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2010年清华五校联考物理试题解析 高中试题分析怎么写

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高中试题分析怎么写
2010年清华五所高校自主招生物理试题解析 注意事项: 1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2.将答案写在答题卡上,写在本试卷上无效。 3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。 一、选择题:本大题共10小题,每小题3分,共30分。
在每小题给出的四个选项中,有一个或多个选项是正确的,把正确选项前的字母填在答题卡上。 1.在光滑的水平面上有一质量为M、倾角为θ的光滑斜面,其上有一质量为m的物块,如图所示。
物块在下滑的过程中对斜面压力的大小为 ( ) MmgcosθMmgcosθA.B. Mmsinθcosθ Mmsinθcosθ θ θ θ22 Mmsinθ Mmsinθ 分析和解:设物块对斜面的压力为N,物块m相对斜面的加速度为a1,斜面的加速度为a2,方向向左;则物块m相对地面的加速度为ax=a1cosθ – a2,ay=a1sinθ,由牛顿第二定律得: 对m有 Nsinm(a1cosa2) N Ncosmasin1m a2 a1 对M有 NsinMa2 M θ Mmgcos解得 N mg 2N Mmsin 故选C正确。 2.如图所示,用等长绝缘线分别悬挂两个质量、电量都相同的带电小球A和B,两线上端固定于O点,B球固定在O点正下方。当A 球静止时,两悬线夹角为θ.能保持夹角θ不变的方法是 ( ) A.同时使两悬线长度减半 B.同时使A球的质量和电量都减半 C.同时使两球的质量和电量都减半 D.同时使两悬线长度和两球的电量都减半 1 答案BD O 分析和解:设两球距离为d,分析A球的受力如图示,图中θ qqFkA2B, θ T dF d qAqB由平衡条件得Tmg,2mgsin/2FkA , B d2mg 同时使两悬线长度减半,则d减半,不能满足上式,A错; 同时使A球的质量和电量都减半,上式仍然能满足,B正确; 同时使两球的质量和电量都减半,不能满足上式,C错; 同时使两悬线长度和两球的电量都减半, 则d、q

1、q2减半,上式仍然能满足,D正确。
3.匀强磁场中有一长方形导线框,分别以相同的角速度绕图a、b、c、d所示的固定转轴旋转,用Ia、Ib、Ic、Id表示四种情况下线框中电流的有效值,则 ( ) A.Ia=Id B.Ia> Ib C.Ib> Ic D.Ic=Id AD分析和解:由 Em=NBSω, Em=2E, I=E/R,联立求解可得I=NBS,故选A.D正确。 2R4.如图,在xOy平面内有一列沿x轴传播的简谐横波,频率为2.5 Hz。在t=0时,P点位于平衡位置,且速度方向向下,Q点位于平衡位置下方的最大位移处。
则在t= 0.35 s时,P、Q两质点的 ( ) A.位移大小相等、方向相反 B.速度大小相等、方向相同 C.速度大小相等、方向相反 D.加速度大小相等、方向相反 ABD分析和解:T=0.4s,在t=0时的波形如图示。 由波的周期性,t = 0.35 s=7T/8时的波形与t = -T/8时的波形相同, 如图虚线示,可见选项ABD正确。
2 y O P x Q 5.在光电效应实验中,先后用频率相同但光强不同的两束光照射同一个光电管。若实验a中的光强大于实验b中的光强,实验所得光电流I与光电管两端所加电压U间的关系曲线分别以a、b表示,则下列4图中可能正确的是 ( ) I a b 0 A U 0 B I a b U 0 I a I b C U 0 b a D U A分析和解:由光电效应现象的规律,饱和光电流与照射光的强度成正比,选项C、D错;由光电效应方程12mvmhW,反向截止电压U反决定于照射光的频率,图线与U轴的交点坐标值为反向截止电压,2可见选项B错A正确。
6.如图,圆形区域内有一垂直纸面的匀强磁场,P为磁场边界上的一点。有无数带有同样电荷、具有同样质量的粒子在纸面内沿各个方向以同样的速率通过P点进入磁场。
这些粒子射出边界的位置均处于边界的某一段弧上,这段圆弧的弧长是圆周长的1/3。将磁感应强度的大小从原来的B1变为B2,结果相应的弧长变为原来的一半,则B2/B1等于( ) A.2 B.3 C.2 D.3 D 分析和解:设圆形区域磁场的半径为r,磁感应强度的大小为B1时,从P点入射的粒子射出磁场时与磁场边界的最远交点为M,(见答图甲)由题意知∠POM=120°,则该带电粒子在磁场中的运动轨迹是以PM为直径的园。
由几何关系得轨迹圆半径为从P点入射的粒子射出磁场R13r,磁感应强度的大小为B2时,M r B1 O P N 答图乙 B2 r O P 答图甲 时与磁场边界的最远交点为N,(见答图乙)由题意知∠PON=60°,由几何关系得轨迹圆半径为R2=r,mv1所以B2R1R,3. qBBB1R2 7.在光滑的水平桌面上有两个质量均为m的小球,由长度为2l的拉紧细线相连。以一恒力作用于细线中点,恒力的大小为F,方向平行于桌面。两球开始运动时,细线与恒力方向垂直。在两球碰撞前瞬间,两球的速度在垂直于恒力方向的分量为 ( ) Fl B.Fl C.Fl D.2Fl 22mmmmB分析和解:设两球的速度沿恒力方向的分量为vx,在垂直于恒力方向的分量为vy,在两球碰撞前瞬间,A.两球的速度的两个分量大小相等,即vx=vy,恒力F的位移为2l,由动能定理得 3 11222F2l2mvx2mvy2mvyvy22 Fl m 二、实验题:共12分。
根据题目要求作答。 11.(12分)图为一直线运动加速度测量仪的原理示意图。A为U型底座,其内部放置一绝缘滑块B;B的两侧各有一弹簧,它们分别固连在A的两个内侧壁上;滑块B还与一阻值均匀的碳膜电阻CD的滑动头相连(B与A之间的摩擦及滑动头与碳膜间的摩擦均忽略不计),如图所示。
电阻CD及其滑动头与另外的电路相连(图中未画出)。 工作时将底座A固定在被测物体上,使弹簧及电阻CD均与物体的运动方向平行。当被测物体加速运动时,物块B将在弹簧的作用下,以同样的加速度运动。
通过电路中仪表的读数,可以得知加速度的大小。 已知滑块B的质量为0.60 kg,两弹簧的劲度系数均为2.0×102 N/m,CD的全长为9.0 cm,被测物体可能达到的最大加速度为20m/s2(此时弹簧仍为弹性形变);另有一电动势为9.0 V、内阻可忽略不计的直流电源,一理想指针式直流电压表及开关、导线。
设计一电路,用电路中电压表的示值反映加速度的大小。
要求: ①当加速度为零时,电压表指针在表盘中央; ②当物体向左以可能达到的最大加速度加速运动时,电压表示数为满量程。(所给电压表可以满足要求) (1)完成电路原理图。
(2)完成下列填空:(不要求有效数字) ①所给的电压表量程为______V; ②当加速度为零时,应将滑动头调在距电阻的C端 cm处; ③当物体向左做减速运动,加速度的大小为10 m/s2时,电压表示数为 V。 答:(1)电路原理图如答图1所示。 (2)①6.0 ②3.0 ③1.5 分析和解:(2) 当加速度为零时,应将滑动头调在距电阻的C端l0 cm处,(答图2) 电压表指针在表盘中央,U1=U/2 当物体向左以最大加速度am=20m/s2加速运动时,弹簧的形变量为x2(答图3) 4 C V D 答图1 x2mam0.6200.03m3cm2k2200 此时电压表示数为满量程,U2=U 由比例关系C 左 l D 右 EU/2U,解得l0=3.0 cm,U=6.0V. ll0l0x2当物体向左做减速运动,加速度的大小为a3=10 m/s2时,弹簧的形变量为x3(答图4)电压表示数为U3, x3ma30.6100.015m1.5cm 2k2200l0 B a=0 答图2 C l0 x2 左 B am 答图3 C 左 B 答图4 a3 D 右 D 右 U3E, 解得U3=1.5V ll0x3评分参考:本题12分。第(1)问3分;第(2)问共9分,①②③各3分。
三、推理、论证题:共32分。
解答时应写出必要的文字说明和推理过程。 14.(11分)A、B、C三个物体(均可视为质点)与地球构成一个系统,三个物体分别受恒外力FA、FB、FC的作用。在一个与地面保持静止的参考系S中,观测到此系统在运动过程中动量守恒、机械能也守恒。S'系是另一个相对S系做匀速直线运动的参考系,讨论上述系统的动量和机械能在S'系中是否也守恒。
(功的表达式可用WF =F.S的形式,式中F为某个恒力,S为在力F作用下的位移) 解答:在S系中,由系统在运动过程中动量守恒可知, FA +FB +Fc=0 ① 设在很短的时间间隔Δt内,A、B、C三个物体的位移分别为SA、SB和SC 由机械能守恒有FASAFBSBFCSC0② 并且系统没有任何能量损耗,能量只在动能和势能之间转换。③ 由于受力与惯性参考系无关,故在S'系的观察者看来,系统在运动过程中所受外力之和仍为零,即 FA +FB +Fc=0 ④ 所以,在S' 系的观察者看来动量仍守恒。 ⑤ 设在同一时间间隔Δt内,S'系的位移为ΔS',在S'系观察A、B、C三个物体的位移分别为SA、SB和SC,且有  SASSASBSSB ⑥SCSSC 在S'系的观察者看来外力做功之和为 ⑦ FBSBFCSCFASA 联立⑥⑦式可得 FA(SAS)FB(SBS)FC(SCS)FASAFBSBFCSC(FAFBFC)S 由①②式可知FASAFBSBFCSC0⑧ 即在S'系中系统的机械能也守恒。 ⑨ 5 评分参考:本题11分。①②式各1分,得出结论③给1分,得出动量守恒结论⑤给2分,⑥⑦式各1分,⑧式2分,得出机械能守恒结论⑨给2分。 四、计算题:共26分。
解答时应写出必要的文字说明、方程式和主要演算步骤。只写出最后结果的不能得分。 15.(12分)卫星携带一探测器在半径为3R (R为地球半径)的圆轨道上绕地球飞行。在a点,卫星上的辅助动力装置短暂工作,将探测器沿运动方向射出(设辅助动力装置喷出的气体质量可忽略)。
若探测器恰能完全脱离地球的引力,而卫星沿新的椭圆轨道运动,其近地点b距地心的距离为nR (n略小于3),求卫星与探测器的质量比。 a b (质量分别为M、m的两个质点相距为r时的引力势能为-GMm/r,式中G为引力常量) 分析和解:设地球质量为M,卫星质量为m,探测器质量为m',当卫星与探测器一起绕地球做圆周运动时,由万有引力定律和牛顿第二定律得 GM(mm)v2 ① (mm)2(3R)3Rv2GM ② 3R 设分离后探测器速度为v',探测器刚好脱离地球引力应满足 1GMmmv20 ③ 23Rv2GM2v ④ 3R设分离后卫星速度为u,由机械能守恒定律可得 12GMm1GMmmv近mu2 ⑤ 2nR23R由开普勒第二定律有 nRv近=3Ru ⑥ 联立解得 u2nv ⑦ 3n由分离前后动量守恒可得 (m+ m')v=mu+ m'v' ⑧ 联立④⑦⑧式得 mm21 ⑨ 2n13n评分参考:本题12分。①②式各1分,③式2分,④式1分,⑤⑥式各2分,⑦⑧⑨式各1分。 6 16.(14分)如图,三个面积均为S的金属板A、B、C水平放置,A、B相距d1,B、C相距d2,A、C接地,构成两个平行板电容器。上板A中央有小孔D。B板开始不带电。
质量为m、电荷量为q(q>0)的液滴从小孔D上方高度为h处的P点由静止一滴一滴落下。假设液滴接触B板可立即将电荷全部传给B板。油滴间的静电相互作用可忽略,重力加速度取g。 (1)若某带电液滴在A、B板之间做匀速直线运动,此液滴是从小孔D上方落下的第几滴。 (2)若发现第N滴带电液滴在B板上方某点转为向上运动,求此点与A板的距离H。 (以空气为介质的平行板电容器电容C=S/(4πkd), 式中S为极板面积,d为极板间距,k为静电力常量。) 分析和解:(1)根据题意,A、B板与B、C板构成的两个平行板电容器的电容分别为 C1S ① 4kd1S ② 4kd2C2设第n滴带电液滴可在A、B板之间做匀速直线运动。当第n滴带电液滴处于A、 B板之间时,B板所带电荷量为 Q1+Q2=(n-1)q ③ 式中,Q1和Q2分别为金属板B上下两个表面上的电荷量。设B板电势为U,则 Q1=C1U ④ Q2=C2U ⑤ A、B板之间的电场强度为 E1=U/d1 ⑥ 由于第n滴带电液滴在A、B板之间做匀速直线运动,有 qE1=mg ⑦ 联立以上各式得nmgSd1(1)1 ⑧ 24kqd2(2)当第N-1滴带电液滴在B板上时,(1)中①至⑤仍有效,相应的B板电势以及其上下表面所带电荷量分别记为U'、Q1'和Q2'。B板所带电荷量为 Q1'+ Q2' =(N -l)q ⑨ 按题意,第N滴带电液滴会在下落到离A板距离为H(H ③式2分,④⑤⑥⑦式各1分,⑥式3分,⑨式1分,⑾⑿式各2分。 8 高中试题分析怎么写。
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