高考物理壓軸題欣賞(課堂PPT)

1、12015年高考物理壓軸題欣賞年高考物理壓軸題欣賞寶雞市虢鎮(zhèn)中學(xué)寶雞市虢鎮(zhèn)中學(xué) 付倉書付倉書2(2015(2015新課標(biāo)新課標(biāo)I-I-25) )（20分）分）一長(zhǎng)木板置于粗糙水平地面上，木板左端放一長(zhǎng)木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物塊；在木板右方有一墻壁，木板右端與墻壁的距離為置一小物塊；在木板右方有一墻壁，木板右端與墻壁的距離為4.5m，如，如圖（圖（a）所示。）所示。t=0時(shí)刻開始，小物塊與木板一起以共同速度向右運(yùn)動(dòng)，時(shí)刻開始，小物塊與木板一起以共同速度向右運(yùn)動(dòng)，直至直至t=1s時(shí)木板與墻壁碰撞（碰撞時(shí)間極短）。碰撞前后木板速度大小時(shí)木板與墻壁碰撞（碰撞時(shí)間極短）。碰撞前后木板速

2、度大小不變，方向相反；運(yùn)動(dòng)過程中小物塊始終未離開木板。已知碰撞后不變，方向相反；運(yùn)動(dòng)過程中小物塊始終未離開木板。已知碰撞后1s時(shí)時(shí)間內(nèi)小物塊的間內(nèi)小物塊的v-t圖線如圖（圖線如圖（b）所示。木板的質(zhì)量是小物塊質(zhì)量的）所示。木板的質(zhì)量是小物塊質(zhì)量的15倍，倍，重力加速度大小重力加速度大小g取取10m/s2。求。求 （1）木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)）木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)1 1及小物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)及小物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)2（2）木板的最小長(zhǎng)度；）木板的最小長(zhǎng)度； （3）木板右端離墻壁的最終距離。）木板右端離墻壁的最終距離。 3【解析】【解析】(1) (7分分) 規(guī)定向右為正方向，木板與

3、墻壁相碰前，小物塊和木板規(guī)定向右為正方向，木板與墻壁相碰前，小物塊和木板一起向右做勻變速運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度為一起向右做勻變速運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度為a1，小物塊和木板的質(zhì)量分別為，小物塊和木板的質(zhì)量分別為m和和M，由牛頓第二定律有：，由牛頓第二定律有： (1分分)由圖可知。木板與墻壁碰前瞬間的速度由圖可知。木板與墻壁碰前瞬間的速度v1= 4m/s ,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得：由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得： (1分分) (1分分)式中式中t1=1s , s0 = 4.5m是木板碰前的位移，是木板碰前的位移，v0是小物塊和木板開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的是小物塊和木板開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度。速度。 聯(lián)立聯(lián)立式和題給條件得：式和題給條件得：1 = 0.1

4、(1分分) 在木板與墻壁碰撞后，木板以在木板與墻壁碰撞后，木板以-v1的初速度向左做勻變速運(yùn)動(dòng)，小物塊以的初速度向左做勻變速運(yùn)動(dòng)，小物塊以v1的初速度向右做勻變速運(yùn)動(dòng)。設(shè)小物塊的加速度為的初速度向右做勻變速運(yùn)動(dòng)。設(shè)小物塊的加速度為a2 ,由牛頓第二定律有由牛頓第二定律有 (1分分)由圖可得：由圖可得： (1分分)式中式中t2 = 2s , v2 = 0 ,聯(lián)立聯(lián)立式和題給條件得：式和題給條件得：2 = 0.4 (1 ）11() ()mM gmM a101 1 vva t200 11 11 2Sv ta t22 mgma21221vvatt4（2）(8分分)設(shè)碰撞后木板的加速度為設(shè)碰撞后木板的加

5、速度為a3 ,經(jīng)過時(shí)間經(jīng)過時(shí)間t ,木板和小物塊剛好具木板和小物塊剛好具有共同速度有共同速度v3 ,由牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得：由牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得： (1分分) (1分分) (1分分) 碰撞后至木板和小物塊剛好達(dá)到共同速度的過程中，木板運(yùn)動(dòng)的位移為：碰撞后至木板和小物塊剛好達(dá)到共同速度的過程中，木板運(yùn)動(dòng)的位移為： (1分分)小物塊運(yùn)動(dòng)的位移為：小物塊運(yùn)動(dòng)的位移為： （1分分) 小物塊相對(duì)木板的位移為：小物塊相對(duì)木板的位移為：s = s2 s1 (1分分)聯(lián)立聯(lián)立式，并代入數(shù)值得：式，并代入數(shù)值得：s = 6.0m (2分分)因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)過程中小物塊沒有脫離木板，所以木板的最小長(zhǎng)度應(yīng)為因

6、為運(yùn)動(dòng)過程中小物塊沒有脫離木板，所以木板的最小長(zhǎng)度應(yīng)為6.0m。1312vvst1322vvst313vvat 312vvat213 () mgmM gMa5（3）在小物塊和木板具有共同速度后，兩者向左做勻變速）在小物塊和木板具有共同速度后，兩者向左做勻變速運(yùn)動(dòng)直至停止，設(shè)加速度為運(yùn)動(dòng)直至停止，設(shè)加速度為 a4，次過程中小物塊和木板運(yùn)動(dòng)，次過程中小物塊和木板運(yùn)動(dòng)的位移為的位移為 S3。由牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得。由牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 碰后木板運(yùn)動(dòng)的位移為碰后木板運(yùn)動(dòng)的位移為: 聯(lián)立式，并代入數(shù)值得聯(lián)立式，并代入數(shù)值得S =6.5m木板右端離墻壁的最終距離為木板右端離墻壁的最終距離為6

7、.5m。14() (+ )mM gM m a234302va S13SSS6【2015新課標(biāo)新課標(biāo)II-25】25.（20分）下暴雨時(shí)，有時(shí)會(huì)發(fā)生山體滑坡或泥石流分）下暴雨時(shí)，有時(shí)會(huì)發(fā)生山體滑坡或泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。某地有一傾角為等地質(zhì)災(zāi)害。某地有一傾角為=37（sin 37=3/5 ）的山坡）的山坡C，上面有一，上面有一質(zhì)量為質(zhì)量為m的石板的石板B，其上下表面與斜坡平行；，其上下表面與斜坡平行；B上有一碎石堆上有一碎石堆A（含有大量泥（含有大量泥土），土），A和和B均處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示。假設(shè)某次暴雨中，均處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示。假設(shè)某次暴雨中，A浸透雨水后總浸透雨水后總質(zhì)量也為質(zhì)量也為m（

8、可視為質(zhì)量不變的滑塊），在極短時(shí)間內(nèi)，（可視為質(zhì)量不變的滑塊），在極短時(shí)間內(nèi)，A、B間的動(dòng)摩擦間的動(dòng)摩擦因數(shù)因數(shù)1減小為減小為3/8，B、C間的動(dòng)摩擦因數(shù)間的動(dòng)摩擦因數(shù)2減小為減小為0.5，A、B開始運(yùn)動(dòng)，此時(shí)開始運(yùn)動(dòng)，此時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)；在第刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)；在第2s末，末，B的上表面突然變?yōu)楣饣纳媳砻嫱蝗蛔優(yōu)楣饣?保持不變。已知保持不變。已知A開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，A離離B下邊緣的距離下邊緣的距離l=27m，C足夠長(zhǎng)，設(shè)最大靜摩擦力等于滑足夠長(zhǎng)，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。取重力加速度大小動(dòng)摩擦力。取重力加速度大小g=10m/s2。求：。求：（1）在）在02s時(shí)間內(nèi)時(shí)間內(nèi)A和和B加速度

9、的大小加速度的大小（2）A在在B上總的運(yùn)動(dòng)時(shí)間上總的運(yùn)動(dòng)時(shí)間711sinmafmg212sinmaffmg聯(lián)立以上各式可得聯(lián)立以上各式可得a1=3m/s2a2=1m/s289(利用下面的速度圖象求解，利用下面的速度圖象求解，正確的，參照上述答案信參正確的，參照上述答案信參考給分考給分)102015年高考安徽卷年高考安徽卷24（20分）分） 由三顆星體構(gòu)成的系統(tǒng)，忽略其他星體對(duì)它們的作用，存由三顆星體構(gòu)成的系統(tǒng)，忽略其他星體對(duì)它們的作用，存在著一種運(yùn)動(dòng)形式：三顆星體在相互之間的萬有引力作用下，在著一種運(yùn)動(dòng)形式：三顆星體在相互之間的萬有引力作用下，分別位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，繞某一共同的圓心分

10、別位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，繞某一共同的圓心O在在三角形所在平面內(nèi)做相同角速度的圓周運(yùn)動(dòng)（圖示為三角形所在平面內(nèi)做相同角速度的圓周運(yùn)動(dòng)（圖示為A、B、C三顆星體質(zhì)量不相同時(shí)的一般情況），若三顆星體質(zhì)量不相同時(shí)的一般情況），若A星體質(zhì)量為星體質(zhì)量為2m，B、C兩星體的質(zhì)量均為兩星體的質(zhì)量均為m，三角形的邊長(zhǎng)為，三角形的邊長(zhǎng)為a，求：，求：(1)A星體所受合力大小星體所受合力大小FA；(2)B星體所受合力大小星體所受合力大小FB；(3)C星體的軌道半徑星體的軌道半徑RC；(4)三星體做圓周運(yùn)動(dòng)的周期三星體做圓周運(yùn)動(dòng)的周期TABCRARBRCO11解：解：(1)由萬有引力定律，由萬有引力定律，A星

11、體所受星體所受B、C星體引力大小為星體引力大小為 方向如圖方向如圖 則合力大小為則合力大小為 (2)同上，同上，B星體所受星體所受A、C星體引力大小分別為星體引力大小分別為 方向如圖方向如圖2222ABBACAm mmFGGFra2222ABABm mmFGGra222cBCBm mmFGGraABC由由 可得可得 (3)通過分析可知，圓心通過分析可知，圓心O在中垂線在中垂線AD的中點(diǎn)，的中點(diǎn)， （或：由對(duì)稱性可知（或：由對(duì)稱性可知OB=OC=RC 可得可得 (4)三星體運(yùn)動(dòng)周期相同，對(duì)三星體運(yùn)動(dòng)周期相同，對(duì)C星體，星體，由由 可得可得 202cos602BxABCBmFFFGa202sin6

12、03ByABmFFGa22227BBxBymFFFGa223142CRaa12cosBxBCaFDBOBDFOBR74CRa22227()CBCmFFGmRaT3aTGm222cos302 3ABAmFFGa12【2015福建福建-21】（19分）如圖，質(zhì)量為分）如圖，質(zhì)量為M的小車靜止在光滑的水平面的小車靜止在光滑的水平面上，小車上，小車AB段是半徑為段是半徑為R的四分之一圓弧光滑軌道，的四分之一圓弧光滑軌道，BC段是長(zhǎng)為段是長(zhǎng)為L(zhǎng)的水的水平粗糙軌道，兩段軌道相切于平粗糙軌道，兩段軌道相切于B點(diǎn)，一質(zhì)量為點(diǎn)，一質(zhì)量為m的滑塊在小車上從的滑塊在小車上從A點(diǎn)點(diǎn)靜止開始沿軌道滑下，重力加速度為靜止

13、開始沿軌道滑下，重力加速度為g。（1）若固定小車，求滑塊運(yùn)動(dòng)過程中對(duì)小車的最大壓力；）若固定小車，求滑塊運(yùn)動(dòng)過程中對(duì)小車的最大壓力；（2）若不固定小車，滑塊仍從）若不固定小車，滑塊仍從A點(diǎn)由靜止下滑，然后滑入點(diǎn)由靜止下滑，然后滑入BC軌道，最軌道，最后從后從C點(diǎn)滑出小車，已知滑塊質(zhì)量點(diǎn)滑出小車，已知滑塊質(zhì)量 m=M/2 在任一時(shí)刻滑塊相對(duì)地面速在任一時(shí)刻滑塊相對(duì)地面速度的水平分量是小車速度大小的度的水平分量是小車速度大小的2倍，滑塊與軌道倍，滑塊與軌道BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)為間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，求：，求：滑塊運(yùn)動(dòng)過程中，小車滑塊運(yùn)動(dòng)過程中，小車的最大速度的最大速度vm；滑塊從滑塊從B到到C運(yùn)動(dòng)過程中

14、，小車的位移大小運(yùn)動(dòng)過程中，小車的位移大小s。13【解析】試題分析：（【解析】試題分析：（1）由圖知，滑塊運(yùn)動(dòng)到）由圖知，滑塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)對(duì)小車的壓力最大點(diǎn)時(shí)對(duì)小車的壓力最大從從A到到B，根據(jù)動(dòng)能定理：，根據(jù)動(dòng)能定理：0212BmvmgRRvmmgFBN2在在B點(diǎn)點(diǎn)：聯(lián)立解得聯(lián)立解得:FN=3mg，根據(jù)牛頓第三定律得，滑塊對(duì)小車的最大壓力為，根據(jù)牛頓第三定律得，滑塊對(duì)小車的最大壓力為3mg（2）若不固定小車，）若不固定小車， 滑塊到達(dá)滑塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，小車的速度最大點(diǎn)時(shí)，小車的速度最大：mMvvm222121mMvvmmgRgRvm31根據(jù)動(dòng)量守恒可得根據(jù)動(dòng)量守恒可得：從從A到到B，根據(jù)能量守恒

15、，根據(jù)能量守恒：聯(lián)立解得聯(lián)立解得：mgLMvvmmgR2221221gLgRv3131gMmga21asvvm222設(shè)滑塊到設(shè)滑塊到C處時(shí)小車的速度為處時(shí)小車的速度為v，則滑塊的速度為，則滑塊的速度為2v，根據(jù)能量守恒：，根據(jù)能量守恒：解得：解得：小車的加速度：小車的加速度：根據(jù)根據(jù)解得：解得：s=L/314【2015廣東廣東-36】36(18分分)如圖如圖18所示，一條帶有圓軌道的長(zhǎng)軌道水平所示，一條帶有圓軌道的長(zhǎng)軌道水平固定，圓軌道豎直，底端分別與兩側(cè)的直軌道相切，半徑固定，圓軌道豎直，底端分別與兩側(cè)的直軌道相切，半徑R0.5m，物，物塊塊A以以v06m/s的速度滑入圓軌道，滑過最高點(diǎn)的速

16、度滑入圓軌道，滑過最高點(diǎn)Q，再沿圓軌道滑出后，再沿圓軌道滑出后，與直軌道上與直軌道上P處靜止的物塊處靜止的物塊B碰撞，碰后粘在一起運(yùn)動(dòng)，碰撞，碰后粘在一起運(yùn)動(dòng)，P點(diǎn)左側(cè)軌道光點(diǎn)左側(cè)軌道光滑，右側(cè)軌道呈粗糙段、光滑段交替排列，每段長(zhǎng)度都為滑，右側(cè)軌道呈粗糙段、光滑段交替排列，每段長(zhǎng)度都為L(zhǎng)0.1m，物，物塊與各粗糙段間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為塊與各粗糙段間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為0.1，A、B的質(zhì)量均為的質(zhì)量均為m1kg(重重力加速度力加速度g取取10m/s2；A、B視為質(zhì)點(diǎn)，碰撞時(shí)間極短視為質(zhì)點(diǎn)，碰撞時(shí)間極短)。(1)求求A滑過滑過Q點(diǎn)時(shí)的速度大小點(diǎn)時(shí)的速度大小v和受到的彈力大小和受到的彈力大小F；(2)碰后

17、碰后AB最終停止在第最終停止在第k個(gè)粗糙段上，求個(gè)粗糙段上，求k的數(shù)值；的數(shù)值；(3)碰后碰后AB滑至第滑至第n個(gè)個(gè)(nk)光滑段上的速度光滑段上的速度vn與與n的關(guān)系式。的關(guān)系式。15【解析解析】(1)由機(jī)械能守恒定律得：由機(jī)械能守恒定律得： 得：得：A滑過滑過Q點(diǎn)時(shí)的速度點(diǎn)時(shí)的速度v = 4m/s 在在Q點(diǎn)，由牛頓第二定律和向心力公式有：點(diǎn)，由牛頓第二定律和向心力公式有： 解得：解得：A滑過滑過Q點(diǎn)時(shí)受到的彈力點(diǎn)時(shí)受到的彈力 F = 22N （2）AB碰撞前碰撞前A的速度為的速度為vA , 由機(jī)械能守恒定律有：由機(jī)械能守恒定律有： 得：得： AB碰撞后以共同的速度碰撞后以共同的速度vp前進(jìn)

18、，由動(dòng)量守恒定律得：前進(jìn)，由動(dòng)量守恒定律得： 得：得：vp = 3m/s 總動(dòng)能總動(dòng)能 滑塊每經(jīng)過一段粗糙段損失的機(jī)械能滑塊每經(jīng)過一段粗糙段損失的機(jī)械能 則：則： 22011 2 22mvmgRmv2vFmgmR22011 22Amvmv06/Avvm s Apmvmm v21 92KPEmm vJ 0.2EfLmm gLJ 45KEkE16(3)AB滑到第滑到第n個(gè)光滑段上損失的能量個(gè)光滑段上損失的能量 由能量守恒得：由能量守恒得： 帶入數(shù)據(jù)解得：帶入數(shù)據(jù)解得： 0.2 En En J損2211 22Pnmm vmm vn E 90.2/nvnm snk，（）17【2015福建福建-22】（

19、20分）如圖，絕緣粗糙的豎直平面分）如圖，絕緣粗糙的豎直平面MN左側(cè)同時(shí)存在左側(cè)同時(shí)存在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)方向水平向右，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)方向水平向右，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一質(zhì)量為。一質(zhì)量為m、電荷量、電荷量為為q的帶正電的小滑塊從的帶正電的小滑塊從A點(diǎn)由靜止開始沿點(diǎn)由靜止開始沿MN下滑，到達(dá)下滑，到達(dá)C點(diǎn)時(shí)離開點(diǎn)時(shí)離開MN做曲線運(yùn)動(dòng)。做曲線運(yùn)動(dòng)。A、C兩點(diǎn)間距離為兩點(diǎn)間距離為h，重力加速度為，重力加速度為g（1）求小滑塊運(yùn)動(dòng)到）求小滑塊運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)的速度大小點(diǎn)時(shí)的速度

20、大小vc；（2）求小滑塊從）求小滑塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)過程中克服摩擦點(diǎn)過程中克服摩擦力做的功力做的功Wf；（3）若）若D點(diǎn)為小滑塊在電場(chǎng)力、洛倫茲力及重力點(diǎn)為小滑塊在電場(chǎng)力、洛倫茲力及重力作用下運(yùn)動(dòng)過程中速度最大的位置，當(dāng)小滑塊運(yùn)作用下運(yùn)動(dòng)過程中速度最大的位置，當(dāng)小滑塊運(yùn)動(dòng)到動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)撤去磁場(chǎng)，此后小滑塊繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到水平點(diǎn)時(shí)撤去磁場(chǎng)，此后小滑塊繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到水平地面上的地面上的P點(diǎn)。已知小滑塊在點(diǎn)。已知小滑塊在D點(diǎn)時(shí)的速度大小為點(diǎn)時(shí)的速度大小為vD，從，從D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的時(shí)間為點(diǎn)的時(shí)間為t，求小滑塊運(yùn)動(dòng)到，求小滑塊運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)速度的大小點(diǎn)時(shí)速度的大小vp.18【解析解析】試題分析：試題

21、分析：（1）由題意知，根據(jù)左手定則可判斷，滑塊在下滑的過程中受水平向左）由題意知，根據(jù)左手定則可判斷，滑塊在下滑的過程中受水平向左的洛倫茲力，當(dāng)洛倫茲力等于電場(chǎng)力的洛倫茲力，當(dāng)洛倫茲力等于電場(chǎng)力qE時(shí)滑塊離開時(shí)滑塊離開MN開始做曲線運(yùn)動(dòng)，開始做曲線運(yùn)動(dòng)，即即 解得：解得： （2）從）從A到到C根據(jù)動(dòng)能定理：根據(jù)動(dòng)能定理： 解得：解得： （3）設(shè)重力與電場(chǎng)力的合力為）設(shè)重力與電場(chǎng)力的合力為F，由圖意知，由圖意知，在在D點(diǎn)速度點(diǎn)速度vD的方向與的方向與F地方向垂直，從地方向垂直，從D到到P做類平拋運(yùn)動(dòng)，在做類平拋運(yùn)動(dòng)，在F方向做勻加速運(yùn)動(dòng)方向做勻加速運(yùn)動(dòng) t時(shí)間內(nèi)在時(shí)間內(nèi)在F方向的位移為方向的位移

22、為 從從D到到P，根據(jù)動(dòng)能定理：，根據(jù)動(dòng)能定理： ，其中，其中 聯(lián)立解得：聯(lián)立解得： BqvqE/vE B0212mvWmghf2221BEmmghWf221atx 222121DpmvmvFx22qEmgF22222DpvtmqEmgv/aF m19（2015四川四川-10）（）（18分）如圖所示，粗糙、絕緣的直軌道分）如圖所示，粗糙、絕緣的直軌道OB固定在固定在水平桌面上，水平桌面上，B端與桌面邊緣對(duì)齊，端與桌面邊緣對(duì)齊，A是軌道上一點(diǎn)，過是軌道上一點(diǎn)，過A點(diǎn)并垂直于軌點(diǎn)并垂直于軌道的豎直面右側(cè)有大小道的豎直面右側(cè)有大小E1.5106N/C，方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)。帶，方向水平向右的勻強(qiáng)電

23、場(chǎng)。帶負(fù)電的小物體負(fù)電的小物體P電荷量是電荷量是2.0106C，質(zhì)量，質(zhì)量m0.25kg，與軌道間動(dòng)摩擦，與軌道間動(dòng)摩擦因數(shù)因數(shù)0.4，P從從O點(diǎn)由靜止開始向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過點(diǎn)由靜止開始向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過0.55s到達(dá)到達(dá)A點(diǎn)，到達(dá)點(diǎn)，到達(dá)B點(diǎn)點(diǎn)時(shí)速度是時(shí)速度是5m/s，到達(dá)空間，到達(dá)空間D點(diǎn)時(shí)速度與豎直方向的夾角為點(diǎn)時(shí)速度與豎直方向的夾角為，且，且tan1.2。P在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中始終受到水平向右的某外力在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中始終受到水平向右的某外力F作用，作用，F(xiàn)大小與大小與P的的速率速率v的關(guān)系如表所示。的關(guān)系如表所示。P視為質(zhì)點(diǎn)，電荷量保持不變，忽略空氣阻力，視為質(zhì)點(diǎn)，電荷量保持不變，忽略空氣阻力，取

24、取g10 m/s2，求：，求：（1）小物體）小物體P從開始運(yùn)動(dòng)的從開始運(yùn)動(dòng)的速率為速率為2m/s所用的時(shí)間；所用的時(shí)間；（2）小物體）小物體P從從A運(yùn)動(dòng)至運(yùn)動(dòng)至D的過的過程，電場(chǎng)力做的功。程，電場(chǎng)力做的功。20試題分析：（試題分析：（1）物體）物體P在水平桌面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，豎直方向上只受重力在水平桌面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，豎直方向上只受重力mg和支和支持力持力N作用，因此其滑動(dòng)摩擦力大小為：作用，因此其滑動(dòng)摩擦力大小為：fmg1N根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，物體根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，物體P在速率在速率v02m/s時(shí)，所受水平外力時(shí)，所受水平外力F12Nf，因此，在進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域之前，物體因此，在進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域之前，物體P做勻加

25、速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度為做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度為a1，不，不妨設(shè)經(jīng)時(shí)間妨設(shè)經(jīng)時(shí)間t1速度為速度為v12m/s，還未進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域。，還未進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域。根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律有：根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律有：v1a1t1 根據(jù)牛頓第二定律有：根據(jù)牛頓第二定律有：F1fma1 由式聯(lián)立解得：由式聯(lián)立解得：t1 0.5s0.55s，所以假設(shè)成立，所以假設(shè)成立即小物體即小物體P從開始運(yùn)動(dòng)至速率為從開始運(yùn)動(dòng)至速率為2m/s所用的時(shí)間為所用的時(shí)間為t10.5sfFmv11（2）當(dāng)物體）當(dāng)物體P在速率在速率v25m/s時(shí)，所受水平外力時(shí)，所受水平外力F26N，設(shè)先以加速度，設(shè)先以加速度a2再加速再加速t20.0

26、5s至至A點(diǎn)，速度為點(diǎn)，速度為v2，根據(jù)牛頓第二定律有：，根據(jù)牛頓第二定律有：F2fma2 根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律有：根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律有：v2v1a2t2 由由式聯(lián)立解得：式聯(lián)立解得：v23m/s 21 物體物體P從從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)的過程中，由題意可知，所受水平外力仍然為點(diǎn)的過程中，由題意可知，所受水平外力仍然為F26N不變，設(shè)位移為不變，設(shè)位移為x1，加速度為，加速度為a3，根據(jù)牛頓第二定律有：，根據(jù)牛頓第二定律有：F2fqEma3 根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律有：根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律有： 由式聯(lián)立解得：由式聯(lián)立解得：x11m 根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，當(dāng)物體根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，當(dāng)物體P到達(dá)

27、到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，水平外力為點(diǎn)時(shí)，水平外力為F3qE3N，因此，因此，離開桌面在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上只受重力，做自由離開桌面在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上只受重力，做自由落體運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)至落體運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)至D點(diǎn)時(shí)，其水平向右運(yùn)動(dòng)位移為點(diǎn)時(shí)，其水平向右運(yùn)動(dòng)位移為x2，時(shí)間為，時(shí)間為t3，則在水，則在水平方向上有：平方向上有：x2vBt3 根據(jù)幾何關(guān)系有：根據(jù)幾何關(guān)系有： 由式聯(lián)立解得：由式聯(lián)立解得： 所以電場(chǎng)力做的功為：所以電場(chǎng)力做的功為：WqE（x1x2） 由由式聯(lián)立解得：式聯(lián)立解得：W9.25J223 122Ba xvv32gtcotv22512xm22【2015北京北

28、京-24】.（20 分）真空中放置的平行金屬板可以作為光電轉(zhuǎn)換裝置，分）真空中放置的平行金屬板可以作為光電轉(zhuǎn)換裝置，如圖所示，光照前兩板都不帶電。以光照射如圖所示，光照前兩板都不帶電。以光照射 A 板，則板中的電子可能吸收光板，則板中的電子可能吸收光的能量而逸出。假設(shè)所有逸出的電子都垂直于的能量而逸出。假設(shè)所有逸出的電子都垂直于 A 板向板向 B 板運(yùn)動(dòng)，忽略電子之板運(yùn)動(dòng)，忽略電子之間的相互作用。保持光照條件不變間的相互作用。保持光照條件不變 ，a 和和 b 為接線柱。為接線柱。 已知單位時(shí)間內(nèi)從已知單位時(shí)間內(nèi)從 A 板逸出的電子數(shù)為板逸出的電子數(shù)為 N，電子逸出時(shí)的最大動(dòng)能為，電子逸出時(shí)的最

29、大動(dòng)能為 ，元電荷為，元電荷為 e。( 1 ) 求求 A 板和板和 B 板之間的最大電勢(shì)差板之間的最大電勢(shì)差Um，以及將，以及將 a、b 短接時(shí)回路中的電流短接時(shí)回路中的電流 I短短( 2 ) 圖示裝置可看作直流電源，求其電動(dòng)勢(shì)圖示裝置可看作直流電源，求其電動(dòng)勢(shì) E 和內(nèi)阻和內(nèi)阻 r。( 3 ) 在在 a 和和 b 之間連接一個(gè)外電阻時(shí)，該電阻兩端的電壓為之間連接一個(gè)外電阻時(shí)，該電阻兩端的電壓為 U，外電阻上的消，外電阻上的消耗電功率設(shè)為耗電功率設(shè)為 P；單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)；單位時(shí)間內(nèi)到達(dá) B 板的電子，在從板的電子，在從 A 板運(yùn)動(dòng)到板運(yùn)動(dòng)到 B 板的過程板的過程中損失的動(dòng)能之和設(shè)為中損失的動(dòng)能

30、之和設(shè)為 。 請(qǐng)推導(dǎo)證明請(qǐng)推導(dǎo)證明: 。( 注意注意:解題過程中需要用到、但題目沒有給解題過程中需要用到、但題目沒有給出的物理量，要在解題中做必要的說明出的物理量，要在解題中做必要的說明 )KEKEP23【解析】【解析】(1)A 板中逸出的電子累積在板中逸出的電子累積在 B 板上，在板上，在 A、B 兩板間形兩板間形(1) A 板板中逸出的電子累積在中逸出的電子累積在 B 板上，在板上，在 A、B 兩板間形成由兩板間形成由 A 指向指向 B 的電場(chǎng)。的電場(chǎng)。從從 A 板后續(xù)逸出的電子在向板后續(xù)逸出的電子在向 B 板運(yùn)動(dòng)的過程中會(huì)受到電場(chǎng)力的作用而做板運(yùn)動(dòng)的過程中會(huì)受到電場(chǎng)力的作用而做減速運(yùn)動(dòng)。

31、達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，從減速運(yùn)動(dòng)。達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，從 A 板逸出的最大動(dòng)能的電子到板逸出的最大動(dòng)能的電子到 B 板時(shí)動(dòng)板時(shí)動(dòng)能恰好為零。能恰好為零。根據(jù)動(dòng)能定理根據(jù)動(dòng)能定理 : 從而得到從而得到 : 若將若將 a、b 短接，則兩板間電勢(shì)差為零，從而兩板間無電場(chǎng)，從短接，則兩板間電勢(shì)差為零，從而兩板間無電場(chǎng)，從 A 板逸板逸出的電子均能完整通過整個(gè)回路，即短路電流出的電子均能完整通過整個(gè)回路，即短路電流 (2)當(dāng)外電路斷路時(shí)，當(dāng)外電路斷路時(shí)，A、B 兩板間電壓為該直流電源的電動(dòng)勢(shì)。兩板間電壓為該直流電源的電動(dòng)勢(shì)。 電源內(nèi)阻電源內(nèi)阻 : mKmeUE0eEUKmmNeI短eEUEKmm2KmNeEIEr

32、短24(3)證明：設(shè)連接外電阻之后，單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)證明：設(shè)連接外電阻之后，單位時(shí)間內(nèi)到達(dá) B 板的電子個(gè)板的電子個(gè)數(shù)為則回路中電流數(shù)為則回路中電流 : 外電阻上消耗的電功率外電阻上消耗的電功率 :P=UI 單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)單位時(shí)間內(nèi)到達(dá) B 板的電子，從板的電子，從 A 板運(yùn)動(dòng)到板運(yùn)動(dòng)到 B 板過程中損失板過程中損失的動(dòng)能之和為的動(dòng)能之和為 : 綜合式可得，綜合式可得， eNIUeNEKKEP25【2015重慶重慶-9】.（18分）題分）題9圖為某種離子加速器的設(shè)計(jì)方案圖為某種離子加速器的設(shè)計(jì)方案.兩個(gè)半圓兩個(gè)半圓形金屬盒內(nèi)存在相同的垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)形金屬盒內(nèi)存在相同的垂直于紙面向外的勻

33、強(qiáng)磁場(chǎng).其中其中 MN和和 MN間距間距為為h 的兩平行極板，其上分別有正對(duì)的兩個(gè)小孔的兩平行極板，其上分別有正對(duì)的兩個(gè)小孔 O和和 O,ON=ON=d,P為靶為靶點(diǎn)，點(diǎn)，OP=Kd （K 為大于為大于1的整數(shù)）的整數(shù)）.極板間存在方向向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，兩極板間存在方向向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，兩極板間電壓為極板間電壓為 U.質(zhì)量為質(zhì)量為 m、帶電量為、帶電量為q 的正離子從的正離子從 O點(diǎn)由靜止開始加速，點(diǎn)由靜止開始加速，經(jīng)經(jīng)O, 進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域.當(dāng)離子打到極板上當(dāng)離子打到極板上 ON（含（含 N 點(diǎn)）或外殼上時(shí)將會(huì)點(diǎn)）或外殼上時(shí)將會(huì)被吸收被吸收.兩虛線之間的區(qū)域無電場(chǎng)和磁場(chǎng)存在，離子可勻速穿

34、過兩虛線之間的區(qū)域無電場(chǎng)和磁場(chǎng)存在，離子可勻速穿過.忽略相忽略相對(duì)論效應(yīng)和離子所受的重力對(duì)論效應(yīng)和離子所受的重力.求：求：（1）離子經(jīng)過電場(chǎng)僅加速一次后能打到）離子經(jīng)過電場(chǎng)僅加速一次后能打到P點(diǎn)所需的磁感應(yīng)強(qiáng)度大??；點(diǎn)所需的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小； （2）能使離子打到）能使離子打到P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的所有可能值；點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的所有可能值；（3）打到）打到P點(diǎn)的能量最大的離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)點(diǎn)的能量最大的離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。間和在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。26（2）若磁感應(yīng)強(qiáng)度較大，設(shè)離子經(jīng)過一次加速后若速度較小，圓周運(yùn)動(dòng)半徑較小，）若磁感應(yīng)強(qiáng)度較大，設(shè)離子經(jīng)過一次加速后若速度較小，圓周

35、運(yùn)動(dòng)半徑較小，不能直接打在不能直接打在P點(diǎn)，而做圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)點(diǎn)，而做圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)N端，再勻速直線到下端磁場(chǎng)，將重新回到端，再勻速直線到下端磁場(chǎng)，將重新回到O點(diǎn)重新加速，直到打在點(diǎn)重新加速，直到打在P點(diǎn)。設(shè)共加速了點(diǎn)。設(shè)共加速了n次，有次，有：212qUmv2qUvm2vqvBmr2kdr 2 2qUmBqkd212nnqUmv2nnnvqv Bmr2nkdr 2 2nqUmBqkd12dr 2112qUmv2111vqv Bmr2nk21nk2 2nqUmBqkd2(1,2,3,1)nk【解析】【解析】試題分析：（試題分析：（1）離子經(jīng)電場(chǎng)加速，由動(dòng)能定理：）離子經(jīng)電場(chǎng)加速，由動(dòng)能定理：，可得

36、可得磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)剛好打在剛好打在P點(diǎn)，軌跡為半圓，由幾何關(guān)系可知點(diǎn)，軌跡為半圓，由幾何關(guān)系可知聯(lián)立解得聯(lián)立解得且且解得解得：，要求離子第一次加速后不能打在板上，有要求離子第一次加速后不能打在板上，有 ， 且且，解得：解得：故加速次數(shù)故加速次數(shù)n為正整數(shù)最大取為正整數(shù)最大取即即2721nk22rmTvqB22(23)=(1)22 2(1)TkmkdtnTqum k磁221(1)2khat電qUamh22(1)=kmthqU電（3）加速次數(shù)最多的離子速度最大，取）加速次數(shù)最多的離子速度最大，取離子在磁場(chǎng)中做離子在磁場(chǎng)中做n-1個(gè)完整的勻速圓周運(yùn)動(dòng)和半個(gè)圓周打到個(gè)完整的勻

37、速圓周運(yùn)動(dòng)和半個(gè)圓周打到P點(diǎn)。點(diǎn)。由勻速圓周運(yùn)動(dòng)由勻速圓周運(yùn)動(dòng)電場(chǎng)中一共加速電場(chǎng)中一共加速n次，可等效成連續(xù)的勻加速直線運(yùn)動(dòng)次，可等效成連續(xù)的勻加速直線運(yùn)動(dòng).由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得：可得：28（2015浙江浙江-25）使用回旋加速器的實(shí)驗(yàn)需要把離子束從加速器中引）使用回旋加速器的實(shí)驗(yàn)需要把離子束從加速器中引出，離子束引出的方法有磁屏蔽通道法和靜電偏轉(zhuǎn)法等。質(zhì)量為出，離子束引出的方法有磁屏蔽通道法和靜電偏轉(zhuǎn)法等。質(zhì)量為m，速度為速度為v的離子在回旋加速器內(nèi)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軌道時(shí)半徑為的離子在回旋加速器內(nèi)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軌道時(shí)半徑為r的圓，圓的圓，圓心在心在O點(diǎn)，軌道在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)

38、度為點(diǎn)，軌道在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。為。為引出離子束，使用磁屏蔽通道法設(shè)計(jì)引出引出離子束，使用磁屏蔽通道法設(shè)計(jì)引出 器。引出器原理如圖所示，器。引出器原理如圖所示，一堆圓弧形金屬板組成弧形引出通道，通道的圓心位于一堆圓弧形金屬板組成弧形引出通道，通道的圓心位于 O點(diǎn)（點(diǎn)（O 點(diǎn)點(diǎn)圖中未畫出）。引出離子時(shí)，令引出通道內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度降低，圖中未畫出）。引出離子時(shí)，令引出通道內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度降低，從而使離子從從而使離子從P點(diǎn)進(jìn)入通道，沿通道點(diǎn)進(jìn)入通道，沿通道 中心線從中心線從Q點(diǎn)射出。已知點(diǎn)射出。已知OQ長(zhǎng)長(zhǎng)度為度為L(zhǎng)。OQ與與OP的夾角為的夾角為 ，29（1）求離子的電荷

39、量）求離子的電荷量q并判斷其正負(fù)并判斷其正負(fù)（2）離子從）離子從P點(diǎn)進(jìn)入，點(diǎn)進(jìn)入，Q點(diǎn)射出，通道內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感點(diǎn)射出，通道內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)降為應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)降為B ，求，求 B（3）換用靜電偏轉(zhuǎn)法引出離子束，維持通道內(nèi)的原有磁）換用靜電偏轉(zhuǎn)法引出離子束，維持通道內(nèi)的原有磁感應(yīng)強(qiáng)度感應(yīng)強(qiáng)度B不變，在內(nèi)外金屬板間加直流電壓，兩板間產(chǎn)不變，在內(nèi)外金屬板間加直流電壓，兩板間產(chǎn)生徑向電場(chǎng)，忽略邊緣效應(yīng)。為使離子仍從生徑向電場(chǎng)，忽略邊緣效應(yīng)。為使離子仍從P點(diǎn)進(jìn)入，點(diǎn)進(jìn)入，Q點(diǎn)點(diǎn)射出，求通道內(nèi)引出軌跡處電場(chǎng)強(qiáng)度射出，求通道內(nèi)引出軌跡處電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向和大小的方向和大小30【解析】試題分析【解析】試題分析

40、:（1）離子做圓周運(yùn)動(dòng)）離子做圓周運(yùn)動(dòng) 解得解得正電荷正電荷 （2）如圖所示）如圖所示引出軌跡為圓弧引出軌跡為圓弧 解得：解得： 由幾何關(guān)系：由幾何關(guān)系： 解得：解得： （3）電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿經(jīng)向向外）電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿經(jīng)向向外 引出軌跡為圓弧引出軌跡為圓弧 解得：解得：，2mvBqvEqR222(22 cos )(2cos )mvrLEBvq rLrR22(22 cos )(2cos )mvmvrLBqRq rLrR222cos22 cosrLrRRrLmvRBq2mvBqvRmvqBr2vBqvmrOQROQLOORr31【2015山東山東-24】. 如圖所示，直徑分別為如圖所示，直徑分別為D和

41、和2D的同心圓處于同一豎直的同心圓處于同一豎直面內(nèi)，面內(nèi)，O為圓心，為圓心，GH為大圓的水平直徑。兩圓之間的環(huán)形區(qū)域（為大圓的水平直徑。兩圓之間的環(huán)形區(qū)域（區(qū)）區(qū)）和小圓內(nèi)部（和小圓內(nèi)部（區(qū)）均存在垂直圓面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。間距為區(qū)）均存在垂直圓面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。間距為d的兩平的兩平行金屬極板間有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，上極行金屬極板間有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，上極板開有一小孔。一質(zhì)量為板開有一小孔。一質(zhì)量為m，電量為，電量為+q的粒子由小孔下方的粒子由小孔下方d/2處靜止釋放，加速后粒子以豎直向上的速度處靜止釋放，加速后粒子以豎直向上的速度v射射出電場(chǎng)，由點(diǎn)緊靠大圓內(nèi)側(cè)射入磁場(chǎng)。不計(jì)粒子的重力。出電場(chǎng)，由點(diǎn)緊靠大圓內(nèi)

42、側(cè)射入磁場(chǎng)。不計(jì)粒子的重力。（1）求極板）求極板間電場(chǎng)強(qiáng)度的大??；間電場(chǎng)強(qiáng)度的大??；（2）若粒子運(yùn)動(dòng)軌跡與小圓相切，）若粒子運(yùn)動(dòng)軌跡與小圓相切，求區(qū)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??；求區(qū)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小；（3）若）若區(qū)，區(qū)，區(qū)區(qū) 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小分別為分別為2mv/qD，4mv/qD，粒子運(yùn)動(dòng)一，粒子運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后再次經(jīng)過段時(shí)間后再次經(jīng)過H點(diǎn)，求這段時(shí)間粒點(diǎn)，求這段時(shí)間粒子運(yùn)動(dòng)的路程。子運(yùn)動(dòng)的路程。323334【2015天津天津-12】12(20分分)現(xiàn)代科學(xué)儀器常利用電場(chǎng)、磁場(chǎng)控制帶電粒子現(xiàn)代科學(xué)儀器常利用電場(chǎng)、磁場(chǎng)控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng)。真空中存在著如圖所示的多層緊密相鄰的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，

43、的運(yùn)動(dòng)。真空中存在著如圖所示的多層緊密相鄰的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)與磁場(chǎng)的寬度均為電場(chǎng)與磁場(chǎng)的寬度均為d。電場(chǎng)強(qiáng)度為。電場(chǎng)強(qiáng)度為E方向水平向右；磁感應(yīng)強(qiáng)度為方向水平向右；磁感應(yīng)強(qiáng)度為B方向垂直紙面向里。電場(chǎng)、磁場(chǎng)的邊界互相平行且與電場(chǎng)方向垂直。方向垂直紙面向里。電場(chǎng)、磁場(chǎng)的邊界互相平行且與電場(chǎng)方向垂直。一個(gè)質(zhì)量為一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為、電荷量為q的帶正電粒子在第的帶正電粒子在第1層電場(chǎng)左側(cè)邊界某處由靜止層電場(chǎng)左側(cè)邊界某處由靜止釋放粒子始終在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，不計(jì)粒子重力及運(yùn)動(dòng)時(shí)的電磁輻射。釋放粒子始終在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，不計(jì)粒子重力及運(yùn)動(dòng)時(shí)的電磁輻射。(1)求粒子在第求粒子在第2層磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)

44、時(shí)速度層磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)速度v2的大小與軌跡半徑的大小與軌跡半徑r2(2)粒子從第粒子從第n層磁場(chǎng)右側(cè)邊界穿出時(shí)，速度的方向與水平方向的夾角為層磁場(chǎng)右側(cè)邊界穿出時(shí)，速度的方向與水平方向的夾角為n 試求試求sin ；(3)若粒子恰好不能從第若粒子恰好不能從第n層磁場(chǎng)右側(cè)邊界穿層磁場(chǎng)右側(cè)邊界穿出試問在其他條件不變的情況下，也進(jìn)入出試問在其他條件不變的情況下，也進(jìn)入第第n層磁場(chǎng)但比荷較該粒子大的粒子能否層磁場(chǎng)但比荷較該粒子大的粒子能否穿出該層磁場(chǎng)右側(cè)邊界，請(qǐng)簡(jiǎn)要推理說明之。穿出該層磁場(chǎng)右側(cè)邊界，請(qǐng)簡(jiǎn)要推理說明之。353637（2015四川四川-11）（）（18分）分） 如圖所示，金屬導(dǎo)軌如圖所示，金屬導(dǎo)

45、軌MNC和和PQD，MN與與PQ平行且間距為平行且間距為L(zhǎng)，所在平面與水平面夾角為，所在平面與水平面夾角為，N、Q連線與連線與MN垂直，垂直，M、P間接有阻值為間接有阻值為R的電阻；光滑直導(dǎo)軌的電阻；光滑直導(dǎo)軌NC和和QD在同一水平面內(nèi)，與在同一水平面內(nèi)，與NQ的夾角都為銳角的夾角都為銳角。均勻金屬棒。均勻金屬棒ab和和ef質(zhì)量均為質(zhì)量均為m，長(zhǎng)均為，長(zhǎng)均為L(zhǎng)，ab棒棒初始位置在水平導(dǎo)軌上與初始位置在水平導(dǎo)軌上與NQ重合；重合；ef棒垂直放在傾斜導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌棒垂直放在傾斜導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為間的動(dòng)摩擦因數(shù)為（較小），由導(dǎo)軌上的小立柱較小），由導(dǎo)軌上的小立柱1和和2阻擋而靜止。阻擋而

46、靜止。空間有方向豎直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中未畫出）。兩金屬棒與導(dǎo)軌保持良空間有方向豎直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中未畫出）。兩金屬棒與導(dǎo)軌保持良好接觸。不計(jì)所有導(dǎo)軌和好接觸。不計(jì)所有導(dǎo)軌和ab棒的電阻，棒的電阻，ef棒的阻值為棒的阻值為R，最大靜摩擦力，最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等，忽略感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，重力加速度為與滑動(dòng)摩擦力大小相等，忽略感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，重力加速度為g。38（1）若磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為）若磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，給，給ab棒一個(gè)垂直于棒一個(gè)垂直于NQ、水平向、水平向右的速度右的速度v1，在水平導(dǎo)軌上沿運(yùn)動(dòng)方向滑行一段距離后停止，在水平導(dǎo)軌上沿運(yùn)動(dòng)方向滑行一段距離后停止，ef棒始終靜止，求此

47、過程棒始終靜止，求此過程ef棒上產(chǎn)生的熱量；棒上產(chǎn)生的熱量；（2）在（）在（1）問過程中，）問過程中，ab棒滑行距離為棒滑行距離為d，求通過，求通過ab棒某橫棒某橫截面的電量；截面的電量；（3）若）若ab棒以垂直于棒以垂直于NQ的速度的速度v2在水平導(dǎo)軌上向右勻速運(yùn)動(dòng)，在水平導(dǎo)軌上向右勻速運(yùn)動(dòng)，并在并在NQ位置時(shí)取走小立柱位置時(shí)取走小立柱1和和2，且運(yùn)動(dòng)過程中，且運(yùn)動(dòng)過程中ef棒始終靜止。棒始終靜止。求此狀態(tài)下最強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度及此磁場(chǎng)下求此狀態(tài)下最強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度及此磁場(chǎng)下ab棒運(yùn)動(dòng)的最棒運(yùn)動(dòng)的最大距離。大距離。39【解析解析】試題分析：（試題分析：（1）由于）由于ab棒做切割磁感線運(yùn)動(dòng)

48、，回路中產(chǎn)出感應(yīng)電棒做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，回路中產(chǎn)出感應(yīng)電流，感應(yīng)電流流經(jīng)電阻流，感應(yīng)電流流經(jīng)電阻R和和ef棒時(shí)，電流做功，產(chǎn)生焦耳熱，根據(jù)功能關(guān)系棒時(shí)，電流做功，產(chǎn)生焦耳熱，根據(jù)功能關(guān)系及能的轉(zhuǎn)化與守恒有：及能的轉(zhuǎn)化與守恒有： 根據(jù)并聯(lián)電路特點(diǎn)和焦耳定律根據(jù)并聯(lián)電路特點(diǎn)和焦耳定律 可知，電阻可知，電阻R和和ef棒中產(chǎn)生的焦耳熱相棒中產(chǎn)生的焦耳熱相等，即等，即 由式聯(lián)立解得由式聯(lián)立解得ef棒上產(chǎn)生的熱量為：棒上產(chǎn)生的熱量為： （2）設(shè)在）設(shè)在ab棒滑行距離為棒滑行距離為d時(shí)所用時(shí)間為時(shí)所用時(shí)間為t，其示意圖如下圖所示：，其示意圖如下圖所示： 該過程中回路變化的面積為：該過程中回路變化的面積為： 根

49、據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，在該過程中，回路中的平均感應(yīng)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，在該過程中，回路中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：電動(dòng)勢(shì)為： 流經(jīng)流經(jīng)ab棒平均電流為：棒平均電流為： 根據(jù)電流的定義式可知，在該過程中，流經(jīng)根據(jù)電流的定義式可知，在該過程中，流經(jīng)ab棒某橫截面的電量為：棒某橫截面的電量為： 由式聯(lián)立解得：由式聯(lián)立解得： 2112RefmvQQ2QI RtRefQQ2114efQmv122SLLdcotd （ ） B SEt / 2EIRqIt2(L dcot )BdqR40由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，當(dāng)由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，當(dāng)ab棒滑行棒滑行x距離時(shí)，距離時(shí)， 回路中的感應(yīng)回路中的感應(yīng)電

50、動(dòng)勢(shì)為：電動(dòng)勢(shì)為： 根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，流經(jīng)根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，流經(jīng)ef棒的電流為：棒的電流為： 根據(jù)安培力大小計(jì)算公式可知，根據(jù)安培力大小計(jì)算公式可知，ef棒所受安培力為：棒所受安培力為： 由式聯(lián)立解得：由式聯(lián)立解得： 由式可知，當(dāng)由式可知，當(dāng)x0且且B取最大值，即取最大值，即BBm時(shí)，時(shí)，F(xiàn)有最大值有最大值Fm，ef棒受力棒受力示意圖如下圖所示：示意圖如下圖所示： 根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件可知，在沿導(dǎo)軌方向上有：根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件可知，在沿導(dǎo)軌方向上有： 在垂直于導(dǎo)軌方向上有：在垂直于導(dǎo)軌方向上有： 根據(jù)滑動(dòng)摩擦定律和題設(shè)條件有：根據(jù)滑動(dòng)摩擦定律和題設(shè)條件有： 由由式聯(lián)立解得：式聯(lián)立

51、解得： 22eB Lxcotv（ ）ieRFiLB222B LvFLxcotR（ ） mmF cosmgsinf NmFmgcosF sin mNfF21(sincos) (cossin)mmgRBLv41顯然此時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向豎直向上或豎直向下均可由式可知，當(dāng)顯然此時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向豎直向上或豎直向下均可由式可知，當(dāng)BBm時(shí)，時(shí)，F(xiàn)隨隨x的增大而減小，即當(dāng)?shù)脑龃蠖鴾p小，即當(dāng)F最小為最小為Fmin時(shí)，時(shí)，x有最大值為有最大值為xm，此時(shí)此時(shí)ef棒受力示意圖如下圖所示：棒受力示意圖如下圖所示： 根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件可知，在沿導(dǎo)軌方向根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件可知，在沿導(dǎo)軌方向上有：上有： 在垂直于導(dǎo)

52、軌方向上有：在垂直于導(dǎo)軌方向上有： 由由式聯(lián)立解得：式聯(lián)立解得： 考點(diǎn)：功能關(guān)系、串并聯(lián)電路特征、閉合電路歐姆定律、法拉第電磁感考點(diǎn)：功能關(guān)系、串并聯(lián)電路特征、閉合電路歐姆定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用，和臨界狀態(tài)分析與求解極值應(yīng)定律、楞次定律共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用，和臨界狀態(tài)分析與求解極值的能的能min mFcosfmgsin NminFmgcosFsin2tan(1)sincosmLx42【2015天津天津-11】11(18分分)如圖所示，如圖所示，“凸凸”字形硬質(zhì)金屬線框質(zhì)量為字形硬質(zhì)金屬線框質(zhì)量為m，相鄰各邊互相垂直，且處于同一水平面內(nèi)，相鄰各邊互相垂直，且處于同

53、一水平面內(nèi)，ab邊長(zhǎng)為邊長(zhǎng)為l，cd邊長(zhǎng)為邊長(zhǎng)為2l。ab與與cd平行，間距為平行，間距為2l。勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的上下邊界均水平，磁場(chǎng)方向垂。勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的上下邊界均水平，磁場(chǎng)方向垂直于線框所在平面。開始時(shí)直于線框所在平面。開始時(shí)cd邊到磁場(chǎng)上邊界的距離為邊到磁場(chǎng)上邊界的距離為2l ，線框由靜，線框由靜止釋放，從止釋放，從cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)直到邊進(jìn)入磁場(chǎng)直到ef、pq邊進(jìn)入磁場(chǎng)前，線框做勻速運(yùn)動(dòng)。邊進(jìn)入磁場(chǎng)前，線框做勻速運(yùn)動(dòng)。在在ef、pq邊離開磁場(chǎng)后，邊離開磁場(chǎng)后，ab邊離開磁場(chǎng)之前，線框又做勻速運(yùn)動(dòng)。線框邊離開磁場(chǎng)之前，線框又做勻速運(yùn)動(dòng)。線框完全穿過磁場(chǎng)過程中產(chǎn)生的熱量為完全穿過磁場(chǎng)過程中產(chǎn)生的熱

54、量為Q。線框在下落過程中始終處于原豎。線框在下落過程中始終處于原豎直平面內(nèi)且直平面內(nèi)且ab、cd邊保持水平，重力加速度為邊保持水平，重力加速度為g。求。求 (1)線框線框ab邊將離開磁場(chǎng)時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小是邊將離開磁場(chǎng)時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小是cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的幾倍：邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的幾倍：(2)磁場(chǎng)上下邊界間的距離磁場(chǎng)上下邊界間的距離H。434445【2015廣東廣東35-】35(18分分)如圖如圖17(a)所示，平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌水平放置，所示，平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌水平放置，間距間距L0.4m，導(dǎo)軌右端接有阻值，導(dǎo)軌右端接有阻值R1的電阻，導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌的電阻，導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上，且

55、接觸良好，導(dǎo)體棒及導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，導(dǎo)軌間正方形區(qū)域上，且接觸良好，導(dǎo)體棒及導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，導(dǎo)軌間正方形區(qū)域abcd內(nèi)有方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，內(nèi)有方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，bd連線與導(dǎo)軌垂直，長(zhǎng)度也為連線與導(dǎo)軌垂直，長(zhǎng)度也為L(zhǎng)，從，從0時(shí)時(shí)刻開始，磁感應(yīng)強(qiáng)度刻開始，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間的大小隨時(shí)間t變化，規(guī)律如圖變化，規(guī)律如圖17(b)所示；同一時(shí)所示；同一時(shí)刻，棒從導(dǎo)軌左端開始向右勻速運(yùn)動(dòng)，刻，棒從導(dǎo)軌左端開始向右勻速運(yùn)動(dòng)，1s后剛好進(jìn)入磁場(chǎng)，若使棒在導(dǎo)后剛好進(jìn)入磁場(chǎng)，若使棒在導(dǎo)軌上始終以速度軌上始終以速度v1m/s做直線運(yùn)動(dòng)，求：做直線運(yùn)動(dòng)，求：(1)進(jìn)入磁場(chǎng)前，回路中的電動(dòng)勢(shì)進(jìn)入磁場(chǎng)前，回路中的電動(dòng)勢(shì)E；棒在運(yùn)動(dòng)過程中受到的最大安培力棒在運(yùn)動(dòng)過程中受到的最大安培力F，以及棒通過三角形，以及棒通過三角形abd區(qū)域時(shí)電區(qū)域時(shí)電流流i與時(shí)間與時(shí)間