北京高三物理一二模各区汇编23题.docx

北京高三物理一二模各区汇编23题.docx

《北京高三物理一二模各区汇编23题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《北京高三物理一二模各区汇编23题.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

北京高三物理一二模各区汇编23题

2016北京高三一.二模各区汇编——23题

一．功能

1（海淀一模）23．（18分）

弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。

某种弹跳杆的结构如图甲所示，一根弹簧套在T型跳杆上，弹簧的下端固定在跳杆的底部，上端固定在一个套在跳杆上的脚踏板底部。

一质量为M的小孩站在该种弹跳杆的脚踏板上，当他和跳杆处于竖直静止状态时，弹簧的压缩量为x0。

从此刻起小孩做了一系列预备动作，使弹簧达到最大压缩量3x0，如图乙（a）所示；此后他开始进入正式的运动阶段。

在正式运动阶段，小孩先保持稳定姿态竖直上升，在弹簧恢复原长时，小孩抓住跳杆，使得他和弹跳杆瞬间达到共同速度，如图乙（b）所示；紧接着他保持稳定姿态竖直上升到最大高度，如图乙（c）所示；然后自由下落。

跳杆下端触地（不反弹）的同时小孩采取动作，使弹簧最大压缩量再次达到3x0；此后又保持稳定姿态竖直上升，……，重复上述过程。

小孩运动的全过程中弹簧始终处于弹性限度内。

已知跳杆的质量为m，重力加速度为g。

空气阻力、弹簧和脚踏板的质量、以及弹簧和脚踏板与跳杆间的摩擦均可忽略不计。

（1）求弹跳杆中弹簧的劲度系数k，并在图丙中画出该弹簧弹力F的大小随弹簧压缩量x变化的示意图；

（2）借助弹簧弹力的大小F随弹簧压缩量x变化的F-x图像可以确定弹力做功的规律，在此基础上，求在图乙所示的过程中，小孩在上升阶段的最大速率；

（3）求在图乙所示的过程中，弹跳杆下端离地的最大高度。

2（房山二模）23.如图所示，P是倾角为30°的光滑固定斜面。

劲度系数为k的轻弹簧一端固定在斜面底端的固定挡板C上，另一端与质量为m的物块A相连接。

细绳的一端系在物体A上，细绳跨过不计质量和摩擦的定滑轮，另一端有一个不计质量的小挂钩。

小挂钩不挂任何物体时，物体A处于静止状态，细绳与斜面平行。

在小挂钩上轻轻挂上一个质量也为m的物块B后，物块A沿斜面向上运动。

斜面足够长，运动过程中B始终未接触地面。

已知重力加速度为g，求：

（1）物块A处于静止时，弹簧的压缩量

（2）设物块A沿斜面上升通过Q点位置时速度最大，求Q点到出发点的距离x0和最大速度vm

（3）把物块B的质量变为原来的N倍（N>0.5），小明同学认为，只要N足够大，就可以使物块A沿斜面上滑到Q点时的速度增大到2

vm，你认为是否正确？

如果正确，请说明理由，如果不正确，请求出A沿斜面上升到Q点位置的速度的范围

3（东城一模）23．（18分）轻质弹簧一端固定，另一端与放置于水平桌面上的小物块（可视为质点）相连接。

弹簧处于原长时物块位于O点。

现将小物块向右拉至A点后由静止释放，小物块将沿水平桌面运动。

已知弹簧劲度系数为k，小物块质量为m，OA间距离为L，弹簧弹性势能的表达式为

，式中x为弹簧形变量的大小。

⑴若小物块与水平桌面间的动摩擦因数

，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

求：

①小物块第一次经过O点时的速度大小；

②小物块向左运动过程中距离O点的最远距离以及最终静止时的位置。

⑵在我们的生活中常常用到弹簧，有的弹簧很“硬”，有的弹簧很“软”，弹簧的“软硬”程度其实是由弹簧的劲度系数决定的。

请你自行选择实验器材设计一个测量弹簧劲度系数的实验，简要说明实验方案及实验原理。

4（丰台一模）23.（18分）二十一世纪，能源问题是全球关注的焦点问题.从环境保护的角度出发，电动汽车在近几年发展迅速.下表给出的是某款电动汽车的相关参数：

参数指标

整车质量

0~100km/h

加速时间

最大速度

电池容量

制动距离（100km/h~0）

数值

2000kg

4.4s

250km/h

90kW•h

40m

请从上面的表格中选择相关数据，取重力加速度g=10m/s2，完成下列问题：

（1）求汽车在（100km/h~0）的制动过程中的加速度大小（计算过程中100km/h近似为30m/s）；

（2）若已知电动汽车电能转化为机械能的效率为η=80%，整车在行驶过程中的阻力约为车重的0.05倍，试估算此电动汽车以20m/s的速度匀速行驶时的续航里程（能够行驶的最大里程）.已知1kW•h=3.6×106J.根据你的计算，提出提高电动汽车的续航里程的合理化建议（至少两条）.

（3）若此电动汽车的速度从5m/s提升到20m/s需要25s，此过程中电动汽车获得的动力功率随时间变化的关系简化如图所示，整车在行驶过程中的阻力仍约为车重的0.05倍，求此加速过程中汽车行驶的路程（提示：

可利用p-t图像计算动力对电动汽车做的功）.

5（房山一模）23．2012年11月，我国舰载机在航母上首降成功。

设某一舰载机质量为m=2.5×104kg，着舰速度为v0=50m/s，着舰过程中航母静止不动。

发动机的推力大小恒为F=1.2×105N，若空气阻力和甲板阻力保持不变。

（1）若飞机着舰后，关闭发动机，仅受空气阻力和甲板阻力作用，飞机将在甲板上以a0=2m/s2的加速度做匀减速运动，航母甲板至少多长才能保证飞机不滑到海里。

（2）为了让飞机在有限长度的跑道上停下来，甲板上设置了拦阻索让飞机减速，同时考虑到飞机尾钩挂索失败需要复飞的情况，飞机着舰时并不关闭发动机。

若飞机着舰后就钩住拦阻索，图示为飞机钩住拦阻索后某时刻的情景，此时飞机的加速度大小为a1=38m/s2，速度为40m/s，拦阻索夹角θ=106°两滑轮间距40m，（

）

a．求此时拦阻索承受的张力大小。

b.飞机从着舰到图示时刻，拦阻索对飞机做的功。

6（延庆一模）

23．（18分）节水喷灌系统已经在北京很多地区使用，现已成为改善首都环境的重要方式，某节水喷灌系统可简化为如图所示模型，喷口横截面积s=4cm2,距离地面的高度h=1.8m，能沿水平方向旋转，水从管口以不变的速度源源不断的沿水平方向射出，水落地的位置到管口的水平距离是x=6.0m，若所用的水是从井下抽取的，井中水面离地面的高度H=18.0m，并一直保持不变。

水泵由电动机带动，水的密度ρ=1.0x103kg/m3（计算中g取10m/s2、π=3）

（1）求这个喷灌系统从管口射出水的速度多大？

；

（2）求水泵抽水的功率是多少？

（3）设想改用太阳能电池给该系统供电，假设系统总是以上述恒定喷水速度工作，在某地区用太阳能电池组产生的电能供该系统使用，根据以下数据求所需太阳能电池板的最小面积s（结果保留两位有效数字）

已知：

太阳辐射的总功率P0=4×1026W，太阳到地球的距离

，太阳光传播到达地面的过程中大约有

的能量损耗，该系统所用太阳能电池的能量转化效率为

。

电动机的抽水效率效率为75%

7（西城二模）23．（18分）

如图1所示为某农庄灌溉工程的示意图，地面与水面的距离为H。

用水泵从水池抽水

（抽水过程中H保持不变），龙头离地面高h，水管横截面积为S，水的密度为ρ，重力加速度为g，不计空气阻力。

（1）水从管口以不变的速度源源不断地沿水平方向喷出，水落地的位置到管口的水平距

离为10h。

设管口横截面上各处水的速度都相同。

求：

a．每秒内从管口流出的水的质量m0；

b．不计额外功的损失，水泵输出的功率P。

（2）在保证水管流量不变的前提下，在龙头后接一喷头，如图2所示。

让水流竖直向下喷

出，打在水平地面上不反弹，产生大小为F的冲击力。

由于水与地面作用时间很短，可忽略重力的影响。

求水流落地前瞬间的速度大小v。

二．电磁

1（朝阳二模）23．（18分）许多电磁现象可以用力的观点来分析，也可以用动量、能量等观点来分析和解释。

（1）如图1所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，导轨间距为L，一端连接阻值为R的电阻。

导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。

质量为m、电阻为r的导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。

在平行于导轨、大小为F的水平恒力作用下，导体棒从静止开始沿导轨向右运动。

a．当导体棒运动的速度为v时，求其加速度a的大小；

b．已知导体棒从静止到速度达到稳定所经时间为t，求这段时间内流经导体棒某一横截面的电荷量q.

（2）在如图2所示的闭合电路中，设电源的电动势为E，内阻为r，外电阻为R，其余电

阻不计，电路中的电流为I。

请你根据电动势的定义并结合能量转化与守恒定律证明：

。

2（石景山一模）23．（18分）如图1所示，在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根足够长的平行光滑金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L。

一质量为m的导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好。

轨道和导体棒的电阻均不计。

（1）如图2所示，若轨道左端MP间接一阻值为R的电阻，导体棒在水平向右的恒力F的作用下由静止开始运动。

求经过一段时间后，导体棒所能达到的最大速度的大小。

（2）如图3所示，若轨道左端MP间接一电动势为E、内阻为r的电源和一阻值为R的电阻。

闭合开关S，导体棒从静止开始运动。

求经过一段时间后，导体棒所能达到的最大速度的大小。

（3）如图4所示，若轨道左端MP间接一电容器，电容器的电容为C，导体棒在水平向右的恒力F的作用下从静止开始运动。

求导体棒运动过程中的加速度的大小。

3（顺义一模）23.（18分）示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。

它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。

如图所示，图①是示波管的原理图，它是由电子枪、加速电场、竖直偏转电极YY′、水平偏转电极XX′和荧光屏等组成。

电子枪发射的电子打在荧光屏上将出现亮点。

若亮点很快移动，由于视觉暂留，能在荧光屏上看到一条亮线。

（1）质量为m电荷量为e的电子，从静止开始在加速电场中加速。

加速电压为U1，竖直偏转电极YY′之间的电压为U2，YY′之间的距离为d，电极极板的长和宽均为L，水平偏转电极XX′两极板间电压为0。

若电子被加速后沿垂直于偏转电场的方向射入电场，并最终能打到荧光屏上。

①电子进入偏转电场时的速度大小；

②电子打到荧光屏上时的动能大小；

（2）如果只在偏转电极XX′上加上如图②所示的电压，试在答题卡的图

上画出在荧光屏所能观察到的亮线的形状。

（3）如果在偏转电极YY′加上Uy=Umsinωt的电压，同时在偏转电极XX′上加上图②所示的电压，试在答题卡的图

上画出所观察到的亮线的形状。

如果在此基础上将扫描范围的频率值减小到原来的一半，在答题卡的图

中画出此时的图像。

4（平谷一模）23．（18分）示波器是一种多功能电学仪器，可以在荧光屏上显示出被检测的电压波形．示波管是示波器的核心部分，它主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成，其简化图如图甲所示．电子枪释放电子并使电子加速后从小孔A射出，偏转系统使电子束发生偏转，电子束打在荧光屏形成光迹．这三部分均封装于真空玻璃壳中．已知电子的电荷量为e，质量为m，电子所受重力及电子之间的相互作用力均可忽略不计，不考虑相对论效应．

（1）闭合开关S，电子枪中的灯丝K发热后逸出电子，电子逸出的初速度可忽略不计．经过阴极K和阳极A之间电压为U0的电场加速后，电子从阳极板A上的小孔中射出，求电子射出时的速度v0是多大？

（2）电子被U0的电场加速后进入偏转系统，若只考虑电子沿Y（竖直）方向的偏转情况，偏转系统可以简化为如图乙所示的偏转电场．偏转电极的极板长为L1，两板间距离为d，极板右端与荧光屏的距离为L2，当在偏转电极上加如图丙所示的正弦交变电压时（所有电子均能从极板中射出，且电子穿过极板的时间极短，约10-9s），求电子打在荧光屏上产生的亮线的最大长度；

（3）若在偏转电极XXˊ上加如图丁所示的电压，在偏转电极YYˊ上加如图丙所示的电压时，荧光屏上显示出如图戊所示的图形，此时XXˊ上所加电压的周期是多少？

若在两个偏转电极上均加上u=Asin（ωt+φ）或u=Acos（ωt+φ）（φ取各种不同值）交变电压时，荧光屏上将显示出各种各样的图形，这些图形称为李萨茹图形．若在偏转电极YYˊ上加如图丙所示的电压，在偏转电极XXˊ上加如图己所示的电压时，请你尝试画出荧光屏上将会出现的图形（画在答题纸上的方格图内）．

甲乙丙

丁戊己

5（东城二模）23．（18分）

电源是把其他形式能转化为电势能的装置。

我们通常使用的电源有交流、直流之分。

⑴法拉第发明了世界上第一台直流发电机——法拉第圆盘发电机。

如图1所示为其示意图，铜质圆盘竖直放置在水平向左的匀强磁场中，它可以绕水平轴在竖直平面内转动。

当两个电刷分别位于圆盘的边缘和圆心处时，在圆盘匀速转动时产生的电流是稳定的。

用导线将电刷与电阻R连接起来形成回路。

已知匀强磁场的磁感应强度大小为B，圆盘半径为a，圆盘匀速转动时的角速度为ω，发电机内阻为r1。

求电源电动势E，并判断通过电阻R的电流方向。

⑵如图2所示为一个小型交流发电机的原理图，n匝矩形线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，ab边、bc边分别连在两个滑环上，导体做的两个电刷分别压在滑环上。

线圈ab边的边长为L1，bc边的边长为L2，总电阻为r2。

线圈以恒定的角速度ω绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO′匀速转动。

用导线将电刷与电阻R连接起来形成回路。

回路中其他电阻不计。

请你说明发电机线圈平面转至何位置时感应电动势具有最大值

，并推导此最大值的表达式。

⑶若已知L1=2a，L2=a，求上述两个发电机分别为电阻R供电时，电阻R消耗的电功率之比。

6（昌平二模）23．（18分）

（1）场是物理学中的重要概念，除了电场和磁场，还有引力场。

物体之间的万有引力就是通过引力场发生作用的，地球附近的引力场叫重力场。

仿照电场强度的定义，请你定义重力场强度的大小和方向。

（2）电场强度和电势都是描述电场的物理量，请你在匀强电场中推导电场强度与电势差的关系式。

（3）如图12所示，有一水平向右的匀强电场，一带正电的小球在电场中以速度v0竖直向上抛出，小球始终在电场中运动。

已知小球质量为m，重力加速度为g，其所受电场力为重力的

。

求小球在运动过程中的最小速度的大小和方向。

（已知：

sin37°=0.6，cos37°=0.8）

7（朝阳一模）23．（18分）在现代科学实验和技术设备中，可以通过施加适当的电场、磁场来改变或控制带电粒子的运动。

现用电场或磁场来控制质量为m、电荷量为q的正电荷的运动。

如图1所示，在xOy平面内有一点P，OP与x轴夹角θ＝45°，且OP＝l，不计电荷的重力。

⑴若该电荷以速度v0从O点沿x轴正方向射出，为使电荷能够经过P点，

a．若在整个空间只加一平行于y轴方向的匀强电场，求电场强度E的大小和方向；

b．若在整个空间只加一垂直于xOy平面的匀强磁场，求磁感应强度B的大小和方向。

⑵若整个空间同时存在

（1）中的电场和磁场，某时刻将该电荷从O点由静止释放，该

电荷能否再次回到O点？

请你在图2中大致画出电荷的运动轨迹。

8（丰台二模）23.（18分）磁感应强度是描述磁场性质的重要物理量．不同物质周围存在的磁场强弱不同，测量磁感应强度的大小对于磁场的实际应用有着重要的物理意义．

（1）如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度．它的右臂挂着匝数为n匝的矩形线圈，线圈的水平边长为l，处于匀强磁场内，磁场的方向与线圈平面垂直．当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡，然后保持电流大小不变，使电流反向，这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂再达到新的平衡．重力加速度为g，请利用题目所给的物理量，求出线圈所在位置处磁感应强度B的大小．

（2）磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度，其值为B2/2μ，式中B是磁感应强度，μ是磁导率，在空气中μ为一已知常量．请利用下面的操作推导条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B：

用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P，再用力将铁片与磁铁缓慢拉开一段微小距离Δl，并测出拉力F，如图所示．因为距离很小，F可视为恒力．

（3）利用霍尔效应原理制造的磁强计可以用来测量磁场的磁感应强度．磁强计的原理如图所示：

将一体积为a×b×c的长方体导电材料，放在沿x轴正方向的匀强磁场中，已知材料中单位体积内参与导电的带电粒子数为n，带电粒子的电量为q，导电过程中，带电粒子所做的定向移动可认为是匀速运动．当材料中通有沿y轴正方向的电流I时，稳定后材料上下两表面间出现恒定的电势差U．

①请根据上述原理导出磁感应强度B的表达式．

②不同材料中单位体积内参与导电的带电粒子数n不同，请利用题目中所给的信息和所学知识分析制作磁强计应采用何种材料．

三．天体

1（西城一模）23．（18分）

2016年2月11日，美国“激光干涉引力波天文台”（LIGO）团队向全世界宣布发现了引力波，这个引力波来自于距离地球13亿光年之外一个双黑洞系统的合并。

已知光在真空中传播的速度为c，太阳的质量为M0，万有引力常量为G。

（1）两个黑洞的质量分别为太阳质量的26倍和39倍，合并后为太阳质量的62倍。

利用所学知识，求此次合并所释放的能量。

（2）黑洞密度极大，质量极大，半径很小，以最快速度传播的光都不能逃离它的引力，因此我们无法通过光学观测直接确定黑洞的存在。

假定黑洞为一个质量分布均匀的球形天体。

a．因为黑洞对其他天体具有强大的引力影响，我们可以通过其他天体的运动来推测黑洞的存在。

天文学家观测到，有一质量很小的恒星独自在宇宙中做周期为T，半径为r0的匀速圆周运动。

由此推测，圆周轨道的中心可能有个黑洞。

利用所学知识求此黑洞的质量M；

b．严格解决黑洞问题需要利用广义相对论的知识，但早在相对论提出之前就有人利用牛顿力学体系预言过黑洞的存在。

我们知道，在牛顿体系中，当两个质量分别为m1、m2的质点相距为r时也会具有势能，称之为引力势能，其大小为

（规定无穷远处势能为零）。

请你利用所学知识，推测质量为M′的黑洞，之所以能够成为“黑”洞，其半径R最大不能超过多少？

四动量

1（海淀二模）23.（18分）

如图所示，有一固定在水平面的平直轨道，该轨道由白色轨道和黑色轨道交替排列并平滑连接而成。

各段轨道的编号已在图中标出。

仅黑色轨道处在竖直向上的匀强电场中，一不带电的小滑块A静止在第1段轨道的最左端，绝缘带电小滑块B静止在第1段轨道的最右端。

某时刻给小滑块A施加一水平向右的恒力F，使其从静止开始沿轨道向右运动，小滑块A运动到与小滑块B碰撞前瞬间撤去小滑块A所受水平恒力。

滑块A、B碰撞时间极短，碰后粘在一起沿轨道向右运动。

已知白色轨道和黑色轨道各段的长度均为L=0.10m，匀强电场的电场强度的大小E=1.0×104N/C；滑块A、B的质量均为m=0.010kg，滑块A、B与轨道间的动摩擦因数处处相等，均为μ=0.40，绝缘滑块B所带电荷量q=+1.0×10-5C，小滑块A与小滑块B碰撞前瞬间的速度大小v=6.0m/s。

A、B均可视为质点（忽略它们的尺寸大小），且不计A、B间的静电力作。

在A、B粘在一起沿轨道向右运动过程中电荷量保持不变，取重力加速度g=10m/s2。

（1）求F的大小；

（2）碰撞过程中滑块B对滑块A的冲量；

（3）若A和B最终停在轨道上编号为k的一段，求k的数值。