2009年2月高考理科綜合（物理部分）試題（1）

（非選擇題）

 

1．（17分）20世紀(jì)40年代，我國物理學(xué)家朱洪元教授提出，電子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動時會發(fā)出“同步輻射光”，輻射光的頻率是電子做勻速圓周運(yùn)動頻率K倍。大量實(shí)驗(yàn)證明朱洪元教授的上述理論是正確的。并準(zhǔn)確測定了K的數(shù)值，近年來同步輻射光已被應(yīng)用于大規(guī)模集成電路的光刻工藝中。

       若電子在某勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動時產(chǎn)生的同步輻射光的頻率為f，電子質(zhì)量為m，電量為e，不計電子發(fā)出同步輻射光時所損失的能量及對其運(yùn)動速率和軌道的影響。

       （1）寫出電子做勻速圓周運(yùn)動的周期T與同步輻射光的頻率f之間的關(guān)系式：

                                     。

       （2）求此勻強(qiáng)磁場的磁感強(qiáng)度B的大小。

       （3）若電子做勻速圓周運(yùn)動的半徑為R，求電子運(yùn)動的速率。

 

 

 

 

 

 

2．（18分）目前我國的航天科技迅速發(fā)展，許多實(shí)驗(yàn)在宇宙飛船上進(jìn)行，并且取得了可喜的成果，1999年11月20日，我國成功地發(fā)射了第一艘飛船――“神舟號”，神舟號飛船在離地高度約3×102km高度，遨游太空21小時，繞地球運(yùn)行14圈，求

       （1）神舟號飛船繞地球飛行的速度約為多少？

       （2）把“神舟號”飛船發(fā)射到預(yù)定的軌道，必須經(jīng)過加速、調(diào)姿、變軌等一系列的過程。其中的變軌過程就是利用反沖運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的，如圖所示發(fā)射飛船時，先把飛船送入近地點(diǎn)Q，然后使其沿橢圓軌道到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)P，此時飛船的速度為，若P點(diǎn)到地心距離為r，飛船的總質(zhì)量為m，地球半徑為R，地面的重力加速度為g，則欲使飛船從P點(diǎn)起做半徑r的圓軌道運(yùn)動，飛船在P點(diǎn)處應(yīng)將質(zhì)量為△m的燃?xì)庖远啻蟮南鄬τ诘厍蛩俣认蚝髧姵�？（假定連續(xù)噴氣過程可等效為一次噴）

 

 

 

 

 

 

3．（20分）一個質(zhì)量為m，電荷量為q的帶負(fù)電的帶電粒子，從A點(diǎn)射入寬度為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，MN、PQ為該磁場的邊緣，磁感應(yīng)垂直于紙面向里，帶電粒子射入時的初速度與PQ成45°角，且粒子恰好沒有從MN邊界射出，如圖所示。

       （1）求該帶電粒子的初速度.

       （2）求該帶電粒子從PQ邊界射出的射出點(diǎn)到A點(diǎn)的距離s.

 

 

 

 

4．（15分）在地面上方的真空室內(nèi)，同時存在一勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場，電場方向與x軸正向成45°角且平行于紙面，磁場方向垂直紙面向外，磁感強(qiáng)度大小B=0.15T，今有重力不計的帶正電微粒在此真空室內(nèi)沿垂直場強(qiáng)方向以6×102m/s的速度做直線運(yùn)動，求：

   （2）在t=0時帶正電微粒恰好到達(dá)坐標(biāo)原點(diǎn)O，這時撤掉電場

    僅保留磁場，帶正電微粒能從的P點(diǎn)穿過x軸，求

    帶電微粒電荷量與質(zhì)量之比以及從坐標(biāo)原點(diǎn)到P點(diǎn)的時間.

 

 

 

5．（16分）如圖所示，一質(zhì)量不計的輕質(zhì)彈簧豎直立在地面上，彈簧的上端與盒子A連接在一起，下端固定在地面上.盒子內(nèi)裝一個光滑小球，盒子內(nèi)腔為正方體，一直徑略小于此正方形邊長的金屬圓球B恰好能放在盒內(nèi)，已知彈簧勁度系數(shù)為k=400N/m，彈簧彈力對物體做功的大小與彈簧形變量平方成正比，盒子A和金屬圓球B質(zhì)量均為2kg.將A向上提起，使彈簧從自然長度伸長10cm，從靜止釋放盒子A，不計阻力，A和B一起做豎直方向的簡諧振動，g取10m/s2，求：

   （1）盒子A的振幅.

   （3）金屬圓球B的最大速度.

 

 

 

 

 

 

   （1）子彈射入小球后，小球的瞬時速度大小

   （2）要使子彈射入小球后，小球能在豎直平面內(nèi)運(yùn)動，且懸線

20090212

 

 

 

 

 

 

 

1．（17分）解：（1）

   （2）設(shè)勻強(qiáng)磁場的磁感強(qiáng)度為B，電子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的速度為，半徑為R，則對電子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動 有 ……①  ……②  又因……③

    三式聯(lián)立解得 （3）因?yàn)殡娮幼鰟蛩賵A周運(yùn)動的速率為

    且   可解得  ……④  評分標(biāo)準(zhǔn)：（1）寫出給7分。

   （2）寫出 給5分 。 （3）寫出給5分。

2．（18分）解：（1）根據(jù)題意，飛船繞地球運(yùn)行的周期T=小時=1.5小時。

   飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動的半徑  

   飛船運(yùn)行的速度（4分）

  （2）原來飛船的質(zhì)量為m，噴出質(zhì)量為△m的燃?xì)夂�，剩余部分質(zhì)量為（m－△m），取飛船在P點(diǎn)的運(yùn)動方向?yàn)檎较�，設(shè)飛船噴氣的速度為，飛船因反沖而達(dá)到的速度為，則由動量守恒定律及：

     ……①（3分）  飛船噴氣后剩余部（m－△m）在半徑為r的圓軌道上做圓周運(yùn)動的條件是：……②（3分）

    對地面附近做自由落體運(yùn)動的物體，由牛頓運(yùn)動定律和萬有引力定律得……③（3分）

   由②③解得……④（3分）  將④代入①并化簡得 （2分）

3．（20分）解：（1）若初速度向右上方，設(shè)軌道半徑為R1   由幾何關(guān)系可得：R1=（2+）d（4分）

     又由洛倫茲力提供向心力    得出（4分）

    若初速度向右上方，設(shè)軌道半徑為R2

    由幾何關(guān)系可得R2=（2－）d   得出（4分）

  （2）若初速度向右上方，帶電粒子從pc邊界的c點(diǎn)射出，射出點(diǎn)c到A點(diǎn)的距離為s1由圖可知：

s1= s1=2（  （4分） 若初速度向左上方，帶電粒子從pc邊界上的D點(diǎn)射出，同理可知 s2= s2=2（  （4分）

評分標(biāo)準(zhǔn)：按括號內(nèi)的分?jǐn)?shù)給分。

 

 

 

 

 

 

4．解：（1）qvB=qE  E=Bv=90v/m（5分）  （2） 

（5分）  （5分）

5．解：（1）系統(tǒng)處于平衡位置時，彈簧壓縮△x1，則2mg=k△x1  ∴（3分）  盒子的振幅為  A=△x1+△x2，=0.10+0.10=0.20m（2分）  （2）方向向下（4分）

   （3）B運(yùn)動的平衡位置時速度最大，從最高點(diǎn)到平衡位置的過程中，彈力做正功與負(fù)功相等，總功為零。由動能定理：  （7分）


   

    
    

    
  （2）若子彈初速度較大，小球可在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動. 
（1分）  子彈和小球一起做圓周運(yùn)動，
由A運(yùn)動到B有：
（4分）
在B點(diǎn)有：（4分）  所以（2分）
若子彈初速度較小，小木球可在豎直現(xiàn)面內(nèi)來回運(yùn)動. （1分）
若小球在豎直平面內(nèi)來回擺動，小球上擺的高度h≤L，對子彈和小球一起由A向上的運(yùn)動過程，有
（3分）  由此得：（3分）
所以，要使小球在豎直平面內(nèi)運(yùn)動且懸線不可松馳，子彈初速度應(yīng)滿足條件或
（2分）
 

				
	

		



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