2023屆高考物理一輪復(fù)習(xí)壓軸大題（一）

2023物理一輪復(fù)習(xí)壓軸大題(一)乙驗(yàn)裝置。該裝置需要將加速到較高速度的離子束變成中性粒子束，沒(méi)有被中性化的高速以相同的速度通過(guò)加有電壓的兩極板間，再進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)Ⅱ中，中性粒子繼續(xù)沿原方向運(yùn)動(dòng)，被接收；未被中性化的帶電粒子一部分打到下極板被吸收后不可再被利用d,極板長(zhǎng)度為√3d,吞噬板長(zhǎng)度為2d,極板間施加一垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)I,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B?,(1)當(dāng)電壓U=0時(shí)，恰好沒(méi)有粒子進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅱ,求混合粒子束進(jìn)入極板間的初速度vo等于多少?若要使所有的粒子都進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅱ,則板間電壓Uo為多少?成類平拋運(yùn)動(dòng)。則進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅱ的帶電粒子數(shù)目占總帶電粒子(3)在(2)的條件下，若電壓小幅波動(dòng)是隨時(shí)間線性變化的，規(guī)律如圖乙所示，變化周期為T,偏轉(zhuǎn)磁條件?已知粒子束單位時(shí)間有N個(gè)粒子進(jìn)入兩極板間，中性化的轉(zhuǎn)化效率為50%,磁場(chǎng)Ⅱ磁感應(yīng)強(qiáng)度B?內(nèi)吞噬板上不同位置處吞噬到的粒子數(shù)密度λ(單位長(zhǎng)度乙研制的磁約束核聚變實(shí)驗(yàn)裝置。該裝置需要將加速到較高速度的離子束變成中性粒子粒子中的中性粒子繼續(xù)沿原方向運(yùn)動(dòng)，被接收器接收；而帶電離子一部分打到下極板生偏轉(zhuǎn)被吞噬板吞噬。已知離子帶正電、電荷量為q,質(zhì)量為m,兩極板間電壓為U,間距為d,極板長(zhǎng)度(1)在極板間施加了一垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B?,使速度的離子直線通過(guò)兩極板，求B,(3)撤去極板間磁場(chǎng)B?,且B?邊界足夠大。若粒子束由兩極板中央平行于極板射入，且離子的速度范圍,磁場(chǎng),有部分帶電離子會(huì)通過(guò)兩極板進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，最終被吞噬板吞噬，滑連接，MN到左擋板的距離,MN到右擋板的距離為l+R,靠近的P、Q兩絕緣物塊(視為質(zhì)點(diǎn))的質(zhì)量分別為m和3m,P帶正電量9,Q不帶電靜止于MN處。某時(shí)刻，P以向右的速度vo與Q發(fā)生qE?=3μmg,重力加速度大小為g。(1)求P與Q第一次碰撞后瞬間各自的速度大小、(2)求PQ第2次碰撞前瞬間物塊P的速度大源電動(dòng)勢(shì)為U。,內(nèi)阻為r,導(dǎo)軌I、Ⅱ光滑相距為d,電阻不計(jì)。導(dǎo)體塊C質(zhì)量為2m、電阻為R,與I、徑為a。在M點(diǎn)靜置一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的物塊A,豎直線NN'右側(cè)有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，求A在豎直軌道PQ上運(yùn)動(dòng)的路程；(3)在某次測(cè)試中，物塊A被“炮彈”C彈性正碰后恰好能到達(dá)P點(diǎn)，要使A在整個(gè)運(yùn)動(dòng)道，求ONO'P區(qū)域內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B需滿足的條件。乙性能測(cè)試絕緣軌道一光滑圓弧BC組成，滑板靜止于光滑的水平地面上。物體P(可視為質(zhì)點(diǎn))置于滑板上面的A點(diǎn)，物體P為m?的小球Q。小球Q位于最低點(diǎn)時(shí)與物體P處于同一高度并恰好接觸?，F(xiàn)將小球Q拉至與O'同一高度(細(xì)線處于水平拉直狀態(tài)),然后由靜止釋放，小球Q向下擺動(dòng)并與物體P發(fā)生彈性碰撞，碰后Q的最大擺角小于5,物體P將在滑板上向左運(yùn)動(dòng)，從C點(diǎn)飛出后又落回滑板，最終相對(duì)滑板靜止于AB部分上某一點(diǎn)，此時(shí)Q恰好是碰后第8次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)。已知物體P的質(zhì)量為m,滑板的質(zhì)量為2m,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不(1)小球Q與物體P碰撞前瞬間細(xì)線對(duì)小球拉力的大??；(2)物體P從C點(diǎn)飛出后相對(duì)C點(diǎn)的最大高度；(3)物體P從第一次經(jīng)過(guò)B點(diǎn)到第二次經(jīng)過(guò)B點(diǎn)的時(shí)間；(4)要使物體P在相對(duì)滑板反向運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，相對(duì)地面有向右運(yùn)動(dòng)的速度，實(shí)現(xiàn)上值范圍(結(jié)果用cos5表示)。摩擦因數(shù)分別為μ=0.1和μ?=0.4,且最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。開(kāi)始時(shí)滑板N緊靠凹槽的左端，P靜止于B點(diǎn)，P以v=4m/s的初速度從A點(diǎn)沿圓弧自由滑下，在B點(diǎn)與B發(fā)生彈性碰撞。當(dāng)B滑到C點(diǎn)(2)BC的長(zhǎng)度為多少?年，中國(guó)科學(xué)家王淦昌發(fā)現(xiàn)反西格馬負(fù)超子所用的探測(cè)器就是24升丙烷泡室。為了個(gè)簡(jiǎn)化模型。如圖甲所示，三維坐標(biāo)系中yoz平面的右側(cè)存在平行z軸方向周期性變化的磁場(chǎng)B(圖中未畫出)和沿y軸正方向豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)?，F(xiàn)將一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的高能粒子從xoy平面內(nèi)的P點(diǎn)沿x軸正方向水平拋出，粒子第一次經(jīng)過(guò)x軸時(shí)恰好經(jīng)過(guò)O點(diǎn)，此時(shí)速度大小為vo,方向與x軸正方向的夾角為45°。己知電場(chǎng)強(qiáng)度大小,從粒子通過(guò)O點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變(1)求拋出點(diǎn)P的坐標(biāo)；(2)求粒子從第1次經(jīng)過(guò)x軸到第2次經(jīng)過(guò)x軸的時(shí)間ti;(3)求粒子第n次經(jīng)過(guò)x軸時(shí)的x坐標(biāo)；(4)若t=to時(shí)撤去yoz右側(cè)的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，同時(shí)在整個(gè)空間加上沿y軸正方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),求粒子向上運(yùn)動(dòng)到離xoz平面最遠(yuǎn)時(shí)的坐標(biāo)。甲乙(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；2023物理一輪復(fù)習(xí)壓軸大題(一)【詳解】(1)設(shè)4s末金屬桿ab的速度是V,則有△時(shí)間內(nèi)電容器兩端電壓變化量△t時(shí)間內(nèi)電容器的電荷變化量根據(jù)導(dǎo)體受到的安培力根據(jù)牛頓第二定律解得故(2)4s末開(kāi)關(guān)接2時(shí)金屬桿ab恰好可以勻速下滑，則有解得(3)桿ab與“聯(lián)動(dòng)雙桿”發(fā)生碰撞的過(guò)程中動(dòng)量守恒，設(shè)碰后共同速度為v?,則有得桿ab在傾斜軌道下滑階段，通過(guò)定值電阻R的電流恒定為故設(shè)此過(guò)程定值電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q?,則由電路關(guān)系可知ef穿出水平導(dǎo)軌Ⅲ區(qū)后至cd穿出水平導(dǎo)軌Ⅲ區(qū)勻強(qiáng)磁場(chǎng)過(guò)程，閉合回路等效總電阻為據(jù)能量守恒定律，此過(guò)程閉合回路產(chǎn)生的總焦耳熱為Q,則設(shè)此過(guò)程定值電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為則由電路串并聯(lián)關(guān)系可知綜上所述，整個(gè)過(guò)程中定值電阻R上產(chǎn)生焦耳熱Q為2.(1);(2);(3)見(jiàn)解析,【詳解】(1)當(dāng)電壓U=0時(shí)，恰好沒(méi)有粒子進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅱ,則從下極板邊緣進(jìn)入的粒子恰好打到上極板右邊緣，如圖所示根據(jù)幾何關(guān)系有解得粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)解得若要使所有的粒子都進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅱ,則粒子必定在極板間做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則有解得(2)對(duì)于恰好做類平拋到達(dá)下極板右邊緣的粒子有進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅱ的帶電粒子數(shù)目占總帶電粒子數(shù)目的比例為解得(3)帶電粒子在極板間的運(yùn)動(dòng)可以近似看成類平拋運(yùn)動(dòng)，則粒子射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度偏轉(zhuǎn)角粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)沿x軸正方向上移動(dòng)的距離可見(jiàn)，此值與偏轉(zhuǎn)電壓無(wú)關(guān)，則射出的粒子能當(dāng)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度取最大值4B/時(shí)，吞噬板上時(shí)間T內(nèi)接受到的最大數(shù)密度為由于電壓與時(shí)間是線性關(guān)系，而在電磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)當(dāng)d<x≤2d時(shí)，有;(2)r=√2d;(3)將代入得(2)由離子在磁場(chǎng)B?中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力提供向心力得令令為增函數(shù)，則有L的取值范圍為所以P與Q第一次碰撞后瞬間各自的速度大小為(2)P與Q第一次碰撞后Q向右做勻減速運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得解得Q向右運(yùn)動(dòng)的位移P與Q第一次碰撞后向左運(yùn)動(dòng)，到PQ第2次碰撞前瞬間物塊P受摩擦力做功對(duì)P在與Q第一次碰撞后向左運(yùn)動(dòng)，到PQ第2次碰撞前瞬間利用動(dòng)能定理PQ第2次碰撞前瞬間物塊P的速度大小(3)PQ第2次碰撞由動(dòng)量定理和能量守恒,則Q勻速運(yùn)動(dòng)到圓弧軌道。小滑塊滑上圓弧做圓周運(yùn)動(dòng)，到A點(diǎn)正好速度最大，等效重力場(chǎng)的加速度為【詳解】(1)開(kāi)關(guān)閉合后，通過(guò)導(dǎo)體塊C的電流大小為根據(jù)左手定則可判斷出其受安培力的方向向右，其和故碰后C和A的速度分別為和(2)對(duì)C有物塊A在N→P中運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力不做功，有故物塊A在P→Q中運(yùn)動(dòng)時(shí)，有設(shè)物塊在豎直軌道PQ上運(yùn)動(dòng)的路程為h,對(duì)物塊A全過(guò)程分析，有故A在豎直軌道PQ上運(yùn)動(dòng)的路程為15L?。(3)因要求A在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不脫離軌道，當(dāng)A從P滑回N點(diǎn)時(shí)，洛倫茲力指向O,A可能離開(kāi)軌道，設(shè)A相對(duì)OP轉(zhuǎn)動(dòng)θ角，其速度為v,對(duì)軌道的壓力為Fv,有故物體離開(kāi)滑板后兩物體水平方向都做勻速直線運(yùn)動(dòng)，因此水平相對(duì)位置(3)物塊P到B時(shí)水平方向動(dòng)量守恒可得第一次經(jīng)過(guò)B點(diǎn)速度由于Q的最大擺角小于5°,則Q碰后做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，由于恰好是碰后第8次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)，則有7.(1)0.8m/s2;(2);(3)(2)當(dāng)B滑到C點(diǎn)之后有L=1.9mx=0.08m【詳解】(1)粒子做平拋運(yùn)動(dòng)，由于經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)方向與x軸正方向的夾角為45°,則有根據(jù)平拋規(guī)律得解得(2)根據(jù)題意有即重力與電場(chǎng)力平衡，由洛倫茲力提供向心力，則有,,解得可知粒子從第一次經(jīng)過(guò)x軸到第二次經(jīng)過(guò)x軸時(shí)，對(duì)應(yīng)的圓心角為90°,則(3)由于可知0~b,粒子剛好轉(zhuǎn)過(guò)180°,之后磁場(chǎng)大小方向都變了，則偏轉(zhuǎn)方向變了。由洛倫茲力提供向心力得解得,t~2t,粒子轉(zhuǎn)過(guò)90°,同理得，時(shí)間在2t～3與0~6的運(yùn)動(dòng)軌跡大小一樣，只是偏轉(zhuǎn)方向不一樣，3t～41與o~20的運(yùn)動(dòng)軌跡大小一樣，只是偏轉(zhuǎn)方向不一樣，綜上所述，得到粒子一個(gè)周期則粒子第n次經(jīng)過(guò)x軸時(shí)的x坐標(biāo)為(4)t=to時(shí)，把速度分解到水平方向和豎直方向，即,因此粒子向上運(yùn)動(dòng)到離xoz平面最遠(yuǎn)時(shí)的坐標(biāo)a【詳解】(1)導(dǎo)體棒ef恰好能靜止