高考物理難題集錦(一)含答案.doc

高考物理難題集錦（一）1、如圖所示，在直角坐標(biāo)系xOy平面的第象限內(nèi)有半徑為R的圓O1分別與x軸、y軸相切于C（-R，0）、D（0，R） 兩點(diǎn)，圓O1內(nèi)存在垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B與y軸負(fù)方向平行的勻強(qiáng)電場左邊界與y軸重合，右邊界交x軸于G點(diǎn)，一帶正電的粒子A（重力不計(jì)）電荷量為q、質(zhì)量為m，以某一速率垂直于x軸從C點(diǎn)射入磁場，經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)恰好從D點(diǎn)進(jìn)入電場，最后從G點(diǎn)以與x軸正向夾角為45的方向射出電場求：（1）OG之間的距離；（2）該勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E；（3）若另有一個(gè)與A的質(zhì)量和電荷量相同、速率也相同的粒子A，從C點(diǎn)沿與x軸負(fù)方向成30角的方向射入磁場，則粒子A再次回到x軸上某點(diǎn)時(shí)，該點(diǎn)的坐標(biāo)值為多少？2、如圖所示，光滑絕緣水平面的上方空間被豎直的分界面MN分隔成兩部分，左側(cè)空間有一水平向右的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小，右側(cè)空間有長為R0.114m的絕緣輕繩，繩的一端固定于O點(diǎn)，另一端拴一個(gè)質(zhì)量為m小球B在豎直面內(nèi)沿順時(shí)針方向做圓周運(yùn)動，運(yùn)動到最低點(diǎn)時(shí)速度大小vB10m/s（小球B在最低點(diǎn)時(shí)與地面接觸但無彈力）。在MN左側(cè)水平面上有一質(zhì)量也為m，帶電量為的小球A，某時(shí)刻在距MN平面L位置由靜止釋放，恰能與運(yùn)動到最低點(diǎn)的B球發(fā)生正碰，并瞬間粘合成一個(gè)整體C。（取g10m/s2）（1）如果L0.2m，求整體C運(yùn)動到最高點(diǎn)時(shí)的速率。（結(jié)果保留1位小數(shù)）（2）在（1）條件下，整體C在最高點(diǎn)時(shí)受到細(xì)繩的拉力是小球B重力的多少倍？（結(jié)果取整數(shù)）（3）若碰后瞬間在MN的右側(cè)空間立即加上一水平向左的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小，當(dāng)L滿足什么條件時(shí)，整體C可在豎直面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動。（結(jié)果保留1位小數(shù)）3、如右圖甲所示,間距為d的平行金屬板MN與一對光滑的平行導(dǎo)軌相連,平行導(dǎo)軌間距L=d/2，一根導(dǎo)體棒ab以一定的初速度向右勻速運(yùn)動，棒的右側(cè)存在一個(gè)垂直紙面向里，大小為B的勻強(qiáng)磁場。棒進(jìn)入磁場的同時(shí)，粒子源P釋放一個(gè)初速度為0的帶電粒子，已知帶電粒子質(zhì)量為m,電量為q.粒子能從N板加速到M板，并從M板上的一個(gè)小孔穿出。在板的上方，有一個(gè)環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在大小也為B，垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場。已知外圓半徑為2d， 里圓半徑為d.兩圓的圓心與小孔重合（粒子重力不計(jì)）（1）判斷帶電粒子的正負(fù)，并求當(dāng)ab棒的速度為v0時(shí)，粒子到達(dá)M板的速度v；（2）若要求粒子不能從外圓邊界飛出，則v0的取值范圍是多少？（3）若棒ab的速度v0只能是，則為使粒子不從外圓飛出，則可以控制導(dǎo)軌區(qū)域磁場的寬度S（如圖乙所示），那該磁場寬度S應(yīng)控制在多少范圍內(nèi)4、如圖21所示，兩根金屬平行導(dǎo)軌MN和PQ放在水平面上，左端向上彎曲且光滑，導(dǎo)軌間距為L，電阻不計(jì)。水平段導(dǎo)軌所處空間有兩個(gè)有界勻強(qiáng)磁場，相距一段距離不重疊，磁場左邊界在水平段導(dǎo)軌的最左端，磁感強(qiáng)度大小為B，方向豎直向上；磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B，方向豎直向下。質(zhì)量均為m、電阻均為R的金屬棒a和b垂直導(dǎo)軌放置在其上，金屬棒b置于磁場的右邊界CD處?，F(xiàn)將金屬棒a從彎曲導(dǎo)軌上某一高處由靜止釋放，使其沿導(dǎo)軌運(yùn)動。設(shè)兩金屬棒運(yùn)動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。（1）若水平段導(dǎo)軌粗糙，兩金屬棒與水平段導(dǎo)軌間的最大摩擦力均為mg，將金屬棒a從距水平面高度h處由靜止釋放。求：金屬棒a剛進(jìn)入磁場時(shí)，通過金屬棒b的電流大??；若金屬棒a在磁場內(nèi)運(yùn)動過程中，金屬棒b能在導(dǎo)軌上保持靜止，通過計(jì)算分析金屬棒a釋放時(shí)的高度h應(yīng)滿足的條件；（2）若水平段導(dǎo)軌是光滑的，將金屬棒a仍從高度h處由靜止釋放，使其進(jìn)入磁場。設(shè)兩磁場區(qū)域足夠大，求金屬棒a在磁場內(nèi)運(yùn)動過程中，金屬棒b中可能產(chǎn)生焦耳熱的最大值。5、如圖所示，有一質(zhì)量為M=2kg的平板小車靜止在光滑的水平地面上，現(xiàn)有質(zhì)量均為m=1kg的小物塊A和B（均可視為質(zhì)點(diǎn)），由車上P處分別以初速度v1=2m/s向左和v2=4m/s向右運(yùn)動，最終A、B兩物塊恰好停在小車兩端沒有脫離小車。已知兩物塊與小車間的動摩擦因數(shù)都為=0.1，取g=10m/s2。求：（1）小車的長度L；（2）A在小車上滑動的過程中產(chǎn)生的熱量；（3）從A、B開始運(yùn)動計(jì)時(shí)，經(jīng)5s小車離原位置的距離。6、如圖甲所示，光滑的平行金屬導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌間距為l，左側(cè)接一阻值為R的電阻。在MN與PQ之間存在垂直軌道平面的有界勻強(qiáng)磁場，磁場寬度為d。一質(zhì)量為m的金屬棒ab置于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，不計(jì)導(dǎo)軌和金屬棒的電阻。金屬棒ab受水平力F=（N）的作用，其中x為金屬棒距MN的距離，F(xiàn)與x的關(guān)系如圖乙所示。金屬棒ab從磁場的左邊界由靜止開始運(yùn)動，通過電壓傳感器測得電阻R兩端電壓隨時(shí)間均勻增大。已知l1m，m1kg，R0.5W，d1m。問：（1）金屬棒剛開始運(yùn)動時(shí)的加速度為多少？并判斷該金屬棒在磁場中做何種運(yùn)動。（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為多少？（3）若某時(shí)刻撤去外力F后棒的速度v隨位移s的變化規(guī)律滿足（v0為撤去外力時(shí)的速度，s為撤去外力F后的位移），且棒運(yùn)動到PQ處時(shí)恰好靜止，則外力F作用的時(shí)間為多少？（4）在（3）的情況下，金屬棒從MN運(yùn)動到PQ的整個(gè)過程中左側(cè)電阻R產(chǎn)生的熱量約為多少？7、如圖，光滑的平行金屬導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌間距為L，左側(cè)接一阻值為R的電阻。矩形區(qū)域abfe內(nèi)存在垂直軌道平面向下的有界勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。導(dǎo)軌上ac段和bd段單位長度的電阻為r0，導(dǎo)軌其余部分電阻不計(jì)，且ac=bd=x1。一質(zhì)量為m，電阻不計(jì)的金屬棒MN置于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。金屬棒受到一個(gè)水平拉力作用，從磁場的左邊界由靜止開始作勻加速直線運(yùn)動，加速度大小為a。棒運(yùn)動到cd處撤去外力，此后棒的速度vt隨位移x的變化規(guī)律滿足，且棒在運(yùn)動到磁場右邊界ef處恰好靜止。求： （1）用法拉第電磁感應(yīng)定律導(dǎo)出本題中金屬棒在區(qū)域abdc內(nèi)切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢隨時(shí)間t變化的表達(dá)式； （2）df的長度x2應(yīng)滿足什么條件； （3）金屬棒運(yùn)動過程中流過電阻R的最大電流值和最小電流值。 8、如圖，凹槽水平底面寬度s=0.3m，左側(cè)高度H=0.45m，右側(cè)高度h=0.25m。凹槽的左側(cè)直面與光滑的水平面BC相接，水平面左側(cè)與水平傳送帶AB相接且相切，凹槽右側(cè)豎直面與平面MN相接。傳送帶以m/s速度轉(zhuǎn)動，將小物塊P1輕放在傳送帶的A端，P1通過傳帶后與靜置于C點(diǎn)的小物塊P2發(fā)生彈性碰撞。P2的質(zhì)量m=1kg，P1的質(zhì)量是P2質(zhì)量的k倍（已知重力加速度g=10m/s2，P1與傳送帶間的動摩擦因素，L=1.5m，不計(jì)空氣阻力。）（1）求小物塊P1到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度大??；（2）若小物塊P2碰撞后第一落點(diǎn)在M點(diǎn)，求碰撞后P2的速度大??；Ks5u（3）設(shè)小物塊P2的第一落點(diǎn)與凹槽左側(cè)豎直面的水平距離為x，試求x的表達(dá)式。9、如圖，MN、PQ為固定在同一豎直平面內(nèi)的兩根水平導(dǎo)軌，兩導(dǎo)軌相距d=10cm，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。ab、ef為兩根金屬棒，ab的電阻R1=0.4，質(zhì)量m1=1kg，ef的電阻R2=0.6，質(zhì)量m2=2kg。金屬棒ab豎直立于兩導(dǎo)軌間，可沿著導(dǎo)軌在水平方向平動。金屬棒ef下端用鉸鏈與導(dǎo)軌PQ鏈接，可在兩導(dǎo)軌間轉(zhuǎn)動，ef的上端與導(dǎo)軌MN的下表面搭接，金屬棒ef與導(dǎo)軌成60角。兩棒與導(dǎo)軌保持良好接觸，不計(jì)各處摩擦。整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T、方向垂直于導(dǎo)軌的水平磁場中。t=0時(shí)起，給金屬棒ab施加一水平向左的力F1，使金屬棒ab向左運(yùn)動，同時(shí)給金屬棒ef的上端施加一垂直于ef斜向上的力F2（F2在圖示豎直平面內(nèi)），F(xiàn)2隨時(shí)間的變化滿足：F2=（0.01t+5）N，在金屬棒ab向左運(yùn)動的過程中，金屬棒ef與導(dǎo)軌MN保持搭接但恰好無壓力。重力加速度g取10m/s2。試求：（1）金屬棒ab的速度隨時(shí)間變化的關(guān)系式，并說明其運(yùn)動性質(zhì)。（2）在05s內(nèi)，通過金屬棒ab的電量。（3）第5s末，F(xiàn)1的瞬時(shí)功率。10、如圖所示，兩平行的光滑金屬導(dǎo)軌安裝在一傾角為的光滑絕緣斜面上，導(dǎo)軌間距為L，電阻忽略不計(jì)且足夠長，一寬度為d的有界勻強(qiáng)磁場垂直于斜面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。另有一長為2d的絕緣桿將一導(dǎo)體棒和一邊長為d（d 時(shí)，當(dāng)導(dǎo)體棒加速運(yùn)動到cd處時(shí)，。（1分） 8、解：（1）若P1從A點(diǎn)滑至B點(diǎn)過程中一直加速，根據(jù)動能定理有：Ks5u（2分） 解得在B點(diǎn)的速度 m/s m/s （1分） 說明P1從A點(diǎn)滑至B點(diǎn)是先加速后勻速，則P1到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度大小為： m/s （1分）（2）小球P2從B點(diǎn)到M點(diǎn)，根據(jù)平拋運(yùn)動規(guī)律有：得下落時(shí)間 （2分）由解得小球P1從C點(diǎn)拋出時(shí)的速度=1.5m/s （2分）（3）根據(jù)動量守恒定律有： （1分） 根據(jù)能量守恒有： （1分） 解得： （1分） 若P2落在MN水平面，則 解得 （1分） 即當(dāng)時(shí)， （1分）當(dāng)P2落在凹槽底面時(shí)，落地時(shí)間 （1分）最大拋出速度 （1分）所以若P2落在凹槽底面時(shí)，則，解得 （1分）即當(dāng)時(shí)， （1分）當(dāng)時(shí)，P2落在右側(cè)豎直面上，故 Ks5u（1分）9、解：（1）金屬棒ab、ef受到的安培力大小分別用F1A、F2A表示。對金屬棒ef，由力矩平衡得：， （1分）其中F2=（0.01t+5）N，m2g=20N可得：F2A=0.02t N （1分）又 （1分）即有： （1分）可得：（m/s） （1分）所以金屬棒ab向左做初速度為0、加速度為的勻加速直線運(yùn)動。 （1分）（2）在05s內(nèi)：金屬棒ab的位移： （1分）通過金屬棒ab的電量： （2分）（3）在第5s末： （1分） （1分）即有： （1分）所以F1的瞬時(shí)功率為 （2分）10、（1）ma= BIL- mgsin，可得a=- gsin（3分）（2）設(shè)裝置由靜止釋放到導(dǎo)體棒運(yùn)動到磁場下邊界的過程中，安培力對線框做功的大小為W， 根據(jù)動能定理有：0-0=BILd-mgsin4d-W解得W= BILd -4mgdsin線框中產(chǎn)生的熱量Q=W=