人教高考物理一轮练习题6及答案 9页

‎2019年人教高考物理一轮练习题（6）及答案 一、选择题 ‎1、如图所示,圆形区域内有一垂直纸面的匀强磁场,磁感应强度的大小为B1,P为磁场边界上的一点。相同的带正电荷粒子,以相同的速率从P点射入磁场区域,速度方向沿位于纸面内的各个方向,这些粒子射出边界的位置均处于边界的某一段弧上,这段圆弧的弧长是圆周长的。若将磁感应强度的大小变为B2,结果相应的弧长变为圆周长的,不计粒子的重力和粒子间的相互影响,则等于　(　　)‎ A.　　　　B.　　　　C.　　　　D.‎ ‎【解析】选C。设圆形区域的半径为r。当磁感应强度为B1时,从P点射入的粒子与磁场边界的最远交点为M,最远的点是轨迹上直径与磁场边界圆的交点,‎ ‎∠POM=120°,如图所示:‎ 由几何关系得sin60°=,解得R=r。磁感应强度为B2时,从P点射入的粒子与磁场边界的最远交点为N,最远的点是轨迹上直径与磁场边界圆的交点,‎ ‎∠PON=90°,如图所示:‎ 所以粒子做圆周运动的半径为R′=r。对带电粒子由牛顿第二定律得qvB=m,解得B=,由于v、m、q相等,则得==,选项C正确。‎ ‎2. (多选)如图所示,真空中xOy平面内有一束宽度为d的带正电粒子束沿x轴正向运动,所有粒子为同种粒子,速度大小相等,在第一象限内有一方向垂直xOy平面的有界匀强磁场区(图中未画出),所有带电粒子通过磁场偏转后都会聚于x轴上的a点。下列说法中正确的是　(　　)‎ 导学号49294172‎ A.磁场方向一定是垂直xOy平面向里 B.所有粒子通过磁场区的时间相同 C.所有粒子在磁场区运动的半径相等 D.磁场区边界可能是圆 ‎【解题指导】‎ ‎(1)磁场的方向可由带电粒子的受力方向判断。‎ ‎(2)粒子在磁场中的运动时间与圆心角有关。‎ ‎(3)带电粒子进入磁场的位置为一圆弧,且圆弧的半径与粒子在磁场中的轨迹半径相同。‎ ‎【解析】选C、D。‎ 由题意可知,正粒子经磁场偏转,都集中于一点a,根据左手定则,磁场的方向垂直xOy平面向外,故A错误;由洛伦兹力提供向心力,可得T=,而运动的时间还与圆心角有关,因此粒子的运动时间不等,故B错误;由洛伦兹力提供向心力,可得R=,由于是同种粒子,且速度大小相等,所以它们的运动半径相等,故C正确;所有带电粒子通过磁场偏转后都会聚于x轴上的a点,因此磁场区边界可能是圆,也可能是圆弧,故D正确。‎ ‎3.(2019·江苏高考)如图所示,三块平行放置的带电金属薄板A、B、C中央各有一小孔,小孔分别位于O、M、P点。由O点静止释放的电子恰好能运动到P点。现将C板向右平移到P′点,则由O点静止释放的电子　(　　)‎ A.运动到P点返回 B.运动到P和P′点之间返回 C.运动到P′点返回 D.穿过P′点 ‎【解析】选A。电子在A、B间加速,在B、C间减速,加速电压做功与减速电压做功相等。现将C板向右平移到P′点,B、C板间的电场强度不变,根据U=Ed判断,由O点静止释放的电子运动到P点速度为0再返回,A项正确。‎ ‎5.(2019·济南一模)如图所示,一均匀带正电的无限长绝缘细杆水平放置,细杆上方有A、B、C三点,三点均与细杆在同一竖直平面内,且三点到细杆的距离满足 rA=rBφC。将一负电荷从A点移到C点,电场力做负功,电势能增加,选项A错误,B、C正确;在A点,若电子垂直于纸面向外飞出,速度大小满足EAe=m,则电子做匀速圆周运动,若不满足,将做离心或向心运动,选项D错误。‎ ‎4.(2019·天津高考)如图所示,在点电荷Q产生的电场中,实线MN是一条方向未标出的电场线,虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹。设电子在A、B两点的加速度大小分别为aA、aB,电势能分别为EpA、EpB。下列说法正确的 是　(　　)‎ A.电子一定从A向B运动 B.若aA>aB,则Q靠近M端且为正电荷 C.无论Q为正电荷还是负电荷一定有EpAaB,说明电子在A点受到的电场力较大,M点的电场强度较大,根据点电荷的电场分布可知,靠近M端为场源电荷的位置,应带正电,故B正确;无论Q为正电荷还是负电荷,一定有电势φA>φB,电子电势能Ep=-eφ,电势能是标量,所以一定有EpAR,故无论怎样改变h的大小,都不可能使小球通过a点后落回轨道内,小球将通过a点不可能到达d点,只要改变h的大小,就能改变小球到达a点的速度,就有可能使小球通过a点后,落在de之外,故选项B错误,C、D正确。‎ ‎7.如图所示,一固定斜面倾角为30°‎ ‎,一质量为m的小物块自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做匀减速运动,加速度大小等于重力加速度的大小g。物块上升的最大高度为H,则此过程中,物块的　(　　)‎ A.动能损失了2mgH B.动能损失了mgH C.机械能损失了mgH D.机械能损失了mgH ‎【解析】选A、C。分析小物块沿斜面上滑,根据题意可知,物块所受滑动摩擦力Ff=0.5mg,由动能定理,动能损失了+mgH=2mgH,A正确,B错误。由功能关系,机械能损失了=mgH,C正确,D错误。‎ ‎8.(2019·烟台一模)如图所示,可视为质点的小球A和B用一根长为0.2m的轻杆相连,两球质量相等,开始时将两小球置于光滑的水平面上,并给两小球一个2m/s的初速度,经一段时间两小球滑上一个倾角为30°的光滑斜面,不计球与斜面碰撞时的机械能损失,g取10m/s2,在两小球的速度减小为零的过程中,下列判断正确的是　(　　)‎ A.杆对小球A做正功 B.小球A的机械能守恒 C.杆对小球B做正功 D.小球B速度为零时距水平面的高度为0.15m ‎【解析】选A、D。由题意可知,AB在上升中受A的重力做功而做减速运动;假设没有杆连接,则A上升到斜面时,B还在水平面上运动,那么A在斜面上做减速运动,而B在水平面上做匀速运动,但是有杆存在,那肯定是B推着A上升,因此杆对A做正功,故A正确;因杆对A球做正功,故A球的机械能不守恒,故B错误;由以上分析可知,杆对球B做负功,故C错误;根据系统机械能守恒,可得:mgh+mg(h+Lsin30°)=×2mv2,解得:h=0.15m,故D正确。‎ ‎【总结提升】机械能守恒的判断方法 ‎(1)物体只受重力作用,发生动能和重力势能的相互转化,如物体做自由落体运动、抛体运动等。‎ ‎(2)只有弹力做功,发生动能和弹性势能的相互转化。如在光滑的水平面上运动的物体与一个固定的弹簧碰撞,在其与弹簧作用的过程中,物体和弹簧组成的系统的机械能守恒。上述弹力是指与弹性势能对应的弹力,如弹簧的弹力、橡皮筋的弹力,不是指压力、支持力等。‎ ‎(3)物体既受重力又受弹力作用,只有重力和弹力做功,发生动能、重力势能、弹性势能的相互转化,如做自由落体运动的小球落到竖直弹簧上,在小球与弹簧作用的过程中,小球和弹簧组成的系统的机械能守恒。‎ ‎(4)物体除受重力或弹力外虽然受其他力的作用,但其他力不做功或者其他力做功的代数和为零,如物体在平行斜面向下的拉力作用下沿斜面向下运动,拉力与摩擦力大小相等,该过程中物体的机械能守恒。‎ ‎9.如图所示,水平光滑地面上停放着一辆质量为M的小车,其左侧有半径为R的四分之一光滑圆弧轨道AB,轨道最低点B与水平轨道BC相切,整个轨道处于同一竖直平面内。将质量为m的物块(可视为质点)从A点无初速度释放,物块沿轨道滑行至轨道末端C处恰好没有滑出。重力加速度为g,空气阻力可忽略不计。关于物块从A位置运动至C位置的过程,下列说法中正确的是　(　　)‎ 导学号49294155‎ A.小车和物块构成的系统动量守恒 B.摩擦力对物块和轨道BC所做功的代数和为零 C.物块的最大速度为 D.小车的最大速度为 ‎【解析】选D。小车和物块组成的系统水平方向所受合外力为零,水平方向动量守恒,系统整体所受合外力不为零,系统动量不守恒,故A错误;摩擦力对物块和轨道BC所做功的代数和等于摩擦力与相对位移的乘积,摩擦力做功的代数和不为零,故B错误;如果小车固定不动,物块到达水平轨道时速度最大,由机械能守恒定律得:mgR=mv2,v=,现在物块下滑时,小车向左滑动,物块的速度小于 ‎,故C错误;小车与物块组成的系统水平方向动量守恒,物块刚下滑到B点时,小车具有最大速度,物块下滑过程,以向右为正方向,由动量守恒定律得:mv1-Mv2=0,由机械能守恒定律得: m+M=mgR,解得:v2=,故D正确。‎ ‎10、如图所示,细线上端固定于O点,其下端系一小球,静止时细线长L。现将细线和小球拉至图中实线位置,此时细线与竖直方向的夹角为θ=60°;并在小球原来所在的最低点处放置一质量相同的泥球,然后使悬挂的小球从实线位置由静止释放,它运动到最低点时与泥球碰撞并合为一体,它们一起摆动中可达到的最大高度是　(　　)‎ A.　　　　B.　　　　C.　　　　D.‎ ‎【解析】选C。碰前由机械能守恒得mgL(1-cos60°)= m,解得v1=,两球相碰过程动量守恒mv1=2mv2,得v2=,碰后两球一起摆动,机械能守恒,则有×2m=2mgh,解得h=L。‎ 二、计算题 如图所示,电子由静止开始经加速电场加速后,沿平行于板面的方向射入偏转电场,并从另一侧射出。已知电子质量为m,电荷量为e,加速电场电压为U0,偏转电场可看作匀强电场,极板间电压为U,极板长度为L,板间距为d。　导学号49294166‎ ‎(1)忽略电子所受重力,求电子射入偏转电场时的初速度v0和从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离Δy。‎ ‎(2)分析物理量的数量级是解决物理问题的常用方法。在解决(1)问时忽略了电子所受重力,请利用下列数据分析说明其原因。已知U=2.0×102V,d=4.0×10-2m,m=9.1×10-31kg,e=1.6×10-19C,g取10m/s2。‎ ‎(3)极板间既有静电场也有重力场。电势反映了静电场各点的能的性质,请写出电势φ的定义式。类比电势的定义方法,在重力场中建立“重力势”φG的概念,并简要说明电势和“重力势”的共同特点。‎ ‎【解题指导】解答本题应把握以下三点:‎ ‎(1)熟练掌握带电粒子在加速电场和偏转电场中的运动规律。‎ ‎(2)通过计算重力的大小,根据数量级,分析忽略重力的原因。‎ ‎(3)利用类比法准确定义重力势,并说明和电势的共同特点。‎ ‎【解析】(1)电子加速过程由动能定理得:‎ eU0=m 解得:v0=‎ 电子在偏转电场中做类平抛运动,则:‎ 电子的运动时间:‎ t==L 偏转距离:‎ Δy=·t2=‎ ‎(2)考虑电子所受重力和电场力的数量级,有重力 G=mg≈10-29N 电场力F=≈10-15N 由于F≫G,因此不需要考虑电子所受的重力 ‎(3)电场中某点电势φ定义为电荷在该点的电势能Ep与电荷量q的比值,即φ=‎ 由于重力做功与路径无关,可以类比静电场电势的定义,将重力场中物体在某点的重力势能EG与其质量m的比值,叫作重力势,即φG=‎ 电势φ和重力势φG都是反映场的能的性质的物理量,仅由场自身的因素决定 答案:(1)　‎ ‎(2)见解析 ‎(3)φ=　φG=　电势φ和重力势φG都是反映场的能的性质的物理量,仅由场自身的因素决定