| 2010年四川省高考物理试卷 |
2010年四川省高考物理试卷
一、选择题（共8小题，每小题6分，满分48分）
1．（6分）（2010•四川）下列现象中不能说明分子间存在分子力的是（ ）
| A． | 两铅块能被压合在一起 | B． | 钢绳不易被拉断 | |
| C． | 水不容易被压缩 | D． | 空气容易被压缩 |
2．（6分）（2010•四川）下列说法正确的是（ ）
| A． | α粒子大角度散射表明α粒子很难进入原子内部 | |
| B． | 氨原子跃迁发出的光从空气射入水时可能发生全反射 | |
| C． | 裂变反应有质量亏损，质量数不守恒 | |
| D． | γ射线是一种波长很短的电磁波 |
3．（6分）（2010•四川）一列简谐横波沿直线由A向B传播，A、B相距0.45m，下图是A处质点的振动图象．当A处质点运动到波峰位置时，B处质点刚好到达平衡位置且向y轴正方向运动，这列波的波速可能是（ ）
| A． | 4.5m/s | B． | 3.0m/s | C． | 1.5m/s | D． | 0.7m/s |
4．（6分）（2010•四川）a是地球赤道上一栋建筑，b是在赤道平面内作匀速圆周运动、距地面9.6×106m的卫星，c是地球同步卫星，某一时刻b、c刚好位于a的正上方（如图甲所示），经48h，a、b、c的大致位置是图乙中的（取地球半径R=6.4×106m，地球表面重力加速度g=10m/s2，π=）（ ）
| A． | B． | C． | D． |
5．（6分）（2010•四川）用波长为2.0×10﹣7m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10﹣19J．由此可知，钨的极限频率是（普朗克常量h=6.63×10﹣34J•s），光速c=3.0×108m/s，结果取两位有效数字）（ ）
| A． | 5.5×1014Hz | B． | 7.9×1014Hz | C． | 9.8×1014Hz | D． | 1.2×1015Hz |
6．（6分）（2010•四川）图甲所示电路中，A1、A2、A3为相同的电流表，C为电容器，电阻R1、R2、R3的阻值相同，线圈L的电阻不计．在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示，则在t1～t2时间内（ ）
| A． | 电流表A1的示数比A2的小 | B． | 电流表A2的示数比A1的小 | |
| C． | 电流表A1和A2的示数相同 | D． | 电流表的示数都不为零 |
7．（6分）（2010•四川）如图所示，电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上，两相同的金属导体棒a、b垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好，匀强磁场垂直穿过导轨平面．现用一平行于导轨的恒力F作用在a的中点，使其向上运动．若b始终保持静止，则它所受摩擦力可能（ ）
| A． | 变为0 | B． | 先减小后不变 | C． | 等于F | D． | 先增大再减小 |
8．（6分）（2010•四川）如图所示，圆弧虚线表示正点电荷电场的等势面，相邻两等势面间的电势差相等．光滑绝缘直杆沿电场方向水平放置并固定不动，杆上套有一带正电的小滑块（可视为质点），滑块通过绝缘轻弹簧与固定点O相连，并以某一初速度从M点运动到N点，OM＜ON．若滑块在M、N时弹簧的弹力大小相等，弹簧始终在弹性限度内，则（ ）
| A． | 滑块从M到N的过程中，速度可能一直增大 | |
| B． | 滑块从位置1到2的过程中，电场力做的功比从位置3到4的小 | |
| C． | 在M、N之间的范围内，可能存在滑块速度相同的两个位置 | |
| D． | 在M、N之间可能存在只由电场力确定滑块加速度大小的三个位置 |
二、解答题（共4小题，满分72分）
9．（17分）（2010•四川）（1）①用多用电表探测图甲所示黑箱发现：用直流电压挡测量，E、G两点间和F、G两点间均有电压，E、F两点间无电压；用欧姆测量，黑表笔（与电表内部电源的正极相连）接E点，红表笔（表电表内部电源的负极相连）接F点，阻值很小，但反接阻值很大．那么，该黑箱内元件的接法可能是图乙中 _________ ．
②在物理兴趣小组活动中，一同学利用下列器材设计并完成了“探究导体阻值与长度的关系”的实验．
电压表V1量程3V内阻约为900Ω
电压表V2量程10V内阻约为3KΩ
电压表A量程60mA内阻约为5Ω
电源E1电动势1.5V内阻约为0.2Ω
电源E2电动势4.5V内阻约为0.4Ω
滑动变阻器（最大阻值为10Ω）．粗细均匀的同种电阻丝，开关、导线和刻度尺
其主要实验步骤如下：
A．选取图中器材，按示意图连接电路
B．用伏安法测定电阻丝的阻值R
C．用刻度尺没出电阻丝的长度L
D．依次减小电阻丝的长度，保持电路其他部分不变，重复步骤B、C．
E．处理数据，根据下列测量结果，找出电阻丝值与长度的关系
| L（m） | 0.9956 | 0.8049 | 0.5981 | 0.4021 | 0.1958 |
| R（Ω） | 104.8 | 85.3 | 65.2 | 46.6 | 27.1 |
（I） _________
（II） _________
（Ⅱ）随着长度的减小，由伏特表和安培表的示数比值知电阻减小，当减小到一定程度之后，应该将电流表改为外接法．
（2）有4条用打点计时器（所用交流电频率为50Hz）打出的纸带A、B、C、D，其中一条是做“验证机械能守恒定律”实验时打出的．为找出该纸带，某同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点，用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为S1、S2、S3．请你根据下列S1、S2、S3的测量结果确定该纸带为 _________ ．（已知当地的重力加速度为9.791m/s2）
A.61.0mm 65.8mm 70.7mmB.41.2mm 45.1mm 53.0mm
C.49.6mm 53.5mm 57.3mmD.60.5mm 61.0mm 60.6mm．
10．（16分）（2010•四川）质量为M的拖拉机拉着耙来耙地，由静止开始做匀加速直线运动，在时间t内前进的距离为s．耙地时，拖拉机受到的牵引力恒为F，受到地面的阻力为自重的k倍，耙所受阻力恒定，连接杆质量不计且与水平面的夹角θ保持不变．求：
（1）拖拉机的加速度大小．
（2）拖拉机对连接杆的拉力大小．
（3）时间t内拖拉机对耙做的功．
11．（19分）（2010•四川）如图所示，电源电动势E0=15V内阻r0=1Ω，电阻R1=30Ω，R2=60Ω．间距d=0.2m的两平行金属板水平放置，板间分布有垂直于纸面向里、磁感应强度B=1T的匀强磁场．闭合开关S，板间电场视为匀强电场，将一带正电的小球以初速度υ=0.1m/s沿两板间中线水平射入板间．设滑动变阻器接入电路的阻值为Rx，忽略空气对小球的作用，取g=10m/s2．
（1）当Rx=29Ω时，电阻R2消耗的电功率是多大？
（2）若小球进入板间做匀速度圆周运动并与板相碰，碰时速度与初速度的夹角为60°，则Rx是多少？
12．（20分）（2010•四川）如图所示，空间有场强E=0.5N/C的竖直向下的匀强电场，长l=0.3m的不可伸长的轻绳一端固定于O点，另一端系一质量m=0.01kg的不带电小球A，拉起小球至绳水平后，无初速释放．另一电荷量q=+0.1C、质量与A相同的小球P，以速度v0=3m/s水平抛出，经时间t=0.2s与小球A在D点迎面正碰并粘在一起成为小球C，碰后瞬间断开轻绳，同时对小球C施加一恒力，此后小球C与D点下方一足够大的平板相遇．不计空气阻力，小球均可视为质点，取g=10m/s2．
（1）求碰撞前瞬间小球P的速度．
（2）若小球C经过路程s=0.09m到达平板，此时速度恰好为0，求所加的恒力．
（3）若施加恒力后，保持平板垂直于纸面且与水平面的夹角不变，在D点下方面任意改变平板位置，小球C均能与平板正碰，求出所有满足条件的恒力．
2010年四川省高考物理试卷
参与试题解析
一、选择题（共8小题，每小题6分，满分48分）
1．（6分）（2010•四川）下列现象中不能说明分子间存在分子力的是（ ）
| A． | 两铅块能被压合在一起 | B． | 钢绳不易被拉断 | |
| C． | 水不容易被压缩 | D． | 空气容易被压缩 |
| 考点： | 分子间的相互作用力．522571 |
| 专题： | 应用题． |
| 分析： | 两铅块能被压合在一起，能说明分子间有引力． 钢绳不易被拉断，能说明分子间有引力． 水不容易被压缩，能说明存在斥力． 气体分子间距超过10r0，作用力非常微弱．不能说明分子间存在作用力． |
| 解答： | 解：A、两铅块能被压合在一起，能说明分子间有引力，故A错． B、钢绳不易被拉断，能说明分子间有引力，故B错． C、水不容易被压缩，能说明存在斥力，故C错． D、气体分子间距超过10r0，作用力非常微弱．不能说明分子间存在作用力，故D对． 故选D |
| 点评： | 本题主要考查分子间的相互作用力，即表现出来的引力和斥力． |
2．（6分）（2010•四川）下列说法正确的是（ ）
| A． | α粒子大角度散射表明α粒子很难进入原子内部 | |
| B． | 氨原子跃迁发出的光从空气射入水时可能发生全反射 | |
| C． | 裂变反应有质量亏损，质量数不守恒 | |
| D． | γ射线是一种波长很短的电磁波 |
| 考点： | 裂变反应和聚变反应；X射线、α射线、β射线、γ射线及其特性；粒子散射实验．522571 |
| 分析： | 在α散射实验中粒子发生大角度散射表明α粒子受到的原子核的库伦斥力较大，距离原子核较近；光从光密介质射向光疏介质时，才能发生全反射；重核裂变放出能量，所以重核裂变一定伴随质量亏损，但质量数仍守恒；γ射线是一种波长很短的电磁波． |
| 解答： | 解：A、粒子发生大角度散射表明α粒子受到的原子核的库伦斥力较大，距离原子核较近，故A错误． B、氢原子跃迁可以发出多种频率的光，但只有光从光密介质射向光疏介质时，才能发生全反射．故B错误． C、使重核裂变为两个质量中等的核或使轻核聚变，都可使核更为稳定并放出能量，所以重核裂变一定伴随质量亏损，但质量数仍守恒，故C错误． D、γ射线由于能量很大，故是一种波长很短的电磁波，故D正确． 故选D． |
| 点评： | 3﹣5的题目大多比较基础，多多掌握基础知识是解决此类物体捷径． |
3．（6分）（2010•四川）一列简谐横波沿直线由A向B传播，A、B相距0.45m，下图是A处质点的振动图象．当A处质点运动到波峰位置时，B处质点刚好到达平衡位置且向y轴正方向运动，这列波的波速可能是（ ）
| A． | 4.5m/s | B． | 3.0m/s | C． | 1.5m/s | D． | 0.7m/s |
| 考点： | 波长、频率和波速的关系；简谐运动的振动图象．522571 |
| 分析： | 由振动图象读出周期．根据A质点和B质点的状态，分析状态与位置关系，找出波长的通项，求出波速的通项，进而确定特殊值． |
| 解答： | 解：由图T=0.4s 且根据题意由AB间的最简波形图，得到AB两点间距离与波长的关系式：0.45=， 再由图形知周期T=0.4s，得出波速公式v=，（n=0，1，2，、、） 代入n值得A项正确． 故选A |
| 点评： | 本题关键考查运用数学知识解决物理问题的能力和分析波动形成过程的能力． |
4．（6分）（2010•四川）a是地球赤道上一栋建筑，b是在赤道平面内作匀速圆周运动、距地面9.6×106m的卫星，c是地球同步卫星，某一时刻b、c刚好位于a的正上方（如图甲所示），经48h，a、b、c的大致位置是图乙中的（取地球半径R=6.4×106m，地球表面重力加速度g=10m/s2，π=）（ ）
| A． | B． | C． | D． |
| 考点： | 万有引力定律及其应用；人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；同步卫星．522571 |
| 分析： | 本题主要考查同步卫星，近地卫星及赤道上的物体间的追赶问题． 对于不同轨道上的追赶问题，我们要从不同卫星的角速度或周期关系出发去解决问题． |
| 解答： | 解：由于a物体和同步卫星c的周期都为24h．所以48h后两物体又回到原位置，故A错误； b是在赤道平面内作匀速圆周运动、距地面9.6×106m的卫星， 根据万有引力提供向心力得： ① 根据地球表面的物体万有引力等于重力得： ② 由①②式解得： b卫星运行的周期T≈2×104s， 然后再算b卫星在48小时内运行的圈数n=48h/T，代入数据得n=8.圈， 故选B． |
| 点评： | 利用题目提供的物理量找出不同卫星的角速度或周期关系，根据圆周运动知识求出转过的圈数． 运用黄金代换式GM=gR2求出问题是考试中常见的方法． |
5．（6分）（2010•四川）用波长为2.0×10﹣7m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10﹣19J．由此可知，钨的极限频率是（普朗克常量h=6.63×10﹣34J•s），光速c=3.0×108m/s，结果取两位有效数字）（ ）
| A． | 5.5×1014Hz | B． | 7.9×1014Hz | C． | 9.8×1014Hz | D． | 1.2×1015Hz |
| 考点： | 爱因斯坦光电效应方程．522571 |
| 专题： | 计算题． |
| 分析： | 本题中根据波长、光速、频率关系可以求出紫外线的频率，知道了所释放电子的最大初动能，利用光电效应方程即可求出钨的极限频率． |
| 解答： | 解：由光电效应方程Ekm=hv﹣W0 ① 紫外线的频率为： ② 逸出功为：W0=hv0 ③ 由①②③可得： 故选项ACD错误，B正确． 故选B． |
| 点评： | 本题比较简单，但是涉及物理较多，要明确各物理量之间的关系，同时注意计算要准确． |
6．（6分）（2010•四川）图甲所示电路中，A1、A2、A3为相同的电流表，C为电容器，电阻R1、R2、R3的阻值相同，线圈L的电阻不计．在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示，则在t1～t2时间内（ ）
| A． | 电流表A1的示数比A2的小 | B． | 电流表A2的示数比A1的小 | |
| C． | 电流表A1和A2的示数相同 | D． | 电流表的示数都不为零 |
| 考点： | 法拉第电磁感应定律；变压器的构造和原理；电容器和电感器对交变电流的导通和阻碍作用．522571 |
| 专题： | 计算题． |
| 分析： | 由图可知副线圈电路中的磁通量的变化情况，则由电磁感应可得出产生的感应电流；根据电容器及电感器的性质可得出各表的电流大小． |
| 解答： | 解：原线圈中磁场如乙图所示变化，则副线圈中的磁通量均匀变化，故副线圈中产生恒定的电流，因线圈电阻不计，故线圈L对恒定电流没有阻碍作用，所以电流表A1和A2的读数相同，而电容器“通交隔直”，所以电流表A3的读数为0．只有C正确； 故选C． |
| 点评： | 本题综合考查电磁感应及电容器、电感器的工作原理，要求能记清电容、电感的作用． |
7．（6分）（2010•四川）如图所示，电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上，两相同的金属导体棒a、b垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好，匀强磁场垂直穿过导轨平面．现用一平行于导轨的恒力F作用在a的中点，使其向上运动．若b始终保持静止，则它所受摩擦力可能（ ）
| A． | 变为0 | B． | 先减小后不变 | C． | 等于F | D． | 先增大再减小 |
| 考点： | 导体切割磁感线时的感应电动势；共点力平衡的条件及其应用；安培力的计算．522571 |
| 专题： | 压轴题；电磁感应中的力学问题． |
| 分析： | 当a向上运动时，在闭合回路中产生顺时针感应电流，b导体棒受到向上的安培力，正确讨论安培力与其重力沿导轨向下分力的大小，即可分析出摩擦力变化情况． |
| 解答： | 解：对a棒所受合力为：，故运动过程如下： 由于a棒加速→速度增大→合力减小，加速度减小至加速度为零后，速度恒定不变→安培力先增大后不变．由于b最终受到的静摩擦力有三种情况： 第一种是：摩擦力为零，则BIL=mgsinθ，故A正确． 第二种是：摩擦力向上，则BIL+f=mgsinθ，由于最初是f=mgsinθ，故摩擦力先减小后不变，故B正确；在这种情况下：f=mgsinθ﹣BIL；此时对a，F=mgsinθ+BIL+f滑，故F≠f； 第三种是：摩擦力向下，则BIL=mgsinθ+f，f=BIL﹣mgsinθ；由于最初是f=mgsinθ；BIL﹣mgsinθ与mgsinθ的大小有三种情况，故f的变化也有三种情况：一是先减小至零后反向增大至f（小于初值）不变，二是先减小至零后反向增大至f（等于初值）不变，三是先减小至零后反向增大至f（大于初值）不变．是而此时对a，F=mgsinθ+BIL+f滑，故F≠f．综上所述，b棒所受摩擦力可能为零，不可能为F，故CD错误． 故选AB |
| 点评： | 本题考查了电磁感应与力学的结合，在分析b棒所受摩擦力时，由于所受摩擦力为静摩擦力，因此要注意讨论安培力的变化以及与重力向下分力的大小关系． |
8．（6分）（2010•四川）如图所示，圆弧虚线表示正点电荷电场的等势面，相邻两等势面间的电势差相等．光滑绝缘直杆沿电场方向水平放置并固定不动，杆上套有一带正电的小滑块（可视为质点），滑块通过绝缘轻弹簧与固定点O相连，并以某一初速度从M点运动到N点，OM＜ON．若滑块在M、N时弹簧的弹力大小相等，弹簧始终在弹性限度内，则（ ）
| A． | 滑块从M到N的过程中，速度可能一直增大 | |
| B． | 滑块从位置1到2的过程中，电场力做的功比从位置3到4的小 | |
| C． | 在M、N之间的范围内，可能存在滑块速度相同的两个位置 | |
| D． | 在M、N之间可能存在只由电场力确定滑块加速度大小的三个位置 |
| 考点： | 功能关系；牛顿第二定律．522571 |
| 专题： | 压轴题． |
| 分析： | 因为OM＜ON，但是弹簧的弹力大小相等，则在M点弹簧缩短、在N点弹簧伸长；弹簧水平向左的分力与电场力大小未知，所以A选项中速度一直增大有可能；等差等势面电场力做功相等，故B错误；如果滑块先加速后减速，则C选项正确；在弹簧与水平杆垂直和弹簧恢复原长的两个位置滑块的加速度只由电场力决定，不是三个位置，故D错误． |
| 解答： | 解：A、随着滑块由M向N滑动，所受向右的电场力越来越小，如果在N点电场力大于弹簧弹力沿MN的分力，则滑块一直加速，所以A选项正确． B、1、2与3、4间的电势差相等，电场力做功相等，故B错误 C、在N点如果电场力小于弹簧弹力沿MN的分力，则滑块先加速后减速，就可能有两个位置的速度相同，C正确． D、由题意“OM＜ON”和“滑块在M、N时弹簧的弹力大小相等”知滑块在M点受弹簧的推力斜向左下，在N点受弹簧的拉力向左上方．即M点时弹簧是压缩的，N点时弹簧是拉伸的，在弹簧与水平杆垂直和弹簧恢复原长的两个位置滑块的加速度只由电场力决定，故在M、N之间可能存在只由电场力确定滑块加速度大小的有两个位置，故D错误． 故选A、C |
| 点评： | 这是一道考查电场中有约束物体运动规律和功能关系的中档次好题．讨论电场力与弹簧水平方向上的分力大小是解决题目的关键，弹簧弹力的方向是的难点． |
二、解答题（共4小题，满分72分）
9．（17分）（2010•四川）（1）①用多用电表探测图甲所示黑箱发现：用直流电压挡测量，E、G两点间和F、G两点间均有电压，E、F两点间无电压；用欧姆测量，黑表笔（与电表内部电源的正极相连）接E点，红表笔（表电表内部电源的负极相连）接F点，阻值很小，但反接阻值很大．那么，该黑箱内元件的接法可能是图乙中 B ．
②在物理兴趣小组活动中，一同学利用下列器材设计并完成了“探究导体阻值与长度的关系”的实验．
电压表V1量程3V内阻约为900Ω
电压表V2量程10V内阻约为3KΩ
电压表A量程60mA内阻约为5Ω
电源E1电动势1.5V内阻约为0.2Ω
电源E2电动势4.5V内阻约为0.4Ω
滑动变阻器（最大阻值为10Ω）．粗细均匀的同种电阻丝，开关、导线和刻度尺
其主要实验步骤如下：
A．选取图中器材，按示意图连接电路
B．用伏安法测定电阻丝的阻值R
C．用刻度尺没出电阻丝的长度L
D．依次减小电阻丝的长度，保持电路其他部分不变，重复步骤B、C．
E．处理数据，根据下列测量结果，找出电阻丝值与长度的关系
| L（m） | 0.9956 | 0.8049 | 0.5981 | 0.4021 | 0.1958 |
| R（Ω） | 104.8 | 85.3 | 65.2 | 46.6 | 27.1 |
（I） 将E1改用为E2
（II） 电流表的外接法
（Ⅱ）随着长度的减小，由伏特表和安培表的示数比值知电阻减小，当减小到一定程度之后，应该将电流表改为外接法．
（2）有4条用打点计时器（所用交流电频率为50Hz）打出的纸带A、B、C、D，其中一条是做“验证机械能守恒定律”实验时打出的．为找出该纸带，某同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点，用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为S1、S2、S3．请你根据下列S1、S2、S3的测量结果确定该纸带为 C ．（已知当地的重力加速度为9.791m/s2）
A.61.0mm 65.8mm 70.7mmB.41.2mm 45.1mm 53.0mm
C.49.6mm 53.5mm 57.3mmD.60.5mm 61.0mm 60.6mm．
| 考点： | 探究决定导线电阻的因素；验证力的平行四边形定则；验证机械能守恒定律；用多用电表探索黑箱内的电学元件．522571 |
| 专题： | 实验题． |
| 分析： | 由于导体的电阻与三个因素有关：导体的材料、长度、横截面积，所以探究影响导体电阻大小的因素时要用到控制变量法．探究电阻大小与哪个因素有关时，就要控制其他的因素不变，只让这一个因素变化，根据控制变量法的思路，利用实验目的：探究导体的电阻与长度的关系，就要求两根导线的材料、横截面积相同，长度不同． |
| 解答： | 解：（1）当多用电表接调为电压挡时，此时多用电表就是一只内阻很大的电压表，当接E、G两点间时，在D图中二极管反向截止，故D图绝没有电压值．故D图错误．当接F、G两点间时，在D图中二极管反向截止，故D图绝没有电压值；故D图错误． 当红表笔接F，电阻很小，此时二极管导通，电源电流从黑表笔流出通过二极管从红表笔流进，电流方向E到F，只有B正确． （Ⅰ）将电源E1改选E2．根据实验的安全原则和误差原则，电压表V2的量程太大，故选择V1正确；选择E1时，电压表偏转较小，故应将E1改用为E2． （Ⅱ）从表格中的数据知，随着导体长度的减小，其电阻也减小，其阻值大于临界值时，则应用电流表的内接法，其阻值小于临界值时，则应用电流表的外接法．故要对实验电路适时调整． （2）回想“验证机械能守恒定律”的实验，由重锤连着的纸带做匀加速度直线运动，故在纸带上相邻点迹间距之差满足△s=常数，由上述选项立即确定B不正确． 在忽略阻力的情况下，纸带上相邻点迹间距之差应为△s=g（△T）2=9.791×0.022m≈3.9mm．故计算ACD各选项的△s值，只有C项符合，故选C； 故答案为：（1）B；（2）将E1改用为E2；电流表的外接法；C． |
| 点评： | 此实验就是教材上“测定金属的电阻率”的变式，只是设问较新颖些，考查较为全面，是一道综合题目． |
10．（16分）（2010•四川）质量为M的拖拉机拉着耙来耙地，由静止开始做匀加速直线运动，在时间t内前进的距离为s．耙地时，拖拉机受到的牵引力恒为F，受到地面的阻力为自重的k倍，耙所受阻力恒定，连接杆质量不计且与水平面的夹角θ保持不变．求：
（1）拖拉机的加速度大小．
（2）拖拉机对连接杆的拉力大小．
（3）时间t内拖拉机对耙做的功．
| 考点： | 牛顿第二定律；牛顿第三定律；功的计算．522571 |
| 分析： | 由静止开始做匀加速直线运动，已知时间t和前进的距离s可根据运动学公式求解加速度． 要求拖拉机对连接杆的拉力大小，就要研究拖拉机，对拖拉机受力分析，列出牛顿第二定律等式解决问题． 拖拉机对连接杆的拉力大小恒定，可以运用功的定义式求解． |
| 解答： | 解：（1）拖拉机在时间t内匀加速前进s，根据位移公式， x=at2=s ① 解得：a= ② （2）设连接杆对拖拉机的拉力为T，对拖拉机受力分析： 由牛顿第二定律得，F﹣kMg﹣Tcosθ=Ma ③ 由②③联立得T= ④ 根据牛顿第三定律知，拖拉机对连接杆的拉力大小为T′=T= ⑤ （3）拖拉机对耙所做的功就是通过连接杆的拉力对耙做功．故拖拉机对耙做的功，W=T'scosθ ⑥ 由⑤⑥两式得w=s 答：（1）拖拉机的加速度大小是． （2）拖拉机对连接杆的拉力大小是． （3）时间t内拖拉机对耙做的功是s． |
| 点评： | 要清楚研究对象的运动过程和性质，根据已知运用物理规律解决问题． 题目要求的是拖拉机对连接杆的拉力大小，我们要运用牛顿第三定律说明连接杆对拖拉机的拉力和拖拉机对连接杆的拉力大小相等． |
11．（19分）（2010•四川）如图所示，电源电动势E0=15V内阻r0=1Ω，电阻R1=30Ω，R2=60Ω．间距d=0.2m的两平行金属板水平放置，板间分布有垂直于纸面向里、磁感应强度B=1T的匀强磁场．闭合开关S，板间电场视为匀强电场，将一带正电的小球以初速度υ=0.1m/s沿两板间中线水平射入板间．设滑动变阻器接入电路的阻值为Rx，忽略空气对小球的作用，取g=10m/s2．
（1）当Rx=29Ω时，电阻R2消耗的电功率是多大？
（2）若小球进入板间做匀速度圆周运动并与板相碰，碰时速度与初速度的夹角为60°，则Rx是多少？
| 考点： | 带电粒子在混合场中的运动；牛顿第二定律；闭合电路的欧姆定律；电功、电功率．522571 |
| 专题： | 计算题；压轴题． |
| 分析： | （1）由电路图可知，R1与R2并联后与滑动变阻器串联，由串并联电路的性质可得出总电阻，由闭合电路欧姆定律可得电路中的电流及R2两端的电压，由功率公式P=可求得R2消耗的电功率； （2）粒子做匀速圆周运动，则重力与电场力平衡；由牛顿第二定律可知洛仑兹力充当向心力；由几何关系可求得粒子运动的半径，联立可解得电容器两端的电压；由闭合电路欧姆定律可求得滑动变阻器的阻值． |
| 解答： | 解：（1）闭合电路的外电阻为 ① 根据闭合电路的欧姆定律 ② R2两端的电压为U=E﹣I（r+Rx）=（15﹣0.3×30）V=6V ③ R2消耗的功率为 ④ 电阻R2消耗的电功率为0.6W； （2）小球进入电磁场做匀速圆周运动，则重力和电场力等大反向，洛仑兹力提供向心力，根据牛顿第二定律，得 Bqv=m ⑤ ⑥ 联立⑤⑥化简得 小球做匀速圆周运动的初末速的夹角等于圆心角为60°，根据几何关系得 R=d ⑧ 联立⑦⑧并代入数据 干路电流为 ⑨ 则滑动变阻器的电阻RX==； 要使小球进入板间做匀速度圆周运动并与板相碰，碰时速度与初速度的夹角为60°，Rx应为54Ω． |
| 点评： | 本题为带电粒子在复合场中的运动与闭合电路欧姆定律的综合性题目，解题的关键在于明确带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，所受到的电场力一定与重力大小时相等方向相反，同时要注意几何关系的应用． |
12．（20分）（2010•四川）如图所示，空间有场强E=0.5N/C的竖直向下的匀强电场，长l=0.3m的不可伸长的轻绳一端固定于O点，另一端系一质量m=0.01kg的不带电小球A，拉起小球至绳水平后，无初速释放．另一电荷量q=+0.1C、质量与A相同的小球P，以速度v0=3m/s水平抛出，经时间t=0.2s与小球A在D点迎面正碰并粘在一起成为小球C，碰后瞬间断开轻绳，同时对小球C施加一恒力，此后小球C与D点下方一足够大的平板相遇．不计空气阻力，小球均可视为质点，取g=10m/s2．
（1）求碰撞前瞬间小球P的速度．
（2）若小球C经过路程s=0.09m到达平板，此时速度恰好为0，求所加的恒力．
（3）若施加恒力后，保持平板垂直于纸面且与水平面的夹角不变，在D点下方面任意改变平板位置，小球C均能与平板正碰，求出所有满足条件的恒力．
| 考点： | 动能定理的应用；牛顿运动定律的综合应用；平抛运动；运动的合成和分解；动量守恒定律．522571 |
| 专题： | 压轴题． |
| 分析： | （1）小球P在碰撞前做类平抛运动，可通过牛顿第二定律求得竖直方向的加速度，再根据时间就可以求得碰撞前小球竖直方向的速度，水平方向速度已知，根据矢量合成求出小球P碰撞瞬间的速度． （2）小球P与A在D点正碰，小球P此时的速度与水平方向的夹角为θ，连接小球A的绳子与竖直方向的夹角也为θ，可以求得θ，对A球从开始运动至D点的过程，运用动能定理求得A求的速度，再根据动量守恒定理求得碰撞后的共同速度，小球C经过路程s后到达夹板，此时速度变为0，表明小球C一定做匀减速直线运动，由运动学公式得出加速度，再根据牛顿第二定律就可以求出恒力； （3）平板足够大，且在D点下方任意改变平板位置，那则可以将平板放置到无限远，但根据题意也要发生正碰（垂直打在板上），则小球C必须匀速或匀加速运动．故恒力F′的方向是从竖直向上顺时针转至无限接近速度的方向的范围内，为了使小球C能做匀速直线运动或匀加速直线运动，则在小球C运动的速度的垂直方向上合力为零，即可以求得恒力的范围． |
| 解答： | 解：（1）小球P在碰撞前做类平抛运动，竖直方向的加速度 小球P在碰撞瞬间竖直向下的速度为vy=at=15×0.2m/s=3m/s 所以小球P碰撞瞬间的速度 （2）小球P与A在D点正碰，小球P此时的速度与水平方向的夹角为θ，连接小球A的绳子与竖直方向的夹角也为θ． 则θ=30° 对A球从开始运动至D点的过程，由动能定理得 解得 P与A球迎面正碰并粘在一起成为小球C，根据动量守恒定律有 mvP﹣mvA=2mvC 解得：vC=1.5m/s 小球C经过路程s后到达夹板，此时速度变为0，表明小球C一定做匀减速直线运动，其运动速度与受力示意图如右图所示． 由运动学公式得： a==12.5m/s2 设恒力F与竖直方向的夹角为α，建立如图所示的坐标系，根据牛顿第二定律得： 在x轴上（沿加速度方向）：Fcos（90°﹣α﹣θ）﹣（2mg+qE）sinθ=2ma 在y轴上：Fsin（90°﹣α﹣θ）﹣（2mg+qE）cosθ=0 由以上二式联立并代入数据得： F=N，α=30° （3）平板足够大，且在D点下方任意改变平板位置，那则可以将平板放置到无限远，但根据题意也要发生正碰（垂直打在板上），则小球C必须匀速或匀加速运动．故恒力F′的方向是从竖直向上顺时针转至无限接近速度的方向的范围内，设恒力F′与竖直方向的夹角为β，则有 0°≤β＜120° 为了使小球C能做匀速直线运动或匀加速直线运动，则在小球C运动的速度的垂直方向上合力为零，有F'cos（θ﹣β）=（2mg+qE）cosθ 解得． 答：（1）求碰撞前瞬间小球P的速度为；（2）所加的恒力为N方向与竖直方向夹角为30°；（3）恒力满足的条件为． |
| 点评： | 该题涉及的知识点很多，结合了平抛运动的基本规律、运动的合成与分解、动量守恒定律、动能定理、牛顿第二定律的应用等相关知识，难度比较大，对同学们的综合能力要求比较高，属于难题． |
参与本试卷答题和审题的老师有：wxz；蒙山；wslil76；ljc；Yue；sdldw；高中物理；pyyz；1499214（排名不分先后）
菁优网
2014年3月7日
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