2018年高考物理三月课外编选题（七）及解析

2018年高考物理三月课外编选题（七）及解析1.如图所示,在一个边长为a的正六边形区域内存在磁感应强度为B,方向垂直于纸面向里的匀强磁场,三个相同带正电的粒子比荷为,先后从A点沿AD方向以大小不等的速度射入匀强磁场区域,粒子在运动过程中只受磁场力作用;已知编号为①的粒子恰好从F点飞出磁场区域;编号为②的粒子恰好从E点飞出磁场区域;编号为③的粒子从ED边上的某一点垂直边界飞出磁场区域,则()A.编号为①的粒子进入磁场区域的初速度大小为B.编号为②的粒子在磁场区域内运动的时间T=C.编号为③的粒子在ED边上飞出的位置与E点的距离为(23)aD.三个粒子在磁场内运动的时间依次减少并且为4∶2∶1【解析】选A、C、D。三个粒子的运动轨迹如图所示。设编号为①的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为r1,初速度大小为v1,则qv1B=m,由几何关系可得r1=,解得v1=,在磁场中转了120°运动时间t1==,选项A正确;设编号为②的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为r2,线速度大小为v2,周期为T2=,由几何关系可得,粒子在正六边形区域磁场运动过程中转过的圆心角为60°,则粒子在磁场中运动的时间t2==,选项B错误;设编号为③的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为r3,在磁场中转了30°,t3==,由几何关系可得AE=2acos30°=a,r3==2a,O3E==3a,EG=r3O3E=(23)a,选项C正确;t1∶t2∶t3=∶∶=4∶2∶1,选项D正确。【总结提升】带电粒子在磁场中做圆周运动的“四点、六线、三角”(1)四个点:分别是入射点﹑出射点﹑轨迹圆心和入射速度直线与出射速度直线的交点。(2)六条线:两条轨迹半径,入射速度直线和出射速度直线,入射点与出射点的连线,圆心与两条速度直线交点的连线。前面四条边构成一个四边形,后面两条为四边形的对角线。(3)三个角:速度偏转角﹑圆心角﹑弦切角,其中偏转角等于圆心角,也等于弦切角的两倍。2、(2017·全国卷Ⅱ)如图,虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场,P为磁场边界上的一点,大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点,在纸面内沿不同方向射入磁场,若粒子射入速率为v1,这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上;若粒子射入速率为v2,相应的出射点分布在三分之一圆周上,不计重力及带电粒子之间的相互作用,则v2∶v1为()A.∶2 B.∶1C.∶1 D.3∶【解析】选C。设圆形区域磁场半径为R,根据题意,当粒子出射点分布在六分之一圆周上时,根据几何关系可知轨道半径r1=Rsin30°,由洛伦兹力提供向心力,得到r1=,当粒子相应的出射点分布在三分之一圆周上时,根据几何关系:r2=Rsin60°,又因为r2=,则v2∶v1为∶1,故选C。3、A、B为两等量异号点电荷,图中水平虚线为A、B连线的中垂线。现将另两个等量异号的检验电荷a、b用绝缘细杆连接后,从离A、B无穷远处沿中垂线平移到A、B的连线上,平移过程中两检验电荷始终关于中垂线对称。若规定离A、B无穷远处电势为零,则下列说法中正确的是()A.在A、B连线上a所处的位置的电势φa<0B.a、b整体在A、B连线处具有的电势能Ep=0C.整个移动过程中,静电力对a做正功D.整个移动过程中,静电力对b做负功【解析】选D。平移过程中,a或者b处于等量异种点电荷的电场中,根据等量异种点电荷产生的电场的电场线的分布特点,a和b受到的电场力的方向均有沿水平方向向右的分量,所以平移过程中,电场力对它们都做负功,它们的电势能都要增加,在A、B连线上,Ep>0,选项D正确,B、C错误。等量异种点电荷的中垂线上电势为零,而AB连线上,电场强度方向由A指向B,所以φA>0,选项A错误。4、(多选)如图所示,在空间存在平行于xOy平面的匀强电场,一簇质子(重力及质子间作用力均不计)从P点出发,可以到达以原点O为圆心、R=10cm为半径的圆上任意位置,其中质子到达A点时动能增加量最大,最大动能增量为32eV,A点是圆与x轴正半轴的交点。已知∠OAP=37°且A点电势为零,图中B点为圆周与y轴负半轴的交点,PA=PB,则下列说法正确的是()导学号49294167A.该匀强电场的电场强度方向一定沿y轴负方向B.该匀强电场的电场强度大小为250V/mC.匀强电场中P、B两点间的电势差为32VD.质子从P点到B点过程中电势能减小24eV【解析】选B、D。因质子从P点到A点时动能增量最大,所以等势线在A点必与圆相切(否则一定还可以在圆周上找到比A点电势低的点,质子到达该点时动能增量将大于到达A点时的动能增量),即等势线与y轴平行,又由质子从P点到A点电场力做正功,所以电场强度方向必沿x轴正方向,A项错误;由W=qU=ΔEk知UPA=32V,由题图知PA=2Rcos37°=0.16m,所以E==250V/m,B项正确;又因UPB=E·PB·sin37°=24V,C项错误;质子从P点到B点过程中电场力做正功,其大小为W′=qUPB=24eV,D项正确。5.(2017·济宁一模)如图甲所示,静止在水平地面上的物块A,受到水平拉力F的作用,F与时间t的关系如图乙所示。设物块与地面间的最大静摩擦力Ffm的大小与滑动摩擦力大小相等,则t1～t3时间内()导学号49294145A.t1时刻物块的速度为零B.t2时刻物块的加速度最大C.t3时刻物块的动能最大D.t1～t3时间内F对物块先做正功后做负功【解析】选A、B、C。由题图乙知,t1时刻F=Ffm,物块A刚要动,所以速度为零,故A选项正确。A一旦动起来由牛顿第二定律知FFfm=ma,则t2时刻a最大,故B选项正确。t1～t3时间内,F>Ffm,加速运动,故t3时刻动能最大,C选项正确。t1～t3时间内,F的方向与位移的方向相同,一直做正功,故D选项错误。6.(2017·淮南一模)a、b为紧靠着的、且两边固定的两张相同薄纸,如图所示。一个质量为1kg的小球从距纸面高为60cm的地方自由下落,恰能穿破两张纸。若将a纸的位置升高,b纸的位置不变,在相同条件下要使小球仍能穿破两张纸,则a纸距离b纸可能是()A.15cm B.20cmC.30cm D.60cm【解析】选A、B、C。小球穿过两张纸时,由动能定理得mgh2W=0,将a纸向上移,若恰能穿过第一张纸,则mgh′W=0,解得下落的高度h′=h,因此两张纸的距离不能超过h=30cm,选项A、B、C正确。7.元宵节焰火晚会上,万发礼花弹点亮夜空,如图所示为焰火燃放时的精彩瞬间。假如燃放时长度为1m的炮筒竖直放置,每个礼花弹约为1kg(燃放前后看作质量不变),当地重力加速度为10m/s2,爆炸后的高压气体对礼花弹做功900J,离开炮筒口时的动能为800J,礼花弹从炮筒底部竖直运动到炮筒口的过程中,下列判断正确的是()A.重力势能增加800JB.克服阻力(炮筒阻力及空气阻力)做功90JC.克服阻力(炮筒阻力及空气阻力)做功无法计算D.机械能增加800J【解析】选B。礼花弹在炮筒内运动的过程中,克服重力做功mgh=10J,则重力势能增加量ΔEp=10J,根据动能定理ΔEk=WW阻WG可知W阻=WΔEkWG=900J800J10J=90J,机械能的增加量ΔE=ΔEk+ΔEp=800J+10J=810J,故B正确。8.(2017·六盘水一模)一根质量为m、长为L的均匀链条一半放在光滑的水平桌面上,另一半悬在桌边,桌面足够高,如图a所示。若将一个质量为m的小球分别拴在链条左端和右端,如图b、c所示,约束链条的挡板光滑,三种情况均由静止释放,当整根链条刚离开桌面时,关于它们的速度关系,下列判断正确的是()A.va=vb=vcB.va<vb<vcC.vc>va>vbD.va>vb>vc【解析】选C。图a中,当整根链条离开桌面时,根据机械能守恒定律可得mg·=m,解得va=;图b中,当整根链条离开桌面时,根据机械能守恒定律可得mg·=·2m,解得vb=;图c中,当整根链条离开桌面时,根据机械能守恒定律有mg·+mg=·2m,解得vc=,故vc>va>vb,C正确。9.(2017·宁德一模)已知质量相同的两个物体发生弹性正碰时速度交换。如图“牛顿摆”,由五个相同的钢球紧挨着悬挂在同一水平线上。当拉起最左侧的球1并释放,由于相邻球间的碰撞,导致最右侧的球5被弹出,碰撞时动能不损失。则()A.相邻球间碰撞属于非弹性碰撞B.球5被弹起时,球4速度不为零C.球5被弹起时,球1速度等于零D.五个钢球组成的系统在整个运动过程中动量守恒【解析】选C。因为碰撞时动能不损失,则各个小球之间的碰撞均为完全弹性碰撞,选项A错误;因为两球碰撞时交换速度,则球5被弹起时,球4速度为零,选项B错误;1球落下后与2球碰撞,1、2两球交换速度,以后以此类推,当球5被弹起时,球1、2、3、4速度都等于零,选项C正确;五个钢球组成的系统只在水平方向碰撞过程中动量守恒,选项D错误。10.如图所示,水平光滑地面上停放着一辆质量为M的小车,其左侧有半径为R的四分之一光滑圆弧轨道AB,轨道最低点B与水平轨道BC相切,整个轨道处于同一竖直平面内。将质量为m的物块(可视为质点)从A点无初速度释放,物块沿轨道滑行至轨道末端C处恰好没有滑出。重力加速度为g,空气阻力可忽略不计。关于物块从A位置运动至C位置的过程,下列说法中正确的是()导学号49294155A.小车和物块构成的系统动量守恒B.摩擦力对物块和轨道BC所做功的代数和为零C.物块的最大速度为D.小车的最大速度为【解析】选D。小车和物块组成的系统水平方向所受合外力为零,水平方向动量守恒,系统整体所受合外力不为零,系统动量不守恒,故A错误;摩擦力对物块和轨道BC所做功的代数和等于摩擦力与相对位移的乘积,摩擦力做功的代数和不为零,故B错误;如果小车固定不动,物块到达水平轨道时速度最大,由机械能守恒定律得:mgR=mv2,v=,现在物块下滑时,小车向左滑动,物块的速度小于,故C错误;小车与物块组成的系统水平方向动量守恒,物块刚下滑到B点时,小车具有最大速度,物块下滑过程,以向右为正方向,由动量守恒定律得:mv1Mv2=0,由机械能守恒定律得:m+M=mgR,解得:v2=,故D正确。二、非选择题1、(2017·南昌一模)在倾角θ=37°的粗糙斜面上有一质量m=2kg的物块,受如图甲所示的水平方向恒力F的作用,物块静止不动。t=0时刻物块以某一速度从斜面上A点沿斜面下滑,在t=4s时滑到水平面上,此时撤去F,在这以后的一段时间内物块运动的速度随时间变化关系vt图象如图乙所示,已知A点到斜面底端的距离x=18m,物块与各接触面之间的动摩擦因数相同,不考虑转角处机械能损失,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:导学号49294123(1)物块在A点的速度。(2)水平恒力F的大小。【解析】(1)在斜面上,逆向看物体做匀加速直线运动,设物体在斜面上运动的加速度大小为a1,方向沿斜面向上,则:x=vt+a1t2解得:a1=0.25m/s2物块在A点的速度为:v0=v+a1t=5m/s(2)设物块与接触面间的动摩擦因数为μ,物块在水平面上运动时,由牛顿第二定律得:μmg=ma2由图线可知:a2=2m/s2解得:μ=0.2物块在斜面上运动时,设受的摩擦力为f,由牛顿第二定律得:Fcosθmgsinθ+f=ma1f=μNN=mgcosθ+Fsinθ解得:F==10.1N答案:(1)5m/s(2)10.1N2、一小物块随足够长的水平传送带一起运动,被一水平向左飞行的子弹击中并从物块中穿过,如图甲所示。固定在传送带右端的位移传感器记录了小物块被击中后的位移x随时间的变化关系如图乙所示(图象前3s内为二次函数,3～4.5s内为一次函数,取向左运动的方向为正方向),已知传送带的速度v1保持不变,g取10m/s2。(1)求传送带速度v