北京高考物理23、24類型題

1、1.如圖甲所示，表面絕緣、傾角q=30°的斜面固定在水平地面上，斜面的頂端固定有彈性擋板，擋板垂直于斜面，并與斜面底邊平行。斜面所在空間有一寬度D=0.40m的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，其邊界與斜面底邊平行，磁場(chǎng)方向垂直斜面向上，磁場(chǎng)上邊界到擋板的距離s=0.55m。一個(gè)質(zhì)量m=0.10kg、總電阻R=0.25W的單匝矩形閉合金屬框abcd，放在斜面的底端，其中ab邊與斜面底邊重合，ab邊長(zhǎng)L=0.50m。從t=0時(shí)刻開始，線框在垂直cd邊沿斜面向上大小恒定的拉力作用下，從靜止開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)線框的ab邊離開磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)撤去拉力，線框繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，并與擋板發(fā)生碰撞，碰撞過程的時(shí)間可忽略不計(jì)，且沒有機(jī)械

2、能損失。線框向上運(yùn)動(dòng)過程中速度與時(shí)間的關(guān)系如圖乙所示。已知線框在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中始終未脫離斜面，且保持ab邊與斜面底邊平行，線框與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)m=/3，重力加速度g取10 m/s2。v/m.s-1t/s00.42.0乙甲aBDLbcd擋板q（1）求線框受到的拉力F的大??；（2）求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。唬?）已知線框向下運(yùn)動(dòng)通過磁場(chǎng)區(qū)域過程中的速度v隨位移x的變化規(guī)律滿足vv0-（式中v0為線框向下運(yùn)動(dòng)ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小，x為線框ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)后對(duì)磁場(chǎng)上邊界的位移大?。?，求線框在斜面上運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中產(chǎn)生的焦耳熱2.大風(fēng)可能給人們的生產(chǎn)和生活帶來一些危害，同時(shí)風(fēng)能也是可以

3、開發(fā)利用的清潔能源。（1）據(jù)北京市氣象臺(tái)監(jiān)測(cè)顯示，2012年3月23日北京刮起了今年以來最大的風(fēng)，其短時(shí)風(fēng)力達(dá)到近十級(jí)。在海淀區(qū)某公路旁停放的一輛小轎車被大風(fēng)吹倒的數(shù)字信息亭砸中，如圖甲所示。已知該信息亭形狀為長(zhǎng)方體，其高度為h，底面是邊長(zhǎng)為l的正方形，信息亭所受的重力為G，重心位于其幾何中心。求大風(fēng)吹倒信息亭的過程中，至少需要對(duì)信息亭做多少功；若已知空氣密度為，大風(fēng)的風(fēng)速大小恒為v，方向垂直于正常直立的信息亭的豎直表面，大風(fēng)中運(yùn)動(dòng)的空氣與信息亭表面作用后速度變?yōu)榱?。求信息亭正常直立時(shí)，大風(fēng)給它的對(duì)時(shí)間的平均作用力為多大。（2）風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)能的一種方式，風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以將風(fēng)能（氣流的動(dòng)能）轉(zhuǎn)

4、化為電能，其主要部件如圖乙所示。已知某風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片正面迎風(fēng)時(shí)的有效受風(fēng)面積為S，運(yùn)動(dòng)的空氣與受風(fēng)面作用后速度變?yōu)榱?，風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率和空氣密度均保持不變。當(dāng)風(fēng)速為v且風(fēng)向與風(fēng)力發(fā)電機(jī)受風(fēng)面垂直時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的電功率為P。求在同樣的風(fēng)向條件下，風(fēng)速為時(shí)這臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的電功率。利用風(fēng)能發(fā)電時(shí)由于風(fēng)速、風(fēng)向不穩(wěn)定，會(huì)造成風(fēng)力發(fā)電輸出的電壓和功率不穩(wěn)定。請(qǐng)你提出一條合理性建議，解決這一問題。3.如圖所示，坐標(biāo)系xOy在豎直平面內(nèi)，x軸正方向水平向右，y軸正方向豎直向上。y<0的區(qū)域有垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B；在第一象限的空間內(nèi)有與x軸平

5、行的勻強(qiáng)電場(chǎng)（圖中未畫出）；第四象限有與x軸同方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)；第三象限也存在著勻強(qiáng)電場(chǎng)（圖中未畫出）。一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電微粒從第一象限的P點(diǎn)由靜止釋放，恰好能在坐標(biāo)平面內(nèi)沿與x軸成=30°角的直線斜向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過x軸上的a點(diǎn)進(jìn)入y<0的區(qū)域后開始做勻速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過y軸上的b點(diǎn)進(jìn)入x<0的區(qū)域后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，最后通過x軸上的c點(diǎn)，且Oa=Oc。已知重力加速度為g，空氣阻力可忽略不計(jì)，求：（1）第一象限電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E1的大小及方向；（2）帶電微粒由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的過程中，其電勢(shì)能的變化量大?。唬?）帶電微粒從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間。4.一般來說，正常人從

6、距地面1.5m高處跳下，落地時(shí)速度較小，經(jīng)過腿部的緩沖，這個(gè)速度對(duì)人是安全的，稱為安全著地速度。如果人從高空跳下，必須使用降落傘才能安全著陸，其原因是，張開的降落傘受到空氣對(duì)傘向上的阻力作用。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)和理論研究表明，空氣對(duì)降落傘的阻力f與空氣密度、降落傘的迎風(fēng)面積S、降落傘相對(duì)空氣速度v、阻力系數(shù)c有關(guān)（由傘的形狀、結(jié)構(gòu)、材料等決定），其表達(dá)式是f=cSv2。根據(jù)以上信息，解決下列問題。（取g=10m/s2）（1）在忽略空氣阻力的情況下，計(jì)算人從1.5m高處跳下著地時(shí)的速度大?。ㄓ?jì)算時(shí)人可視為質(zhì)點(diǎn)）；t/s0v/ms-11.02.03.0圖121020（2）在某次高塔跳傘訓(xùn)練中，運(yùn)動(dòng)員使用

7、的是有排氣孔的降落傘，其阻力系數(shù)c=0.90，空氣密度取1.25kg/m3。降落傘、運(yùn)動(dòng)員總質(zhì)量m=80kg，張開降落傘后達(dá)到勻速下降時(shí)，要求人能安全著地，降落傘的迎風(fēng)面積S至少是多大？ （3）跳傘運(yùn)動(dòng)員和降落傘的總質(zhì)量m=80kg，從h=65m高的跳傘塔上跳下，在下落過程中，經(jīng)歷了張開降落傘前自由下落、張開降落傘后減速下落和勻速下落直至落地三個(gè)階段。圖12是通過固定在跳傘運(yùn)動(dòng)員身上的速度傳感器繪制出的從張開降落傘開始做減速運(yùn)動(dòng)至達(dá)到勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的v-t圖像。根據(jù)圖像估算運(yùn)動(dòng)員做減速運(yùn)動(dòng)的過程中，空氣阻力對(duì)降落傘做的功。5.如圖13所示，光滑、足夠長(zhǎng)、不計(jì)電阻、軌道間距為l的平行金屬導(dǎo)軌MN、P

8、Q，水平放在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度不同的兩個(gè)相鄰的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，左半部分為勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1；右半部分為勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2，且B1=2B2。在勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)的左邊界垂直于導(dǎo)軌放置一質(zhì)量為m、電阻為R1的金屬棒a，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)的某一位置，垂直于導(dǎo)軌放置另一質(zhì)量也為m、電阻為R2的金屬棒b。開始時(shí)b靜止，給a一個(gè)向右沖量I后a、b開始運(yùn)動(dòng)。設(shè)運(yùn)動(dòng)過程中，兩金屬棒總是與導(dǎo)軌垂直。（1）求金屬棒a受到?jīng)_量后的瞬間通過金屬導(dǎo)軌的感應(yīng)電流；（2）設(shè)金屬棒b在運(yùn)動(dòng)到勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)的右邊界前已經(jīng)達(dá)到最大速度，求金屬棒b在勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)中的最大速度值；圖13B1B2IabPQMN（3）金屬棒b進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)

9、后，金屬棒b再次達(dá)到勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，設(shè)這時(shí)金屬棒a仍然在勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)中。求金屬棒b進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)后的運(yùn)動(dòng)過程中金屬棒a、b中產(chǎn)生的總焦耳熱。6.圖12所示為回旋加速器的示意圖。它由兩個(gè)鋁制D型金屬扁盒組成,兩個(gè)D形盒正中間開有一條狹縫，兩個(gè)D型盒處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中并接在高頻交變電源上。在D1盒中心A處有離子源，它產(chǎn)生并發(fā)出的a粒子,經(jīng)狹縫電壓加速后,進(jìn)入D2盒中。在磁場(chǎng)力的作用下運(yùn)動(dòng)半個(gè)圓周后，再次經(jīng)狹縫電壓加速。為保證粒子每次經(jīng)過狹縫都被加速，設(shè)法使交變電壓的周期與粒子在狹縫及磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期一致。如此周而復(fù)始，速度越來越大,運(yùn)動(dòng)半徑也越來越大,最后到達(dá)D型盒的邊緣，以最大速度被導(dǎo)出。已知a粒子電荷

10、量為q,質(zhì)量為m，加速時(shí)電極間電壓大小恒為U,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,D型盒的半徑為R，設(shè)狹縫很窄,粒子通過狹縫的時(shí)間可以忽略不計(jì)，設(shè)a粒子從離子源發(fā)出時(shí)的初速度為零。（不計(jì)a粒子重力）求:(1)a粒子第一次被加速后進(jìn)入D2盒中時(shí)的速度大?。?2)a粒子被加速后獲得的最大動(dòng)能Ek和交變電壓的頻率f(3)a粒子在第n次由D1盒進(jìn)入D2盒與緊接著第n+1次由D1盒進(jìn)入D2盒位置之間的距離x。7.某品牌汽車在某次測(cè)試過程中數(shù)據(jù)如下表所示，請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)回答問題。整車行駛質(zhì)量1500kg額定功率75kW加速過程車輛從靜止加速到108km/h所需時(shí)間為10s制動(dòng)過程車輛以36km/h行駛時(shí)的制動(dòng)距離為5.

11、0m已知汽車在水平公路上沿直線行駛時(shí)所受阻力f跟行駛速率v和汽車所受重力mg的乘積成正比，即f=kmgv，其中k=2.0×10-3s/m。取重力加速度g=10m/s2。（1）若汽車加速過程和制動(dòng)過程都做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，求這次測(cè)試中加速過程的加速度大小a1和制動(dòng)過程的加速度大小a2；（2）求汽車在水平公路上行駛的最大速度vm；（3）把該汽車改裝成同等功率的純電動(dòng)汽車，其他參數(shù)不變。若電源功率轉(zhuǎn)化為汽車前進(jìn)的機(jī)械功率的效率=90。假設(shè)1kW·h電能的售價(jià)為0.50元（人民幣），求電動(dòng)汽車在平直公路上以最大速度行駛的距離s=100km時(shí)所消耗電能的費(fèi)用。結(jié)合此題目，談?wù)勀銓?duì)電動(dòng)汽

12、車的看法。8.我國(guó)的月球探測(cè)計(jì)劃“嫦娥工程”分為“繞、落、回”三步?！版隙鹑?hào)”的任務(wù)是“落”。 2013年12月2日，“嫦娥三號(hào)”發(fā)射，經(jīng)過中途軌道修正和近月制動(dòng)之后，“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器進(jìn)入繞月的圓形軌道I。12月12日衛(wèi)星成功變軌，進(jìn)入遠(yuǎn)月點(diǎn)P、近月點(diǎn)Q的橢圓形軌道II。如圖所示。 2013年12月14日，“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器在Q點(diǎn)附近制動(dòng)，由大功率發(fā)動(dòng)機(jī)減速，以拋物線路徑下降到距月面100米高處進(jìn)行30s懸停避障，之后再緩慢豎直下降到距月面高度僅為數(shù)米處，為避免激起更多月塵，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，做自由落體運(yùn)動(dòng)，落到月球表面。已知引力常量為G，月球的質(zhì)量為M，月球的半徑為R，“嫦娥三號(hào)”在軌道I上運(yùn)

13、動(dòng)時(shí)的質(zhì)量為m， P、Q點(diǎn)距月球表面的高度分別為h1、h2。（1）求“嫦娥三號(hào)”在圓形軌道I上運(yùn)動(dòng)的速度大小；（2）已知“嫦娥三號(hào)”與月心的距離為r時(shí)，引力勢(shì)能為（取無窮遠(yuǎn)處引力勢(shì)能為零），其中m為此時(shí)“嫦娥三號(hào)”的質(zhì)量。 若“嫦娥三號(hào)”在軌道II上運(yùn)動(dòng)的過程中，動(dòng)能和引力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，它們的總量保持不變。已知“嫦娥三號(hào)”經(jīng)過Q點(diǎn)的速度大小為v，請(qǐng)根據(jù)能量守恒定律求它經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度大小；（3）“嫦娥三號(hào)”在P點(diǎn)由軌道I變?yōu)檐壍繧I的過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)沿軌道的切線方向瞬間一次性噴出一部分氣體，已知噴出的氣體相對(duì)噴氣后“嫦娥三號(hào)”的速度大小為u，求噴出的氣體的質(zhì)量。OQPIII9.光電效應(yīng)和康普頓效

14、應(yīng)深入地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量之外還具有動(dòng)量。由狹義相對(duì)論可知，一定的質(zhì)量m與一定的能量E相對(duì)應(yīng)：，其中c為真空中光速。（1）已知某單色光的頻率為，波長(zhǎng)為，該單色光光子的能量，其中h為普朗克常量。試借用質(zhì)子、電子等粒子動(dòng)量的定義：動(dòng)量=質(zhì)量×速度，推導(dǎo)該單色光光子的動(dòng)量。（2）光照射到物體表面時(shí)，如同大量氣體分子與器壁的頻繁碰撞一樣，將產(chǎn)生持續(xù)均勻的壓力，這種壓力會(huì)對(duì)物體表面產(chǎn)生壓強(qiáng)，這就是“光壓”，用I表示。 一臺(tái)發(fā)光功率為P0的激光器發(fā)出一束某頻率的激光，光束的橫截面積為S。當(dāng)該激光束垂直照射到某物體表面時(shí)，假設(shè)光全部被吸收，試寫出

15、其在物體表面引起的光壓的表達(dá)式。（3）設(shè)想利用太陽光的“光壓”為探測(cè)器提供動(dòng)力，將太陽系中的探測(cè)器送到太陽系以外，這就需要為探測(cè)器制作一個(gè)很大的光帆，以使太陽光對(duì)光帆的壓力超過太陽對(duì)探測(cè)器的引力，不考慮行星對(duì)探測(cè)器的引力。一個(gè)質(zhì)量為m的探測(cè)器，正在朝遠(yuǎn)離太陽的方向運(yùn)動(dòng)。已知引力常量為G，太陽的質(zhì)量為M，太陽單位時(shí)間輻射的總能量為P。設(shè)帆面始終與太陽光垂直，且光帆能將太陽光一半反射，一半吸收。試估算該探測(cè)器光帆的面積應(yīng)滿足的條件。10.如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一豎直放置的光滑的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面與磁場(chǎng)垂直，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，頂端接有阻值為R的電阻。將一根金屬棒從導(dǎo)軌上的M處以速度