高中物理培优训练一含详细解析及答案.docx
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高中物理培优训练一含详细解析及答案
高中物理培优练习一
是否你还在为你的物理成绩而苦恼?
是否你还因做不起培优压轴的难题而痛苦?
其实只要在平时肯下功夫去锻炼思维,多进行相应的思维培优训练,就一定能解决你现在的一切苦恼!
一、选择题
1.质量为M的皮带轮工件放置在水平桌面上,一细绳绕过皮带轮的皮带槽,一端系一质量为m的重物,另一端固定在桌面上.如图所示,工件与桌面、绳之间以及绳与桌面边缘之间的摩擦都忽略不计,桌面上绳子与桌面平行,则重物下落过程中,工件的加速度()
A.B.C.D.
2.如图所示,两平行光滑导轨竖直固定。
边界水平的匀强磁场宽度为h,方向垂直于导轨平面。
两相同的导体棒a、b中点用长为h的绝缘轻杆相接,形成“工”字型框架,框架置于磁场上方,b棒距磁场上边界的高度为h,两棒与导轨接触良好。
保持a、b棒水平,由静止释放框架,b棒刚进入磁场即做匀速运动,不计导轨电阻。
则在框架下落过程中,a棒所受轻杆的作用力F及a棒的机械能E随下落的高度h变化的关系图象,可能正确的是
3.某缓冲装置的理想模型如图所示,劲度系数足够大的轻质弹簧与轻杆相连,轻杆可在固定的槽内移动,与槽间的滑动摩擦力为定值.轻杆向右移动不超过L时,装置可安全工作.若一小车分别以初动能Ek1和Ek2撞击弹簧,导致轻杆分别向右移动L/4和L.已知装置安全工作时,轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且不计小车与地面间的摩擦.比较小车这两次撞击缓冲过程,下列说法正确的是
A、小车撞击弹簧的初动能之比为1:
4B、系统损失的机械能之比为1:
4
C、两次小车反弹离开弹簧的速度相同D、两次小车反弹离开弹簧的速度不同
4.(多选)如图所示,水平桌面上的轻质弹簧一端固定,另一端与小物块相连.弹簧处于自然长度时物块位于O点(图中未标出).物块的质量为m,AB=a,物块与桌面间的动摩擦因数为μ.现用水平向右的力将物块从O点拉至A点,拉力做的功为W.撤去拉力后物块由静止向左运动,经O点到达B点时速度为零.重力加速度为g.则上述过程中()
A.物块在A点时,弹簧的弹性势能等于W-μmga
B.物块在B点时,弹簧的弹性势能小于W-μmga
C.经O点时,物块的动能小于W-μmga
D.物块动能最大时弹簧的弹性势能小于物块在B点时弹簧的弹性势能
5.如图所示,滑块B放在斜面体A上,B在水平向右的外力F1,以及沿斜面向下的外力F2共同作用下沿斜面向下运动,此时A受到地面的摩擦力水平向左。
若A始终静止在水平地面上,则下列说法中正确的是
(A)同时撤去F1和F2,B的加速度一定沿斜面向下
(B)只撤去F1,在B仍向下运动的过程中,A所受地面摩擦力的方向可能向右
(C)只撤去F2,在B仍向下运动的过程中,A所受地面摩擦力的方向可能向右
(D)只撤去F2,在B仍向下运动的过程中,A所受地面的摩擦力不变
6.如图所示,A、B、C三个小球(可视为质点)的质量分别为m、2m、3m,B小球带负电,电荷量为q,A、C两小球不带电(不考虑小球间的静电感应),不可伸长的绝缘细线将三个小球连接起来悬挂在O点,三个小球均处于竖直向上的匀强电场中,电场强度大小为E,以下说法正确的是
A.静止时,A、B两小球间细线的拉力为5mg+qE
B.静止时,A、B两小球间细线的拉力为5mg-qE
C.剪断O点与A小球间细线的瞬间,A、B两小球间细线的拉力为qE
D·剪断O点与A小球间细线的瞬间,A、B两小球间细线的拉力为qE
二、计算题
7.(16分)如图甲所示,两平行金属板间距为2l,极板长度为4l,两极板间加上如图乙所示的交变电压(t=0时上极板带正电)。
以极板间的中心线OO1为x轴建立坐标系,现在平行板左侧人口正中部有宽度为l的电子束以平行于x轴的初速度v0从t=0时不停地射入两板间。
已知电子都能从右侧两板间射出,射出方向都与x轴平行,且有电子射出的区域宽度为2l.电子质量为m,电荷量为e,忽略电子之间的相互作用力。
(1)求交变电压的周期T和电压U0的大小;
(2)在电场区域外加垂直纸面的圆形有界匀强磁场,可使所有电子经过圆形有界匀强磁场均能会聚于(6l,0)点,求所加磁场磁感应强度B的最大值和最小值。
8.在平面直角坐标系xOy中,第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度为B.一质量为m、电荷量为q的带正
电的粒子从y轴正半轴上的M点以一定的初速度垂直于y轴射入电场,经x轴上的N点与x轴正方向成θ=60°角射入磁场,最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场,已知ON=d,如图所示.不计粒子重力,求:
(1)粒子在磁场中运动的轨道半径R;
(2)粒子在M点的初速度v0的大小;
(3)粒子从M点运动到P点的总时间t.
9.相距L=1.5m的足够长金属导轨竖直放置,质量为m1=1kg的金属棒ab和质量为m2=0.27kg的金属棒cd均通过棒两端的套环水平地套在金属导轨上,如图(甲)所示,虚线上方磁场方向垂直纸面向里,虚线下方磁场方向竖直向下,两处磁场磁感应强度大小相同.ab棒光滑,cd棒与导轨间动摩擦因数为μ=0.75,两棒总电阻为1.8Ω,导轨电阻不计.ab棒在方向竖直向上、大小按图(乙)所示规律变化的外力F作用下,从静止开始沿导轨匀加速运动,同时cd棒也由静止释放.(g=10m/s2)
(1)求磁感应强度B的大小和ab棒加速度的大小;
(2)已知在2s内外力F做功40J,求这一过程中两金属棒产生的总焦耳热;
(3)判断cd棒将做怎样的运动,求出cd棒达到最大速度所需的时间t0,并在图(丙)中定性画出cd棒所受摩擦力F
fcd随时间变化的图象
10.相距很近的平行板电容器,在两板中心各开有一个小孔,如图甲所示,靠近A板的小孔处有一电子枪,能够持续均匀地发射出电子,电子的初速度为,质量为m,电量为-e,在AB两板之间加上图乙所示的交变电压,其中0 不计电子的重力和它们之间的相互作用,电子在电容器中的运动时间可以忽略不计。 (1)试求在0—kT与kT-T时间内射出B板电子的速度各多大? (结果用U0、e、m表示) (2)在0—T时间内,荧光屏上有两个位置会发光,试求这两个发光点之间的距离。 (结果用L、d表示,) (3)撤去偏转电场及荧光屏,当k取恰当的数值时,使在0—T时间内通过了电容器B板的所有电子,能在某一时刻形成均匀分布的一段电子束,求k值。 11.如图所示,一个质量m=1kg的长木板静止在光滑的水平面上,并与半径为R=1.8m的光滑圆弧形固定轨道接触(但不粘连),木板的右端到竖直墙的距离为s=0.08m;另一质量也为m的小滑块从轨道的最高点由静止开始下滑,从圆弧的最低点A滑上木板。 设长木板每次与竖直墙的碰撞时间极短且无机械能损失。 木板的长度可保证物块在运动的过程中不与墙接触。 已知滑块与长木板间的动摩擦因数=0.1,g取10m/s2。 试求: (1)滑块到达A点时对轨道的压力大小; (2)当滑块与木板达到共同速度()时,滑块距离木板左端的长度是多少? 12.【附加题10分】一辆电动汽车的质量为1×103kg,额定功率为2×104W,在水平路面上由静止开始做直线运动,最大速度为v2,运动中汽车所受阻力恒定.发动机的最大牵引力为2×103N,其行驶过程中牵引力F与车速的倒数1/v的关系如图所示.试求: (1)整个运动中的最大加速度; (2)电动车匀加速运动的最长时间 (3)电动车发生100m的位移(此时已达到最大速度)的过程中所用的时间. 13.如图所示,图中的装置可测量子弹的速度,其中薄壁圆筒半径为R,圆筒上的a、b两点是一条直径上的两个端点(图中OO′为圆筒轴线)。 圆筒以速度v竖直向下匀速运动。 若某时刻子弹沿图示平面正好水平射入a点,且恰能经b点穿出。 (1)若圆筒匀速下落时不转动,求子弹射入a点时速度的大小; (2)若圆筒匀速下落的同时绕OO匀速转动,求圆筒转动的角速度条件。 14.一辆汽车质量为1×103kg,最大功率为2×104W,在水平路面上由静止开始做直线运动,最大速度为v2,运动中汽车所受阻力恒定.发动机的最大牵引力为3×103N,其行驶过程中牵引力F与车速的倒数的关系如图所示.试求: (1)根据图线ABC判断汽车做什么运动? (2)v2的大小; (3)整个运动过程中的最大加速度; (4)匀加速运动过程的最大速度是多大? 当汽车的速度为10m/s时发动机的功率为多大? 15.如图所示,匀强磁场B1垂直水平光滑金属导轨平面向下,垂直导轨放置的导体棒ab在平行于导轨的外力F作用下做匀加速直线运动,通过两线圈感应出电压,使电压表示数U保持不变。 已知变阻器最大阻值为R,且是定值电阻R2的三倍,平行金属板MN相距为d。 在电场作用下,一个带正电粒子从O1由静止开始经O2小孔垂直AC边射入第二个匀强磁场区,该磁场的磁感应强度为B2,方向垂直纸面向外,其下边界AD距O1O2连线的距离为h。 已知场强B2=B,设带电粒子的电荷量为q、质量为m,则高度,请注意两线圈绕法,不计粒子重力。 求: (1)试判断拉力F能否为恒力以及F的方向(直接判断); (2)调节变阻器R的滑动头位于最右端时,MN两板间电场强度多大? (3)保持电压表示数U不变,调节R的滑动头,带电粒子进入磁场B2后都能击中AD边界,求粒子打在AD边界上的落点距A点的距离范围。 16.(18分)如图所示,圆心为原点、半径为R的圆将xOy平面分为两个区域,即圆内区域Ⅰ和圆外区域Ⅱ。 区域Ⅰ内有方向垂直于xOy平面的匀强磁场B1。 平行于x轴的荧光屏垂直于xOy平面,放置在坐标y=-2.2R的位置。 一束质量为m、电荷量为q、动能为E0的带正电粒子从坐标为(-R,0)的A点沿x正方向射入区域Ⅰ,当区域Ⅱ内无磁场时,粒子全部打在荧光屏上坐标为(0,-2.2R)的M点,且此时,若将荧光屏沿y轴负方向平移,粒子打在荧光屏上的位置不变。 若在区域Ⅱ内加上方向垂直于xOy平面的匀强磁场B2,上述粒子仍从A点沿x轴正方向射入区域Ⅰ,则粒子全部打在荧光屏上坐标为(0.4R,-2.2R)的N点。 求: (1)打在M点和N点的粒子运动速度v1、v2的大小。 (2)在区域Ⅰ和Ⅱ中磁感应强度B1、B2的大小和方向。 (3)若将区域Ⅱ中的磁场撤去,换成平行于x轴的匀强电场,仍从A点沿x轴正方向射入区域Ⅰ的粒子恰好也打在荧光屏上的N点,则电场的场强为多大? 17.(12分)如图(a)为一研究电磁感应的实验装置示意图,其中电流传感器(电阻不计)能将各时刻的电流数据实时通过数据采集器传输给计算机,经计算机处理后在屏幕上同步显示出I-t图像。 平行且足够长的光滑金属轨道的电阻忽略不计,导轨平面与水平方向夹角θ=30°。 轨道上端连接一阻值R=1.0Ω的定值电阻,金属杆MN的电阻r=0.5Ω,质量m=0.2kg,杆长L=1m跨接在两导轨上。 在轨道区域加一垂直轨道平面向下的匀强磁场,闭合开关s,让金属杆MN从图示位置由静止开始释放,其始终与轨道垂直且接触良好。 此后计算机屏幕上显示出如图(b)所示的,I-t图像(g取10m/s2),求: (1)匀强磁场的磁感应强度B的大小和在t=0.5s时电阻R的热功率; (2)估算0~1.2s内通过电阻R的电荷量及在R上产生的焦耳热; (3)若在2.0s时刻断开开关S,请定性分析金属杆MN0~4.0s末的运动情况;并在图(c)中定性画出金属杆MN0~4.0s末的速度随时间的变化图像。 18.(16分)A、B是在真空中水平正对的两块金属板,板长L=40cm,板间距d=24cm,在B板左侧边缘有一粒子源,能连续均匀发射带负电的粒
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