2012年高考物理 18个高频考点押题预测专题（十六）（教师版）

1 20122012 年高考物理年高考物理 1818 个高频考点押题预测专题 十六 个高频考点押题预测专题 十六 教师版 教师版 高中物理作为高考重要科目 高考大纲中列出的必考内容范围包括必修模块和选修模 块 必修模块 包括必修 1 和必修 2 中考点共有 23 个 其中 II 级要求 14 个 位移 速度 和加速度 匀变速直线运动及其公式 图象 力的合成和分解 共点力的平衡 牛顿运动 定律 牛顿运动定律的应用 运动的合成与分解 抛体运动 匀速圆周运动的向心力 功 和功率 动能和动能定理 重力做功与重力势能 功能关系 机械能守恒定律及其应用 万有引力定律及其应用 环绕速度 选修模块 包括选修 3 1 和 3 2 中考点共有 36 个 其中 II 级要求 11 个 库仑定律 电场强度 点电荷的场强 电势差 带电粒子在匀强电 场中的运动 欧姆定律 闭合电路欧姆定律 匀强磁场中的安培力 洛伦兹力公式 带电 粒子在匀强磁场中的运动 法拉第电磁感应定律 楞次定律 高考大纲中要求的实验共 有 11 个 选修模块中 6 个 选修模块中 5 个 通过分析近五年的高考试题 可以发现高 考大纲中列出的必考内容 59 个考点中 其中 II 级要求考点 25 个 考查频率高的考点只 有 18 个 也就是说 在每年的高考必考部分 12 个试题中 绝大多数试题是考查这 18 个高 频考点的 因此在高考冲刺阶段 重点加强这 18 个高频考点的训练 就可锁定高分 事半 功倍 赢得高考 金榜题名 高频考点十六 带电粒子在电磁场中的运动 考点解读 以速度 v 垂直进入匀强磁场中的带电粒子 洛伦兹力提供向心力 带电粒子 在垂直磁场的平面内做匀速圆周运动 其轨道半径 r mv qB 运动周期 T 2 m qB 押题预测 2 如图所示 在xOy平面中第一象限内有一点P 4 3 OP所在直线下方有垂 直于纸面向里的匀强磁场 OP上方有平行于OP向上的匀强电场 电场强度 E 100V m 现 有质量m 1 10 6kg 电量q 2 10 3C 带正电的粒子 从坐标原点O以初速度 v 1 103m s 垂直于磁场方向射入磁场 经过P点时速度方向与OP垂直并进入电场 在经过电场中的 M 点 图 中未标出 时的动能为O点时动 能的 2 倍 不计粒子重力 求 1 磁感应强度的大小 2 OM两点间的电势差 3 M 点的坐标及粒子从O运动到 M 点 2 的时间 解析 1 因为粒子过 P 点时垂直于 OP 所以 OP 为粒子圆周运动的直径是 5m 由 得 3 分 2 q Bm R TB2 0 2 进入电场后 沿电场线方向 252 10 2 1 taty 5 2 10 y att 垂直于电场方向 2 分 3 10 xtt sm x 103 因为 即 2 分 KMKO EE 2 222 11 2 22 xy mm 得到 2 分 mx5 my5 2 st 2 105 0 电势差V 2 分 2 7 5 10UE OP y 3 粒子在磁场中从 O 到 P 的运动时间 1 分 s T t 3 1085 7 2 粒子在电场中从 P 到 M 的运动时间 1 分 st 2 105 0 所以 从 O 到 M 的总时间 1 分 sttt 2 10285 1 总 M 点坐标 1 分 mxyOPX3sincos 1 分 mxyOPY5 8cossin 押题预测 3 如图所示 在xOy平面的第 象限内 有垂直纸面向外的匀强磁场 在第 象限内 有垂直纸面向里的匀强磁场 磁感 应强度大小均为B P点是x轴上的一点 横 坐标为x0 现在原点O处放置一粒子放射源 能沿xOy平面 以与x轴成 45 角的恒定速 度v0向第一象限发射某种带正电的粒子 已 y 3 知粒子第 1 次偏转后与x轴相交于A点 第n次偏转后恰好通过P点 不计粒子重力 求 1 粒子的比荷q m 2 粒子从O点运动到P点所经历的路程和时间 3 若全部撤去两个象限的磁场 代之以在xOy平面内加上与速度v0垂直的匀强电 场 图中没有画出 也能使粒子通过P点 求满足条件的电场的场强大小和方向 解析 1 粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动 由牛顿第二定律得 2 分 R mv qBv 2 0 0 解得粒子运动的半径 1 分 qB mv R 0 由几何关系知 粒子从A点到O点的弦长为 由题意R2 2 分 0 2xRn 解得粒子的比荷 2 分 Bx nv m q 0 0 2 2 由几何关系得 OA段粒子运动轨迹的弧长 2 分 R 2 粒子从O点到P点的路程 s n 2 分 4 2 0 x 粒子从O点到P点经历的时间 t 2 分 0 s v 0 0 2 4 x v 3 撤去磁场 加上与v0垂直的匀强电场后 粒子做类平抛运动 由 1 分 tvx 00 2 2 1 分 2 0 2 1 2 2 t m qE x 消去解得 2 分 t n Bv E 0 2 方向 垂直v0指向第 象限 1 分 4 押题预测 4 如图所示装置中 区域 和 中分别有竖直向上和水平向右的匀强电场 电 场强度分别为E和 区域内有垂直向外的水平匀强磁场 磁感应强度为B 一质量为 2 E m 带电量为q的带负电粒子 不计重力 从左边界O点正上方的M点以速度v0水平射入 电场 经水平分界线OP上的A点与OP成 60 角射入 区域的磁场 并垂直竖直边界CD 进入 区域的匀强电场中 求 1 粒子在 区域匀强磁场中运动的轨道半径 2 O M间的距离 3 粒子从M点出发到第二次通过CD边界所经历 的时间 解析 1 粒子在匀强电场中做类平抛运动 设粒子 过A点时速度为v 由类平抛规律知 v 1 分 0 cos60 v o 粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动 由牛顿第二定律得qvB m 2 v R 所以 R 0 2mv qB 2 设粒子在电场中运动时间为t1 加速度为a 则有qE ma 10 60tanatv 联立解得 qE mv t 0 1 3 O M两点间的距离 为 1 分 qE mv atL 2 3 2 1 2 02 1 3 设粒子在 区域磁场中运动时间为t2 则由几何关系知 2 分 qB mT t 36 1 2 设粒子在 区域电场中运行时间为t3 5 a 2 E q m2 qE m 则t3 2 2 分 0 2v a 0 8mv qE 粒子从 M 点出发到第二次通过 CD 边界所用时间为 1 分 qB m qE mv qE mv qB m qE mv tttt 3 38 8 3 3 000 321 押题预测 5 如图甲所示 水平放置的两平行金属板间距离为d 板长为l OO 为两金属 板的中线 在金属板的右侧有一竖直宽度足够大的匀强磁场 其左右边界均与OO 垂直 磁感应强度的大小为B 方向垂直纸面向里 两金属板间的电压u随时间t变化的图象如 图乙所示 现有质子连续不断地以速度v0沿两金属板的中线射入电场中 每个质子在电场 区域运动的时间内可以认为两金属板间的电场强度不变 已知质子的质量为m 电荷量为 e 1 若在t 0 时射入的质子能从磁场左边界飞出 试求质子在磁场中运动的时间t1 2 若射入的质子都能飞出电场 试求两金属板间所加电压的最大值Um 3 在 2 的情况下 为使由电场飞出的质子均不能从磁场右边界飞出 则匀强磁场的 水平宽度s应满足什么条件 解析 1 t 0 时场强为 0 质子在在极板间不偏转 6 质子在磁场中做圆周运动的周期 T 2 m eB 质子在磁场中运动了半个周期 所以t1 m eB 2 y 2 d 22 0 11 22 m U el at dmv 解得 22 0 2 m md v U el 3 0 cos v v r 0 cos mvmv eBeB s0 r rsin 质子就好像从O O 的中点沿速度的中点沿速度 v v 的方的方 向向飞出电场一样 所以 tan 2 2 d d l l 所以s0 22 0 mv dld eBl 则应满足的条件为s 22 0 mv dld eBl 押题预测 6 在如图所示的 x o y 坐标系中 y 0 的区域内 存在着沿 y 轴正方向 场强为 E 的匀强电场 y 0 的区 域内存在着垂直纸面向里 磁感应强度为 B 的匀强磁场 一带电粒子从 y 轴上的 P 0 h 点以沿 x 轴正方向的初 速度射出 恰好能通过 x 轴上的 D d 0 点 已知带电 粒子的质量为 m 带电量为 q h d q 均大于 0 不计 重力的影响 1 若粒子只在电场作用下直接到达 D 点 求粒子初速度的大小v0 2 若粒子在第二次经过 x 轴时到达 D 点 求粒子初速度的大小v0 3 若粒子在从电场进入磁场时到达 D 点 求粒子初速度的大小v0 7 解析 1 粒子只在电场力作用下直接到达 D 点 设粒子 在电场中运动时间为 t 粒子沿 x 方向做匀速直线运动 x v0t 沿 y 轴负方向做初速度为零的匀加速直线运动 h at2 1 2 加速度 a qE m 粒子只在电场力作用下直接到达 D 点的条件为 x d 联立解得 v0 d 2 qE mh 2 粒子在第二次经过 x 轴时到达 D 点 其轨迹如图所示 设粒子进入磁场时的速度大小 为 v v 与 x 轴夹角为 轨迹半径为 R 则 vsin qvB mv2 R 2ah 粒子在第二次经过 x 轴时到达 D 点的条件为 x 2Rsin d 联立解得v0 d 2E B 2 qE mh 3 粒子从电场进入磁场时到达 D 点 其轨迹如图所示 根据运动的对称性 可知 QN 2OM 2x 粒子在从电场进入磁场时到达 D 点的条件为 x n 2x 2Rsin d 其中 n 为非负整数 解得 v0 21 d n 2 qE mh 2 21 n n E B 押题预测 7 12 分 如图a所示 水平直线MN下方有竖直向下的匀强电场 现将一重力 不计 比荷 106C kg 的正电荷于电场中的O点由静止释放 经过 10 5 s 时间 q m15 以后电荷以v0 1 5 104 m s 的速度通过MN进入其上方的均匀磁场 磁场与纸面垂直 磁感应强度B按图b所示规律周期性变化 图b中磁场以垂直纸面向外为正 以电荷 8 第一次通过MN时为t 0 时刻 求 1 匀强电场的电场强度E 2 图b中t 10 5 s 时刻电荷与O点的水平距离 5 4 3 如果在O点正右方d 68cm 处有一垂直于MN的足够大的挡板 求电荷从O点出 发运动到挡板的时间 解析 1 电荷在电场中做匀加速直线运动 设在电场中运动时间为tE 有 v0 a tE qE ma 联立解得 E 7 2 103N C 2 根据qvB mv2 r 当磁场方向垂直纸面向里时 电荷运动半径r1 mv0 qB1 5 10 2m 5cm 周期 T1 2 m qB1 10 5s 2 3 当磁场方向垂直纸面向外时 电荷运动半径r2 mv0 qB2 3 10 2m 3cm 周期 T2 2 m qB2 10 5s 2 5 故电荷从t 0 时刻开始做周期性运动 其运动轨迹如右上图所示 t 10 5 s 时刻电荷与 O 点的水平距离 d 2 r1 r2 4cm 1 分 5