2015屆考前針對(duì)訓(xùn)練題(六)

1、高三A年級(jí)物理考前針對(duì)訓(xùn)練題（六）b1如圖（1），在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩根傾斜、長(zhǎng)S=40m的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距L=1m，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角9=30°，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.3T，垂直導(dǎo)軌平面斜向上。在一個(gè)平行于導(dǎo)軌的變力F作用下（F從零開始增加），一根質(zhì)量m=0.1kg的導(dǎo)體棒從導(dǎo)軌的頂端由靜止開始沿導(dǎo)軌勻加速下滑，下滑20m后撤去變力F，導(dǎo)體棒一直下滑至導(dǎo)軌底端。導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直，與導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因數(shù)尸.，接在兩導(dǎo)軌頂端的電阻R=3Q,其他部分電阻均不計(jì)，重力加速6度g為10m/s2。求：（1）導(dǎo)體棒下滑20m時(shí)的速度大?。唬?）導(dǎo)體棒下滑20m內(nèi)流過電阻R的電量；（3

2、）在圖（2）中畫出導(dǎo)體棒下滑20m內(nèi)外力F隨位移S變化的圖像（在坐標(biāo)軸上標(biāo)出關(guān)鍵點(diǎn)）并求出導(dǎo)體棒下滑20m時(shí)外力F的瞬時(shí)功率；（4）撤去外力F后導(dǎo)體棒沿軌道下滑，能否最終達(dá)到勻速？請(qǐng)通過合理的計(jì)算、推導(dǎo)等給出理由和結(jié)論。2、如圖（a）所示，間距為50cm、電阻不計(jì)的光滑導(dǎo)軌固定在傾角為9=0°的斜面上。在區(qū)域I內(nèi)有方向垂直于斜面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T;在區(qū)域n內(nèi)有垂直于斜面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度Bt的大小隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖（b）所示。t=0時(shí)刻在軌道上端的金屬細(xì)棒ab從如圖位置由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，同時(shí)下端的另一金屬細(xì)棒cd在位于區(qū)域I內(nèi)的導(dǎo)軌上由靜止釋放。在ab

3、棒運(yùn)動(dòng)到區(qū)域n的下邊界EF處之前，cd棒始終靜止不動(dòng)，兩棒均與導(dǎo)軌接觸良好。已知cd棒的質(zhì)量為0.1kg、ab棒的質(zhì)量及兩棒的阻值均未知，區(qū)域n沿斜面的長(zhǎng)度為1m，在t=tx時(shí)刻（tx未知）ab棒恰進(jìn)入?yún)^(qū)域n,求：（1）通過cd棒電流的方向和區(qū)域I內(nèi)磁場(chǎng)的方向；（2）當(dāng)ab棒在區(qū)域n內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)cd棒中的電流；（3）ab棒開始下滑的位置離EF的距離及ab棒的質(zhì)量；（4）求：ab棒開始下滑至EF的過程中，ab棒的動(dòng)能、重力勢(shì)能的變化量以及回路中產(chǎn)生的內(nèi)能Q。對(duì)于問題（4）,有同學(xué)是這么認(rèn)為的：ab棒在下滑過程中，由于安培力對(duì)ab棒做負(fù)功,故棒的機(jī)械能減少，減少的機(jī)械能:E等于回路中產(chǎn)生的內(nèi)能Q,該同

4、學(xué)的分析是否正確？如果正確，按照他的思路，解出內(nèi)能Q;如果不正確，請(qǐng)說明有什么問題并按照你的理解，解出內(nèi)能Q。口DF/N-IfIr-Tii1T11T-f-f-HTF"hhr-11*1-ai4r1"rh-T1"TilTiiiT!qri1i1!FL亠八.-.1.丄-1亠i11I11il11TdM-»rkVjstrJ4wdb11ib|>111|iiiih-+-4-1-Jw-+11iIii1i1iiT1-rr-r-1-十rr®rg">!i«Br_r-T1"F一丁T-ii14Iii1liiiI-7"Td

5、T-f1"T-r"7TL-x_j_-L.L*-1-Xi11I1）i411ii._丄_,-i-_lL_i-J.-4-丄亠_11*l>iH1liRO1020S/m圖（2）3有一種利用電磁分離同位素的裝置，可以將某種化學(xué)元素的其它類型的同位素去除而達(dá)到濃縮該種特殊的同位素的目的，其工作原理如圖所示。粒子源A產(chǎn)生的初速度為零、電荷量為e、質(zhì)量為m的氕核和質(zhì)量為2m氘核，經(jīng)過電壓為Uo的加速電場(chǎng)加速后勻速通過準(zhǔn)直管，從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的極板左端中央沿垂直電場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，偏轉(zhuǎn)后通過位于下極板中心位置的小孔S離開電場(chǎng)，進(jìn)入范圍足夠大、上端和左端有理想邊界、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直

6、紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)區(qū)域的上端以偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的下極板為邊界，磁場(chǎng)的左邊界MN與偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的下極板垂直，且MN與小孔S左邊緣相交于M點(diǎn)。已知偏轉(zhuǎn)極板的長(zhǎng)度為其板間距離的2倍，整個(gè)裝置處于真空中，粒子所受重力、小孔S的大小及偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的邊緣效應(yīng)均可忽略不計(jì)。（1）求氕核通過孔S時(shí)的速度大小及方向；（2）若氕核、氘核進(jìn)入電場(chǎng)強(qiáng)度為E的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后，沿極板方向的位移為X,垂直于極板方向的位移為y,試通過推導(dǎo)y隨x變化的關(guān)系式說明偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)不能將氕核和氘核兩種同位素分離（即這兩種同位素在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡相同）；（3）在磁場(chǎng)邊界MN上設(shè)置同位素收集裝置，若氕核的收集裝置位于MN上Si處，氘核的收集裝置位于MN上

7、S2處。求Si和Q之間的距離。4.真空中存在一中空的柱形圓筒，如圖是它的一個(gè)截面，a、b、c為此截面上的三個(gè)小孔，三小孔在圓形截面上均勻分布，圓筒半徑為R。在圓筒的外部空間存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，其方向與圓筒的軸線平行，在圖中垂直于紙面向內(nèi)?，F(xiàn)在a處向圓筒內(nèi)發(fā)射一個(gè)帶正電的粒子，其質(zhì)量為m，帶電量為q，使粒子在圖所在平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，設(shè)粒子只受磁場(chǎng)力的作用，若粒子碰到圓筒即會(huì)被吸收，則：（1）若要粒子發(fā)射后在以后的運(yùn)動(dòng)中始終不會(huì)碰到圓筒，則粒子的初速度的大小和方向有何要求？（2）如果在圓筒內(nèi)的區(qū)域中還存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小也為B，則為使粒子以后都不會(huì)碰到圓筒，粒子的初

8、速度大小和方向有何要求？高三A年級(jí)物理考前針對(duì)訓(xùn)練題（六）答案21.（1）V。=0，f安=0，f=0，a=gsinv-gcosv-2.5m/s；（2分）7=2ais=10m；（1分）（2）二解：q=Rt="V=4s，a，結(jié)論1分）-BLs11=2C；（公式2分，結(jié)論1分）Rq=td2Rt=2C（可用It圖像圍成的面積求）；（公式2分,（3）R2|22aS；（1分）作圖：形狀對(duì)1分，坐標(biāo)對(duì)1分;RPf=F222BLvv3W；（1分）R（4）2、（1）（2）不能。（1由d向c流；磁場(chǎng)方向垂直斜面向上I=1sin30I=2A分）（3）10'50.51=0.50.5（gsin30tx

9、）tx2=1/5，Si=0.5m，3=1mtx（4）S=1.5m、mab=mcd=0.1kg、ti=t2該同學(xué)的解法是錯(cuò)誤的，關(guān)鍵問題：變化的磁場(chǎng)能提供能量正確解法：Q=I-t=25=1J4515冋巾1100.751 V52Ek0.1（5）2二0.25JQ二E=0.75-0.25二0.5J2 5BLv剛撤力F時(shí)，mgsinv-"mgcosr-BL二ma=a=-0.5m/s2，導(dǎo)體棒做加速度不R斷減小的減速下滑；（1分）BLv25若達(dá)到勻速：mgsinv-mgcost-B-L=0=v勻=一m/s；（1分）R321025275若以-0.5m/s加速度一直勻減速下滑，用時(shí)s達(dá)到m/s,圍成

10、面積為m,大于導(dǎo)軌339275剩下的距離20m（實(shí)際下滑過程加速度絕對(duì)值逐漸減小，位移大于m）,所以不行。9123.（1）設(shè)氕核經(jīng)加速電場(chǎng)加速后的速度為v,根據(jù)動(dòng)能定理有eU。mv（2分）2氕核垂直射入勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，在平行極板方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在垂直極板方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)偏轉(zhuǎn)極板長(zhǎng)為I,極板間距為d,氕核從S孔射出時(shí)速度為vS,垂直極板方向的速度為Vy,-=t,|=2d（1分）22所以V=Vy（1分）-12eU°jeU°氕核通過小孔S時(shí)速度大小vs二、2v=22：（1分）mVm氕核通過小孔S時(shí)速度方向與極板成45°（1分）（2）設(shè)氕、氘核經(jīng)加速電場(chǎng)加速后的

11、速度分別為V、v'121”2根據(jù)動(dòng)能定理有eU0mv,eU02mv（1分）22）2eU0eU?解得：v=,v=J（1分）mm設(shè)氕、氘核在平行極板方向通過x所用時(shí)間分別為t、t'x2eU。mX_xVeU°m（1分）設(shè)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為E,氕核、氘核在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的加速度分別為小eE*eE八則a,a（1分）m2m12E212E2八yat=x,yat:x（1分）24U024U。氕核、氘核在垂直極板方向（1分）即氕、氘核在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡是相同的。（3）設(shè)氕、氘核在磁場(chǎng)中的做圓運(yùn)動(dòng)的速度分別為2根據(jù)牛頓第二定律有evSB,evSBRVs、Vs；半徑分別為曲（2分）R2Rl、R

12、2根據(jù)（1）中vs2v-2嚴(yán)U0m=2eU?？芍恕㈦嗽诖艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑之比Vs2eU。m/020b=60o圓01及圓02的半徑r=3R又由式可得粒子的速度大小Bqr3BqRv=m=m其在a點(diǎn)的方向只能指向o點(diǎn)（3分）（2分）（2分）（1分）b點(diǎn)出筒在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，則只能從軌跡圓bcoa、ob分另U與ac、ab垂直。c兩點(diǎn)關(guān)于ob對(duì)稱，可知圓氕核、氘在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)所對(duì)應(yīng)的弦長(zhǎng)都是半徑的2倍,II所以S|和S2之間的距離is=（42丿2）也2°（1分）11eB4.（1）如圖，粒子離開a后先在筒內(nèi)做直線運(yùn)動(dòng)，再由點(diǎn)再次進(jìn)入圓筒，沿直線ca運(yùn)動(dòng)從a點(diǎn)出筒。因?yàn)閍c、ab為軌跡圓的切線，所以軌跡圓的半徑由幾何關(guān)系不難得出/oac=Zoab=30o因此/aoc=Zaob=60o（3分）軌跡圓半徑oa、ob的長(zhǎng)度-3r=丁be=R（2分）粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，由洛侖茲力提供向心2力Bqv=mr可得初速度大小BqrBqR八v=（2分）mm'丿因?yàn)榱Ｗ訉⒁恢边M(jìn)行b出、c進(jìn)、a出、b進(jìn)、出