物理高三解答题习题电学能量学综合运用就及解答题.docx

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物理高三解答题习题电学能量学综合运用就及解答题

1.如图所示，某空间内存在着正交的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，磁场方向垂直于纸面向里。

一段光滑绝缘的圆弧轨道AC固定在场中，圆弧所在平面与电场平行，圆弧的圆心为O，半径R=1.8m，连线OA在竖直方向上，圆弧所对应的圆心角

=37°。

现有一质量m=3.6×10-4kg、电荷量q=9.0×10-4C的带正电的小球（视为质点），以v0=4.0m/s的速度沿水平方向由A点射入圆弧轨道，一段时间后小球从C点离开圆弧轨道。

小球离开圆弧轨道后在场中做匀速直线运

动。

不计空气阻力，sin37°=0.6，cos37°=0.8。

求：

（1）匀强电场场强E的大小；

（2）小球刚射入圆弧轨道瞬间对轨道压力的大小。

2.如图所示,在某空间实验室中,有两个靠在一起的等大的圆柱形区域,分别存在着等大反向的匀强磁场,磁感应强度B=0.10T,磁场区域半径r=

m,左侧区圆心为O1,磁场向里,右侧区圆心为O2,磁场向外,两区域切点为C.今有质量m=3.2×10-26 kg、带电荷量q=1.6×10-19 C的某种离子,从左侧区边缘的A点以速度v=106 m/s正对O1的方向垂直射入磁场,它

将穿越C点后再从右侧区穿出.求:

（1）该离子通过两磁场区域所用的时间.

（2）离子离开右侧区域的出射点偏离最初入射方向的侧移距离多大?

（侧移距离指垂直初速度方向上移动的距离）.

3.如图所示，竖直放置的半圆形绝缘轨道半径为R，下端与光滑绝缘水平面平滑连接，整个装置处于方向竖直向上的匀强电场E中。

一质量为m、带电量为+q的物块（可视为质点），从水平面上的A点以初速度v0水平向左运动，沿半圆形轨道恰好通过最高点C，场强大小为E（E小于mg/q）。

（1）试计算物块在运动过程中克服摩擦力做的功。

（2）证明物块离开轨道落回水平面时的水平距离与场

强大小E无关，且为一常量。

4.如图所示，带有正电荷的A粒子和B粒子同时从匀强磁场的边界上的P点以等大的速度，以与边界成30°和60°的交角射入磁场，又恰好不从另一边界飞出，设边界上方的磁场范围足够大，下列说法中正确的

是  （   ）

A.A、B两粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为

B.A、B两粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为

C.A、B两粒子的

之比为

D.A、B两粒子的

之比为

BD

5.如图所示，边界OA与OC之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场，边界OA上有一粒子源S。

某一时刻，从S平行于纸面向各个方向发射出大量带正电的同种粒子（不计粒子的重力及粒子间的相互作用），所有粒子的初速度大小相同，经过一段时间有大量粒子从边界OC射出磁场。

已知∠AOC=600从边界OC射出的粒子在磁场中运动的最长时间等于T/2（T为粒子在磁场中运动的周期），则从边界OC射出的粒子在磁场中运动的时间不可能为（　）

   A．T/8     B．T/6    C．T/4    D．T/3

A

6.某空间存在着如图所示的足够大的沿水平方向的匀强磁场．在磁场中A、B两个物块叠放在一起，置于光滑水平面上，物块A带正电，物块B不带电且表面绝缘．在t1=0时刻，水平恒力F作用在物块B上，物块A、B由静止开始做加速度相同的运动．在A、B一起向左运动的过程中，以下说法正确的是   （   ）   

A．图乙可以反映A所受洛仑兹力大小随时间t变化的关系

B．图乙可以反映A对B的摩擦力大小随时间t变化的关系

C．图乙可以反映A对B的压力大小随时间t变化的关系

D．图乙可以反映B对地面压力大小随时间t变化的关系

CD

7.一劲度系数k=800N/m的轻质弹簧两端分别连接着质量均为12kg的物体A、B,将他们竖直静止在水平面上，如图16所示，现将一竖直向上的变力F作用A上，使A开始向上做匀加速运动，经0．4s物体B刚要离开地面，求：

（设整个过程

弹簧都在弹性限度内，取g=10m/s2）

（1）此过程中所加外力F的最大值和最小值；

（2）此过程中力F所做的功。

8.如图15所示，竖直平面内有四分之一圆弧轨道固定在水平桌面上，圆心为O点。

一小滑块自圆弧轨道A处由静止开始自由滑下，在B点沿水平方向飞出，落到水平地面C点。

已知小滑块的质量为m=1．0kg，C点与B点的水平距离为1m，B点离地面高度为1．25m，圆弧轨道半径R=1m，g取10m/s2。

求小滑块：

（1）从B点飞出时的速度大小；

（2）沿圆弧轨道下滑过程中克服摩擦力所做的功。

9.如图10所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为

的圆环，圆环与竖直放置的轻质弹簧一端相连，弹簧的另一端固定在地面上的A点，弹簧处于原长

．让圆环沿杆滑下，滑到杆的底端时速度为零．则在

圆环下滑过程中（   ）    

     A．圆环机械能守恒

    B．弹簧的弹性势能先增大后减小

    C．弹簧的弹性势能共变化了

    D．弹簧的弹性势能最大时圆环动能最大

C

10.光滑绝缘细杆与水平面成θ角固定，杆上套有一带正电小球，质量为m，带电量为q．为使小球静止在杆上，可加一匀强电场．所加电场的场强满足什么条件时，小球可在杆上保持静

止（   ）

     A．垂直于杆斜向上，场强大小为mgcosθ/q

     B．竖直向上，场强大小为mg/q

     C．垂直于杆斜向上，场强大小为mgsinθ/q

     D．水平向右，场强大小为mgcotθ/q

B

11.如图8所示，A、B为两个带异种电荷的小球，分别被两根绝缘细绳系在木盒内的一竖直线上。

静止时，木盒对地面的压力为N，细绳对B球的拉力为F，若将系B球的细绳突然断开，下列说法

中正确的（   ）

     A．细绳刚断开时，木盒对地面的压力仍为N

     B．细绳刚断开时，木盒对地面的压力为N－F

     C．细绳刚断开时，木盒对地面的压力为N＋F

     D．在B球向上运动的过程中，木盒对地面的压力逐渐变大

CD

12.在水平光滑的绝缘桌面内建立如图所示的直角坐标系，将第Ⅰ、Ⅱ象限称为区域一，第Ⅲ、Ⅳ象限称为区域二，其中一个区域内只有匀强电场，另一个区域内只有大小为2×10－2T、方向垂直桌面的匀强磁场.把一个比荷为2×108C／kg的正电荷从坐标为（0，－l）的A点处由静止释放，电荷以一定的速度从坐标为

（1，0）的C点第一次经x轴进入区域一，经过一段时间，从坐标原点O再次回到区域二。

（1）指出哪个区域是电场、哪个区域是磁场以及电场和磁场的方向。

（2）求电场强度的大小。

（3）求电荷第三次经过x轴的位置．

如图所示，相同的两个轮子A、B半径R1=10cm，用传送带相连。

C轮半径R2=5cm，与电动机转轴相连。

已知电动机的转速n=300r/min，C轮与A轮间、AB轮与皮带间都不打滑。

物体P以v0=1m/s的水平初速度从左端滑上传送带，P与传送带间的动摩擦因数μ=0.57，A、B间距离为2m，求：

（1）B轮的角速度是多大？

（2）物体P在传送带上的相对位移是多大？

如图所示，倾角为30°、高为L的固定斜面底端与水平面平滑相连，质量分别为3m、m的两个小球A、B用一根长为L的轻绳连接，A球置于斜面顶端，现由静止释放A、B两球，球B与弧形挡板碰撞过程中无机械能损失，且碰后只能沿斜面下滑，它们最终均滑至水平面上。

重力加速度为g，不计一切摩擦。

则（）

A.A球刚滑至水平面时速度大小为

B.B球刚滑至水平面时速度大小为

C.小球A、B在水平面上不可能相撞

D.在A球沿斜面下滑过程中，轻绳对B球的作用力始终大于mg

A

如图所示，质量分别为

和

的两个小球

、

，带等量异种电荷，通过绝缘轻弹簧连接，置于绝缘光滑的水平面上，当突然加一水平向右的匀强电场后，两小球

、

将由静止开始运动，则在以后的运动中，对两个小球和弹簧所组成的系统（设整个过程中不考虑电荷之间的库仑力作用且弹簧不超过弹性限度），以

下说法中正确的是

A.因电场力分别对球

和球

做正功，故系统的机械能不断增加

B.当小球所受的电场力与弹簧的弹力相等时，系统动能最大

C.

、

两球所受电场力的合力为零所以系统的机械能守恒

D.当弹簧长度达到最大值时，系统的机械能最小

BC

如图,穿在水平直杆上质量为m的小球开始时静止.现对小球沿杆方向施加恒力F0,垂直于杆方向施加竖直向上的力F,且F的大小始终与小球的速度成正比,即F=kυ（图中未标出）.已知小球与杆间的动摩擦因数为μ,已知小球运动过程中未从杆上脱落，且F0>μmg.下列说法正确的是：

A.小球先做加速度减小的加速运动,后做加速度增大的减速运动直到静止

B.小球先做加速度增大的加速运动,后做加速度减小的加速运动，直到最后做匀

速运动

C.小球的最大加速度为

D.恒力F0的最大功率为

BCD

 真空中，两个相距L的固定电荷E、F所带电荷量分别为QE和QF，在它们共同形成的电场中，有一条电场线如图实线所示，实线上的箭头表示电场线的方向。

电场线上标出了M、N两点，其中N点的切线与EF连

线平行，且∠NEF>∠NFE，则：

A．E带正电，F带负电，且QE

B．在M点由静止释放一带正电的检验电荷，检验电荷将沿电场线运动到N点

C．过N点的等势面与过N点的切线垂直

D．负检验电荷在M点的电势能大于在N点的电势能AC

如图所示，质量为M、长度为l的小车静止在光滑的水平面上，质量为m的小物块放在小车的最左端。

现用一水平恒力F作用在小物块上，使物块从静止开始做匀加速直线运动。

物块和小车之间的摩擦力的大小为f。

经过时间t，小车运动的位移为s，物块刚好滑到小车的最右端。

物块可以看成质点，则

 A．物块受到的摩擦力对物块做的功与小车受到的摩擦力对小车做功的代数和为零

 B．整个过程物块和小车增加的机械能为F（s+l）

 C．整个过程物块和小车间摩擦生热为fl       

D．小车的末动能为fs

 如图所示，绝缘轻杆两端固定带电小球A和B，轻杆处于水平向右的匀强电场中，不考虑两球之间的相互作用。

初始时轻杆与电场线垂直（如图中实线位置），将杆向右平移的同时顺时针转过90°（如图中虚线位置），发现A、B两球电势能之和不变。

根据图中给出的位置关系，可判断下列说法中正确的是     

       A．A球一定带正电荷，B球一定带负电荷

       B．A、B两球带电量的绝对值之比qA∶qB=1∶2

       C．A球电势能一定增加

       D．电场力对A球和B球都不做功

 B

如图所示，物体A和B的质量均为m，它们通过一劲度系数为k的轻弹簧相连，开始时B放在地面上，A、B都处于静止状态．现用手通过细绳缓慢地将A向上提升距离L1时，B刚要离开地面，此过程手做功为W1；若将A加速向上提起，A上升的距离为L2时，B刚要离开地面，此时A的速度为v，此过程手做功为W2，弹簧一直处于弹性限度内．则

A.L1＝L2＝

     B．W2>W1         C．W1>mgL1      D．W2＝mgL2＋

mv2

ABD  

 如图所示，一粗糙的水平传送带以恒定的速度v1沿顺时针方向运动，传送带的左、右两端皆有一与传送带等高的光滑水平面，一物体以恒定的速度v2沿水平面分别从左、右两端滑上传送带，下列说法正确的是：

（   ）

     A．物体从右端滑到左端所需的时间一定大于物体从左端滑到右端的时间

     B．若v1

     C．若v1

     D．若v1

C

如图，水平桌面上叠放着质量均为M的A、B两块木板，在木板A的上方放着一个质量为m的物块C，木板和物块均处于静止状态。

A、B、C之间以及B与地面之间的动摩擦因数都为μ。

若用水平恒力F向右拉动木板A，使之从C、B之间抽出来，已知重力加速度为g。

则拉力F的大小应该满足的条件是：

（    ）

A．F>μ（2m＋M）g B．F>μ（m＋2M）g 

C．F>2μ（m＋M）g  D．F>2μmg

 C

如图所示，绝缘轻杆两端固定带电小球A和B，轻杆处于水平向右的匀强电场中，不考虑两球之间的相互作用。

初始时轻杆与电场线垂直（如图中实线位置），将杆向右平移的同时顺时针转过90°（如图中虚线位置），发现A、B两球电势能之和不变。

根据图中给出的位置关系，可判断下列说法中正确的是：

（     ）

A．A球一定带正电荷，B球一定带负电荷

B．A、B两球带电量的绝对值之比qA∶qB=1∶2

C．A球电势能一定增加

D．电场力对A球和B球都不做功

B

质量m=2kg的平板车左端放有质量M=3kg的小滑块，滑块与平板车之间的摩擦系数μ=0．4，开始时，平板车和滑块共同以v0=2m/s的速度在光滑水平面上向右运动，并与竖直墙壁发生碰撞，设碰撞时间极短且碰撞后平板车速度大小保持不变，但方向与原来相反。

平板车足够长，以至滑块不会滑到平板车右端。

如图（取g=10m/s2）求：

⑴平板车第一次与墙壁碰撞后向左运动的最大距离；

⑵平板车第二次与墙壁碰撞前瞬间的速度v。

如图所示，，卷扬机的绳索通过定滑轮用力F拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移动。

在移动过程中，下列说法正确的是（   ）   

A．F对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力所做的功之和

B．F对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和

C．木箱克服重力做的功大于木箱增加的重力势能

D．F对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和

A如图所示，一静止斜面体的倾角为θ，质量为m的小球置于斜面上，被斜面上的一个竖直挡板挡住。

现用一水平力F拉斜面体，使斜面在水平面上向右做加速度为a的匀加速直线运动，忽略一切摩擦，以下说法正确的是  （   ）

   A．若斜面体的加速度足够小，竖直挡板对球的弹力可能为零

   B．若斜面体的加速度足够大，斜面对球的弹力可能为零

   C．斜面体和挡板对球的弹力的合力等于ma

   D．不论加速度是多大，斜面对球的弹力均为

D

 如图所示，两个圆形光滑细管在竖直平面内交叠，组成“8”字形通道，在“8”字形通道底端B处连接一内径相同的粗糙水平直管AB。

已知E处距地面的高度h=3.2m，一质量m=1kg的小球a从A点以速度v0=12m/s的速度向右运动进入直管道，到达B点后沿“8”字形轨道向上运动，到达D点时恰好与轨道无作用力，直接进入DE管（DE管光滑），并与原来静止于E处的质量为M=4kg的小球b发生正碰（ab均可视为质点）。

已知碰撞后a球沿原路返回，速度大小为碰撞前速度大小的

，而b球从E点水平抛出，其水平射程s=0.8m。

（取g=10m/s2）

（1）求碰后b球的速度大小；

（2）求“8”字形管道上下两圆的半径r和R；

（3）若小球a在管道AB中运动时所受阻力为定值，请判断a球返回到BA管道时，能否从A端穿出。

2

如图所示，真空有一个半径r=0.5m的圆形磁场，与坐标原点相切，磁场的磁感应强度大小B=2×10-３T，方向垂直于纸面向外，在x=r处的右侧有一个方向竖直向上的宽度为L1=0.5m的匀强电场区域（电场区域的左右边界如图中虚线所示），电场强度E=1.5×10３N/C。

在x=2m处有一垂直x方向的足够长的荧光屏，从O点处向不同方向发射出速率相同的荷质比

=1×109C/kg带正电的粒子，粒子的运动轨迹在纸面内，一个速度方向沿y轴正方向射入磁场的粒子，恰能从磁场与电场的相切处进入电场。

不计重力及阻力的作用。

求：

（1）该粒子进入电场时的速度和粒子在磁场中的运动时间。

（2）该粒子最后打到荧光屏上，该发光点的位置坐标。

（3）求荧光屏上出现发光点的范围

在如图所示的倾角为θ的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小为B的匀强磁场，区域I的磁场方向垂直斜面向上，区域Ⅱ的磁场方向垂直斜面向下，磁场的宽度均为L，一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形导线框，由静止开始沿斜面下滑，t1时ab边刚越过GH进入磁场Ⅰ区，此时线框恰好以某一速度做匀速直线运动；t2时ab边下滑到JP与MN的中间位置，此时线框又恰好以

另一速度做匀速直线运动。

重力加速度为g，求：

（1）t1时刻线框具有的速度大小；

（2）t2时刻线框具有的速度大小；

如图所示，用半径为R=0.4m的电动滚轮在长薄铁板上表面压轧一道浅槽，滚轮转动的角速度恒为ω=5rad/s，薄铁板的长为L=2.8m、质量为m=10kg，滚轮与铁板、铁板与工作台面间的动摩擦因数分别为μ1=0.3和μ2=0.1，铁板从一端放入工作台的滚轮下，工作时滚轮对铁板产生恒定的竖直向下的压力，其大小为F=100N，在滚轮的摩擦作用下铁板由静止向前运动并被压轧出一浅槽，g取10m/s2。

（1）通过分析计算，说明铁板将如何运动；

（2）加工一块铁板需要多少时间；

  （3）加工一块铁板电动机要多消耗多少电能。

如图所示，ABCDO是处于竖直平面内的光滑轨道，AB是半径为R=15m的

圆周轨道，CDO是直径为15m的半圆轨道。

AB轨道和CDO轨道通过极短的水平轨道（长度忽略不计）平滑连接。

半径OA处于水平位置，直径OC处于竖直位置。

一个小球P从A点的正上方高H处自由落下，从A点进入竖直平面内的轨道运动（小球经过A点时无机械能损失）。

当小球通过CDO轨道最低点C时对轨道的压力等于

其重力的

倍，取g为10m/s2。

（1）试求高度H的大小；

（2）试讨论此球能否到达CDO轨道的最高点O，并说明理由；

  （3）求小球沿轨道运动脱离轨道后第一次落回轨道上时的速度大小。

在轨道上稳定运行的空间站中，有如图所示的装置，半径分别为r和R（R>r）的甲、乙两个光滑的圆形轨道固定在同一竖直平面上，轨道之间有一条水平轨道CD相通，宇航员让一小球以一定的速度先滑上甲轨道，通过粗糙的CD段，又滑上乙轨道，最后离开两圆轨道，那么下列说法正确的是

（  ）

  A．小球在CD间由于摩擦力而做减速运动

  B．小球经过甲轨道最高点时比经过乙轨道最高点时速度大

  C．如果减少小球的初速度，小球有可能不能到达乙轨道的最高点

  D．小球经过甲轨道最高点时对轨道的压力大于经过乙轨道最高点时对轨道的压力

D

如图AB是一段位于竖直平面内的光滑轨道，高度为h，末端B处的切线方向水平，一个质量为m的小物块P从轨道顶端A处静止释放，滑到B端后飞出，落到地面上的点C，已知它落地相对于点B的水平位移

。

现在轨道下方紧贴点B安装一水平传送带，传送带的右端与B间的距离为

，当传送带静止时让物体P再次从点A由静止释放，它离开轨道并在传送带上滑行后从右端水平飞出，仍然落在地面的点C。

取g=10m/s2

（1）求物体P滑至B点时的速度大小；

（2）求物体P与传送带之间的动摩擦因数；

（3）若皮带轮缘以

的线速度顺时针匀速转动，求物体落点到O点的距离。

如图所示，在水平方向的匀强电场中有一表面光滑、与水平面成45°角的绝缘直杆AC，其下端（C端）距地面高度h=0.8m。

有一质量500g的带电小环套在直杆上，正以某一速度沿杆匀速下滑，小环离杆后正好通过C端的正下方P点处。

（g取l0m/s2）求：

⑴小环离开直杆后运动的加速度大小和方向。

⑵小环从C运动到P过程中的动能增量

站立在地面上的质量分别为M和M+m的两个人，分别拉住定滑轮两边的绳子往上爬。

开始时，两人与定滑轮的距离都是h，如图所示，设滑轮和绳子的质量及滑轮轴处的摩擦均不计,且人施加于绳子的力恒定。

问：

当质量小的人在时间t内爬到滑轮时，质量大的人与滑轮间的距离是多大？

如图所示,在方向竖直向下的匀强电场中,一绝缘轻细线一端固定于O点,另一端系一带正电的小球在竖直平面内做圆周运动。

小球的带电量为q，质量为m，绝缘细线长为L，电场的场强为E，若带电小球恰好能通过最高点A，则在A点时小球的速率v1为多大？

小球运动到最低点B时的速率v2为多大？

运动到B点时细线对小球的拉力为多大？

如图所示，光滑水平面上放置质量分别为m、2m和3m的三个木块，其中质量为2m和3m的木块间用一不可伸长的轻绳相连，轻绳能承受的最大拉力为T。

现用水平拉力F拉其中一个质量为3m的木块，使三个木块以同一加速度运动，则以下说法正确的是 

A．质量为2m的木块受到五个力的作用

B．当F逐渐增大到T时，轻绳刚好被拉断

C．当F逐渐增大到

时，轻绳还不会被拉断

D．轻绳刚要被拉断时，质量为m和2m的木块间的摩擦力为

AC

 如图18所示，粗糙斜面与光滑水平地面通过光滑小圆弧平滑连接，斜面倾角

，滑块A、C、D的质量均为

，滑块B的质量为

，各滑块均可视为质点。

A、B间夹着微量火药。

K为处于原长的轻质弹簧，两端分别栓接滑块B和C。

火药爆炸后，A与D相碰并粘在一起，沿斜面前进L=0.8m时速度减为零，接着使其保持静止。

已知滑块A、D与斜面间的动摩擦因数均为μ=0.5，运动过程中弹簧始终处于弹性限度内，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。

求：

（1）火药爆炸后A的最大速度vA；

（2）滑块B、C和弹簧K构成的系统在相互作用过程中，弹簧的最大弹性势能Ep；

（3）滑块C运动的最大速度vC。

如图17所示，一带电微粒质量为m=2.0×10-11kg、电荷量为q=+1.0×10-5C，从静止开始经电压为U1=100V的电场加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中，偏转电压为U2=100V，接着进入一个方向垂直纸面向里、宽度为D=34.6cm的匀强磁场区域。

已知偏转电场中金属板长L=20cm，两板间距d=17.3cm，带电微粒的重力忽略不计。

求：

（1）带电微粒进入偏转电场时的速率v1；

（2）带电微粒射出偏转电场时的速度偏转角

；

（3）为使带电微粒不会从磁场右边界射出，该匀强磁场的磁感应强度的最小值B。

如图所示，在竖直平面内，光滑的绝缘细杆AC与半径为R的圆交于B、C两点，在圆心O处固定一正电荷，B为AC的中点，C位于圆周的最低点。

现有一质量为m、电荷量为-q、套在杆上的带负电小球（可视为质点）从A点由静止开始沿杆下滑。

已知重力加速度为g，A、C两点的竖直距离为3R，小球滑到B点时的速

度大小为2

。

求：

（1）小球滑至C点时的速度大小；

（2）A、B两点间的电势差UAB。

3、2、1、 （21分）如图所示，将一端带有半圆形光滑轨道的凹槽固定在水平面上，凹槽的水平部分AB粗糙且与半圆轨道平滑连接,AB长为2L。

圆轨道半径为

。

凹槽的右端固定一原长为L的轻质弹簧P1，P1的左端与长为L质量为2m的圆筒相接触，但不栓接。

圆筒内部右端栓接一完全相同的弹簧P2，用直径略小于圆筒内径、质量为m的小球将弹簧P2压缩

，再用销钉K将小球锁定在圆筒内