2010年高考物理试题最后一题压轴题含答案.docx

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1、2010年高考物理试题最终一题（压轴题）2010年高考理科综合物理试题（全国卷）26（21分）如下图，在0xa区域内存在与xy平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B。在t=0时刻，一位于坐标原点的粒子源在xy平面内放射出大量同种带电粒子，全部粒子的初速度大小一样，方向与y轴正方向夹角分布在0180范围内。已知沿y轴正方向放射的粒子在t=t0时刻刚好从磁场边界上P（a，a）点分开磁场。求：粒子在磁场中做圆周运动的半径R及粒子的比荷q/m；此时刻仍在磁场中的粒子的初速度方向与轴正方向夹角的取值范围；OyxP (a，a)a从粒子放射到全部粒子分开磁场所用的时间。26 2t02010年高考理科综合物

2、理试题（全国卷）26（21分）图中左边有一对平行金属板，两板相距为d，电压为U；两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为B0，方向平行于板面并垂直于纸面朝里。图中右边有一边长为a的正三角形区域EFG（EF边与金属板垂直），在此区域内及其边界上也有匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直于纸面朝里。假设一系列电荷量为q的正离子沿平行于金属板面、垂直于磁场的方向射入金属板之间，沿同一方向射出金属板之间的区域，并经EF边中点H射入磁场区域。不计重力。已知这些离子中的离子甲到达磁场边界EG后，从边界EF穿出磁场，求离子甲的质量。已知这些离子中的离子乙从EG边上I点（图中未画出）穿出磁场，且GI长为3a/4，求

3、离子乙的质量。EGHF若这些离子中的最轻离子的质量等于离子甲质量的一半，而离子乙的质量是最大的，问磁场边界上什么区域内可能有离子到达。26 EGHFKIOEGHFIO下左图中，下右图中，可能有离子到达的区间是EF边上从O到I，EG边上从K到I。2010年高考理科综合物理试题（新课标卷） 25（18分）如图所示，在0xa、0ya/2范围内有垂直于xy平面对外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。坐标原点O处有一个粒子源，在某时刻放射大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子，它们的速度大小一样，速度方向均在xy平面内，与y轴正方向的夹角分布在090范围内。已知粒子在磁场中做圆周运动的半径介于a/2到a 之间

4、，从放射粒子到粒子全部分开磁场经验的时间恰好为粒子在磁场中做圆周运动周期的四分之一。求最终分开磁场的粒子从粒子源射出时的速度的大小；aa/2yxOB速度方向与y轴正方向夹角的正弦。aa/2yxOBADCPRRv25（18分）解：设粒子的放射速度为，粒子做圆周运动的轨道半径为R，由牛顿第二定律与洛仑兹力公式，得由式得当时，在磁场中运动时间最长的粒子，其轨迹是圆心为C的圆弧，圆弧与磁场的上边界相切，如右图所示，设该粒子在磁场运动的时间为，依题意，得设最终分开磁场的粒子的放射方向与轴正方向的夹角为，由几何关系可得又由式得由式得 由式得2010年高考理科综合物理试题（北京卷）24（20分）雨滴在穿过云

5、层的过程中，不断与漂移在云层中的小水珠相遇并结合为一体，其质量渐渐增大。现将上述过程简化为沿竖直方向的一系列碰撞。已知雨滴的初始质量为m0，初速度为v0，下降间隔 l后与静止的小水珠碰撞且合并，质量变为m1。此后每经过同样的间隔 l后，雨滴均与静止的小水珠碰撞且合并，质量依次变为m2、m3mn（设各质量为已知量）。不计空气阻力。若不计重力，求第n次碰撞后雨滴的速度vn；若考虑重力的影响，a求第1次碰撞前、后雨滴的速度v1与v1；b求第n次碰撞后雨滴的动能。24 a b2010年高考理科综合物理试题（天津卷）12（20分）质谱分析技术已广泛应用于各前沿科学领域。汤姆孙发觉电子的质谱装置示意如图，

6、M、N为两块程度放置的平行金属极板，板长为L，板右端到屏的间隔 为D，且D远大于L，OO为垂直于屏的中心轴线，不计离子重力与离子在板间偏离OO的间隔 。以屏中心O为原点建立xOy直角坐标系，其中x轴沿程度方向，y轴沿竖直方向。设一个质量为m0、电荷量为q0的正离子以速度v0沿OO的方向从O点射入，板间不加电场与磁场时，离子打在屏上O点。若在两极板间加一沿y方向场强为E的匀强电场，求离子射到屏上时偏离O点的间隔 y0；假设你利用该装置探究未知离子，试按照以下试验结果计算未知离子的质量数。上述装置中，保存原电场，再在板间加沿-y方向的匀强磁场。现有电荷量一样的两种正离子组成的离子流，仍从O点沿OO

7、方方向射入，屏上出现两条亮线。在两线上取y坐标一样的两个光点，对应的x坐标分别为3.24 mm与3.00 mm，其中x坐标大的光点是碳12离子击中屏产生的，另一光点是未知离子产生的。尽管入射离子速度不完全一样，但入射速度都很大，且在板间运动时OO方向的分速度总是远大于x方向与y方向的分速度。OMNOyx屏LD12设离子电荷量为q，质量为m，入射时速度为v，磁场的磁感应强度为B，磁场对离子的洛伦兹力，已知离子的入射速度都很大，因此离子在磁场中运动时间甚短，所经过的圆弧与圆周相比甚小，且在板间运动时，方向的分速度总是远大于在x方向与y方向的分速度，洛伦兹力变更甚微，故可作恒力处理，洛伦兹力产生的加

8、速度，是离子在方向的加速度,离子在方向的运动可视为初速度为零的匀加速直线运动,到达极板右端时,离子在方向的分速度，离子飞出极板到达屏时,在方向上偏离O点间隔 ，当离子的初速度为随意值时,离子到达屏上时的位置在方向上偏离O点的间隔 为,考虑式,得，由两式得，其中，上式说明,k是与离子进入板间初速度无关的定值,对两种离子均一样,由题设条件知,坐标3.24mm的光点对应的是碳12离子,其质量为坐标3.00mm的光点对应的是未知离子,设其质量为由式代入数据可得，故该未知离子的质量数为14。2010年高考理科综合物理试题（浙江卷）24（22分）有一个放射源程度放射出、三种射线，垂直射入如图所示磁场。区域

9、与的宽度均为d，各自存在着垂直纸面的匀强磁场，两区域的磁感强度大小B相等，方向相反（粒子运动不考虑相对论效应）。若要挑选出速率大于v1的粒子进入区域，求磁场宽度d与B与v1的关系。若B=0.0034T，v1=0.1c（c是光速），则可得d；粒子的速率为0.001c，计算与射线分开区域时的间隔 ；并给出去除与射线的方法。当d满意第小题所给关系时，请给出速率在v1vv2区间的粒子分开区域时的位置与方向。请设计一种方案，能使分开区域的粒子束在右侧聚焦且程度出射。BB已知：电子质量me=9.110-31kg，粒子质量m=6.710-27kg，电子电荷量q=1.610-19C，（时）24 r=1.84m

10、，d=0.05m，竖直方向的间隔 为y=0.68mm区域的磁场难以将a粒子与射线分别。可用薄纸挡去粒子，须用厚铅板挡掉射线。在上述磁场条件下，要求速率在v1vv2区间的粒子分开时的位置与方向。先求出速度为的粒子所对应的圆周运动半径，该粒子从区域磁场射出时，垂直方向偏离的间隔 为从区域射出时与v1对应的粒子垂直方向偏离的间隔 为，因此速率在v1vv2区间射出的粒子速宽为Y1-Y2，方向程度向右。由对称性可以设计出如图所示的磁场区域，最终形成聚焦，且方向程度向右。2010年高考理科综合物理试题（山东卷）v0d25（18分）如图所示，以两虚线为边界，中间存在平行纸面且与边界垂直的程度电场，宽度为d，

11、两侧为一样的匀强磁场，方向垂直纸面对里。一质量为m、带电量+q、重力不计的带电粒子，以初速度v1垂直边界射入磁场做匀速圆周运动，后进入电场做匀加速运动，然后第二次进入磁场中运动，此后粒子在电场与磁场中交替运动。已知粒子第二次在磁场中运动的半径是第一次的二倍，第三次是第一次的三倍，以此类推。求粒子第一次经过电场的过程中电场力所做的功W1。粒子第n次经过电场时电场强度的大小En。粒子第n次经过电场所用的时间tn。假设粒子在磁场中运动时，电场区域场强为零。请画出从粒子第一次射入磁场至第三次分开电场的过程中，电场强度随时间变更的关系图线（不要求写出推导过程，不要求标明坐标刻度值）。tOEtOE25 或

12、2010年高考理科综合物理试题（四川卷）25（20分）如图所示，空间有场强E=0.5N/C的竖直向下的匀强电场，长l=0.3m的不行伸长的轻绳一端固定于O点，另一端系一质量m=0.01kg的不带电小球A，拉起小球至绳程度后，无初速释放。另一电荷量q=+0.1C、质量与A一样的小球P，以速度v0=3m/s程度抛出，经时间t=0.2s与小球A在D点迎面正碰并粘在一起成为小球C，碰后瞬连续开轻绳，同时对小球C施加一恒力，此后小球C与D点下方一足够大的平板相遇。不计空气阻力，小球均可视为质点，取g=10m/s2。求碰撞前瞬间小球P的速度。若小球C经过路程s=0.09m到达平板，此时速度恰好为0，求所加

13、的恒力。Pv0OAlDE若施加恒力后，保持平板垂直于纸面且与程度面的夹角不变，在D点下方面随意变更平板位置，小球C均能与平板正碰，求出全部满意条件的恒力。30FvEq2mg25v1=6m/s，与程度成30 与竖直方向成30斜向左上方，为F与竖直向上方向成的角，01202010年高考理科综合物理试题（重庆卷）25（19分）某爱好小组用如图所示的装置进展试验探讨。他们在程度桌面上固定一内径为d的圆柱形玻璃杯，杯口上放置始终径为，质量为m 的匀质薄圆板，板上放一质量为2m的小物块。板中心、物块均在杯的轴线上，物体与板间动摩擦因数为，不计板与杯口之间的摩擦力，重力加速度为g，不考虑板翻转。对板施加指向

14、圆心的程度外力F，设物块与板间最大静摩擦力为fmax，若物块能在板上滑动，求F应满意的条件。假如对板施加的指向圆心的程度外力是作用时间极短的较大冲击力，冲量为I。dFI应满意什么条件才能使物块从板上掉下？物块从开场运动到掉下时的位移s为多少？根据s与I的关系式说明要使s更小，冲量应如何变更。25Ffmax设冲击刚完毕时圆板获得的速度大小为v0，物块掉下时，圆板与物块速度大小分别为v1与v2，由动量定理Imv0，由动量守恒，mv0mv12mv2，由能量守恒，系统损失的动能等于摩擦生热，由以上两方程解得有解的条件是Im。分子有理化得，而，计算得。根据上式结果知：I越大，s越小。2010年高考理科综

15、合物理试题（福建卷）22（20分）如图所示，物体A放在足够长的木板B上，木板B静止于程度面。t=0时，电动机通过程度细绳以恒力F拉木板B，使它做初速度为零、加速度aB=1.0m/s2的匀加速直线运动。已知A的质量mA与B的质量mB均为2.0kg，A、B之间的动摩擦因数1=0.05，B与程度面之间的动摩擦因数2=0.1，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等，重力加速度g取10m/s2。求物体A刚运动时的加速度aA；t=1.0s时，电动机的输出功率P；若t=1.0s时，将电动机的输出功率马上调整为P=5W，并在以后的运动过程中始终保持这一功率不变，t=3.8s时物体A的速度为1.2m/s。则在t=

16、1.0s到t=3.8s这段时间内木板B的位移为多少？AB电动机22aA=0.5m/s2 P=7W电动机的输出功率调整为5W时，设细绳对木板B的拉力为F，则，代入数据解得，木板B受力满意所以木板B将做匀速直线运动，而物体A则接着在B上做匀加速直线运动直到A、B速度相等。设这一过程时间为，有，这段时间内B的位移 ，A、B速度一样后，由于且电动机输出功率恒定，A、B将一起做加速度渐渐减小的变加速运动，由动能定理得，木板B在t=1.0s到t=3.8s这段时间的位移m2010年高考理科综合物理试题（安徽卷）24（20分）如图，ABD为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中AB段是程度的，BD段为半径R=0.2m

17、的半圆，两段轨道相切于B点，整个轨道处在竖直向下的匀强电场中，场强大小E5.0103V/m。一不带电的绝缘小球甲，以速度v0沿程度轨道向右运动，与静止在B点带正电的小球乙发生弹性碰撞。已知甲、乙两球的质量均为m=1.010-2kg，乙所带电荷量q=2.010-5C，g取10m/s2。（程度轨道足够长，甲、乙两球可视为质点，整个运动过程无电荷转移）甲、乙两球碰撞后，乙恰能通过轨道的最高点D，求乙在轨道上的首次落点到B点的间隔 ；在满意的条件下，求甲的速度v0；EDBAR甲乙v0若甲仍以速度v0向右运动，增大甲的质量，保持乙的质量不变，求乙在轨道上的首次落点到B点的间隔 范围。240.4m 2m/

18、s 0.4mxx1+x2 解得d（2）在2nT(2n+1)T,(n=0,1,2, ,99)时间内 加速度的大小a2=速度增量v2=-a2T (a)当0t-2ntT时电子的运动速度 v=nv1+nv2+a1(t-2nT) 解得 v=t-(k+1)nT ,(n=0,1,2, ,99) (b)当0t-(2n+1)TT时电子的运动速度 v=(n+1) v1+nv2-a2t-(2n+1)T 解得v=(n+1)(k+1)T-kl,(n=0,1,2, ,99) （3）电子在2(N-1)T(2N-1)T时间内的位移x2N-1=v2N-2T+a1T2电子在(2N-1)T2NT时间内的位移x2N=v2N-1T-a

19、2T2由式可知 v2N-2=(N-1)(1-k)T由式可知 v2N-1=(N-Nk+k)T根据题意 x2N-1+x2N=0解得 k=2010年高考物理试题（海南卷）16图1中，质量为m的物块叠放在质量为2m的足够长的木板上方右侧，木板放在光滑的程度地面上，物块与木板之间的动摩擦因数=0.2。在木板上施加一程度向右的拉力F，在03s内F的变更如2图所示，图中F以mg为单位，重力加速度g=10m/s2。整个系统开场时静止。求1s、1.5s、2s、3s末木板的速度以及2s、3s末物块的速度；m2mF图1O11.523t/s10.4F/mg图2在同一坐标系中画出03s内木板与物块的v-t图象，据此求03s内物块相对于木板滑过的间隔 。【答案】（1）（2）【解析】(1)设木板与物块的加速度分别为与，在时刻木板与物块的速度分别为与，木板与物块之间摩擦力的大小为，依牛顿第二定律、运动学公式与摩擦定律得，当由式与题给条件得v/(ms-1)123t/s04.51.542物块木板(2)由式得到物块与木板运动的图象，如右图所示。在03s内物块相对于木板的间隔 等于木板与物块图线下的面积之差，即图中带阴影的四边形面积，该四边形由两个三角形组成，上面的三角形面积为0.25(m)，下面的三角形面积为2(m)，因此