高中物理精選試題(較難)

1、高中物理精選試題（較難）1如圖所示將一光滑的半圓槽置于光滑水平面上，槽的左側(cè)有一固定在水平面上的物塊。今讓一小球自左側(cè)槽口A的正上方從靜止開始落下，與圓弧槽相切自A點進入槽內(nèi)，則以下結(jié)論中正確的是 A小球在半圓槽內(nèi)運動的全過程中，只有重力對它做功B小球在半圓槽內(nèi)運動的全過程中，小球與半圓槽在水平方向動量不守恒C小球自半圓槽的最低點B向C點運動的過程中，小球與半圓槽在水平方向動量守恒D小球離開C點以后，將做豎直上拋運動【答案】BCm1m2F2如圖，在光滑水平面上有一質(zhì)量為m1的足夠長的木板，其上疊放一質(zhì)量為m2的木塊。假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等?，F(xiàn)給木塊施加一隨時間t增大的

2、水平力F=kt（k是常數(shù)），木板和木塊加速度的大小分別為a1和a2，下列反映a1和a2變化的圖線中正確的是atOa1a2atOa1a2atOa1a2atOa1a2A B C D【答案】A3如圖所示，串聯(lián)阻值為的閉合電路中，面積為的正方形區(qū)域abcd存在一個方向垂直紙面向外、磁感應(yīng)強度均勻增加且變化率為k的勻強磁場，abcd的電阻值也為，其他電阻不計電阻兩端又向右并聯(lián)一個平行板電容器在靠近板處由靜止釋放一質(zhì)量為、電量為的帶電粒子（不計重力），經(jīng)過板的小孔進入一個垂直紙面向內(nèi)、磁感應(yīng)強度為的圓形勻強磁場，已知該圓形勻強磁場的半徑為。求：(1)電容器獲得的電壓；(2)帶電粒子從小孔射入勻強磁場時的速

3、度；(3)帶電粒子在圓形磁場運動時的軌道半徑及它離開磁場時的偏轉(zhuǎn)角【答案】(1) (2) (3) 它離開磁場時的偏轉(zhuǎn)角為90°4如圖所示，在以O(shè)為圓心，半徑為R=10cm的圓形區(qū)域內(nèi)，有一個水平方向的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B2=0.1T，方向垂直紙面向外。M、N為豎直平行放置的相距很近的兩金屬板， S1、S2為M、N板上的兩個小孔，且S1、S2跟O點在垂直極板的同一水平直線上。金屬板M、N與一圓形金屬線圈相連，線圈的匝數(shù)n=1000匝，面積S=0.2m2，線圈內(nèi)存在著垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小隨時間變化的規(guī)律為B1=B0+kt（T），其中B0、k為常數(shù)。另有一水平放置

4、的足夠長的熒光屏D，O點跟熒光屏D之間的距離為H=2R。比荷為2×105 C/kg的正離子流由S1進入金屬板M、N之間后，通過S2向磁場中心射去，通過磁場后落到熒光屏D上。離子的初速度、重力、空氣阻力及離子之間的作用力均可忽略不計。問：（1）k值為多少可使正離子垂直打在熒光屏上（2）若k=0.45T/s，求正離子到達熒光屏的位置。【答案】(1) T/s （2cm 5在高能物理研究中，粒子回旋加速器起著重要作用，如圖甲為它的示意圖。它由兩個鋁制D型金屬扁盒組成，兩個D形盒正中間開有一條窄縫。兩個D型盒處在勻強磁場中并接有高頻交變電壓。圖乙為俯視圖，在D型盒上半面中心S處有一正離子源，它

5、發(fā)出的正離子，經(jīng)狹縫電壓加速后，進入D型盒中。在磁場力的作用下運動半周，再經(jīng)狹縫電壓加速。如此周而復(fù)始，最后到達D型盒的邊緣，獲得最大速度，由導(dǎo)出裝置導(dǎo)出。已知正離子的電荷量為q，質(zhì)量為m，加速時電極間電壓大小為U，磁場的磁感應(yīng)強度為B，D型盒的半徑為R。每次加速的時間很短，可以忽略不計。正離子從離子源出發(fā)時的初速度為零，求（1）為了使正離子每經(jīng)過窄縫都被加速，求交變電壓的頻率（2）求離子能獲得的最大動能（3）求離子第1次與第n次在下半盒中運動的軌道半徑之比。 B甲SB乙【答案】（1）（2）（3）（n = 1, 2, 3 ）6如圖所示，在一光滑水平的桌面上，放置一質(zhì)量為M寬為L的足夠長“U”形

6、框架，其ab部分電阻為R，框架其他部分的電阻不計垂直框架兩邊放一質(zhì)量為m電阻為R的金屬棒cd，它們之間的動摩擦因數(shù)為，棒通過細線跨過一定滑輪與勁度系數(shù)為k另一端固定的輕彈簧相連開始彈簧處于自然狀態(tài)，框架和棒均靜止現(xiàn)在讓框架在大小為2 mg的水平拉力作用下，向右做加速運動，引起棒的運動可看成是緩慢的水平桌面位于豎直向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B問：(1)框架和棒剛開始運動的瞬間，框架的加速度為多大?(2)框架最后做勻速運動(棒處于靜止?fàn)顟B(tài))時的速度多大?(3)若框架通過位移s后開始勻速運動，已知彈簧彈性勢能的表達式為(x為彈簧的形變量)，則在框架通過位移s的過程中，回路中產(chǎn)生的電熱為多少?【答

7、案】 （1） （2）（3）7如圖甲所示，加速電場的加速電壓為U0 = 50 V，在它的右側(cè)有水平正對放置的平行金屬板a、b構(gòu)成的偏轉(zhuǎn)電場，且此區(qū)間內(nèi)還存在著垂直紙面方向的勻強磁場B0已知金屬板的板長L = 01 m，板間距離d = 01 m，兩板間的電勢差uab隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示緊貼金屬板a、b的右側(cè)存在半圓形的有界勻強磁場，磁感應(yīng)強度B = 001 T，方向垂直紙面向里，磁場的直徑MN = 2R = 02 m即為其左邊界，并與中線OO垂直，且與金屬板a的右邊緣重合于M點兩個比荷相同、均為q/m = 1×108 C/kg的帶正電的粒子甲、乙先后由靜止開始經(jīng)過加速電場后，再沿兩

8、金屬板間的中線OO 方向射入平行板a、b所在的區(qū)域不計粒子所受的重力和粒子間的相互作用力，忽略偏轉(zhuǎn)電場兩板間電場的邊緣效應(yīng)，在每個粒子通過偏轉(zhuǎn)電場區(qū)域的極短時間內(nèi)，偏轉(zhuǎn)電場可視作恒定不變（1）若粒子甲由t = 005 s時飛入，恰能沿中線OO 方向通過平行金屬板a、b正對的區(qū)域，試分析該區(qū)域的磁感應(yīng)強度B0的大小和方向；（2）若撤去平行金屬板a、b正對區(qū)域的磁場，粒子乙恰能以最大動能飛入半圓形的磁場區(qū)域，試分析該粒子在該磁場中的運動時間uab/×102 V圖乙t/s020.20.40.60.8v0O¢MN圖甲OmqabU0【答案】（1），方向垂直向里（2）8如圖，P、Q為某

9、地區(qū)水平地面上的兩點，在P點正下方一球形區(qū)域內(nèi)儲藏有石油，假定區(qū)域周圍巖石均勻分布，密度為；石油密度遠小于，可將上述球形區(qū)域視為空腔。如果沒有這一空腔，則該地區(qū)重力加速度（正常值）沿豎直方向；當(dāng)存在空腔時，該地區(qū)重力加速度的大小和方向會與正常情況有微小偏高。重力加速度在原堅直方向（即PO方向）上的投影相對于正常值的偏離叫做“重力加速度反?！?。為了探尋石油區(qū)域的位置和石油儲量，常利用P點附近重力加速度反?，F(xiàn)象。已知引力常數(shù)為G。（1）設(shè)球形空腔體積為V，球心深度為d（遠小于地球半徑），=x，求空腔所引起的Q點處的重力加速度反常（2）若在水平地面上半徑L的范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)：重力加速度反常值在與（k>

10、;1）之間變化，且重力加速度反常的最大值出現(xiàn)在半為L的范圍的中心,如果這種反常是由于地下存在某一球形空腔造成的，試求此球形空腔球心的深度和空腔的體積?！敬鸢浮?（1）如果將近地表的球形空腔填滿密度為的巖石,則該地區(qū)重力加速度便回到正常值.因此,重力加速度反常可通過填充后的球形區(qū)域產(chǎn)生的附加引力來計算,式中的m是Q點處某質(zhì)點的質(zhì)量,M是填充后球形區(qū)域的質(zhì)量,而r是球形空腔中心O至Q點的距離在數(shù)值上等于由于存在球形空腔所引起的Q點處重力加速度改變的大小.Q點處重力加速度改變的方向沿OQ方向,重力加速度反常是這一改變在豎直方向上的投影聯(lián)立以上式子得 ,（2）由式得,重力加速度反常的最大值和最小值分別

11、為由提設(shè)有、聯(lián)立以上式子得,地下球形空腔球心的深度和空腔的體積分別為,9如圖所示，MN是豎直平面內(nèi)的1/4圓弧軌道，絕緣光滑，半徑R=lm。軌道區(qū)域存在E = 4N/C、方向水平向右的勻強電場。長L1=5 m的絕緣粗糖水平軌道NP與圓弧軌道相切于N點。質(zhì)量、電荷量的金屬小球a從M點由靜止開始沿圓弧軌道下滑，進人NP軌道隨線運動，與放在隨右端的金屬小球b發(fā)生正碰，b與a等大,不帶電，b與a碰后均分電荷量，然后都沿水平放置的A、C板間的中線進入兩板之間。已知小球a恰能從C板的右端飛出，速度為，小球b打在A板的D孔，D孔距板基端，A,C板間電勢差,A, C板間有勻強磁場，磁感應(yīng)強度5=0.2T，板間

12、距離d=2m,電場和磁編僅存在于兩板之間。g=10m/s2求：(1)小球a運動到N點時，軌道對小球的支持力FN多大?(2 )碰后瞬間，小球a和b的速度分別是多大？(3 )粗糙絕緣水平面的動摩擦因數(shù)是多大？【答案】(1)設(shè)小球a運動到N點時的速度為vao，則magR + qaER = mavao2 （2分） FN mag= mavao2/R （2分） 解得vao = 10m/s，F(xiàn)N = 11 N （ 1分 ）(2)設(shè)a、b碰撞后電荷量分布是和，則=0.5 C。設(shè)碰后小球a速度為va2，由動能定理有 （2分） 得va2 = 4m/s 1分 對小球b有：mbg = 0.5 N，F(xiàn)b電= 0.5 N

13、即mbg = Fb電，所以，小球b向上做勻速圓周運動。 （ 1分 ）設(shè)小球b做勻速圓周運動的半徑為r，則 （2分） 設(shè)小球b碰后速度為vb2，則 （2分） 解得r = 4m，vb2= 8 m/s （ 1分 ） (3)設(shè)碰撞前，小球a的速度設(shè)為va1，由動量守恒定律有mava1= mava2+ mbvb2 （2分） va1= 8 m/s小球a從N至P過程中，由動能定理有magL1 = mava12mavao2 （2分）解得 =0. 36 （ 1分 ）10如圖所示，兩足夠長的平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角=30°，導(dǎo)軌電阻不計，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直于導(dǎo)

14、軌平面向上。長為的金屬棒垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為、電阻為rR。兩金屬導(dǎo)軌的上端連接一個燈泡，燈泡的電阻RLR，重力加速度為g?，F(xiàn)閉合開關(guān)S，給金屬棒施加一個方向垂直于桿且平行于導(dǎo)軌平面向上的、大小為Fmg的恒力，使金屬棒由靜止開始運動，當(dāng)金屬棒達到最大速度時，燈泡恰能達到它的額定功率。求：（1）金屬棒能達到的最大速度vm；（2）燈泡的額定功率PL；（3）金屬棒達到最大速度的一半時的加速度a；（4）若金屬棒上滑距離為L時速度恰達到最大，求金屬棒由靜止開始上滑4L的過程中，金屬棒上產(chǎn)生的電熱Qr?！敬鸢浮浚?）（2）（3）（4）11（18分）如圖所示，以A

15、、B和C、D為斷點的兩半圓形光滑軌道固定于豎直平面內(nèi)，一滑板靜止在光滑的地面上，左端緊靠B點，上表面所在平面與兩半圓分別相切于B、C兩點，一物塊（視為質(zhì)點）被輕放在水平勻速運動的傳送帶上E點，運動到A點時剛好與傳送帶速度相同，然后經(jīng)A點沿半圓軌道滑下，再經(jīng)B點滑上滑板，滑板運動到C點時被牢固粘連。物塊可視為質(zhì)點，質(zhì)量為m,滑板質(zhì)量為M=2m，兩半圓半徑均為R,板長l=6.5R,板右端到C點的距離L在R<L<5R范圍內(nèi)取值，E點距A點的距離s=5R，物塊與傳送帶、物塊與滑板間的動摩擦因數(shù)均為，重力加速度g已知。(1)求物塊滑到B點的速度大小;(2)求物塊滑到B點時所受半圓軌道的支持力

16、的大小;(3)物塊在滑板上滑動過程中，當(dāng)物塊與滑板達到共同速度時，測得它們的共同速度為。試討論物塊從滑上滑板到離開右端的過程中，克服摩擦力做的功與L的關(guān) 系;并判斷物塊能否滑到CD軌道的中點?！敬鸢浮浚?）（2）10mg（3）見解析12如圖所示，一端封閉的兩條平行光滑長導(dǎo)軌相距L，距左端L處的右側(cè)一段彎成半徑為的四分之一圓弧，圓弧導(dǎo)軌的左、右兩段處于高度相差的水平面上。以弧形導(dǎo)軌的末端點O為坐標(biāo)原點，水平向右為x軸正方向，建立Ox坐標(biāo)軸。圓弧導(dǎo)軌所在區(qū)域無磁場；左段區(qū)域存在空間上均勻分布，但隨時間t均勻變化的磁場B（t），如圖2所示；右段區(qū)域存在磁感應(yīng)強度大小不隨時間變化，只沿x方向均勻變化的

17、磁場B（x），如圖3所示；磁場B（t）和B（x）的方向均豎直向上。在圓弧導(dǎo)軌最上端，放置一質(zhì)量為m的金屬棒ab，與導(dǎo)軌左段形成閉合回路，金屬棒由靜止開始下滑時左段磁場B（t）開始變化，金屬棒與導(dǎo)軌始終接觸良好，經(jīng)過時間t0金屬棒恰好滑到圓弧導(dǎo)軌底端。已知金屬棒在回路中的電阻為R，導(dǎo)軌電阻不計，重力加速度為g。（1）求金屬棒在圓弧軌道上滑動過程中，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E；（2）如果根據(jù)已知條件，金屬棒能離開右段磁場B（x）區(qū)域，離開時的速度為v，求金屬棒從開始滑動到離開右段磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q;（3）如果根據(jù)已知條件，金屬棒滑行到x=x1，位置時停下來，a求金屬棒在水平軌道上滑動過程中遁過導(dǎo)體棒的電荷量q；b通過計算，確定金屬棒在全部運動過程中感應(yīng)電流最大時的位置。【答案】（1）L2 B0/t0（2）+ mgL/2-mv2（3）金屬棒在x=0處，感應(yīng)電流最大為了有效地將重物從深井中提出，現(xiàn)用小車利