高三物理自主招生仿真模擬訓(xùn)練題01含解析

1、2014年高三物理自主招生仿真模擬訓(xùn)練題01 （含解析）（10分）如圖，由U形管和細(xì)管連接的玻璃泡 A、B和C浸泡在溫度均為0 C的水槽中，B的容積是A的3倍。閥門(mén)S將A和B兩部分隔開(kāi)。A內(nèi)為真空，B和C內(nèi)都充有氣體。U形管內(nèi)左邊水銀柱比右邊的低60mm打開(kāi)閥門(mén)S,整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定后，U形管內(nèi)左右水銀柱高度相等。假設(shè)U形管和細(xì)管中的氣體體積遠(yuǎn)小于玻璃泡的容積。（1）求玻璃泡C中氣體的壓強(qiáng)（以 mmH的單位）（2）將右側(cè)水槽的水從 0 C加熱到一定溫度時(shí)，U形管內(nèi)左右水銀柱高度差又為60mm求加熱后右側(cè)水槽的水溫。一.【解析】（1）在打開(kāi)閥門(mén)S前，兩水槽水溫均為丁產(chǎn)273K.設(shè)玻璃泡B中氣體的壓強(qiáng)為

2、和，體積為Vb， 玻璃泡C中氣體的壓強(qiáng)為戶口依題意有式中綠=60mmHgj打開(kāi)閥門(mén)S后，兩水槽水溫仍為設(shè)玻璃泡B中氣體的壓強(qiáng)為網(wǎng),依題意，有%二九 玻璃泡A和B中氣體的體積為 TOC o 1-5 h z 冷心麻根據(jù)玻意耳定律得 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 小匕Tb/聯(lián)立式，并代入題給數(shù)據(jù)得 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 閉尸Ap=180mmHg心（ii ）當(dāng)右側(cè)水槽的水溫加熱至 T時(shí)，U形管左右水銀柱高度差為Ap。玻璃泡C中氣體的壓強(qiáng)為 HYPERLINK l bookmark22 o

3、 Current Document pC = Pb+即玻璃泡C的氣體體積不變，根據(jù)查理定理得正=正T0T聯(lián)立式，并代入題給數(shù)據(jù)得T =364K 二.（15分）從地球上看太陽(yáng)時(shí)，對(duì)太陽(yáng)直徑的張角 0 =0.53 ,取地球表面上緯度為1的長(zhǎng)度l=110km,地球表面處的重力加速度g=10m/s2,地球公轉(zhuǎn)的周期 T=365天。試僅用以上數(shù)據(jù)計(jì)算地球和太陽(yáng)密度之比。假設(shè)太陽(yáng)和地球都是質(zhì)量均勻分布的球體。解析：地球繞太陽(yáng)運(yùn)行時(shí)，由萬(wàn)有引力定律和牛頓定律有(1)其中G為萬(wàn)有引力恒量，風(fēng)、也分別為地球和太陽(yáng)的質(zhì)量，為日地間距離.T為地球公轉(zhuǎn)周期口令 電表示太P日半徑,有日二由（1）和（2）式得G(3)對(duì)地

4、球表面處質(zhì)量為加的物體，由萬(wàn)有引力定律和牛頓定律有式中心為地球半徑，依題意，有2成。= 360/代人上式得看畸令凡、網(wǎng)分別表示太陽(yáng)和地球的密度，則有一忒一閾3 53 ,由、，式解得& =好Pe 180/ x 32k（4）代入數(shù)據(jù)解得縣二3.92三.（10分）氣墊導(dǎo)軌裝置是物理學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要儀器,可以用來(lái)“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”、“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律” 探究動(dòng)能定理”等。光電門(mén)麓光板/滑塊/氣墊導(dǎo)軌U沙桶導(dǎo)軟叫(1)某學(xué)習(xí)小組在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，用如圖9所示的氣墊導(dǎo)軌裝置來(lái)測(cè)小車的加速度，由導(dǎo)軌標(biāo)尺可以測(cè)出兩個(gè)光電門(mén)之間的距離L,窄遮光板的寬度為d,窄遮光板依次通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的時(shí)間分別

5、為ti、t2,則滑塊的加速度可以表示為a=(用題中所給物理量表示)。(2)該學(xué)習(xí)小組在測(cè)出滑塊的加速度后，經(jīng)分析討論，由于滑塊在氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)空氣阻力很小，可忽略，所以可用上述實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律還需測(cè)量的物理量是 ,機(jī)械能守恒的表達(dá)式為 (用題中所 給物理量和測(cè)量的物理量表示)。(3)該學(xué)習(xí)小組在控制沙桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量 M的前提下，忽略滑塊在氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的阻力， 探究動(dòng)能定理，若由導(dǎo)軌標(biāo)尺可以測(cè)出兩個(gè)光電門(mén)之間的距離s,窄遮光板的寬度為 d,窄遮光板依次通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的時(shí)間分別為T(mén)i、T2,滑塊在通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)過(guò)程中合外力做功為,滑塊動(dòng)能變

6、化為分)三,答案工Cl（2）滑塊的質(zhì)量M和沙桶的質(zhì)壁（2分）m如(3) nig$（2分）-M解析：（1）窄遮光板依次通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的速度分別為力=而4和力由立2可得滑塊的加速d2( 1 Ia，五3一產(chǎn)滑塊和沙橘地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，要噴證機(jī)械能守恒定律，根據(jù)系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能的噌加量，有mg=:（M+成還需測(cè)量的物理量是滑塊的質(zhì)量M和沙桶的質(zhì)量（3）由于沙桶的質(zhì)量 m遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量 M忽略了運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力，滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)的合外力為mg,合外力做功mgs;窄遮光板依次通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的速度分別為vi=d/ Ti和v2=d/ T2,22滑塊動(dòng)能變化為 R=； M V22- 1 M vi

7、2= 1 M - 1 M o四、（15分）在地面上方某處的真空室里存在著水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，以水平向右和豎直向上為x軸、y軸正方向建立如圖所示的平面直角坐標(biāo)系.一質(zhì)量為m帶電荷量為+q的微粒從點(diǎn)P（ 31，）由靜止釋放后沿直線 PQ運(yùn)動(dòng).當(dāng)微粒到達(dá)點(diǎn) Q（0,-1）的瞬間，撤 去電場(chǎng)，同時(shí)加上一個(gè)垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中未畫(huà)出），磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B=mj也，該磁場(chǎng)有理想的下邊界，其他方向范圍無(wú)限大.已知重力加速度為g.求：q 21（1）勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng) E的大小；（2）撤去電場(chǎng)加上磁場(chǎng)的瞬間，微粒所受合外力的大小和方向；（3）欲使微粒不從磁場(chǎng)下邊界穿出，該磁場(chǎng)下邊界的y軸坐標(biāo)值應(yīng)滿足什么條

8、件 ？四.解；由于微粒沿PQ方向運(yùn)動(dòng)，可知微粒所受的合力沿FQ方向.可得即與重力恰好平衡對(duì)于豎直分速度v2 ,其所對(duì)應(yīng)的洛倫茲力大小為f2 ,方向水平向左11此力為微粒所受的合力F = f2 =qv2B =q 2gl m . 3g = . 3mg22q - 2l由可知，微粒的運(yùn)動(dòng)可以看作水平面內(nèi)的勻速直線運(yùn)動(dòng)與豎直面內(nèi)的勻速同周運(yùn)動(dòng)的合成,能否穿出下邊界取決于豎直面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則解得:piv3 273qB F-所以欲使微粒不從其下邊界穿出，磁場(chǎng)下邊界的y坐標(biāo)值應(yīng)滿足T 苧+1M（寫(xiě)成也給分）五、如圖所示，是磁流體動(dòng)力發(fā)電機(jī)的工作原理圖.一個(gè)水平放置的上下、前后封閉的矩形塑料管，其寬度為a

9、,高度為b,其內(nèi)充滿電阻率為 p的水銀，由渦輪機(jī)產(chǎn)生的壓強(qiáng)差 p使得這個(gè)流體具有恒定的流速V0.管道的前后兩個(gè)側(cè)面上各有長(zhǎng)為L(zhǎng)的由銅組成的面，實(shí)際 流體的運(yùn)動(dòng)非常復(fù)雜，為簡(jiǎn)化起見(jiàn)作如下假設(shè)：a.盡管流體有粘滯性，但整個(gè)橫截面上的速度均勻；b.流體的速度總是與作用在其上的合外力成正比；c.導(dǎo)體的電阻：R=p,其中p、l和S分別為導(dǎo)體的電阻率、長(zhǎng)度和橫截面積;Sd.流體不可壓縮.若由銅組成的前后兩個(gè)側(cè)面外部短路，一個(gè)豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)只加在這兩個(gè)銅面之間 的區(qū)域，磁感強(qiáng)度為 B (如圖).(1)寫(xiě)出加磁場(chǎng)后，兩個(gè)銅面之間區(qū)域的電阻R的表達(dá)式。(2)加磁場(chǎng)后，假設(shè)新的穩(wěn)定速度為V,寫(xiě)出流體所受的磁場(chǎng)

10、力F與v關(guān)系式，指出方向。(3)寫(xiě)出加磁場(chǎng)后流體新的穩(wěn)定速度v的表達(dá)式(用V。、p、L、B p表不)。(4)為使速度增加到原來(lái)的值 V。，渦輪機(jī)的功率必須增加，寫(xiě)出功率增加量的表達(dá)式(用 V。、a、b、L、B 和 p 表不)。五、解析(1)流體在磁場(chǎng)中沿V方位I流動(dòng)，產(chǎn)生垂直于前后兩個(gè)側(cè)面的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，前側(cè)面面積為S=bL由電阻定律，兩個(gè)銅面之間區(qū)域的電阻日的表達(dá)式為二R=p. bLC2)流體流過(guò)磁場(chǎng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E毋z, 由銅組成的前后兩個(gè)側(cè)面外部短路.電流：IK/H, 流體所受的磁場(chǎng)力：/印。聯(lián)立解得F產(chǎn)abLvB2 n力取的方向與流速的方向反向.(3)不加磁場(chǎng)時(shí)：pcrbT如 加磁場(chǎng)

11、時(shí)：p曲-匕+小由上面F- pcb- abv. %再利用C2)的結(jié)論，可推得加磁場(chǎng)后流體新的穩(wěn)定速度好的表達(dá)式（4）由口辛丁% Pt-pabvQ P2=p,abvc.i聯(lián)立解得；Ap=（ p（ab- p口匕）.由 pFb-F&A% pnb=kvf聯(lián)立解得:P=Fm由于。二abLv0, P所以?二ablvB2.六、(14分)利用如圖裝置研究均勻規(guī)則重滑輪的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能。長(zhǎng)L、傾角30的光滑斜面固定在桌角。質(zhì)量為2m的小物體A與質(zhì)量為由的小物體B用長(zhǎng)輕繩繞過(guò)半徑 R的定滑輪連接,A與滑輪之間的繩子與斜面平行。將A從斜面頂端靜止釋放， 測(cè)得到達(dá)斜面底端時(shí)的速度1v,逐漸減小定滑輪質(zhì)量 M多次測(cè)量得/一M

12、關(guān)系表。已知L、g、m R不計(jì)滑輪轉(zhuǎn)軸處摩擦，繩與滑輪不打滑。求:1作出kM圖。(2)對(duì)圖像做合理推廣，求 RB(3)質(zhì)量m的滑輪以角速度 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，用mR 3表示出動(dòng)能。(4)取下B,將繩子纏繞在質(zhì)量m的滑輪邊緣,使 A釋放后勻加速下滑時(shí)能不打滑帶動(dòng)它,求A的加速度。1Qm30 iQgt0.8miDgt0.&m呵0.4m270.2m26 啊六，解析:（14分） TOC o 1-5 h z （1）圖略，為一直線2分（2）圖像截距磊，含義是滑輪不計(jì)質(zhì)量時(shí)，速度平方的倒數(shù).對(duì)AB的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析，根據(jù)動(dòng)能定理1或機(jī)械能守恒）有2制gx自一用出耳 1（2掰+掰Qp2 - 02分22代入戶=嘿，得 mg=

13、0,5m* ,2 分（3）取質(zhì)量為 m的滑輪數(shù)據(jù)分析，設(shè) A滑動(dòng)到底部時(shí)滑輪動(dòng)能 日對(duì)AB的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析，根據(jù)動(dòng)能定理 （或機(jī)械能守恒）有 TOC o 1-5 h z 八 L122mg 父 0.5m MgL = - （2m +0.5m）v +EK -0 2 分222 一Ek= mgL2 5mv/4代人網(wǎng)甯，得 璃: j 2分注:若有學(xué)生直接用剛體轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能公式加力求解，其中轉(zhuǎn)動(dòng)慣量拉力甲2則必須給出的積分計(jì)其 過(guò)程.（4）根據(jù)（3）間結(jié)果，對(duì)整怵列A下滑過(guò)程的動(dòng)能定理（或機(jī)械能守恒）有2w?gx =+wva -02分 HYPERLINK l bookmark58 o Current Docume

14、nt 2 24得片警加速度口二嗎九二字2分J注：若有學(xué)生直接用剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)定律，則有mg了二加s TRW8,其中轉(zhuǎn)動(dòng)慣量戶外 若第3間已給 出J的積分計(jì)算過(guò)程，則此間不需再次給出.8為角加速度,滿足評(píng).七.（14分）在絕緣粗糙的水平面上相距為6L的A、B兩處分別固定電量不等的正電荷，兩電荷的位置坐標(biāo)如圖（甲）所示，已知B處電荷的電量為+Q圖（乙）是AB連線之間的電勢(shì) 4與位置x之間的關(guān)系圖像，圖中 x=L點(diǎn)為圖線的最低點(diǎn)，x=-2L處的縱坐標(biāo)（）=（）o, x=0處的縱坐標(biāo)（）=25（）0 x=2L處的縱坐標(biāo)（j）=3（j）0。若在x=-2L的C點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)質(zhì)量為 m637求:電量為+q的帶

15、電物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，物塊隨即向右運(yùn)動(dòng)。(1)固定在A處的電荷的電量Q;(2)為了使小物塊能夠到達(dá) x=2L處，試討論小物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)科所滿足的條件；(3)若小物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)科- kqQ2，小物塊運(yùn)動(dòng)到何處時(shí)速度最大？并求最3mgL大速度Vm；(4)試畫(huà)出 W取值不同的情況下，物塊在 AB之間運(yùn)動(dòng)大致的速度-時(shí)間關(guān)系圖像。圖(甲)-3L -2L -L 0 L 2L 3L圖(乙)七.(14分)解析：(1)由圖(乙)得，x=L點(diǎn)為圖線的最低點(diǎn)，切線斜率為零,即合場(chǎng)強(qiáng)E專才（1分）ccpi 比坦 kQ*所以又二彳得而廣而解出Qx = 4Q（2分）（2）物塊先做加速運(yùn)動(dòng)再做誠(chéng)速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)X=2：處速度