广东高考物理压轴题精选[下学期].doc

如图所示足够长的形导体框架的宽度电阻忽略不计其所在平面与水平面成角磁感强度的匀强磁场方向垂直于导体框平面一根质量为有效电阻的导体棒垂直跨放在形框架上框架上端接有一阻值的定值电阻该导体棒与框架间的动摩擦因数若导体棒由静止开始沿框架下滑到刚匀速运动时通过导体棒截面电量共为则此过程中导体棒的有效电阻消耗的电能为多少解当导体的加速度为零时速度为最大值由平衡条件一一其中解得从导体棒由静止下滑到刚开始匀速运动通过导体横截面的电量得由能量转化与守恒定律得导体棒上有效电阻消耗电能如图所示很长的平行边界和以及和间距分别是和其间分别是磁感强度为与的匀强磁场区和磁场方向均垂直纸面向外已知一个带正电的粒子电量为质量为以大小为的速度垂直边界面和磁场方向射入间磁场区试讨论粒子速度应满足什么条件才可通过两个磁场区并从边界射出不计粒子重力解粒子运动轨迹如图根据得由平面几何知识得同理得由上可得解得要使粒子从边界射出粒子的入射速度作图时也可以小于如图所示两平行倾斜轨道和上放有质量为电阻为道的棒轨道倾角与棒间的动摩擦因数为棒两端系着轻软细长的导线通过轨道上端的定滑轮后与阻值为的电阻构成闭合回路滑轮与棒间的导线呈与轨道平行的状态在轨道的下部有与轨道平面垂直向上的匀强磁场棒由轨道上部从静止开始下滑沿轨道下滑距离后进入匀强磁场并恰好做匀速运动求磁感强度的大小解硬棒进入磁场前由动能定理得一摩擦力硬棒进入磁场后知棒上的感应电动势回路中的感应电流棒所受的安培力安方向沿斜面向上硬棒受力情况如答图所示安根据平衡条件得安解以上各式得地球质量为半径为自转角速度为万有引力常数为如果规定物体在离地球无穷远处势能为零则质量为的物体离地心距离为时具有的万有引力势能可表示为国际空间站是迄今世界上最大的航天工程它是在地球大气层上空绕地球飞行的一个巨大人造天体可供宇航员在其上居住和进行科学实验设空间站离地面高度为如果在该空间站上直接发射一颗质量为的小卫星使其能到达地球同步卫星轨道上正常运行求该卫星在离开空间站时必须具有多大的动能解间站上的卫星在空引力势能为同步卫星在轨道上正常运行时有故其轨道半径小卫星成为同步卫星时的势能为小卫星成为同步卫星时的动能为设小卫星在离开空间站时的动能为则卫星在运动过程中机械能守恒得如图所示带电量为的小球静止在高为的光滑平台上带电量为的小球用长为的细线悬挂在平台上方两球质量整个装置放在竖直向下的匀强电场中场强大小现将细线拉开角度后由静止释放球在最低点与球发生对心碰撞碰撞时无机械能损失且碰撞后两球电荷均为零不计空气阻力取求球离开平台的水平位移大小解碰撞前对球动能定理代入数值解得碰撞过程中动量守恒能量守恒由以上两式解得碰后先匀速运动再平抛运动则水平位移为如图所示光滑且足够长的平行金属导轨固定在同一水平面上两导轨间距电阻导轨上停放一质量电阻的金属杆导轨电阻可忽略不计整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中磁场方向竖直向下现用一垂直于杆的水平外力拉杆使之由静止开始作匀加速直线运动若理想电压表的示数随时间变化的关系如图所示求金属杆的加速度求第末外力的瞬时功率应用闭合电路欧姆定电压表的示数为由图象知得在第末金属杆的速度为此时杆所受的安培力对杆应用牛顿第二定律一则故外力的功率在倾角为的长斜面上有一带风帆的滑块从静止开始沿斜面下滑滑块质量为与斜面间的动摩擦因数为帆受到的空气阻力与滑块下滑的速度成正比即且方向与运动方向相反写出滑块下滑加速度的表达式写出滑块下滑的最大速度表达式若滑块从静止下滑的速度图象如图所示图中直线为时刻速度图线的切线且已知求的值解对滑块由牛顿第二定律由此得滑块下滑加速度的表达式滑块下滑的过程中随着的增大逐渐减少当时速度最大为由式最大速度由图象知当时将数值代入得即当时将数值代入如图所示与为置于水平面内的光滑金属导轨导轨满足曲线方程导轨与导轨在点和点接有和体积可忽略的定值电阻在平面内存在的匀强磁场方向垂直纸面向内现有一长的金属棒在水平外力的作用下以速度水平向右匀速运动设棒与两导轨始终接触良好其余电阻不计求外力的最大值金属在导轨上运动时的最大功率金属棒滑过导轨过程中外力所做的功解并联并金属棒匀速运外安当金属棒滑至点时最大由曲线方程知外安金属棒滑至点时感应电动势最大上消耗功率最大可知产生的感应电流为正弦交流电因为外云室处在磁感应强度为的匀强磁场中一静止的质量为的原子核在云室中发生一次衰变粒子的质量为电量为其运动轨迹在与磁场垂直的平面内现测得粒子运动的轨道半径试求在衰变过程中的质量亏损涉及动量问题亏损的质量可忽略不计解设表示粒子的速度由洛仑兹力和牛顿第二定律设表示衰变后新核的速度由运量守恒定律在衰变过程中能量守恒由此得假设在空中某有限区域内同时存在互相垂直的匀强磁场和匀强电场电场方向水平向右磁场方向垂直纸面向外如图所示它们的强度分别为一质量为带电量为的微粒从该区域的左侧边界上点射入并在该区域中做匀速直线运动从另一边界上的点图中末画出射出后被探测器截获微粒从射出到被截获的过程中水平和竖直的位移相等不计空气阻力求微粒在空中有限区域内运动的速度大小和方向探测器距点的竖直距离解设微粒在空中有限区域内运动的速度大小为和速度方向与竖直向下的方向成角微粒在电场磁场中作匀速直线运在水平方向在竖直方向得微粒从射出后在重力作用下做曲线运设探测器距点的水平距离竖直距离分别为在水平方向在竖直方向又得将氢原子中的电子的运动看作是绕氢核做匀速圆周运动这时在研究电子运动的磁效应时可将电子的运动等效为一环形电流环的半径等于电子的轨道半径现对一氢原子加上一磁场磁场的磁感应强度大小为方向垂直电子的轨道平面这时电子运动的等效电流用来表示现将外磁场反向但磁场的磁感应强度大小不变仍为这时电子运动的等效电流用来表示假设在加上外磁场以及外磁场反向时氢核的位置电子运动的轨道平面以及轨道半径都不变求外磁场反向后电子运动的等效电流的差即一等于多少用和表示电子的质量和电量解用表示电子的轨道半径表示电子的运动速度则等郊电流现加上一外磁场设电子作逆时针转动则电子受力如图当外磁场反向后所以电子运动的待电流差为如图所示和为两平行的光滑轨道其中和部份为处于水平面内的导轨与的间距为与的间距的倍部分为水平导轨相切的半径均为的半圆轨道且处于竖直平面内水平导轨部分处于竖直向上的匀强磁场中弯轨道部分处于匀强磁场外在靠近和处分别放着两根金属棒质量分别为和为使棒沿导轨运动且通过半圆轨道的最高点在初始位置必须至少给棒以多大的瞬时冲量设两段水平导轨均足够长出磁场时仍在宽轨道上运动导轨的电阻忽略不计解若棒刚能通过半圆形轨道的最高点由在半圆形轨道上运动时机械能守恒得两棒在直轨上开始运动时回路中存在感应电流由于受安培力的作用棒的速度减少棒的速度增大当时感应电流为零两者均作匀速运动在有感应电流存在的每一瞬时设棒和所受的安培力分别为由所以设感应电流存在的时间为棒的初始速度为由动量定理得故至少应给棒的冲量为如图所示轴两侧有两个匀强磁场磁感应强度分别为和已知两磁场方向都垂直平面向里一个半径为的圆形闭合线圈其平面与磁场方向垂直以速度沿轴正方向向右掠过轴时求回路中感应电动势和时间的关系式解回路中的总电动势实际上是两者数值之差设时圆导线右端与轴相切秒末越过轴距离则在轴左侧还余下此时轴上两截点距离设为由数学知识得所以由于闭合线圈匀速向右运动所以有得线圈左右两个半边切割磁力线产生的感生电动势分别为一一一如图所示金属棒放在两根水平放置的足够长的平行导轨上导轨间距为米棒的质量为千克电阻忽略不计已知电源电动势为伏特内阻为欧姆定值电阻为欧姆为欧姆垂直轨道平面的匀强磁场磁感应强度为特斯拉试求电键闭合的瞬间棒中的电流强度多大当速度达到米秒时电源的输出功率多大棒的最大加速度和最大速度各多大电源的最小输出功率多大解刚闭合被短路通过棒电流为电源输出功率为棒通电后受力运动产生反电动势反设通过和棒的电流分别为和则反得当米秒时得安此时电源输出功率为由式可知当时即棒尚末动时最大棒受力最大其加速度也最大另外从两式可知当棒电流减为零时速度达到最大由即所以得此时电源输出功率为天文工作者观测到某行星的半径为自转周期为它有一颗卫星轨道半径为绕行星公转周期为求该行星的平均密度要在此行星上发射一颗质量为的近地人造卫星使其轨道沿赤道上方对卫星至少应做多少功设行星上无任何气体阻力解设行星的质量为卫星的质量为由万有引力提供向心力则行星的质量为行星的体积为行星的平均密度为在赤道上沿着行星自转的方向发射卫星对它做的功最小发射前卫星在赤道上随行星自转时的动能为卫星在行星表面附近绕行星运动时则卫星绕行星运动时的动能为由动能定理发射卫星时对它做的最小功为真空中有一个大平行板电容器接在电压的电源上在高电势板附近置一粒子源它每秒钟能向另一极板的每平方厘米面积上垂直发射个粒子设粒子离开发射源时的速度为零试求粒子被低电势极板吸附时产生的压强已知电子的电量粒子质量结果保留两位有效数字解设粒子到达电势极板前的速度为则粒子被吸附后速度变为零每个粒子对极板的冲量为单位面积器壁的总冲量就是压强即