四川省2015年高考理科综合压轴卷物理计算题

四川省2015年高考理科综合压轴卷物理计算题1．如图所示，在直角坐标系xOy平面的y轴左侧区域，存在方向沿y轴负向的匀强电场(y轴为其右边界)，场强；在y轴右侧等腰三角形OMN区域内，存在一磁感应强度B=6.0T、方向垂直xOy平面向里的匀强磁场，其右边界MN与y轴平行，且间距d=5.0m，。一质量m=、电荷量q=的粒子，从电场中的点以初速度v0沿x轴正向抛出，刚好经坐标原点O与x轴成30°角的方向射入磁场。不计粒子的重力。(1)求粒子从P点抛出时的初速度v0的大小。(2)若粒子从第二象限某位置沿x轴正向抛出后，均能经过坐标原点O沿与x轴成的方向射入磁场，再从磁场区域以内与边界垂直的方向射出，求粒子抛出的所有可能位置。Edv030°BPNMOy/mx/m2．研究物理问题的方法是运用现有的知识对问题做深入的学习和研究，找到解决的思路与方法，例如：模型法、等效法、分析法、图像法。掌握并能运用这些方法在一定程度上比习得物理知识更加重要。(1)如图甲所示，空间有一水平向右的匀强电场，半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，O是圆心，AB是竖直方向的直径。一质量为m、电荷量为+q的小球套在圆环上，并静止在P点，且OP与竖直方向的夹角θ=37°。不计空气阻力。已知重力加速度为g，sin37°=0.6，cos37°=0.8。a.求电场强度E的大小；b.若要使小球从P点出发能做完整的圆周运动，求小球初速度应满足的条件。(2)如图乙所示，空间有一个范围足够大的匀强磁场，磁感应强度为B，一个质量为m、电荷量为+q的带电小圆环套在一根固定的绝缘竖直细杆上，杆足够长，环与杆的动摩擦因数为μ。现使圆环以初速度v0向上运动，经时间t圆环回到出发位置。不计空气阻力。已知重力加速度为g。求当圆环回到出发位置时速度v的大小。3．如图甲所示，倾角θ=37°的粗糙斜面固定在水平面上，斜面足够长。一根轻弹簧一端固定在斜面的底端，另一端与质量m=1.0kg的小滑块(可视为质点)接触，滑块与弹簧不相连，弹簧处于压缩状态。当t=0时释放滑块。在0~0.24s时间内，滑块的加速度a随时间t变化的关系如图乙所示。已知弹簧的劲度系数22.010kN/m，当t=0.14s时，滑块的速度v1=2.0m/s。g取l0m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。弹簧弹性势能的表达式为(式中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量)。求：(1)斜面对滑块摩擦力的大小f；(2)t=0.14s时滑块与出发点间的距离d；(3)在0~0.44s时间内，摩擦力做的功W。4．如图所示，空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.50T，两条光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l=0.40m，左端接有阻值R=0.40Ω的电阻。一质量m=0.10kg、阻值r=0.10Ω的金属棒MN放置在导轨上。金属棒在水平向右的拉力F作用下，沿导轨做速度v=2.0m/s的匀速直线运动。求：(1)通过电阻R的电流I；(2)拉力F的大小；(3)撤去拉力F后，电阻R上产生的焦耳热Q。5．如图所示，在空间建立O-xyz坐标系，水平向右为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向，垂直纸面向外为z轴的正方向(图中未画出)．一个放射源放在x轴上A点(2300a，，)，它能持续放出质量为m，带电量为+q，速度大小为v0的粒子，粒子射出方向与x轴夹角可调节，在第二象限区域外加场的作用下，粒子射出后总由y轴上C点(030a，，)以垂直于y轴的方向射入第一象限．而在y轴右侧相距为a处有与x轴垂直的足够大光屏PQ，y轴和光屏PQ间同时存在垂直纸面向外、大小为E0的匀强电场以及大小为002mvBqa的匀强磁场，不计粒子的重力．(1)若在第二象限整个区域仅存在沿－y轴方向的匀强电场，求该电场的场强E；(2)若在第二象限整个区域仅存在垂直纸面的匀强磁场，求磁感应强度B；(3)在上述两种情况下，粒子最终打在光屏上的位置坐标．6．如图所示,正方形区域abcd边长为4L,O为ac的中点,e为ab的中点。在△abO区域(包括ab边)、△bcO区域(包括bc边)中分别有垂直纸面向外和向里的匀强磁场,磁感应强度大小相同。在△acd区域有水平向左的匀强电场,电场强度大小为E(E未知)。一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子以速率v0从e点垂直ab边和磁场方向射入磁场,从ac边上的p点(p点未标出)进入电场。已知粒子在磁场中运动的轨迹圆弧半径为L,不计粒子重力及空气阻力。(1)求磁场的磁感应强度大小B和粒子在磁场中运动的周期T;(2)求粒子从e点运动到p点的时间t;(3)若粒子从p点进入电场后从aO边上某点再次进入磁场,直接到达a点,求。7．据英国《每日邮报》2014年11月21日报道,雪佛兰公布了一款其专为赛车游戏《GT6》打造的概念跑车Chaparral2X的实物模型。这款跑车采用一套激光推进系统作为动力,其最高车速可达vm=107m/s。跑车由静止以最大加速度a匀加速至v0=27m/s仅需t0=1.5s。若跑车质量m=500kg,所受阻力的大小为跑车重力大小的,重力加速度g=10m/s2。(结果保留两位有效数字)(1)求跑车以最大加速度运动时的牵引力F大小。(2)若以最大速度vm运动的跑车1经过平直跑道上A点时撤去牵引力;同时,相同的跑车2从A点由静止启动,经t=7s追上跑车1。若跑车2追上跑车1之前已经达到最大速度vm,求该过程中跑车2的牵引力做的功W。8．科学研究中经常利用电场、磁场来改变带电微粒的运动状态。如图甲所示，M处有一个带电微粒源可以水平向右发射质量m=3.2×kg，电荷量q=1.6×C，速度v0=0.4m/s的带正电的微粒。N处有一个竖直放置的荧光屏，微粒源正对着荧光屏的正中央O点，二者间距离L=12cm。在荧光屏上以O点为原点，以垂直于纸面向里为x轴正方向，以竖直向上为y轴正方向建立直角坐标系，每个方格的边长均为1cm，图乙所示为荧光屏的一部分(逆着微粒运动方向看)。在微粒源与荧光屏之间可以施加范围足够大的匀强电场、匀强磁场。忽略空气阻力的影响及微粒间的相互作用，g取10m/(1)若微粒源与荧光屏之间只存在水平向右的匀强电场，电场强度E=32V/m，求带电微粒打在荧光屏上的位置坐标；(2)若微粒源与荧光屏之间同时存在匀强电场与匀强磁场a.当电场与磁场方向均竖直向上，电场强度E=20V/m，带电微粒打在荧光屏上的P点，其坐标为(-4cm，0)，求磁感应强度B的大小；b.当电场与磁场的大小和方向均可以调整，为使带电微粒打在荧光屏的正中央，请你提出两种方法并说明微粒的运动情况。9．深空探测一直是人类的梦想。2013年12月14日“嫦娥三号”探测器成功实施月面软着陆，中国由此成为世界上第3个实现月面软着陆的国家。如图所示为此次探测中，我国科学家在国际上首次采用的有接近段、悬停段、避障段和缓速下降段等任务段组成的接力避障模式示意图。请你应用学过的知识解决下列问题。(1)已知地球质量约是月球质量的81倍，地球半径约是月球半径的4倍。将月球和地球都视为质量分布均匀的球体，不考虑地球、月球自转及其他天体的影响。求月球表面重力加速度g月与地球表面重力加速度g的比值(2)由于月球表面无大气，无法利用大气阻力来降低飞行速度，我国科学家用自行研制的大范围变推力发动机实现了探测器中途修正、近月制动及软着陆任务。在避障段探测器从距月球表面约100m高处，沿与水平面成45°夹角的方向，匀减速直线运动到着陆点上方30m处。已知发动机提供的推力与竖直方向的夹角为θ，探测器燃料带来的质量变化、探测器高度变化带来的重力加速度g月的变化均忽略不计，求此阶段探测器的加速度a与月球表面重力加速度g月的比值。(3)为避免探测器着陆过程中带来的过大冲击，科学家们研制了着陆缓冲装置来吸收着陆冲击能量，即尽可能把探测器着陆过程损失的机械能不可逆地转变为其他形式得能量，如塑性变形能、内能等，而不通过弹性变形来储存能量，以避免二次冲击或其他难以控制的后果。已知着陆过程探测器质量(包括着陆缓冲装置)为m，刚接触月面时速度为v，从刚接触月面开始到稳定着陆过程中重心下降高度为H，月球表面重力加速度为g月，着陆过程中发动机处于关闭状态，求着陆过程中缓冲装置吸收的总能量及探测器受到的冲量。10．如图所示，在磁感应强度为B的水平匀强磁场中，有一竖直放置的光滑的平行金属导轨，导轨平面与磁场垂直，导轨间距为L，顶端接有阻值为R的电阻。将一根金属棒从导轨上的M处以速度v0竖直向上抛出，棒到达N处后返回，回到出发点M时棒的速度为抛出时的一半。已知棒的长度为L，质量为m，电阻为r。金属棒始终在磁场中运动，处于水平且与导轨接触良好，忽略导轨的电阻。重力加速度为g。(1)金属棒从M点被抛出至落回M点的整个过程中，求：a.电阻R消耗的电能；b.金属棒运动的时间。(2)经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子的碰撞。已知元电荷为e。求当金属棒向下运动达到稳定状态时，棒中金属离子对一个自由电子沿棒方向的平均作用力大小。参考答案1.(1)2.4×103m/s(2)x=-m或-m≤x＜0.2.(1)a.(2)3.(1)N(2)d=0.20m(3)4.(1)(2)N(3)5.(1)(2)(3)在第一种情况下在第二种情况下6.(1)B=T=(2)t(3)=v07.(1)F=1.1×104N(2)W=4.2×106J8.(1)微粒打在荧光屏上的位置坐标是(0，-5cm)(2)B==4Tb.洛伦兹力与重力方向相同，电场力与重力和洛伦兹力的合力等大反向，微粒做匀速直线运动。即磁场垂直纸面向外，电场竖直向上。9.(1)(2)(3)mv2+mg月Hmv10.(1)a.b.(2)