时具有相同的结论。‎ ‎22．（14分）‎ ‎（1）开普勒行星运动第三定律指出：行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转周期T的二次方成正比，即，k是一个对所有行星都相同的常量。将行星绕太阳的运动按圆周运动处理，请你推导出太阳系中该常量k的表达式。已知引力常量为G，太阳的质量为M太。‎ ‎（2）开普勒定律不仅适用于太阳系，它对一切具有中心天体的引力系统（如地月系统）都成立。经测定月地距离为3.84×108m，月球绕地球运动的周期为2.36×106S，试计算地球的质M地。（G=6.67×10-11Nm2/kg2，结果保留一位有效数字）‎ 解析：（1）因行星绕太阳作匀速圆周运动，于是轨道的半长轴a即为轨道半径r。根据万有引力定律和牛顿第二定律有 ‎ ①‎ ‎ 于是有 ②‎ 即 ③‎ ‎（2）在月地系统中，设月球绕地球运动的轨道半径为R，周期为T，由②式可得 ‎ ④‎ 解得 M地=6×1024kg ⑤‎ ‎（M地=5×1024kg也算对）‎ ‎23．（16分）‎ x y O P B ‎ 如图所示，在以坐标原点O为圆心、半径为R的半圆形区域内，有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度为B，磁场方向垂直于xOy平面向里。一带正电的粒子（不计重力）从O点沿y轴正方向以某一速度射入，带电粒子恰好做匀速直线运动，经t0时间从P点射出。‎ ‎（1）求电场强度的大小和方向。‎ ‎（2）若仅撤去磁场，带电粒子仍从O点以相同的速度射入，经时间恰从半圆形区域的边界射出。求粒子运动加速度的大小。‎ ‎（3）若仅撤去电场，带电粒子仍从O点射入，且速度为原来的4倍，求粒子在磁场中运动的时间。‎ 解析：（1）设带电粒子的质量为m，电荷量为q，初速度为v，电场强度为E。可判断出粒子受到的洛伦磁力沿x轴负方向，于是可知电场强度沿x轴正方向 且有 qE=qvB ①‎ 又 R=vt0 ②‎ 则 ③‎ ‎（2）仅有电场时，带电粒子在匀强电场中作类平抛运动 在y方向位移 ④‎ 由②④式得 ⑤‎ 设在水平方向位移为x，因射出位置在半圆形区域边界上，于是 ‎ ‎ 又有 ⑥‎ 得 ⑦‎ ‎（3）仅有磁场时，入射速度，带电粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动，设轨道半径为r，由牛顿第二定律有 ‎ ⑧‎ 又 qE=ma ⑨‎ 由⑦⑧⑨式得 ⑩‎ 由几何关系 即 带电粒子在磁场中运动周期 ‎ ‎ 则带电粒子在磁场中运动时间 ‎ ‎ 所以 ‎24．（20分）‎ M m v0‎ O P L 如图所示，质量M=‎2kg的滑块套在光滑的水平轨道上，质量m=‎1kg的小球通过长L=‎0.5m的轻质细杆与滑块上的光滑轴O连接，小球和轻杆可在竖直平面内绕O轴自由转动，开始轻杆处于水平状态，现给小球一个竖直向上的初速度v0=‎4 m/s，g取‎10m/s2。‎ ‎（1）若锁定滑块，试求小球通过最高点P时对轻杆的作用力大小和方向。‎ ‎（2）若解除对滑块的锁定，试求小球通过最高点时的速度大小。‎ ‎（3）在满足（2）的条件下，试求小球击中滑块右侧轨道位置点与小球起始位置点间的距离。‎ 解析：（1）设小球能通过最高点，且此时的速度为v1。在上升过程中，因只有重力做功，小球的机械能守恒。则 ‎ ‎ ①‎ ‎ ②‎ ‎ 设小球到达最高点时，轻杆对小球的作用力为F，方向向下，则 ‎ ③‎ ‎ 由②③式，得 F=2N ④ ‎ ‎ 由牛顿第三定律可知，小球对轻杆的作用力大小为2N，方向竖直向上。‎ ‎ （2）解除锁定后，设小球通过最高点时的速度为v2，此时滑块的速度为V。在上升过程中，因系统在水平方向上不受外力作用，水平方向的动量守恒。以水平向右的方向为正方向，有 ‎ ⑤‎ ‎ 在上升过程中，因只有重力做功，系统的机械能守恒，则 ‎ ⑥‎ ‎ 由⑤⑥式，得 v2=‎2m/s ⑦‎ ‎ （3）设小球击中滑块右侧轨道的位置点与小球起始点的距离为s1，滑块向左移动的距离为s2，任意时刻小球的水平速度大小为v3，滑块的速度大小为V/。由系统水平方向的动量守恒，得 ‎ ⑦‎ ‎ 将⑧式两边同乘以，得 ‎ ⑨‎ ‎ 因⑨式对任意时刻附近的微小间隔都成立，累积相加后，有 ‎ ‎ 又 ‎ 由式得 ‎2011广东高考物理试题 ‎35、（18分）如图19（a）所示，在以O为圆心，内外半径分别为和的圆环区域内，存在辐射状电场和垂直纸面的匀强磁场，内外圆间的电势差U为常量，,一电荷量为+q，质量为m的粒子从内圆上的A点进入该区域，不计重力。‎ 已知粒子从外圆上以速度射出，求粒子在A点的初速度的大小 若撤去电场，如图19（b）,已知粒子从OA延长线与外圆的交点C以速度射出，方向与OA延长线成45°角，求磁感应强度的大小及粒子在磁场中运动的时间 在图19（b）中，若粒子从A点进入磁场，速度大小为，方向不确定，要使粒子一定能够从外圆射出，磁感应强度应小于多少？‎ ‎35、解析： ‎ O/‎ r ‎（1）由动能定理：Uq=mv12-mv02 ①‎ 得：v0= ‎ ‎（2）如右图：粒子在磁场中作圆周运动的半径为r，则r2=2()2 ②‎ B1qv2=m ③‎ R V3‎ 由②③得：B1= ‎ T= ④‎ t = ⑤‎ 由④⑤ t =‎ ‎（3）由B2qv3=m ⑥可知，B越小，R越大。与磁场边界相切的圆的最大半径为 ‎ R= ⑦‎ 所以 B2＜‎ 答案：（1）v0=‎ ‎（2）B1= t =‎ ‎（3）B2＜‎ ‎36、（18分）如图20所示，以A、B和C、D为端点的两半圆形光滑轨道固定于竖直平面内，一滑板静止在光滑水平地面上，左端紧靠B点，上表面所在平面与两半圆分别相切于B、C。一物块被轻放在水平匀速运动的传送带上E点，运动到A时刚好与传送带速度相同，然后经A沿半圆轨道滑下，再经B滑上滑板。滑板运动到C时被牢固粘连。物块可视为质点，质量为m，滑板质量M=‎2m，两半圆半径均为R，板长l =6.5R，板右端到C的距离L在R＜L＜5R范围内取值。E距A为S=5R，物块与传送带、物块与滑板间的动摩擦因素均为μ=0.5，重力加速度取g.‎ 求物块滑到B点的速度大小；‎ 试讨论物块从滑上滑板到离开滑板右端的过程中，克服摩擦力做的功Wf与L的关系，并判断物块能否滑到CD轨道的中点。‎ ‎36、解析： ‎ ‎（1）μmgs+mg·2R=mvB2 ①‎ 所以 vB=3‎ ‎（2）设M滑动x1,m滑动x2二者达到共同速度v,则 mvB=(M+m)v ②‎ ‎ μmgx1=mv2 ③ ‎ ‎ —μmgx2=mv2—mvB2 ④‎ 由②③④得v=, x1=2R, x2=8R 二者位移之差△x= x2—x1=6R＜6.5R，即滑块未掉下滑板 讨论：‎ R＜L＜2R时，Wf=μmg(l+L)= mg（6.5R+L）‎ ‎2R≤L＜5R时，Wf=μmgx2+μmg(l—△x)=4.25mgR＜4.5mgR，即滑块速度不为0，滑上右侧轨道。‎ 要使滑块滑到CD轨道中点，vc必须满足：mvc2 ≥mgR ⑤‎ 此时L应满足：μmg(l+L) ≤mvB2—mvc2 ⑥‎ 则 L≤R，不符合题意，滑块不能滑到CD轨道中点。‎ 答案：（1） vB=3‎ ‎（2）‎ ‎①R＜L＜2R时，Wf=μmg(l+L)= mg（6.5R+L）‎ ‎②2R≤L＜5R时，Wf=μmgx2+μmg(l—△x)=4.25mgR＜4.5mgR，即滑块速度不为0，滑上右侧轨道。‎ 滑块不能滑到CD轨道中点 ‎2011年普通高等学校招生全国统一考试（山东卷）‎ 物理部分 B l1‎ F A x l2‎ h ‎24.（15分）如图所示，在高出水平地面h=‎1.8m的光滑平台上放置一质量M=‎2kg、由两种不同材料连接成一体的薄板A，其右段长度l1=‎0.2m且表面光滑，左段表面粗糙。在A最右端放有可视为质点的物块B，其质量m=‎1kg。B与A左段间动摩擦因数μ=0.4。开始时二者均静止，现对A施加F=20N水平向右的恒力，待B脱离A（A尚未露出平台）后，将A取走。B离开平台后的落地点与平台右边缘的水平距离x=‎1.2m。（取g=‎9.8m/s2）求：‎ ‎（1）B离开平台时的速度vB。‎ ‎（2）B从开始运动到刚脱离A时，B运动的时间tB和位移xB ‎（3）A左端的长度l2‎ 答案：（1）2m/s （2）0.5s 0.5m （3）1.5m 解析：（1）B离开平台做平抛运动。‎ 竖直方向有 　①　　‎ 水平方向有 　②　‎ 由①②式解得代入数据求得 ③‎ ‎（2）设B的加速度为aB,由牛顿第二定律和运动学知识得 ④ ‎ ‎ ⑤ ‎ ‎ ⑥ ‎ 联立③④⑤⑥式，代入数据解得 ⑦ ‎ ‎ ⑧‎ ‎（3）设B刚开始运动时A的速度为,由动能定理得 ⑨　‎ 设B运动时A的加速度为 由牛顿第二定律和运动学知识有 ⑩ ‎ ‎ ‎ 联立⑦⑧⑨⑩式，代入数据解得 m θ P Q M N B1‎ B2‎ L1‎ L2‎ L I II ‎-q ‎25.（18分）扭摆器是同步辐射装置中的插入件，能使粒子的运动轨迹发生扭摆。其简化模型如图：Ⅰ、II两处的条形匀强磁场区边界竖直，相距为L，磁场方向相反且垂直纸面。一质量为m、电量为-q、重力不计的粒子，从靠近平行板电容器MN板处由静止释放，极板间电压为U，粒子经电场加速后平行于纸面射入Ⅰ区，射入时速度与水平和方向夹角θ=300‎ ‎（1）当Ⅰ区宽度L1=L、磁感应强度大小B1=B0时，粒子从Ⅰ区右边界射出时速度与水平方向夹角也为300，求B0及粒子在Ⅰ区运动的时间t0‎ ‎（2）若Ⅱ区宽度L2=L1=L磁感应强度大小B2=B1=B0，求粒子在Ⅰ区的最高点与Ⅱ区的最低点之间的高度差h ‎（3）若L2=L1=L、B1=B0，为使粒子能返回Ⅰ区，求B2应满足的条件 ‎（4）若B1≠B2，L1≠L2，且已保证了粒子能从Ⅱ区右边界射出。为使粒子从Ⅱ区右边界射出的方向与从Ⅰ区左边界射出的方向总相同，求B1、B2、L1、L2之间应满足的关系式。‎ 图1‎ θ B1‎ B2‎ L1‎ L2‎ L I II θ θ 答案：（1） （2） （3）‎ 解析：（1）如图1所示，设粒子射入磁场I区的速度为v，在磁场I区做圆周运动半径为，由动能定理和牛顿第二定律得 ‎ ①‎ ‎　 ②‎ 由几何关系得 ③‎ 联立①②③得 ④ ‎ 设粒子在I区做圆周运动周期为T，运动时间为t ⑤　　‎ 图2‎ θ B1‎ B2‎ L1‎ L2‎ L I II θ θ θ ‎ ⑥ ‎ 联立①③⑤⑥式解得 ⑦ ‎ ‎（2）设粒子在磁场II区做圆周运动半径为，由牛顿第二定律得 ‎ ‎ ⑧ ‎ 由几何知识得 ⑨ ‎ 联立②③⑧⑨式解得 ⑩‎ ‎（3）如图2所示，为使粒子能再次返回到I区应满足 ‎ 联立①⑧式解得 ‎（4）如图3（或图4）所示，设粒子射出磁场I区时速度与水平方向的夹角为，由几何知识可得 ‎ ‎ ‎ 联立②⑧式解得 ‎ 图3‎ θ B1‎ B2‎ L1‎ L2‎ L I II θ θ θ θ ‎ ‎图4‎ B1‎ B2‎ L1‎ L2‎ L I II θ θ θ α ‎【选做部分】‎ ‎36.（8分）［物理—选修3-3］‎ ‎（1）人类对物质属性的认识是从宏观到微观不断深入的过程。以下说法正确的是 。‎ ‎ a．液体的分子势能与体积有关 ‎ b．晶体的物理性质都是各向异性的 ‎ c．温度升高，每个分子的动能都增大 ‎ d．露珠呈球状是由于液体表面张力的作用 答案：a d 解析：物体体积变化时，分子间的距离将发生改变，分子势能随之改变，所以分子势能与体积有关，a正确。晶体分为单晶体和多晶体，单晶体的物理性质各向异性，多晶体的物理性质各向同性，b错误。温度是分子平均动能的标志，具有统计的意义，c错误。液体表面的张力具有使液体表面收缩到最小的趋势，d正确。‎ ‎（2）气体温度计结构如图所示。玻璃测温泡A内充有理想气体，通过细玻璃管B和水银压强计相连。开始时A处于冰水混合物中，左管C中水银面在O点处，右管D中水银面高出O点h1=14cm。后将A放入待测恒温槽中，上下移动D，使C中水银面仍在O点处，测得D中水银面高出O点h2=44cm。（已知外界大气压为1个标准大气压，1标准大气压相当于76cmHg）‎ ‎①求恒温槽的温度。‎ ‎②此过程A内气体内能 （填“增大”或“减小”），气体不对外做功，气体将 (填“吸热”或“放热”)。‎ 答案：①364K ②增大 吸热 A B C D O 橡胶管 解析： ①设恒温槽的温度为，由题意知A内气体发生等容变化 由查理定律得 ①　　‎ ‎　 　②　　　　 ③　‎ 联立①②③式解得　　④‎ ‎②理想气体的内能只由温度决定，A气体的温度升高，所以内能增大。‎ 由热力学第一定律知，气体不对外做功，气体将吸热。‎ ‎（8分）（物理—物理3-4）‎ x/m y ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ ‎9‎ A ‎-A ‎（1）如图所示，一列简谐波沿x轴传播，实线为t1=0时的波形图，此时P质点向y轴负方向运动，虚线为t2=0.01s时的波形图。已知周期T＞0.01s。‎ ‎①波沿x轴________(填“正”或“负”）方向传播。‎ ‎②求波速。‎ 答案：①正 ②100m/s 解析：①t1=0时，P质点向y轴负方向运动，由波的形成与传播知识可以判断波沿x轴正向传播。‎ ‎②由题意知 　　①‎ ‎　　　　 ②‎ 联立①②式代入数据求得 ‎（2）如图所示，扇形AOB为透明柱状介质的横截面，圆心角 ‎∠AOB=60°。一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质，‎ 经OA折射的光线恰平行于OB。‎ ‎①求介质的折射率。‎ ‎②折射光线中恰好射到M点的光线__________(填“能”或“不 能”）发生全反射。‎ 答案：① ②不能 i γ 解析：①依题意作出光路图，如图所示。由几何知识知入谢角i=600,折射角γ=300。根据折射定律代入数据求得。‎ ‎②, ,‎ 而。‎ ‎，以不能发生全反射。‎ ‎（8分）【物理-物理3-5】‎ ‎(1)碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰变期为8天。‎ 碘131核的衰变方程： ________（衰变后的元素用X表示）。‎ ‚经过________天有75%的碘131核发生了衰变。‎ 答案：① ②16‎ 解析：①核衰变遵守电荷量和质量数守恒，所以 ‎ ② 根据半衰期概念，得 即 解得t=16天。 ‎ ‎(2)如图所示，甲、乙两船的总质量（包括船、人和货物）分别为‎10m、‎12m，两船沿同一直线同一方向运动，速度分别为2v0、v0。为避免两船相撞，乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船，甲船上的人将货物接住，求抛出货物的最小速度。（不计水的阻力）‎ 答案：4v0‎ 解析：设乙船上的人抛出货物的最小速度为，抛出货物后的速度为，甲船上的人接到货物后速度为，由动量守恒定律得： ①‎ ‎　 ②‎ 为避免两船相撞应满足： ③‎ 联立①②③式得： ④‎ ‎2011年普通高等学校招生全国统一考试（浙江卷）‎ ‎23.（16分）如图甲所示，在水平面上固定有长为L=‎2m、宽为d=‎1m的金属“U”型轨导，在“U”型导轨右侧l=‎0.5m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。在t=0时刻，质量为m=‎0.1kg的导体棒以v0=‎1m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ=0.1，导轨与导体棒单位长度的电阻均为，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响（取）。‎ ‎（1）通过计算分析4s内导体棒的运动情况；‎ ‎（2）计算4s内回路中电流的大小，并判断电流方向；‎ ‎（3）计算4s内回路产生的焦耳热。‎ 答案：（1）导体棒在前做匀减速运动，在后以后一直保持静止。‎ ‎（2），电流方向是顺时针方向。‎ ‎（3）‎ 解析：（1）导体棒先在无磁场区域做匀减速运动，有 ‎ ‎ 代入数据解得：，，导体棒没有进入磁场区域。‎ 导体棒在末已经停止运动，以后一直保持静止，离左端位置仍为 ‎（2）前磁通量不变，回路电动势和电流分别为，‎ 后回路产生的电动势为 回路的总长度为，因此回路的总电阻为 电流为 根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向 ‎（3）前电流为零，后有恒定电流，焦耳热为 ‎24.（20分）节能混合动力车是一种可以利用汽油及所储存电能作为动力来源的汽车。有一质量m=‎1000kg的混合动力轿车，在平直公路上以匀速行驶，发动机的输出功率为。当驾驶员看到前方有‎80km/h的限速标志时，保持发动机功率不变，立即启动利用电磁阻尼带动的发电机工作给电池充电，使轿车做减速运动，运动L=‎72m后，速度变为。此过程中发动机功率的用于轿车的牵引，用于供给发电机工作，发动机输送给发电机的能量最后有50%转化为电池的电能。假设轿车在上述运动过程中所受阻力保持不变。求 轿车以在平直公路上匀速行驶时，所受阻力的大小；‎ 轿车从减速到过程中，获得的电能；‎ 轿车仅用其在上述减速过程中获得的电能维持匀速运动的距离。‎ 答案：（1）（2）（3）‎ 解析：（1）汽车牵引力与输出功率的关系 将，代入得 当轿车匀速行驶时，牵引力与阻力大小相等，有 ‎（2）在减速过程中，注意到发动机只有用于汽车的牵引，根据动能定理有 ‎，代入数据得 电源获得的电能为 ‎(3)根据题设，轿车在平直公路上匀速行驶时受到的阻力仍为。此过程中，由能量转化及守恒定律可知，仅有电能用于克服阻力做功，‎ 代入数据得 ‎25.（22分）如图甲所示，静电除尘装置中有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道，其前、后面板使用绝缘材料，上、下面板使用金属材料。图乙是装置的截面图，上、下两板与电压恒定的高压直流电源相连。质量为m、电荷量为-q、分布均匀的尘埃以水平速度v0进入矩形通道，当带负电的尘埃碰到下板后其所带电荷被中和，同时被收集。通过调整两板间距d可以改变收集效率。当d=d0时为81%（即离下板0.81d0范围内的尘埃能够被收集）。‎ 不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用。‎ ‎（1）求收集效率为100%时，两板间距的最大值为；‎ ‎（2）求收集率与两板间距的函数关系；‎ ‎（3）若单位体积内的尘埃数为n，求稳定工作时单位时间下板收集的尘埃质量与两板间距d的函数关系，并绘出图线。‎ 答案：（1）（2）当时，收集效率为100%；当时，收集率 ‎（3）=，如图所示。‎ 解析：（1）收集效率为81%，即离下板0.81d0的尘埃恰好到达下板的右端边缘，设高压电源的电压为，在水平方向有 ①‎ 在竖直方向有 ②‎ 其中 ③‎ 当减少两板间距是，能够增大电场强度，提高装置对尘埃的收集效率。收集效率恰好为100%时，两板间距为。如果进一步减少，收集效率仍为100%。‎ 因此，在水平方向有 ④‎ 在竖直方向有 ⑤‎ 其中 ⑥‎ 联立①②③④⑤⑥可得 ⑦‎ ‎（2）通过前面的求解可知，当时，收集效率为100% ⑧‎ 当时，设距下板处的尘埃恰好到达下板的右端边缘，此时有 ‎ ⑨‎ 根据题意，收集效率为 ⑩‎ 联立①②③⑨⑩可得 ‎（3）稳定工作时单位时间下板收集的尘埃质量=‎ 当时，，因此=‎ 当时，，因此=‎ 绘出的图线如下 ‎2011年普通高等学校招生全国统一考试（福建卷）‎ 物理试卷 ‎20.（15分）‎ 反射式调管是常用的微波器械之一，它利用电子团在电场中的震荡来产生微波，其震荡原理与下述过程类似。如图所示，在虚线两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场，一带电微粒从A点由静止开始，在电场力作用下沿直线在A、B两点间往返运动。已知电场强度的大小分别是N/C和N/C，方向如图所示，带电微粒质量，带电量,A点距虚线的距离，不计带电微粒的重力，忽略相对论效应。求：‎ B点到虚线的距离；‎ 带电微粒从A点运动到B点所经历的时间。‎ ‎21.（19分）‎ 如图为某种鱼饵自动投放器中的投饵管装置示意图，其下半部AB是一长为2R的竖直细管，上半部BC是半径为R的四分之一圆弧弯管，管口沿水平方向，AB管内有一原长为R、下端固定的轻质弹簧。投饵时，每次总将弹簧长度压缩到0.5R后锁定，在弹簧上段放置一粒鱼饵，解除锁定，弹簧可将鱼饵弹射出去。设质量为m的鱼饵到达管口C时，对管壁的作用力恰好为零。不计鱼饵在运动过程中的机械能损失，且锁定和解除锁定时，均不改变弹簧的弹性势能。已知重力加速度为g。求：‎ 质量为m的鱼饵到达管口C时的速度大小v1;‎ 弹簧压缩到0.5R时的弹性势能Ep;‎ 已知地面欲睡面相距1.5R，若使该投饵管绕AB管的中轴线OO-。在角的范围内来回缓慢转动，每次弹射时只放置一粒鱼饵，鱼饵的质量在到m之间变化，且均能落到水面。持续投放足够长时间后，鱼饵能够落到水面的最大面积S是多少？‎ ‎22.（20分）‎ 如图甲，在x＜0的空间中存在沿y轴负方向的匀强电场和垂直于xoy平面向里的匀强磁场，电场强度大小为E，磁感应强度大小为B.一质量为q(q＞0)的粒子从坐标原点O处，以初速度v0沿x轴正方向射人，粒子的运动轨迹见图甲，不计粒子的质量。‎ 求该粒子运动到y=h时的速度大小v;‎ 现只改变人射粒子初速度的大小，发现初速度大小不同的粒子虽然运动轨迹 ‎（y-x曲线）不同，但具有相同的空间周期性，如图乙所示；同时，这些粒子在y轴方向上的运动（y-t关系）是简谐运动，且都有相同的周期。‎ Ⅰ。求粒子在一个周期内，沿轴方向前进的距离；‎ Ⅱ当入射粒子的初速度大小为v0时，其y-t图像如图丙所示，求该粒子在y轴方向上做简谐运动的振幅A,并写出y-t的函数表达式。‎ ‎ ‎ 选考部分 ‎28.[物理选修3-3]（本题共有两个小题，每小题6分，共12分。每小题只有一个选项符合题意）‎ ‎（1）如图所示，曲线、分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程，图中横轴表示时间，纵轴表示温度从图中可以确定的是_______。（填选项前的字母）‎ A.晶体和非晶体均存在固定的熔点 B.曲线的段表示固液共存状态 C.曲线的段、曲线的段均表示固态 D.曲线的段、曲线的段均表示液态 ‎（2）一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5×104J，气体对外界做功1.0×104J，则该理想气体的_______。（填选项前的字母）‎ A.温度降低，密度增大 B.温度降低，密度减小 C.温度升高，密度增大 D.温度升高，密度减小 ‎29. [物理选修3-5]（本题共有两个小题，每小题6分，共12分。每小题只有一个选项符合题意）‎ ‎（1）爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能与入射光频率的关系如图所示，其中为极限频率。从图中可以确定的是________。（填选项前的字母）‎ A.逸出功与有关 B. 于入射光强度成正比 C.<时，会逸出光电子 D.图中直线的斜率与普朗克常量有关 ‎(2)在光滑水平面上，一质量为m，速度大小为的A球与质量为‎2m静止的B球碰撞后，A球的速度方向与碰撞前相反。则碰撞后B球的速度大小可呢个是__________。（题选项前的字母）‎ A. 0.6‎‎ B. ‎0.4‎ C. 0.3 D. 0.2‎ 如图为某种鱼饵自动投放器中的投饵管装置示意图，其下半部AB是一长为2R的竖直细管，上半部BC是半径为R的四分之一圆弧弯管，管口沿水平方向，AB管内有一原长为R、下端固定的轻质弹簧。投饵时，每次总将弹簧长度压缩到0.5R后锁定，在弹簧上段放置一粒鱼饵，解除锁定，弹簧可将鱼饵弹射出去。设质量为m的鱼饵到达管口C时，对管壁的作用力恰好为零。不计鱼饵在运动过程中的机械能损失，且锁定和解除锁定时，均不改变弹簧的弹性势能。已知重力加速度为g。求：‎ 质量为m的鱼饵到达管口C时的速度大小v1;‎ 弹簧压缩到0.5R时的弹性势能Ep;‎ 已知地面欲睡面相距1.5R，若使该投饵管绕AB管的中轴线OO-。在角的范围内来回缓慢转动，每次弹射时只放置一粒鱼饵，鱼饵的质量在到m之间变化，且均能落到水面。持续投放足够长时间后，鱼饵能够落到水面的最大面积S是多少？‎ ‎22.（20分）‎ 如图甲，在x＜0的空间中存在沿y轴负方向的匀强电场和垂直于xoy平面向里的匀强磁场，电场强度大小为E，磁感应强度大小为B.一质量为q(q＞0)的粒子从坐标原点O处，以初速度v0沿x轴正方向射人，粒子的运动轨迹见图甲，不计粒子的质量。‎ 求该粒子运动到y=h时的速度大小v;‎ 现只改变人射粒子初速度的大小，发现初速度大小不同的粒子虽然运动轨迹 ‎（y-x曲线）不同，但具有相同的空间周期性，如图乙所示；同时，这些粒子在y轴方向上的运动（y-t关系）是简谐运动，且都有相同的周期。‎ Ⅰ。求粒子在一个周期内，沿轴方向前进的距离；‎ Ⅱ当入射粒子的初速度大小为v0时，其y-t图像如图丙所示，求该粒子在y轴方向上做简谐运动的振幅A,并写出y-t的函数表达式。‎ ‎ ‎ 选考部分 ‎28.[物理选修3-3]（本题共有两个小题，每小题6分，共12分。每小题只有一个选项符合题意）‎ ‎（1）如图所示，曲线、分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程，图中横轴表示时间，纵轴表示温度从图中可以确定的是_______。（填选项前的字母）‎ A.晶体和非晶体均存在固定的熔点 B.曲线的段表示固液共存状态 C.曲线的段、曲线的段均表示固态 D.曲线的段、曲线的段均表示液态 ‎（2）一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5×104J，气体对外界做功1.0×104J，则该理想气体的_______。（填选项前的字母）‎ A.温度降低，密度增大 B.温度降低，密度减小 C.温度升高，密度增大 D.温度升高，密度减小 ‎29. [物理选修3-5]（本题共有两个小题，每小题6分，共12分。每小题只有一个选项符合题意）‎ ‎（1）爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能与入射光频率的关系如图所示，其中为极限频率。从图中可以确定的是________。（填选项前的字母）‎ A.逸出功与有关 B. 于入射光强度成正比 C.<时，会逸出光电子 D.图中直线的斜率与普朗克常量有关 ‎(2)在光滑水平面上，一质量为m，速度大小为的A球与质量为‎2m静止的B球碰撞后，A球的速度方向与碰撞前相反。则碰撞后B球的速度大小可呢个是__________。（题选项前的字母）‎ A. 0.6‎‎ B. ‎0.4‎ C. 0.3 D. 0.2‎