专题十九 物理综合题高考真题集锦汇总Word文件下载.docx

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C．物体运动的距离与时间的平方成正比

D．物体运动的加速度与重力加速度成正比

解析：

选C.本题以伽利略的斜面实验为背景，通过数据反映规律，所以应从数据之间的关系入手．

表中第一列数据明显是第二列数据的平方，而第三列物体沿斜面运动的距离之比非常接近第一列数据，所以可以得出结论，在误差允许的范围内，物体运动的距离与时间的平方成正比，选项C正确．

21．（2013·

高考新课标全国卷Ⅰ2012年11月，“歼15”舰载机在“辽宁号”航空母舰上着舰成功．图（a为利用阻拦系统让舰载机在飞行甲板上快速停止的原理示意图．飞机着舰并成功钩住阻拦索后，飞机的动力系统立即关闭，阻拦系统通过阻拦索对飞机施加一作用力，使飞机在甲板上短距离滑行后停止．某次降落，以飞机着舰为计时零点，飞机在t＝0.4s时恰好钩住阻拦索中间位置，其着舰到停止的速度—时间图线如图（b所示．假如无阻拦索，飞机从着舰到停止需要的滑行距离约为1000m．已知航母始终静止，重力加速度的大小为g.则（　　

A．从着舰到停止，飞机在甲板上滑行的距离约为无阻拦索时的

B．在0.4s～2.5s时间内，阻拦索的张力几乎不随时间变化

C．在滑行过程中，飞行员所承受的加速度大小会超过2.5g

D．在0.4s～2.5s时间内，阻拦系统对飞机做功的功率几乎不变

选AC.本题应从vt图像、牛顿第二定律、力的合成等角度入手．

由vt图像面积可知，飞机从着舰到停止发生的位移约为x＝×

3×

70m＝105m，即约为无阻拦索时的，选项A正确；

由vt图像斜率知，飞机与阻拦索作用过程中（0.4s～2.5s时，其F合恒定，在此过程中阻拦索两段间的夹角变小，而合力恒定，则阻拦索张力必减小，选项B错误；

在0.4s～2.5s时间内，加速度a＝m/s2≈27.1m/s2>

2.5g，选项C正确；

在0.4s～2.5s时间内，阻拦系统对飞机的作用力F合不变，但v减小，所以功率减小，选项D错误．

24．（2013·

高考新课标全国卷Ⅱ如图，匀强电场中有一半径为r的光滑绝缘圆轨道，轨道平面与电场方向平行．a、b为轨道直径的两端，该直径与电场方向平行．一电荷为q（q>

0的质点沿轨道内侧运动．经过a点和b点时对轨道压力的大小分别为Na和NB.不计重力，求电场强度的大小E、质点经过a点和b点时的动能．

小球在光滑轨道上做圆周运动，在a、b两点时，静电力和轨道的作用力的合力提供向心力，由b到a只有电场力做功，利用动能定理，可求解E及a、b两点的动能．

质点所受电场力的大小为

F＝qE①

设质点质量为m，经过a点和b点时的速度大小分别为va和vb，由牛顿第二定律有

F＋Na＝m②

Nb－F＝m③

设质点经过a点和b点时的动能分别为Eka和Ekb，有

Eka＝mv④

Ekb＝mv⑤

根据动能定理有Ekb－Eka＝2rF⑥

联立①②③④⑤⑥式得

E＝（Nb－Na

Eka＝（Nb＋5Na

Ekb＝（5Nb＋Na．

答案：

（Nb－Na　（Nb＋5Na　（5Nb＋Na

高考北京卷对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质．

（1一段横截面积为S、长为l的直导线，单位体积内有n个自由电子，电子电量为e.该导线通有电流时，假设自由电子定向移动的速率均为v.

（a求导线中的电流I；

（b将该导线放在匀强磁场中，电流方向垂直于磁感应强度B，导线所受安培力大小为F安，导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为F，推导F安＝F.

（2正方体密闭容器中有大量运动粒子，每个粒子质量为m，单位体积内粒子数量n为恒量．为简化问题，我们假定：

粒子大小可以忽略，其速率均为v，且与器壁各面碰撞的机会均等；

与器壁碰撞前后瞬间，粒子速度方向都与器壁垂直，且速率不变．利用所学力学知识，导出器壁单位面积所受粒子压力FN与m、n和v的关系．

（注意：

解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明

（1（a设t时间内通过导体横截面的电量为q，由电流定义，有I＝＝＝neSv.

（b每个自由电子所受的洛伦兹力F洛＝evB

设导体中共有N个自由电子，则N＝nSl

导体内自由电子所受洛伦兹力大小的总和

F＝NF洛＝nSlevB

由安培力公式，有F安＝IlB＝neSvlB

得F安＝F.

（2考虑单位面积，t时间内能达到容器壁的粒子所占据的体积为V＝Svt＝1×

vt＝vt.

其中粒子有均等的概率与容器各面相碰，即可能达到目标区域的粒子数为nV＝nvt.

由动量定理可得：

FN＝＝＝nmv2.

（1（aneSv　（b见解析　（2FN＝nmv2

12．（2013·

高考天津卷超导现象是20世纪人类重大发现之一，日前我国已研制出世界传输电流最大的高温超导电缆并成功示范运行．

（1超导体在温度特别低时电阻可以降到几乎为零，这种性质可以通过实验研究．将一个闭合超导金属圆环水平放置在匀强磁场中，磁感线垂直于圆环平面向上，逐渐降低温度使环发生由正常态到超导态的转变后突然撤去磁场，若此后环中的电流不随时间变化，则表明其电阻为零．请指出自上往下看环中电流方向，并说明理由．

（2为探究该圆环在超导状态的电阻率上限ρ，研究人员测得撤去磁场后环中电流为I，并经一年以上的时间t未检测出电流变化．实际上仪器只能检测出大于ΔI的电流变化，其中ΔI≪I，当电流的变化小于ΔI时，仪器检测不出电流的变化，研究人员便认为电流没有变化．设环的横截面积为S，环中定向移动电子的平均速率为v，电子质量为m、电荷量为e.试用上述给出的各物理量，推导出ρ的表达式．

（3若仍使用上述测量仪器，实验持续时间依旧为t，为使实验获得的该圆环在超导状态的电阻率上限ρ的准确程度更高，请提出你的建议，并简要说明实现方法．

（1逆时针方向．

撤去磁场瞬间，环所围面积的磁通量突变为零，由楞次定律可知，环中电流的磁场方向应与原磁场方向相同，即向上．由右手螺旋定则可知，环中电流的方向沿逆时针方向．

（2设圆环周长为l、电阻为R，由电阻定律得

R＝ρ①

设t时间内环中电流释放焦耳热而损失的能量为ΔE，由焦耳定律得

ΔE＝I2Rt②

设环中单位体积内定向移动电子数为n，则

I＝nevS③

式中n、e、S不变，只有定向移动电子的平均速率的变化才会引起环中电流的变化．电流变化大小取ΔI时，相应定向移动电子的平均速率变化的大小为Δv，则

ΔI＝neSΔv④

设环中定向移动电子减少的动能总和为ΔEk，则

ΔEk＝nlS[mv2－m（v－Δv2]⑤

由于ΔI≪I，可得

ΔEk＝ΔI⑥

根据能量守恒定律，得

ΔE＝ΔEk⑦

联立上述各式，得

ρ＝.⑧

（3由ρ＝看出，在题设条件限制下，适当增大超导电流，可以使实验获得ρ的准确程度更高，通过增大穿过该环的磁通量变化率可以实现增大超导电流．

见解析

5．（2013·

高考重庆卷如图所示，一段长方体形导电材料，左右两端面的边长都为a和b，内有带电量为q的某种自由运动电荷．导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，内部磁感应强度大小为B.当通以从左到右的稳恒电流I时，测得导电材料上、下表面之间的电压为U，且上表面的电势比下表面的低．由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为（　　

A.，负B.，正

C.，负D.，正

选C.准确理解电流的微观表达式，并知道稳定时电荷受到的电场力和洛伦兹力平衡，是解决本题的关键．由于上表面电势低，根据左手定则判断出自由运动电荷带负电，排除B、D两项．电荷稳定时，所受电场力和洛伦兹力平衡，|q|＝|q|vB①，由电流的微观表达式知：

I＝|q|nSv＝|q|nabv②，由①②联立，得n＝，故选项C正确．

高考山东卷伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合探索自然规律的科学方法，利用这种方法伽利略发现的规律有（　　

A．力不是维持物体运动的原因

B．物体之间普遍存在相互吸引力

C．忽略空气阻力，重物与轻物下落得同样快

D．物体间的相互作用力总是大小相等、方向相反

选AC.伽利略通过实验研究和逻辑推理得到了力不是维持物体运动的原因及在忽略空气阻力时，轻、重物体下落一样快，都做自由落体运动，而B选项考查的是万有引力定律，D选项是牛顿第三定律，因此只有选项A、C正确．

15．（2013·

高考江苏卷在科学研究中，可以通过施加适当的电场和磁场来实现对带电粒子运动的控制．如图（a所示的xOy平面处于匀强电场和匀强磁场中，电场强度E和磁感应强度B随时间t作周期性变化的图象如图（b所示．x轴正方向为E的正方向，垂直纸面向里为B的正方向．在坐标原点O有一粒子P，其质量和电荷量分别为m和＋q，不计重力．在t＝时刻释放P，它恰能沿一定轨道做往复运动．

（1求P在磁场中运动时速度的大小v0；

（2求B0应满足的关系；

（3在t0时刻释放P，求P速度为零时的坐标．

（1～τ做匀加速直线运动，τ～2τ做匀速圆周运动，电场力F＝qE0，加速度a＝，速度v0＝at，且t＝，解得v0＝.

（2

只有当t＝2τ时，P在磁场中做圆周运动结束并开始沿x轴负方向运动，才能沿一定轨道做往复运动，如图所示．设P在磁场中做圆周运动的周期为T.

则T＝τ（n＝1,2,3…

匀速圆周运动qvB0＝m，T＝

解得B0＝（n＝1,2,3…．

（3

在t0时刻释放，P在电场中加速的时间为τ－t0

在磁场中做匀速圆周运动，有

v1＝

圆周运动的半径r1＝

解得r1＝

又经（τ－t0时间P减速为零后向右加速的时间为t0

P再进入磁场，有v2＝

圆周运动的半径r2＝

解得r2＝

综上分析，速度为零时横坐标x＝0

相应的纵坐标为y＝（k＝1,2,3…

解得y＝（k＝1,2,3…．

（1

（2B0＝　（n＝1,2,3…

（3横坐标x＝0

纵坐标y＝　（k＝1,2,3…

22．（2013·

高考安徽卷一物体放在水平地面上，如图1所示，已知物体所受水平拉力F随时间t的变化情况如图2所示，物体相应的速度v随时间t的变化关系如图3所示．求：

（10～8s时间内拉力的冲量；

（20～6s时间内物体的位移；

（30～10s时间内，物体克服摩擦力所做的功．

利用图象法解决力学问题．（1根据冲量的定义得拉力的冲量为I＝F1t1＋F2t2＋F3t3＝1×

2N·

s＋3×

4N·

s＋2×

s＝18N·

s.

（2从v－t图象得2s～6s时间内物体的加速度a＝m/s2,0～2s时间内物体处于静止状态，则0～6s时间内物体的位移x1＝at＝×

×

42m＝6m.

（3从题中图2、图3得出：

0～2s时间内，摩擦力为静摩擦力，物体位移为零，摩擦力不做功.6s～8s时间内物体做匀速运动，受力平衡，滑动摩擦力Ff＝F＝2N．0～10s时间内物体的位移为x＝x1＋x2＋x3＝6m＋2×

3m＋×

22m＝15m，物体克服摩擦力所做的功为W＝Ffx＝2×

15J＝30J.

（118N·

s　（26m　（330J

23.（2013·

高考安徽卷

如图所示的平面直角坐标系xOy，在第Ⅰ象限内有平行于y轴的匀强电场，方向沿y轴正方向；

在第Ⅳ象限的正三角形abc区域内有匀强磁场，方向垂直于xOy平面向里，正三角形边长为L，且ab边与y轴平行．一质量为m、电荷量为q的粒子，从y轴上的P（0，h点，以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从x轴上的a（2h,0点进入第Ⅳ象限，又经过磁场从y轴上的某点进入第Ⅲ象限，且速度与y轴负方向成45°

角，不计粒子所受的重力．求：

（1电场强度E的大小；

（2粒子到达a点时速度的大小和方向；

（3abc区域内磁场的磁感应强度B的最小值．

带电粒子在电场中做类平抛运动，在磁场中做匀速圆周运动，射出磁场后做匀速直线运动．

（1带电粒子在电场中从P到a的过程中做类平抛运动

水平方向上：

2h＝v0t①

竖直方向上：

h＝at2②

由牛顿第二定律得a＝③

由①②③式联立，解得E＝.④

（2粒子到达a点时沿y轴负方向的分速度为vy＝at⑤

由①③④⑤式得vy＝v0⑥

而vx＝v0⑦

粒子到达a点的速度va＝＝v0⑧

设速度方向与x轴正方向的夹角为θ，则tanθ＝＝1，θ＝45°

　⑨

即到a点时速度方向指向第Ⅳ象限与x轴正方向成45°

角．

（3粒子进入磁场后做匀速圆周运动，有qvB＝m⑩

由此得R＝⑪

从上式看出，R∝，当R最大时，B最小．

由题图可知，当粒子从b点射出磁场时，R最大

由几何关系得Rmax＝L⑫

将⑫代入⑪式得B的最小值为Bmin＝.

（1　（2v0　方向指向第Ⅳ象限与x轴正方向成45°

角　（3

17．（2013·

高考浙江卷

如图所示，水平木板上有质量m＝1.0kg的物块，受到随时间t变化的水平拉力F作用，用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力Ff的大小．取重力加速度g＝10m/s2.下列判断正确的是（　　

A．5s内拉力对物块做功为零

B．4s末物块所受合力大小为4.0N

C．物块与木板之间的动摩擦因数为0.4

D．6s～9s内物块的加速度大小为2.0m/s2

选D.对物块受力分析，分析图象中各段的运动规律，结合牛顿运动定律及做功的条件分析各选项．

由图象知物块前4s静止，4s～5s内物块做加速运动，前5s内拉力对物块做功不为零，故A选项错误；

4s末物块静止，所受合力为零，B选项错误；

由4s之后的运动情况判断其受滑动摩擦力Ff＝μmg＝3N，得μ＝0.3，C选项错误；

由牛顿第二定律可知4s后物块的加速度a＝＝2m/s2，D选项正确．

20.

（2013·

高考浙江卷在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的磷离子P＋和P3＋，经电压为U的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域，如图所示，已知离子P＋在磁场中转过θ＝30°

后从磁场右边界射出．在电场和磁场中运动时，离子P＋和P3＋（　　

A．在电场中的加速度之比为1∶1

B．在磁场中运动的半径之比为∶1

C．在磁场中转过的角度之比为1∶2

D．离开电场区域时的动能之比为1∶3

选BCD.应用动能定理和圆周运动规律分析两种离子的速度关系及在磁场中运动的半径关系，结合几何知识分析两离子在有界磁场中的偏转角．

磷离子P＋与P3＋电荷量之比q1∶q2＝1∶3，质量相等，在电场中加速度a＝，由此可知，a1∶a2＝1∶3，选项A错误；

离子进入磁场中做圆周运动的半径r＝，又qU＝mv2，故有r＝　　，即r1∶r2＝∶1，选项B正确；

设离子P3＋在磁场中偏角为α，则sinα＝，sinθ＝（d为磁场宽度，故有sinθ∶sinα＝1∶，已知θ＝30°

，故α＝60°

，选项C正确；

全过程中只有电场力做功，W＝qU，故离开电场区域时的动能之比即为电场力做功之比，所以Ek1∶Ek2＝W1∶W2＝1∶3，选项D正确．

9．（2013·

高考四川卷近来，我国多个城市开始重点治理“中国式过马路”行为．每年全国由于行人不遵守交通规则而引发的交通事故上万起，死亡上千人．只有科学设置交通管制，人人遵守交通规则，才能保证行人的生命安全．

如下图所示，停车线AB与前方斑马线边界CD间的距离为23m．质量8t、车长7m的卡车以54km/h的速度向北匀速行驶，当车前端刚驶过停车线AB，该车前方的机动车交通信号灯由绿灯变黄灯．

若此时前方C处人行横道路边等待的行人就抢先过马路，卡车司机发现行人，立即制动，卡车受到的阻力为3×

104N．求卡车的制动距离．

（2若人人遵守交通规则，该车将不受影响地驶过前方斑马线边界CD.为确保行人安全，D处人行横道信号灯应该在南北向机动车信号灯变黄灯后至少多久变为绿灯？

已知卡车质量m＝8t＝8×

103kg、初速度v0＝54km/h＝15m/s.

（1从制动到停车，阻力对卡车所做的功为W，由动能定理有W＝－mv①

已知卡车所受阻力f＝－3×

104N，设卡车的制动距离为s1，有W＝fs1②

联立①②式，代入数据解得s1＝30m．③

（2已知车长l＝7m，AB与CD的距离为s0＝23m．设卡车驶过的距离为s2，D处人行横道信号灯至少需要经过时间Δt后变灯，有

s2＝s0＋l④

s2＝v0Δt

联立④⑤式，代入数据解得Δt＝2s.

（130m　（22s

11．（2013·

高考四川卷如图所示，竖直平面（纸面内有直角坐标系xOy，x轴沿水平方向．在x≤0的区域内存在方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B1的匀强磁场．在第二象限紧贴y轴固定放置长为l、表面粗糙的不带电绝缘平板，平板平行于x轴且与x轴相距h.在第一象限内的某区域存在方向相互垂直的匀强磁场（磁感应强度大小为B2、方向垂直于纸面向外和匀强电场（图中未画出．一质量为m、不带电的小球Q从平板下侧A点沿x轴正向抛出；

另一质量也为m、带电量为q的小球P从A点紧贴平板沿x轴正向运动，变为匀速运动后从y轴上的D点进入电磁场区域做匀速圆周运动，经圆周离开电磁场区域，沿y轴负方向运动，然后从x轴上的K点进入第四象限．小球P、Q相遇在第四象限的某一点，且竖直方向速度相同．设运动过程中小球P电量不变，小球P和Q始终在纸面内运动且均看作质点，重力加速度为g.求：

（1匀强电场的场强大小，并判断P球所带电荷的正负；

（2小球Q的抛出速度v0的取值范围；

（3B1是B2的多少倍？

（1由题给条件，小球P在电磁场区域做圆周运动，必有重力与电场力平衡，设所求场强大小为E，有mg＝qE①

得E＝②

小球P在平板下侧紧贴平板运动，其所受洛伦兹力必竖直向上，故小球P带正电．

（2设小球P紧贴平板匀速运动的速度为v，此时洛伦兹力与重力平衡，有B1qv＝mg③

设小球P以速度v在电磁场区域做圆周运动的半径为R，有B2qv＝m④

设小球Q与小球P在第四象限相遇点的坐标为x、y，有

x＝R，y<

0⑤

小球Q运动到相遇点所需时间为t0，水平方向位移为s，竖直方向位移为d，有s＝v0t0⑥

d＝gt⑦

由题意得x＝s－l，y＝h－d⑧

联立相关方程，由题意可知v0＞0，得

0＜v0<

.⑨

（3小球Q在空间做平抛运动，要满足题设要求，则运动到小球P穿出电磁场区域的同一水平高度的W点时，其竖直方向的速度vy与竖直位移yQ必须满足

vy＝v⑩

yQ＝R⑪

设小球Q运动到W点所用时间为t，由平抛运动，有

vy＝gt⑫

yQ＝gt2⑬

联立相关方程，解得

B1＝B2⑭

B1是B2的0.5倍．

（1E＝　P球带正电

（20＜v0<

　（30.5倍