（江蘇專(zhuān)版）2023高考物理二輪復(fù)習(xí)滾講義練（15）（含解析）

PAGEPAGE1二輪滾講義練〔十五〕滾動(dòng)練一、選擇題1、(2022·天門(mén)期末)一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為q的小球，從傾角為θ的光滑絕緣斜面上由靜止下滑，整個(gè)斜面置于方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，如下圖。小球下滑后某時(shí)刻對(duì)斜面的作用力恰好為零，重力加速度為g。以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A．小球帶負(fù)電B．小球?qū)π泵娴淖饔昧η『脼榱銜r(shí)的速率為eq\f(mgsinθ,Bq)C．小球在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度逐漸增大D．小球在斜面上的運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)解析：選D小球沿斜面下滑，且磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，由題意可知，要使小球?qū)π泵娴膲毫榱?，洛倫茲力必須垂直斜面向上，由左手定那么可知，小球一定帶正電，故A錯(cuò)誤；小球在斜面上下滑過(guò)程中，當(dāng)小球受到的洛倫茲力等于重力垂直于斜面的分力時(shí)，小球?qū)π泵鎵毫榱?。所以Bqv＝mgcosθ，那么速率為v＝eq\f(mgcosθ,Bq)，故B錯(cuò)誤；小球沒(méi)有離開(kāi)斜面之前，在重力、支持力、洛倫茲力作用下做加速直線運(yùn)動(dòng)，雖然速度變大，導(dǎo)致洛倫茲力變大，但三個(gè)力沿斜面方向的合力卻不變，加速度不變，故小球做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤，D正確。2、(多項(xiàng)選擇)(2022·蘇錫常二模)如下圖，在正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電場(chǎng)方向水平向左，磁場(chǎng)方向垂直于紙面水平向里，一質(zhì)量為m、帶電量為＋q的小球用長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，并在最低點(diǎn)由靜止釋放，小球向左擺到最高點(diǎn)時(shí)，懸線與豎直方向的夾角為θ，不計(jì)小球的大小和空氣阻力，重力加速度為g，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A．電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為eq\f(mgtanθ,q)B．小球從釋放到擺動(dòng)到左側(cè)最高點(diǎn)的過(guò)程中，電勢(shì)能減小了C．小球從釋放到擺動(dòng)到左側(cè)最高點(diǎn)的過(guò)程中，當(dāng)懸線與豎直方向的夾角為eq\f(θ,2)時(shí)，懸線拉力最大D．增大懸線的長(zhǎng)度，θ會(huì)增大解析：選BC小球從釋放到擺動(dòng)到左側(cè)最高點(diǎn)的過(guò)程中，重力做負(fù)功，電場(chǎng)力做正功，對(duì)小球由動(dòng)能定理得：mgL(1－cosθ)－qELsinθ＝0－0，解得：E＝eq\f(mg1－cosθ,qsinθ)，故A錯(cuò)誤；小球從釋放到擺動(dòng)到左側(cè)最高點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小了，故B正確；小球擺動(dòng)的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)具有對(duì)稱(chēng)性，可知小球從釋放到擺動(dòng)到左側(cè)最高點(diǎn)的過(guò)程中，當(dāng)懸線與豎直方向的夾角為eq\f(θ,2)時(shí)，小球的速度最大，那么需要的向心力eq\f(mv2,L)和洛倫茲力qvB都最大；根據(jù)左手定那么可知，小球從最低點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中洛倫茲力的方向始終與懸線拉力的方向相反。由以上分析可知，當(dāng)懸線與豎直方向的夾角為eq\f(θ,2)時(shí)，懸線拉力最大，故C正確；根據(jù)A項(xiàng)的分析mgL(1－cosθ)－qELsinθ＝0－0，可知，增大懸線的長(zhǎng)度，θ不會(huì)增大，故D錯(cuò)誤。3、(多項(xiàng)選擇)如下圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖。帶電粒子被加速電場(chǎng)U加速后，進(jìn)入速度選擇器。速度選擇器內(nèi)有相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B和勻強(qiáng)電場(chǎng)E，平板S上有可讓粒子通過(guò)的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2。平板S下方有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0。以下表述正確的選項(xiàng)是()A．質(zhì)譜儀是別離同位素的重要工具B．速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外C．能通過(guò)狹縫P的帶電粒子的速率等于eq\f(E,B)D．粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷eq\f(q,m)越小[思路點(diǎn)撥]場(chǎng)所運(yùn)動(dòng)形式加速電場(chǎng)中勻加速運(yùn)動(dòng)速度選擇器中勻速直線運(yùn)動(dòng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速圓周運(yùn)動(dòng)[解析]同位素帶電荷量相同，但質(zhì)量數(shù)不同，經(jīng)過(guò)速度選擇器后，只有速度相同的同位素能通過(guò)狹縫P進(jìn)入磁場(chǎng)，根據(jù)qvB0＝meq\f(v2,r)得eq\f(m,r)＝eq\f(qB0,v)，可知帶電粒子的軌道半徑與其質(zhì)量成正比，故A正確；根據(jù)題圖知粒子帶正電，在速度選擇器中所受電場(chǎng)力向右，洛倫茲力向左，由左手定那么可判斷出，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，故B正確；由qE＝qvB，得v＝eq\f(E,B)，C正確；由qvB0＝meq\f(v2,r)得eq\f(q,m)＝eq\f(v,B0r)，可知r越小，eq\f(q,m)越大，D錯(cuò)誤。[答案]ABC[備考錦囊]質(zhì)譜儀的用途及原理(1)用途：測(cè)量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素。(2)原理：由粒子源S發(fā)出的速度幾乎為零的粒子經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)U加速后，以速度v＝eq\r(\f(2qU,m))進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)半徑為r＝eq\f(1,B)eq\r(\f(2mU,q))，粒子經(jīng)過(guò)半個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)后打到照相底片上的D點(diǎn)，通過(guò)測(cè)量D與入口間的距離d，進(jìn)而求出粒子的比荷eq\f(q,m)＝eq\f(8U,B2d2)或粒子的質(zhì)量m＝eq\f(qB2d2,8U)。4、.(2022·鹽城期中)如下圖的電路中，L是電阻不計(jì)的電感線圈，C是電容器，閉合開(kāi)關(guān)S，待電路到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)后再斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，LC回路中將產(chǎn)生電磁振蕩。如果規(guī)定電感L中的電流方向從a到b為正，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)刻為t＝0，選項(xiàng)圖中能正確表示電感線圈中的電流i隨時(shí)間t變化的規(guī)律的是()解析：選A閉合開(kāi)關(guān)S電路到達(dá)穩(wěn)定時(shí)，電感線圈內(nèi)有電流而電容器上沒(méi)有電流，流過(guò)電感線圈的電流是從a流向b，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S瞬間，電流要減小，而電感線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻礙電流減小，那么電流方向不變，大小在慢慢減小，同時(shí)對(duì)電容器充電；當(dāng)電容器充電完畢時(shí)，電流為零。接著電容器放電，電流方向與之前相反，大小在不斷增大，直到電容器放電完畢后，電流反向最大；之后電容器與電感線圈組成的LC回路重復(fù)以上的過(guò)程，在LC回路中產(chǎn)生電磁振蕩，回路中出現(xiàn)余弦式電流，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。5、如下圖，水平面內(nèi)有一平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌光滑且電阻不計(jì)。勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直。阻值為R的導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌靜止放置，且與導(dǎo)軌接觸良好。在電容器充滿電后將開(kāi)關(guān)S由1擲到2。電容器通過(guò)導(dǎo)體棒放電，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．導(dǎo)體棒受到向右的安培力作用，做變加速運(yùn)動(dòng)B．導(dǎo)體棒受到向左的安培力作用，做勻加速運(yùn)動(dòng)C．電容器放電過(guò)程中，電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體棒的動(dòng)能D．電容器放電過(guò)程中，電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為焦耳熱解析：選A電容器充滿電后，上側(cè)極板是高電勢(shì)，電容器通過(guò)導(dǎo)體棒放電，導(dǎo)體棒中電流方向由上到下，由左手定那么可判斷出導(dǎo)體棒受到向右的安培力作用。由于電容器放電電流逐漸減小，導(dǎo)體棒所受安培力逐漸減小，那么其加速度逐漸減小，所以導(dǎo)體棒做變加速運(yùn)動(dòng)，A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)能量守恒定律，電容器放電過(guò)程中，電容器儲(chǔ)存的電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體棒的動(dòng)能和導(dǎo)體棒產(chǎn)生的焦耳熱，C、D錯(cuò)誤。6．(2022·江蘇高考)如下圖，某“闖關(guān)游戲〞的筆直通道上每隔8m設(shè)有一個(gè)關(guān)卡，各關(guān)卡同步放行和關(guān)閉，放行和關(guān)閉的時(shí)間分別為5s和2s。關(guān)卡剛放行時(shí)，一同學(xué)立即在關(guān)卡1處以加速度2m/s2由靜止加速到2m/s，然后勻速向前，那么最先擋住他前進(jìn)的關(guān)卡是()A．關(guān)卡2 B．關(guān)卡3C．關(guān)卡4 D．關(guān)卡5解析：選C設(shè)這位同學(xué)加速到2m/s時(shí)所用時(shí)間為t1，由v1＝at1，得t1＝eq\f(v1,a)＝1s，通過(guò)的位移x1＝eq\f(1,2)at12＝1m，然后勻速前進(jìn)的位移x2＝v1(t－t1)＝8m，因x1＋x2＝9m>8m，即這位同學(xué)已通過(guò)關(guān)卡2，距該關(guān)卡1m，當(dāng)關(guān)卡關(guān)閉t2＝2s時(shí)，此同學(xué)在關(guān)卡2、3之間通過(guò)了x3＝v1t2＝4m的位移，接著關(guān)卡放行t＝5s，同學(xué)通過(guò)的位移x4＝v1t＝10m，此時(shí)距離關(guān)卡4為x5＝24m－(1＋8＋4＋10)m＝1m，關(guān)卡關(guān)閉2s，經(jīng)過(guò)t3＝eq\f(x5,v1)＝0.5s后關(guān)卡4最先擋住他前進(jìn)。7．(2022·江蘇高考)一輕質(zhì)彈簧原長(zhǎng)為8cm，在4N的拉力作用下伸長(zhǎng)了2cm，彈簧未超出彈性限度。那么該彈簧的勁度系數(shù)為()A．40m/N B．40N/mC．200m/N D．200N/m解析：選D由F＝kx知，彈簧的勁度系數(shù)k＝eq\f(F,x)＝eq\f(4,0.02)N/m＝200N/m，選項(xiàng)D正確。二、非選擇題1、(2022·南京一模)如圖甲所示，粒子源靠近水平極板M、N的M板，N板下方有一對(duì)長(zhǎng)為L(zhǎng)，間距為d＝1.5L的豎直極板P、Q，再下方區(qū)域存在著垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)上邊界的局部放有感光膠片。水平極板M、N中間開(kāi)有小孔，兩小孔的連線為豎直極板P、Q的中線，與磁場(chǎng)上邊界的交點(diǎn)為O。水平極板M、N之間的電壓為U0，豎直極板P、Q之間的電壓UPQ隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示，磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度B＝eq\f(1,L)eq\r(\f(2mU0,q))。粒子源連續(xù)釋放初速不計(jì)、質(zhì)量為m、帶電量為＋q的粒子，這些粒子經(jīng)加速電場(chǎng)獲得速度，進(jìn)入豎直極板P、Q之間的電場(chǎng)后再進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域，都會(huì)打到感光膠片上。粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間遠(yuǎn)小于電場(chǎng)變化的周期，粒子重力不計(jì)。求：(1)粒子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能Ek；(2)磁場(chǎng)上、下邊界區(qū)域的最小寬度x；(3)粒子打到磁場(chǎng)上邊界感光膠片的落點(diǎn)范圍。解析：(1)粒子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能，即為MN間的電場(chǎng)力做的功Ek＝WMN＝U0q。(2)設(shè)帶電粒子以速度v進(jìn)入磁場(chǎng)，且與磁場(chǎng)邊界之間的夾角為α?xí)r，軌跡如下圖，向下偏移的距離：Δy＝R－Rcosα＝R(1－cosα)而R＝eq\f(mv,Bq)v1＝vsinαΔy＝eq\f(mv1,Bq)·eq\f(1－cosα,sinα)當(dāng)α＝90°時(shí)，Δy有最大值。即加速后的粒子以速度v1進(jìn)入豎直極板P、Q之間的電場(chǎng)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，沿中心線進(jìn)入磁場(chǎng)。磁場(chǎng)上、下邊界區(qū)域的最小寬度即為此時(shí)的粒子運(yùn)動(dòng)軌道半徑。U0q＝eq\f(1,2)mv12所以v1＝eq\r(\f(2qU0,m))Δymax＝eq\f(mv1,Bq)＝L。(3)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如下圖，假設(shè)UPQ＝0時(shí)進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，在電場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)R＝L，打在感光膠片上距離交點(diǎn)O最近為x＝2L設(shè)任意電壓時(shí)粒子出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度為vn，根據(jù)幾何關(guān)系vn＝eq\f(v1,sinθ)Rn＝eq\f(mvn,Bq)粒子打在感光膠片上的位置和進(jìn)入磁場(chǎng)位置間的間距為Δx＝2Rnsinθ＝eq\f(2mv1,Bq)那么粒子打在感光膠片上的位置和進(jìn)入磁場(chǎng)位置間的間距相等，與偏轉(zhuǎn)電壓無(wú)關(guān)，在感光膠片上的落點(diǎn)寬度等于粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)距離。粒子在電場(chǎng)中最大偏轉(zhuǎn)距離y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)·eq\f(3qU0,1.5Lm)·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(L,v1)))2＝eq\f(L,2)粒子在感光膠片上落點(diǎn)距交點(diǎn)O的最小、最大距離分別是2L和eq\f(5L,2)，那么落點(diǎn)范圍是eq\f(L,2)。答案：(1)U0q(2)L(3)eq\f(L,2)2、將一個(gè)粉筆頭輕放在以v0＝2m/s的恒定速度運(yùn)動(dòng)的水平傳送帶上后，傳送帶上留下一條長(zhǎng)度為4m的劃線；假設(shè)將該傳送帶改為做勻減速運(yùn)動(dòng)(加速度的大小為a＝1.5m/s2)，并且在傳送帶開(kāi)始做勻減速運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，將另一支粉筆頭放在傳送帶上，該粉筆頭在傳送帶上能留下一條多長(zhǎng)的劃線？(g取10m/s2)解析：設(shè)粉筆頭在傳送帶上與傳送帶間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)因摩擦產(chǎn)生的加速度為a0，粉筆頭在傳送帶上留下一條長(zhǎng)度為4m的劃線經(jīng)過(guò)的時(shí)間為t0，那么有v0t0－eq\f(1,2)a0t02＝4m，v0＝a0t0，解得a0＝0.5m/s2當(dāng)傳送帶改為做勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)將另一支粉筆頭放在傳送帶上，粉筆頭將先做加速度為a0的加速運(yùn)動(dòng)，然后做加速度為a0的減速運(yùn)動(dòng)，最后靜止。兩者運(yùn)動(dòng)過(guò)程的速度圖像如下圖。由