2014年高考四川理综物理试题(含答案)下载

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  • 最近更新2022年10月20日



2014 年四川省高考物理试卷 参考答案与试题解析  一、选择题 1.(6 分)(2014•四川)如图所示,甲是远距离输电线路的示意图,乙是发电机输出电压 随时间变化的图象,则(  )  A.用户用电器上交流电的频率是 100Hz  B.发电机输出交流电的电压有效值是 500V  C.输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定  D.当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小  2.(6 分)(2014•四川)电磁波已广泛运用于很多领域.下列关于电磁波的说法符合实际 的是(  )  A.电磁波不能产生衍射现象  B.常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机  C.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度  D.光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同  3.(6 分)(2014•四川)如图所示,口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光 小球,则(  )  A.小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球  B.小球所发的光能从水面任何区域射出  C.小球所发的光从水中进入空气后频率变大  D.小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大  4.(6 分)(2014•四川)有一条两岸平直、河水均匀流动、流速恒为 v 的大河.小明驾着 小船渡河,去程时船头指向始终与河岸垂直,回程时行驶路线与河岸垂直.去程与回程所用 时间的比值为 k,船在静水中的速度大小相同,则小船在静水中的速度大小为(  ) 第 1 页 共 18 页 1 A. B. C. D.  5.(6 分)(2014•四川)如图所示,甲为 t=1s 时某横波的波形图象,乙为该波传播方向上 某一质点的振动图象,距该质点△x=0.5m 处质点的振动图象可能是(  )  A. B. C. D.  6.(6 分)(2014•四川)如图所示,不计电阻的光滑 U 形金属框水平放置,光滑、竖直玻 璃挡板 H、P 固定在框上,H、P 的间距很小.质量为 0.2kg 的细金属杆 CD 恰好无挤压地放 在两挡板之间,与金属框接触良好并围成边长为 1m 的正方形,其有效电阻为 0.1Ω.此时在 整个空间加方向与水平面成 30°角且与金属杆垂直的匀强磁场,磁感应强度随时间变化规律 是 B=(0.4﹣0.2t)T,图示磁场方向为正方向,框、挡板和杆不计形变.则(  )  A.t=1s 时,金属杆中感应电流方向从 C 到 D  B.t=3s 时,金属杆中感应电流方向从 D 到 C  C.t=1s 时,金属杆对挡板 P 的压力大小为 0.1N  D.t=3s 时,金属杆对挡板 P 的压力大小为 0.2N  7.(6 分)(2014•四川)如图所示,水平传送带以速度 v1 匀速运动,小物体 P、Q 由通过 定滑轮且不可伸长的轻绳相连,t=0 时刻 P 在传送带左端具有速度 v2,P 与定滑轮间的绳水 平,t=t0 时刻 P 离开传送带.不计定滑轮质量和摩擦,绳足够长.正确描述小物体 P 速度随 时间变化的图象可能是(  ) 第 2 页 共 18 页 2 A. B. C. D.  二、解答题 8.(6 分)(2014•四川)小文同学在探究物体做曲线运动的条件时,将一条形磁铁放在桌 面的不同位置,让小钢珠在水平桌面上从同一位置以相同初速度 v0 运动,得到不同轨迹, 图中 a、b、c、d 为其中四条运动轨迹,磁铁放在位置 A 时,小钢珠的运动轨迹是  (填 轨迹字母代号),磁铁放在位置 B 时,小钢珠的运动轨迹是  (填轨迹字母代号).实 验表明,当物体所受合外力的方向跟它的速度方向  (选填“在”或“不在”)同一直线上时 ,物体做曲线运动. 9.(11 分)(2014•四川)如图甲是测量阻值约几十欧的未知电阻 Rx 的原理图,图中 R0 是保护电阻(10Ω),R1 是电阻箱(0﹣99.9Ω),R 是滑动变阻器,A1 和 A2 是电流表,E 是电源(电动势 10V,内阻很小). 在保证安全和满足要求的情况下,使测量范围尽可能大.实验具体步骤如下: (Ⅰ)连接好电路、将滑动变阻器 R 调到最大; (Ⅱ)闭合 S,从最大值开始调节电阻箱 R1,先调 R1 为适当值,再调节滑动变阻器 R,使 A1 示数 I1=0.15A,记下此时电阻箱的阻值 R1 和 A2 的示数 I2; (Ⅲ)重复步骤(Ⅱ),再测量 6 组 R1 和 I2 的值; (Ⅳ)将实验测得的 7 组数据在坐标纸上描点. 根据实验回答以下问题: ①现有四只供选用的电流表: A.电流表(0﹣3mA,内阻为 2.0Ω) B.电流表(0﹣3mA,内阻未知) 第 3 页 共 18 页 3C.电流表(0﹣0.3A,内阻为 5.0Ω) D.电流表(0﹣0.3A,内阻未知) A1 应选用  ,A2 应选用  . ②测得一组 R1 和 I2 值后,调整电阻箱 R1,使其阻值变小,要使 A1 示数 I1=0.15A,应让滑 动变阻器 R 接入电路的阻值  (“不变”、“变大”或“变小”). ③在坐标纸上画出 R1 与 I2 的关系图. ④根据以上实验得出 Rx=  Ω.  10.(15 分)(2014•四川)石墨烯是近些年发现的一种新材料,其超高强度及超强导电、 导热等非凡的物理化学性质有望使 21 世纪的世界发生革命性变化,其发现者由此获得 2010 年诺贝尔物理学奖.用石墨烯制作超级缆绳,人类搭建“太空电梯”的梦乡有望在本世纪实现 .科学家们设想,通过地球同步轨道站向地面垂下一条缆绳至赤道基站,电梯沿着这条缆绳 运行,实现外太空和地球之间便捷的物资交换. (1)若“太空电梯”将货物从赤道基站运到距地面高度为 h1 的同步轨道站,求轨道站内质量 为 m1 的货物相对地心运动的动能.设地球自转角速度为 ω,地球半径为 R. (2)当电梯仓停在距地面高度 h2=4R 的站点时,求仓内质量 m2=50kg 的人对水平地板的压 力大小.取地面附近重力加速度 g=10m/s2,地球自转角速度 ω=7.3×10﹣5rad/s,地球半径 R=6.4×103km. 第 4 页 共 18 页 411.(17 分)(2014•四川)在如图所示的竖直平面内,水平轨道 CD 和倾斜轨道 GH 与半 径 r= m的光滑圆弧轨道分别相切于 D 点和 G 点,GH 与水平面的夹角 θ=37°.过 G 点, 垂直于纸面的竖直平面左侧有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度 B=1.25T; 过 D 点,垂直于纸面的竖直平面右侧有匀强电场电场方向水平向右,电场强度 E=1×104N/C .小物体 P1 质量 m=2×10﹣3kg、电荷量 q=+8×10﹣6C,受到水平向右的推力 F=9.98×10﹣3 N的作用,沿 CD 向右做匀速直线运动,到达 D 点后撤去推力.当 P1 到达倾斜轨道底端 G 点 时,不带电的小物体 P2 在 GH 顶端静止释放,经过时间 t=0.1s 与 P1 相遇.P1 和 P2 与轨道 CD 、GH 间的动摩擦因数均为 μ=0.5,取 g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,物体电荷量保持 不变,不计空气阻力.求: (1)小物体 P1 在水平轨道 CD 上运动速度 v 的大小; (2)倾斜轨道 GH 的长度 s.  第 5 页 共 18 页 512.(19 分)(2014•四川)如图所示,水平放置的不带电的平行金属板 p 和 b 相距 h,与 图示电路相连,金属板厚度不计,忽略边缘效应.p 板上表面光滑,涂有绝缘层,其上 O 点 右侧相距 h 处有小孔 K;b 板上有小孔 T,且 O、T 在同一条竖直直线上,图示平面为竖直 平面.质量为 m,电荷量为﹣q(q>0)的静止粒子被发射装置(图中未画出)从 O 点发射 ,沿 p 板上表面运动时间 t 后到达 K 孔,不与其碰撞地进入两板之间.粒子视为质点,在图 示平面内运动,电荷量保持不变,不计空气阻力,重力加速度大小为 g. (1)求发射装置对粒子做的功; (2)电路中的直流电源内阻为 r,开关 S 接“1”位置时,进入板间的粒子落在 b 板上的 A 点 ,A 点与过 K 孔竖直线的距离为 L.此后将开关 S 接“2”位置,求阻值为 R 的电阻中的电流 强度; (3)若选用恰当直流电源,电路中开关 S 接“1”位置,使进入板间的粒子受力平衡,此时在 板间某区域加上方向垂直于图面的、磁感应强度大小合适的匀强磁场(磁感应强度 B 只能 在 0~Bm= 范围内选取),使粒子恰好从 b 板的 T 孔飞出,求粒子飞出时 速度方向与 b 板板面的夹角的所有可能值(可用反三角函数表示). 第 6 页 共 18 页 6一、选择题 1.(6 分)(2014•四川)如图所示,甲是远距离输电线路的示意图,乙是发电机输出电压 随时间变化的图象,则(  )  A.用户用电器上交流电的频率是 100Hz  B.发电机输出交流电的电压有效值是 500V  C.输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定  D.当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小 考点:远距离输电;变压器的构造和原理.菁优网版权所有 专题:交流电专题. 分析:根据图象可知交流电的最大值以及周期等物理量,然后进一步可求出其瞬时值的表达 式以及有效值等.同时由变压器电压与匝数成正比,电流与匝数成反比. 解答: 解:A、发电机的输出电压随时间变化的关系,由图可知,T=0.02s,故 f= ,故 A 错误; B、由图象可知交流的最大值为 Um=500V,因此其有效值为 U= V,故 B 错误; C、输电线的电流由输送的功率与电压决定的,与降压变压器原副线圈的匝数比无关, 故 C 错误; D、当用户用电器的总电阻增大时,用户的功率减小,降压变压器的输出功率减小, 则输入的功率减小,输入的电流减小,输电线上损失的功率减小,故 D 正确; 故选:D. 点评:本题考查了有关交流电描述的基础知识,要根据交流电图象正确求解最大值、有效值 、周期、频率、角速度等物理量,同时正确书写交流电的表达式.  2.(6 分)(2014•四川)电磁波已广泛运用于很多领域.下列关于电磁波的说法符合实际 的是(  )  A.电磁波不能产生衍射现象  B.常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机  C.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度  D.光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同 考点:电磁场.菁优网版权所有 分析:电磁波是横波,波都能发生干涉和衍射,常用红外线做为脉冲信号来遥控电视;利用 多普勒效应和光速不变原理判断 CD 选项. 解答:解:AB、电磁波是横波,波都能发生干涉和衍射,常用红外线做为脉冲信号来遥控 电视,故 AB 错误; C、由于波源与接受者的相对位移的改变,而导致接受频率的变化,称为多普勒效应, 第 7 页 共 18 页 7所以可以判断遥远天体相对于地球的运动速度,故 C 正确; D、根据光速不变原理,知在不同惯性系中,光在真空中沿不同方向的传播速度大小 相等,故 D 错误. 故选:C. 点评:明确干涉和衍射是波特有的现象;知道电磁波谱及作用功能,多普勒效应和光速不变 原理,属于基础题.  3.(6 分)(2014•四川)如图所示,口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光 小球,则(  )  A.小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球  B.小球所发的光能从水面任何区域射出  C.小球所发的光从水中进入空气后频率变大  D.小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大 考点:光的折射定律.菁优网版权所有 专题:光的折射专题. 分析:小球反射的光线垂直射向界面时,传播方向不发生改变;小球所发的光射向水面的入 射角较大时会发生全反射;光从一种介质进入另一介质时频率不变. 解答:解:A、无论小球处于什么位置,小球所发的光会有一部分沿水平方向射向侧面,则 传播方向不发生改变,可以垂直玻璃缸壁射出,人可以从侧面看见小球,故 A 错误; B、小球所发的光射向水面的入射角较大时会发生全反射,故不能从水面的任何区域 射出,故 B 错误; C、小球所发的光从水中进入空气后频率不变,C 错误; D、小球所发的光在介质中的传播速度 v= ,小于空气中的传播速度 c,故 D 正确; 故选:D. 点评:本题考查了折射和全反射现象,由于从水射向空气时会发生全反射,故小球所发出的 光在水面上能折射出的区域为一圆形区域,并不是都能射出.  4.(6 分)(2014•四川)有一条两岸平直、河水均匀流动、流速恒为 v 的大河.小明驾着 小船渡河,去程时船头指向始终与河岸垂直,回程时行驶路线与河岸垂直.去程与回程所用 时间的比值为 k,船在静水中的速度大小相同,则小船在静水中的速度大小为(  )  A. B. C. D. 考点:运动的合成和分解.菁优网版权所有 专题:运动的合成和分解专题. 分析:根据船头指向始终与河岸垂直,结合运动学公式,可列出河宽与船速的关系式,当路 线与河岸垂直时,可求出船过河的合速度,从而列出河宽与船速度的关系,进而即可 求解. 第 8 页 共 18 页 8解答: 解:设船渡河时的速度为 vc; 当船头指向始终与河岸垂直,则有:t 去 当回程时行驶路线与河岸垂直,则有:t 回 而回头时的船的合速度为:v 合 =;=;=;由于去程与回程所用时间的比值为 k,所以小船在静水中的速度大小为:vc= ,故 B 正确; 故选:B. 点评:解决本题的关键知道分运动与合运动具有等时性,以及知道各分运动具有独立性,互 不干扰.  5.(6 分)(2014•四川)如图所示,甲为 t=1s 时某横波的波形图象,乙为该波传播方向上 某一质点的振动图象,距该质点△x=0.5m 处质点的振动图象可能是(  )  A. B. C. D. 考点:横波的图象;波长、频率和波速的关系.菁优网版权所有 专题:振动图像与波动图像专题. 分析:由甲读出波长,由乙图读出周期,从而求出波速.由图乙读出质点的状态,判断出波 的传播方向,再根据该质点与△x=0.5m 处质点状态关系,分析即可. 解答: 解:从甲图可以得到波长为 2m,乙图可以得到周期为 2s,即波速为 v= ==1m/s; 由乙图象可以得到 t=1s 时,该质点位移为负,并且向下运动,该波是可能向左传播, 也可能向右传播,而距该质点 x=0.5m 处质点,就是相差 λ 或时间相差 T,但有两 种可能是提前或延后. 若是延后,在 t=1s 时再经过到达乙图的振动图象 t=1s 时的位移,所以 A 正确; 若是提前,在 t=1s 时要向返回到达乙图的振动图象 t=1s 时的位移,该质点在 t=1s 时, 该质点位移为负,并且向上运动,所以 BCD 都错误.故 A 正确,BCD 错误. 故选:A 第 9 页 共 18 页 9点评:本题关键要分析出两个质点状态的关系,根据质点的振动方向熟练判断波的传播方向 . 6.(6 分)(2014•四川)如图所示,不计电阻的光滑 U 形金属框水平放置,光滑、竖直玻 璃挡板 H、P 固定在框上,H、P 的间距很小.质量为 0.2kg 的细金属杆 CD 恰好无挤压地放 在两挡板之间,与金属框接触良好并围成边长为 1m 的正方形,其有效电阻为 0.1Ω.此时在 整个空间加方向与水平面成 30°角且与金属杆垂直的匀强磁场,磁感应强度随时间变化规律 是 B=(0.4﹣0.2t)T,图示磁场方向为正方向,框、挡板和杆不计形变.则(  )  A.t=1s 时,金属杆中感应电流方向从 C 到 D  B.t=3s 时,金属杆中感应电流方向从 D 到 C  C.t=1s 时,金属杆对挡板 P 的压力大小为 0.1N  D.t=3s 时,金属杆对挡板 P 的压力大小为 0.2N 考点:法拉第电磁感应定律.菁优网版权所有 专题:电磁感应与电路结合. 分析:根据楞次定律,并由时刻来确定磁场的变化,从而判定感应电流的方向;根据法拉第 电磁感应定律,结合闭合电路欧姆定律,及安培力表达式,与力的合成与分解,并由 三角知识,即可求解. 解:A、当 t=1s 时,则由磁感应强度随时间变化规律是 B=(0.4﹣0.2t)T,可知,磁 解答: 场在减小,根据楞次定律可得,金属杆中感应电流方向从 C 到 D,故 A 正确; B、同理,当 t=3s 时,磁场在反向增加,由楞次定律可知,金属杆中感应电流方向从 C 到 D,故 B 错误; C、当在 t=1s 时,由法拉第电磁感应定律,则有:E= =0.2×12× =0.1V; 再由欧姆定律,则有感应电流大小 I= 0.4﹣0.2×1)×1×1=0.2N; =1A;则 t=1s 时,那么安培力大小 F=BtIL=( 由左手定则可知,安培力垂直磁场方向斜向上,则将安培力分解,那么金属杆对挡板 P 的压力大小 N=Fcos60°=0.2×0.5=0.1N,故 C 正确; D、同理,当 t=3s 时,感应电动势仍为 E=0.1V,电流大小仍为 I=1A,由于磁场的方 向相反,由左手定则可知,安培力的方向垂直磁感线斜向下, 根据力的合成,则得金属杆对 H 的压力大小为 N′=F′cos60°=0.2×0.5=0.1N,故 D 错误; 故选:AC. 点评:考查楞次定律与法拉第电磁感应定律的应用,掌握左手定则的内容,注意磁场随着时 间变化的规律,及理解力的平行四边形定则的应用.  7.(6 分)(2014•四川)如图所示,水平传送带以速度 v1 匀速运动,小物体 P、Q 由通过 定滑轮且不可伸长的轻绳相连,t=0 时刻 P 在传送带左端具有速度 v2,P 与定滑轮间的绳水 第 10 页 共 18 页 10 平,t=t0 时刻 P 离开传送带.不计定滑轮质量和摩擦,绳足够长.正确描述小物体 P 速度随 时间变化的图象可能是(  )  A. B. C. D. 考点:牛顿第二定律;匀变速直线运动的图像.菁优网版权所有 专题:牛顿运动定律综合专题. 分析: 要分不同的情况进行讨论:若 V2<V1:分析在 f>Q 的重力时的运动情况或 f<Q 的 重力的运动情况             若 V2<V1:分析在 f>Q 的重力时的运动情况或 f<Q 的 重力的运动情况 解答: 解:若 V2<V1:f 向右,若 f>GQ,则向右匀加速到速度为 V1 后做匀速运动到离开, 则为 B 图              若 f<GQ,则向右做匀减速到速度为 0 后再向左匀加速 到离开,无此选项   若 V2>V1:f 向左,若 f>GQ,则减速到 V1 后匀速向右运动离开,无此选项            若 f<GQ,则减速到小于 V1 后 f 变为向右,加速度变小,此 后加速度不变,继续减速到 0 后向左加速到离开,则为 C 图 则 AD 错误,BC 正确 故选:BC. 点评:考查摩擦力的方向与速度的关系,明确其与相对运动方向相反,结合牛顿第二定律分 析运动情况,较难.  二、解答题 8.(6 分)(2014•四川)小文同学在探究物体做曲线运动的条件时,将一条形磁铁放在桌 面的不同位置,让小钢珠在水平桌面上从同一位置以相同初速度 v0 运动,得到不同轨迹, 图中 a、b、c、d 为其中四条运动轨迹,磁铁放在位置 A 时,小钢珠的运动轨迹是 b ( 填轨迹字母代号),磁铁放在位置 B 时,小钢珠的运动轨迹是 c (填轨迹字母代号). 实验表明,当物体所受合外力的方向跟它的速度方向 不在 (选填“在”或“不在”)同一直 线上时,物体做曲线运动. 第 11 页 共 18 页 11 考点:物体做曲线运动的条件.菁优网版权所有 专题:物体做曲线运动条件专题. 分析:首先知道磁体对钢珠有相互吸引力,然后利用曲线运动的条件判断其运动情况即可. 解答:解:磁体对钢珠有相互吸引力,当磁铁放在位置 A 时,即在钢珠的正前方,所以钢珠 所受的合力与运动的方向在一条直线上,所以其运动轨迹为直线,故应是 b; 当磁铁放在位置 B 时,先钢珠运动过程中有受到磁体的吸引,小钢珠逐渐接近磁体, 所以其的运动轨迹是 c; 当物体所受的合外力的方向与小球的速度在一条直线上时,其轨迹是直线;当不在一 条直线上时,是曲线. 故答案为:b,c,不在. 点评:明确曲线运动的条件,即主要看所受合外力的方向与初速度的方向的关系,这是判断 是否做曲线运动的依据.  9.(11 分)(2014•四川)如图甲是测量阻值约几十欧的未知电阻 Rx 的原理图,图中 R0 是保护电阻(10Ω),R1 是电阻箱(0﹣99.9Ω),R 是滑动变阻器,A1 和 A2 是电流表,E 是电源(电动势 10V,内阻很小). 在保证安全和满足要求的情况下,使测量范围尽可能大.实验具体步骤如下: (Ⅰ)连接好电路、将滑动变阻器 R 调到最大; (Ⅱ)闭合 S,从最大值开始调节电阻箱 R1,先调 R1 为适当值,再调节滑动变阻器 R,使 A1 示数 I1=0.15A,记下此时电阻箱的阻值 R1 和 A2 的示数 I2; (Ⅲ)重复步骤(Ⅱ),再测量 6 组 R1 和 I2 的值; (Ⅳ)将实验测得的 7 组数据在坐标纸上描点. 根据实验回答以下问题: ①现有四只供选用的电流表: A.电流表(0﹣3mA,内阻为 2.0Ω) B.电流表(0﹣3mA,内阻未知) C.电流表(0﹣0.3A,内阻为 5.0Ω) D.电流表(0﹣0.3A,内阻未知) A1 应选用 D ,A2 应选用 C . ②测得一组 R1 和 I2 值后,调整电阻箱 R1,使其阻值变小,要使 A1 示数 I1=0.15A,应让滑 动变阻器 R 接入电路的阻值 变大 (“不变”、“变大”或“变小”). ③在坐标纸上画出 R1 与 I2 的关系图. ④根据以上实验得出 Rx= 31.3 Ω. 第 12 页 共 18 页 12 考点:伏安法测电阻.菁优网版权所有 专题:实验题. 分析: (1)由题意可知,A1 示数 I1=0.15A,即可确定量程,根据题目中图象示数可知,A2 的量程为 0.3A;, (2)由欧姆定律,结合电路分析方法,可知滑动变阻器的阻值如何变化; (3)根据描点,作出图象,让图线分布在点两边,删除错误点; (4)根据串并联特征,结合 R1 与 I2 的图象的斜率含义,依据欧姆定律,即可求解. 解答: 解:(1)A1 示数 I1=0.15A,则 A1 应选用量程为 0.3A 的电流表,由于只要知道电流 大小即可,即选用 D; 根据 R1 与 I2 的关系图,可知,A2 的量程为 0.3A,且必须要知道其电阻,因此选用 C ;(2)调整电阻箱 R1,使其阻值变小,要使 A1 示数 I1=0.15A,则与其串联的两个电 阻一个电流表的两端电压必须要在减小,因此只有应让滑动变阻器 R 接入电路的阻值 在变大,才能达到这样的条件; (3)根据题目中已知描的点,平滑连接,注意让图线分布在点的两边,删除错误的, 如图所示; (4)根据欧姆定律,则有:(R1+R0+RA1)IA1=I2(RX+RA2); 第 13 页 共 18 页 13 整理可得:R1=I2 ;而 R1 与 I2 的图象的斜率 k= =241.7Ω; 则有:RX=kIA1﹣RA2=241.7×0.15﹣5=31.3Ω; 故答案为:(1)D,C;(2)变大;(3)如上图所示;(4)31.3. 点评:考查如何确定电表的方法,紧扣题意是解题的关键,理解欧姆定律的应用,掌握串并 联特点,注意误差与错误的区别,理解图象的斜率含义.  10.(15 分)(2014•四川)石墨烯是近些年发现的一种新材料,其超高强度及超强导电、 导热等非凡的物理化学性质有望使 21 世纪的世界发生革命性变化,其发现者由此获得 2010 年诺贝尔物理学奖.用石墨烯制作超级缆绳,人类搭建“太空电梯”的梦乡有望在本世纪实现 .科学家们设想,通过地球同步轨道站向地面垂下一条缆绳至赤道基站,电梯沿着这条缆绳 运行,实现外太空和地球之间便捷的物资交换. (1)若“太空电梯”将货物从赤道基站运到距地面高度为 h1 的同步轨道站,求轨道站内质量 为 m1 的货物相对地心运动的动能.设地球自转角速度为 ω,地球半径为 R. (2)当电梯仓停在距地面高度 h2=4R 的站点时,求仓内质量 m2=50kg 的人对水平地板的压 力大小.取地面附近重力加速度 g=10m/s2,地球自转角速度 ω=7.3×10﹣5rad/s,地球半径 R=6.4×103km. 考点:万有引力定律及其应用.菁优网版权所有 专题:万有引力定律的应用专题. 分析:(1)因为同步轨道站与地球自转的角速度相等,根据轨道半径求出轨道站的线速度, 从而得出轨道站内货物相对地心运动的动能. (2)根据向心加速度的大小,结合牛顿第二定律求出支持力的大小,从而得出人对 水平地板的压力大小. 解答:解:(1)因为同步轨道站与地球自转的角速度相等, 第 14 页 共 18 页 14 则轨道站的线速度 v=(R+h1)ω, 货物相对地心的动能 .(2)根据 ,因为 a= ,,联立解得 N= =≈11.5N. 根据牛顿第三定律知,人对水平地板的压力为 11.5N. 答:(1)轨道站内质量为 m1 的货物相对地心运动的动能为 .(2)质量 m2=50kg 的人对水平地板的压力大小为 11.5N. 点评:本题考查了万有引力定律与牛顿第二定律的综合,知道同步轨道站的角速度与地球自 转的角速度相等,以及知道人所受的万有引力和支持力的合力提供圆周运动的向心力 ,掌握万有引力等于重力这一理论,并能灵活运用.  11.(17 分)(2014•四川)在如图所示的竖直平面内,水平轨道 CD 和倾斜轨道 GH 与半 径 r= m的光滑圆弧轨道分别相切于 D 点和 G 点,GH 与水平面的夹角 θ=37°.过 G 点, 垂直于纸面的竖直平面左侧有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度 B=1.25T; 过 D 点,垂直于纸面的竖直平面右侧有匀强电场电场方向水平向右,电场强度 E=1×104N/C .小物体 P1 质量 m=2×10﹣3kg、电荷量 q=+8×10﹣6C,受到水平向右的推力 F=9.98×10﹣3 N的作用,沿 CD 向右做匀速直线运动,到达 D 点后撤去推力.当 P1 到达倾斜轨道底端 G 点 时,不带电的小物体 P2 在 GH 顶端静止释放,经过时间 t=0.1s 与 P1 相遇.P1 和 P2 与轨道 CD 、GH 间的动摩擦因数均为 μ=0.5,取 g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,物体电荷量保持 不变,不计空气阻力.求: (1)小物体 P1 在水平轨道 CD 上运动速度 v 的大小; (2)倾斜轨道 GH 的长度 s. 考点:带电粒子在匀强磁场中的运动;带电粒子在匀强电场中的运动.菁优网版权所有 专题:带电粒子在复合场中的运动专题. 第 15 页 共 18 页 15 分析: (1)P1 运动到 D 点的过程中,对小物体进行正确的受力分析,在水平方向上利用二 力平衡可求得小物体 P1 在水平轨道 CD 上运动速度 v 的大小. (2)P1 从 D 点到倾斜轨道底端 G 点的过程中,电场力和重力做功;P1 在 GH 上运动 过程中,受重力、电场力和摩擦力作用;P2 在 GH 上运动过程中,受重力和摩擦力作 用;对于各物体在各段的运动利用牛顿第二定律和能量的转化与守恒,列式即可解得 轨道 GH 的长度. 解答: 解:(1)设小物体 P1 在匀强磁场中运动的速度为 v,受到向上的洛伦兹力为 F1,受 到的摩擦力为 f,则: F1=qvB…① f=μ(mg﹣F1)…② 由题意可得水平方向合力为零,有: F﹣f=0…③ 联立①②③式,并代入数据得: v=4m/s; (2)设 P1 在 G 点的速度大小为 vG,由于洛伦兹力不做功,根据动能定理有: qErsinθ﹣mgr(1﹣cosθ)= m﹣ mv2…⑤ P1 在 GH 上运动,受到重力,电场力和摩擦力的作用,设加速度为 a1,根据牛顿第二 定律有: qEcosθ﹣mgsinθ﹣μ(mgcosθ+qEsinθ)=ma1…⑥ P1 与 P2 在 GH 上相遇时,设 P1 在 GH 上运动的距离为 s1,运动的时间为 t,则有: s1=vGt+ a1t2…⑦ 设 P2 质量为 m2,在 GH 上运动的加速度为 a2,则有: m2gsinθ﹣μm2gcosθ=m2a2…⑧ P1 与 P2 在 GH 上相遇时,设 P2 在 GH 上运动的距离为 s2,则有: s2= a2t2…⑨ 联立⑤⑥⑦⑧⑨式,并代入数据得: s=s1+s2 s=0.56m 答:(1)小物体 P1 在水平轨道 CD 上运动速度 v 的大小为 4m/s; (2)倾斜轨道 GH 的长度 s 为 0.56m. 点评:解答该题的关键是对这两个物体运动进行分段分析,分析清晰受力情况和各自的运功 规律,利用运动定律和能量的转化与守恒定律进行解答;这是一个复合场的问题,要 注意对场力的分析,了解洛伦兹力的特点,洛伦兹力不做功;知道电场力做功的特点 ,解答该题要细心,尤其是在数值计算上,是一道非常好的题.  12.(19 分)(2014•四川)如图所示,水平放置的不带电的平行金属板 p 和 b 相距 h,与 图示电路相连,金属板厚度不计,忽略边缘效应.p 板上表面光滑,涂有绝缘层,其上 O 点 右侧相距 h 处有小孔 K;b 板上有小孔 T,且 O、T 在同一条竖直直线上,图示平面为竖直 平面.质量为 m,电荷量为﹣q(q>0)的静止粒子被发射装置(图中未画出)从 O 点发射 第 16 页 共 18 页 16 ,沿 p 板上表面运动时间 t 后到达 K 孔,不与其碰撞地进入两板之间.粒子视为质点,在图 示平面内运动,电荷量保持不变,不计空气阻力,重力加速度大小为 g. (1)求发射装置对粒子做的功; (2)电路中的直流电源内阻为 r,开关 S 接“1”位置时,进入板间的粒子落在 b 板上的 A 点 ,A 点与过 K 孔竖直线的距离为 L.此后将开关 S 接“2”位置,求阻值为 R 的电阻中的电流 强度; (3)若选用恰当直流电源,电路中开关 S 接“1”位置,使进入板间的粒子受力平衡,此时在 板间某区域加上方向垂直于图面的、磁感应强度大小合适的匀强磁场(磁感应强度 B 只能 在 0~Bm= 范围内选取),使粒子恰好从 b 板的 T 孔飞出,求粒子飞出时 速度方向与 b 板板面的夹角的所有可能值(可用反三角函数表示). 考点:带电粒子在匀强磁场中的运动;动能定理;带电粒子在匀强电场中的运动.菁优网版权所有 专题:电场力与电势的性质专题. 分析:(1)由运动学的公式求出粒子的速度,然后由动能定理即可求得发射装置做的功; (2)粒子在匀强电场中做类平抛运动,将运动分解即可求得电场强度,由 U=Ed 求 出极板之间的电势差,再由欧姆定律即可求得电流; (3)没有磁场时,进入板间的粒子受力平衡,粒子只能做匀速直线运动;加磁场后 粒子在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动,结合运动的特点与运动轨迹中的几何关系 即可求解. 解答: 解:(1)粒子的速度: …① 由动能定理得: ;(2)粒子在匀强电场中做类平抛运动,水平方向:L=v0t1…② 竖直方向: …③ a= …④ U=Eh…⑤ …⑥ 第 17 页 共 18 页 17 联立①②③④⑤⑥得: ;(3)没有磁场时,进入板间的粒子受力平衡,粒子只能做匀速直线运动;加磁场后 粒子在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动,其运动的轨迹可能如图: 由于洛伦兹力提供向心力,得: …⑦ 磁感应强度最大时,粒子的偏转半径最小.最小为: ⑧设此时粒子的速度方向与下极板之间的夹角是 θ,则: ⑨解得:sinθ≈ , 由⑦可得,若磁感应强度减小,则 r 增大,粒子在磁场中运动的轨迹就越接近下极板 ,粒子到达 T 的速度方向就越接近平行于下极板. 所以粒子飞出时速度方向与 b 板板面的夹角的所有可能值是:0<θ≤arcsin . 答:(1)发射装置对粒子做的功是 (2)阻值为 R 的电阻中的电流强度是 ;;(3)使粒子恰好从 b 板的 T 孔飞出,粒子飞出时速度方向与 b 板板面的夹角的所有 可能值是 0<θ≤arcsin . 点评:该题考查带电粒子在电场中的运动与带电粒子在磁场中的运动,分别按照平抛运动的 规律与圆周运动的规律处理即可. 第 18 页 共 18 页 18

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