08届高考理科综合（物理部分）试题探究（2）.doc

高考理科综合（物理部分）试题（2）（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．血液经心脏的循环过程，如图所示.一次心脏搏动，就是一次血液循环，包括心脏舒张和心脏收缩过程.当心脏舒张时，心房、心室的内压强接近零，静脉中的血流入心房又充盈到心室；而当心脏收缩时，右心室通过肺动脉把血射入肺部；左心室通过主动脉把血射出.射血时心室最大压强可达120ｍｍＨｇ左右.正常成年人房室内压强变化参数如下表.成人静息时心房和心室的压强心房与心室的压强平均压强/（ｍｍＨｇ）心房舒张未期左心房4～8右心房0～5心室舒张时低于心房内压强心室收缩时左心室120～130右心室20～30心房收缩时＜10成人心室容量最大可达200ｍＬ，而人在静息时，心室充盈量约为120ｍＬ左右，左右心室收缩时射出的血量约为70ｍＬ.另外，生理实验还表明射血结束心室中尚有40ｍＬ的血液储存.今以左心室为例，图给出一次血液循环中心室容积和压强变化的ｐ－Ｖ曲线.所谓心脏功率，即指心室收缩并射血时对血液所做的功的功率.（1）参照以上所给的数据，请估算你在静息时的心脏功率；（2）你的心脏一昼夜做的功有多大；（3）你在做较剧烈运动时心脏功率大约为多大（设人在做较剧烈运动时，心室的每次输出量ΔＶ是静息时3倍左右，平均收缩压也会增加50%）.3．1951年，物理学家发现了“电子偶数”，所谓“电子偶数”，就是由一个负电子和一个正电子绕它们的质量中心旋转形成的相对稳定的系统.已知正、负电子的质量均为ｍｅ，普朗克常数为ｈ，静电力常量为ｋ.（1）若正、负电子是由一个光子和核场相互作用产生的，且相互作用过程中核场不提供能量，则此光子的频率必须大于某个临界值，此临界值为多大?（2）假设“电子偶数”中，正、负电子绕它们质量中心做匀速圆周运动的轨道半径ｒ、运动速度ｖ及电子的质量满足玻尔的轨道量子化理论：2ｍｅｖｒ=ｎｈ/2π,ｎ=1,2,…，“电子偶数”的能量为正负电子运动的动能和系统的电势能之和，已知两正负电子相距为Ｌ时系统的电势能为Ｅ=－ｋ（ｅ2／Ｌ）.试求ｎ=1时“电子偶数”的能量；（3）“电子偶数”由第一激发态跃迁到基态发出光子的波长为多大?参考答案1．解：Bn＝（ｍv／qr）tg（（nπ－4π）／4），t＝（n－2）（πr／v）tg（π/n）．2．解：（1）左心室一次搏动的输出功率为ｐ－Ｖ图所围面积，即Ｗ左＝ΔＶ左＝0.93Ｊ，Ｗ右＝ΔＶ右＝／5ΔＶ右＝（0.93／5）Ｊ≈0.18Ｊ．成人在静息时心跳以每分钟75次计，Ｔ＝0.8ｓ，故静息时的心脏功率Ｐ＝（Ｗ左＋Ｗ右）／Ｔ＝（0.93＋0.18）／0.8＝1.4Ｗ．（2）成人的心脏一昼夜做的功为Ｗ＝Ｐｔ＝1.4×60×60×24Ｊ＝1.2×10５Ｊ．（3）做较剧烈运动时，心室每次的输出量为ΔＶ＝210×10－6ｍ３，平均收缩压＝1.5（＋)，心跳以每分钟150次计，Ｔ′＝0.4ｓ．所以此时心脏功率大约为Ｐ＝ΔＶ／Ｔ′＝10Ｗ．3．解：（1）设光子频率的临界值为ν０，则ｈν０＝2ｍｅｃ２，ν０＝2ｍｅｃ２／ｈ．（2）由于正、负电子质量相等，故两电子的轨道半径相等，设为ｒ，则正负电子间距为2ｒ，速度均为ｖ，则ｋ（ｅ２／4ｒ２）＝ｍｅ（ｖ２／ｒ），ｍｅｖｒ＝ｎ（ｈ／2π），电子偶数能量Ｅｎ＝2×（1／2）ｍｅｖ２－ｋ（ｅ２／2ｒ），得Ｅｎ＝－ｍｅｋ２π２ｅ４／ｈ２ｎ２．电子偶数基态能量为Ｅ１＝－ｍｅｋ２π２ｅ４／ｈ２．（3）电子偶数处于第一激发态时能量Ｅ２＝Ｅ１/4，设电子偶数从第一激发态跃迁到基态时发出光子的波长为λ．则Ｅ２－Ｅ１＝－（3／4）Ｅ1＝ｈｃ／λ，λ＝4ｃｈ３／3ｍｅｋ２π２ｅ２．