2018年高考物理三月課外編選題（三）及解析

2018年高考物理三月課外編選題（三）及解析1、如圖所示,圓形區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B1,P為磁場(chǎng)邊界上的一點(diǎn)。相同的帶正電荷粒子,以相同的速率從P點(diǎn)射入磁場(chǎng)區(qū)域,速度方向沿位于紙面內(nèi)的各個(gè)方向,這些粒子射出邊界的位置均處于邊界的某一段弧上,這段圓弧的弧長(zhǎng)是圓周長(zhǎng)的。若將磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小變?yōu)锽2,結(jié)果相應(yīng)的弧長(zhǎng)變?yōu)閳A周長(zhǎng)的,不計(jì)粒子的重力和粒子間的相互影響,則等于()A.B.C.D.【解析】選C。設(shè)圓形區(qū)域的半徑為r。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1時(shí),從P點(diǎn)射入的粒子與磁場(chǎng)邊界的最遠(yuǎn)交點(diǎn)為M,最遠(yuǎn)的點(diǎn)是軌跡上直徑與磁場(chǎng)邊界圓的交點(diǎn),∠POM=120°,如圖所示:由幾何關(guān)系得sin60°=,解得R=r。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2時(shí),從P點(diǎn)射入的粒子與磁場(chǎng)邊界的最遠(yuǎn)交點(diǎn)為N,最遠(yuǎn)的點(diǎn)是軌跡上直徑與磁場(chǎng)邊界圓的交點(diǎn),∠PON=90°,如圖所示:所以粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R′=r。對(duì)帶電粒子由牛頓第二定律得qvB=m,解得B=,由于v、m、q相等,則得==,選項(xiàng)C正確。2.(7分)(多選)如圖所示,真空中xOy平面內(nèi)有一束寬度為d的帶正電粒子束沿x軸正向運(yùn)動(dòng),所有粒子為同種粒子,速度大小相等,在第一象限內(nèi)有一方向垂直xOy平面的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)(圖中未畫出),所有帶電粒子通過磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后都會(huì)聚于x軸上的a點(diǎn)。下列說法中正確的是()導(dǎo)學(xué)號(hào)49294172A.磁場(chǎng)方向一定是垂直xOy平面向里B.所有粒子通過磁場(chǎng)區(qū)的時(shí)間相同C.所有粒子在磁場(chǎng)區(qū)運(yùn)動(dòng)的半徑相等D.磁場(chǎng)區(qū)邊界可能是圓【解題指導(dǎo)】(1)磁場(chǎng)的方向可由帶電粒子的受力方向判斷。(2)粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間與圓心角有關(guān)。(3)帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的位置為一圓弧,且圓弧的半徑與粒子在磁場(chǎng)中的軌跡半徑相同?！窘馕觥窟xC、D。由題意可知,正粒子經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn),都集中于一點(diǎn)a,根據(jù)左手定則,磁場(chǎng)的方向垂直xOy平面向外,故A錯(cuò)誤;由洛倫茲力提供向心力,可得T=,而運(yùn)動(dòng)的時(shí)間還與圓心角有關(guān),因此粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間不等,故B錯(cuò)誤;由洛倫茲力提供向心力,可得R=,由于是同種粒子,且速度大小相等,所以它們的運(yùn)動(dòng)半徑相等,故C正確;所有帶電粒子通過磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后都會(huì)聚于x軸上的a點(diǎn),因此磁場(chǎng)區(qū)邊界可能是圓,也可能是圓弧,故D正確。3、(多選)如圖所示,在空間存在平行于xOy平面的勻強(qiáng)電場(chǎng),一簇質(zhì)子(重力及質(zhì)子間作用力均不計(jì))從P點(diǎn)出發(fā),可以到達(dá)以原點(diǎn)O為圓心、R=10cm為半徑的圓上任意位置,其中質(zhì)子到達(dá)A點(diǎn)時(shí)動(dòng)能增加量最大,最大動(dòng)能增量為32eV,A點(diǎn)是圓與x軸正半軸的交點(diǎn)。已知∠OAP=37°且A點(diǎn)電勢(shì)為零,圖中B點(diǎn)為圓周與y軸負(fù)半軸的交點(diǎn),PA=PB,則下列說法正確的是()導(dǎo)學(xué)號(hào)49294167A.該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向一定沿y軸負(fù)方向B.該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為250V/mC.勻強(qiáng)電場(chǎng)中P、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為32VD.質(zhì)子從P點(diǎn)到B點(diǎn)過程中電勢(shì)能減小24eV【解析】選B、D。因質(zhì)子從P點(diǎn)到A點(diǎn)時(shí)動(dòng)能增量最大,所以等勢(shì)線在A點(diǎn)必與圓相切(否則一定還可以在圓周上找到比A點(diǎn)電勢(shì)低的點(diǎn),質(zhì)子到達(dá)該點(diǎn)時(shí)動(dòng)能增量將大于到達(dá)A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能增量),即等勢(shì)線與y軸平行,又由質(zhì)子從P點(diǎn)到A點(diǎn)電場(chǎng)力做正功,所以電場(chǎng)強(qiáng)度方向必沿x軸正方向,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由W=qU=ΔEk知UPA=32V,由題圖知PA=2Rcos37°=0.16m,所以E==250V/m,B項(xiàng)正確;又因UPB=E·PB·sin37°=24V,C項(xiàng)錯(cuò)誤;質(zhì)子從P點(diǎn)到B點(diǎn)過程中電場(chǎng)力做正功,其大小為W′=qUPB=24eV,D項(xiàng)正確。4、如圖所示,已知a、b、c、d為橢圓的四個(gè)頂點(diǎn),+Q處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上,一帶負(fù)電的點(diǎn)電荷僅在庫侖力作用下繞固定的點(diǎn)電荷+Q運(yùn)動(dòng),則下列說法正確的是()A.負(fù)電荷在a、c兩點(diǎn)所受的電場(chǎng)力相同B.負(fù)電荷在a點(diǎn)和c點(diǎn)的電勢(shì)能Epa>EpcC.負(fù)電荷由b運(yùn)動(dòng)到d的過程中電勢(shì)能增加,動(dòng)能減少D.負(fù)電荷由a經(jīng)b運(yùn)動(dòng)到c的過程中,電勢(shì)能先增加后減少【解析】選C。在a、c兩點(diǎn)負(fù)電荷所受電場(chǎng)力方向不同,A項(xiàng)錯(cuò)誤;以固定點(diǎn)電荷為球心的球面是等勢(shì)面,所以a、c兩點(diǎn)電勢(shì)相等,根據(jù)電勢(shì)與電勢(shì)能的關(guān)系可知,負(fù)電荷在a、c兩點(diǎn)電勢(shì)能也相等,B項(xiàng)錯(cuò)誤;負(fù)電荷由b到d過程中,電場(chǎng)力始終做負(fù)功,電勢(shì)能增加,動(dòng)能減少,C項(xiàng)正確;負(fù)電荷由a經(jīng)b到c的過程中,電場(chǎng)力先做正功再做負(fù)功,故電勢(shì)能先減少后增加,D項(xiàng)錯(cuò)誤?！究偨Y(jié)提升】電勢(shì)能大小及其變化分析的兩個(gè)思路(1)做功角度:根據(jù)靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系分析、判斷帶電粒子電勢(shì)能及其變化。靜電力做正功,粒子的電勢(shì)能減少,靜電力做負(fù)功,則粒子的電勢(shì)能增加。(2)轉(zhuǎn)化角度:只有靜電力做功時(shí),電勢(shì)能與動(dòng)能可以相互轉(zhuǎn)化,動(dòng)能減小,電勢(shì)能增加,動(dòng)能增大,電勢(shì)能減少。5.(2017·濟(jì)寧一模)如圖甲所示,靜止在水平地面上的物塊A,受到水平拉力F的作用,F與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示。設(shè)物塊與地面間的最大靜摩擦力Ffm的大小與滑動(dòng)摩擦力大小相等,則t1～t3時(shí)間內(nèi)()導(dǎo)學(xué)號(hào)49294145A.t1時(shí)刻物塊的速度為零B.t2時(shí)刻物塊的加速度最大C.t3時(shí)刻物塊的動(dòng)能最大D.t1～t3時(shí)間內(nèi)F對(duì)物塊先做正功后做負(fù)功【解析】選A、B、C。由題圖乙知,t1時(shí)刻F=Ffm,物塊A剛要?jiǎng)?所以速度為零,故A選項(xiàng)正確。A一旦動(dòng)起來由牛頓第二定律知FFfm=ma,則t2時(shí)刻a最大,故B選項(xiàng)正確。t1～t3時(shí)間內(nèi),F>Ffm,加速運(yùn)動(dòng),故t3時(shí)刻動(dòng)能最大,C選項(xiàng)正確。t1～t3時(shí)間內(nèi),F的方向與位移的方向相同,一直做正功,故D選項(xiàng)錯(cuò)誤。6.(2017·淮南一模)a、b為緊靠著的、且兩邊固定的兩張相同薄紙,如圖所示。一個(gè)質(zhì)量為1kg的小球從距紙面高為60cm的地方自由下落,恰能穿破兩張紙。若將a紙的位置升高,b紙的位置不變,在相同條件下要使小球仍能穿破兩張紙,則a紙距離b紙可能是()A.15cm B.20cmC.30cm D.60cm【解析】選A、B、C。小球穿過兩張紙時(shí),由動(dòng)能定理得mgh2W=0,將a紙向上移,若恰能穿過第一張紙,則mgh′W=0,解得下落的高度h′=h,因此兩張紙的距離不能超過h=30cm,選項(xiàng)A、B、C正確。7、多選)如圖所示,楔形木塊abc固定在水平面上,粗糙斜面ab和光滑斜面bc與水平面的夾角相同,頂角b處安裝一定滑輪。質(zhì)量分別為M、m(M>m)的滑塊,通過不可伸長(zhǎng)的輕繩跨過定滑輪連接,輕繩與斜面平行。兩滑塊由靜止釋放后,沿斜面做勻加速運(yùn)動(dòng)。若不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦,在兩滑塊沿斜面運(yùn)動(dòng)的過程中()A.兩滑塊組成系統(tǒng)的機(jī)械能守恒B.重力對(duì)M做的功等于M動(dòng)能的增加C.輕繩對(duì)m做的功等于m機(jī)械能的增加D.兩滑塊組成系統(tǒng)的機(jī)械能損失等于M克服摩擦力做的功【解析】選C、D。由于斜面ab粗糙,在兩滑塊沿斜面運(yùn)動(dòng)的過程中,兩滑塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒,A錯(cuò)誤;由動(dòng)能定理,重力對(duì)M做的功大于M動(dòng)能的增加,B錯(cuò)誤;由功能關(guān)系,輕繩對(duì)m做的功等于m機(jī)械能的增加,C正確;由功能關(guān)系可知,兩滑塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能損失等于M克服摩擦力做的功,D正確。8、(多選)(2017·江蘇高考)如圖所示,三個(gè)小球A、B、C的質(zhì)量均為m,A與B、C間通過鉸鏈用輕桿連接,桿長(zhǎng)為L(zhǎng),B、C置于水平地面上,用一輕質(zhì)彈簧連接,彈簧處于原長(zhǎng)?，F(xiàn)A由靜止釋放下降到最低點(diǎn),兩輕桿間夾角α由60°變?yōu)?20°,A、B、C在同一豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng),彈簧在彈性限度內(nèi),忽略一切摩擦,重力加速度為g。則此下降過程中()A.A的動(dòng)能達(dá)到最大前,B受到地面的支持力小于mgB.A的動(dòng)能最大時(shí),B受到地面的支持力等于mgC.彈簧的彈性勢(shì)能最大時(shí),A的加速度方向豎直向下D.彈簧的彈性勢(shì)能最大值為mgL【解析】選A、B。A下落過程,先加速后減速,當(dāng)A速度最大時(shí),加速度為0,ABC整體受力平衡,B受到地面的支持力等于mg,B項(xiàng)正確;A的動(dòng)能達(dá)到最大前,做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),加速度方向豎直向下,處于失重狀態(tài),對(duì)ABC整體分析可知,B受到地面的支持力小于mg,A項(xiàng)正確;A末段減速向下,直至最低處其速度為0,彈簧形變最大,彈性勢(shì)能最大,A的加速度豎直向上,C項(xiàng)錯(cuò)誤;對(duì)整個(gè)系統(tǒng)由機(jī)械能守恒:Ep=mgLsin60°mgLsin30°=mgL,D項(xiàng)錯(cuò)誤。9.(2017·商丘二模)如圖所示,固定軌道ABC中,在B點(diǎn)處通過一段極短的圓弧將傾角θ=37°的光滑斜面AB和固定水平面BC平滑連接,一小物塊從A點(diǎn)由靜止開始釋放后,沿斜面AB運(yùn)動(dòng),最終停在水平面BC上。已知物塊與水平面BC上各處間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.2,物塊滑過B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能不損失,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,下面四幅圖中,能正確反映物塊的速率v隨時(shí)間t變化規(guī)律的是()【解析】選A。在物塊沿光滑斜面下滑的過程中,對(duì)小物塊進(jìn)行受力分析,設(shè)此過程物塊的加速度大小為a1,設(shè)物塊沿斜面下滑的時(shí)間為t1,到達(dá)斜面底端時(shí)的速度為v,根據(jù)牛頓第二定律得mgsin37°=ma1,解得a1=gsin37°=6m/s2,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v=v0+at可得v=a1t1=6t1,在物塊沿粗糙水平面上運(yùn)動(dòng)的過程中,對(duì)小物塊進(jìn)行受力分析,設(shè)此過程中物體的加速度大小為a2,此過程中物塊運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2,根據(jù)牛頓第二定律得f=ma2,f=μFN,FN=mg,由以上三式解得a2=μg=2m/s2,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v=v0+at得v=a2t2=2t2,可知a1>a2,故物塊在沿斜面加速下滑過程中速度時(shí)間圖象斜率的絕對(duì)值大于物體在沿水平面做勻減速直線運(yùn)動(dòng)過程中速度時(shí)間圖象斜率的絕對(duì)值,解得t2=3t1,故A正確。10.如圖所示,質(zhì)量為m的球置于斜面上,被一個(gè)豎直擋板擋住,現(xiàn)用一個(gè)力F拉斜面,使斜面在水平面上做加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng),忽略一切摩擦,以下說法中正確的是()A.若加速度足夠小,豎直擋板對(duì)球的彈力可能為零B.若加速度足夠大,斜面對(duì)球的彈力可能為零C.斜面和擋板對(duì)球的彈力的合力大于maD.斜面對(duì)球的彈力不僅有,而且是一個(gè)定值【解析】選C、D。小球受到的重力mg、豎直擋板的水平彈力FN1、斜面的支持力FN2,設(shè)斜面的傾斜角為α,則豎直方向有FN2cosα=mg,由于mg和α不變,所以無論加速度如何變化,FN2不變且不可能為零,故B錯(cuò)誤,D正確;水平方向有FN1FN2sinα=ma,由于FN2sinα≠0,若加速度足夠小,豎直擋板的水平彈力也不可能為零,故A錯(cuò)誤;斜面和擋板對(duì)球的彈力的合力即為豎直方向的FN2cosα與水平方向的力ma的合力,因此大于ma,故C正確。二、非選擇題1、(2017·江蘇高考)如圖所示,兩個(gè)半圓柱A、B緊靠著靜置于水平地面上,其上有一光滑圓柱C,三者半徑均為R。C的質(zhì)量為m,A、B的質(zhì)量都為,與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ?，F(xiàn)用水平向右的力拉A,使A緩慢移動(dòng),直至C恰好降到地面。整個(gè)過程中B保持靜止。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度為g。求:(1)未拉A時(shí),C受到B作用力的大小F。(2)動(dòng)摩擦因數(shù)的最小值μmin。(3)A移動(dòng)的整個(gè)過程中,拉力做的功W?！窘馕觥?1)C受力平衡2Fcos30°=mg解得F=mg(2)C恰好降落到地面時(shí),B受C壓力的水平分力最大Fxmax=mgB受地面的摩擦力f=μmg根據(jù)題意fmin=Fxmax,解得μmin=(3)C下降的高度h=(1)RA的位移x=2(1)R摩擦力做功的大小Wf=fx=2(1)μmgR根據(jù)動(dòng)能定理WWf+mgh=00解得W=(2μ1)(1)mgR答案:(1)mg(2)(3)(2μ1)(1)mgR2、(2017·萊州二模)如圖所示,用內(nèi)壁光滑的薄壁細(xì)管彎成的“S”形軌道固定于豎直平面內(nèi),其彎曲部分由兩個(gè)半徑均為R=0.2m的半圓平滑對(duì)接而成(圓的半徑遠(yuǎn)大于細(xì)管內(nèi)徑),軌道底端D點(diǎn)與粗糙的水平地面相切。現(xiàn)有一輛質(zhì)量為m=1kg的玩具小車以恒定的功率從E點(diǎn)由靜止開始出發(fā),經(jīng)過一段時(shí)間t=4s后,出現(xiàn)了故障,發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)關(guān)閉,小車在水平地面繼續(xù)運(yùn)動(dòng)并進(jìn)入“S”形軌道,從軌道的最高點(diǎn)飛出后,恰好垂直撞在固定斜面B上的C點(diǎn),C點(diǎn)與下半圓的圓心O等高。已知小車與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.1,E、D之間的距離為x0=10m,斜面的傾角為30°。(g取10m/s2)求:導(dǎo)學(xué)號(hào)49294148(1)小車到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度大小為多少?(2)在A點(diǎn)小