高考物理复习资料高中物理综合题难题汇编(三)高考物理压轴题汇编 22页

高考物理复习资料高考物理压轴题汇编高中物理综合题难题汇编（3）1.（17分）如图所示，两根足够长的光滑直金属导轨MN.PQ平行放置在倾角为0的绝缘斜面上，两导轨间距为L,M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直。整套装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向上。导轨和金属杆的电阻可忽略。让金属杆ab沿导轨由静止开始下滑，经过一段时间后,金属杆达到最大速度vm,在这个过程中，电阻R上产生的热量为Q。导轨和金属杆接触良好，重力加速度为g。求：2.（16分）如图所示，绝缘长方体B于水平面上/两端固定对平行带电极板，极板间形成匀强电场E。长方体B的上表面光滑,下表面与水平面的动摩擦因数“=0.05（设最大静摩擦力与滑动摩擦力相同）。B与极板的总质量/^=1.0kg0带正电的小滑块A质量mA=0.60kg，其受到的电场力大小F二1.2N。假设A所带的电量不影响极板间的电场分布。t=0时刻,小滑块A从B表面上的a点以相对地面的速度=1.6m/s向左运动，同时，B（连同极板）以相对地面的速度％=0.40m/s向右运动。（g取10m/s金属杆达到最大速度时安培力的大小；磁感应强度的大小；金属杆从静止开始至达到最大速度的过程中杆下降的高度。）问：+\n(1)A和B刚开始运动时的加速度大小分别为多少？(2)若A最远能到达b点，a、b的距离L应为多少？从t=0时刻至A运动到b点时,摩擦力对B做的功为多少？3.(18分)如图所示，一个质量为加的木块，在平行于斜面向上的推力F作用下，沿着倾角为&的斜面匀速向上运动，木块与斜面间的动摩擦因数为〃.(“0)的小物块在与金属板A相距/处静止。若某一时刻在金属板A、B间加一电压Uab二—泌凶,小物块与金属板只发生了一次碰撞，碰撞后电2q荷量变为・并以与碰前大小相等的速度反方向弹回。已知小物块与绝缘平板间的动摩擦因数为M,若不计小物块电荷量对电场的影响和碰撞时间。则(1)小物块与金属板A甘童前瞬间的速度大小是多少？(2)小物块碰撞后经过多长时间停止运动？停在何位置?4.(18分)如图所示，质量为/77=lkg的小物块轻轻放在水平匀速运动的传送带上的P点,随传送带运动到A点后水平抛出,小物块恰好无碰撞的沿圆弧切线从8点进入竖直光滑圆孤轨道下滑。B、U为圆弧的两端点，其连线水平。已知圆弧半径/?二1.0m圆弧对应圆心角0=106。，轨道最彳氐点为O,Z点距水平面的高度h二0.8m。小物块离开U点后恰能无碰\n撞的沿固定斜面向上运动，0.8s后经过D点，物块与斜面间的滑动摩擦因数为妙=0.33(p=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)试求:(1)小物块离开力点的水平初速度vi;(2)小物块经过O点时对轨道的压力；(3)斜面上UQ间的距离；(4)假设小物块与传送带间的动摩擦因数为d=0-3，传送带的速度为5m/s,则PA间的距离是多少？3.(18分)天文学家测得银河系中氮的含量约为25%.有关研究表明,宇宙中氮生成的途径有两条：一是在宇宙诞生后2分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的。(1)把氢核反应简化为4个氢核(；H)聚变成氮核(jHe)，同时放出2个正电子(：e)和2个中微子(仏)，请写出该氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量；(2)研究表明，银河系的年龄约为^3.8x10i7s,每秒钟银河系产生的能量约为1x1037J(即/^lxlO37J/s\现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氮的含量•(最后结果保留一位有效数字)(1)根据你的估算结果，对银河系中氮的主要生成途径作出判断。(可能用到数据：银河系质量约为A4=3xlO^kg,原子质量^51u=1.66xl0-27kg,1U相当于1.5X10-10J的能量，电子质量me=0.0005u,氮核质量松二4.0026u,氢核质量/77p=1.0078uz中微子仏质量为零）\n3.（16分）汤姆生用来测定电子的比荷（电子的电荷量与质量之比）的实验装置如图所示,真空管内的阴极K发出的电子（不计初速、重力和电子间的相互作用）经加速电压加速后，穿过A中心的小孑船中心轴010的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和P'间的区域。当极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心0点处,形成了一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O点，（0与0点的竖直间距为d,水平间距可忽略不计•此时，在P和P'间的区域,再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场。调节磁场的强弱,当磁感应强度的大小为B时，亮点重新回到0点。已知极板水平方向的长度为Li,极板间距为b,极板右端到荧光屏的距离为1_2（如图所示）。（1）求打在荧光屏0点的电子速度的大小。（2）推导出电子的比荷的表达式。4.（15分）如图所示是做光电效应实验的装置简图。在抽成真空的玻璃管内，K为阴极（用金属铠制成，发生光电效应的逸出功为1.9eV）,Z为阳极。在a、0间不接但可电源，用频率为X高于锂的极限频率）的单色光照射阴极K,会发现电流表指针有偏转。这时，若在a、Q间接入直流电源，日接正极,厶接负极，并使a、Q间电压从零开始逐渐增大，发现当电压表的示数增大到2.1V时，电流表的示数刚好减小到零。求:\n(1)2Z?间未接直流电源时，通过电流表的电流方向；(2)从阴极K发出的光电子的最大初动能；(3)入射的单色光的频率。3.(18分)如下图1所示，43为水平放置的平行金属板,板间距离为〃(〃远小于板的长和宽\在两板的中心各有小孔O和O，,O和O'处在同一竖直线上。在两板之间有一带负电的质点只已知4B间所加电压为5时，质点P所受的电场力恰好与重力平ndg衡。现在4B间加上如下图2所示随时间r作周期性变化的电压已知周期T=(g为重力加速度\在第一个周期内的某一时刻矗，在43间的中点处由静止释放质点P,—段时间后质点P从金属板的小孔飞岀•问：•PO9£r3T2f1.7.SIE12(1)直在什么范围内,可使质点在飞出小孔之前运动的时间最短?(2)5)在D那一时刻，可使质点P从小孔飞出时的速度达至I」最大？11.(17分)2007年3月1日，国家重大科学工程项目"EAST超导托卡马克核聚变实验装置"在合肥顺利通过了国家发改委组织的国家竣工验收。作为核聚变研究的实验设备,EAST可为未来的聚变反应堆进行较深入的工程和物理方面的探索，其目的是建成一个核聚\n变反应堆，届时从1升海水中提取氢的同位素氛,在这里和怎发生完全的核聚变反应,释放可利用能量相当于燃烧300公升汽油所获得的能量,这就相当于人类为自己制造了f小太阳”可以得到无穷尽的清洁能源。作为核聚变硏究的实验设备，要持续发生热核反应,必须把温度高达几百万摄氏度以上的核材料约束在一定的空间内，约束的办法有多种，其中技术上相对较成熟的是用磁场约束核材料。如图所示为EAST部分装置的简化模型：垂直纸面的有环形边界的匀强磁场b区域,围着磁感应强度为零的圆形a区域，a区域内的离子向各个方向运动，离子的速度只要不超过某值,就不能穿过环形磁场的外边界而逃逸，从而被约束。设离子质量为m,电荷量为q,环形磁场的内半径为Ri,夕卜半径R2=(1+V2)Rio(1)将下列核反应方程补充完整，指出哪个属于核聚变方程。并求出聚变过程中释放231的核能Eoo已知|H的质量为m2,|H的质量为m3,a粒子的质量为m«,°n的质量为mn,质子质量为nip,电子质量为me,光速为c。A.：H+；Ht；Hc+()B.駕U+；n->常Xc+；：Sr+()ci：Ra->2^Rn+()D.^Na^>g+()(2)若要使从a区域沿任何方向，速率为1/的离子射入磁场时都不能越出磁场的外边界，则b区域磁场的磁感应强度B至少为多大？(3)若b区域内磁场的磁感应强度为B,离子从a区域中心0点沿半径0M方向以某一速度射入b区，恰好不越出磁场的夕卜边界。请画出在该情况下离子在a、b区域内运动一个周期的轨迹，并求出周期T。\n答案_、计算题1.解析：（1）设金属杆受安培力为Fa,当金属杆达到最大速度时，杆受力平衡FAm=sin6（4分）（2）当杆达到最大速度时，感应电动势为Em,感应电流为Im=BLvnim得―mgRsin0VmL2（2分）（2分）（2分）（2分）（3）设金属杆从静止开始至达到最大速度的过程中下降的高度为h（4分）（1分）由能量守t旦mgh=*mv和+Q得h二也竺2mg2.解析:\n（1）A刚开始运动时的加速度大小©=-^―=2.0mIs1方向水平向右mAB受电场力F=F=1.2N摩擦力f=^(mA+mB)g=0.SNB刚开始运动时的加速度大小幻=匚也=2.0/17Is1方向水平向左叫(2)设B从开始匀减速到零的时间为血，则有八=也=0.2$仏二弓二0.04/n如2ti时刻A的速度卩加=ij-《Ji=1.2血/$〉0A的位移％=山+；八|爪=0.28m此俎时间内A相对B运动的位移$严口+彷=0.32加vv)=—f*sB}=—0.032Jti后，由于F'>f,B开始向右作匀加速运动，A继续作匀减速运动，当它们速度相等时A、B相距最远，设此过程运动时间为t2,它们速度为v,则有：对A:速度y=vA1~aAt2F-f.亠对B:加速度如1==0.4/??/s速度v=ciB叫~解得：v=0.2/72Ist=0.5st2时间内A运动的位移》2=e+J"2=o.35mB运动的位移几2=上=0.05加t2内A相对B的位移$2=SA2~SB2=0.30加摩擦力对B做功为W严-f叫2=-0.04JA最远到达b点a、b的距离为厶=$]+»=0.62/?1从t二0时刻到A运动到b点时，摩擦力对B做的功为w/=w]+w2=-0.072J3.解析：(1)如图所示以木块为研究对象进行受力分析，以沿斜面方向为x轴，垂直于斜面方\n向为y轴建立直角坐标系，由共点力的平衡条件有平衡方程:mgf+吨sin&-F=0①N-mgcos^=0(2)f=uN③联立求解①②③得F=mgsin0+umgcos0(2)因为当“二tan&时木块刚好在斜面上处于静止或者匀速下滑的状态，由于//4-七）sin&=0.08J即该过程中弹簧弹性势能的改变量为0.08J（减少量）5.解析：（8分）（1）加电压后,B极板电势高于A板，小物块在电场力作用与摩擦力共同作用下向A板做匀加速直线运动。电场强度为E二牛（1分）a小物块所受的电场力与摩擦力方向相反，则合外力为F广qE-屮吧故小物块运动的加速度为q=竺=丄心（3分）mmd2设小物块与A板相碰时的速度为14,由v.=2a}l（2分）解得片=师（2分）（2）（8分）小物块与A板相碰后以14大小相等的速度反弹，因为电荷量及电性改变,\n电场力大小与方向发生变化，摩擦力的方向发生改变，小物块所受的合外力大小为\nF合=pmg-加速度大小为勺=仝=1“g（2分）设小物块碰后到停止的时间为t,注意到末速度为零，有0-儿=-a2t（1分）设小物块碰后停止时距离为兀，注意到末速度为零，有0-叶=-2勺兀（2分）2则x=^—=2l（2分）或距离B板为d_2l（或由动能定理求）2a26.解析：（1）对小物块，由卫到B有X=2g/z（1分）（2分）\n（1分）（2）对小物块，由3到O有（2分）其中％=a/32+42m/s=5m/s（1分）（1分）所以/V=43N由牛顿第三定律知对轨道的压力为N'=43N（1分）(3)物块沿斜面上滑:mgsin53°+“加gcos53=max（1分）所以ax=10m/s物块沿斜面上滑:tngsin53°-“zgcos53°=ma（1分）由机械能守恒知V.=vB=5m/s所以V,=3m/s\nv小物块由C上升到最高点历时t}=^=0.5s(1分)小物块由最高点回到D点历时&=0.85-0.5s=0.3s(1分)(1分)(1分)(1分)(2分)(4)小物块在传送带上加速过程:jLi.mg=maPA间的距离是二丄=1.5m2a.7.解析:(1)氢核聚变核反应方程为4：HT:He+2：e+2冬核反应中的质量亏损A/7Z=4加p-ma-2me由质能方程得A£=Amc2代入数据得AE=4.14X10"2j(2)氢核聚变反应生成的氮核总质量加二丄叫=6.1X10,9kg(3)由估算结果可知，k=2%远小于25%的实际值，所以银河系中的氮主要是宇宙诞生后不久生成的。8.解析：(1)当电子受到的电场力与洛沦兹力平衡时，电刊故匀速直线运动，亮点重新回复到中心O点，设电子的速度为八则evB=eE(2)当极板间仅有偏转电场时，电子以速度v进入后，竖直方向作匀加速运动，加速\n度为eUa=——mb电子在水平方向作匀速运动，在电场内的运动时间为儿=如V这样，电子在电场中，竖直向上偏转的距离为心=-atf=旦?22mv2b离开电场时竖直向上的分速度为片==竿mvb电子离开电场后做匀速直线运动，经t2时间到达荧光屏匚=負AvVt2时间内向上运动的距离为d2=忖2=半5mv"bpijj这样，电子向上的总偏转距离为d=/+=亠「厶(厶2+廿)mvb2可解得mB2/?L,(L2+L(/2)9.解析：(1)光电子由K向力定向移动/电流方向与电子定向移动方向相反,故光电流由A流向K,因此通过电流表的电流从下向上。(2)由题意当电压表的示数增大到2.1V时，电流表的示数冈U好减小到零.即当电压为2.1V时具有最大初动能的电子刚好不能到达力板。据此对该电子应用动能定理有:Ek二Ue得最大初动能为£e=2.1eV=3.36xlO-^j(3)由光电效应方程:Ek=hy-W\n得尸9.66xI0】4Hz10.解析：\n分）・mg-ma±@(1设质点P的质量为力，电量为g,当43间的电压为5时，有q^=mg①11分）d当两板间的电压为2®时，P的加速度向上，其大小为刊，则③（1分）2/7当两板间的电压为・2Uo时,P的加速度向下,其大小为6,则7—4+mg二mai④d（1分）⑤（1分）解得31=3g（1）要使质点在飞出小孔之前运动的时间最短，须使质点释放后一直向下加速运动。逝点释诙经过时间倒达小孔八则”专寸⑥（1分）解得因为厂=⑦（1分）,质点到达小孔之前能一直加速。（1分）因此要使质点在飞出小孔之前运动的时间达到最短，质点释放的时刻to应满足⑧（1分）（2）要使质点P从小孔飞出时的速度达到最大,须使质点释放后先向上加速、再向上减速运动，在到达小孔。时速度减为0,然后向下加速运动直到小孔O'。设质点释放后向上加速时间为乩向上减速时间为务则儿=弘（1分）0二儿-3g（2（1分）:刃：+（儿/2-：・3刃；）⑨（1分）\n由以上各式解得tx=3d4g⑩（1分）因为儿V£V£，因此质点P能向上先加速后减速恰好到达小孔Q（1分）分）解得t32d(12)(1分)因为（2+（3(1+2冋2a/3彳仔因此质点P能从小孔。向下-助速运动到小孔设质点从小孔o向下加速运动到小孔O'经过的时间为S则d斗3gt（11）（1O',此时质点P从小孔O'飞岀时的速度达到最大.（1分）因此，要使质点P从小孔飞出时的速度达到最大，质点P释放的时刻应为3d(13)(1分)11.解析：（1）A属于聚变方程（1分）II4r_r0on,20nz2He,_}n（全对得1分）E=[rri2+m3-(m«+mn)]c2(1分)（2）如图1所示，当离子的速度沿与内边界圆相切的方向射入磁场，且轨道与磁场外圆相切时所需磁场的磁感应强度Biz即为要求的值。设轨迹圆的半径为ri,1\n贝心「和1分）2由：qvBi=m—（1分）rl解之得品癸（2分）要使沿0M方向运动的离子不能穿越磁场，则其在环形磁场内的运动轨迹圆中最大值与磁场外边界圆相切。设这时轨迹圆的半径为r2,速度为◎,贝U:r22+Ri2=（R2-r2）2（1分）解之得：V=Ri（1分）Iv02由qv2B二解之得：v“也匹（1分）m离子在b区域中做匀速圆周运动的周期Ti二厶（1分）qB3离子在b区域中一次运动的时间ti=-7；（1分）离子在a区域中由0到M点的运动时间t2二处（1分）V2\njn离子在a、b区域内运动的周期T二4ti+8t2二——（6龙+8）（2分）qB了解更多相关内容欢迎扫描下方二维码关注微信公众账号