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2015年天津市高考物理试卷一、单项选择题（每小题6分，每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）1.（6分）物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上,下列说法正确的是（）A.天然放射现象说明原子核内部是有结构的B.电子的发现使人们认识到原子具有核式结构C.a粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的D.密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的2.（6分）中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在 玄真子涛之灵中写道：雨色映日而为虹从物理学角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的.如图是彩虹成因的简化示意图，其中a、b是两种不同频率的单色光，则两光（）A.在同种玻璃中传播，a光的传播速度一定大于b光B.以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量大C.分别照射同一光电管，若b光能引起光电效应，a光也一定能D.以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是a光3.（6分）图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别为xa=2m和Xb=6m,图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象，下列说法正确国用 图7A.该波沿+x方向传播，波 速为lm/sB.质 点a经4s振动的路程为4mC.此时刻质点a的速度沿+y方向D.质 点a在t=2s时速度为零4.（6分）未来的星际航行中，宇航员长期处于零重力状态，为缓解这种状态带来的不适，有人设想在未来的航天器上加装一段圆柱形 旋转舱，如图所示，当旋转舱绕其轴线匀速旋转时，宇航员站在旋转舱内圆柱形侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力。为达到上述目的，下列说法正确的是（），2 4 .旋转舱A.旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越大B.旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越小C.宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越大D.宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越小5.（6分）如图所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，并且处于原长状态，现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为L,圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变 为2L（未超过弹性限度），则在圆环下滑到最大距离的过程中（）圆环的机械能守恒弹簧弹性势能变化了 m gL圆环下滑到最大距离时，所受合力为零圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变二、不定向选择题（每小题6分，共18分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分）6.（6分）如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R o和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头.在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则（）A.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大B.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小C.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大D.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小7.（6分）如图所示，笈核、笊核、晁核三种粒子从同一位置无初速地飘入电场线水平向右的加速电场E i，之后进入电场竖直向下的匀强电场E 2发生偏转，最后打在屏上.整个装置处于真空中，不计粒子重力及其相互作用，那 么（）_ _ _ I_ _ _ 内 51.1.1f IA.偏转电场E 2对三种粒子做功一样多B.三种粒子一定打到屏上的同一位置C.三种粒子运动到屏上所用时间相同D.三种粒子打到屏上时的速度一样大8.（6分）P i、P 2为相距遥远的两颗行星，距各自表面相同高度处各有一颗卫星S l、S 2做匀速圆周运动，图中纵坐标表示行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度a,横坐标表示物体到行星中心的距离r的平方，两条曲线分别表示乙、P 2周围的a与 於的反比关系，它们左端点横坐标相同，则（）A.P i的平均密度比P2的大B.P i的第一宇宙速度比P2的小C.S1的向心加速度比S2的大 D.S1的公转周期比S2的大三、实验填空题（共3小题，每小题4分，满分18分）9.（4分）如图所示，在光滑水平面的左侧固定一竖直挡板，A球在水平面上静止放置，B球向左运动与A球发生正碰，B球碰撞前、后的速率之比为3：1,A球垂直撞向挡板，碰后原速率返回，两球刚好不发生第二次碰撞，A、B两球的质 量 之 比 为，A、B碰撞前、后 两 球 总 动 能 之 比 为.X X I _1dX X 1X X X X；X X X X 1X X 1X X 1X X Jx x !X X；X X 1 加iX X 1-1弟n层（1）求粒子在第2层磁场中运动时速度V2的大小与轨迹半径2；（2）粒子从第n层磁场右侧边界穿出时，速度的方向与水平方向的夹角为0n，试求sinOn；（3）若粒子恰好不能从第n层磁场右侧边界穿出，试问在其他条件不变的情况下，也进入第n层磁场，但比荷较该粒子大的粒子能否穿出该层磁场右侧边界，请简要推理说明之.2015年天津市高考物理试卷参考答案与试题解析一、单项选择题（每小题6分，每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）1.（6分）物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上，下列说法正确的是（）A.天然放射现象说明原子核内部是有结构的B.电子的发现使人们认识到原子具有核式结构C.a粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的D.密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的【分析】本题是原子物理学史问题，根据相关科学家的物理学成就进行解答.【解答】解：A、天然放射现象是原子核发生衰变而产生的，说明原子核内部是有结构的，故A正确。B、电子的发现使人们认识到原子具有复杂结构，但不能说明原子具有核式结构，故B错误。C、a粒子散射实验的重要发现是原子的核式结构，而不是电荷的量子化，故C错误。D、密立根油滴实验测出了电子的电荷量，发现了电荷量的量子化，不明说明核外电子的轨道是不连续的，故D错误。故选：Ao【点评】本题考查了原子核的知识和物理学史，象、原子的核式结构学说、a粒子散射实验、密立根油滴实验都是考查的重点，要重点掌握.2.（6分）中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在 玄真子涛之灵中写道：雨色映日而为虹从物理学角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的.如图是彩虹成因的简化示意图，其中a、b是两种不同频率的单色光，则两光（）abA.在同种玻璃中传播，a光的传播速度一定大于b光B.以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量大C.分别照射同一光电管，若b光能引起光电效应，a光也一定能D.以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是a光【分析】由图看出第一次折射时，b光折射角较大，其折射率较小，频率较小，波长较长.由公式v=得到，b光在玻璃中的传播速度较大；结合发生光电效应n的条件分析；折射率较小，则临界角大，不容易发生全反射.【解答】解：画出光路图，分析可知，第一次折射时，b光的折射角较大，而入射角相等，根据折射率公式廿百迎得知，b光的折射率较小，频率较小，波长sin r较长。再由=入3可知，折射率越小，则波长越长。nA 由公式v=得知，b光的折射率较小，在同种玻璃中传播，a光的传播速度一n定小于b光，故A错误；B、光的折射率较小，以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光的折射角较大，所以b光侧移量小。故B错误；C、b光的折射率较小，频率较小，分别照射同一光电管，若b光能引起光电效应，a光也一定能，故C正确；D、b光的折射率较小，则临界角大，不容易发生全反射，所以以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是b光。故D错误。故选：Coa【点评】该题结合光的折射考查折射率、折射率与光的频率、速度的关系以及光电效应的条件等知识点的内容，关键之处是画出光路图，分析第一次折射时折射角的关系，要注意运用反射的对称性作图.3.（6分）图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别为xa=2m和Xb=6m,图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象，下列说法正确的 是（）国用 图7A.该波沿+x方向传播，波速为lm/sB.质点a经4s振动的路程为4mC.此时刻质点a的速度沿+y方向D.质点a在t=2s时速度为零【分析】A、由图可知ab两点之间的距离，利用波的速度公式可求出波传播的速度大小，结合b点在该时刻的位置及振动方向，利用平移法可知波的传播方向，从而可知选项A的正误B、方向经过4 s的时间与周期之间的关系，利用在一个周期内，质点经过的路程为振幅的4倍，即可得知选项B的正误。C,结合b质点此时刻的位置和振动方向，从而可得知a质点所处的位置和振动方向，继而可知选项C的正误。D、通过t=2s时b的位置，可判断出a点的位置，从而可知a点的运动情况，继而得知选项D的正误。【解答】解：A、ab两点间的距离为x=Xb-Xa=6-2=4 m,振动从a传播到b的时间为半个周期，为t=1=4 s,所以波速为：v=3=9=lm/s,但是b点该时刻的振动2t 4方向是沿y轴正方向，由微平移法可知波向-x轴方向传播，选项A错误。B、质点a振动4 s,是经过了半个周期，质点运动过的路程为振幅的2倍，即为1 m,选项B错误C、此时刻b的振动方向是向y轴正方向，a b间相隔半个波长，振动步调完全相反，所以此时刻质点a的速度沿-y方向，选 项C错误。D、在t=2s时，质 点b在正的最大位移处，a b两质点的振动步调完全相反，所以质点a在负的最大位移处，此 时a的速度为零，选 项D正确。故 选:Do【点评】该题考查了简谐波的传播和质点的振动，解答该题要熟练的掌握波传播方向的判断，常用的方法有“微平移法、带动法、上下坡法、振向波向同侧法 和 头头尾尾相对法，还有就是要熟练的掌握步调一致的点的判断和步调始终相反的点的判断。会通过时间计算振动质点通过的路程。4.（6分）未来的星际航行中，宇航员长期处于零重力状态，为缓解这种状态带来的不适，有人设想在未来的航天器上加装一段圆柱形 旋转舱，如图所示，当旋转舱绕其轴线匀速旋转时，宇航员站在旋转舱内圆柱形侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力。为达到上述目的，下列说法正确的是（）A.旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越大B.旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越小C.宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越大D.宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越小【分析】首先分析出该题要考查的知识点，就是对向心加速度的大小有影响的因素的分析，列出向心加速度的表达式，进行分析即可得知正确选项。【解答】解：为了使宇航员在航天器上受到与他站在地球表面时相同大小的支持力，即为使宇航员随旋转舱转动的向心加速度为定值，且 有a=g,宇航员随旋转舱转动的加速度为：a=32R,由此式可知，旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越小，此加速度与宇航员的质量没有关系，所以选项ACD错误,B正确。故 选:Bo【点评】该题的考查方法非常新颖，解题的关键是从相关描述中提起有用的东西，对于该题，就是得知在向心加速度不变的情况下，影响向心加速度大小的物理量之间的变化关系，该题还要熟练的掌握有关匀速圆周运动的各个物理量的关系式，并会应用其进行正确的计算和分析。5.（6分）如图所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，并且处于原长状态，现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为L,圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变 为2L（未超过弹性限度），则在圆环下滑到最大距离的过程中（）A.圆环的机械能守恒B.弹簧弹性势能变化了m gLC.圆环下滑到最大距离时，所受合力为零D.圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变【分析】分析圆环沿杆下滑的过程的受力和做功情况，由于弹簧的拉力对圆环做功，所以圆环机械能不守恒，系统的机械能守恒；根据系统的机械能守恒进行分析。【解答】解：A、圆环沿杆滑下过程中，弹簧的拉力对圆环做功，圆环的机械能不守恒，故A错误，B、图中弹簧水平时恰好处于原长状态，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2 L,可得物体下降的高度为h=L,根据系统的机械能守恒得弹簧的弹性势能增大量为Ep=mgh=mgL,故B正确。C、圆环所受合力为零，速度最大，此后圆环继续向下运动，则弹簧的弹力增大,圆环下滑到最大距离时，所受合力不为零，故C错误。D、根据圆环与弹簧组成的系统机械能守恒，知圆环的动能先增大后减小，则圆环重力势能与弹簧弹性势能之和先减小后增大，故D错误。故选：Bo【点评】对物理过程进行受力、运动、做功分析，是解决问题的根本方法。要注意圆环的机械能不守恒，圆环与弹簧组成的系统机械能才守恒。二、不定向选择题（每小题6分，共18分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分）6.（6分）如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻Ro和滑动变阻器R,P为滑动变阻器的滑动触头.在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则（）A.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大B.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小C.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大D.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小【分析】保持Q位置不动，则输出电压不变，保持P位置不动，则负载不变，再根据变压器的特点分析.【解答】解：AB、在原、副线圈匝数比一定的情况下，变压器的输出电压由输入电压决定。因此，当Q位置不变时，输出电压不变，此时P向上滑动，负载电阻值增大，则输出电流减小，电流表的读数I变小，故A错误，B正确；CD、P位置不变，将Q向上滑动，则输出电压变大，输出电流变大，则电流表的读数I变大，故C正确，D错误；故选：BCo【点评】本题的关键在于P位置不动时总电阻不变，Q不变时输出电压不变，完全利用变压器特点.7.（6分）如图所示，气核、笊核、晁核三种粒子从同一位置无初速地飘入电场线水平向右的加速电场Ei，之后进入电场竖直向下的匀强电场E2发生偏转，最后打在屏上.整个装置处于真空中，不计粒子重力及其相互作用，那 么（）-1 K w-II.IIA.偏转电场E2对三种粒子做功一样多B.三种粒子一定打到屏上的同一位置C.三种粒子运动到屏上所用时间相同D.三种粒子打到屏上时的速度一样大8.（6分）Pi、P2为相距遥远的两颗行星，距各自表面相同高度处各有一颗卫星Sl、S2做匀速圆周运动，图中纵坐标表示行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度a,横坐标表示物体到行星中心的距离r的平方，两条曲线分别表示A、P2周围的a与 於的反比关系，它们左端点横坐标相同，则（）A.P1的平均密度比P2的大B.P i的第一宇宙速度比P2的小C.S1的向心加速度比S2的大 D.S1的公转周期比S2的大【分析】根据牛顿第二定律得出行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度a的表达式，结合a与P的反比关系函数图象得出P】、P2的质量和半径关系，根据密度和第一宇宙速度的表达式分析求解；根据根据万有引力提供向心力得出周期表达式求解。【解答】解：A、根据牛顿第二定律，行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度为：a=3L,2r两曲线左端点横坐标相同，所以Pl、P2的半径相等，结合a与 a的反比关系函数图象得出P1的质量大于P2的质量，根据P=-，所以P l的平均密度比P24冗R，3的大，故 A正确；B、第一宇宙速度v=停，所 以 P i 的第一宇宙速度比P 2 的大，故 B错误；C、s i、S 2 的轨道半径相等，根 据 a=更，所 以 s i 的向心加速度比S 2 的大，故 C2r正确；D、根据根据万有引力提供向心力得出周期表达式T=2 9 匠，所 以 s i 的公转周期V G M比 S 2 的 小,故 D错误；故选：A C o【点评】解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一理论，知道线速度、角速度、周期、加速度与轨道半径的关系，并会用这些关系式进行正确的分析和计算。该题还要求要有一定的读图能力和数学分析能力，会从图中读出一些信息。就像该题，能知道两个行星的半径是相等的。三、实 验 填 空 题（共 3 小题，每小题4 分，满 分 18分）9.（4分）如图所示，在光滑水平面的左侧固定一竖直挡板，A球在水平面上静止放置，B球向左运动与A球发生正碰，B球碰撞前、后的速率之比为3：1,A球垂直撞向挡板，碰后原速率返回，两球刚好不发生第二次碰撞，A、B两球的质 量 之 比 为 4：1 ,A、B碰撞前、后两球总动能之比为 A 5 .A R【分析】设开始时B的速度为v o，由题得出B与 A碰撞后A与 B的速度关系，然后由动量守恒定律即可求出质量关系，由动能的定义式即可求出动能关系.【解答】解：设开始时B的速度为v o,B球碰撞前、后的速率之比为3：1,A与挡板碰后原速率返回，两球刚好不发生第二次碰撞，所以碰 撞 后 A与 B的速度方向相反，大小相等，A的速度是工泮，B的速度是，逅，选取向左为正方向，3 Vo 3 0由动量守恒定律得：1 1mBv0=mA yv0-mB 7v0整理得：至二且n)B 1碰撞前的动能：E 4呢/碰撞后的动能：E.(lVn)2 1(1 )2=J _ 2口2 2 m A v。/2%、3 v0;1 8 r oBv0所以：刍_=旦E2 5故答案为：4：1,9：5【点评】该题考查水平方向的动量守恒定律，从题目给出的条件中判断出碰撞后A与B的速度方向相反，大小相等是解答的关键.1 0.(4分)某同学利用单摆测量重力加速度.为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是B C .A.组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球B.组装单摆须选用轻且不易伸长的细线C.实验时须使摆球在同一竖直面内摆动D.摆长一定的情况下，摆的振幅尽量大如图所示，在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约1m的单摆.实验时，由于仅有量程为2 0 c m、精度为1mm的钢板刻度尺，于是他先使摆球自然下垂，在竖直立柱上与摆球最下端处于同一水平面的位置做一标记点，测出单摆的周期T i；然后保持悬点位置不变，设法将摆长缩短一些，再次使摆球自然下垂，用同样方法在竖直立柱上做另一标记点，并测出单摆的周期T 2；最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离!_.用上述测量结果，写出重力加速度的表达式4兀2 2 T2 T1 T2【分析】为减小实验误差应选择密度大而体积小的球作为摆球，选用轻质细线做摆线，当单摆摆角小于5。时单摆的运动是简谐运动，根据实验注意事项分析答题；应用单摆周期公式求出重力加速度的表达式.【解答】解：A、为减小空气阻力对实验的影响，减小实验误差，组装单摆须选用密度大而直径都较小的摆球，故A错误；B、为减小实验误差，组装单摆须选用轻且不易伸长的细线，故B正确；C、实验时须使摆球在同一竖直面内摆动，不能使单摆成为圆锥摆，故C正确；D、单摆摆角最大摆角应小于5。，摆长一定的情况下，摆的振幅尽量小些，故D错误；故 选BC.由单摆周期公式，根据题意看得：%=2瞪T2=2n L-A L,解得：g=AL;2故答案为：BC；驾 年.【点评】本题考查了实验注意事项、求重力加速度，知道实验原理与实验注意事项、应用单摆周期公式即可正确解题，本题是一道基础题，要注意基础知识的学习与掌握.11.（10分）用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组（电动势约4.5 V,内 电 阻 约1。）的电动势和内电阻，除待测电池组、电键、导线外，还有下列器材供选用：A.电流表：量 程0.6 A,内电阻约1QB.电流表：量 程3 A,内电阻约0.2QC.电压表：量 程 3 V,内电阻约30kQD.电压表：量 程 6 V,内电阻约60kCE.滑动变阻器：01000Q,额定电流0.5AF.滑动变阻器：02 0 C,额定电流2A为了使测量结果尽量准确，电 流 表 应 选 用 A,电 压 表 应 选 用 D,滑动变 阻 器 应 选 用（均填仪器的字母代号）.如图为正确选择仪器后，连好的部分电路，为了使测量误差尽可能小，还需在电 路 中 用 导 线 将 a和d相连、c和g相连、f和h相 连（均填仪器上接线柱的字母代号）.实验时发现电流表坏了，于是不再使用电流表，剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器，重新连接电路，仍能完成实验.实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U.用图象法处理采集到的数据，为在直角坐标系中得到的函数图象是一条直线，则 可 以 1为纵坐标，以1为横坐标.一 厂 一 L【分析】1、根据电路电流选择电流表，根据电源电动势选择电压表，为方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器.2、根据伏安法测电源电动势与内阻的原理作出实验图.3、根据闭合电路欧姆定律得出对应的表达式，让图象为直线，便于我们处理.【解答】解：实验中电流较小，若选用3A量程测量误差较大；故为了准确测量，电流表应选A,电源电动势约为1.5X3=4.5V,电压表应选D,电阻值太大，调节不方便，为方便实验操作，滑动变阻器应选F；测量电源电动势和内阻的时候，由于电源的内阻是很小的，为了减小内阻的测量误差，我们选用的是电流表的相对电源的外接法，故应将ad、eg以及fh 相连组成电路；由于电流表坏，故只能利用电压表和电阻箱进行实验，由闭合电路欧姆定律可得：电源电动势E=U+lr=U+Ur,则L=2+工 工，故应作出工-工图象；R U E E R U R故答案为：ADF；ad,eg,fh；工；1.U R【点评】本题考查了测电压表内阻、测电源电动势与内阻实验，要掌握办偏法测电表内阻的方法；根据电路图由欧姆定律求出图象的函数表达式是正确求出电源电动势与内阻的前提与关键四、计算题（共3小题，满分54分）12.（16分）某快递公司分拣邮件的水平传输装置示意如图，皮带在电动机的带动下保持v=lm/s的恒定速度向右运动，现将一质量为m=2kg的邮件轻放在皮带上，邮件和皮带间的动摩擦因数口=05设皮带足够长，取g=10m/s2,在邮件与皮带发生相对滑动过程中，求：（1）邮件滑动的时间t；（2）邮件对地的位移大小x；（3）邮件与皮带间的摩擦力对皮带做的功W。同【分析】（1）对邮件运用动量定理，求出邮件速度达到传送带速度所需的时间.（2）对邮件运用动能定理，求出邮件相对地面的位移大小.（3）根据摩擦力的大小以及皮带的位移大小求出邮件与皮带间的摩擦力对皮带做的功W.【解答】解：（1）设邮件放到皮带上与皮带发生相对滑动过程中受到的滑动摩擦力为F,则:F=|_img 取向右为正方向，对邮件应用动量定理得，F t=m v-O,由式并代入数据得，t=0,2s（2）邮件与皮带发生相对滑动的过程中，对邮件应用动能定理，有：F xyinv2-0 由式并代入数据得，x=O.lm（3）邮件与皮带发生相对滑动的过程中，设皮带相对地面的位移为s,则：s=vt 摩擦力对皮带做的功W=-Fs 由式并代入数据得，W=-2J.答：（1）邮件滑动的时间t为0.2s；（2）邮件对地的位移大小x为0.1m；（3）邮件与皮带间的摩擦力对皮带做的功W为-2J.【点评】本题考查了动量定理、动能定理的基本运用，本题也可以采用动力学知识进行求解，关键需理清邮件在整个过程中的运动规律.13.（18分）如图所示，凸 字形硬质金属线框质量为m,相邻各边相互垂直，且处于同一竖直平面内，ab边长为I,cd边长为21,a b与cd平行，间距为21.匀强磁场区域的上下边界均水平，磁场方向垂直于线框所在平面。开始时，c d边到磁场上边界的距离为2 1,线框由静止释放，从cd边进入磁场直到ef、p q边进入磁场前，线框做匀速运动。在ef、p q边离开磁场后，ab边离开磁场之前，线框又做匀速运动。线框完全穿过磁场过程中产生的热量为Q.线框在下落过程中始终处于原竖直平面内，且ab、cd边保持水平，重力加速度为g.求：（1）线框a b边将离开磁场时做匀速运动的速度大小是cd边刚进入磁场时的几倍；（2）磁场上下边界间的距离Hoc-d于21_1磁场区【分析】（1）线框匀速进入（离开）磁场，重力与安培力平衡，根据平衡条件、安培力公式、切割公式、欧姆定律列式求解即可分别求出两个速度；（2）由动能定理和功的计算公式，写出重力做的功W,然后结合功能关系即可求出磁场的宽度。【解答】解：（1）设 线 框d e边刚进入磁场时，线 框的速度为“，感应电动势E=B2M感应电流：口也R-de边受安培力的大小：F=BI2 I由于做匀速运动，则：F=mg（4）由 式解得速度：v产4B212设线框ab边将离开磁场时，线框的速度为V2，同理可得：所以：V2=4V1（2）在线框从开始下落到de边刚进入磁场的过程中，重力做功WG=2mgl根据动能定理得：2mgi今线框完全穿过磁场的过程中，由功能关系得：mg（21+H）=-inv2-iriVj+Q联立得：H=X+281mg答：（1）线 框ab边将离开磁场时做匀速运动的速度大小是cd边刚进入磁场时的4倍；（2）磁场上下边界间的距离是国T 2 8 1。mg【点评】本题是电磁感应中的综合问题，全面考查电磁感应定律、欧姆定律以及动能定理、平衡条件等知识，分析清楚线框的运动过程、应用匀变速直线运动的速度位移公式、E=BLv、安培力公式、平衡条件、能量守恒定律、电流定义式即可正确解题。14.（20分）现代科学仪器常利用电场、磁场控制带电粒子的运动，真空中存在着如图所示的多层紧密相邻的匀强电场和匀强磁场，电场与磁场的宽度均为d,电场强度为E,方向水平向右；磁感应强度为B,方向垂直纸面向里.电场、磁场的边界互相平行且与电场方向垂直.一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子在第1层电场左侧边界某处由静止释放，粒子始终在电场、磁场中运动，不计粒子重力及运动时的电磁辐射.第1层第2层尸.一、/.一 G XX 1 1 X X-11 XX I 1 X X-xx-x x XX x X-1-;!XX !1 X X-1 XX t 1 X X-XX 1 1 X X-!xx-x xt,弟 n层（1）求粒子在第2层磁场中运动时速度V2的大小与轨迹半径2；（2）粒子从第n层磁场右侧边界穿出时，速度的方向与水平方向的夹角为0n，试求sin0n；（3）若粒子恰好不能从第n层磁场右侧边界穿出，试问在其他条件不变的情况下，也进入第n层磁场，但比荷较该粒子大的粒子能否穿出该层磁场右侧边界，请简要推理说明之.【分析】（1）粒子在混合场中加速，由动能定理可求得进入第2层时的速度；再由洛仑兹力充当向心力可求得半径；（2）根据电场力做功可明确速渡，再根据洛仑兹力充当向心力找出第n层中的半径关系，由数学规律可得出通项式，即可求出sin&（3）根据题意进行假设，通过讨论明确增大比荷能否使粒子飞出右侧磁场.【解答】解：（1）粒子在进入第2层磁场时，经过两次加速，中间穿过磁场时洛仑兹力不做功；由动能定理可得:2qEd=mv222解得：V2=粒子在第2层磁场中受到的洛仑兹力充当向心力，有:2v2qv2B=mr2解得：2=（2）设粒子在第n层磁场中运动的速度为V n,轨迹半径为rn；则有：nqEd=mvn222qvnB=m-；rn粒子进入第n层磁场时，速度的方向与水平方向的夹角为小，从第n层磁场右侧边界穿出时速度方向与水平方向的夹角为仇，粒子在电场中运动时，垂直于电场线方向的速度分量不变，有：Vn-isin0n-i=vnsinan如图所示：rnsin0n-rnsinan=d；由以上三式可得：rnsin0n-rn-isin0n-i=d；则可知，risinBi、磔访也、侬桁的、.rnSinBn为一组等差数列，公差为d,可得：rnsin0n=risin0i+（n-1）d；当n=l时，由图2可知：risin0i=dX X-ID9,则导致s i n Bn l设 明e x不存在，即假设不成立，所以比荷较该粒子大的粒子不能穿出该层磁场右侧边界.(2)粒子从第n层磁场右侧边界穿出时，速度的方向与水平方向的夹角为s i n O n 为 B,回V2 m E(3)比荷较大的粒子不能飞出右侧边界.【点评】本题考查带电粒子在磁场中的运动，属于高考的压轴题，要求学生能正确分析物理过程，并能灵活应用物理学中相应的规律；同时还要注意掌握数学知识在物理学中的应用；该类问题的难度较大，对学生综合能力要求极高.高中物理解题方法专题指导方法专题一：图像法一、方法简介图像法是根据题意把抽像复杂的物理过程有针对性地表示成物理图像，将物理量间的代数关系转变为几何关系，运用图像直观、形像、简明的特点，来分析解决物理问题，由此达到化难为易、化繁为简的目的.高中物理学习中涉及大量的图像问题，运用图像解题是一种重要的解题方法.在运用图像解题的过程中，如果能分析有关图像所表达的物理意义，抓住图像的斜率、截距、交点、面积、临界点等几个要点，常常就可以方便、简明、快捷地解题.二、典型应用1.把握图像斜率的物理意义在V-t图像中斜率表示物体运动的加速度，在S-t图像中斜率表示物体运动的速度，在U-I图像中斜率表示电学元件的电阻，不同的物理图像斜率的物理意义不同.2.抓住截距的隐含条件图像中图线与纵、横轴的截距是另一个值得关注的地方，常常是题目中的隐含条件.例1、在测电池的电动势和内电阻的实验中，fr/V 根 据得出的一组数据作出U-|图像，如图所示，由 图1.60卜 像 得0 6 Z/A出 电 池 的 电 动 势 =V,内电阻r=Q.3.挖掘交点的潜在含意一般物理图像的交点都有潜在的物理含意，解题中往往又是一个重要的条件，需要我们多加关注.如：两个物体的位移图像的交点表示两个物体“相遇”.例 2、A、B两汽车站相距60 km,从A站每隔10 m in向 B站开出一辆汽车，行驶速度为60 km/h.(1)如果在A 站第一辆汽车开出时，B 站也有一辆汽车以同样大小的速度开往A站，问B站汽车在行驶途中能遇到几辆从A站开出的汽车？(2)如果B站汽车与A站另一辆汽车同时开出，要 使 B 站汽车在途中遇到从A 站开出的车数最多，那 么 B 站汽车至少应在A站第一辆车开出多长时间后出发(即应与A 站第几辆车同时开出)？最多在途中能遇到几辆车？(3)如果B站汽车与A站汽车不同时开出，那么B站汽车在行驶途中又最多能遇到几辆车?例 3、如图是额定电压为100伏的灯泡由实脸得到的伏安特曲线，则此灯泡的额定功率为多大?若将规格是“100 V、100 W”的定值电阻与此灯泡串联接在100 v 的电压上，设定值电阻的阻值不随温度而变化，则此灯泡消耗的实际功率为多大？4.明确面积的物理意义利用图像的面积所代表的物理意义解题，往往带有一定的综合性，常和斜率的物理意义结合起来，其中v t 图像中图线下的面积代表质点运动的位移是最基本也是运用得最多的.例 4、在光滑的水平面上有一静止的物体，现以水平恒力甲推这一物体，作用一段时间后，换成相反方向的水平恒力乙推这一物体.当恒力乙作用时间与恒力甲作用时间相同时，物体恰好回到原处，此时物体的动能为32 J.则在整个过程中，恒力甲做功等于多少?恒力乙做功等于多少？5.寻找图中的临界条件物理问题常涉及到许多临界状态，其临界条件常反映在图中，寻找图中的临界条件，可以使物理情景变得清晰.例5、从地面上以初速度2Vo竖直上抛一物体A,相隔A t时间后又以初速度V。从地面上竖直上抛另一物体B,要使A、B能在空中相遇，则A t应满足什么条件？6.把握图像的物理意义例6、如图所示，一 宽40 cm的勺强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里.一边长为2 0 cm的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度v=2 0 c m/s通过磁场区域，在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行.取它刚进入磁场的时刻t=0,在下列图线中，正确反映感应电流随时问变化规律的是()三、针对训练()1.汽车甲沿着平直的公路以速度V。做匀速直线运动.当它路过某处的同时，该处有一辆汽车乙开始做初速为零的匀加速运动去追赶甲车.根据上述的已知条件A.可求出乙车追上甲车时乙车的速度B.可求出乙车追上甲车时乙车所走的路程C.可求出乙车从开始起动到追上甲车时所用的时间D.不能求出上述三者中任何一个()2.在有空气阻力的情况下，以初速vi竖直上抛一个物体，经过时间3,到达最高点.又经过时间t 2,物体由最高点落回到抛出点，这时物体的速度为V 2,则A.V2=vi,t2=ti B.v2vi,t2tiC.V2ti D.V2Vi,t2ti()3、一颗速度较大的子弹，水平击穿原来静止在光滑的水平面上的木块，设木块对子弹的阻力恒定，则子弹入射速度增大时，下列说法正确的是A、木块获得的动能变大 B、木块获得的动能变小C、子弹穿过木块的时间变长 D、子弹穿过木块的时间不变4、一火车沿直线轨道从静止发出由A地驶向B地，并停止在B地.A、B两地相距s,火车做加速运动时，其加速度最大为为，做减速运动时，其加速度的绝对值最大为a z,由此可以判断出该火车由A到 B所 需 的 最 短 时 间 为.5、一质点沿x 轴做直线运动，其中v 随时间t 的变化如图(a)所示，设 t=0时，质点位于坐标原点0 处.试 根 据 v-t 图分别在(b)及图(c)中尽可能准确地画出：(1)表示质点运动的加速度a 随时间t 变化关系的a-t 图；(2)表示质点运动的位移x 随时间t 变化关系的x-t 图.tl,、物7、两光滑斜面高度相等，乙斜面的总长度和甲斜面的总长度相等，只是由两部分接成，如图所示.将两个相同的小球从斜面的顶端同时释放，不计在接头处的能量损失,问哪个先滑到底端？图甲 图乙8、A、B两点相距s,将 s 平分为n 等份.今让一物体(可视为质点)从A 点由静止开始向B做加速运动，物体通过第一等份时的加速度为a,以后每过一个等分点，加速度都增加a/n,试求该物体到达B 点的速度.9、质量m=l kg的物体A开始时静止在光滑水平地面上，在 第 1,3,5奇数秒内，给A施加同向的2 N 的水平推力F,在 2,4,6偶数秒内，不给施加力的作用，问经多少时间，A可完成s=100 m的位移.1 0、一只老鼠从老鼠洞沿直线爬出，已知爬出速度V 的大小与距洞口的距离s 成反比，当老鼠到达洞口的距离s i=l m 的A点时，速度大小为v 产 2 0c m/s,当老鼠到达洞口的距离s2=2 m的 A点时，速度大小为3为多少？老鼠从A点到达B 点所用的时间t 为多少？例题解析：例 1.【解析】电源的U-I 图像是经常碰到的，由图线与纵轴的极距容易得出电动势E=1.5 V,图线与横轴的截距0.6 A是路端电压为0.80伏特时的电流，（学生在这里常犯的错误是把图线与横轴的横距0.6A当作短路电流，而得出r=E/l 切=2.5 Q 的错误结论.）故电源的内阻为：尸（/1=1.2。.例 2.【解析】依题意在同一坐标系中作出分别从A、B 站由不同时刻开出的汽车做匀速运动的s从图中可一目了然地看出：（1）当 B 站汽车与A站第一辆汽车同时相向开出时，B 站汽车 的 s -t图线C D 与 A站汽车的s-t 图线有6个交点（不包括在t轴上的交点），这表明B 站汽车在途中（不包括在站上）能遇到6辆从A站开出的汽车.（2）要使B 站汽车在途中遇到的车最多，它至少应在A站第一辆车开出5 0 m i n后出发，即应与A站第6辆车同时开出此时对应B 站汽车的s t图线M N 与A 站汽车的s-t图线共有1 1 个交点（不包括t 轴上的交点），所以B 站汽车在途中（不包括在站上）最多能遇到1 1 辆从A站开出的车.（3）如 果 B站汽车与A站汽车不同时开出，则 B 站汽车的s-t 图线（如图中的直线P Q）与 A站汽车的s-t图线最多可有1 2 个交点，所以B 站汽车在途中最多能遇到1 2 辆车.例 3.【解析】由图线可知：当 U=1 00V,1=0.3 2 A,P=UI=1 00X 0.3 2=3 2 W;定值电阻的阻值R=1 00 Q1-U由 UI+UR=100 V,得：Ui+1 00I=1 00 V,1=-L100作该方程的图线（如图乙中直线），它跟原图线的交点的坐标为：L=0.2 9 A,Uu=7 1 V；此交点就是