高三物理壓軸題及其答案.doc

高三物理壓軸題及其答案(10道) 1（20分）.如圖12所示，PR是一塊長為L=4 m的絕緣平板固定在水平地面上，整個空間有一個平行于PR的勻強(qiáng)電場E，在板的右半部分有一個垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場B，一個質(zhì)量為m=01 kg，帶電量為q=05 C的物體，從板的P端由靜止開始在電場力和摩擦力的作用下向右做勻加速運動，進(jìn)入磁場后恰能做勻速運動。當(dāng)物體碰到板R端的擋板后被彈回，若在碰撞瞬間撤去電場，物體返回時在磁場中仍做勻速運動，離開磁場后做勻減速運動停在C點，PC=L/4，物體與平板間的動摩擦因數(shù)為=04，取g=10m/s2 ，求：（1）判斷物體帶電性質(zhì)，正電荷還是負(fù)電荷？（2）物體與擋板碰撞前后的速度v1和v2（3）磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小圖12（4）電場強(qiáng)度E的大小和方向 2(10分)如圖214所示，光滑水平桌面上有長L=2m的木板C，質(zhì)量mc=5kg，在其正中央并排放著兩個小滑塊A和B，mA=1kg，mB=4kg，開始時三物都靜止在A、B間有少量塑膠炸藥，爆炸后A以速度6ms水平向左運動，A、B中任一塊與擋板碰撞后，都粘在一起，不計摩擦和碰撞時間，求： (1)當(dāng)兩滑塊A、B都與擋板碰撞后，C的速度是多大? (2)到A、B都與擋板碰撞為止，C的位移為多少?3（10分）為了測量小木板和斜面間的摩擦因數(shù)，某同學(xué)設(shè)計如圖所示實驗，在小木板上固定一個輕彈簧，彈簧下端吊一個光滑小球，彈簧長度方向與斜面平行，現(xiàn)將木板連同彈簧、小球放在斜面上，用手固定木板時，彈簧示數(shù)為F，放手后，木板沿斜面下滑，穩(wěn)定后彈簧示數(shù)為F，測得斜面斜角為，則木板與斜面間動摩擦因數(shù)為多少？（斜面體固定在地面上）4有一傾角為的斜面，其底端固定一擋板M，另有三個木塊A、B和C，它們的質(zhì)量分別為m=m=m，m=3 m，它們與斜面間的動摩擦因數(shù)都相同.其中木塊A連接一輕彈簧放于斜面上，并通過輕彈簧與擋板M相連，如圖所示.開始時，木塊A靜止在P處，彈簧處于自然伸長狀態(tài).木塊B在Q點以初速度v向下運動，P、Q間的距離為L.已知木塊B在下滑過程中做勻速直線運動，與木塊A相碰后立刻一起向下運動，但不粘連，它們到達(dá)一個最低點后又向上運動，木塊B向上運動恰好能回到Q點.若木塊A靜止于P點，木塊C從Q點開始以初速度向下運動，經(jīng)歷同樣過程，最后木塊C停在斜面上的R點，求P、R間的距離L的大小。5.如圖，足夠長的水平傳送帶始終以大小為v3m/s的速度向左運動，傳送帶上有一質(zhì)量為M2kg的小木盒A，A與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為03，開始時，A與傳送帶之間保持相對靜止。先后相隔t3s有兩個光滑的質(zhì)量為m1kg的小球B自傳送帶的左端出發(fā)，以v015m/s的速度在傳送帶上向右運動。第1個球與木盒相遇后，球立即進(jìn)入盒中與盒保持相對靜止，第2個球出發(fā)后歷時t11s/3而與木盒相遇。求（取g10m/s2）（1）第1個球與木盒相遇后瞬間，兩者共同運動的速度時多大？（2）第1個球出發(fā)后經(jīng)過多長時間與木盒相遇？BAvv0（3）自木盒與第1個球相遇至與第2個球相遇的過程中，由于木盒與傳送帶間的摩擦而產(chǎn)生的熱量是多少？6.如圖所示，兩平行金屬板A、B長l8cm，兩板間距離d8cm，A板比B板電勢高300V，即UAB300V。一帶正電的粒子電量q10-10C，質(zhì)量m10-20kg，從R點沿電場中心線垂直電場線飛入電場，初速度v02106m/s，粒子飛出平行板電場后經(jīng)過界面MN、PS間的無電場區(qū)域后，進(jìn)入固定在中心線上的O點的點電荷Q形成的電場區(qū)域（設(shè)界面PS右邊點電荷的電場分布不受界面的影響）。已知兩界面MN、PS相距為L12cm，粒子穿過界面PS最后垂直打在放置于中心線上的熒光屏EF上。求（靜電力常數(shù)k9109Nm2/C2）BAv0RMNLPSOEFl（1）粒子穿過界面PS時偏離中心線RO的距離多遠(yuǎn)？（2）點電荷的電量。7光滑水平面上放有如圖所示的用絕緣材料制成的L形滑板(平面部分足夠長)，質(zhì)量為4m，距滑板的A壁為L1距離的B處放有一質(zhì)量為m，電量為+q的大小不計的小物體，物體與板面的摩擦不計整個裝置置于場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場中，初始時刻，滑板與物體都靜止試問：(1)釋放小物體，第一次與滑板A壁碰前物體的速度v1， 多大?(2)若物體與A壁碰后相對水平面的速度大小為碰前速率的35，則物體在第二次跟A碰撞之前，滑板相對于水平面的速度v2和物體相對于水平面的速度v3分別為多大?(3)物體從開始到第二次碰撞前，電場力做功為多大?(設(shè)碰撞經(jīng)歷時間極短且無能量損失)8如圖(甲)所示，兩水平放置的平行金屬板C、D相距很近，上面分別開有小孔 O和O，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌P、Q與金屬板C、D接觸良好，且導(dǎo)軌垂直放在磁感強(qiáng)度為B1=10T的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)軌間距L=0.50m，金屬棒AB緊貼著導(dǎo)軌沿平行導(dǎo)軌方向在磁場中做往復(fù)運動，其速度圖象如圖(乙)，若規(guī)定向右運動速度方向為正方向從t=0時刻開始，由C板小孔O處連續(xù)不斷地以垂直于C板方向飄入質(zhì)量為m=3.210 -21kg、電量q=1.610 -19C的帶正電的粒子(設(shè)飄入速度很小，可視為零)在D板外側(cè)有以MN為邊界的勻強(qiáng)磁場B2=10T，MN與D相距d=10cm，B1和B2方向如圖所示(粒子重力及其相互作用不計)，求 (1)0到4.Os內(nèi)哪些時刻從O處飄入的粒子能穿過電場并飛出磁場邊界MN?(2)粒子從邊界MN射出來的位置之間最大的距離為多少?9（20分）如下圖所示，空間存在著一個范圍足夠大的豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁場的磁感強(qiáng)度大小為B邊長為l的正方形金屬框abcd（下簡稱方框）放在光滑的水平地面上，其外側(cè)套著一個與方框邊長相同的U型金屬框架MNPQ（僅有MN、NQ、QP三條邊，下簡稱U型框），U型框與方框之間接觸良好且無摩擦兩個金屬框每條邊的質(zhì)量均為m，每條邊的電阻均為r （1）將方框固定不動，用力拉動U型框使它以速度垂直NQ邊向右勻速運動，當(dāng)U型框的MP端滑至方框的最右側(cè)（如圖乙所示）時，方框上的bd兩端的電勢差為多大?此時方框的熱功率為多大?（2）若方框不固定，給U型框垂直NQ邊向右的初速度，如果U型框恰好不能與方框分離，則在這一過程中兩框架上產(chǎn)生的總熱量為多少?（3）若方框不固定，給U型框垂直NQ邊向右的初速度v（），U型框最終將與方框分離如果從U型框和方框不再接觸開始，經(jīng)過時間t后方框的最右側(cè)和U型框的最左側(cè)之間的距離為s求兩金屬框分離后的速度各多大10(14分)長為0.51m的木板A，質(zhì)量為1 kg板上右端有物塊B，質(zhì)量為3kg.它們一起在光滑的水平面上向左勻速運動.速度v0=2m/s.木板與等高的豎直固定板C發(fā)生碰撞，時間極短，沒有機(jī)械能的損失物塊與木板間的動摩擦因數(shù)=0.5.g取10m/s2.求: （1）第一次碰撞后，A、B共同運動的速度大小和方向（2）第一次碰撞后，A與C之間的最大距離（結(jié)果保留兩位小數(shù)）（3）A與固定板碰撞幾次，B可脫離A板1.（1）由于物體返回后在磁場中無電場，且仍做勻速運動，故知摩擦力為0，所以物體帶正電荷且：mg=qBv2（2）離開電場后，按動能定理，有：-mg=0-mv2由式得：v2=2 m/s（3）代入前式求得：B= T（4）由于電荷由P運動到C點做勻加速運動，可知電場強(qiáng)度方向水平向右，且：（Eq-mg）mv12-0進(jìn)入電磁場后做勻速運動，故有：Eq=（qBv1+mg）由以上兩式得： 2（1）A、B、C系統(tǒng)所受合外力為零，故系統(tǒng)動量守恒，且總動量為零，故兩物塊與擋板碰撞后，C的速度為零，即（2）炸藥爆炸時有 解得 又 當(dāng)sA1 m時sB0.25m，即當(dāng)A、C相撞時B與C右板相距 A、C相撞時有： 解得1m/s，方向向左而1.5m/s，方向向右，兩者相距0.75m，故到A，B都與擋板碰撞為止，C的位移為m19.3固定時示數(shù)為F，對小球F=mgsin 整體下滑：（M+m）sin-(M+m)gcos=(M+m)a 下滑時，對小球：mgsin-F=ma 由式、式、式得 =tan 4木塊B下滑做勻速直線運動，有mgsin=mgcos B和A相撞前后，總動量守恒,mv=2mv，所以 v= 設(shè)兩木塊向下壓縮彈簧的最大長度為s,兩木塊被彈簧彈回到P點時的速度為v，則2mgcos2s=兩木塊在P點處分開后，木塊B上滑到Q點的過程：（mgsin+mgcos）L= 木塊C與A碰撞前后，總動量守恒，則3m，所以v=v設(shè)木塊C和A壓縮彈簧的最大長度為s,兩木塊被彈簧彈回到P點時的速度為v,則4mgcos2s=木塊C與A在P點處分開后，木塊C上滑到R點的過程：（3mgsin+3mgcos）L=在木塊壓縮彈簧的過程中，重力對木塊所做的功與摩擦力對木塊所做的功大小相等，因此彈簧被壓縮而具有的最大彈性勢能等于開始壓縮彈簧時兩木塊的總動能.因此，木塊B和A壓縮彈簧的初動能E木塊C與A壓縮彈簧的初動能E即E因此，彈簧前后兩次的最大壓縮量相等，即s=s綜上，得L=L-5（1）設(shè)第1個球與木盒相遇后瞬間，兩者共同運動的速度為v1,根據(jù)動量守恒定律： （1分）代入數(shù)據(jù)，解得： v1=3m/s （1分）（2）設(shè)第1個球與木盒的相遇點離傳送帶左端的距離為s，第1個球經(jīng)過t0與木盒相遇,則： （1分）設(shè)第1個球進(jìn)入木盒后兩者共同運動的加速度為a，根據(jù)牛頓第二定律：得： （1分）設(shè)木盒減速運動的時間為t1,加速到與傳送帶相同的速度的時間為t2，則：=1s （1分）故木盒在2s內(nèi)的位移為零 （1分）依題意： （2分）代入數(shù)據(jù)，解得： s=75m t0=05s （1分）（3）自木盒與第1個球相遇至與第2個球相遇的這一過程中,傳送帶的位移為S，木盒的位移為s1,則： （1分） （1分）故木盒相對與傳送帶的位移： 則木盒與傳送帶間的摩擦而產(chǎn)生的熱量是： （2分）6（1）設(shè)粒子從電場中飛出時的側(cè)向位移為h, 穿過界面PS時偏離中心線OR的距離為y，則： h=at2/2 （1分） 即： （1分）代入數(shù)據(jù)，解得： h=003m=3cm （1分）帶電粒子在離開電場后將做勻速直線運動,由相似三角形知識得： （1分）代入數(shù)據(jù)，解得: y=012m=12cm （1分）（2）設(shè)粒子從電場中飛出時沿電場方向的速度為vy，則：vy=at= 代入數(shù)據(jù)，解得: vy=15106m/s （1分）所以粒子從電場中飛出時沿電場方向的速度為： （1分）設(shè)粒子從電場中飛出時的速度方向與水平方向的夾角為，則： （1分）因為粒子穿過界面PS最后垂直打在放置于中心線上的熒光屏上，所以該帶電粒子在穿過界面PS后將繞點電荷Q作勻速圓周運動，其半徑與速度方向垂直。勻速圓周運動的半徑： （1分）由： （2分）代入數(shù)據(jù)，解得： Q=10410-8C （1分）7(1)釋放小物體，物體在電場力作用下水平向右運動，此時，滑板靜止不動，對于小物體，由動能定理得： (2)碰后小物體反彈，由動量守恒定律：得 得 之后滑板以v2勻速運動，直到與物體第二次碰撞，從第一次碰撞到第二次碰撞時，物體與滑板位移相等、時間相等、平均速度相等 (3)電場力做功等于系統(tǒng)所增加的動能 8(1)只有當(dāng)CD板間的電場力方向向上即AB棒向右運動時，粒子才可能從O運動到O，而粒子要飛出磁場邊界MN最小速度v0必須滿足： 設(shè)CD間的電壓為U，則 解得 U=25V，又U=B1Lv 解得v=5m/s.所以根據(jù)（乙）圖可以推斷在0.25st1.75s內(nèi)，粒子能穿過CD間的電場。（2）當(dāng)AB棒速度最大，即v=20m/s時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢為：=B1Lv=100V此時帶電粒子經(jīng)加速后速度為v，由動能定理有： 解得：v=100m/s 此時帶電粒子的軌道半徑為 出射點與O的水平距離為：粒子從邊界MN射出來的位置間最大距離為S=d-x=7.3cm9第（1）問8分，第（2）問6分，第（3）問6分，共20分解: （1）U型框向右運動時，NQ邊相當(dāng)于電源，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 當(dāng)如圖乙所示位置時，方框bd之間的電阻為U型框連同方框構(gòu)成的閉合電路的總電阻為 閉合電路的總電流為根據(jù)歐姆定律可知，bd兩端的電勢差為： 方框中的熱功率為 （2）在U型框向右運動的過程中，U型框和方框組成的系統(tǒng)所受外力為零，故系統(tǒng)動量守恒，設(shè)到達(dá)圖示位置時具有共同的速度v，根據(jù)動量守恒定律解得：根據(jù)能量守恒