高中物理精选试题(较难)

试卷第1页，总8页高中物理精选试题（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】BC2．．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A．B．C．D．【答案】A3．如图所示，串联阻值为R的闭合电路中，面积为S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tB，abcd的电阻值也为R，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M板处由静止释放一质量为m、电量为q的带电粒子（不计重力），经过N板的小孔P进入一个垂直纸面向内、磁感应强度为Ｂ的圆形匀强磁场，已知该圆形匀强磁场的半径为qmSkBr1。求：(1)电容器获得的电压；(2)带电粒子从小孔P射入匀强磁场时的速度；(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．atOa1a2atOa1a2atOa1a2atOa1a2m1m2F试卷第2页，总8页【答案】(1)SkUUR21(2)mqSkmqUv2(3)它离开磁场时的偏转角为90°4．如图所示，在以O为圆心，半径为R=103cm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光屏D，O点跟荧光屏D之间的距离为H=2R。比荷为2×105C/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)15.02.01000301nSUkT/s（220)90tan(0Hscm5．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~试卷第3页，总8页【答案】（1）mqBf2（2）mRBqmvEm2212222（3）1211nrrn（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，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μ，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2μmg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221kx(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）Mmga（2）222LBmgRv（3）44222212LBgmMRmgsQ7．如图甲所示，加速电场的加速电压为U0=50V，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=0．1m，板间距离d=0．1m，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=0．01T，方向垂直纸面向里，磁场的直径MN=2R=0．2m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=1×108C/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、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=0．05s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．试卷第4页，总8页【答案】（1）TB30105，方向垂直向里（2）sTt61042arcsin22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），PQ=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k（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gmrMmG2………①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,VM……………②而r是球形空腔中心O至Q点的距离22xdr………③g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g是这一改变在竖直方向上的投影grdg…④uab/×102V图乙t/s020.20.40.60.8v0OMN图甲OmqabU0试卷第5页，总8页联立以上式子得2/322)(xdVdGg,…………⑤（2）由⑤式得,重力加速度反常g的最大值和最小值分别为2maxdVGg……⑥2/322min)(LdVdGg……………⑦由提设有kgmax、ming……⑧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13/2kLd,)1(3/22kGkLV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=5m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)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=12mavao2（2分）FN–mag=mavao2/R（2分）解得vao=10m/s，FN=11N（1分）(2)设a、b碰撞后电荷量分布是aq和bq，则aq=bq=0.5C。设碰后小球a速度为va2，由动能定理有222212122aaacaCAaammUqdgm（2分）试卷第6页，总8页得va2=4m/s1分对小球b有：mbg=0.5N，Fb电=dUqCAb/=0.5N即mbg=Fb电，所以，小球b向上做匀速圆周运动。（1分）设小球b做匀速圆周运动的半径为r，则2222)2(drLr（2分）设小球b碰后速度为vb2，则rmBqbbbb222（2分）解得r=4m，vb2=8m/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=8m/s小球a从N至P过程中，由动能定理有–μmagL1=12mava12–12mavao2（2分）解得μ=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d，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d的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m、电阻为r＝R。两金属导轨的上端连接一个灯泡，灯泡的电阻RL＝R，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F＝mg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）22dBmgRvm（2）222224dBRgmRIPL（3）ga41（4）442234dBRgmmgLQr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，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5.0，重力加速度g已知。试卷第7页，总8页(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