高考物理难题集锦(一)含答案Word文档格式.doc

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棒进入磁场的同时，粒子源P释放一个初速度为0的带电粒子，已知带电粒子质量为m,电量为q.粒子能从N板加速到M板，并从M板上的一个小孔穿出。

在板的上方，有一个环形区域内存在大小也为B，垂直纸面向外的匀强磁场。

已知外圆半径为2d，里圆半径为d.两圆的圆心与小孔重合（粒子重力不计）

（1）判断带电粒子的正负，并求当ab棒的速度为v0时，粒子到达M板的速度v；

（2）若要求粒子不能从外圆边界飞出，则v0的取值范围是多少？

（3）若棒ab的速度v0只能是，则为使粒子不从外圆飞出，则可以控制导轨区域磁场的宽度S（如图乙所示），那该磁场宽度S应控制在多少范围内

4、如图21所示，两根金属平行导轨MN和PQ放在水平面上，左端向上弯曲且光滑，导轨间距为L，电阻不计。

水平段导轨所处空间有两个有界匀强磁场，相距一段距离不重叠，磁场Ⅰ左边界在水平段导轨的最左端，磁感强度大小为B，方向竖直向上；

磁场Ⅱ的磁感应强度大小为2B，方向竖直向下。

质量均为m、电阻均为R的金属棒a和b垂直导轨放置在其上，金属棒b置于磁场Ⅱ的右边界CD处。

现将金属棒a从弯曲导轨上某一高处由静止释放，使其沿导轨运动。

设两金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好。

（1）若水平段导轨粗糙，两金属棒与水平段导轨间的最大摩擦力均为mg，将金属棒a从距水平面高度h处由静止释放。

求：

金属棒a刚进入磁场Ⅰ时，通过金属棒b的电流大小；

‚若金属棒a在磁场Ⅰ内运动过程中，金属棒b能在导轨上保持静止，通过计算分析金属棒a释放时的高度h应满足的条件；

（2）若水平段导轨是光滑的，将金属棒a仍从高度h处由静止释放，使其进入磁场Ⅰ。

设两磁场区域足够大，求金属棒a在磁场Ⅰ内运动过程中，金属棒b中可能产生焦耳热的最大值。

5、如图所示，有一质量为M=2kg的平板小车静止在光滑的水平地面上，现有质量均为m=1kg的小物块A和B（均可视为质点），由车上P处分别以初速度v1=2m/s向左和v2=4m/s向右运动，最终A、B两物块恰好停在小车两端没有脱离小车。

已知两物块与小车间的动摩擦因数都为μ=0.1，取g=10m/s2。

（1）小车的长度L；

（2）A在小车上滑动的过程中产生的热量；

（3）从A、B开始运动计时，经5s小车离原位置的距离。

6、如图甲所示，光滑的平行金属导轨水平放置，导轨间距为l，左侧接一阻值为R的电阻。

在MN与PQ之间存在垂直轨道平面的有界匀强磁场，磁场宽度为d。

一质量为m的金属棒ab置于导轨上，与导轨垂直且接触良好，不计导轨和金属棒的电阻。

金属棒ab受水平力F=（N）的作用，其中x为金属棒距MN的距离，F与x的关系如图乙所示。

金属棒ab从磁场的左边界由静止开始运动，通过电压传感器测得电阻R两端电压随时间均匀增大。

已知l＝1m，m＝1kg，R＝0.5W，d＝1m。

问：

（1）金属棒刚开始运动时的加速度为多少？

并判断该金属棒在磁场中做何种运动。

（2）磁感应强度B的大小为多少？

（3）若某时刻撤去外力F后棒的速度v随位移s的变化规律满足（v0为撤去外力时的速度，s为撤去外力F后的位移），且棒运动到PQ处时恰好静止，则外力F作用的时间为多少？

（4）在（3）的情况下，金属棒从MN运动到PQ的整个过程中左侧电阻R产生的热量约为多少？

7、如图，光滑的平行金属导轨水平放置，导轨间距为L，左侧接一阻值为R的电阻。

矩形区域abfe内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B。

导轨上ac段和bd段单位长度的电阻为r0，导轨其余部分电阻不计，且ac=bd=x1。

一质量为m，电阻不计的金属棒MN置于导轨上，与导轨垂直且接触良好。

金属棒受到一个水平拉力作用，从磁场的左边界由静止开始作匀加速直线运动，加速度大小为a。

棒运动到cd处撤去外力，此后棒的速度vt随位移x的变化规律满足，且棒在运动到磁场右边界ef处恰好静止。

（1）用法拉第电磁感应定律导出本题中金属棒在区域abdc内切割磁感线时产生的感应电动势随时间t变化的表达式；

（2）df的长度x2应满足什么条件；

（3）金属棒运动过程中流过电阻R的最大电流值和最小电流值。

8、如图，凹槽水平底面宽度s=0.3m，左侧高度H=0.45m，右侧高度h=0.25m。

凹槽的左侧直面与光滑的水平面BC相接，水平面左侧与水平传送带AB相接且相切，凹槽右侧竖直面与平面MN相接。

传送带以m/s速度转动，将小物块P1轻放在传送带的A端，P1通过传带后与静置于C点的小物块P2发生弹性碰撞。

P2的质量m=1kg，P1的质量是P2质量的k倍（已知重力加速度g=10m/s2，P1与传送带间的动摩擦因素，L=1.5m，不计空气阻力。

）

（1）求小物块P1到达B点时速度大小；

（2）若小物块P2碰撞后第一落点在M点，求碰撞后P2的速度大小；

Ks5u

（3）设小物块P2的第一落点与凹槽左侧竖直面的水平距离为x，试求x的表达式。

9、如图，MN、PQ为固定在同一竖直平面内的两根水平导轨，两导轨相距d=10cm，导轨电阻不计。

ab、ef为两根金属棒，ab的电阻R1=0.4Ω，质量m1=1kg，ef的电阻R2=0.6Ω，质量m2=2kg。

金属棒ab竖直立于两导轨间，可沿着导轨在水平方向平动。

金属棒ef下端用铰链与导轨PQ链接，可在两导轨间转动，ef的上端与导轨MN的下表面搭接，金属棒ef与导轨成60°

角。

两棒与导轨保持良好接触，不计各处摩擦。

整个装置处在磁感应强度B=1T、方向垂直于导轨的水平磁场中。

t=0时起，给金属棒ab施加一水平向左的力F1，使金属棒ab向左运动，同时给金属棒ef的上端施加一垂直于ef斜向上的力F2（F2在图示竖直平面内），F2随时间的变化满足：

F2=（0.01t+5）N，在金属棒ab向左运动的过程中，金属棒ef与导轨MN保持搭接但恰好无压力。

重力加速度g取10m/s2。

试求：

（1）金属棒ab的速度随时间变化的关系式，并说明其运动性质。

（2）在0~5s内，通过金属棒ab的电量。

（3）第5s末，F1的瞬时功率。

10、如图所示，两平行的光滑金属导轨安装在一倾角为α的光滑绝缘斜面上，导轨间距为L，电阻忽略不计且足够长，一宽度为d的有界匀强磁场垂直于斜面向上，磁感应强度为B。

另有一长为2d的绝缘杆将一导体棒和一边长为d（d<

L）的正方形线框连在一起组成的固定装置，总质量为m，导体棒中通有大小恒为I的电流。

将整个装置置于导轨上，开始时导体棒恰好位于磁场的下边界处。

由静止释放后装置沿斜面向上运动，当线框的下边运动到磁场的上边界MN处时装置的速度恰好为零。

重力加速度为g。

（1）求刚释放时装置加速度的大小；

（2）求这一过程中线框中产生的热量；

（3）在图（b）中定性地画出整个装置向上运动过程中的速度-时间（v-t）图像；

（4）之后装置将向下运动，然后再向上运动，经过若干次往返后，最终整个装置将在斜面上作稳定的往复运动。

求稳定后装置运动的最高位置与最低位置之间的距离。

参考答案

1、解：

（1）设粒子A速率为v0，其轨迹圆圆心在O点，故A运动至D点时速度与y轴垂直，粒子A从D至G作类平抛运动，令其加速度为a，在电场中运行的时间为t

则有 

①（2分）

和 

②（2分）

联立①②解得

故 

③（1分）

（2）粒子A的轨迹圆半径为R，由得 

④（2分）

⑤（1分） 

联立①③⑤得 

⑥（2分）

解得 

⑦（1分）

（3）令粒子A’ 

轨迹圆圆心为O’ 

，因为∠O’ 

CA’ 

=90°

，O’C=R，以 

O’为圆心， 

R为半径做A’ 

的轨迹圆交圆形磁场O1于H点，则四边形CO’ 

HO1为菱形，故O’ 

H∥y轴，粒子A’ 

从磁场中出来交y轴于I点，HI⊥O’ 

H，所以粒子A’ 

也是垂直于y轴进入电场的 

令粒子A’ 

从J点射出电场，交x轴于K点，因与粒子A在电场中的运动类似，

∠JKG=45°

，GK=GJ。

（2分）

OI－JG=R又OI=R+Rcos30°

解得JG=Rcos30°

=R 

（3分）

粒子A’再次回到x轴上的坐标为（，0） 

2、解析：

（1）对球，从静止到碰的过程由动能定理：

解得：

（2分）

、碰撞由动量守恒，有：

解得共同速度：

，方向向左 

设整体C在最高点速度为，由机械能守恒：

（2分）

（2）由牛顿第二定律：

解得受到的拉力：

T=18mg 

即为小球B重力的18倍。

（3）MN右侧空间加上一水平向左的匀强电场后，整体C受到重力和电场力的合力为：

， 

（1分）

设合力方向与竖直方向间的夹角为，如图，则有

，所以， 

（1分）

整体C做完整圆周运动的条件是：

在Q点绳的拉力满足：

设此时整体C在Q点的速度为，

即：

得：

设整体C在最低点的速度大小为v1，由动能定理：

若碰后整体C方向向左，取最小，得：

由 

（2分）

若碰后整体C方向向右，取最小