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2009屆新課標高考物理試題創(chuàng)新設計（3）

1．（16分）

  所示是建筑工地常用的一種“深穴打夯機”，電動機帶動兩個滾輪勻速轉(zhuǎn)動將夯桿從深坑提上來，當夯桿底端剛到達坑口時，兩個滾輪彼此分開，將夯桿釋放，夯桿在重力作用下落回深坑，夯實坑底。已知兩個滾輪邊緣的線速度恒為v=4 m／s，滾輪對夯桿的壓力F_N =2×10⁴N，滾輪與夯桿間的動摩擦因數(shù)μ=0.3，夯桿質(zhì)量 m=1×10³kg，坑深 h=6.4 m，取 g=10m／s²．求：

   （1）夯桿自坑底開始勻加速上升，當速度增加到4 m／s時，夯

桿上升的高度；

   （2）夯桿自坑底上升的最大高度；

   （3）每次滾輪將夯桿提起的過程中，電動機對夯桿所做的功．

2．（18分） 如圖所示，一根長為L的絕緣剛性輕繩一端連接一質(zhì)量為m、帶電量為－q的小球，另一端與懸點A相連。如果在懸點A放一個電荷量為＋q的點電荷，要使小球能在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運動，則小球在最低點的速度最小值應為多少？

3．（8分）【物理―物理3-3】

如圖所示，氣缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的某種理想氣體，活塞通過滑輪和一重物連接并保持平衡，已知活塞距缸口0.5m，活塞面積10cm²，大氣壓強1.0×10⁵pa，物體重50N，活塞質(zhì)量及一切摩擦不計。緩慢升高環(huán)境溫度，使活塞剛好升到缸口，封閉氣體吸收了60J的熱量。則

   （1）封閉氣體的壓強怎樣變化？

   （2）氣體的內(nèi)能如何變化？變化了多少？

4．（8分）【物理―物理3-4】

如圖所示截面為矩形的平行玻璃磚，圖中的MN垂直NP，一束單色光從MN上的一點進入玻璃磚后，又從NP上一點B返回空氣中，已知入射角α和出射角β。

   （1）求玻璃磚的折射率。

   （2）若已知n=，0≤α≤π/2，求β的最小值。

5．（8分）【物理―物理3-5】

一個靜止的氮核N俘獲一個速度為2.3×10⁷m/s的中子生成一個復核A，A又衰變成B、C兩個新核．設B、C的速度方向與中子速度方向相同，B的質(zhì)量是中子的11倍，速度是10⁶m/s，B、C在同一勻強磁場中做圓周運動的半徑比為R_B：R_C=11:30．求：

   （1）C核的速度大小；

   （2）根據(jù)計算判斷C核是什么．

   （3）寫出核反應方程式．

1．【試題解析】（16分）

（1）夯桿自坑底開始勻加速上升，由牛頓第二定律得

      （3分）

夯桿上升的高度           （2分）

解得h₁=4 m           （2分）

  （2）當夯桿底端到達坑口時，兩個滾輪彼此分開，夯桿豎直上拋   （2分）

解得h₂=0.8 m      （2分）

所以，夯桿自坑底上升的最大高度H=h+h₂=7.2 m        （1分）

  （3）電動機對夯桿所做的功等于夯桿增加的機械能，即

W=mgH=7.2×10⁴ J    （4分）

2．（18分）

     擺球運動到最高點時，受到重力mg、庫侖力、繩的拉力T作用，根據(jù)向心力公式可得：，（6分）

由于,所以有：

         （4分）

由于擺在運動過程中，只有重力做功，故機械能守恒。據(jù)機械能守恒定律得：

（4分）

解得：。（4分）

3．（8分）【物理―物理3-3】

（1）活塞緩慢移動，可以認為活塞在任意狀態(tài)都處于平衡狀態(tài)，對活塞受力分析，由平衡條件得，，故封閉氣體的壓強保持不變。（4分）

   （2）氣體體積變大，封閉氣體推動活塞對外界作功，J；（2分）在此過程中封閉氣體吸收了60J熱量，由熱力學第一定律知，氣體的內(nèi)能增加了35J。（2分）

4．（8分）【物理―物理3-4】

(1)根據(jù)題意可知： 　　　（2分）

，解得　（2分）

(2)當α=90°時，β最小　　　　　　　　  （1分）

 ，　（2分）

解得β=45°　　　　　　　　　　　　　　（1分）

5．（8分）【物理―物理3-5】

(1)設中子的質(zhì)量為m，則氮核的質(zhì)量為14m，B的質(zhì)量為 11m, C核的質(zhì)量為4m

根據(jù)動量守恒可得：mv₀=11mv_B+3mv_C，代入數(shù)值解得v_c=3×10⁶m/s²（3分）

(2) 根據(jù)帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的軌道半徑公式：R=