2014年高考物理二轮复习 电学专题五专题训练（含解析） 新人教版

1 20142014 年高考二轮复习之电学专题五年高考二轮复习之电学专题五 1 如图 1 所示 在两等量异种点电荷的电场中 MN 为两电荷连线的中垂线 a b c 三点 所在直线平行于两电荷的连线 且 a 和 c 关于 MN 对称 b 点位于 MN 上 d 点位于两电荷的 连线上 以下判断正确的是 A b 点场强大于 d 点场强 B b 点场强小于 d 点场强 C a b 两点间的电势差等于 b c 两点间的电势差 D 试探电荷 q 在 a 点的电势能小于在 c 点的电势能 解析 如图所示 两电荷连线的中点位置用 O 表示 在中垂线 MN 上 O 点场强最大 在两电荷之间 的连线上 O 点场强最小 即 Eb EO EO Ed 故 Eb Ed A 错误 B 正确 等量异种电荷的 电场中 电场线 等势线均具有对称性 a c 两点关于 MN 对称 Uab Ubc C 正确 试探 电荷 q 从 a 移到 c 远离正电荷 靠近负电荷 电场力做正功 电势能减小 D 错误 另一 种理解方法 a 点电势高于 c 点电势 试探电荷 q 在 a 处的电势能大 在 c 处的电势能小 D 错误 答案 BC 2 如图 2 所示 在竖直放置的金属板 M 上放一个放射源 C 可向纸面内各个方向射出速率均 为 v 的 粒子 P 是与金属板 M 平行的足够大的荧光屏 到 M 的距离为 d 现在 P 与金属板 M 间加上垂直纸面的匀强磁场 调整磁感应强度的大小 恰使沿 M 板向上射出的 粒子刚好 垂直打在荧光屏上 若 粒子的质量为 m 电荷量为 2e 则 A 磁场方向垂直纸面向里 磁感应强度 B 的大小为 2mv ed B 磁场方向垂直纸面向外 磁感应强度 B的大小为 mv 2ed C 在荧光屏上能观察到的亮斑区的长度为 2d D 在荧光屏上能观察到的亮斑区的长度为 4d 2 解析 粒子带正电 由左手定则可知 磁场方向垂直纸面向外 粒子的轨道半径 为 d 由 2eBv m得 B 故 B 正确 亮斑区的上边界是沿 M 板向上射出的 粒子 v2 d mv 2ed 经 1 4 圆弧到达 a 点 亮斑区的下边界是垂直 M 板射出的 粒子 经1 4 圆弧轨迹与屏相切 的 b 点 如图所示 所以亮斑区的长度为 2d C 选项正确 3 如图 2 所示 某种自动洗衣机进水时 与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气 通过压力传感器感知管中的空气压力 从而控制进水量 设温度不变 洗衣缸内水位升高 则细管中被封闭的空气 图 2 A 体积不变 压强变小 B 体积变小 压强变大 C 体积不变 压强变大 D 体积变小 压强变小 解析 以细管中封闭气体为研究对象 当洗衣缸内水位升高时 细管中封闭气体压强变 大 而气体温度不变 气体体积变小 故 B 项正确 答案 B 4 如图 5 所示 xOy 平面内有一匀强电场 场强为 E 方向未知 电场线跟 x 轴的负方向夹 角为 电子在坐标平面 xOy 内 从原点 O 以大小为 v0 方向沿 x 轴正方向的初速度射入 电场 最后打在 y 轴上的 M 点 电子的质量为 m 电荷量为 e 重力不计 则下列说法正确 的是 图 5 A O 点电势高于 M 点电势 B 运动过程中电子在 M 点电势能最多 C 运动过程中 电子的电势能先减少后增加 D 电场对电子先做负功 后做正功 解析 由电子的运动轨迹知 电子受到的电场力方向斜向上 故电场方向斜向下 M 点 电势高于 O 点 A 错误 电子在 M 点电势能最少 B 错误 运动过程中 电子先克服电场力 3 做功 后电场力对电子做正功 故 C 错误 D 正确 答案 D 5 如图 6 所示 有一垂直于纸面向外的磁感应强度为 B 的有界匀强磁场 边界上有磁场 其 边界为一边长为 L 的正三角形 A B C 为三角形的顶点 今有一质量为 m 电荷量为 q 的 粒子 不计重力 以速度 v 从 AB 边上某点 P 沿既垂直于 AB 边又垂直于磁场的方向 3qBL 4m 射入磁场 然后从 BC 边上某点 Q 射出 若从 P 点射入的该粒子能从 Q 点射出 则下列选项 正确的是 A PB L B PB L 2 3 4 1 3 4 C QB L D QB L 3 4 1 2 解析 考查带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动 本题粒子的半径确定 圆心必定在经过 AB 的 直线上 可将粒子的半圆轨迹画出来 然后移动三角形 获取 AC 边的切点以及从 BC 边射出 的最远点 由半径公式可得粒子在磁场中做圆周运动的半径 R L 如图所示 当圆心处 3 4 于 O1 位置时 粒子正好从 AC 边切过 并从 BC 边切过 因此入射点 P1 为离 B 最远的点 满 足 PB L A 对 当圆心处于 O2 位置时 粒子从 P2 射入 打在 BC 边的 Q 点 由于 2 3 4 此时 Q 点距离 AB 最远 为圆的半径 R 故 QB 最大 即 QB L D 对 1 2 答案 AD 6 如图 4 所示 一定质量的理想气体密封在绝热 即与外界不发生热交换 容器中 容器内 装有一可以活动的绝热活塞 今对活塞施以一竖直向下的压力 F 使活塞缓慢向下移动一段 距离后 气体的体积减小 若忽略活塞与容器壁间的摩擦力 则被密封的气体 4 A 温度升高 压强增大 内能减少 B 温度降低 压强增大 内能减少 C 温度升高 压强增大 内能增加 D 温度降低 压强减小 内能增加 解析 本题考查热力学第一定律 一定质量气体温度 压强和体积的关系 容器绝热 活塞对气体做功 由热力学第一定律可知 气体内能增加 温度是分子平均动能的标志 且 气体内能增加 故温度一定升高 对活塞进行受力分析 p0S F p 气 S 可知 气体压强增 大 C 项正确 答案 C 7 清晨 湖中荷叶上有一滴约为 0 1 cm3 的水珠 已知水的密度 1 0 103 kg m3 水 的摩尔质量 M 1 8 10 2 kg mol 试估算 1 这滴水珠中约含有多少个水分子 2 一个水分子的直径多大 以上计算结果保留两位有效数字 解析 1 这滴水珠中含有的水分子数约为 n NA 6 0 1023 个 3 3 1021 个 m M 1 0 103 1 10 7 1 8 10 2 2 建立水分子的球体模型 有 3 4 3 d 2 M NA 则分子的直径 d 3 6M NA m 3 9 10 10 m 3 6 1 8 10 2 3 14 1 103 6 0 1023 答案 1 3 3 1021 个 2 3 9 10 10 m 8 如图 8 平面直角坐标系的第 象限内有一匀强磁场垂直于纸面向里 磁感应强度为 B 一质量为 m 电荷量为 q 的粒子以速度 v 从 O 点沿着与 y 轴夹角为 30 的方向进入磁场 运 动到 A 点时速度方向与 x 轴的正方向相同 不计粒子的重力 则 图 8 A 该粒子带正电 B A 点与 x 轴的距离为 mv 2qB 5 C 粒子由 O 到 A 经历时间 t m 3qB D 运动过程中粒子的速度不变 解析 根据粒子的运动方向 由左手定则判断可知粒子带负电 A 项错 运动过程中粒 子做匀速圆周运动 速度大小不变 方向变化 D 项错 粒子做圆周运动的半径 R 周 mv qB 期 T 从 O 点到 A 点速度的偏向角为 60 即运动了 T 所以由几何知识求得点 A 2 m qB 1 6 与 x 轴的距离为 粒子由 O 到 A 经历时间 t B C 两项正确 mv 2qB m 3qB 答案 BC 9 如图 9 所示 真空中水平放置的两个相同极板 Y 和 Y 长为 L 相距 d 足够大的竖直屏 与两板右侧相距 b 在两板间加上可调偏转电压 U 一束质量为 m 带电荷量为 q 的粒子 不 计重力 从两板左侧中点 A 以初速度 v0 沿水平方向射入电场且能穿出 图 9 1 证明粒子飞出电场后的速度方向的反向延长线交于两板间的中心 O 点 2 求两板间所加偏转电压 U 的范围 3 求粒子可能到达屏上区域的长度 解析 1 设粒子在运动过程中的加速度大小为 a 离开偏转电场时偏转距离为 y 沿电 场方向的速度为 vy 偏转角为 其反向延长线通过 O 点 O 点与板右端的水平距离为 x 则有 y at2 1 2 L v0t vy at tan vy v0 y x 联立可得 x L 2 即粒子飞出电场后的速度方向的反向延长线交于两板间的中心 2 a Eq m 6 E U d 由 式解得 y qUL2 2dmv2 0 当 y 时 U d 2 md2v2 0 qL2 则两板间所加电压的范围 U md2v2 0 qL2 md2v2 0 qL2 3 当 y 时 粒子在屏上侧向偏移的距离最大 设为 y0 则 y0 b tan d 2 L 2 而 tan d L 解得 y0 d L 2b 2L 则粒子可能到达屏上区域的长度为 d L 2b L 答案 1 见解析 2 U md2v2 0 qL2 md2v2 0 qL2 3 d L 2b L 10 如图 8 将质量 m 0 1 kg 的圆环套在固定的水平直杆上 环的直径略大于杆的截面直 径 环与杆间动摩擦因数 0 8 对环施加一位于竖直平面内斜向上 与杆夹角 53 的拉力 F 使圆环以 a 4 4 m s2 的加速度沿杆运动 求 F 的大小 取 sin 53 0 8 cos 53 0 6 g 10 m s2 解析 令 Fsin 53 mg F 1 25 N 当 F1 25 N 时 杆对环的弹力向 下 由牛顿定律 Fcos FN ma Fsin mg FN 解得 F 9 N 答案 1 N 或 9 N 11 消防队员为缩短下楼的时间 往往抱着竖直的杆直接滑下 假设一名质量为 60 kg 训 练有素的消防队员从七楼 即离地面 18 m 的高度 抱着竖直的杆以最短的时间滑下 已知杆 的质量为 200 kg 消防队员着地的速度不能大于 6 m s 手和腿对杆的最大压力为 1 800 N 手和腿与杆之间的动摩擦因数为 0 5 设当地的重力加速度 g 10 m s2 假设杆是搁在地 面上的 杆在水平方向不移动 试求 1 消防队员下滑过程中的最大速度 2 消防队员下滑过程中杆对地面的最大压力 3 消防队员下滑的最短时间 解析 要在最短的时间滑下 则消防队员先匀加速 自由落体 后匀减速 中间不存在匀 速过程 7 1 消防队员开始阶段自由下落的末速度即为下滑过程的最大速度 vm 有 2gh1 v2 m 消防队员受到的最大滑动摩擦力 Ff FN 0 5 1 800 N 900 N 减速阶段的加速度大小 a2 5 m s2 Ff mg m 减速过程的位移为 h2 由 v v2 2a2h2 2 m 又 h h1 h2 以上各式联立可得 vm 12 m s 2 以杆为研究对象得 FN Mg Ff 2 900 N 根据牛顿第三定律 杆对地面的最大压力为 2 900 N 3 最短时间为 tmin 2 4 s vm g vm v a2 答案 1 12 m s 2 2 900 N 3 2 4 s 12 擦黑板也许同学们都经历过 手拿黑板擦在竖直的黑板面上 或上下或左右使黑板擦与 黑板之间进行滑动摩擦 将黑板上的粉笔字擦干净 已知黑板的规格是 4 5 1 5 m2 黑 板的下边沿离地的高度为 0 8 m 若小黑板擦 可视为质点 的质量为 0 1 kg 现假定某同学 用力将小黑板擦在黑板表面缓慢竖直向上擦黑板 当手臂对小黑板擦的作用力 F 与黑板面成 45 角时 F 20 N 他所能擦到的最大高度为 2 05 m g 取 10 m s2 求 1 此小黑板擦与黑板之间的动摩擦因数 2 如该同学擦到最高位置时意外让小黑板擦沿黑板面竖直向下滑落 则小黑板擦砸到黑板 下边沿的速度大小 3 擦黑板时有这样的现象 粉笔字的位置越高或越远的地方 已经用力较大却还是不容易 擦干净 请用物理知识简要解释 解析 1 小黑板擦向上缓慢移动 处于平衡状态 它的受力如图所示 水平方向 FN Fsin 0 竖直方向 Fcos mg Ff 0