2008年山东高考物理试题及答案解析(2)

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解：（1）设小物体运动到p点时的速度大小为v，对小物体由a运动到p过程应用动能定理得 ??mgL?2Rmg?1212mv?mva 22

① ② ③

2R?s=vt

12gt 2

联立①②③式，代入数据解得 s=0.8m

④

（2）设在数字“0”的最高点时管道对小物体的作用力大小为F，取竖直向下为正方向

mv2F?mg?

R ⑤

联立①⑤式，代入数据解得 F＝0.3N

⑥

方向竖直向下

25.（18分）两块足够大的平行金属极板水平放置，极板间加有空间分布均匀、大小随时间周期性变化的电场和磁场，变化规律分别如图1、图2所示（规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向）。在t=0时刻由负极板释放一个初速度为零的带负电的粒子（不计重力）。若电场强度E0、磁感应强度B0、粒子的

q10?2mE02?m比荷均已知，且t0?，两板间距h?。 2mqB0qB0（1）求粒子在0～t0时间内的位移大小与极板间距h的比值。 （2）求粒子在板板间做圆周运动的最大半径（用h表示）。

（3）若板间电场强度E随时间的变化仍如图1所示，磁场的变化改为如图3所示，试画出粒子在板间运

动的轨迹图（不必写计算过程）。

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解法一：（1）设粒子在0～t0时间内运动的位移大小为s1 s1?12at0 2qEa?0

m

① ②

10?2mE02?m又已知t0? ,h?2qB0qB0联立①②式解得

s11? h5 ③

（2）粒子在t0~2t0时间内只受洛伦兹力作用，且速度与磁场方向垂直，所以粒子做匀速圆周运动。

设运动速度大小为v1，轨道半径为R1，周期为T，则

v1?at0

④

mv12 qv1B0?R1

联立④⑤式得

⑤

R1?h 5?

⑥ ⑦

又T?2?m qB0即粒子在t0~2t0时间内恰好完成一个周期的圆周运动。在2t0~3t0时间内，粒子做初速度为v1的匀加速直线运动，设位移大小为s2

12s2?v1t0?at0

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⑧

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解得 s2?3h 5 ⑨

由于s1+s2＜h,所以粒子在3t0~4t0时间内继续做匀速圆周运动，设速度大小为v2，半径为R2

v2?v1?at0

2mv2 qv2B0?R2 ⑩ 11 ○12 ○

解得 R2?2h 5?

由于s1+s2+R2＜h,粒子恰好又完成一个周期的圆周运动。在4t0~5t0时间内，粒子运动到正极板（如图1所示）。因此粒子运动的最大半径R2?2h。 5?

（3）粒子在板间运动的轨迹如图2所示。

解法二：由题意可知，电磁场的周期为2t0，前半周期粒子受电场作用做匀加速直线运动，加速度大小为 a?qE0 方向向上 m 后半周期粒子受磁场作用做匀速圆周运动，周期为T T?2?m?t0 qB0 粒子恰好完成一次匀速圆周运动。至第n个周期末，粒子位移大小为sn sn?1a(nt0)2 210?2mE0 又已知 h? 2qB0n2h 由以上各式得 sn?58

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粒子速度大小为 vn?ant0 粒子做圆周运动的半径为 Rn? 解得 Rn?mvn qB0nh 5? 显然 s2?R2?h?s3

（1）粒子在0～t0时间内的位移大小与极板间距h的比值 （2）粒子在极板间做圆周运动的最大半径 R2? （3）粒子在板间运动的轨迹图见解法一中的图2。

36.（8分）【物理—物理3-3】

喷雾器内有10 L水，上部封闭有1atm的空气2L。关闭喷雾阀门，用打气筒向喷雾器内再充入1atm的空气3L（设外界环境温度一定，空气可看作理想气体）。

（1）当水面上方气体温度与外界温度相等时，求气体压强，并从微观上解释气体压强变化的原因。

（2）打开喷雾阀门，喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀，此过程气体是吸热还是放热？简要说明理由。

解：（1）设气体初态压强为p1,体积为V1；末态压强为p2,体积为V2，由玻意耳定律

p1V1= p1V1 ①

代入数据得

p2=2.5 atm ②

微观察解释：温度不变，分子平均动能不变，单位体积内分子数增加，所以压强增加。 （2）吸热。气体对外做功而内能不变，根据热力学第一定律可知气体吸热。 37．（8分）【物理—物理3-4】

麦克斯韦在1865年发表的《电磁场的动力学理论》一文中揭示了电、磁现象与光的内在联系及统一性，即光是电磁波。

（1） 一单色光波在折射率为1.5的介质中传播，某时刻电场横波图象如图1所示，求该光波的频率。 （2） 图2表示两面平行玻璃砖的截面图，一束平行于CD边的单色光入射到AC界面上，a、b是其中的

两条平行光线。光线a在玻璃砖中的光路已给出。画出光线B从玻璃砖中管次出射的光路图，并标出出射光线与界面法线夹角的度数。

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s11? h52h 5?高中物理辅导网http://www.wulifudao.com/

解：（1）设光在介质中的传播速度为v，波长为λ,频率为f，则 f=

v?cv? ②

nc联立①②式得 f? ③

n?从波形图上读出波长??4?10m，代入数据解得

f=5×1014Hz （2）光路如图所示

?7 ①

38．（8分）【物理—物理3-5】

（1）在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n=2能级发出的谱线属于巴耳末线系。若一群氢原

子自发跃过时发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系，则这群氢原子自发跃迁时最多可发生 条不同频率的谱线。

（2）一个物体静置于光滑水平面上，外面扣一质量为M的盒子，如图1所示。现给盒子—初速度

v0，此后，盒子运动的v-t图象呈周期性变化，如图2所示。请据此求盒内物体的质量。

解：（1）6

（2）设物体的质量为m,t0时刻受盒子碰撞获得速度v，根据动量守恒定律

Mv0?mv ①

3t0时刻物体与盒子右壁碰撞使盒子速度又变为v0，说明碰撞是弹性碰撞

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