四川2018（春）高考物理课外练题（20）及解析答案

四川2018（春）高考物理课外系列练题（20）及解析答案一、选择题1．(2017·宁德市普通高中毕业班第一次质量检查)如图所示，质量为0.2kg的物体A静止在竖直的轻弹簧上，质量为0.6kg的物体B由细线悬挂在天花板上，B与A刚好接触但不挤压，现突然将细线剪断，则剪断后瞬间A、B间的作用力大小为(g取10m/s2)A．0.5N B．2.5NC．0N D．1.5N解析：选D.剪断细线前，A、B间无压力，则弹簧的弹力F＝mAg＝0.2×10N＝2N，剪断细线的瞬间，对整体分析，整体加速度：a＝eq\f(mA＋mBg－F,mA＋mB)＝eq\f(0.2＋0.6×10－2,0.2＋0.6)m/s2＝7.5m/s2，隔离对B分析：mBg－N＝mBa，解得：N＝mBg－mBa＝0.6×10－0.6×7.5N＝1.5N．故选D.2．(2017·南昌市十所省重点中学高三第二次模拟)自行车和汽车同时驶过平直公路上的同一地点，此后其运动的v－t图象如图所示，自行车在t＝50s时追上汽车，则()A．汽车的位移为100mB．汽车的运动时间为20sC．汽车的加速度大小为0.25m/s2D．汽车停止运动时，二者间距最大解析：选C.t＝0时刻自行车和汽车位于同一地点，自行车在t＝50s时追上汽车，两者的位移相等，由图线与时间轴包围的面积表示位移求出自行车的位移，从而得到汽车的位移．根据平均速度公式求汽车运动的时间，由速度公式求加速度．通过分析两者速度关系分析何时间距最大．汽车的位移等于自行车的位移x＝v自t＝4×50m＝200m，故A错误；设汽车运动时间为t，则有x＝eq\f(v0＋0,2)t，得t＝eq\f(2x,v0)＝eq\f(2×200,10)s＝40s，故B错误；汽车的加速度大小为a＝eq\f(v0,t)＝eq\f(10,40)m/s2＝0.25m/s2，故C正确；在两者速度相等前，汽车的速度大于自行的速度，汽车在自行车的前方，两者间距增大，速度相等后，汽车的速度小于自行车的速度，汽车仍在自行车的前方，两者间距减小，所以两者速度相等时间距最大，故D错误．3．(2017·商丘二模)如图所示，R0为定值电阻，电源电动势E恒定，内阻不能忽略，当开关闭合，滑片P位于滑动变阻器R左端点a时，水平放置的平行金属板间有一带电液滴正好处于静止状态，在将滑片P由左端点a滑向右端点b的过程中，下列关于液滴的带电情况及运动情况(液滴始终没与极板相碰)分析正确的是()A．液滴带正电，液滴将向上做匀加速直线运动B．液滴带正电，液滴将以原平衡位置为中心做往复运动C．液滴带正电，液滴将向上先做变加速再做变减速直线运动D．液滴带负电，液滴将向上做变速直线运动解析：选C.当开关闭合，滑片P位于滑动变阻器R左端点a时，液滴在重力和电场力作用下处于平衡状态，所以电场力竖直向上，由题图知下极板带正电，即液滴一定带正电，D项错误；因滑片由左端点a滑向右端点b的过程中，外电路总电阻先增大后减小，电路的总电流先减小后增大，内电压先减小后增大，即电源的路端电压先增大后减小，所以电容器两极板间电压先增大后减小，由E＝eq\f(U,d)可知电容器两极板间电场强度先增大后减小，但方向不变，所以液滴的加速度先增大后减小，方向一直向上，即液滴将向上先做变加速运动再做变减速直线运动，C项正确，A、B项错误．4．一匀强电场的电场强度E随时间t变化的图象如图所示，在该匀强电场中，有一个带电粒子于t＝0时刻由静止释放，若带电粒子只受电场力作用，则下列说法中正确的是()A．带电粒子只向一个方向运动B．0～2s内，电场力的功等于0C．4s末带电粒子回到原出发点D．2.5～4s，电场力做功等于0解析：选D.画出带电粒子速度v随时间t变化的图象如图所示，v­t图线与时间轴所围“面积”表示位移，可见带电粒子不是只向一个方向运动，4s末带电粒子不能回到原出发点，A、C错误.2s末速度不为0，可见0～2s内电场力的功不等于0，B错误.2.5s和4s末，速度的大小方向都相同，电场力做功等于0，所以D正确．5．(2017·高考北京卷)2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100nm(1nm＝10－9m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲．“大连光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用．一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎．据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，真空光速c＝3×108mA．10－21J B．10－18JC．10－15J D．10－12J解析：选B.由E＝hν，ν＝eq\f(c,λ)，可得E＝heq\f(c,λ)＝6.6×10－34×eq\f(3×108,1×10－7)J≈2×10－18J，所以选项B正确．6．(2017·高考天津卷)我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献．下列核反应方程中属于聚变反应的是()A.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nB.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HC.eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)nD.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n解析：选A.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是核聚变反应方程，A正确；eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H是原子核的人工转变反应方程，B错误；eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n是居里夫妇发现人工放射性的核反应方程，C错误；eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n是铀核裂变的反应方程，D错误．二、非选择题1．(2017·广东肇庆市高三二模)如图所示，在直角坐标系xOy平面内，虚线MN平行于y轴，N点坐标为(－L,0)，MN与y轴之间有沿y轴正方向的匀强电场，在第四象限的某区域有方向垂直于坐标平面的矩形有界匀强磁场(图中未画出)．现有一质量为m、电荷量为－e的电子，从虚线MN上的P点，以平行于x轴正方向的初速度v0射入电场，并从y轴上点Aeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0，\f(1,2)L))射出电场，射出时速度方向与y轴负方向成30°角，此后，电子做匀速直线运动，进入矩形磁场区域并从磁场边界上点Qeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(3),6)L，－L))射出，速度沿x轴负方向，不计电子重力，求：(1)匀强电场的电场强度E的大小；(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小和电子在磁场中运动的时间t；(3)矩形有界匀强磁场区域的最小面积Smin.解析：(1)设电子在电场中运动的加速度大小为a，时间为t，离开电场时，沿y轴方向的速度大小为vy则L＝v0t，a＝eq\f(eE,m)，vy＝at，vy＝eq\f(v0,tan30°)联立解得E＝eq\f(\r(3)mv\o\al(2,0),eL).(2)设轨迹与x轴的交点为D，O、D间的距离为xD，则xD＝eq\f(1,2)Ltan30°＝eq\f(\r(3),6)L所以DQ平行于y轴，电子在磁场中做匀速圆周运动的轨道的圆心在DQ上，电子运动轨迹如图所示设电子离开电场时速度大小为v，在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为r，周期为T则evB＝meq\f(v2,r)，v＝eq\f(v0,sin30°)由几何关系有r＋eq\f(r,sin30°)＝L即r＝eq\f(L,3)联立以上各式解得B＝eq\f(6mv0,eL)电子在磁场中偏转的角度为120°，则有t＝eq\f(T,3)T＝eq\f(2πm,eB)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或T＝\f(2πr,v)＝\f(πL,3v0)))解得t＝eq\f(πL,9v0).(3)以切点F、Q的连线为矩形的一条边，与电子的运动轨迹相切的另一边作为FQ的对边，此时有界匀强磁场区域面积最小Smin＝eq\r(3)r×eq\f(r,2)解得Smin＝eq\f(\r(3)L2,18).答案：(1)eq\f(\r(3)mv\o\al(2,0),eL)(2)B＝eq\f(6mv0,eL)t＝eq\f(πL,9v0)(3)Smin＝eq\f(\r(3)L2,18)2．如图所示，用高压水枪喷出的强力水柱冲击煤层．(1)设水柱直径为D，水流速度为v，水柱垂直煤层表面，水柱冲击煤层后水的速度变为零，水的密度为ρ.求高压水枪的功率和水柱对煤的平均冲力．(2)若将质量为m的高压水枪固定在装满水、质量为M的消防车上，当高压水枪喷出速度为v(相对于地面)、质量为Δm的水流时，消防车的速度是多大？水枪做功多少？(不计消防车与地面的摩擦力)解析：(1)设Δt时间内，从水枪中喷出的水的体积为ΔV，质量为Δm，则Δm＝ρΔVΔV＝vSΔt＝eq\f(1,4)vπD2ΔtΔt时间内从水枪中喷出的水的动能Ek＝eq\f(1,2)Δmv2＝eq\f(1,8)ρπD2v3Δt由动能定理，高压水枪对水做的功W＝Ek＝eq\f(1,8)ρπD2v3Δt高压水枪的功率P＝eq\f(W,Δt)＝eq\f(1,8)ρπD2v3考虑一个极短时间Δt′，在此时间内喷到煤层上的水的质量为m，则由动量定理可得FΔt′＝mvΔt′时间内喷到煤层上的水的质量m＝ρSvΔt′＝eq\f(1,4)ρπD2vΔt′解得F＝eq\f(1,4)ρπD2v2.(2)对于消防车和水枪系统，在喷水的过程中，水平方向上不受外力，动量守恒．取喷出水的速度方向为正方向，设喷水时消防车速度为v车，由动量守恒定律，(