1、1专题 15 新情景问题一选择题1（2019 广东茂名一模）嫦娥四号于 2019年 1月 3日在月球背面着陆，嫦娥五号也计划在今年发射。如果嫦娥五号经过若干次轨道调整后，先在距离月球表面 h的高度处绕月球做匀速圆周运动，然后开启反冲发动机，嫦娥五号着陆器暂时处于悬停状态，最后实现软着陆 ，自动完成月面样品采集，并从月球起飞，返回地球。月球的半径为 R且小于地球的半径，月球表面的重力加速度为 g0且小于地球表面的重力加速度，引力常量为 G。不考虑月球的自转，则下列说法正确的是A.嫦娥五号探测器绕月球做匀速圆周运动的速度可能大于地球的第一宇宙速度B.月球的平均密度 Rg430C.嫦娥五号探测器在绕
2、月球做匀速圆周运动的 t时间内，绕月球运转圈数D.根据题目给出数据无法求出月球的第一宇宙速度【参考答案】BC2（2019 浙江联考）风能是可再生资源中目前发展最快的清洁能源，风力发电也是具有大规模开发和商业化发展前景的发电方式，近年来，我国风电产业规模逐渐扩大，已成为能源发展的重要领域，在风电技术发展方面，由于相同风速时发电功率的不同，我国目前正逐步采用变桨距控制风力发电机替代定桨距控制风力发电机，来提高风力发电的效率，具体风速对应的功率如图乙所示，设甲图中风力发电机每片叶片长2度为 30m， 所处地域全天风速均为 7.5m/s，空气的密度为 1.2kg/m3，圆周率 取 3.14，下列说法不
3、正确的是 A. 变桨距控制风力发电机将风能转化成电能的效率为 52%B. 用变桨距控制风力发电机替换定桨距控制风力发电机后，每台风力发电机每天能多发电 7200kW/hC. 无论采用变桨距控制风力发电机还是定桨距控制风力发电机，每台发电机每秒钟转化的空气动能均为7.69105JD. 若煤的热值为 3.2107J/kg，那么一台变桨距控制风力发电机每小时获得的风能与完全燃烧 45kg煤所产生的内能相当【参考答案】D二计算题 1.（201 9浙江杭州 期末）某同学设计了一个电磁击发装置，其结构如图所示。间距为 的平行长直导轨置于水平桌面上，导轨中 NO和 段用绝缘材料制成，其余部分均为导电金属 材
4、料，两种材料导轨平滑连接。导轨左侧与匝数为 100匝、半径为 5cm的圆形线圈相连，线圈内存在垂直线圈平面的匀强磁场。电容为 1F的电容器通过单刀双掷开关与导轨相连。 在轨道间 矩形区域内存在垂直桌面向上的3匀强磁场，磁感强度为 磁场右侧边界 与 间距离为 初始时金属棒 A处于 左侧某处，金属棒 B处于 左侧距 距离为 a处。当开关与 1连接时，圆形线圈中磁场随时间均匀变化，变化率为；稳定后将开关拨向 2，金厲棒 A被弹出，与金属棒 B相碰，并在 B棒刚出磁场时 A棒刚好运动到 处，最终 A棒恰在 处停住。已知两根金属棒的质量均为 、接入电路中的电阻均为 ，金厲棒与金属导轨接触良好，其余电阻均
5、不计，一切摩擦不计。问：当开关与 1连接时，电容器电量是多少？下极板带什么电？金属棒 A与 B相碰后 A棒的速度 v是多少？电容器所剩电量 是多少？、 B 棒相碰地方发生时没有构成回路，没有感应电流， A、 B 棒均作匀速直线运动直至 A 棒到达 处，设碰后 A 棒速度为 v，由于 B 棒的位移是 A 棒的两倍，故 B 棒速度是 棒 过 后在安培力作用下减速。由动量定理可知： 即 即 两边求和可得 ，4即 代入前面的数据 可知，电容器所剩电量为答： 当开关与 1连接时，电容器电量是 1C，下极板带正电；金属棒 A与 B相碰后 A棒的速度 v是 ；电容器所剩电量 是 2.(10分) （2019
6、浙江检测）如图所示,匀强电场中有 a、b 两个等势面,电势差 Uab为 1.125106 V。有一群速度可视为零的正二价碳离子(以下简称为离子),从 a等势面上各点均匀释放,经电场加速至 b处,沿平行于 x轴正向飞出。现仅考虑在纸面内且在 x轴正上方宽度为 d=0.75 m范围内飞出的离子,出电场后这群离子先进入直径为 d的圆形磁场 B1,磁感应强度方向垂直纸面向外,离子在圆形磁场内偏转后都汇聚到圆形磁场的最低点 O。再进入 x轴正下方区域足够大的匀强磁场,磁感应强度 大小为 B2=0.5 T,方向垂直纸面向里。在 x=1.2 m处放置一个上端与 x轴相齐,下端足够长的感光板用于探测 和收集离
7、子。已知离子的质量m=2.010-26 kg,电量为 q=3.210-19 C。求:(1)离子从 b处水平向右飞出时的速度大小;(2)沿直线 y=0.5d飞入圆形磁场的离子先后在两个磁场中运动时间之比;(3)若在 b面上宽度为 d的虚线上各位置飞出的离子有且仅有一个,总数为 N,这些离子经两个磁场偏转后有部分能到达感光板,且感光板上某个区域中的同一位置会先后接收到两个离子,这一区域称为二次发光区,试问二次发光区的长度以及到达二次发光区的离子数。523.答案 (1)610 6 m/s (2) (3)0.3 m 0.4Nt1=t2=(3)经分析,从 O点出射速度方向在与 y轴负向成 53偏左到沿
8、y轴负向这一区域的离子能到达二次发光区。这部分离子到达感光板上的纵坐标范围在-1.2R 2-0.8R2间,即长度为 0.3 m。逆向考虑,这部分离子在 b面上出射点分布在长度为 0.8R1的区域内,所以 n= N=0.4N3.(12分)（2019 浙江检测）.跳台滑雪运动员脚着专用滑雪板,不借助任何外力,从起滑台起滑,在助滑道上获得很大速度,于台端飞出,沿抛物线在空中飞行, 在着陆坡着陆后,继续滑行至水平停止区静止。如图所示为一简化后的跳台滑雪的雪道示意图。助滑坡由倾角为 =37的斜面 AB和半径为 R1=10 m的光滑圆弧 BC组成,两者相切于 B。AB 竖直高度差 h1=30 m,竖直跳台
9、 CD高度差为 h2=5 m,着陆坡 DE是倾角为 =37的斜坡,长 L=130 m,下端与半径为 R2=20 m的光滑圆弧 EF相切,且 EF下端与停止区相切于 F。运动员从 A点由静止滑下,通过 C点,以速度 vC=25 m/s水平飞出落到着陆坡上,然后运动员通过技巧使垂直于斜坡速度降为 0,以沿斜坡的分速度继续下滑,经过 EF到达停止区 FG。若运动员连同滑雪装备总质量为 80 kg。不计空气阻力,sin 37=0.6,cos 37=0.8,g取 10 m/s2。求:(1)运动员在 C点对台端的压力大小;6(2)滑板与斜坡 AB间的动摩擦因数;(3)运动员落点距离 D多远;(4)运动员在
10、停止区靠改变滑板方向增加制动力,若运动员想在 60 m之内停下,制动力至少是总重力的几倍?(设两斜坡粗糙程度相同,计算结果保留两位有效数字)【参考答案】(1)5 800 N (2) (3)125 m (4)1.7得 =(3)运动员离开 C点后开始做平抛运动到 P点xP=vtyP= gt2=tan =cos 得 sP=125 m,t=4 s。(4)从落点 P到最终停下,P 点沿斜坡速度:vP=vCcos +gtsin =44 m/s7根据动能定理:mg(L-s P)sin - mg(L-sP)cos +mgR2(1-cos )-Ffd=0-得 Ff1 383 N故 1.7。4.在如图甲所示的半径
11、为 r的竖直圆柱形区域内，存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小随时间的变化关系为 B=kt（k0 且为常量）。（1）将一由细导线构成的半径为 r、电阻为 R0的导体圆环水平固定在上述磁场中，并使圆环中心与磁场区域的中心重合。求在 T时间内导体圆环产生的焦耳热。（2）上述导体圆环之所以会产生焦耳热是因为变化的磁场会在空间激发涡旋电场，该涡旋电场使导体内的自由电荷定向移动，形成电流。 如图乙所示，变化的磁场产生的涡旋电场存在于磁场内外的广阔空间中，其电场线是在水平面内的一系列沿顺时针方向的同心圆（从上向下看），圆心与磁场区域的中心重合。在半径为 r的圆周上，涡旋电场的电场强度大小处处相等，并且可
12、以用 计算，其中 E 涡 为由于磁场变化在半径为 r的导体圆环中产生的感生电动势。如图丙所示，在磁场区域的水平面内固定一个内壁光滑的绝缘环形真空细管道，其内环半径为 r，管道中心与磁场区域的中心重合。由于细管道半径远远小于 r，因此细管道内各处电场强度大小可视为相等的。某时刻，将管道内电荷量为 q的带正电小球由静止释放（小球的直径略小于真空细管道的直径），小球受到切向的涡旋电场力的作用而运动，该力将改变小球速度的大小。该涡旋电场力与电场强度的关系和静电力与电场强度的关系相同。假设小球在运动过程中其电荷量保持不变，忽略小球受到的重力、小球运动时激发的磁场以及相对论效应。若小球由静止经过一段时间加
13、速，获得动能 Em，求小球在这段时间内在真空细管道内运动的圈数；若在真空细管道内部空间加有方向竖直向上的恒定匀强磁场，小球开始运动后经过时间 t0，小球与环形真空细管道之间恰好没有作用力，求在真空细管道内部所加磁场的磁感应强度的大小。8【参考答案】 （1） （2）a ; bkt 0/2根据题意可知，磁场变化将在真空管道处产生涡旋电场，该电场的电场强度小球在该电场中受到电场力的作用，电场力的大小电场力的方向与真空管道相切，即与速度方向始终相同，小球将会被加速，动能变大。设小球由静止到其动能为 Em的过程中，小球运动的路程为 s，根据动能 定理有 Fs=Em小球运动的圈数 解得：5、（10 分）（
14、2019 湖南湘东六校联考）中国汽车制造商长安汽车计划 2018年开始批量生产无人驾驶汽车。据公司官网消息，这可能比世界无人驾驶汽车领域的领头羊德国汽车巨头奥迪早两年,为了测试无人驾驶汽车自动防撞系统的性能。质量为 1500kg的无人驾驶汽车汽车以 10m/s的速度在水平面匀速直线前进，通过激光雷达和传感器检测到正前方 22m处有静止障碍物时，系统立即自动控制汽车，使之做加910avt2 21txv速度大小为 1m/s2的匀减速直线运动，汽车继续前行至某处 时自动触发“紧急制动”，使之做加速度大小为 8m/s2的匀减速直线运动，最终该汽车恰好没有与障碍物发生碰撞。求：（1）汽车在“紧急制动”过
15、程的受到的总阻力大小；（2）触发“紧急制动”时汽车的速度大小和其到障碍物的距离；（3）汽车在上述 22m的运动全过程中的平均速度的大小。【命题意图 】本题考查牛顿运动定律、匀变速直线运动规律及其相关知识点。【解题思路】（1）由牛顿第二定律有： F=ma 代入数据得 F=12000N （2）设触发“紧急制动”时汽车速度大小为 v1，离障碍物距离为 x2 ， a1=-1m/s2， a2=-8m/s2，由匀变速直线运动规律得 v12- v02=2a1 x1，0- v12=2a2 x2x=x1+x2联立解得： v1=8m/s, x2=4m（3）设紧急制动前的时间为 t1,紧急制动后的时间为 t2 ，
16、则有 汽车在上述 22m的运动全过程 中的平均速度的大小=7.33m/s。6（8 分）（2019 郑州一模）二十一世纪新能源环保汽车在 设计阶段要对其各项性能进行测试。某次新能源汽车性能测试中，如图甲显示的是牵引力传感器传回的实时数据随时间变化的关系，但由于机械故障，速度传感器只传回了第 25 s以后的数据，如图乙所示。已知汽车质量为 1500 kg，若测试平台是水平的，且汽车由静止开始做直线运动，设汽车所受阻力恒定。（1）18 s 末汽车的速度是多少?（2）前 25 s内的汽车的位移是多少?10【命题意图】本题以新能源环保汽车为情景，考查牛顿运动定律、匀变速直线运动规律及其相关知识点。【解题思路】
