2018年高考物理三月課外編選題（二）及解析

2018年高考物理三月課外編選題（二）及解析一、選擇題1、(2017·全國(guó)卷Ⅱ)如圖,虛線所示的圓形區(qū)域內(nèi)存在一垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),P為磁場(chǎng)邊界上的一點(diǎn),大量相同的帶電粒子以相同的速率經(jīng)過(guò)P點(diǎn),在紙面內(nèi)沿不同方向射入磁場(chǎng),若粒子射入速率為v1,這些粒子在磁場(chǎng)邊界的出射點(diǎn)分布在六分之一圓周上;若粒子射入速率為v2,相應(yīng)的出射點(diǎn)分布在三分之一圓周上,不計(jì)重力及帶電粒子之間的相互作用,則v2∶v1為()A.∶2 B.∶1C.∶1 D.3∶【解析】選C。設(shè)圓形區(qū)域磁場(chǎng)半徑為R,根據(jù)題意,當(dāng)粒子出射點(diǎn)分布在六分之一圓周上時(shí),根據(jù)幾何關(guān)系可知軌道半徑r1=Rsin30°,由洛倫茲力提供向心力,得到r1=,當(dāng)粒子相應(yīng)的出射點(diǎn)分布在三分之一圓周上時(shí),根據(jù)幾何關(guān)系:r2=Rsin60°,又因?yàn)閞2=,則v2∶v1為∶1,故選C。2.(2017·天津高考)如圖所示,在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中,實(shí)線MN是一條方向未標(biāo)出的電場(chǎng)線,虛線AB是一個(gè)電子只在靜電力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡。設(shè)電子在A、B兩點(diǎn)的加速度大小分別為aA、aB,電勢(shì)能分別為EpA、EpB。下列說(shuō)法正確的是()A.電子一定從A向B運(yùn)動(dòng)B.若aA>aB,則Q靠近M端且為正電荷C.無(wú)論Q為正電荷還是負(fù)電荷一定有EpA<EpBD.B點(diǎn)電勢(shì)可能高于A點(diǎn)電勢(shì)【解析】選B、C。電子在電場(chǎng)中做曲線運(yùn)動(dòng),虛線AB是電子只在靜電力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡,電場(chǎng)力沿電場(chǎng)線指向曲線的凹側(cè),電場(chǎng)的方向與電場(chǎng)力的方向相反,如圖所示,由所知條件無(wú)法判斷電子的運(yùn)動(dòng)方向,故A錯(cuò)誤;若aA>aB,說(shuō)明電子在A點(diǎn)受到的電場(chǎng)力較大,M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度較大,根據(jù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)分布可知,靠近M端為場(chǎng)源電荷的位置,應(yīng)帶正電,故B正確;無(wú)論Q為正電荷還是負(fù)電荷,一定有電勢(shì)φA>φB,電子電勢(shì)能Ep=eφ,電勢(shì)能是標(biāo)量,所以一定有EpA<EpB,故C正確,D錯(cuò)誤。3、A、B為兩等量異號(hào)點(diǎn)電荷,圖中水平虛線為A、B連線的中垂線?，F(xiàn)將另兩個(gè)等量異號(hào)的檢驗(yàn)電荷a、b用絕緣細(xì)桿連接后,從離A、B無(wú)窮遠(yuǎn)處沿中垂線平移到A、B的連線上,平移過(guò)程中兩檢驗(yàn)電荷始終關(guān)于中垂線對(duì)稱。若規(guī)定離A、B無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零,則下列說(shuō)法中正確的是()A.在A、B連線上a所處的位置的電勢(shì)φa<0B.a、b整體在A、B連線處具有的電勢(shì)能Ep=0C.整個(gè)移動(dòng)過(guò)程中,靜電力對(duì)a做正功D.整個(gè)移動(dòng)過(guò)程中,靜電力對(duì)b做負(fù)功【解析】選D。平移過(guò)程中,a或者b處于等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中,根據(jù)等量異種點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線的分布特點(diǎn),a和b受到的電場(chǎng)力的方向均有沿水平方向向右的分量,所以平移過(guò)程中,電場(chǎng)力對(duì)它們都做負(fù)功,它們的電勢(shì)能都要增加,在A、B連線上,Ep>0,選項(xiàng)D正確,B、C錯(cuò)誤。等量異種點(diǎn)電荷的中垂線上電勢(shì)為零,而AB連線上,電場(chǎng)強(qiáng)度方向由A指向B,所以φA>0,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。4、汽車以恒定的功率在平直公路上行駛,所受到的摩擦阻力恒等于車重的0.1倍,汽車能達(dá)到的最大速度為vm。則當(dāng)汽車速度為時(shí),汽車的加速度為(重力加速度為g)()A.0.1gC.0.3g D.0.4g【解析】選A。設(shè)汽車質(zhì)量為m,則汽車行駛時(shí)的阻力Ff=0.1mg,當(dāng)汽車速度為最大vm時(shí),汽車所受的牽引力F=Ff,則有P=Ffvm,當(dāng)速度為時(shí)有P=F′·,由以上兩式可得F′==2Ff,根據(jù)牛頓第二定律得F′Ff=ma,解得a==0.1g,故A正確,B、C、D均錯(cuò)誤。5.如圖所示,在一個(gè)邊長(zhǎng)為a的正六邊形區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),三個(gè)相同帶正電的粒子比荷為,先后從A點(diǎn)沿AD方向以大小不等的速度射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只受磁場(chǎng)力作用;已知編號(hào)為①的粒子恰好從F點(diǎn)飛出磁場(chǎng)區(qū)域;編號(hào)為②的粒子恰好從E點(diǎn)飛出磁場(chǎng)區(qū)域;編號(hào)為③的粒子從ED邊上的某一點(diǎn)垂直邊界飛出磁場(chǎng)區(qū)域,則()A.編號(hào)為①的粒子進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域的初速度大小為B.編號(hào)為②的粒子在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間T=C.編號(hào)為③的粒子在ED邊上飛出的位置與E點(diǎn)的距離為(23)aD.三個(gè)粒子在磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間依次減少并且為4∶2∶1【解析】選A、C、D。三個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。設(shè)編號(hào)為①的粒子在正六邊形區(qū)域磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r1,初速度大小為v1,則qv1B=m,由幾何關(guān)系可得r1=,解得v1=,在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)了120°運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1==,選項(xiàng)A正確;設(shè)編號(hào)為②的粒子在正六邊形區(qū)域磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r2,線速度大小為v2,周期為T(mén)2=,由幾何關(guān)系可得,粒子在正六邊形區(qū)域磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角為60°,則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2==,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;設(shè)編號(hào)為③的粒子在正六邊形區(qū)域磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r3,在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)了30°,t3==,由幾何關(guān)系可得AE=2acos30°=a,r3==2a,O3E==3a,EG=r3O3E=(23)a,選項(xiàng)C正確;t1∶t2∶t3=∶∶=4∶2∶1,選項(xiàng)D正確?！究偨Y(jié)提升】帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的“四點(diǎn)、六線、三角”(1)四個(gè)點(diǎn):分別是入射點(diǎn)﹑出射點(diǎn)﹑軌跡圓心和入射速度直線與出射速度直線的交點(diǎn)。(2)六條線:兩條軌跡半徑,入射速度直線和出射速度直線,入射點(diǎn)與出射點(diǎn)的連線,圓心與兩條速度直線交點(diǎn)的連線。前面四條邊構(gòu)成一個(gè)四邊形,后面兩條為四邊形的對(duì)角線。(3)三個(gè)角:速度偏轉(zhuǎn)角﹑圓心角﹑弦切角,其中偏轉(zhuǎn)角等于圓心角,也等于弦切角的兩倍。6.列車在空載情況下以恒定功率P經(jīng)過(guò)一段平直的路段,通過(guò)某點(diǎn)時(shí)速率為v,加速度為a1;當(dāng)列車滿載貨物再次經(jīng)過(guò)同一點(diǎn)時(shí),功率和速率均與原來(lái)相同,但加速度變?yōu)閍2。重力加速度大小為g。設(shè)阻力是列車重力的k倍,則列車滿載與空載時(shí)的質(zhì)量之比為()A. B.C. D.【解析】選A。設(shè)列車空載與滿載時(shí)的質(zhì)量分別為m1和m2,當(dāng)空載加速度為a1時(shí),由牛頓第二定律和功率公式P=Fv得km1g=m1a1,當(dāng)滿載加速度為a2時(shí),由牛頓第二定律和功率公式P=Fv得km2g=m2a2,聯(lián)立解得7.如圖所示,一固定斜面傾角為30°,一質(zhì)量為m的小物塊自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做勻減速運(yùn)動(dòng),加速度大小等于重力加速度的大小g。物塊上升的最大高度為H,則此過(guò)程中,物塊的()A.動(dòng)能損失了2mgHB.動(dòng)能損失了mgHC.機(jī)械能損失了mgHD.機(jī)械能損失了mgH【解析】選A、C。分析小物塊沿斜面上滑,根據(jù)題意可知,物塊所受滑動(dòng)摩擦力Ff=0.5mg,由動(dòng)能定理,動(dòng)能損失了+mgH=2mgH,A正確,B錯(cuò)誤。由功能關(guān)系,機(jī)械能損失了=mgH,C正確,D錯(cuò)誤。8.(2017·煙臺(tái)一模)如圖所示,可視為質(zhì)點(diǎn)的小球A和B用一根長(zhǎng)為0.2m的輕桿相連,兩球質(zhì)量相等,開(kāi)始時(shí)將兩小球置于光滑的水平面上,并給兩小球一個(gè)2m/s的初速度,經(jīng)一段時(shí)間兩小球滑上一個(gè)傾角為30°的光滑斜面,不計(jì)球與斜面碰撞時(shí)的機(jī)械能損失,g取10m/s2,在兩小球的速度減小為零的過(guò)程中,下列判斷正確的是()A.桿對(duì)小球A做正功B.小球A的機(jī)械能守恒C.桿對(duì)小球B做正功D.小球B速度為零時(shí)距水平面的高度為0.15m【解析】選A、D。由題意可知,AB在上升中受A的重力做功而做減速運(yùn)動(dòng);假設(shè)沒(méi)有桿連接,則A上升到斜面時(shí),B還在水平面上運(yùn)動(dòng),那么A在斜面上做減速運(yùn)動(dòng),而B(niǎo)在水平面上做勻速運(yùn)動(dòng),但是有桿存在,那肯定是B推著A上升,因此桿對(duì)A做正功,故A正確;因桿對(duì)A球做正功,故A球的機(jī)械能不守恒,故B錯(cuò)誤;由以上分析可知,桿對(duì)球B做負(fù)功,故C錯(cuò)誤;根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒,可得:mgh+mg(h+Lsin30°)=×2mv2,解得:h=0.15m,故D正確?！究偨Y(jié)提升】機(jī)械能守恒的判斷方法(1)物體只受重力作用,發(fā)生動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化,如物體做自由落體運(yùn)動(dòng)、拋體運(yùn)動(dòng)等。(2)只有彈力做功,發(fā)生動(dòng)能和彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化。如在光滑的水平面上運(yùn)動(dòng)的物體與一個(gè)固定的彈簧碰撞,在其與彈簧作用的過(guò)程中,物體和彈簧組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。上述彈力是指與彈性勢(shì)能對(duì)應(yīng)的彈力,如彈簧的彈力、橡皮筋的彈力,不是指壓力、支持力等。(3)物體既受重力又受彈力作用,只有重力和彈力做功,發(fā)生動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化,如做自由落體運(yùn)動(dòng)的小球落到豎直彈簧上,在小球與彈簧作用的過(guò)程中,小球和彈簧組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。(4)物體除受重力或彈力外雖然受其他力的作用,但其他力不做功或者其他力做功的代數(shù)和為零,如物體在平行斜面向下的拉力作用下沿斜面向下運(yùn)動(dòng),拉力與摩擦力大小相等,該過(guò)程中物體的機(jī)械能守恒。9.A、B兩車在同一直線上同向運(yùn)動(dòng),B車在A車的前面,A車以vA=10m/s的速度向前勻速運(yùn)動(dòng),某時(shí)刻B車關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī),此時(shí)A、B相距s=200m,且B車速度vB=10m/s,B車所受的阻力恒為車重的0.1倍,g取10m/s2,那么A車追上B車所用的時(shí)間為()A.15s B.20s C.25s D.30s【解析】選C。B車做勻減速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小a==kg=0.1×10m/s2=1m/s2,B車速度減為零的時(shí)間t1==s=10s,此時(shí)B車的位移xB==m=50m,A車的位移xA=vAt1=10×10m=100m,因?yàn)閤A<xB+s,可知B車停止時(shí),A車還未追上,則追趕的時(shí)間t==s=25s,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。10.(2017·寧德一模)如圖所示,質(zhì)量為0.2kg的物體A靜止在豎直的輕彈簧上,質(zhì)量為0.6kg的物體B由細(xì)線懸掛在天花板上,B與A剛好接觸但不擠壓,現(xiàn)突然將細(xì)線剪斷,則剪斷后瞬間A、B間的作用力大小為(g取10m/s2)導(dǎo)學(xué)號(hào)49294119()N B.2.5N C.0N D.1.5N【解析】選D。細(xì)線被剪斷前分別取A、B為研究對(duì)象,根據(jù)物體的平衡條件可得,繩的拉力T=mBg=6N,彈簧的彈力F=mAg=2N、方向豎直向上,細(xì)線被剪斷的瞬間T1=0,F1=F=2N,取A、B組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象,根據(jù)牛頓第二定律得,(mA+mB)gF1=(mA+mB)a,代入數(shù)據(jù)解得a=7.5m/s2,設(shè)細(xì)線被剪斷瞬間A對(duì)B的作用力為F2,取B為研究對(duì)象,由牛頓第二定律得mBgF2=mBa,代入數(shù)據(jù)解得F2=1.5N,故D正確?！究偨Y(jié)提升】瞬時(shí)性問(wèn)題的解題技巧(1)分析物體在某一時(shí)刻的瞬時(shí)加速度,關(guān)鍵是明確該時(shí)刻物體的受力情況及運(yùn)動(dòng)狀態(tài),再由牛頓第二定律求出瞬時(shí)加速度,此類問(wèn)題應(yīng)注意以下幾種模型:特性模型受外力時(shí)的形變量力能否突變產(chǎn)生拉力或支持力質(zhì)量?jī)?nèi)部彈力輕繩微小不計(jì)可以只有拉力沒(méi)有支持力不計(jì)處處相等輕桿微小不計(jì)可以既可有拉力也可有支持力橡皮繩較大不能只有拉力沒(méi)有支持力輕彈簧較大不能既可有拉力也可有支持力(2)在求解瞬時(shí)加速度問(wèn)題時(shí)應(yīng)注意:①物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況是時(shí)刻對(duì)應(yīng)的,當(dāng)外界因素發(fā)生變化時(shí),需要重新進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析。②加速度可以隨著力的突變而突變,而速度的變化需要一個(gè)過(guò)程,不會(huì)發(fā)生突變。二、非選擇題1、在xOy平面內(nèi),有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小為E(圖中未畫(huà)出),由A點(diǎn)斜射出一質(zhì)量為m,帶電量為+q的粒子,B和C是粒子運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn),如圖所示,其中l(wèi)0為常數(shù)。粒子所受重力忽略不計(jì),求:(1)粒子從A到C過(guò)程中電場(chǎng)力對(duì)它做的功。(2)粒子從A到C過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間。(3)粒子經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)的速率?！窘忸}指導(dǎo)】解答本題時(shí)應(yīng)從以下三點(diǎn)進(jìn)行分析:(1)粒子射出后做類斜拋運(yùn)動(dòng),沿x軸方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),沿y軸方向做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。(2)由于粒子由A到最高點(diǎn)、最高點(diǎn)到B、B到C沿x軸的距離相同,所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同。(3)C點(diǎn)速度為沿x軸和y軸速度的矢量和?！窘馕觥?1)WAC=qE(yAyC)=3qEl0(2)根據(jù)拋體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),粒子在x方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),由對(duì)稱性可知軌跡最高點(diǎn)D在y軸上,可令tAD=tDB=T,則tBC=T由qE=ma得a=又yD=aT2,yD+3l0=a(2T)2解得T=則A→C過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間t=(3)粒子在DC段做類平拋運(yùn)動(dòng),于是有2l0=vCx·2T,vCy=a·2TvC=解得:vC=答案:(1)3qEl0(2)(3)QUOTE2.如圖所示,在傾角θ=37°的絕緣斜面所在空間存在著豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)E=4.0×103N/C,在斜面底端有一與斜面垂直的絕緣彈性擋板。質(zhì)量m=0.20kg的帶電滑塊從斜面頂端由靜止開(kāi)始滑下,滑到斜面底端以與擋板相碰前的速率返回。已知斜面的高度h=0.24m,滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.30,滑塊帶電荷量q=5.0×10-4C,重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.60