08届高考理科综合（物理部分）试题探究（3）.doc

高考理科综合（物理部分）试题（3）（非选择题）1．如图所示，在内部半径为ｒ的绝缘圆筒中，有平行于圆筒轴线方向的匀强磁场，筒内为真空环境.一个质量为ｍ，带电量为+ｑ的粒子，自筒壁Ａ处的小孔以速度ｖ沿筒的半径方向垂直于磁场射入筒中.粒子在筒内空间运动时只受洛仑兹力作用，而且粒子在与筒壁碰撞时，无机械能损失并保持原有的电量，如果粒子在与筒壁相继碰撞若干次，运行一周后恰好仍从Ａ孔射出，筒中磁感应强度Ｂ必须满足什么条件?所需相应的时间ｔ是多少?推导出Ｂ和ｔ的表达式2．鸵鸟是当今世界上最大的鸟。有人说，如果鸵鸟能长出一副与身体大小成比例的翅膀，就能飞起来。是不是这样呢？生物学统计的结论得出：飞翔的必要条件是空气的上举力F至少与体重G=mg平衡。鸟煽动翅膀，获得上举力的大小可以表示为F=cSv2，式中S为翅膀展开后的面积，v为鸟的飞行速度，而c是一个比例常数。我们作一个简单的几何相似形假设：设鸟的几何线度为L，那么其质量m∝L3，而翅膀面积S∝L2，已知小燕子的最小飞行速度是5.5m/s，鸵鸟的最大奔跑速度为11.5m/s，又测得鸵鸟的体长是小燕子的25倍，那么鸵鸟真的长出一副与身体大小成比例的翅膀后能飞起来吗？3．正负电子对撞机的最后部分的简化示意图如图甲所示（俯视图），位于水平面内的粗实线所示的圆环形真空管道是正、负电子做圆运动的“容器”，经过加速器加速后的正、负电子被分别引入该管道时，具有相等的速率ｖ，它们沿着管道向相反的方向运动．在管道内控制它们转弯的是一系列圆形电磁铁，即图中的Ａ１、Ａ２、Ａ３……Ａｎ共有ｎ个，均匀分布在整个圆环上，每个电磁铁内的磁场都是磁感应强度相同的匀强磁场，并且方向竖直向下，磁场区域的直径为ｄ，改变电磁铁内电流的大小，就可改变磁场的磁感应强度，从而改变电子偏转的角度．经过精确的调整，首先实现电子在环形管道中沿图甲中粗虚线所示的轨迹运动，这时电子经过每个电磁场区域时射入点和射出点都是电磁场区域的同一条直径的两端，如图所示．这就为进一步实现正、负电子的对撞作好了准备．试确定正、负电子在管道内各是沿什么方向旋转的；（2）已知正、负电子的质量都是ｍ，所带电荷都是元电荷ｅ，重力可不计，求电磁铁内匀强磁场的磁感应强度Ｂ的大小．4．在原子反应堆中抽动液态金属时，由于不允许转动机械部分和液态金属接触，常使用一种电磁泵.如图所示是这种电磁泵的结构示意图，图中Ａ是导管的一段，垂直于匀强磁场放置，导管内充满液态金属.当电流Ｉ垂直于导管和磁场方向穿过液态金属时，液态金属即被驱动，并保持匀速运动.若导管内截面宽为ａ，高为ｂ，磁场区域中的液体通过的电流为Ｉ，磁感应强度为Ｂ.求：（1）电流Ｉ的方向；（2）驱动力对液体造成的压强差；（3）由于液体流动而在磁场区域的液体中产生的感应电动势的方向.5．关于中子星问题：中子星是恒星演变到最后的一种存在形式。⑴有一密度均匀的星球，以角速度ω绕自身的几何对称轴旋转。若维持其表面物质不因快速旋转而被甩掉的力只有万有引力，那么该星球的密度至少要多大？⑵蟹状星云中有一颗中子星，它每秒转30周，以此数据估算这颗中子星的最小密度。⑶若此中子星的质量约为太阳的质量（2×1030kg），试问它的最大可能半径是多大？参考答案1．解：Ｂｎ＝（ｍｖ／ｑｒ）ｔｇ（（ｎπ－4π）／4），ｔ＝（ｎ－2）（πｒ／ｖ）ｔｇ（π/n）．2．解答：刚好能飞起来的临界速度应满足：F=G，即cSv2=mg，，鸵鸟飞起来需要的最小速度，而鸵鸟实际的奔跑速度最大仅11.5m/s,可见鸵鸟飞不起来。3．解：（1）正电子在图中沿逆时针方向运动，负电子在图中沿顺时针方向运动．（2）电子经过每个电磁铁，偏转角度是θ＝2π／ｎ,射入电磁铁时与通过射入点的直径夹角为θ／2,电子在电磁铁内做圆运动的半径为Ｒ＝ｍｖ／Ｂｅ．输入输出由图所示可知ｓｉｎ（θ／2）＝（ｄ／2）／Ｒ，则Ｂ＝2ｍｖｓｉｎ（π／ｎ）／ｄｅ．4．解：（1）由左手定则判断电流的方向由下而上．（2）把液体看成由许多横切液片组成，因通电而受磁场力的作用，即Ｆ＝ＩｂＢ．设压强差为Δｐ，当液体匀速流动时，驱动力跟液体两端的压力差大小相等，即Ｆ＝Δｐ·Ｓ，解得Δｐ＝Ｆ／Ｓ＝ＩＢ／ａ．（3）因液体流动而切割磁感线，由右手定则判断感应电动势方向向下．5．分析：⑴以该星球表面的任一物体为研究对象，利用万有引力充当向心力，星球总质量用密度乘球体积公式，可得密度表达式。⑵将ω=2πf带入密度公式，可得最小密度。⑶将质量带入公式，可得最大可能半径。解答：⑴⑵⑶