山东省2021年普通高中学业水平等级考试名校仿真模拟卷 物理试题(解析版)02

-#-处于P点，已知弹簧原长足够长，E、P间的距离为R。一质量为m的滑块(可视为质点)从A点以初速度v0斜向上抛出，从C点沿水平方向进入轨道，对C处上方轨道的压力大小恰好为mg(g为重力加速度)，已知滑块与水平面间的动摩擦因数为U=0.25，弹簧的弹性势能E与P形变量X的关系是E=竽，弹簧始终处于弹性限度内。2求滑块从A点抛出时初速度v°的大小和速度方向与水平面夹角0的正切值；若k=^，求滑块穿过轨道后第一次压缩弹簧时弹簧的最大压缩量；要使滑块能再次返回轨道CDE但又不能从C点离开轨道，求弹簧劲度系数k应满足的条件。［命题意图］本题考查多过程曲线运动，意在考查考生运用能量守恒定律分析问题的能力。V2（1分）由2R=|gt2可［解析］（1分）由2R=|gt2可可得vC=J亦R，根据逆向思维，A到C的过程可看成反方向的平抛运动,（1分）滑块从a点抛出时的初速度v°=滑块从a点抛出时的初速度v°=~=V6gR（1分）速度与水平面夹角的正切值tan0=vy=j'2oX(2)设滑块从C点沿轨道下滑后第一次压缩弹簧时弹簧的最大形变量为（1分）X0,由能量守恒定律得mv2+2律得mv2+2mgR=umg（R+x）2Co（2分）解得%=—吨+｛豐+8解得%=—吨+｛豐+8叭—(另一解不合题意，舍去)。4k（2分）(3)要使滑块再次返回但不从C点离开轨道，应满足以下三个条件（1分）条件1,设弹簧的最大压缩量为x，°,则kx‘o〉umg,得k〉8|（1分）条件2,滑块要返回CDE轨道，必须要能返回E点，要求滑块第一次经过E点时满足13mg©mv；三umg(2xz°+2R)，得k三亦r(2分)

条件3,滑块不能从C点离开轨道，要求第一次经过C点时的速度满足2mvCWumg(2R+°)，（1分）°)，（1分）综上，弹簧的劲度系数k应满足35R<k<5Rgo［答案］⑴隔乜(2)R(3)2加^饗(16分)如图甲所示，M、N为竖直放置的两块正对的平行金属板，圆形虚线为与N相连且接地的圆形金属网罩(电阻不计)，板M、N上正对的小孔»、込与网罩的圆心0三点共线，网罩的半径为R,网罩内存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，金属收集屏PQ上各点到0点的距离都为2R，两端点P、Q关于连线S1O对称，屏PQ所对的圆心角0=120°，收集屏通过阻值为匕的电阻与大地相连，M、N间接有如图乙所示的随时间t变化的电压，且Umn=U°sin判［式中卩厂譽严，周期T已知)，质量为m、电荷量为e的质子连续不断地经S1进入M、N间的电场，接着通过込进入磁场。质子通过M、N的过程中，板间电场可视为恒定电场，质子在$］处的速度可视为零，质子的重力及质子间的相互作用均不计。T求在t=2时刻经片进入的质子在进入磁场时速度的大小v°；求质子在哪些时刻自»处进入板间，穿出磁场后能打到收集屏PQ上;若队N之间的电压恒为U°,且每秒钟进入S』勺质子数为N,则电势稳定时收集屏PQ的发热功率为多少？甲乙［命题意图］本题结合粒子在电场和磁场中的运动考查动能定理和洛伦兹力等知识［解析］⑴质子在电场中运动时，有eU=2mv2甲乙［命题意图］本题结合粒子在电场和磁场中的运动考查动能定理和洛伦兹力等知识［解析］⑴质子在电场中运动时，有eU=2mv2(1分)在t=2时，u=u°可得v=、'‘6eBRm（1分）（1分）(2)质子在磁场中运动时有evB=m^（1分）(1分)(1分)质子能打在收集屏上，由几何关系有(1分)(1分)3eB2R2可得板间电压U三叫一即U^1uTOC\o"1-5"\h\zT5T结合图象可知，质子在七=kT+6到t=kT+~6（k=0,l,2,…）之间进入电场，能打到收集屏上。（2分）（3）单位时间内，质子的总能量P总=2汕^2（1分）(1分)mv2=(1分)200I=Ne（1分）由能量守恒定律有Pe=P屏+P（2分）总屏rP=I2r（1分）r0联立