2009届新课标高考物理试题创新设计（3）

1．（16分）

  所示是建筑工地常用的一种“深穴打夯机”，电动机带动两个滚轮匀速转动将夯杆从深坑提上来，当夯杆底端刚到达坑口时，两个滚轮彼此分开，将夯杆释放，夯杆在重力作用下落回深坑，夯实坑底。已知两个滚轮边缘的线速度恒为v=4 m／s，滚轮对夯杆的压力F_N =2×10⁴N，滚轮与夯杆间的动摩擦因数μ=0.3，夯杆质量 m=1×10³kg，坑深 h=6.4 m，取 g=10m／s²．求：

   （1）夯杆自坑底开始匀加速上升，当速度增加到4 m／s时，夯

杆上升的高度；

   （2）夯杆自坑底上升的最大高度；

   （3）每次滚轮将夯杆提起的过程中，电动机对夯杆所做的功．

2．（18分） 如图所示，一根长为L的绝缘刚性轻绳一端连接一质量为m、带电量为－q的小球，另一端与悬点A相连。如果在悬点A放一个电荷量为＋q的点电荷，要使小球能在竖直平面内做完整的圆周运动，则小球在最低点的速度最小值应为多少？

3．（8分）【物理―物理3-3】

如图所示，气缸内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡，已知活塞距缸口0.5m，活塞面积10cm²，大气压强1.0×10⁵pa，物体重50N，活塞质量及一切摩擦不计。缓慢升高环境温度，使活塞刚好升到缸口，封闭气体吸收了60J的热量。则

   （1）封闭气体的压强怎样变化？

   （2）气体的内能如何变化？变化了多少？

4．（8分）【物理―物理3-4】

如图所示截面为矩形的平行玻璃砖，图中的MN垂直NP，一束单色光从MN上的一点进入玻璃砖后，又从NP上一点B返回空气中，已知入射角α和出射角β。

   （1）求玻璃砖的折射率。

   （2）若已知n=，0≤α≤π/2，求β的最小值。

5．（8分）【物理―物理3-5】

一个静止的氮核N俘获一个速度为2.3×10⁷m/s的中子生成一个复核A，A又衰变成B、C两个新核．设B、C的速度方向与中子速度方向相同，B的质量是中子的11倍，速度是10⁶m/s，B、C在同一匀强磁场中做圆周运动的半径比为R_B：R_C=11:30．求：

   （1）C核的速度大小；

   （2）根据计算判断C核是什么．

   （3）写出核反应方程式．

1．【试题解析】（16分）

（1）夯杆自坑底开始匀加速上升，由牛顿第二定律得

      （3分）

夯杆上升的高度           （2分）

解得h₁=4 m           （2分）

  （2）当夯杆底端到达坑口时，两个滚轮彼此分开，夯杆竖直上抛   （2分）

解得h₂=0.8 m      （2分）

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

  （3）电动机对夯杆所做的功等于夯杆增加的机械能，即

W=mgH=7.2×10⁴ J    （4分）

2．（18分）

     摆球运动到最高点时，受到重力mg、库仑力、绳的拉力T作用，根据向心力公式可得：，（6分）

由于,所以有：

         （4分）

由于摆在运动过程中，只有重力做功，故机械能守恒。据机械能守恒定律得：

（4分）

解得：。（4分）

3．（8分）【物理―物理3-3】

（1）活塞缓慢移动，可以认为活塞在任意状态都处于平衡状态，对活塞受力分析，由平衡条件得，，故封闭气体的压强保持不变。（4分）

   （2）气体体积变大，封闭气体推动活塞对外界作功，J；（2分）在此过程中封闭气体吸收了60J热量，由热力学第一定律知，气体的内能增加了35J。（2分）

4．（8分）【物理―物理3-4】

(1)根据题意可知： 　　　（2分）

，解得　（2分）

(2)当α=90°时，β最小　　　　　　　　  （1分）

 ，　（2分）

解得β=45°　　　　　　　　　　　　　　（1分）

5．（8分）【物理―物理3-5】

(1)设中子的质量为m，则氮核的质量为14m，B的质量为 11m, C核的质量为4m

根据动量守恒可得：mv₀=11mv_B+3mv_C，代入数值解得v_c=3×10⁶m/s²（3分）

(2) 根据带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径公式：R=