发布时间 : 星期六 文章2008高考理综大题及答案历年物理压轴题解析[1]更新完毕开始阅读fcf989829ec3d5bbfc0a7445
(2)设粒子在加速电场中运动的时间为ｔ２
Lv则ｔ２＝/?Lm/2qU ○11
22带电粒子在磁场中做圆周运动的周期T??实际转过的角度α＝２π－２θ＝
2?m ○12 qB3? ○13 233?m在磁场中运动时间ｔ３＝T??? 14 ○
42qB故粒子运动的周期T＝２ｔ２＋２ｔ１＋ｔ３＝４Ｌm/2qU?3?m ○15 2qB评分标准：本题14分，第(1)问8分，其中①、②、③式各1分，④式2分，⑤、⑥、⑦式各1分.第(2)问6分，其中 12、13、14、式各1分，15式2○○○○分.
16、2000年1月26日我国发射了一颗同步卫星，其定点位置与东经98°的经线在同一平面内。若把甘肃省嘉峪关处的经度和纬度近似取为东经98°和北纬α＝40°，已知地球半径R、地球自转周期T、地球表面重力加速度g（视为常量）和光速c。试求该同步卫星发出的微波信号传到嘉峪关处的接收站所需的时间（要求用题给的已知量的符号表示）。
分析与解：由于微波在大气层中以光速传播，所以若能求得从同步卫星到嘉峪关的距离L，则由运动学就能得到同步卫星发出的微波信号传到位于嘉峪关的接收站所需的时间t。如何求得L是解题的关键，首先我们知道同步卫星是位于赤道上空的，题中说明，该同步卫星的定点位置与东经98°的经线在同一平面内，而嘉峪关处的经度和纬度近似取为东经98°和北纬α＝40°，隐含该同步卫星P、嘉峪关Q和地心O在同一个平面内，构成一个三角形，∠QOP=α＝40°，如图11所示，这样由余弦定理就可求得L。
设m为卫星质量，M为地球质量，r为卫星到地球中心的距离，w为卫星绕地转动的角速度，由万有引力定律和牛顿定律有。
Mm ①G2?mr?2 ①
r 式中G为万有引力恒量，因同步卫星绕地心转动的角速度w与地球自转的角
2?速度相等，有 ?? ②
TMm 因G2?mg 得GM?R2g ③
R 17
设嘉峪关到同步卫星的距离为L，由余弦定理 L?r2?R2?2rRcos? ④ 所求时间为 t? 由以上各式得
L ⑤ c1R2gT23R2gT232()?R?2R()4?24?2 ⑥ t?c17、“和平号”空间站已于2001年3月23日成功地坠落在南太平洋海域，坠落过程可简化为从一个近圆轨道（可近似看作圆轨道）开始，经过与大气摩擦，空间站的绝大部分经过升温、熔化，最后汽化而销毁，剩下的残片坠入大海。此过程中，空间站原来的机械能中，除一部分用于销毁和一部分被残片带走外，还有一部分能量E′通过其他方式散失（不考虑坠落过程中化学反应的能量）。
（1） 试导出以下列各物理量的符号表示散失能量E′的公式. （2） （2）算出E′的数值（结果保留两位有效数字） 坠落开始时空间站的质量M=1.17×105kg； 轨道离地面的高度为h=146km； 地球半径R=6.4×106m；
坠落空间范围内重力加速度可看作g=10m/s2； 入海残片的质量=1.2×104kg； 入海残片的温度升高=3000K； 入海残片的入海速度为声速=340m/ｓ；
空间站材料每1kg升温1K平均所需能量c=1.0×103J；每销毁1kg材料平均所需能量μ=1.0×107J.
分析与解：本题描述的是2001年世界瞩目的一件大事：“和平号”空间站成功地坠落在南太平洋海域。让绕地球运行的空间站按照预定的路线成功坠落在预定的海域，这件事情本身就极富挑战性，表达了人类征服自然改造自然的雄心和实力。
（1）作为一道信息题，首先我们应弄清题目所述的物理过程，建立一个正确的物理模型。 我们将空间站看作一个质点，开始时以一定的速度绕地球运行，具有一定的动能和势能，坠落开始时空间站离开轨道，经过摩擦升温，空间站大部分升温、熔化，最后汽化而销毁，剩下的残片坠落大海，整个过程中，总能量是守恒的。
根据题述条件，从近圆轨道到地面的空间中重力加速度g=10m/s2，若以地面为重力势能的零点，坠落过程开始时空间站在近圆轨道的势能
18
2
EP?Mgh. ①
v2?Mg. ② 以v表示空间站在轨道上的速度，可得 Mr 其中r为轨道半径，若R地表示地球半径，则r=R地+h. ③ 由式②、③可得空间站在轨道上的动能
1 Ek?Mg（R地+h） ④
2 由式①、④可得，在近圆轨道上空间站的机械能
13 E=Mg(R地+h) ⑤
22 在坠落过程中，用于销毁部分所需要的能量为Q汽=(M-m)μ.⑥ 用于残片升温所需要的能量Q残=cmΔT.⑦
1 残片的动能为E残=mv2 ⑧
2 以E′表示其他方式散失的能量，则由能量守恒定律可得 E=Q汽+E残+Q残+E′. ⑨
131 由此得E′=Mg(R地+h)-(M-m)μ-mv2-cmΔT ⑩
222(2)将题给数据代入得E′=2.9×1012J.
带电粒子在电磁场中运动问题
带电粒子在电磁场中运动问题，实质是力学问题，通常从受力分析，运动情况分析入手，利用力学规律，并注意几何关系即可求解。下面对两道高考压轴题作一简要分析。
18、一带电质点质量为m电量为q，以平行于ox轴的速度v从y轴上的a点射入图7中第一象限所示的区域。为了使该质点能从x轴上的b点以垂直于ox轴的速度v射出，可在适当的地方加一个垂直于xy平面、磁感强度为B的匀强磁场。若此磁场仅分布在一个圆形区域内，试求这个圆形区域的最小半径，重力忽略不计。
解析：由题意可知，质量在xy平面的第一象限的磁场中做匀速圆周运动，在磁场外做匀速直线运动。由于质点进入磁场的速度方向与飞出磁场的速度方向相垂直成90°，由此可知质点在磁场中的轨迹
是半径为R
的圆O（虚线）的圆周的1/4，如图8，由题意，恰包含弦的磁场圆有无数个，且
对应的圆心角越小，圆半径
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越大，反之则越小，当圆心角为180°时，即半径最小，设其半径为r，易得 r?为直径时磁场圆O'（实线）的
22mv R?22Bq显而易见，以上找圆心及对角度的分析是解题的关键。
19、图9中虚线MN是一垂直面的平面与纸面的交线，在平面右侧的半空间存在着一磁感强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向外。O是MN上的一点，从O点可以向磁场区域发射电量为＋q、质量为m速率为v的粒子，粒子射入磁场时的速度可在纸面内各个方向。已知先后射入的两个粒子恰好在磁场中的P点相遇，P到O的距离为L。不计粒子的重力及粒子间的相互作用。
(1)求所考察的粒子在磁场中的轨道半径。 (2)求这两个粒子从O点射入磁场的时间间隔。
分析与解：这一题是带电粒子仅在洛仑兹力作用下的运动问题，前后两个粒子做完全相同的匀速圆周运动，对应的物理规律较简单，第二问的难点在于物理情景分析和几何关系的确定，勾画草图分析，巧设角度?是解题的关键。 （1）设粒子在磁场中作圆周运动的轨道半径为R，由牛顿第二定律，有
v2Bm qv?R 得 R?mv① qB （2）如图10所示，以OP为弦可画两个半径相同的圆，分别表示在P点相遇的两个粒子的轨道。圆心和直径分别为 O1、O2和OO1Q1,OO2Q2,在0处两个圆的切线分别表示两个粒子的射入方向，用θ表示它之间的夹角。
由几何关系可知?PO1Q1??PO2Q2?? 从0点射入到相遇，粒子1的路程为半个圆周加弧长Q1P
Q1P＝Rθ ③
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