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1、2020届新课标高考物理试题创新设计（2） 1 14 分一个质量为m=0.20 kg 的小球系于轻质弹簧的一端，且套在光滑的竖直的圆环上，弹簧固 定于环的最高点A，环的半径R=0.50 m，弹簧原长L0=0.50 m，劲度系数为 4.8 N/m，如下图，假 设小球从图示位置B 点由静止开始滑到最低点C 时，弹簧的弹性势能E弹=0.060 J,求： 1小球到C 点时的速度rC的大小。 2小球在C 点时对环的作用力g=10 m/s 2 。 2 19 分电子束从阴极K 处无初速度开释，经电压为U0的电场加速后连续射入水平放置的平行金 属板中央，极板的长度为L，板距为d1，两极板与互相平行的间距为 d
2、2的直长金属导轨相连，有 一根金属棒AB 垂直于导轨在导轨上向右滑动各处接触良好，导轨处于磁感应强度为B 的匀强 磁场中，方向如下图。1假设要电子束能顺利通过水平放置的平行板而不至于打在极板上，求 棒 AB 垂直向右切割磁感线的速度的取值范畴； 2在原图中定性地画出电子穿过平行板的可能 轨道画出三条有代表性的。 B U + - d1 0 A L K d2 v 3 16分如下图是游乐场中的滑道模型，它位于竖直平面内。圆弧轨道AO 是半径为 R的14圆周， 在 O点轨道的切线是水平的。B点位于水池边，0、B在同一竖直线上，o、B之间的距离为R，水面 与地面在同一水平面内。一小滑块自A点由静止开始下
3、滑，不计小滑块与轨道间的摩擦和空气阻 力，求： 1小滑块刚要到达0点时，轨道对它的作用力的大小； 2小滑块的落水点与B点的距离。 4 18 分如下图，在E= 103V/m 的水平匀强电场中，有一光滑的半圆形绝缘轨道OPN 与一水平绝 缘轨道 MN 连接，半圆形轨道平面与电场线平行，P 为 ON圆 弧 的 中 点，其半径R=40cm。一带正电q=10-4 C 的小滑块质量m=10 g ， 与水平轨道间的动摩擦因数 =0.2，取 g=10 m/s2；求： 1小滑块恰能运动到圆轨道的最高点O 时，滑块应在水 平轨道上离N 点多远处开释？ 2如此开释的滑块通过P 点时对轨道的压力是多大？ 5 20分如
4、下图，在水平桌面上放有长木板C， C上右端是固定挡板P，在 C上左端和中点处各放有 小物块 A和B， A、 B的尺寸以及 P的厚度皆可忽略不计，A、B之间和 B、P之间的距离都为L。设木 板 c和桌面之间无摩擦，A、 C和 B、 C之间的动摩擦因数都为u，最大静摩擦力等于滑动摩擦力大 小， A、 B、C连同挡板 P的质量都为 m ，开始时， B和C静止， A以某一初速度 v。向右运动。 求： 1A和B发生碰撞前， B受到的摩擦力大小； 2A和B能够发生碰撞时，A的初速度 v。应满足的条件； 3B和P能够发生碰撞时，A的初速度 v0应满足的条件 A、B碰撞前后交换速 度 。 参考答案 1 1解：
5、小球由B 点滑到 C 点，由动能定理 2 1 mvc2=mgR+Rcos60 +W 弹力 4 分 W 弹力=-0.60 J 得 vc=3 m/s2 分 2在 C 点： F弹= 2R-L0k=2.4 N2 分 设环对小球作用力为FN,方向指向圆心 F+FN-mg=m R vc 2 4 分 FN =3.2 N 小球对环作用力为FN: FN= - FN =-3.2 N 2 分 2解：导体棒向右切割磁感线时产生电动势方向由AB 2 分 ，那么平行金属板下板电势高，上板 电势低，电子束进入平行金属板时将向下偏移；导体棒以速度v 运动时，两板电势差为U=BLv2 分 ，设现在电子恰好擦下板边沿飞出，那么侧
6、移量为 2 1 d ，电子飞入电场时速度v0= m qU 0 2 3 分 电子在电场中运动时刻为t= 0 v l =l qU m 0 2 3 分 电子在电场中运动加速度为a= md vqBd m q d U 1 2 1 0 3分 那么 2 1 2 1 d at2= md vqBd 1 2 2 1 l2 qU m 0 2 v= 2 2 0 2 1 2 lBd Ud 3 分 棒 AB 速度 v 2 2 0 2 1 2 lBd Ud 时，均能飞出金属板间而不打在板上，三条有代表性的轨道分不是v=0 时，不偏转1 分v= 2 2 0 2 1 2 lBd Ud 时，擦下边向下飞出1 分 0v 2 2 0
7、 2 1 2 lBd Ud 时，向下偏移飞出1 分 3 16分 1设小滑块到达O点时速度为 v，依照机械能守恒，有： 21 2 mgRmv 6分 设小滑块刚要到达O点时受到的支持力为F，依照牛顿第二定律，有： 2 v Fmgm R 小滑块刚要到达O点时受到的支持力大小为：F=3mg 4分 2设落水点与B点的距离为 s，小滑块离开O点后通过 t时刻落到水面，依照平抛运动， 有： 21 , 2 svt Rgt 由以上三式可得：s=2R 6 分 4解： 1由动能定理，设过O点的速度为 v qEL-2mgR- mg L=mv2/23 分 恰能过最高点的条件为mg=mv2 /R 3 分 解得： L=1.
8、25 m 2 分 2设滑块在P 点的速度为v1 qE(L+R)-mgR- mgL =mv12/23 分 设滑块在P 点所受的压力为N， N-qE=mv12/R2 分 解得： N=0.6 N2 分 由牛顿第三定律，滑块通过P 点时对轨道的压力大小为0.6 N1 分 5 22分 1设 B受到的摩擦力大小为f，那么： c mgfma， B fma 事实上在此题中 Bc aa，即 B和c无相对滑动，这是因为当 Bc aa时， 由上两式可得： 1 2 fmg，它小于最大静摩擦力mg，可见静摩擦力使B和C， 不发生相对运动。 因此 A在C上滑动时， B受到的摩擦力大小为： 1 2 fmg 6分 2A在C上
9、滑动时， A向右作匀减速运动。B和 C以相同的加速度向右作匀加速运动。 假设 A运动到 B所在位置时， A和B刚好不发生碰撞时，那么A、B、C速度相同。设三者共同速度为 v1，依照动量守恒定律有： 01 3mvmv 在此过程中，依照功能关系，有： 22 01 11 3 22 mgLmvmv 由上两式可得： 0 3vgL 因此 A和B能够发生碰撞时，A的初速度 v0向应满足的条件为： 0 3vgL 8分 3A、B碰撞前后交换速度，碰后A和C一起向右作匀加速运动、B向左作匀减速运动。假 设 B和 P刚好不发生碰撞时，B运动到 P所在位置时， A、B、C速度相同，设三者共同速度为v2，依 照动量守恒定律，有： 02 3mvmv 在此过程中，依照功能关系，有： 22 02 11 23 22 mgLmvmv 由上两式可得： 0 6vgL 因此 B 和 P 能够发生碰撞时，A 的初速度v0向应满足的条件为： 0 6vgL8 分
