2018北京高三二模物理23题分类 复习

2018北京高三二模物理23题分类汇编

能源利用、远程输电：

（2018房山二模）23．

（18分）三峡水电站是我国最大的水力发电站，平均水位落差约100m，水的流量约1.35×104m3/s。船只通航需要约3500m3/s的流量，其余流量全部用来发电。

水流冲击水轮机发电时，水流减少的势能有20% 转化为电能。

（1）按照以上数据估算，三峡发电站的发电功率最大是多大；

（2）本市现行阶梯电价每户每月1挡用电量最高为240kW·h，如果按照本市现行阶梯电价1挡最高用电量计算，三峡电站可以满足多少户家庭生活用电；

（3）把抽水蓄能电站产生的电能输送到北京城区。已知输电功率为P，输电线路的总阻值为R，要使输电线路上损耗的功率小于ΔP。

a．求输电电压的最小值U；

b．在输电功率一定时，请提出两种减少输电过程中功率损耗的方法。

天体运动：

（18海淀二模）23．（18分）2017年4月20日19时41分天

舟一号货运飞船在文昌航天发射中心由长征七号遥二运载火箭成功

发射升空。22日12时23分，天舟一号货运飞船与天宫二号空间实

验室顺利完成首次自动交会对接。中国载人航天工程已经顺利完成

“三步走”发展战略的前两步，中国航天空间站预计2022年建成。

建成后的空间站绕地球做匀速圆周运动。已知地球质量为M，

空间站的质量为m0，轨道半径为r0，引力常量为G，不考虑地球自

转的影响。

（1）求空间站线速度v0的大小；

（2）宇航员相对太空舱静止站立，应用物理规律推导说明宇航员对太空舱的压力大小等于零；

（3）规定距地球无穷远处引力势能为零，质量为m的物体与地心距离为r时引力势能

为E p=

GMm

r

。由于太空中宇宙尘埃的阻力以及地磁场的电磁阻尼作用，长时间在轨无动

力运行的空间站轨道半径慢慢减小到r1（仍可看作匀速圆周运动），为了修正轨道使轨道半径恢复到r0，需要短时间开动发动机对空间站做功，求发动机至少做多少功。

（18顺义二模）23. （18分）牛顿利用行星围绕太阳的运动可看做匀速圆周运动，借助开普勒三定律推导出 两物体间的引力与它们之间的质量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。牛顿思考月球绕地球运行的原因时，苹果的偶然落地引起了他的遐想：拉住月球使它围绕地球运动的力与拉着苹果下落的力，是否都与太阳吸引行星的力性质相同，遵循着统一的规律----平方反比规律？因此，牛顿开始了著名的“月一地检验”。

（1）将月球绕地球运动看作匀速圆周运动。已知月球质量为m ，月球半径为r ，地球质量为M ，地球半径为R,地球和月球质心间的距离为L ，月球绕地球做匀速圆周运动的线速度为v ，求地球和月球之间的相互作用力F 。

（2）行星围绕太阳的运动看做匀速圆周运动，在牛顿的时代，月球与地球的距离r ’、月球绕 地球公转的周期T''等都能比较精确地测定，请你据此写出计算月球公转的向心加速度a 的表达式；已知m r 81084.3?≈'、s T 61036.2?≈'，地面附近的重力加速度g=9.80 m/s 2,请你根据这些数据估算比值g

a ； （3）已知月球与地球的距离约为地球半径的60倍，如果牛顿的猜想正确，请你据此计算月球公转的向心加速度a 和苹果下落的加速度g 的比值

g

a ，并与（2）中的结果相比较，你能得出什么结论?

电场、磁场：

（18丰台二模）23．（18分）现代科学实验证明了场的存在，静

电场与重力场有一定相似之处. 带电体在匀强电场中的偏转与

物体在重力场中的平抛运动类似.

（1）一质量为m 的小球以初速度v 0水平抛出，落到水平面

的位置与抛出点的水平距离为x ．已知重力加速度为g ，

求抛出点的高度和小球落地时的速度大小．

（2）若该小球处于完全失重的环境中，小球带电量为+q ，在相同位置以相同初速度抛出．空间存在竖直向下的匀强电场，小球运动到水平面的位置与第（1）问小球的落点相同．若取抛出点电势为零，试求电场强度的大小和落地点的电势．

（3）类比电场强度和电势的定义方法，请分别定义地球周围某点的“重力场强度E G ”

和“重力势φG ”，并描绘地球周围的“重力场线”和“等重力势线”．

（2018朝阳二模）23．（18分）根据牛顿力学经典理论，只要物体的初始条件和受力情况确定，就可以预知物体此后的运动情况。

（1）如图1所示，空间存在水平方向的匀强磁场（垂直纸面向里），磁感应强度大小为B，一质量为m、电荷量为+q的带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，经过M点时

速度的大小为v，方向水平向左。不计粒子所受重力。求粒子做匀速圆周运动的

半径r和周期T。

（2）如图2所示，空间存在竖直向下的匀强电场和水平的匀强磁场（垂直纸面向里），电场强度大小为E，磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为+q的带电粒子

在场中运动，不计粒子所受重力。

a．若该带电粒子在场中做水平向右的匀速直线运动，求该粒子速度'v的大小；

b．若该粒子在M点由静止释放，其运动将比较复杂。为了研究该粒子的运动，可以应用运动的合成与分解的方法，将它为0的初速度分解为大小相等的水平

向左和水平向右的速度。求粒子沿电场方向运动的最大距离y m和运动过程中

的最大速率v m。

图1 图2

（2018东城二模）23. （18分）地球表面附近存在一个竖直向下的电场，其大小约为100V/m。在该电场的作用下，大气中正离子向下运动，负离子向上运动，从而形成较为稳定的电流，这叫做晴天地空电流。地表附近某处地空电流虽然微弱，但全球地空电流的总电流强度很大，约为1800A。以下分析问题时假设地空电流在全球各处均匀分布。

（1）请问地表附近从高处到低处电势升高还是降低？

（2）如果认为此电场是由地球表面均匀分布的负电荷产生的，且已知电荷均匀分布的带电球面在球面外某处产生的场强相当于电荷全部集中在球心所产生的场强；地表附近电场的大小用E表示，地球半径用R表示，静电力常量用k表示，请写出地表所带电荷量的大小Q 的表达式；

（3）取地球表面积S=5.1×1014m2，试计算地表附近空气的电阻率ρ0的大小；

（4）我们知道电流的周围会有磁场，那么全球均匀分布的地空电流是否会在地球表面形成磁场？如果会，说明方向；如果不会，说明理由。

（2018昌平二模）23．（18分）带电粒子的电量与质量的比值（e/m）称为比荷。汤姆生当年用来测定电子比荷的实验装置如图9所示。真空玻璃管内的阴极K发出的电子经过加速电压加速后，形成细细的一束电子流。当极板C、D间不加偏转电压时，电子束将打在荧光屏上的O点；若在C、D间加上电压U，则电子束将打在荧光屏上的P点，P点与O点的竖直距离为h；若再在C、D极板间加一方向垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，电子束又重新打在了O点。已知极板C、D的长度为L1，C、D间的距离为d，极板右端到荧光屏的距离为L2。不计电子重力影响。

（1）求电子打在荧光屏O点时速度的大小；

（2）a．推导出电子比荷的表达式（结果用题中给定的已知量的字母表示）；

b．若L1=5.00cm，d=1.50cm，L2=10.00cm，偏转电压U=200V，磁感应强度B=6.3×10－4T，h=3.0cm。估算电子比荷的数量级。

（3）上述实验中，未记录阴极K与阳极A之间的加速电压U0，若忽略电子由阴极K 逸出时的速度大小，根据上述实验数据能否估算出U0的值？并说明理由。

（2018门头沟二模）23. （18分）磁感应强度是

描述磁场性质的重要物理量．不同物质周围

存在的磁场强弱不同，测量磁感应强度的大

小对于磁场的实际应用有着重要的物理意义．

（1）如图所示为电流天平，可以用来测量匀

强磁场的磁感应强度．它的右臂挂着匝

数为n匝的矩形线圈，线圈的水平边长

为l，处于匀强磁场内，磁场的方向与线圈平面垂直．当线圈中通过电流I时，调

节砝码使两臂达到平衡，然后保持电流大小不变，使电流反向，这时需要在左盘

中增加质量为m的砝码，才能使两臂再达到新的平衡．重力加速度为g，请利用

题目所给的物理量，求出线圈所在位置处磁感应强度B的大小．（2）磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做

能量密度，其值为B2/2μ，式中B是磁感应强度，μ

是磁导率，在空气中μ为一已知常量．请利用下面

的操作推导条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B：

用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的

铁片P，再用力将铁片与磁铁缓慢拉开一段微小距离Δl，并测出拉力F，如图所示．因

为距离很小，F可视为恒力．

（3）利用霍尔效应原理制造的磁强计可以用来测量磁场的磁感应强度．磁强计的原理如图所示：将一体积为a×b×c的长方体导电材料，放在沿x轴正方向的匀强磁场

中，已知材料中单位体积内参与导电的带电粒子数为n，带电粒子的电量为q，导

电过程中，带电粒子所做的定向移动可认为是匀速运动．当材料中通有沿y轴正

方向的电流I时，稳定后材料上下两表面间出现恒定的电势差U．

①请根据上述原理导出磁感应强度B的表达式．

②不同材料中单位体积内参与导电的带电粒子数n不同，请利用题目中所给的信

息和所学知识分析制作磁强计应采用何种材料．