2010年高考物理试题最后一题答案.pdf
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1、2010 年高考物理试题最后一题(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0x 3a 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平面内发射出大量同种带电粒 子,所有粒子的初速度大小相同,方向与y轴正方向夹角分布在0180o 范围内。已知 沿y轴正方向发射的粒子在t=t0时刻刚好从磁场边界上P( 3a,a)点离开磁场。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; ?从粒子发射到全部粒子离开磁场所用的时间。 26?aR
2、 3 2 0 3 2 Btm q ? 3 2 3 ? 2t 0 2010 年高考理科综合物理试题(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
3、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 , 求离子乙的质量。 ?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。 O y x P (3a,a) 3a E G H F 26? 2 3 3 0 U qadBB m? U qadBB m 4 0 ?下左图中 aOH 2 3 3 , aKG 2 3 ,下右图中 aIG 4 3 ,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
4、示,在0xa、0ya/2 范围内有垂直于xy平面向外的匀强磁场, 磁感应强度大小为B。坐标原点O处有一个粒子源,在某时刻发射大量质量为m、电荷 量为q的带正电粒子,它们的速度大小相同,速度方向均在xy平面内,与y轴正方向 的夹角分布在090o 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, 从发射粒子到粒子全部离开磁场经历的时间恰好为粒子在磁场中做圆周运动周期的四 分之一。求最后离开磁场的粒子从粒子源射出时的 ?速度的大小; ?速度方向与y轴正方向夹角的正弦。 25 (18 分)解: ?设粒子的发射速度为v,粒子做圆周运动的轨道半径为R,由牛顿第二 定律和洛仑兹力公式,得
5、R v mqvB 2 由式得 qB mv R 当aRa 2/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, E G H F K I O E G H F I O a a/2 y x O B a a/2 y xO B A D C P R R v 如右图所示,设该粒子在磁场运动的时间为 t, 依题意4/Tt, 得 2 OCA 设最后离开磁场的粒子的发射方向与y轴正方向 的夹角为,由几何关系可得 2 sin a RR cossinRaR 又1cossin 22 由式得aR) 2 6 2( 由式得 m aqB v) 2 6 2( ?由式得 10 66 sin 2010
6、 年高考理科综合物理试题(北京卷) 24 (20 分)雨滴在穿过云层的过程中,不断与漂浮在云层中的小水珠相遇并结合为一体, 其质量逐渐增大。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,下降距离l后与静止的小水珠碰撞且合并,质量变为m1。此后每经 过同样的距离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和v1; b求第n次碰撞后雨滴的动能 2 2 1 nnv m。 24? 0 0 v m m
7、 v n n ? aglvv2 2 01 glv m m v2 2 0 1 0 1 b 1 0 22 0 2 0 2 2 2 1 2 1 n i i n nn mglvm m vm 2010 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。汤姆孙发现电子的质谱装置示意 如图,M、N为两块水平放置的平行金属极板,板长为L,板右端到屏的距离为D,且D 远大于L,OO为垂直于屏的中心轴线,不计离子重力和离子在板间偏离OO的距离。 以屏中心O为原点建立xOy直角坐标系,其中x轴沿水平方向,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
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