高中物理精选试题较难

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1、高中物理精选试题（较难）1如图所示将一光滑的半圆槽置于光滑水平面上，槽的左侧有一固定在水平面上的物块。今让一小球自左侧槽口A的正上方从静止开始落下，与圆弧槽相切自A点进入槽内，则以下结论中正确的是 A小球在半圆槽内运动的全过程中，只有重力对它做功B小球在半圆槽内运动的全过程中，小球与半圆槽在水平方向动量不守恒C小球自半圆槽的最低点B向C点运动的过程中，小球与半圆槽在水平方向动量守恒D小球离开C点以后，将做竖直上抛运动【答案】BCm1m2F2如图，在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板，其上叠放一质量为m2的木块。假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。现给木块施加一随时间t增大的

2、水平力F=kt（k是常数），木板和木块加速度的大小分别为a1和a2，下列反映a1和a2变化的图线中正确的是atOa1a2atOa1a2atOa1a2atOa1a2A B C D【答案】A3如图所示，串联阻值为的闭合电路中，面积为的正方形区域abcd存在一个方向垂直纸面向外、磁感应强度均匀增加且变化率为k的匀强磁场，abcd的电阻值也为，其他电阻不计电阻两端又向右并联一个平行板电容器在靠近板处由静止释放一质量为、电量为的带电粒子（不计重力），经过板的小孔进入一个垂直纸面向内、磁感应强度为的圆形匀强磁场，已知该圆形匀强磁场的半径为。求：(1)电容器获得的电压；(2)带电粒子从小孔射入匀强磁场时的速

3、度；(3)带电粒子在圆形磁场运动时的轨道半径及它离开磁场时的偏转角【答案】(1) (2) (3) 它离开磁场时的偏转角为904如图所示，在以O为圆心，半径为R=10cm的圆形区域内，有一个水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B2=0.1T，方向垂直纸面向外。M、N为竖直平行放置的相距很近的两金属板， S1、S2为M、N板上的两个小孔，且S1、S2跟O点在垂直极板的同一水平直线上。金属板M、N与一圆形金属线圈相连，线圈的匝数n=1000匝，面积S=0.2m2，线圈内存在着垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小随时间变化的规律为B1=B0+kt（T），其中B0、k为常数。另有一水平放置的足够长的荧

4、光屏D，O点跟荧光屏D之间的距离为H=2R。比荷为2105 C/kg的正离子流由S1进入金属板M、N之间后，通过S2向磁场中心射去，通过磁场后落到荧光屏D上。离子的初速度、重力、空气阻力及离子之间的作用力均可忽略不计。问：（1）k值为多少可使正离子垂直打在荧光屏上（2）若k=0.45T/s，求正离子到达荧光屏的位置。【答案】(1) T/s （2cm 5在高能物理研究中，粒子回旋加速器起着重要作用，如图甲为它的示意图。它由两个铝制D型金属扁盒组成，两个D形盒正中间开有一条窄缝。两个D型盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压。图乙为俯视图，在D型盒上半面中心S处有一正离子源，它发出的正离子，经狭缝电压

5、加速后，进入D型盒中。在磁场力的作用下运动半周，再经狭缝电压加速。如此周而复始，最后到达D型盒的边缘，获得最大速度，由导出装置导出。已知正离子的电荷量为q，质量为m，加速时电极间电压大小为U，磁场的磁感应强度为B，D型盒的半径为R。每次加速的时间很短，可以忽略不计。正离子从离子源出发时的初速度为零，求（1）为了使正离子每经过窄缝都被加速，求交变电压的频率（2）求离子能获得的最大动能（3）求离子第1次与第n次在下半盒中运动的轨道半径之比。 B甲SB乙【答案】（1）（2）（3）（n = 1, 2, 3 ）6如图所示，在一光滑水平的桌面上，放置一质量为M宽为L的足够长“U”形框架，其ab部分电阻为R

6、，框架其他部分的电阻不计垂直框架两边放一质量为m电阻为R的金属棒cd，它们之间的动摩擦因数为，棒通过细线跨过一定滑轮与劲度系数为k另一端固定的轻弹簧相连开始弹簧处于自然状态，框架和棒均静止现在让框架在大小为2 mg的水平拉力作用下，向右做加速运动，引起棒的运动可看成是缓慢的水平桌面位于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B问：(1)框架和棒刚开始运动的瞬间，框架的加速度为多大?(2)框架最后做匀速运动(棒处于静止状态)时的速度多大?(3)若框架通过位移s后开始匀速运动，已知弹簧弹性势能的表达式为(x为弹簧的形变量)，则在框架通过位移s的过程中，回路中产生的电热为多少?【答案】 （1） （2）（3

7、）7如图甲所示，加速电场的加速电压为U0 = 50 V，在它的右侧有水平正对放置的平行金属板a、b构成的偏转电场，且此区间内还存在着垂直纸面方向的匀强磁场B0已知金属板的板长L = 01 m，板间距离d = 01 m，两板间的电势差uab随时间变化的规律如图乙所示紧贴金属板a、b的右侧存在半圆形的有界匀强磁场，磁感应强度B = 001 T，方向垂直纸面向里，磁场的直径MN = 2R = 02 m即为其左边界，并与中线OO垂直，且与金属板a的右边缘重合于M点两个比荷相同、均为q/m = 1108 C/kg的带正电的粒子甲、乙先后由静止开始经过加速电场后，再沿两金属板间的中线OO 方向射入平行板a

8、、b所在的区域不计粒子所受的重力和粒子间的相互作用力，忽略偏转电场两板间电场的边缘效应，在每个粒子通过偏转电场区域的极短时间内，偏转电场可视作恒定不变（1）若粒子甲由t = 005 s时飞入，恰能沿中线OO 方向通过平行金属板a、b正对的区域，试分析该区域的磁感应强度B0的大小和方向；（2）若撤去平行金属板a、b正对区域的磁场，粒子乙恰能以最大动能飞入半圆形的磁场区域，试分析该粒子在该磁场中的运动时间uab/102 V图乙t/s020.20.40.60.8v0OMN图甲OmqabU0【答案】（1），方向垂直向里（2）8如图，P、Q为某地区水平地面上的两点，在P点正下方一球形区域内储藏有石油，假

9、定区域周围岩石均匀分布，密度为；石油密度远小于，可将上述球形区域视为空腔。如果没有这一空腔，则该地区重力加速度（正常值）沿竖直方向；当存在空腔时，该地区重力加速度的大小和方向会与正常情况有微小偏高。重力加速度在原坚直方向（即PO方向）上的投影相对于正常值的偏离叫做“重力加速度反常”。为了探寻石油区域的位置和石油储量，常利用P点附近重力加速度反常现象。已知引力常数为G。（1）设球形空腔体积为V，球心深度为d（远小于地球半径），=x，求空腔所引起的Q点处的重力加速度反常（2）若在水平地面上半径L的范围内发现：重力加速度反常值在与（k1）之间变化，且重力加速度反常的最大值出现在半为L的范围的中心,如

10、果这种反常是由于地下存在某一球形空腔造成的，试求此球形空腔球心的深度和空腔的体积。【答案】 （1）如果将近地表的球形空腔填满密度为的岩石,则该地区重力加速度便回到正常值.因此,重力加速度反常可通过填充后的球形区域产生的附加引力来计算,式中的m是Q点处某质点的质量,M是填充后球形区域的质量,而r是球形空腔中心O至Q点的距离在数值上等于由于存在球形空腔所引起的Q点处重力加速度改变的大小.Q点处重力加速度改变的方向沿OQ方向,重力加速度反常是这一改变在竖直方向上的投影联立以上式子得 ,（2）由式得,重力加速度反常的最大值和最小值分别为由提设有、联立以上式子得,地下球形空腔球心的深度和空腔的体积分别为

11、,9如图所示，MN是竖直平面内的1/4圆弧轨道，绝缘光滑，半径R=lm。轨道区域存在E = 4N/C、方向水平向右的匀强电场。长L1=5 m的绝缘粗糖水平轨道NP与圆弧轨道相切于N点。质量、电荷量的金属小球a从M点由静止开始沿圆弧轨道下滑，进人NP轨道随线运动，与放在随右端的金属小球b发生正碰，b与a等大,不带电，b与a碰后均分电荷量，然后都沿水平放置的A、C板间的中线进入两板之间。已知小球a恰能从C板的右端飞出，速度为，小球b打在A板的D孔，D孔距板基端，A,C板间电势差,A, C板间有匀强磁场，磁感应强度5=0.2T，板间距离d=2m,电场和磁编仅存在于两板之间。g=10m/s2求：(1)

12、小球a运动到N点时，轨道对小球的支持力FN多大?(2 )碰后瞬间，小球a和b的速度分别是多大？(3 )粗糙绝缘水平面的动摩擦因数是多大？【答案】(1)设小球a运动到N点时的速度为vao，则magR + qaER = mavao2 （2分） FN mag= mavao2/R （2分） 解得vao = 10m/s，FN = 11 N （ 1分 ）(2)设a、b碰撞后电荷量分布是和，则=0.5 C。设碰后小球a速度为va2，由动能定理有 （2分） 得va2 = 4m/s 1分 对小球b有：mbg = 0.5 N，Fb电= 0.5 N即mbg = Fb电，所以，小球b向上做匀速圆周运动。 （ 1分 ）

13、设小球b做匀速圆周运动的半径为r，则 （2分） 设小球b碰后速度为vb2，则 （2分） 解得r = 4m，vb2= 8 m/s （ 1分 ） (3)设碰撞前，小球a的速度设为va1，由动量守恒定律有mava1= mava2+ mbvb2 （2分） va1= 8 m/s小球a从N至P过程中，由动能定理有magL1 = mava12mavao2 （2分）解得 =0. 36 （ 1分 ）10如图所示，两足够长的平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为，导轨平面与水平面的夹角=30，导轨电阻不计，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向上。长为的金属棒垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属

14、棒的质量为、电阻为rR。两金属导轨的上端连接一个灯泡，灯泡的电阻RLR，重力加速度为g。现闭合开关S，给金属棒施加一个方向垂直于杆且平行于导轨平面向上的、大小为Fmg的恒力，使金属棒由静止开始运动，当金属棒达到最大速度时，灯泡恰能达到它的额定功率。求：（1）金属棒能达到的最大速度vm；（2）灯泡的额定功率PL；（3）金属棒达到最大速度的一半时的加速度a；（4）若金属棒上滑距离为L时速度恰达到最大，求金属棒由静止开始上滑4L的过程中，金属棒上产生的电热Qr。【答案】（1）（2）（3）（4）11（18分）如图所示，以A、B和C、D为断点的两半圆形光滑轨道固定于竖直平面内，一滑板静止在光滑的地面上，

15、左端紧靠B点，上表面所在平面与两半圆分别相切于B、C两点，一物块（视为质点）被轻放在水平匀速运动的传送带上E点，运动到A点时刚好与传送带速度相同，然后经A点沿半圆轨道滑下，再经B点滑上滑板，滑板运动到C点时被牢固粘连。物块可视为质点，质量为m,滑板质量为M=2m，两半圆半径均为R,板长l=6.5R,板右端到C点的距离L在RL5R范围内取值，E点距A点的距离s=5R，物块与传送带、物块与滑板间的动摩擦因数均为，重力加速度g已知。(1)求物块滑到B点的速度大小;(2)求物块滑到B点时所受半圆轨道的支持力的大小;(3)物块在滑板上滑动过程中，当物块与滑板达到共同速度时，测得它们的共同速度为。试讨论物

16、块从滑上滑板到离开右端的过程中，克服摩擦力做的功与L的关 系;并判断物块能否滑到CD轨道的中点。【答案】（1）（2）10mg（3）见解析12如图所示，一端封闭的两条平行光滑长导轨相距L，距左端L处的右侧一段弯成半径为的四分之一圆弧，圆弧导轨的左、右两段处于高度相差的水平面上。以弧形导轨的末端点O为坐标原点，水平向右为x轴正方向，建立Ox坐标轴。圆弧导轨所在区域无磁场；左段区域存在空间上均匀分布，但随时间t均匀变化的磁场B（t），如图2所示；右段区域存在磁感应强度大小不随时间变化，只沿x方向均匀变化的磁场B（x），如图3所示；磁场B（t）和B（x）的方向均竖直向上。在圆弧导轨最上端，放置一质量为

17、m的金属棒ab，与导轨左段形成闭合回路，金属棒由静止开始下滑时左段磁场B（t）开始变化，金属棒与导轨始终接触良好，经过时间t0金属棒恰好滑到圆弧导轨底端。已知金属棒在回路中的电阻为R，导轨电阻不计，重力加速度为g。（1）求金属棒在圆弧轨道上滑动过程中，回路中产生的感应电动势E；（2）如果根据已知条件，金属棒能离开右段磁场B（x）区域，离开时的速度为v，求金属棒从开始滑动到离开右段磁场过程中产生的焦耳热Q;（3）如果根据已知条件，金属棒滑行到x=x1，位置时停下来，a求金属棒在水平轨道上滑动过程中遁过导体棒的电荷量q；b通过计算，确定金属棒在全部运动过程中感应电流最大时的位置。【答案】（1）L2

18、 B0/t0（2）+ mgL/2-mv2（3）金属棒在x=0处，感应电流最大为了有效地将重物从深井中提出，现用小车利用“双滑轮系统”（两滑轮同轴且有相同的角速度，大轮通过绳子与物体相连，小轮通过另绳子与车相连）来提升井底的重物，如图所示。滑轮离地的高度为H=3m，大轮小轮直径之比为3：l，（车与物体均可看作质点，且轮的直径远小于H），若车从滑轮正下方的A点以速度v=5ms匀速运动至B点此时绳与水平方向的夹角为37，由于车的拉动使质量为m=1 kg物体从井底处上升，则车从A点运动至B点的过程中，试求：13此过程中物体上升的高度；14此过程中物体的最大速度；15此过程中绳子对物体所做的功。【答案】136m1412m/s15132J试卷第7页，总8页