四川省广安市武胜县2018届高考物理课外辅导讲义15含解析

PAGE1-四川省广安市武胜县2018届高考物理课外辅导讲义（15）一、选择题1．(2017·江西南昌质检)如图所示，粗糙水平面上有一固定的、粗糙程度处处相同的圆弧形框架ABC，框架下面放置一块厚度不计的金属板，金属板的中心O点是框架的圆心，框架上套有一个轻圆环，用轻弹簧把圆环与金属板的O点固定连接，开始时轻弹簧处于水平拉伸状态．用一个始终沿框架切线方向的拉力F拉动圆环，从左侧水平位置缓慢绕框架运动，直到轻弹簧达到竖直位置，金属板始终保持静止状态，则在整个过程中()A．沿框架切线方向拉力F逐渐减小B．水平面对金属板的摩擦力逐渐增大C．水平面对金属板的支持力逐渐减小D．框架对圆环的支持力逐渐减小解析：选C.弹簧伸长量不变，弹簧的弹力大小F′不变，弹簧与水平方向夹角为θ.金属板受重力mg、支持力N、弹簧的拉力F′和向右的静摩擦力f作用，水平方向f＝F′cosθ，竖直方向N＋F′sinθ＝mg，得N＝mg－F′sinθ，随着θ的增大，支持力不断减小，静摩擦力逐渐减小，故B错，C对；圆环受弹簧的拉力、框架的支持力(大小不变为F′)、拉力F和滑动摩擦力f′，有F＝f′＝μF′，故拉力大小不变，A、D错．2．(2017·湖北黄石二模)将一横截面为扇形的物体B放在水平面上，一小滑块A放在物体B上，如图所示，除了物体B与水平面间的摩擦力之外，其余接触面的摩擦力均可忽略不计，已知物体B的质量为M、滑块A的质量为m，当整个装置静止时，滑块A与物体B接触的一面与竖直挡板之间的夹角为θ.已知重力加速度为g，则下列选项正确的是()A．物体B对水平面的压力大小为MgB．物体B受水平面的摩擦力大小为mgtanθC．滑块A与竖直挡板之间的弹力大小为eq\f(mg,tanθ)D．滑块A对物体B的压力大小为eq\f(mg,cosθ)解析：选C.以滑块A为研究对象进行受力分析，并运用合成法，如图所示，由几何知识得，挡板对滑块A的弹力大小为N1＝eq\f(mg,tanθ)，C正确；物体B对滑块A的弹力大小为N2＝eq\f(mg,sinθ)，根据牛顿第三定律，滑块A对物体B的压力大小为eq\f(mg,sinθ)，D错误；以滑块A和物体B组成的系统为研究对象，在竖直方向上受力平衡，则水平面对物体B的支持力N＝(M＋m)g，故水平面所受压力大小为(M＋m)g，A错误；A和B组成的系统在水平方向上受力平衡，则水平面对物体B的摩擦力大小为f＝N1＝eq\f(mg,tanθ)，B错误．3．(2017·山西省太原市高三下学期模拟)在真空中M、N两点分别放有异种点电荷＋2Q和－Q，以MN连线中点O为中心作一圆形路径abcd，a、O、c三点恰好将MN四等分．b、d为MN的中垂线与圆的交点，如图所示，则下列说法正确的是()A．a、b、c、d四点电场强度的大小关系是Ea＞Ec，Eb＝EdB．a、b、c、d四点电势的关系是φa＜φc，φb＝φdC．在MN的连线上，O点的电场强度最小D．将带负电的试探电荷由b沿直线移动到d的过程中，其电势能始终不变解析：选A.设Ma＝aO＝d.则Ea＝eq\f(k·2Q,d2)＋eq\f(kQ,3d2)＝eq\f(19kQ,9d2)，Ec＝eq\f(k·2Q,3d2)＋eq\f(kQ,d2)＝eq\f(11kQ,9d2)，故Ea＞Ec，b、d两点由于对称，则有Eb＝Ed.故A正确．沿电场线方向电势降低，故φa＞φc，根据对称性可知φb＝φd.故B错误．电场线的疏密表示电场强度的相对大小，由电场线疏密程度可知，AB连线上电场强度最小值出现在O点的右侧，故C错误．负点电荷沿直线由b运动到d的过程中，只是初末位置的电势能相等，过程中电势能在变化，故D错误．4．如图所示，空间中存在沿x轴的静电场，其电势φ沿x轴的分布如图所示，x1、x2、x3、x4是x轴上的四个点，质量为m、带电量为－q的粒子(不计重力)，以初速度v0从O点沿x轴正方向进入电场，在粒子沿x轴运动的过程中，下列说法正确的是()A．粒子在x2点的速度为0B．从x1到x3点的过程中，粒子的电势能先减小后增大C．若粒子能到达x4处，则v0的大小至少应为eq\r(\f(2qφ0,m))D．若v0＝eq\r(\f(2qφ0,m))，则粒子在运动过程中的最大动能为3qφ0解析：选C.根据沿着电场线方向电势逐渐降低，由φ­x图象，画出沿x轴方向的场强方向(图中箭头指向)及各点电势分布如图所示．由图示知，O和x2两点电势相等，O到x2过程，电场力做功为0，动能不变，故粒子在x2点的速度为v0，选项A错误；从x1到x3过程中，电场力对负电荷一直做负功，粒子的电势能一直增加，选项B错误；从x3到x4过程中，电场力对负电荷做正功，故粒子若能到达x4点，需能到达x3点．假设粒子恰好到达x3，由动能定理得W＝qφ0＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，故v0大小至少为eq\r(\f(2qφ0,m))，选项C正确；粒子运动过程中，电场力所做正功的最大值为qφ0，若v0＝eq\r(\f(2qφ0,m))，则动能最大值为2qφ0，选项D错误．5．(多选)如图所示，在两等量异种点电荷的电场中，MN为一根光滑绝缘细杆，放在两电荷连线的中垂线上，a、b、c三点所在直线平行于两点电荷的连线，且a与c关于MN对称，b点位于MN上，d点位于两电荷的连线上．下列说法正确的是()A．b点场强小于d点场强B．b点电势低于d点电势C．试探电荷＋q在a点的电势能小于在c点的电势能D．套在细杆上的带电小环由静止释放后将做匀加速直线运动解析：选ABD.在两等量异号电荷连线上，中间点电场强度最小；在两等量异号电荷连线的中垂线上，中间点电场强度最大；所以b点场强小于d点场强，A正确；MN是一条等势线，与在两等量异号电荷连线上的点相比较，d点的电势要高，所以b点电势低于d点电势，B正确；因a点的电势高于c点的电势，故试探电荷＋q在a点的电势能大于在c点的电势能，C错误；MN上的电场方向垂直MN指向负电荷，故套在细杆上的带电小环由静止释放后，由于在MN方向上只受到重力，所以做MN方向上做匀加速直线运动，D正确．6．(多选)如图所示，轻弹簧一端固定于O点，另一端与小滑块连接．把滑块放在光滑斜面上的A点，此时弹簧恰好水平．将滑块从A点由静止释放，经B点到达位于O点正下方的C点．当滑块运动到B点时，弹簧恰处于原长且与斜面垂直．已知弹簧原长为L，斜面倾角θ小于45°，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g.在此过程中()A．滑块的加速度可能一直减小B．滑块经过B点时的速度可能最大C．滑块经过C点的速度大于eq\r(\f(2gL,cosθ))D．滑块在AB过程中动能的增量比BC过程小解析：选AC.从A到B过程中弹簧处于伸长状态，有一个沿斜面向下的分力F1，并且随着伸长量的减小，分力F1在减小，故此过程中滑块受到的合力F＝mgsinθ＋F1，在减小，故加速度在减小，从B到C过程中，弹簧处于拉伸状态，有一个沿斜面向上的分力F2，随着伸长量的增大，F2在增大，若到达C点时F2<mgsinθ，则滑块受到的合力F＝mgsinθ－F2，在减小，故加速度减小，所以从A到C过程中滑块的加速度可能一直减小，A正确；从B到C的过程中，合力F＝mgsinθ－F2，由于弹力是从零增加的，所以F2是从零开始增大的，故肯定有一段时间F2<mgsinθ，所以从B点后滑块肯定还会加速，所以B点一定不是速度最大点，B错误；根据几何知识可得从A到C的竖直高度为h＝eq\f(L,cosθ)，假如只有重力做功，从A到C有：mgeq\f(L,cosθ)＝eq\f(1,2)mv2，解得v＝eq\r(\f(2gL,cosθ))，因为θ小于45°，故AO大于CO，在A点弹簧储存的弹性势能大于在C点弹簧储存的弹性势能，故还有一部分弹性势能转化为动能，故在C点的动能一定大于eq\r(\f(2gL,cosθ))，C正确；从A到B过程中弹力做正功，重力做正功，从B到C过程中重力做正功，弹力做负功，并且从A到B的竖直高度大于从B到C的竖直高度，故滑块在AB过程中动能的增量比BC过程大，D错误．7．(2017·哈尔滨市第九中学高三二模)月球自转周期T与它绕地球匀速圆周运动的公转周期相同，假如“嫦娥四号”卫星在近月轨道(轨道半径近似为月球半径)做匀速圆周运动的周期为T0，如图所示，PQ为月球直径，某时刻Q点离地心O最近，且P、Q、O共线，月球表面的重力加速度为g0，万有引力常量为G，则下列说法正确的是()A．月球质量M＝eq\f(T\o\al(4,0)g\o\al(3,0),4π4G)B．月球的第一宇宙速度v＝eq\f(g0T0,2π)C．要使“嫦娥四号”卫星在月球的背面P点着陆，需提前减速D．再经eq\f(T,2)时，P点离地心O最近解析：选BC.根据mg0＝mReq\f(4π2,T\o\al(2,0))得，月球的半径R＝eq\f(g0T\o\al(2,0),4π2)，根据eq\f(GMm,R2)＝mg0得月球的质量为：M＝eq\f(g0R2,G)＝eq\f(T\o\al(4,0)g\o\al(3,0),16π4G)，故A错误．根据mg0＝meq\f(v2,R)得月球的第一宇宙速度为：v＝eq\r(g0R)＝eq\f(g0T0,2π)，故B正确．要使“嫦娥四号”卫星在月球的背面P点着陆，需减速，使得万有引力大于向心力，做近心运动．故C正确．月球自转周期T与它绕地球匀速圆周运动的公转周期相同，再经eq\f(T,2)时，P点离地心O最远，故D错误．故选B、C.二、非选择题(2017·湖南省湘西州高考一模试卷)如图所示，绝缘水平面内固定有一间距d＝1m、电阻不计的足够长光滑矩形导轨AKDC，导轨两端接有阻值分别为R1＝3Ω和R2＝6Ω的定值电阻，矩形区域AKFE、NMCD范围内均有方向竖直向下、磁感应强度大小B＝1T的匀强磁场Ⅰ和Ⅱ，一质量m＝0.2kg、电阻r＝1Ω的导体棒ab垂直放在导轨上AK与EF之间某处，在方向水平向右、大小F0＝2N的恒力作用下由静止开始运动，刚要到达EF时导体棒ab的速度大小v1＝3m/s，导体棒ab进入磁场Ⅱ后，导体棒ab中通过的电流始终保持不变，导体棒ab在运动过程中始终保持与导轨垂直且接触良好，空气阻力不计．(1)求导体棒ab刚要到达EF时的加速度大小a1；(2)求两磁场边界EF和MN之间的距离L；(3)若在导体棒ab刚要到达MN时将恒力F0撤去，求导体棒ab能继续滑行的距离s以及滑行该距离s的过程中整个回路产生的焦耳热Q.解析：(1)导体棒ab刚要到达EF时，在磁场中切割磁感线产生的感应电动势：E1＝Bdv1经分析可知，此时导体棒ab所受安培力的方向水平向左，由牛顿第二定律，则有：F0－BI1d＝ma1根据闭合电路的欧姆定律，则有：I1＝eq\f(E1,R＋r)上式中，R＝eq\f(R1R2,R1＋R2)＝2Ω解得：a1＝5m/s2(2)导体棒ab进入磁场Ⅱ后，受到的安培力与F0平衡，做匀速直线运动，导体棒ab中通过的电流I2，保持不变，则有：F0＝BI2d，其中，I2＝eq\f(Bdv2,R＋r)设导体棒ab从EF运动到MN的过程中的加速度大小为a2，根据牛顿第二定律，则有：F0＝ma2；导体棒ab在EF，MN之间做匀加速直线运动，则有：veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1)＝2a2L解得：L＝1.35m(3)对撤去F0后，导体棒ab继续滑行的过程中，根据牛顿第二定律和闭