冲刺2022届高考物理大题限时集训预测卷04（全国通用解析）.pdf

冲刺2022届高考物理大题限时集训（全国通用）瓦测卷0424、在地球大气层以外的宇宙空间，基本上按照天体力学的规律运行的各类飞行器，又称空间飞行 器（spacecraft）.航天器是执行航天任务的主体，是航天系统的主要组成部分.由于外太空是真空的，飞行器在加速过程中一般使用火箭推进器，火箭在工作时利用电场加速带电粒子，形成向外发射的粒子流而对飞行器产生反冲力，由于阻力极小，只需一点点动力即可以达到很高的速度.我国发射的实践9 号携带的卫星上第一次使用了离子电推力技术，从此为我国的航天技术开启了一扇新的大门.如图所示，已知飞行器的质量为“，发射的是2 价氧离子，发射功率为尸，加速电压为U,每个氧离子的质量为“，元电荷为e,原来飞行器静止，不计发射氧离子后飞行器质量的变化，求：（1）射出的氧离子速度大小；（2）每秒钟射出的氧离子数；（3）射出离子后飞行器开始运动的加速度大小2%_L_ E匹【答案】（1）丫 机；（2）2eU.（3）M eU【解析】（1）以氧离子为研究对象根据动能定理，有2eU=mv22所以氧离子速度为（2）设每秒钟射出的氧离子数为N,则发射功率可表示为P=N限=2NeU所以，每秒射出的氧离子数为(3)以氧离子和飞行器组成的系统为研究对象，设飞行器的反冲速度为马,取飞行器的速度方向为正方向，根据动量守恒定律，时间内有0=M h+飞行器的加速度为八五t可得P 1 m 二 M eU25、如图甲所示，光滑的水平绝缘轨道M、N 上搁放着质量仍=02kg、电阻舄=O 2。

的“”形金属框扇左，轨道间有一有界磁场，变化关系如图乙所示，一根长度等于质，质量“=kg、%=0 0 0 的金属棒e/搁在轨道上并静止在磁场的左边界上已知轨道间距与而长度相等，均为4=0.3m、=2mm,其余电阻不计时 刻,给“，形金属框一初速度%=3m/s,与金属棒碰撞后合在一起成为闭合导电金属框(碰撞时间极短)时刻整个框刚好全部进入磁场，伉+l)s 时刻，框右边刚要出磁场求：(1)碰撞结束时金属框的速度大小；(2)时间内整个框产生的焦耳热；(3)%&+Ds时间内，安培力对而边的冲量的大小2 F_11_M i n 0.6-、a d f g N 0甲【答案】(1)2m/s：(2)0.45J；(3)0096N-S【解析】(1)碰撞过程中，动量守恒，得到=(机 1+m2)v得v=2 m/s(2)对闭合金属框，时间内由动量定理得，o，o+1 7/s乙 B/L jA r=-BILbq=（m+A?2）AV等号两边求和，得-BL、q=（叫+加2 ）（V v）又因为q=BNS=BL.L?底 N+&得到M =l m/s所以Q =g（仍+7%）F g（叫+色 2 =0.4 5 J(3)%&+D s时间内，整个框在磁场中运动E BILL.八一=-=-=0.4 AR巡曲 叫又因为9=1_。

4(-0)所以G =8阳=O.1 2 B,=O.1 2-O.O 4 8（r-ro）安=FE /=与i+七2 0.1 2 x1 +0.1 2 x0.6 1 N T 八 八乩 2-=-xl N -s=0.0 9 6 N-S预测二2 4、质量为的长木板A静止放在水平地面上，其左端位于点，质量为加2的小滑块B放在木板的右端，如图所示，点左侧的地面光滑，右侧的地面粗糙质量为侬的物体C以初速度v 0=8 m/s从左侧向点运动，与木板发生弹性碰撞已知侬=1.0 kg,m/=3.0 kg,W 2=1.0 kg,长木板与滑块间的动摩擦因数2=0.4,重力加速度g=1 0 m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力求：(1)物体C与木板A碰撞后瞬间木板的速度vl；(2)当木板A与滑块B共速之后有两种可能的运动情况，第一种运动情况是一起相对静止在地面上减速滑行，第二种运动情况继续发生相对滑动，直至都停下来试分析发生第一种运动情况时，点右侧地面动摩擦因数作的取值范围；(3)若最终滑块B停在木板A的左端，经测量木板的长度L=1 0 m,若滑块可视为质点，请计算O点右侧地面与木板间的动摩擦因数/的数值B&_ I/“0【答案】（l）4 m/s；（2）从4-4；（3）/=0.2【解析】（1）小球与木板碰撞满足动量守恒和能量守恒，/%=%i+11K1 2*2 1 25,%）%=5 砥）1+万町匕可得v/=4 m/s（2）二者相对静止在地面上减速滑行，对整体分析4（町+”）g =（町+吗）a设二者间静摩擦力为f对滑块B分析/=m2a由于二者间为静摩擦力f M 2 吗 g可得陷0.4（3）由 第（2）问可知，若陷2,滑块相对木板向左滑动到共速后会相对静止。

若必 滑块相对木板向左滑动到共速后会继续相对木板向右滑动，不可能停止板的左端，所以地而动摩擦因数从4 0 4设滑块滑动到共速经历时间为/,共速速度为v木板长度为二者位移只差乙2 2对滑块应用动量定理N2mlgt=m2V木板位移V.+VX=-t2对木板应用动能定理-从（g+4）g x-4 g g x=j 乎 2_；,弁可得 尸 0.225、如图甲所示，M、N 为水平放置长为L的平行金属板，两板相距也为心一束带正电、比荷g为机的粒子流（重力不计），以初速度沿两板正中间水平射入两板间粒子恰好由N 板下边缘A点射出，以A点为坐标原点建立直角坐标系1）求粒子经过A点时速度大小和方向；（2）若 y轴右侧有一方向垂直纸面向里的足够大的匀强磁场，x轴下方磁感应强度大小为用，xB2轴上方磁感应强度大小为层，要使粒子进入磁场后恰好不离开磁场求：女；（3）仅撤去（2）中的磁场，在y 轴右侧加上如图乙所示足够大的周期性变化的磁场（B已知），设磁场方向垂直于纸面向里为正求：=0 时刻从A点进入磁场的粒子经过x轴时的坐标值甲y1Mkx X X X X XX X X X X XX X X X X XX X D X X X X“2X X X X X X+X X X X X XX X X X X X-N A_ r _wXXXXXXXXXXXX yxxxxxxxxxxxxL XXXXXXXXXXXXxxxxxxl xxxxxxxxxxxxxxxxxx乙 +1【答案】（1）近%、速度方向与水平成4 5。

斜向下；（2）二 一；（3）见解析【解析】（1）粒子在偏转电场中做类平抛运动，水平方向有匕=%L=匕，竖直方向有y2 2解得粒子经过A点时的速度大小v=M+v；=扬t a n =1即速度方向与水平成4 5斜向下；(2)设x轴下方磁场中轨道半径为 x轴上方磁场中轨道半径 为 乐 运动轨迹如图由几何关系可得4 +“c o s 4 5 0 =叵八解得4 _0 +1r2 2根据洛伦兹力提供向心力，有1厂qvB=m解得B=联立解得B)4 +1耳 弓 2(3)粒子在0时刻进入磁场，如图一个磁场变化周期中粒:沿X 轴前进的距离x0=2/r+0%您 c o s 4 5 1 =+2)m%B(,q J Bq其中二 鬲%可能：经过x轴时的坐标值x =0r+线=2|1 +%(+2)，B0,1,2,3可能：经过x轴时的坐标值X=K.X2k(兀 +2)mvi()=-Bq,k=0,1,2,3.预测三2 4、磁悬浮列车的制动方式有两种：电制动和机械制动，电制动是利用电磁阻尼的原理，机械制动是利用制压在轨道上产生摩擦阻力进行制动对下面模型的研究有利于理解磁悬浮的制动方式如图甲所示，有一节质量为机=5 0 t 的磁悬浮列车，车厢底部前端安装着一个匝数为250匝，边长为L=2 m 的正方形线圈，总电阻为R=6 4 C,线圈可借助于控制模块来进行闭合或断开状态的转换。

两平行轨道间距也L=2 m,在 A B C刹车区域内铺设着励磁线圈，产生的磁场如图乙所示，每个单元为一边长为L的正方形，其间磁场可视为B=2 T 的匀强磁场现列车以v o=3 6 0 k m/h 速度进站，当线圈全部进入刹车区时，调节控制模块使列车底部线圈闭合，采用电制动的方式当列车速度减为四时，调节控制模块使列车底部线圈断开，转为机械制动的方式，所受阻力为车厢重力的0.0 5 倍，机械制动2 0 s,列车前部刚好到达C D处速度减为0,不计列车正常行驶时所受的阻力求（1）列车底部线圈全部进入刹车区域时的加速度；(2)列车刹车过程中产生的焦耳热;(3)列车刹车过程的总位移图乙【答案】(1)5 m/s2；(2)2.4 7 5 x 1 0 6；(3)1 9 0 0 m【解析】(1)线圈进入磁场时，线圈切割磁感线，产生的电动势为E=2NBL%回路中电流为1-_ 2NBLv0R因此线圈受到的安培力为F=2NBIL=处 R因此列车的加速度为a=-=5 m/s mR(2)机械制动过程f=0.0 5 mg=ma减速时的加速度t z =0.5 m/s2因此机械制动时的初速度为v=at=1 0 m/s由能量守恒得，列车刹车过程中才产生的焦耳热Q =2.4 7 5 x 1 0”(3)电制动过程：设加时间内，线圈在安培力作用下速度从u变为v+Av,由动量定理得4MB2匕4 人-vAf=niAvR即R4MB2 E-x=mv-mvn因此有x,=m(V vn v.R7=1800m4N2B2L2机械制动过程的位移为x2=t=100m2 2因此刹车的总位移为s=x1+x2=900m25、如图所示，内径很小的细管的竖直固定，加 段为内径粗糙的水平直线细管，P 点处有一弹性挡板、段为内径光滑的半径为R 的圆弧，两段细管于加 点处滑顺连接。

一细绳左侧连接一质量为3机的滑块A,另一端穿过P 板经细管连接一大小略小于内径的质量为加的滑块B在外力影响下，两滑块初始均静止，除P河段外，其余各处阻力不计，尸”段滑动摩擦因数取0.5o(1)同时释放两物块，试求滑块B 运动至M 点时，滑块A 的速度大小？(2)系统释放后，滑块B 经 M 点后水平撞击挡板P 能够原速率弹回，刚好返回M点试判断整个过程中，滑块B 的在水平段运动路程是P M 段长度的几倍？(3)若滑块A 的质量可以调节改变，但应大于滑块B要使滑块B 运动至M 点时对细管的压力不大于自身重力的 倍，试求滑块A 与 B 满足要求的质量比值范围？【答案】(1)2-；8 倍；(色 号)【解析】(1)滑块B 上升至例点过程中，A 与 B 系统机械能守恒m*R-R =g (g +mn)v：3mg y/?-mgR=g(3帆 +z)n j%=：J(3 乃-2)g RA与B运动方向均沿沿绳方向，因而滑块A的速度VA=；g-2)gR(2)方法一滑块B向左运动时mAg-mBg=(mA+mB)al加速度滑块B向右运动时心g+jM/g=(mA+mB)a,加速度殳=良%表示第N次反弹速率，表示第N次反弹运动路程，因为有 团%=2q(%蠹”(旬解得N+I _ 幺 _ *LN/7空二曳即c -C为等比数列，水平总路程s总=AM+(4 +乙2+一 +6)s 总=4M+(乙1s 总=8LPM方法二以第一次返回M点时，至系统最终停止作为研究阶段起点，由能量守恒列式如gS=mA8LP M解得S o =6LM综上得：水平总路程s 总=8%/(3)M点处，若滑块B对上轨道压力恰为L 1FN=琢滑块B受力为g+Ekv =/方VM联立解得%=10mB 3万 一 4M点处，若滑块B对下轨道压力恰为FN=；mg滑块B受力机 滤 一 弓=%?A联立解得mA _ 8mB 3万 一 28 10综上，满足要求的质量比值范围(3万 一2 3万 一4)。