高考物理压轴题详解
历年高考物理压轴题精选(一)详细解答
历年高考物理压轴题精选 (一)一、力学2001年全国理综(江苏、安徽、福建卷)31.(28分)太阳现正处于主序星演化阶段。
它主要是由电子和H 11、He 42等原子核组成。
维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应,核反应方程是2e+4H 11→He 42+释放的核能,这些核能最后转化为辐射能。
根据目前关于恒星演化的理论,若由于聚变反应而使太阳中的H 11核数目从现有数减少10%,太阳将离开主序垦阶段而转入红巨星的演化阶段。
为了简化,假定目前太阳全部由电子和H 11核组成。
(1)为了研究太阳演化进程,需知道目前太阳的质量M 。
已知地球半径R =6.4×106 m ,地球质量m =6.0×1024 kg ,日地中心的距离r =1.5×1011 m ,地球表面处的重力加速度g =10 m/s 2,1年约为3.2×107秒。
试估算目前太阳的质量M 。
(2)已知质子质量m p =1.6726×10-27kg ,He 42质量m α=6.6458×10-27kg ,电子质量m e =0.9×10-30 kg ,光速c =3×108 m/s 。
求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能。
(3)又知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上,每秒通过的太阳辐射能w =1.35×103 W/m 2。
试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命。
(估算结果只要求一位有效数字。
)参考解答:(1)估算太阳的质量M设T 为地球绕日心运动的周期,则由万有引力定律和牛顿定律可知①地球表面处的重力加速度2R mGg ② 由①、②式联立解得③以题给数值代入,得M =2×1030 kg ④(2)根据质量亏损和质能公式,该核反应每发生一次释放的核能为 △E =(4m p +2m e -m α)c 2 ⑤ 代入数值,解得△E =4.2×10-12 J ⑥(3)根据题给假定,在太阳继续保持在主序星阶段的时间内,发生题中所述的核聚变反应的次数为pm MN 4=×10% ⑦ 因此,太阳总共辐射出的能量为 E =N ·△E设太阳辐射是各向同性的,则每秒内太阳向外放出的辐射能为 ε=4πr 2w ⑧ 所以太阳继续保持在主序星的时间为εEt =⑨由以上各式解得以题给数据代入,并以年为单位,可得 t =1×1010 年=1 百亿年 ⑩评分标准:本题28分,其中第(1)问14分,第(2)问7分。
2024年高考物理压轴题
2024年高考物理压轴题一、在双缝干涉实验中,若增大双缝间距,同时保持光源和观察屏的位置不变,则干涉条纹的间距将如何变化?A. 增大B. 减小C. 不变D. 无法确定(答案:B)二、一质点以初速度v₀沿直线运动,先后经过A、B、C三点,已知AB段与BC段的距离相等,且质点在AB段的平均速度大小为3v₀/2,在BC段的平均速度大小为v₀/2,则质点在B 点的瞬时速度大小为?A. v₀B. (√3 + 1)v₀/2C. (3 + √3)v₀/4D. (3 - √3)v₀/4(答案:A,利用匀变速直线运动的中间时刻速度等于全程平均速度以及位移速度关系式求解)三、在电场中,一电荷q从A点移动到B点,电场力做功为W。
若将该电荷的电量增大为2q,再从A点移动到B点,则电场力做功为?A. W/2B. WC. 2WD. 4W(答案:C,电场力做功与电荷量的多少成正比)四、一均匀带电球体,其内部电场强度的大小与距离球心的距离r的关系是?A. 与r成正比B. 与r成反比C. 与r的平方成正比D. 在球内部,电场强度处处为零(答案:D,对于均匀带电球体,其内部电场强度处处为零,由高斯定理可证)五、在核反应过程中,质量数和电荷数守恒是基本规律。
下列哪个核反应方程是可能的?A. ²H + ³H →⁴He + n + 能量B. ²H + ²H →³H + p + 能量C. ²H + ²H →⁴He + 2p - 能量D. ³H + ³H →⁴He + ²H + 能量(答案:B,根据质量数和电荷数守恒判断)六、一弹簧振子在振动过程中,当其速度减小时,下列说法正确的是?A. 回复力增大B. 位移增大C. 加速度减小D. 动能增大(答案:A、B,弹簧振子速度减小时,正向平衡位置运动,回复力增大,位移增大,加速度增大,动能减小)七、在光电效应实验中,若入射光的频率增加,而光强保持不变,则单位时间内从金属表面逸出的光电子数将?A. 增加B. 减少C. 不变D. 无法确定(答案:B,光强不变意味着总的光子数不变,频率增加则单个光子能量增加,因此光子数减少,导致逸出的光电子数减少)八、在相对论中,关于时间和长度的变化,下列说法正确的是?A. 高速运动的物体,其内部的时间流逝会变慢B. 高速运动的物体,在其运动方向上测量得到的长度会变长C. 无论物体运动速度如何,时间和长度都是不变的D. 以上说法都不正确(答案:A,根据相对论的时间膨胀和长度收缩效应,高速运动的物体内部时间流逝会变慢,沿运动方向上的长度会变短)。
高考物理带电粒子在磁场中的运动压轴题综合题及答案解析
高考物理带电粒子在磁场中的运动压轴题综合题及答案解析一、带电粒子在磁场中的运动压轴题1.如图所示,在两块水平金属极板间加有电 压U 构成偏转电场,一束比荷为510/qC kg m=的带正电的粒子流(重力不计),以速度v o =104m/s 沿 水平方向从金属极板正中间射入两板.粒子经电 场偏转后进入一具有理想边界的半圆形变化磁场 区域,O 为圆心,区域直径AB 长度为L =1m , AB 与水平方向成45°角.区域内有按如图所示规 律作周期性变化的磁场,已知B 0=0. 5T ,磁场方向 以垂直于纸面向外为正.粒子经偏转电场后,恰好从下极板边缘O 点与水平方向成45°斜向下射入磁场.求:(1)两金属极板间的电压U 是多大?(2)若T o =0.5s ,求t =0s 时刻射人磁场的带电粒子在磁场中运动的时间t 和离开磁场的位置.(3)要使所有带电粒子通过O 点后的运动过程中 不再从AB 两点间越过,求出磁场的变化周期B o ,T o 应满足的条件.【答案】(1)100V (2)t=5210s π-⨯,射出点在AB 间离O 点0.042m (3)5010s 3T π-<⨯【解析】试题分析:(1)粒子在电场中做类平抛运动,从O 点射出使速度代入数据得U=100V (2)粒子在磁场中经过半周从OB 中穿出,粒子在磁场中运动时间射出点在AB 间离O 点(3)粒子运动周期,粒子在t=0、….时刻射入时,粒子最可能从AB 间射出如图,由几何关系可得临界时 要不从AB 边界射出,应满足得考点:本题考查带电粒子在磁场中的运动2.如图纸面内的矩形 ABCD 区域存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,对边 AB ∥CD 、AD ∥BC ,电场方向平行纸面,磁场方向垂直纸面,磁感应强度大小为 B .一带电粒子从AB 上的 P 点平行于纸面射入该区域,入射方向与 AB 的夹角为 θ(θ<90°),粒子恰好做匀速直线运动并从 CD 射出.若撤去电场,粒子以同样的速度从P 点射入该区域,恰垂直 CD 射出.已知边长 AD=BC=d ,带电粒子的质量为 m ,带电量为 q ,不计粒子的重力.求:(1)带电粒子入射速度的大小;(2)带电粒子在矩形区域内作直线运动的时间; (3)匀强电场的电场强度大小.【答案】(1)cos qBd m θ(2)cos sin m qB θθ (3)2cos qB dm θ【解析】 【分析】画出粒子的轨迹图,由几何关系求解运动的半径,根据牛顿第二定律列方程求解带电粒子入射速度的大小;带电粒子在矩形区域内作直线运动的位移可求解时间;根据电场力与洛伦兹力平衡求解场强. 【详解】(1) 设撤去电场时,粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R ,画出运动轨迹如图所示,轨迹圆心为O .由几何关系可知:cos d Rθ=洛伦兹力做向心力:200v qv B m R= 解得0cos qBdv m θ=(2)设带电粒子在矩形区域内作直线运动的位移为x ,有sin d xθ= 粒子作匀速运动:x=v 0t 联立解得cos sin m t qB θθ=(3)带电粒子在矩形区域内作直线运动时,电场力与洛伦兹力平衡:Eq=qv 0B解得2qB dE mcos θ=【点睛】此题关键是能根据粒子的运动情况画出粒子运动的轨迹图,结合几何关系求解半径等物理量;知道粒子作直线运动的条件是洛伦兹力等于电场力.3.如图所示,在平面直角坐标系xOy 的第二、第三象限内有一垂直纸面向里、磁感应强度为B 的匀强磁场区域△ABC ,A 点坐标为(0,3a ),C 点坐标为(0,﹣3a ),B 点坐标为(23a -,-3a ).在直角坐标系xOy 的第一象限内,加上方向沿y 轴正方向、场强大小为E=Bv 0的匀强电场,在x=3a 处垂直于x 轴放置一平面荧光屏,其与x 轴的交点为Q .粒子束以相同的速度v 0由O 、C 间的各位置垂直y 轴射入,已知从y 轴上y =﹣2a 的点射入磁场的粒子在磁场中的轨迹恰好经过O 点.忽略粒子间的相互作用,不计粒子的重力. (1)求粒子的比荷;(2)求粒子束射入电场的纵坐标范围;(3)从什么位置射入磁场的粒子打到荧光屏上距Q 点最远?求出最远距离.【答案】(1)0v Ba(2)0≤y≤2a (3)78y a =,94a【解析】 【详解】(1)由题意可知, 粒子在磁场中的轨迹半径为r =a 由牛顿第二定律得Bqv 0=m 2v r故粒子的比荷v q m Ba= (2)能进入电场中且离O 点上方最远的粒子在磁场中的运动轨迹恰好与AB 边相切,设粒子运动轨迹的圆心为O ′点,如图所示.由几何关系知O ′A =r ·ABBC=2a 则OO ′=OA -O ′A =a即粒子离开磁场进入电场时,离O 点上方最远距离为OD =y m =2a所以粒子束从y 轴射入电场的范围为0≤y ≤2a (3)假设粒子没有射出电场就打到荧光屏上,有3a =v 0·t 02019222qE y t a a m ==>, 所以,粒子应射出电场后打到荧光屏上粒子在电场中做类平抛运动,设粒子在电场中的运动时间为t ,竖直方向位移为y ,水平方向位移为x ,则 水平方向有x =v 0·t竖直方向有212qE y t m=代入数据得x =2ay设粒子最终打在荧光屏上的点距Q 点为H ,粒子射出电场时与x 轴的夹角为θ,则002tan y x qE x v m v y v v aθ⋅===有H =(3a -x )·tan θ=(32)2a y y -当322a y y -=时,即y =98a 时,H 有最大值 由于98a <2a ,所以H 的最大值H max =94a ,粒子射入磁场的位置为y =98a -2a =-78a4.如图所示,一匀强磁场磁感应强度为B ;方向向里,其边界是半径为R 的圆,AB 为圆的一直径.在A 点有一粒子源向圆平面内的各个方向发射质量m 、电量-q 的粒子,粒子重力不计.(1)有一带电粒子以的速度垂直磁场进入圆形区域,恰从B 点射出.求此粒子在磁场中运动的时间.(2)若磁场的边界是绝缘弹性边界(粒子与边界碰撞后将以原速率反弹),某粒子沿半径方向射入磁场,经过2次碰撞后回到A点,则该粒子的速度为多大?(3)若R=3cm、B=0.2T,在A点的粒子源向圆平面内的各个方向发射速度均为3×105m/s、比荷为108C/kg的粒子.试用阴影图画出粒子在磁场中能到达的区域,并求出该区域的面积(结果保留2位有效数字).【答案】(1)(2)(3)【解析】【分析】(1)根据洛伦兹力提供向心力,求出粒子的半径,通过几何关系得出圆弧所对应的圆心角,根据周期公式,结合t=T求出粒子在磁场中运动的时间.(2)粒子径向射入磁场,必定径向反弹,作出粒子的轨迹图,通过几何关系求出粒子的半径,从而通过半径公式求出粒子的速度.(3)根据粒子的半径公式求出粒子的轨道半径,作出粒子轨迹所能到达的部分,根据几何关系求出面积.【详解】(1)由得r1=2R粒子的运动轨迹如图所示,则α=因为周期.运动时间.(2)粒子运动情况如图所示,β=.r2=R tanβ=R由得(3)粒子的轨道半径r3==1.5cm粒子到达的区域为图中的阴影部分区域面积为S=πr 32+2×π(2r 3)2−r 32=9.0×10-4m 2【点睛】本题考查了带电粒子在磁场中的运动问题,需掌握粒子的半径公式和周期公式,并能画出粒子运动的轨迹图,结合几何关系求解.该题对数学几何能力要求较高,需加强这方面的训练.5.如图所示,在竖直面内半径为R 的圆形区域内存在垂直于面向里的匀强磁场,其磁感应强度大小为B ,在圆形磁场区域内水平直径上有一点P ,P 到圆心O 的距离为2R,在P 点处有一个发射正离子的装置,能连续不断地向竖直平面内的各方向均匀地发射出速率不同的正离子. 已知离子的质量均为m ,电荷量均为q ,不计离子重力及离子间相互作用力,求:(1)若所有离子均不能射出圆形磁场区域,求离子的速率取值范围; (2)若离子速率大小02BqRv m=,则离子可以经过的磁场的区域的最高点与最低点的高度差是多少。
高中物理力学压轴题及解析
高中物理力学压轴题及解析高中物理力学是高中阶段物理课程的重要组成部分,压轴题往往考察学生对力学知识的综合运用能力。
本文将针对高中物理力学压轴题,给出详细的题目及解析,帮助同学们巩固力学知识,提高解题能力。
一、高中物理力学压轴题题目:一质量为m的小车,在水平地面上受到一恒力F作用,从静止开始加速运动。
已知小车所受阻力与速度成正比,比例系数为k。
求小车在力F作用下的加速度a与速度v的关系。
二、解析1.首先,根据题目描述,小车受到的合力F合= F - kv,其中F为恒力,kv为阻力。
2.根据牛顿第二定律,合力等于质量乘以加速度,即F合= ma。
3.将合力表达式代入牛顿第二定律,得到ma = F - kv。
4.整理得到加速度a的表达式:a = (F - kv) / m。
5.由于小车从静止开始加速,可以使用初速度为0的匀加速直线运动公式v = at,将加速度a代入,得到v = (F - kv)t / m。
6.进一步整理得到速度v与时间t的关系:v = (F/m)t - (k/m)t^2。
7.由于要求速度v与加速度a的关系,可以将v对a求导,得到dv/da = (F/m) - 2(k/m)t。
8.令dv/da = 0,求得极值点,即t = F / (2km)。
将此值代入v的表达式,得到v = F^2 / (4km)。
9.因此,小车在力F作用下的加速度a与速度v的关系为:a = F / m - 2k/m * v。
三、总结通过对本题的解析,我们可以发现,解决这类力学压轴题的关键在于熟练运用牛顿第二定律、运动学公式,以及掌握阻力与速度成正比的关系。
此外,同学们在解题过程中要注意合理运用数学知识,如求导、求极值等,以提高解题速度和准确度。
注意:本文所提供的题目及解析仅供参考,实际考试题目可能有所不同。
各高考物理压轴题精编附有祥解36道
各省市高考物理压轴题精编(附有祥解)1、如图所示,一质量为 M 长为I 的长方形木板B 放在光滑的水平地面上,在其右端放一质量为m 的小木块A , m 〈 M 现以地面为参照系,给A 和B以大小相等、方向相反的初速度 (如图5),使A 开始向左运动、 开始向右运动,但最后 A 刚好没有滑离L 板。
以地面为参照系。
(1) 若已知A 和B 的初速度大小为v o ,求它们最后的速度的大小和 方向。
(2) 若初速度的大小未知,求小木块A 向左运动到达的最远处(从地面上看)离出发点的距离。
解法1:(1)AM m 、亠亠亠 解得: v v o , 方向向右 M m(2) A 在B 板的右端时初速度向左,而到达程中必经历向左作减速运动直到速度为零,B 板左端时的末速度向右,可见 A 在运动过 再向右作加速运动直到速度为 V 的两个阶段。
设l i 为A 开始运动到速度变为零过程中向左运动的路程,本题第(2)问的解法有很多种,上述解法 2只需运用三条独立方程即可解得结果,显然是比较简捷的解法。
2、如图所示,长木板 A 右边固定一个挡板,包括挡板在内的总质量为 光滑的水平面上,小木块 B 质量为M ,从A 的左端开始以初度。
设此速度为v , A 和B 的初速度的大小为 V o ,则由动量守恒可得:Mv 0 mv 0 (M m)v过程中向右运动的路程,L 为A 从开始运动到刚到达 B 的最左端的过程中 B 运动的路程,如 A 与B之间的滑动摩擦力为f ,则由功能关系可知: 1 2 Mv 2 2 图6所示。
设 对于 对于Afl l 12 fL mv 0 2 1 2 2mv o fl 21 2mv2由几何关系 (I 1 I 2) 由①、②、 ③、④、⑤式解得 解法2: 对木块A 和木板 fl 〔(M m)v 2 2由①③⑦式即可解得结果ml4MB 组成的系统,由能量守恒定律得:1 2 -(M m)v 2 ⑦2M m l11l4Ml iB 吕風化h ---------- 1---------------------- 尹ffl 5刚好没有滑离B 板,表示当A 滑到B 板的最左端时,A 、B 具有相同的速I 2为A 从速度为零增加到速度为 V 的1? _________n1 -------------- 1 1 1 1 1 1 111 - _ 1h1.5M ,静止在故在某一段时间里 B 运动方向是向左的条件是2V p 15g2V 0I 3 -⑧20g3、光滑水平面上放有如图所示的用绝缘材料料成的型滑板,(平面部分足够长)速度V o 在A 上滑动,滑到右端与挡板发生碰撞, 已知碰撞过程时间极短,碰后木块B 恰好滑到A 的左端停止,已知 B 与A 间的动摩擦因数为,B 在A 板上单程滑行长度为I ,求:…3v 0 (1) 若-,在B 与挡板碰撞后的运动过程中,摩擦力对木板A 做正功还是负160g功?做多少功?(2) 讨论A 和B 在整个运动过程中,是否有可能在某一段时间里运动方向是向左的, 如果不可能,说明理由;如果可能,求出发生这种情况的条件。
高考物理法拉第电磁感应定律-经典压轴题含答案解析
高考物理法拉第电磁感应定律-经典压轴题含答案解析一、法拉第电磁感应定律1.如图所示,两根相距为L 的光滑平行金属导轨CD 、EF 固定在水平面内,并处在竖直向下的匀强磁场中,导轨足够长且电阻不计.在导轨的左端接入阻值为R 的定值电阻,将质量为m 、电阻可忽略不计的金属棒MN 垂直放置在导轨上,可以认为MN 棒的长度与导轨宽度相等,且金属棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好,不计空气阻力.金属棒MN 以恒定速度v 向右运动过程中,假设磁感应强度大小为B 且保持不变,为了方便,可认为导体棒中的自由电荷为正电荷.(1)请根据法拉第电磁感应定律,推导金属棒MN 中的感应电动势E ;(2)在上述情景中,金属棒MN 相当于一个电源,这时的非静电力与棒中自由电荷所受洛伦兹力有关.请根据电动势的定义,推导金属棒MN 中的感应电动势E .(3)请在图中画出自由电荷所受洛伦兹力示意图.我们知道,洛伦兹力对运动电荷不做功.那么,金属棒MN 中的自由电荷所受洛伦兹力是如何在能量转化过程中起到作用的呢?请结合图中自由电荷受洛伦兹力情况,通过计算分析说明.【答案】(1)E BLv =;(2)v E BL =(3)见解析 【解析】 【分析】(1)先求出金属棒MN 向右滑行的位移,得到回路磁通量的变化量∆Φ ,再由法拉第电磁感应定律求得E 的表达式;(2)棒向右运动时,电子具有向右的分速度,受到沿棒向下的洛伦兹力,1v f e B =,棒中电子在洛伦兹力的作用下,电子从M 移动到N 的过程中,非静电力做功v W e Bl =,根据电动势定义WE q=计算得出E. (3)可以从微观的角度求出水平和竖直方向上的洛伦兹力做功情况,在比较整个过程中做功的变化状况. 【详解】(1)如图所示,在一小段时间∆t 内,金属棒MN 的位移 x v t ∆=∆这个过程中线框的面积的变化量S L x Lv t ∆=∆=∆ 穿过闭合电路的磁通量的变化量B S BLv t ∆Φ=∆=∆根据法拉第电磁感应定律 E t∆Φ=∆ 解得 E BLv =(2)如图所示,棒向右运动时,正电荷具有向右的分速度,受到沿棒向上的洛伦兹力1v f e B =,f 1即非静电力在f 的作用下,电子从N 移动到M 的过程中,非静电力做功v W e BL =根据电动势定义 W E q= 解得 v E BL =(3)自由电荷受洛伦兹力如图所示.设自由电荷的电荷量为q ,沿导体棒定向移动的速率为u .如图所示,沿棒方向的洛伦兹力1f q B =v ,做正功11ΔΔW f u t q Bu t =⋅=v 垂直棒方向的洛伦兹力2f quB =,做负功22ΔΔW f v t quBv t =-⋅=-所以12+=0W W ,即导体棒中一个自由电荷所受的洛伦兹力做功为零.1f 做正功,将正电荷从N 端搬运到M 端,1f 相当于电源中的非静电力,宏观上表现为“电动势”,使电源的电能增加;2f 做负功,宏观上表现为安培力做负功,使机械能减少.大量自由电荷所受洛伦兹力做功的宏观表现是将机械能转化为等量的电能,在此过程中洛伦兹力通过两个分力做功起到“传递”能量的作用. 【点睛】本题较难,要从电动势定义的角度上去求电动势的大小,并学会从微观的角度分析带电粒子的受力及做功情况.2.如图()a ,平行长直导轨MN 、PQ 水平放置,两导轨间距0.5L m =,导轨左端MP 间接有一阻值为0.2R =Ω的定值电阻,导体棒ab 质量0.1m kg =,与导轨间的动摩擦因数0.1μ=,导体棒垂直于导轨放在距离左端 1.0d m =处,导轨和导体棒电阻均忽略不计.整个装置处在范围足够大的匀强磁场中,0t =时刻,磁场方向竖直向下,此后,磁感应强度B 随时间t 的变化如图()b 所示,不计感应电流磁场的影响.当3t s =时,突然使ab 棒获得向右的速度08/v m s =,同时在棒上施加一方向水平、大小可变化的外力F ,保持ab 棒具有大小为恒为24/a m s =、方向向左的加速度,取210/g m s =.()1求0t =时棒所受到的安培力0F ;()2分析前3s 时间内导体棒的运动情况并求前3s 内棒所受的摩擦力f 随时间t 变化的关系式;()3从0t =时刻开始,当通过电阻R 的电量 2.25q C =时,ab 棒正在向右运动,此时撤去外力F ,此后ab 棒又运动了2 6.05s m =后静止.求撤去外力F 后电阻R 上产生的热量Q .【答案】(1)0 0.025F N =,方向水平向右(2) ()0.01252?f t N =-(3) 0.195J【解析】 【详解】 解:()1由图b 知:0.20.1T /s 2B t V V == 0t =时棒的速度为零,故回路中只有感生感应势为:0.05V B E Ld t tΦ===V V V V感应电流为:0.25A EI R==可得0t =时棒所受到的安培力:000.025N F B IL ==,方向水平向右;()2ab 棒与轨道间的最大摩擦力为:00.10.025N m f mg N F μ==>=故前3s 内导体棒静止不动,由平衡条件得: f BIL =由图知在03s -内,磁感应强度为:00.20.1B B kt t =-=- 联立解得: ()0.01252(3s)f t N t =-<;()3前3s 内通过电阻R 的电量为:10.253C 0.75C q I t V =⨯=⨯=设3s 后到撤去外力F 时又运动了1s ,则有:11BLs q q I t R RΦ-===V V &解得:16m s =此时ab 棒的速度设为1v ,则有:221012v v as -=解得:14m /s v =此后到停止,由能量守恒定律得: 可得:21210.195J 2Q mv mgs μ=-=3.如图所示,ACD 、EFG 为两根相距L =0.5m 的足够长的金属直角导轨,它们被竖直固定在绝缘水平面上,CDGF 面与水平面夹角θ=300.两导轨所在空间存在垂直于CDGF 平面向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B`=1T .两根长度也均为L =0.5m 的金属细杆ab 、cd 与导轨垂直接触形成闭合回路,ab 杆的质量m 1未知,cd 杆的质量m 2=0.1kg ,两杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ=36,两金属细杆的电阻均为R =0.5Ω,导轨电阻不计.当ab 以速度v 1沿导轨向下匀速运动时,cd 杆正好也向下匀速运动,重力加速度g 取10m/s 2.(1)金属杆cd 中电流的方向和大小 (2)金属杆ab 匀速运动的速度v 1 和质量m 1【答案】I =5A 电流方向为由d 流向c; v 1=10m/s m 1=1kg 【解析】 【详解】(1)由右手定则可知cd 中电流方向为由d 流向c对cd 杆由平衡条件可得:μ=+0022安sin 60(cos 60)m g m g F=安F BLI联立可得:I =5A (2) 对ab: 由 =12BLv IR得 110m/s v = 分析ab 受力可得: 0011sin 30cos 30m g BLI m g μ=+解得: m 1=1kg4.如图所示,两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L =1m ,导轨平面与水平面成θ=30︒角,上端连接 1.5R =Ω的电阻.质量为m =0.2kg 、阻值0.5r =Ω的金属棒ab 放在两导轨上,与导轨垂直并接触良好,距离导轨最上端d =4m ,整个装置处于匀强磁场中,磁场的方向垂直导轨平面向上.(1)若磁感应强度B=0.5T ,将金属棒释放,求金属棒匀速下滑时电阻R 两端的电压; (2)若磁感应强度的大小与时间成正比,在外力作用下ab 棒保持静止,当t =2s 时外力恰好为零.求ab 棒的热功率;(3)若磁感应强度随时间变化的规律是()0.05cos100B t T π=,在平行于导轨平面的外力F 作用下ab 棒保持静止,求此外力F 的最大值。
2023年高考物理压轴题电路大题含答案
2023年高考物理压轴题电路大题含答案1. 问题描述:一辆汽车在特定道路上匀速行驶,通过一个含有两个电阻的电路。
电路图如下所示:![电路图](circuit.png)电路中的电阻分别为R₁ = 4Ω 和 R₂ = 6Ω。
汽车的电源电压为12V。
1.1 计算题:求解以下两个问题:- 问题1:求解电路中的总电流(I₁)。
- 问题2:当电流通过R₁和R₂时,求解R₁上的电压(V₁)和R₂上的电压(V₂)。
2. 解答:2.1 问题1:求解电路中的总电流(I₁)。
根据欧姆定律,电流(I)与电压(U)和电阻(R)之间的关系为:I = U / R由于电压(U₁)等于电压(U₂),可以得到以下公式:I₁ = U / (R₁ + R₂)= 12V / (4Ω + 6Ω)= 1.2A所以,电路中的总电流(I₁)为1.2安培。
2.2 问题2:求解R₁上的电压(V₁)和R₂上的电压(V₂)。
根据欧姆定律,电压(U)与电流(I)和电阻(R)之间的关系为:U = I * R根据问题1中的结果,我们知道电路中的总电流(I₁)为1.2安培。
因此:V₁ = I₁ * R₁= 1.2A * 4Ω= 4.8VV₂ = I₁ * R₂= 1.2A * 6Ω= 7.2V所以,R₁上的电压(V₁)为4.8伏特,R₂上的电压(V₂)为7.2伏特。
以上就是2023年高考物理压轴题电路大题的答案。
注意:本文档中的电路图仅供参考,并可能与实际题目不完全相符。
请参考实际题目中的电路图和题目要求进行解答。
高考物理法拉第电磁感应定律-经典压轴题附答案解析
(2)在0~4s时间内通过电阻R的电荷量q;
(3)在0~5s时间内金属棒ab产生的焦耳热Q。
【答案】(1) (2) (3)
【解析】(1)棒进入磁场之前对ab受力分析由牛顿第二定律得
由匀变速直线位移与时间关系
则由匀变速直线运动速度与时间 Nhomakorabea系得金属棒受到的安培力
(2)由上知,棒进人磁场时 ,则金属棒作匀速运动,匀速运动时间
F安=BLI
根据闭合电路欧姆定律有:
I=
联立解得解得F安=4 N
所以克服安培力做功:
而Q=W安,故该过程中产生的焦耳热Q=3.2 J
(3)设线框出磁场区域的速度大小为v1,则根据运动学关系有:
而根据牛顿运动定律可知:
联立整理得:
(M+m)( -v2)=(M-m)g·2L
线框穿过磁场区域过程中,力F和安培力都是变力,根据动能定理有:
【答案】(1)1.2 V(2)3.2 J(3)0.9 J
【解析】
【详解】
(1)线框eb边以v=4.0 m/s的速度进入磁场并匀速运动,产生的感应电动势为:
因为e、b两点间作为等效电源,则e、b两点间的电势差为外电压:
Ueb= E=1.2 V.
(2)线框进入磁场后立即做匀速运动,并匀速穿过磁场区,线框受安培力:
对棒2: 安
解得:
(2)对棒1和2的系统,动量守恒,则最后稳定时:
解得:
(3)对棒2,由动量定理: ,其中
解得:
(4)由 、 、
联立解得:
又
解得:
则稳定后两棒的距离:
8.如图所示,两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L=1m,导轨平面与水平面成 =30角,上端连接 的电阻.质量为m=0.2kg、阻值 的金属棒ab放在两导轨上,与导轨垂直并接触良好,距离导轨最上端d=4m,整个装置处于匀强磁场中,磁场的方向垂直导轨平面向上.
高考物理带电粒子在磁场中的运动压轴难题综合题及答案解析
高考物理带电粒子在磁场中的运动压轴难题综合题及答案解析一、带电粒子在磁场中的运动压轴题1.如图所示,在一直角坐标系xoy 平面内有圆形区域,圆心在x 轴负半轴上,P 、Q 是圆上的两点,坐标分别为P (-8L ,0),Q (-3L ,0)。
y 轴的左侧空间,在圆形区域外,有一匀强磁场,磁场方向垂直于xoy 平面向外,磁感应强度的大小为B ,y 轴的右侧空间有一磁感应强度大小为2B 的匀强磁场,方向垂直于xoy 平面向外。
现从P 点沿与x 轴正方向成37°角射出一质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子,带电粒子沿水平方向进入第一象限,不计粒子的重力。
求: (1)带电粒子的初速度;(2)粒子从P 点射出到再次回到P 点所用的时间。
【答案】(1)8qBLv m=;(2)41(1)45m t qB π=+ 【解析】 【详解】(1)带电粒子以初速度v 沿与x 轴正向成37o 角方向射出,经过圆周C 点进入磁场,做匀速圆周运动,经过y 轴左侧磁场后,从y 轴上D 点垂直于y 轴射入右侧磁场,如图所示,由几何关系得:5sin37o QC L =15sin37OOQO Q L ==在y 轴左侧磁场中做匀速圆周运动,半径为1R ,11R OQ QC =+21v qvB m R =解得:8qBLv m=; (2)由公式22v qvB m R =得:2mv R qB =,解得:24R L =由24R L =可知带电粒子经过y 轴右侧磁场后从图中1O 占垂直于y 轴射放左侧磁场,由对称性,在y 圆周点左侧磁场中做匀速圆周运动,经过圆周上的E 点,沿直线打到P 点,设带电粒子从P 点运动到C 点的时间为1t5cos37o PC L =1PCt v=带电粒子从C 点到D 点做匀速圆周运动,周期为1T ,时间为2t12mT qBπ=2137360oo t T = 带电粒子从D 做匀速圆周运动到1O 点的周期为2T ,所用时间为3t22·2m mT q B qBππ== 3212t T =从P 点到再次回到P 点所用的时间为t12222t t t t =++联立解得:41145mt qB π⎛⎫=+⎪⎝⎭。
高考物理压轴题集及详解(63道精选题)
1、(20分)如图1所示,PR 是一块长为L =4 m 的绝缘平板固定在水平地面上,整个空间有一个平行于PR 的匀强电场E ,在板的右半部分有一个垂直于纸面向外的匀强磁场B ,一个质量为m =0.1 kg ,带电量为q =0.5 C 的物体,从板的P 端由静止开始在电场力和摩擦力的作用下向右做匀加速运动,进入磁场后恰能做匀速运动。
当物体碰到板R 端的挡板后被弹回,若在碰撞瞬间撤去电场,物体返回时在磁场中仍做匀速运动,离开磁场后做匀减速运动停在C 点,PC =L/4,物体与平板间的动摩擦因数为μ=0.4,取g=10m/s 2 ,求:(1)判断物体带电性质,正电荷还是负电荷?(2)物体与挡板碰撞前后的速度v 1和v 2(3)磁感应强度B 的大小(4)电场强度E 的大小和方向2、(10分)如图2—14所示,光滑水平桌面上有长L=2m 的木板C ,质量m c =5kg ,在其正中央并排放着两个小滑块A 和B ,m A =1kg ,m B =4kg ,开始时三物都静止.在A 、B 间有少量塑胶炸药,爆炸后A 以速度6m /s 水平向左运动,A 、B中任一块与挡板碰撞后,都粘在一起,不计摩擦和碰撞时间,求:(1)当两滑块A 、B 都与挡板碰撞后,C 的速度是多大?(2)到A 、B 都与挡板碰撞为止,C 的位移为多少?3、(10分)如图17,为了测量小木板和斜面间的摩擦因数,某同学设计如图所示实验,在小木板上固定一个轻弹簧,弹簧下端吊一个光滑小球,弹簧长度方向与斜面平行,现将木板连同弹簧、小球放在斜面上,用手固定木板时,弹簧示数为F 1,放手后,木板沿斜面下滑,稳定后弹簧示数为F 2,测得斜面斜角为θ,则木板与斜面间动摩擦因数为多少?(斜面体固定在地面上)4、有一倾角为θ的斜面,其底端固定一挡板M ,另有三个木块A 、B 和C ,它们的质量分别为m A =m B =m ,m c =3 m ,它们与斜面间的动摩擦因数都相同.其中木块A 连接一轻弹簧放于斜面上,并通过轻弹簧与挡板M 相连,如图所示.开始时,木块A 静止在P 处,弹簧处于自然伸长状态.木块B 在Q 点以初速度v 0向下运动,P 、Q 间的距离为L.已知木块B 在下滑过程中做匀速直线运动,与木块A 相碰后立刻一起向下运动,但不粘连,它们到达一个最低点后又向上运动,木块B 向上运动恰好能回到Q 点.若木块A 静止于P 点,木块C 从Q 点开始以初速度032v 向下运动,经历同样过程,最后木块C 停在斜面上的R 点,求P 、R 间的距离L ′的大小。
高中物理压轴题05 带电粒子在电场中运动(解析版)
压轴题05带电粒子在电场中的运动1.本专题是电场的典型题型,包括应用静电力的知识解决实际问题。
高考中既可以在选择题中命题,更会在计算题中命题。
2024年高考对于电场的考查仍然是热点。
2.通过本专题的复习,不仅利于完善学生的知识体系,也有利于培养学生的物理核心素养。
3.用到的相关知识有:电场力的性质、电场力能性质、带电粒子在电场中的平衡、加速、偏转等。
近几年的高考命题中一直都是以压轴题的形式存在,重点考查类型静电场的性质,电容器的动态分析,电场中的图像问题,带电粒子在电场中的运动问题,力电综合问题等。
考向一:静电场力的性质1.库仑定律(1)内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上.(2)表达式:F=k q1q2r2,式中k=9.0×109N·m2/C2,叫做静电力常量.(3)适用条件:真空中的点电荷.①在空气中,两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况,可以直接应用公式;②当两个带电体的间距远大于本身的大小时,可以把带电体看成点电荷.(4)库仑力的方向:由相互作用的两个带电体决定,且同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.(5)应用库仑定律的四条提醒a.在用库仑定律公式进行计算时,无论是正电荷还是负电荷,均代入电量的绝对值计算库仑力的大小.b.两个点电荷间相互作用的库仑力满足牛顿第三定律,大小相等、方向相反.c.库仑力存在极大值,由公式F=k q1q2r2可以看出,在两带电体的间距及电量之和一定的条件下,当q1=q2时,F最大.d.对于两个带电金属球,要考虑金属球表面电荷的重新分布.2.电场强度的三个公式的比较电场强度――――→点电荷电场E =k Q r 2―――→任何电场E =F q ―――→匀强电场E =U d ――→叠加平行四边形定则3.电场强度的计算与叠加在一般情况下可由上述三个公式计算电场强度,但在求解带电圆环、带电平面等一些特殊带电体产生的电场强度时,上述公式无法直接应用。
高中物理压轴题04 用动量和能量的观点解题(解析版)
压轴题04用动量和能量的观点解题1.本专题是动量和能量观点的典型题型,包括应用动量定理、动量守恒定律,系统能量守恒定律解决实际问题。
高考中既可以在选择题中命题,更会在计算题中命题。
2024年高考对于动量和能量的考查仍然是热点。
2.通过本专题的复习,不仅利于完善学生的知识体系,也有利于培养学生的物理核心素养。
3.用到的相关知识有:动量定理、动量守恒定律、系统机械能守恒定律、能量守恒定律等。
近几年的高考命题中一直都是以压轴题的形式存在,重点考查类型为弹性碰撞,完全非弹性碰撞,爆炸问题等。
考向一:动量定理处理多过程问题1.动量定理不仅适用于恒定的力,也适用于随时间变化的力.这种情况下,动量定理中的力F应理解为变力在作用时间内的平均值。
2.动量定理的表达式F·Δt=Δp是矢量式,运用它分析问题时要特别注意冲量、动量及动量变化量的方向,公式中的F是物体或系统所受的合力。
3.应用动量定理解释的两类物理现象(1)当物体的动量变化量一定时,力的作用时间Δt越短,力F就越大,力的作用时间Δt越长,力F就越小,如玻璃杯掉在水泥地上易碎,而掉在沙地上不易碎。
(2)当作用力F一定时,力的作用时间Δt越长,动量变化量Δp越大,力的作用时间Δt越短,动量变化量Δp越小。
4.应用动量定理解题的一般步骤(1)明确研究对象和研究过程。
研究过程既可以是全过程,也可以是全过程中的某一阶段。
(2)进行受力分析.只分析研究对象以外的物体施加给研究对象的力,不必分析内力。
(3)规定正方向。
(4)写出研究对象的初、末动量和合外力的冲量(或各外力在各个阶段的冲量的矢量和),根据动量定理列方程求解.考向二:动量守恒定律弹性碰撞问题两球发生弹性碰撞时应满足动量守恒和机械能守恒。
以质量为m1、速度为v1的小球与质量为m2的静止小球发生正面弹性碰撞为例,则有m1v1=m1v′1+m2v′2①12m 1v 21=12m 1v ′21+12m 2v ′22②由①②得v ′1=m 1-m 2v 1m 1+m 2v ′2=2m 1v 1m 1+m 2结论:①当m 1=m 2时,v ′1=0,v ′2=v 1,两球碰撞后交换了速度。
2023年重庆高考物理压轴题解析
2023年重庆高考物理压轴题解析2023年重庆高考物理压轴题是考生备受关注的焦点。
本文将对该题进行详细解析,帮助考生更好地理解和应对这道题目。
题目:某物体在水平地面上做直线运动,其速度随时间变化的图象如下图所示。
已知物体在t=0时刻的位置为原点O,速度为v0。
根据图象回答以下问题:1. 物体在t=0到t=4s的位移是多少?2. 物体在t=4s时的加速度是多少?3. 物体在t=4s到t=8s的位移是多少?4. 物体在t=8s时的加速度是多少?解析:根据题目所给的速度-时间图象,我们可以得到以下结论:1. 物体在t=0到t=4s的位移是速度-时间图象下的面积。
根据图象可知,在t=0到t=4s的时间段内,速度保持为v0,即匀速直线运动。
因此,位移等于速度乘以时间,即位移= v0 × (4-0) = 4v0。
2. 物体在t=4s时的加速度可以通过速度-时间图象的斜率来确定。
根据图象可知,在t=4s时,速度的斜率为0,即速度不再变化,因此加速度为0。
3. 物体在t=4s到t=8s的位移同样可以通过速度-时间图象下的面积来计算。
根据图象可知,在t=4s到t=8s的时间段内,速度保持为-v0,即匀速直线运动。
因此,位移等于速度乘以时间,即位移= -v0 × (8-4) = -4v0。
4. 物体在t=8s时的加速度同样可以通过速度-时间图象的斜率来确定。
根据图象可知,在t=8s时,速度的斜率为0,即速度不再变化,因此加速度为0。
综上所述,根据给定的速度-时间图象,我们得出以下结论:1. 物体在t=0到t=4s的位移为4v0;2. 物体在t=4s时的加速度为0;3. 物体在t=4s到t=8s的位移为-4v0;4. 物体在t=8s时的加速度为0。
这道题目考察了考生对速度-时间图象的理解和运用能力。
通过分析图象,我们可以得出物体的位移和加速度的变化情况。
同时,这道题目也考察了考生对匀速直线运动的基本概念的掌握程度。
2024届高考物理压轴题专项训练:用力学三大观点处理多过程问题(解析版)(共23页)
压轴题用力学三大观点处理多过程问题1.用力学三大观点(动力学观点、能量观点和动量观点)处理多过程问题在高考物理中占据核心地位,是检验学生物理思维能力和综合运用知识解决实际问题能力的重要标准。
2.在命题方式上,高考通常会通过设计包含多个物理过程、涉及多个力学观点的复杂问题来考查学生的综合能力。
这些问题可能涉及物体的运动状态变化、能量转换和守恒、动量变化等多个方面,要求考生能够灵活运用力学三大观点进行分析和解答。
3.备考时,学生应首先深入理解力学三大观点的基本原理和应用方法,掌握相关的物理公式和定理。
其次,要通过大量的练习来提高自己分析和解决问题的能力,特别是要注重对多过程问题的训练,学会将复杂问题分解为多个简单过程进行分析和处理。
考向一:三大观点及相互联系考向二:三大观点的选用原则力学中首先考虑使用两个守恒定律。
从两个守恒定律的表达式看出多项都是状态量(如速度、位置),所以守恒定律能解决状态问题,不能解决过程(如位移x,时间t)问题,不能解决力(F)的问题。
(1)若是多个物体组成的系统,优先考虑使用两个守恒定律。
(2)若物体(或系统)涉及速度和时间,应考虑使用动量定理。
(3)若物体(或系统)涉及位移和时间,且受到恒力作用,应考虑使用牛顿运动定律。
(4)若物体(或系统)涉及位移和速度,应考虑使用动能定理,系统中摩擦力做功时应用摩擦力乘以相对路程,动能定理解决曲线运动和变加速运动特别方便。
考向三:用三大观点的解物理题要掌握的科学思维方法1.多体问题--要正确选取研究对象,善于寻找相互联系选取研究对象和寻找相互联系是求解多体问题的两个关键。
选取研究对象后需根据不同的条件采用隔离法,即把研究对象从其所在的系统中抽离出来进行研究;或采用整体法,即把几个研究对象组成的系统作为整体进行研究;或将隔离法与整体法交叉使用。
通常,符合守恒定律的系统或各部分运动状态相同的系统,宜采用整体法;在需讨论系统各部分间的相互作用时,宜采用隔离法;对于各部分运动状态不同的系统,应慎用整体法。
高考物理电磁感应现象压轴难题综合题含答案解析
高考物理电磁感应现象压轴难题综合题含答案解析一、高中物理解题方法:电磁感应现象的两类情况1.如图所示,水平放置的两根平行光滑金属导轨固定在平台上导轨间距为1m ,处在磁感应强度为2T 、竖直向下的匀强磁场中,平台离地面的高度为h =3.2m 初始时刻,质量为2kg 的杆ab 与导轨垂直且处于静止,距离导轨边缘为d =2m ,质量同为2kg 的杆cd 与导轨垂直,以初速度v 0=15m/s 进入磁场区域最终发现两杆先后落在地面上.已知两杆的电阻均为r =1Ω,导轨电阻不计,两杆落地点之间的距离s =4m (整个过程中两杆始终不相碰)(1)求ab 杆从磁场边缘射出时的速度大小; (2)当ab 杆射出时求cd 杆运动的距离;(3)在两根杆相互作用的过程中,求回路中产生的电能.【答案】(1) 210m/s v =;(2) cd 杆运动距离为7m ; (3) 电路中损耗的焦耳热为100J . 【解析】 【详解】(1)设ab 、cd 杆从磁场边缘射出时的速度分别为1v 、2v设ab 杆落地点的水平位移为x ,cd 杆落地点的水平位移为x s +,则有2h x v g =2h x s v g+=根据动量守恒012mv mv mv =+求得:210m/s v =(2)ab 杆运动距离为d ,对ab 杆应用动量定理1BIL t BLq mv ==设cd 杆运动距离为d x +∆22BL xq r r∆Φ∆== 解得1222rmv x B L ∆=cd 杆运动距离为12227m rmv d x d B L+∆=+= (3)根据能量守恒,电路中损耗的焦耳热等于系统损失的机械能222012111100J 222Q mv mv mv =--=2.如图,在地面上方空间存在着两个水平方向的匀强磁场,磁场的理想边界ef 、gh 、pq 水平,磁感应强度大小均为B ,区域I 的磁场方向垂直纸面向里,区域Ⅱ的磁场方向向外,两个磁场的高度均为L ;将一个质量为m ,电阻为R ,对角线长为2L 的正方形金属线圈从图示位置由静止释放(线圈的d 点与磁场上边界f 等高,线圈平面与磁场垂直),下落过程中对角线ac 始终保持水平,当对角线ac 刚到达cf 时,线圈恰好受力平衡;当对角线ac 到达h 时,线圈又恰好受力平衡(重力加速度为g ).求:(1)当线圈的对角线ac 刚到达gf 时的速度大小;(2)从线圈释放开始到对角线ac 到达gh 边界时,感应电流在线圈中产生的热量为多少?【答案】(1)1224mgR v B L = (2)322442512m g R Q mgL B L=- 【解析】 【详解】(1)设当线圈的对角线ac 刚到达ef 时线圈的速度为1v ,则此时感应电动势为:112E B Lv =⨯感应电流:11E I R=由力的平衡得:12BI L mg ⨯= 解以上各式得:1224mgRv B L =(2)设当线圈的对角线ac 刚到达ef 时线圈的速度为2v ,则此时感应电动势2222E B Lv =⨯感应电流:22E I R=由力的平衡得:222BI L mg ⨯= 解以上各式得:22216mgRv B L =设感应电流在线圈中产生的热量为Q ,由能量守恒定律得:22122mg L Q mv ⨯-=解以上各式得:322442512m g R Q mgL B L =-3.电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化为电势能的装置,在不同的电源中,非静电力做功的本领也不相同,物理学中用电动势E 来表明电源的这种特性。
高考物理电磁感应现象压轴难题综合题附答案解析
高考物理电磁感应现象压轴难题综合题附答案解析一、高中物理解题方法:电磁感应现象的两类情况1.如图甲所示,MN 、PQ 两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ = 30°角固定,M 、P 之间接电阻箱R ,导轨所在空间存在匀强磁场,磁场方向垂直于轨道平面向上,磁感应强度为B = 1T .质量为m 的金属杆ab 水平放置在轨道上,其接入电路的电阻值为r ,现从静止释放杆ab ,测得最大速度为v m .改变电阻箱的阻值R ,得到v m 与R 的关系如图乙所示.已知轨距为L = 2m ,重力加速度g 取l0m/s 2,轨道足够长且电阻不计.求:(1)杆ab 下滑过程中流过R 的感应电流的方向及R =0时最大感应电动势E 的大小; (2)金属杆的质量m 和阻值r ;(3)当R =4Ω时,求回路瞬时电功率每增加2W 的过程中合外力对杆做的功W . 【答案】(1)电流方向从M 流到P ,E =4V (2)m =0.8kg ,r =2Ω (3)W =1.2J 【解析】本题考查电磁感应中的单棒问题,涉及动生电动势、闭合电路欧姆定律、动能定理等知识.(1)由右手定则可得,流过R 的电流方向从M 流到P 据乙图可得,R=0时,最大速度为2m/s ,则E m = BLv = 4V (2)设最大速度为v ,杆切割磁感线产生的感应电动势 E = BLv 由闭合电路的欧姆定律EI R r=+ 杆达到最大速度时0mgsin BIL θ-= 得 2222sin sin B L mg mg v R r B Lθθ=+ 结合函数图像解得:m = 0.8kg 、r = 2Ω(3)由题意:由感应电动势E = BLv 和功率关系2E P R r =+得222B L V P R r=+则22222221B L V B L V P R r R r∆=-++ 再由动能定理22211122W mV mV =- 得22()1.22m R r W P J B L +=∆=2.如图所示,一阻值为R 、边长为l 的匀质正方形导体线框abcd 位于竖直平面内,下方存在一系列高度均为l 的匀强磁场区,与线框平面垂直,各磁场区的上下边界及线框cd 边均磁场方向均与线框平面垂水平。
高考物理压轴题分析及求解方法(力学部分)
高考物理压轴题分析及求解方法一、力学部分【例1】【2017·新课标Ⅲ卷】(20分)如图,两个滑块A 和B 的质量分别为m A =1 kg 和m B =5 kg ,放在静止于水平地面上的木板的两端,两者与木板间的动摩擦因数均为μ1=0.5;木板的质量为m =4 kg ,与地面间的动摩擦因数为μ2=0.1。
某时刻A 、B 两滑块开始相向滑动,初速度大小均为v 0=3 m/s 。
A 、B 相遇时,A 与木板恰好相对静止。
设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小g =10 m/s 2。
求(1)B 与木板相对静止时,木板的速度;(2)A 、B 开始运动时,两者之间的距离。
审题:A 、B 摩擦系数相同,但B 的质量大于A 的质量,故B 对木板的摩擦力大于A 对木板的摩擦力,而木板受地面的摩擦力小于A 、B 对木板摩擦力的合力,故木板先向右加速,后与B 一起减速,而A 先向左减速,后向右加速。
关键:是物理过程分析,只要物理过程清楚了,解题思路就有了。
【解析】(1)滑块A 和B 在木板上滑动时,木板也在地面上滑动。
设A 、B 和木板所受的摩擦力大小分别为f 1、f 2和f 3,A 和B 相对于地面的加速度大小分别是a A 和a B ,木板相对于地面的加、B 速度大小为a 1。
在物块B 与木板达到共同速度前有① ② ③由牛顿第二定律得 ④ ⑤ ⑥设在t 1时刻,B 与木板达到共同速度,设大小为v 1。
由运动学公式有对B :⑦ 对木板:⑧联立①②③④⑤⑥⑦⑧式,代入已知数据得⑨ 10.4t s =(2)在t 1时间间隔内,B 相对于地面移动的距离为201112B B S v t a t =-⑩11A f m g μ=21B f m g μ=32()A B f m m m g μ=++1A A f m a =2B B f m a =2131f f f ma --=101B v v a t =-111v a t =1 1 m/s v =设在B 与木板达到共同速度v 1后,木板的加速度大小为a 2,对于B 与木板组成的体系,由牛顿第二定律有⑪由①②④⑤式知,A B a a =,再由⑦⑧可知,B 与木板达到共同速度时,A 的速度大小也为v 1,但运动方向与木板相反。
2023全国乙卷高考物理压轴题解析
2023全国乙卷高考物理压轴题解析2023全国乙卷高考物理压轴题解析一、引言2023年全国高考物理试题一直备受广大考生的关注。
特别是乙卷的压轴题更是成为了考生们讨论的热点。
在本文中,我们将对2023年全国乙卷高考物理压轴题进行深度解析,帮助考生们更好地理解和掌握这个题目。
二、题目概述2023年全国乙卷高考物理压轴题的题目是什么?让我们先来看一下这个题目的具体内容。
题目内容概括:某地区的一所学校,为了提倡节约能源和保护环境,将学校的照明系统改为LED灯。
LED灯的功率为5W,发光效率为50lm/W,假设该地区的电费为0.5元/kWh,请回答以下问题:1. 计算LED灯一年的运行成本,并与传统白炽灯进行对比;2. 通过计算灯泡的亮度,分析LED灯在照明效果上的优势。
接下来,我们将针对这个题目,进行深入的解析和探讨。
三、LED灯的能效分析我们来计算LED灯一年的运行成本。
LED灯的功率为5W,发光效率为50lm/W。
我们知道,能效是指单位能量产生的光效,其计算公式为:能效 = 光通量(lm)/功率(W)根据题目提供的数据,LED灯的能效为50lm/W。
那么LED灯一年的运行成本该如何计算呢?我们可以根据LED灯的功率和每小时的电费,来计算 LED灯每年的运行成本:LED灯每小时的耗电量 = 功率× 使用时间= 5W × 1h = 5WhLED灯每年的耗电量 = 每小时的耗电量× 365天= 5Wh × 365天LED灯每年的运行成本 = LED灯每年的耗电量× 电费 = LED灯每年的耗电量× 0.5元/kWh接下来,我们通过计算灯泡的亮度,分析LED灯在照明效果上的优势。
灯泡的亮度通常用光通量来表示,其单位为流明(lm)。
根据题目提供的发光效率,我们可以计算 LED灯和传统白炽灯的亮度:LED灯的光通量 = LED灯的功率× 发光效率= 5W × 50lm/W白炽灯的光通量 = 白炽灯的功率× 发光效率 = ...根据以上计算,我们可以得出 LED灯和白炽灯的亮度对比结果,并分析 LED灯在照明效果上的优势所在。
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高考物理压轴题(含详解答案)1、如图9-13所示,S 是粒子源,只能在纸面上的360°范围内发射速率相同、质量为m 、电量为q 的电子。
MN 是一块足够大的挡板,与S 相距OS = L 。
它们处在磁感强度为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,试求:(1)要电子能到达挡板,其发射速度至少应为多大?(2)若发射速率为meBL ,则电子击打在挡板上的范围怎样? 【解说】第一问甚简,电子能击打到挡板的临界情形是轨迹与挡板相切,此时 r min = 2L ; 在第二问中,先求得r = L ,在考查各种方向的初速所对应的轨迹与挡板相交的“最远”点。
值得注意的是,O 点上方的最远点和下方的最远点并不是相对O 点对称的。
【答案】(1)m2eBL ;(2)从图中O 点上方距O 点3L 处到O 点下方距O 点L 处的范围内。
2、如图9-14甲所示,由加速电压为U 的电子枪发射出的电子沿x 方向射入匀强磁场,要使电子经过x 下方距O 为L 且∠xOP = θ的P 点,试讨论磁感应强度B 的大小和方向的取值情况。
【解说】以一般情形论:电子初速度v 0与磁感应强度B 成任意夹角α ,电子应做螺旋运动,半径为r = eB sin mv 0α,螺距为d = eB cos mv 20απ,它们都由α 、B 决定(v 0 =e mU 2是固定不变的)。
我们总可以找到适当的半径与螺距,使P 点的位置满足L 、θ的要求。
电子运动轨迹的三维展示如图9-14乙所示。
如果P 点处于(乙图中)螺线轨迹的P 1位置,则α = θ ,B ∥OP ;如果P 点处于P 2或P 3位置,则α ≠ θ ,B 与OP 成一般夹角。
对于前一种情形,求解并不难——只要解L = kd (其中k = 1,2,3,…)方程即可;而对后一种情形,要求出B 的通解就难了,这里不做讨论。
此外,还有一种特解,那就是当B ⊥OP 时,这时的解法和【例题4】就完全重合了。
【答案】通解不定。
当B ∥OP 时,B =e mU 2L cos k 2θπ(其中k = 1,2,3,…);当B ⊥OP 时,B =emU 2L sin 2θ。
〖问题存疑〗两个特解能不能统一?3、如图12所示,PR 是一块长为L =4 m 的绝缘平板固定在水平地面上,整个空间有一个平行于PR 的匀强电场E ,在板的右半部分有一个垂直于纸面向外的匀强磁场B ,一个质量为m =0.1 kg ,带电量为q =0.5 C 的物体,从板的P 端由静止开始在电场力和摩擦力的作用下向右做匀加速运动,进入磁场后恰能做匀速运动。
当物体碰到板R 端的挡板后被弹回,若在碰撞瞬间撤去电场,物体返回时在磁场中仍做匀速运动,离开磁场后做匀减速运动停在C 点,PC =L/4,物体与平板间的动摩擦因数为μ=0.4,取g=10m/s 2 ,求:(1)判断物体带电性质,正电荷还是负电荷?(2)物体与挡板碰撞前后的速度v 1和v 2(3)磁感应强度B 的大小(4)电场强度E 的大小和方向解:(1)由于物体返回后在磁场中无电场,且仍做匀速运动,故知摩擦力为0,所以物体带正电荷.且:mg =qBv 2 ①(2)离开电场后,按动能定理,有:-μmg 4L =0-21mv 2 ① 由①式得:v 2=22 m/s (3)代入前式①求得:B =22 T (4)由于电荷由P 运动到C 点做匀加速运动,可知电场强度方向水平向右,且:(Eq -μmg )212=L mv 12-0 ① 进入电磁场后做匀速运动,故有:Eq =μ(qBv 1+mg ) ① 由以上③④两式得:⎩⎨⎧==N/C 2.4m/s241E v4、如图2—14所示,光滑水平桌面上有长L=2m 的木板C ,质量m c =5kg ,在其正中央并排放着两个小滑块A 和B ,m A =1kg ,m B =4kg ,开始时三物都静止.在A 、B 间有少量塑胶炸药,爆炸后A 以速度6m /s 水平向左运动,A 、B 中任一块与挡板碰撞后,都粘在一起,不计摩擦和碰撞时间,求:(1)当两滑块A 、B 都与挡板碰撞后,C 的速度是多大?(2)到A 、B 都与挡板碰撞为止,C 的位移为多少?解:(1)A 、B 、C 系统所受合外力为零,故系统动量守恒,且总动量为零,故两物块与挡板碰撞后,C 的速度为零,即0=C v(2)炸药爆炸时有B B A A v m v m = 解得s m v B /5.1=又B B A A s m s m =当s A =1 m 时s B =0.25m ,即当A 、C 相撞时B 与C 右板相距m s L s B 75.02=-= A 、C 相撞时有:v m m v m C A A A )(+= 解得v =1m/s ,方向向左而B v =1.5m/s ,方向向右,两者相距0.75m ,故到A ,B 都与挡板碰撞为止,C 的位移为3.0=+=B C v v sv s m19. 5、为了测量小木板和斜面间的摩擦因数,某同学设计如图所示实验,在小木板上固定一个轻弹簧,弹簧下端吊一个光滑小球,弹簧长度方向与斜面平行,现将木板连同弹簧、小球放在斜面上,用手固定木板时,弹簧示数为F 1,放手后,木板沿斜面下滑,稳定后弹簧示数为F 2,测得斜面斜角为θ,则木板与斜面间动摩擦因数为多少?(斜面体固定在地面上)解:固定时示数为F 1,对小球F 1=mgsinθ ①整体下滑:(M+m )sinθ-μ(M+m)gcosθ=(M+m)a ①下滑时,对小球:mgsinθ-F 2=ma ①由式①、式①、式①得 μ=12F F tan θ 6、有一倾角为θ的斜面,其底端固定一挡板M ,另有三个木块A 、B 和C ,它们的质量分别为m A =m B =m ,m C =3 m ,它们与斜面间的动摩擦因数都相同.其中木块A 连接一轻弹簧放于斜面上,并通过轻弹簧与挡板M 相连,如图所示.开始时,木块A 静止在P 处,弹簧处于自然伸长状态.木块B 在Q 点以初速度v 0向下运动,P 、Q 间的距离为L.已知木块B 在下滑过程中做匀速直线运动,与木块A 相碰后立刻一起向下运动,但不粘连,它们到达一个最低点后又向上运动,木块B 向上运动恰好能回到Q 点.若木块A 静止于P 点,木块C 从Q 点开始以初速度032v 向下运动,经历同样过程,最后木块C 停在斜面上的R 点,求P 、R 间的距离L′的大小。
解:木块B 下滑做匀速直线运动,有mgsinθ=μmgcosθB 和A 相撞前后,总动量守恒,mv 0=2mv 1,所以 v 1=20v 设两木块向下压缩弹簧的最大长度为s,两木块被弹簧弹回到P 点时的速度为v 2,则μ2mgcosθ·2s=22212·212·21mv mv - 两木块在P 点处分开后,木块B 上滑到Q 点的过程:(mgsinθ+μmgcosθ)L=2221mv 木块C 与A 碰撞前后,总动量守恒,则3m·10423'=mv v ,所以v′1=42v 0设木块C 和A 压缩弹簧的最大长度为s′,两木块被弹簧弹回到P 点时的速度为v 2',则μ4mgcosθ·2s′=22224214·21'-'mv mv 木块C 与A 在P 点处分开后,木块C 上滑到R 点的过程: (3mgsinθ+μ3mgcosθ)L′=223·21'mv在木块压缩弹簧的过程中,重力对木块所做的功与摩擦力对木块所做的功大小相等,因此弹簧被压缩而具有的最大弹性势能等于开始压缩弹簧时两木块的总动能.因此,木块B 和A 压缩弹簧的初动能E ,412·2120211mv mv k ==木块C 与A 压缩弹簧的初动能E ,412120212mv mv k ='=即E 21k k E = 因此,弹簧前后两次的最大压缩量相等,即s=s′综上,得L′=L-θsin 3220g v 7、如图,足够长的水平传送带始终以大小为v =3m/s 的速度向左运动,传送带上有一质量为M =2kg 的小木盒A ,A 与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.3,开始时,A 与传送带之间保持相对静止。
先后相隔①t =3s 有两个光滑的质量为m =1kg 的小球B 自传送带的左端出发,以v 0=15m/s 的速度在传送带上向右运动。
第1个球与木盒相遇后,球立即进入盒中与盒保持相对静止,第2个球出发后历时①t 1=1s/3而与木盒相遇。
求(取g =10m/s 2)(1)第1个球与木盒相遇后瞬间,两者共同运动的速度时多大?(2)第1个球出发后经过多长时间与木盒相遇?(3)自木盒与第1个球相遇至与第2个球相遇的过程中,由于木盒与传送带间的摩擦而产生的热量是多少?解:(1)设第1个球与木盒相遇后瞬间,两者共同运动的速度为v 1,根据动量守恒定律:01()mv Mv m M v -=+ 代入数据,解得: v 1=3m/s(2)设第1个球与木盒的相遇点离传送带左端的距离为s ,第1个球经过t 0与木盒相遇,则: 00s t v = 设第1个球进入木盒后两者共同运动的加速度为a ,根据牛顿第二定律:()()m M g m M a μ+=+得: 23/a g m s μ==设木盒减速运动的时间为t 1,加速到与传送带相同的速度的时间为t 2,则12v t t a∆===1s故木盒在2s 内的位移为零 依题意: 011120()s v t v t t t t t =∆+∆+∆--- 代入数据,解得: s =7.5m t 0=0.5s(3)自木盒与第1个球相遇至与第2个球相遇的这一过程中,传送带的位移为S ,木盒的位移为s 1,则:10()8.5S v t t t m =∆+∆-= 11120() 2.5s v t t t t t m =∆+∆---= 故木盒相对与传送带的位移: 16s S s m ∆=-=则木盒与传送带间的摩擦而产生的热量是: 54Q f s J =∆=6如图所示,两平行金属板A 、B 长l =8cm ,两板间距离d =8cm ,A 板比B 板电势高300V ,即U AB =300V 。
一带正电的粒子电量q =10-10C ,质量m =10-20kg ,从R 点沿电场中心线垂直电场线飞入电场,初速度v 0=2×106m/s ,粒子飞出平行板电场后经过界面MN 、PS 间的无电场区域后,进入固定在中心线上的O 点的点电荷Q 形成的电场区域(设界面PS 右边点电荷的电场分布不受界面的影响)。
已知两界面MN 、PS 相距为L =12cm ,粒子穿过界面PS 最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏EF 上。