2023屆高考物理一輪復習壓軸大題一Word版試題含答案

2023物理一輪復習壓軸大題(一)一、解答題1.(2022.河北·石家莊精英中學高三階段練習)如圖甲所示，間距為L=0.1m的兩平行金屬導軌由光滑的水平部分和粗糙的傾斜部分平滑連接而成，軌道上端通過單刀雙擲開關K還連接有一個定值電阻R和電容器C=1F(未充電);傾斜部分傾角為0=37°,I區(qū)內(nèi)存在大小為B?=IT、方向垂直傾斜導軌平面向上的勻強磁場；水平導軌Ⅱ區(qū)內(nèi)存在大小為B?=3T、方向平行導軌平面向左的勻強磁場；水平導軌Ⅲ區(qū)內(nèi)存在大小為B?=6T、方向垂直導軌平面向上的勻強磁場。質(zhì)量為m=30g、長度為L的金屬桿ab由磁敏材料做成，其電阻與所處環(huán)境磁場強弱有關，磁感應強度B<2T時，其電阻為零；磁感應強度B≥2T,其電阻等于定值電阻R。金屬桿ab與傾斜軌道之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5?，F(xiàn)將單刀雙擲開關接1,金屬桿ab從靜止釋放后開始做勻加速直線運動，與此同時開始計時；4s末，單刀雙擲開關接2,同時在水平軌道Ⅱ區(qū)內(nèi)放入一質(zhì)量為2m的"聯(lián)動雙桿"(由兩根長度均為L的金屬桿cd和ef,中間用長度為l=0.6m的剛性絕緣桿連接而成，桿cd和ef電阻也都等于定值電阻R),結(jié)果桿ab恰好可以勻速下滑，如圖乙所示；5s末桿ab無能量損失地進入水平導軌，在Ⅱ區(qū)與“聯(lián)動雙桿”發(fā)生碰撞，碰后桿ab和cd合在一起形成“聯(lián)動三桿","聯(lián)動三桿"繼續(xù)沿水平導軌進入勻強磁場區(qū)間Ⅲ(區(qū)間Ⅲ的長度等于1)并從中滑出，運動過程中，桿ab、cd和ef與導軌始終接觸良好，且保持與導軌垂直。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g取10m/s2,不計導軌電阻，忽略磁場邊界效應。求：(1)4s末金屬ab的速度大?。?2)定值電阻R的大??；(3)整個過程中定值電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q。BB*1B2bI區(qū)?Ⅲ區(qū)I區(qū)0CBB乙aRbBI區(qū)?Ⅲ區(qū)CK甲驗裝置。該裝置需要將加速到較高速度的離子束變成中性粒子束，沒有被中性化的高速帶電離子需要利用t"偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)”將帶電離子從粒子束中剝離出來。假設"偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)"的原理如圖所示，均勻分布的混合粒子束先以相同的速度通過加有電壓的兩極板間，再進入偏轉(zhuǎn)磁場Ⅱ中，中性粒子繼續(xù)沿原方向運動，被接收器接收；未被中性化的帶電粒子一部分打到下極板被吸收后不可再被利用，剩下的進入磁場Ⅱ后發(fā)生偏轉(zhuǎn)，被t為d,極板長度為√3d,吞噬板長度為2d,極板間施加一垂直于紙面向里的勻強磁場I,磁感應強度為Bi,帶電粒子和中性粒子的重力可忽略不計，不考慮混合粒子間的相互作用。使所有的粒子都進入磁場Ⅱ,則板間電壓Uo為多少?(2)若所加的電壓在Uo~(1+k)Uo內(nèi)小幅波動，k>0且k<1,此時帶電粒子在極板間的運動可以近似看成類平拋運動。則進入磁場Ⅱ的帶電粒子數(shù)目占總帶電粒子數(shù)目的比例至少多少?(3)在(2)的條件下，若電壓小幅波動是隨時間線性變化的，規(guī)律如圖乙所示，變化周期為T,偏轉(zhuǎn)磁場邊界足夠大。要求所有進入磁場Ⅱ的粒子最終全部被吞噬板吞噬，求偏轉(zhuǎn)磁場Ⅱ的磁感應強度B?滿足的條件?已知粒子束單位時間有N個粒子進入兩極板間，中性化的轉(zhuǎn)化效率為50%,磁場Ⅱ磁感應強度B?取最大情況下，取下極板右端點為坐標原點，以向下為正方向建立x坐標，如甲圖所示，求一個周期T內(nèi)吞噬板上不同位置處吞噬到的粒子數(shù)密度λ(單位長度的粒子數(shù))。x+d03.(2022·廣東·佛山實驗中學高二學業(yè)考試)東方超環(huán)(EAST),俗稱"人造小太陽",是中國科學院自主研制的磁約束核聚變實驗裝置。該裝置需要將加速到較高速度的離子束變成中性粒子束，沒有被中性化的高速帶電離子需要利用"偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)”將帶電離子從粒子束剝離出來。"偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)"的原理簡圖如圖所示，混合粒子中的中性粒子繼續(xù)沿原方向運動，被接收器接收；而帶電離子一部分打到下極板，剩下的進入磁場發(fā)度為d,離子和中性粒子的重力可忽略不計，不考慮混合粒子間的相互作用。(1)在極板間施加了一的離子直線通過兩極板，求B?的大??；(2)直線通過極板的離子以進入垂直于紙面向外的矩形勻強磁場區(qū)域。已知磁場B?=,求離子在磁場B?中的運動半徑；(3)撤去極板間磁場B?,且B?邊界足夠大。若粒子束由兩極板中央平行于極板射入，且離子的速度范圍,磁場,有部分帶電離子會通過兩極板進入偏轉(zhuǎn)磁場，最終被吞噬板吞噬，求離子打到吞噬板的長度x?B+B+d子?混合粒子束接收器吞噬板d4.(2022·黑龍江·尚志市尚志中學高三階段練習)如圖所示，絕緣水平面上豎直安裝兩塊絕緣彈性擋板，擋板中間有豎直分界線MN,MN左、右兩側(cè)有平行于水平面大小為E?和E?、且E?=E?、方向相反的勻強電場。右側(cè)擋板與水平面角上放置一半徑為R光滑圓弧，光滑圓弧與水平面和右擋板平,MN到右擋板的距離為l+R,靠近的P、Q兩絕緣物塊(視為質(zhì)點)的質(zhì)量分別為m和3m,P帶正電量9,Q不帶電靜止于MN處。某時刻，P以向右的速度o與Q發(fā)生碰撞，P、Q與水平面間的動摩擦因數(shù)均等于μ。P與左擋板碰撞時左邊電場消失，右邊電場不變，所有碰撞都是彈性碰撞，PQ第一次碰撞時P的電量不發(fā)生變化，第二次碰撞時P的電量全部轉(zhuǎn)移到Q。已知qE?=3μmg,重力加速度大小為g。(1)求P與Q第一次碰撞后瞬間各自的速度大小、V?;(2)求PQ第2次碰撞前瞬間物塊P的速度大?。?3)求Q第一次經(jīng)過圓弧中點A時，對圓弧的壓力大小。E左擋板E左擋板1右擋板R.AMN?1源電動勢為U。,內(nèi)阻為r,導軌I、Ⅱ光滑相距為d,電阻不計。導體塊C質(zhì)量為2m、電阻為R,與I、Ⅱ接觸良好，距離導軌右端為L,勻強磁場垂直紙面向里，磁感應強度為B。某小組為研究電磁炮的性能，設計了如圖乙所示的絕緣軌道MNPQ,MN水平，長度為L,PQ豎直，NP為光滑圓弧，圓心為O,半徑為a。在M點靜置一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的物塊A,豎直線NN"右側(cè)有水平向右的勻強電場， ,在ONO'P區(qū)域還有垂直紙面向外的勻強磁場。不計C在導軌內(nèi)運動時的電磁感應，C射出后立即與A發(fā)生彈性正碰，A所帶電荷量不變，A、C與MN、PQ之間動摩擦因數(shù)相等，不計空氣阻力，重力加速度為g。(1)閉合電鍵S,求碰撞后的瞬間“炮彈”C和物塊A的速度大小；(2)若碰撞后“炮彈”C恰好能到達N點并將其鎖定，A始終不脫離軌道，A與C的碰撞均視為彈性正碰，求A在豎直軌道PQ上運動的路程；(3)在某次測試中，物塊A被“炮彈”C彈性正碰后恰好能到達P點，要使A在整個運動過程中不脫離軌道，求ONO'P區(qū)域內(nèi)磁感應強度B需滿足的條件。SSXrXIXXX×XXXX甲電磁炮俯視圖a0乙性能測試絕緣軌道之一光滑圓弧BC組成，滑板靜止于光滑的水平地面上。物體P(可視為質(zhì)點)置于滑板上面的A點，物體P與滑板水平部分的動摩擦因數(shù)為μ。一根長度為L、不可伸長的細線，一端固定于O點，另一端系一質(zhì)量為m的小球Q。小球Q位于最低點時與物體P處于同一高度并恰好接觸?，F(xiàn)將小球Q拉至與O'同一高度(細線處于水平拉直狀態(tài)),然后由靜止釋放，小球Q向下擺動并與物體P發(fā)生彈性碰撞，碰后Q的最大擺角小于5°,物體P將在滑板上向左運動，從C點飛出后又落回滑板，最終相對滑板靜止于AB部分上某一點，此時Q恰好是碰后第8次經(jīng)過最低點。已知物體P的質(zhì)量為m,滑板的質(zhì)量為2m,運動過程中不計空氣阻力，重力加速度為g。求(1)小球Q與物體P碰撞前瞬間細線對小球拉力的大?。?2)物體P從C點飛出后相對C點的最大高度；(3)物體P從第一次經(jīng)過B點到第二次經(jīng)過B點的時間；(4)要使物體P在相對滑板反向運動過程中，相對地面有向右運動的速度，實現(xiàn)上述運動過程，mo的取m值范圍(結(jié)果用cos5表示)。RC0RBLLPA形滑板N,滑板兩端為半徑R=0.45m的光滑圓弧面，A和D分別是圓弧的端點，BC段表面水平、粗糙，與兩圓弧相切，B、C為相切點。小滑塊P和B的質(zhì)量均為m,滑板的質(zhì)量M=4m。P、B與BC面的動摩擦因數(shù)分別為μ=0.1和μ?=0.4,且最大靜摩擦力等于滑動摩擦靜止于B點，P以vo=4m/s的初速度從A點沿圓弧自由滑下，在B點與B發(fā)生彈性碰撞。當P滑到C點時，滑板N恰好與凹槽的右端相碰并與凹槽粘牢，B則繼續(xù)滑動，到達D點時速度剛好為零。P與B可視為質(zhì)點，重力加速度g取10m/s2。問：(1)P,在BC段向右滑動時，滑板的加速度大小。(2)BC的長度為多少?(3)N、P和P最終靜止后，P與P間的距離為多少?ABDABRRRNBCNB8.(2023·全國·高三專題練習)高能粒子實驗裝置，是用以發(fā)現(xiàn)高能粒子并研究和了解其特性的主要實驗工具，在物理學的研究歷史上有著不可磨滅的貢獻，例如：1932年，C·D·安德森用云室發(fā)現(xiàn)了正電子；1960年，中國科學家王淦昌發(fā)現(xiàn)反西格馬負超子所用的探測器就是24升丙烷泡室。為了簡化計算，在中學物理的范疇內(nèi)，一個復雜的高能粒子實驗裝置可以被最簡化為空間中的復合場模型，題中所給出的就是這樣一個簡化模型。如圖甲所示，三維坐標系中yoz平面的右側(cè)存在平行z軸方向周期性變化的磁場B(圖中未畫出)和沿y軸正方向豎直向上的勻強電場?，F(xiàn)將一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的高能粒子從xoy平面內(nèi)的P點沿x軸正方向水平拋出，粒子第一次經(jīng)過x軸時恰好經(jīng)過O點，此時速度大小為vo,方向與x軸正方向的夾角為45°。己知電場強度大小,從粒子通過O點開始計時，磁感應強度隨時間的變化關系如圖乙所示，規(guī)定當磁場方向沿z軸負方向時磁感應強度為正。已知i,重力加速度大小為g。(1)求拋出點P的坐標；(2)求粒子從第1次經(jīng)過x軸到第2次經(jīng)過x軸的時間ti;(3)求粒子第n次經(jīng)過x軸時的x坐標；(4)若t=to時撤去yoz右側(cè)的勻強電場和勻強磁場，同時在整個空間加上沿y軸正方向豎直向上的勻強磁場,求粒子向上運動到離xoz平面最遠時的坐標。甲乙2023物理一輪復習壓軸大題(一)【詳解】(1)設4s末金屬桿ab的速度是v,則有△r時間內(nèi)電容器兩端電壓變化量解得故(2)4s末開關接2時金屬桿ab恰好可以勻速下滑，則有解得(3)桿ab與“聯(lián)動雙桿”發(fā)生碰撞的過程中動量守恒，設碰后共同速度為v?,則有得桿ab在傾斜軌道下滑階段，通過定值電阻R的電流恒定為則定值電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為依題意，ef進入水平導軌Ⅲ區(qū)勻強磁場過程，閉合回路等效總電阻“聯(lián)動三桿”進入勻強磁場區(qū)間Ⅲ過程中通過桿ef的電量是設“聯(lián)動三桿”完全進入勻強磁場Ⅲ區(qū)后速度是v?,則由動量定理，有故據(jù)能量守恒定律，閉合回路產(chǎn)生的總焦耳熱為Q,則設此過程定值電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q?,則由電路關系可知f穿出水平導軌Ⅲ區(qū)后至cd穿出水平導軌Ⅲ區(qū)勻強磁場此過程中通過桿cd和ab的總電量是據(jù)能量守恒定律，此過程閉合回路產(chǎn)生的總焦耳熱為Q,則設此過程定值電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q?,則由電路串并聯(lián)關系可知綜上所述，整個過程中定值電阻R上產(chǎn)生焦耳熱Q為【詳解】(1)當電壓U=0時，恰好沒有粒子進入磁場Ⅱ,則從下極板邊緣進入的粒子恰好打到上極板右若要使所有的粒子都進入磁場Ⅱ,則粒子必定在極板間做勻速直線運動，則有(2)對于恰好做類平拋到達下極板右邊緣的粒子有(3)帶電粒子在極板間的運動可以近似看成類平拋運動，則粒子射出偏轉(zhuǎn)電場時的速度偏轉(zhuǎn)角的余弦值為粒子在磁場中運動沿x軸正方向上移動的距離可見，此值與偏轉(zhuǎn)電壓無關，則射出的粒子能當偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應強度取最大值4B?時,吞噬板上時間T內(nèi)接受到的最大數(shù)密度為由于電壓與時間是線性關系，而在電磁場中的偏轉(zhuǎn)距離和電壓也是線性關系，所以數(shù)密度和x軸的關系也是線性關系，當時，有時，有當當當d<x≤2d時，有【詳解】(1)離子能直線通過兩極板，則洛倫茲力等于電場力將代入得(2)由離子在偏轉(zhuǎn)磁場中的運動半徑為(3)撤去極板間磁場后，離子在極板間做類平拋運動，離子入射速度為v時，能夠進入磁場B?的離子在電場中的側(cè)移量為y,由類平拋運動的規(guī)律可得，沿極板方向做勻速直線運動，則有沿垂直極板方向做勻加速直線運動，則有))可知離子的速度v滿足的帶電離子會通過兩極板進入偏轉(zhuǎn)磁場。設進入磁場B,的離子的速度為v,其方向與w方向夾角為θ,運動半徑為r,運動軌跡的弦長為s,如下圖性子B.×BPS噬粒接收器××d0離子在磁場B?中做勻速圓周運動，由洛倫茲力提供向心力得又有運動軌跡的弦長離子打到吞噬板的位置與兩極板間中軸線的距離L為由數(shù)學知識可得：在區(qū)間：1,x'<2,L為增函數(shù)，則有L的取值范圍為則離子打到吞噬板的長度【詳解】(1)由題意知，P、Q的碰撞為彈性碰撞，由動量守恒和能量守恒可知,(2)P與Q第一次碰撞后Q向右做勻減速運動，由牛頓第二定律得由運動學公式解得Q向右運動的位移P與Q第一次碰撞后向左運動，到PQ第2次碰撞前瞬間物塊P受摩擦力做功電場力做功對P在與Q第一次碰撞后向左運動，到PQ第2次碰撞前瞬間利用動能定理PQ第2次碰撞前瞬間物塊P的速度大小(3)PQ第2次碰撞由動量定理和能量守恒,PQ第2次碰撞后，O受到的電場力則Q勻速運動到圓弧軌道。小滑塊滑上圓弧做圓周運動，到A點正好速度最大，等效重力場的加速度為由公式對圓弧的壓力大小,√2g,則由公式對圓弧的壓力大小,【詳解】(1)開關閉合后，通過導體塊C的電流大小為根據(jù)左手定則可判斷出其受安培力的方向向右，其與A發(fā)生彈性碰撞，根據(jù)動量守恒定律和能量守恒定律有故碰后C和A的速度分別為(2)對C有故碰后C和A的速度分別為(2)對C有和和物塊A在N→P中運動時，洛倫茲力不做功，有故物塊A在P→Q中運動時，有故A在豎直軌道PO上運動的路程為15L(3)因要求A在整個運動過程中不脫離軌道，當A從P滑回N點時，洛倫茲力指向O,A可能離開軌道，設A相對OP轉(zhuǎn)動θ角，其速度為v,對軌道的壓力為Fv,有由能量守恒得因即此時故說明θ在[0,范圍內(nèi)有解，說明以上討論合理，所以故磁感應強度B需滿足的條件為a【詳解】(1)小球Q在下落過程中機械能守恒，因此有(2)小球Q和物塊P發(fā)生彈性碰撞，則機械能和動量守恒，因此物體和滑板在水平方向上不受力，則水平方向動量守恒由能量守恒可得物體離開滑板后兩物體水平方向都做勻速直線運動，因此水平相對位置(3)物塊P到B時水平方向動量守恒可得由能量守恒可得第一次經(jīng)過B點速度第二次經(jīng)過B點速度B→相對靜止由于Q的最大擺角小于5°,則Q碰后做簡諧運動，由于恰好是碰后第8次經(jīng)過最低點，則有(4)要求P有相對地面向右的速度，說明結(jié)果要小于零且判別式大于零，則【詳解】(1)P以=4m/s的初速度從A點沿圓弧自由滑下至B點在B點P與P?發(fā)生彈性碰撞，則有P在BC段向右滑動時，假設P與U形滑板N能夠保持相對靜止，則(2)當P滑到C點之后有表明，B?在BC段向右滑動過程中，三者沒有到達相等速度，B一直向右做勻減速直線運動令BC長為L,則有(3)滑板N恰好與凹槽的右端相碰并與凹槽粘牢，P向右減速至0過程有則N、P和B最終靜止后，P與B間的距離為【詳解】(1)粒子做平拋運動，由于經(jīng)過O點時方向與x軸正方向的夾角為45°,則有,則P點的(