沖刺2022屆高考物理大題限時(shí)集訓(xùn)預(yù)測(cè)卷03（江蘇專用解析）

沖刺2022屆高考物理大題限時(shí)集訓(xùn)

(江蘇專用)預(yù)測(cè)卷03

14、如圖甲所示，。點(diǎn)為單擺的固定懸點(diǎn)，將力傳感器接在擺球與0點(diǎn)之間?，F(xiàn)將質(zhì)量為機(jī)的擺

球拉到A點(diǎn)釋放，擺球?qū)⒃谪Q直面內(nèi)的A、C之間來(lái)回?cái)[動(dòng)，最大偏角為凡圖乙表示細(xì)線對(duì)擺

球的拉力大小F隨時(shí)間f變化的曲線，圖中/=0為擺球從A點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)的時(shí).刻，重力加速度為g。

求：

(1)單擺回復(fù)力的最大值；

(2)單擺運(yùn)動(dòng)周期和擺長(zhǎng)。

甲乙

【答案】(1)mgsinO；(2)T=2〃；］一

【解析】

(1)單擺在A或C位置時(shí)，回復(fù)力有最大值，最大值為

%=mgsin9

(2)由圖像可知，單擺運(yùn)動(dòng)周期

7=24

7=2邛

根據(jù)Yg可知擺長(zhǎng)

15、如圖所示，質(zhì)量為M=100g的木板左端是一半徑為R=10m的7光滑圓弧軌道，軌道右端

與木板上表面水平相連。質(zhì)量為mi-80g的木塊置于木板最右端A處。一顆質(zhì)量為m2-20g的

子彈以大小為由=100m/s的水平速度沿木塊的中心軸線射向木塊，最終留在木塊中沒有射出。己

知子彈打進(jìn)木塊的時(shí)間極短，木板上表面水平部分長(zhǎng)度為L(zhǎng)=10m,木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)

fi=0.5,重力加速度為g。

(1)求子彈打進(jìn)木塊過(guò)程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能；

(2)若木板固定，求木塊剛滑上圓弧時(shí)對(duì)圓弧的壓力；

(3)若木板不固定，地面光滑，求木塊上升的最大高度。

【答案】(1)80J；(2)4N,方向豎直向下；(3)5m

【解析】

(1)子彈打進(jìn)木塊過(guò)程，由動(dòng)量守恒定律

m2Vo=(加/+)力2)V/

解得

v/=20m/s

能量守恒

El=2m2%2-2(〃7/+62)Vl2

解得

Ei=80J

(2)木塊從A端滑到B端過(guò)程，由動(dòng)能定理

2.

-ft(nn+m2)gL=2(m/+m2)V22-2(6/+/九2)v/2

木塊滑到3端時(shí)，由牛頓第二定律

N-(盛+〃7?)g=

R

解得

N=4N

根據(jù)牛頓第三定律

F壓=N=4N方向豎直向下

(3)從開始至木塊在圓弧軌道上滑至最高過(guò)程水平方向系統(tǒng)動(dòng)量守恒

m2Vo=(m2+如+M)

得

V3=10m/s

子彈打進(jìn)木塊后至木塊在圓弧軌道上滑至最高過(guò)程，根據(jù)能量守恒定律

112

fn2

~（]+叫）匕=—（w2+A/）v"+（加]+，％）g/2+〃（/

解得

h=5m

16、某磁偏轉(zhuǎn)裝置如圖甲所示，紙面內(nèi)半徑為R、圓心為。的圓形區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方

向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小按圖乙所示規(guī)律做周期性變化，在0~T時(shí)間內(nèi)

B=Btan(-+—)

o667。在磁場(chǎng)區(qū)域的右側(cè)有一圓心也在0點(diǎn)的半圓形熒光屏，4為中點(diǎn)。一粒子源產(chǎn)

均勻地發(fā)射初速度可忽略的電子，沿尸。方向射出的電子經(jīng)電壓。加速后正對(duì)圓心。射入磁場(chǎng)，

ZPOA=-

2,在0~T時(shí)間內(nèi)經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)的電子從上到下打在熒光屏上C、。兩點(diǎn)間(圖中C、D未

B叵巫"

畫出)。已知電子的電荷量為e、質(zhì)量為加，eR8,不計(jì)電子的重力，電子穿

過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間遠(yuǎn)小于磁場(chǎng)變化的周期，忽略磁場(chǎng)變化激發(fā)電場(chǎng)的影響。

(1)求打在熒光屏A點(diǎn)的電子在進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小田；

(2)求NC。。及電子在熒光屏上掃描的角速度3

(3)由于加速電壓增大到某一值，0-T時(shí)間內(nèi)進(jìn)入磁場(chǎng)的電子從A點(diǎn)上方的E點(diǎn)向下掃描，

ZEOA=-

4。為使電子仍在C、D間掃描，掃描的角速度仍為①，須在圓形磁場(chǎng)區(qū)域疊加一個(gè)變化

的勻強(qiáng)磁場(chǎng)員,求民的值。

~i~U

P

甲乙

J2cmU7i71/>/6+—3」2cmU.717Tt

-----------co——(---------)------tan(—F—

【答案】(1)eR；(2)3；37；(3)3eR667

【解析】

(1)設(shè)打在熒光屏4點(diǎn)的電子在電場(chǎng)中加速后的速度大小為n,則

e,u,=1—mv2

2

設(shè)該電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑為r,則

由幾何關(guān)系可知

r=R

I解得

B=.emU

eR

(2)r=0時(shí)進(jìn)入磁場(chǎng)的電子經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后打在C點(diǎn)，設(shè)其在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑為叱，偏轉(zhuǎn)角為

2%,如圖所示

B()=—

34

由幾何關(guān)系可知

rctanOc=R

解得

，晨

由幾何關(guān)系可知

ZCOA=-

6

UT時(shí)進(jìn)入磁場(chǎng)的電子經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后打在。點(diǎn)，設(shè)其在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑為⑦，偏轉(zhuǎn)角為2詼,

如圖；

由幾何關(guān)系可知

rDtan0D=R

解得

由幾何關(guān)系可知

71

NCOD=-

3

電子在時(shí)間7內(nèi)熒光屏上掃描的角速度為

71

co=—

3T

（3）r=0時(shí)進(jìn)入磁場(chǎng)的電子打在E點(diǎn)，由題意可知，電子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)角

八冗

2a=—

4

設(shè)電子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為H在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑為在

許與Bo=：-

由幾何關(guān)系可知

rEtana=/?

為使電子仍在CD間掃描，設(shè)片0時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)槭?，則仁丁時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)?/p>

6琮

瓦二考2

&做周期性變化，在0-T時(shí)間內(nèi)

員=（在啜2）與旦tan《+條

磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的方向垂直紙面向里。

預(yù)測(cè)二

14、眼球結(jié)構(gòu)類似球體，眼睛發(fā)生病變時(shí)，會(huì)使眼球內(nèi)不同部位對(duì)光的折射率發(fā)生變化?，F(xiàn)在用

一個(gè)玻璃球模擬眼球，研究對(duì)光的傳播的影響。玻璃球用兩個(gè)折射率不同、半徑均為R的半球拼

合在一起，拼合面為MN,球心為0,。為"。的中點(diǎn)，也垂直MN交左半球于尸點(diǎn)。一束單色

光從P點(diǎn)以跟尸。反向延長(zhǎng)線成期方向射入。該單色光在左、右半球的折射率分別為%=6和

巧二④，真空中的光速為c。

（1）通過(guò)計(jì)算說(shuō)明此單色光能否從右半球射出？

（2）計(jì)算此單色光在玻璃球中傳播第一次到達(dá)右半球與空氣交界面所用時(shí)間。

【答案】（1）見解析；（2）2c

【解析】

（1）如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系可知單色光在P點(diǎn)的入射角為

Z=30°4-30°=60°

設(shè)單色光在P點(diǎn)的折射角為，根據(jù)折射定律有

sinznr

--=%=73

sinr

解得

r=30°

即折射光線沿p°方向，由幾何關(guān)系可知單色光在右半球與空氣交界面的入射角為

/=30°

單色光在交界面發(fā)生全反的射臨界角C滿足

."1

sinC=—

n

解得

C=45°

則即單色光在交界面不會(huì)發(fā)生全反射，能夠從右半球射出。

（2）單色光在左、右半球的傳播速度分別為

cc

V飛飛

CC

根據(jù)幾何關(guān)系可知單色光在左、右半球的傳播距離相等，均為

s=PQ=^-R

所以單色光在玻璃球中傳播第一次到達(dá)右半球與空氣交界面所用時(shí)間為

E

I=^2R

由法拉第電磁感應(yīng)定律

E=BLv,n

解得

2mgR

(2)設(shè)m棒所受恒力大小為F,M棒達(dá)到最大速度時(shí)，由平衡條件

F=mg+BIL

由功能關(guān)系

-L2

Fx=mgx+2mvm+Q

解得

(3)M棒由靜止到最大速度過(guò)程中通過(guò)血棒的電荷量

BLx

q=2R

在此過(guò)程中由動(dòng)量定理

(F-mg-BlL)t=mvm-0

即

(F-mg)t—BqL=mvm-0

解得

B2l3x2mR

t=-----1--T—r

2mgRB-l}

16、某種彈射裝置如圖所示，左端固定的輕彈簧處于壓縮狀態(tài)且鎖定，彈簧具有的彈性勢(shì)能￡=4.5J,

質(zhì)量〃?=1.0kg的小滑塊靜止于彈簧右端，光滑水平導(dǎo)軌AB的右端與傾角8=30。的傳送帶平滑連

接，傳送帶長(zhǎng)度L=8.0m,傳送帶以恒定速率w=8.0m/s順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。某時(shí)刻解除鎖定，滑塊被彈

簧彈射后滑上傳送帶，并從傳送帶頂端滑離落至地面。已知滑塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)//=

73

2,重力加速度g取lOm/s?。

(1)求滑塊離開傳送帶時(shí)的速度大小v；

(2)求電動(dòng)機(jī)傳送滑塊多消耗的電能E；

(3)若每次開始時(shí)彈射裝置具有不同的彈性勢(shì)能耳，要使滑塊滑離傳送帶后總能落至地面上的

同一位置，求耳的取值范圍。

【答案】(1)7m/s；(2)96J；(3)12J<E/；<132J

【解析】

(1)設(shè)滑塊剛沖上傳送帶底端的速度為刃，根據(jù)能量守恒

廣12

￡P(guān)=2WV>"

代入數(shù)據(jù)得

v,=3m/s

因?yàn)镸>tan仇故滑塊在傳送帶上先向上加速，根據(jù)根據(jù)牛頓第二定律

/imgcos0-mgsin0=ina

得

a=2.5m/s2

若滑塊在傳送帶上一直加速，則離開傳送帶時(shí)的速度大小u滿足

v2-V；2=2aL

解得

v=7m/s<v0

所以假設(shè)成立，滑塊離開傳送帶時(shí)的速度大小為7m/s。

(2)滑塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)時(shí)間

t=V-V|

a

該段時(shí)間，傳送帶的位移

對(duì)傳送帶，根據(jù)動(dòng)能定理有

1yli-"mgcos0s=0

解得

叱a=96J

即電動(dòng)機(jī)傳送滑塊多消耗的電