2021年高中物理-复合场问题分类精析-苏教版选修32.doc

20212021 年高中物理圆周与平抛类运动问题分类精析年高中物理圆周与平抛类运动问题分类精析一、匀速圆周运动一、匀速圆周运动1、无约束的圆周运动必为匀速圆周运动，恒力必须抵消、无约束的圆周运动必为匀速圆周运动，恒力必须抵消1一宇宙飞船绕地心做半径为 r 的匀速圆周运动，飞船舱内有一质量为 m 的人站在可称体重的台秤上用 R 表示地球的半径，g 表示地球外表处的重力加速度，g表示宇宙飞船所在处的地球引力加速度，N 表示人对秤的压力，这些说法中，正确的选项是A0g B22Rggr CN=0DRNmgr答案：BC2如下图，质量为 m、电荷量为 q 的带电液滴从 h 高处自由下落，进入一个互相垂直的匀强电场和匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面，磁感应强度为 B，电场强度为 E液滴在此区域中做匀速圆周运动，那么圆周运动的半径 R 为A2EhBgB2BhEgC2mghqBD2qBghm答案：AC3、20212021 届湖南省浏阳一中高三届湖南省浏阳一中高三 1010 月月考物理试题月月考物理试题我国古代神话传说中有：地上的“凡人过一年，天上的“神仙过一天，如果把看到一次日出就当做一天，那么，近地面轨道距离地面 300700km环绕地球飞行的航天员 24h 内在太空中度过的“天数约为地球半径 R=6400km，重力加速度 g=10m/s2CA1B8C16D244、20212021 届湖南省浏阳一中高三届湖南省浏阳一中高三 1010 月月考物理试题月月考物理试题由上海飞往美国洛杉矾的飞机在飞越太平洋上空的过程中，如果保持飞行速度的大小不变和距离海平面的高度不变，那么以下说法正确的选项是CA飞机做的是匀速直线运动B飞机上的乘客对座椅的压力略大于地球对乘客的引力C飞机上的乘客对座椅的压力略小于地球对乘客的引力D飞机上的乘客对座椅的压力为零5 5、(衡阳市八中高三第二次月考衡阳市八中高三第二次月考).地球赤道上的山丘e，近地资源卫星p和同步通信卫星q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动。设e、p、q的圆周运动速率分别为v1、v2、v3，向心加速度分别为a1、a2、a3，那么(D)A.v1v2v3B.v1v2a2a3D.a1a3v02时，12,t1t2.B.假设v01v02时，12,t1t2.C.假设v01v02时，t1t2.1=2，D.无论v1、v2关系如何，均有1=2，t1=t2.2、(湖南长沙二中湖南长沙二中 2021 届高三第一次质量检测试卷届高三第一次质量检测试卷)某人站在地球上的最高的山顶上以初速度 V=7.9km/s 水平抛出一小球，山高为 h，如果假设没有空气阻力，以下说法正确的选项是CA小球的水平射程为ghvS2vOBACD图 15ACBOB小球的着地速度一定为ghv22C小球将经历大约八十多分钟的时间回到山顶D小球将经历 24 小时回到山顶3、长郡中学、长郡中学 2021 届高三第二次月考物理试题届高三第二次月考物理试题图为一小球做平抛运动的闪光照片的一局部.图中背景方格的边长均为 2.5 厘米，如果取重力加速度 g=10 米/秒2，那么：(1)照片的闪光频率为_10_Hz.(2)小球做平抛运动的初速度的大小为_0.75_m/s4 4、(衡阳市八中高三第二次月考衡阳市八中高三第二次月考)利用单摆验证小球平抛运动规律，设计方案如图a所示，在悬点 O 正下方有水平放置的炽热的电热丝 P，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断；MN为水平木板，悬线长为L，悬点到木板的距离OOhhL。1将小球向左拉起后自由释放，最后小球落到木板上的C点，OCs，那么小球做平抛运动的初速度v0为_。2 在其他条件不变的情况下，假设改变释放小球时悬线与竖直方向的夹角，小球落点与O点的水平距离s将随之改变，经屡次实验，以s2为纵坐标、cos为横坐标，得到如图b所示图像。那么当30时，s为 _m；假设悬线长L1.0m，悬点到木板间的距离OO为_m。答：(1)Lh(gs22 分：0.522 分；1.52 分。5如下图，在水平地面上的 A 点以1v速度跟地面成角射出一弹丸，恰好以2v的速度垂直穿入竖直壁上的小孔 B，下面说法正确的选项是A在 B 点以跟2v大小相等的速度，跟2v方向相反射出弹丸，它必定落在地面上的 A 点B在 B 点以跟1v大小相等的速度，跟2v方向相反射出弹丸，它必定落在地面上的 A 点C在 B 点以跟1v大小相等的速度，跟2v方向相反射出弹丸，它必定落在地面上 A 点的左侧OOAPBCMN(a)v0s2/m2cosO0.51.01.02.0(b)D在 B 点以跟1v大小相等的速度，跟2v方向相反射出弹丸，它必定落在地面上 B 点的右侧答案：AC四、类平抛运动四、类平抛运动1一束电子流在经 U=5000V 的加速电压加速后，在距两板板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场，如下图，假设两板间d=1.0cm，板长 l=5.0cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板间最多能加多大电压？解：在加速电压一定时，偏转电压 U越大，电子在极板间的偏距就越大。当偏转电压大到使电子刚好擦着极板的边缘飞出，此时的偏转电压即为题目要求的最大电压。加速过程，由动能定理得：20mv21eU 进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速运动：tvl0在垂直于板间的方向做匀加速直线运动，加速度：dmeUmFa偏距：2at21y 能飞出的条件为：2dy 解式得：V100.4V2)100.5(2)100.1(50002lUd2U22222即要使电子能飞出，所加电压最大为 400V。2图 4 中 B 为电源，电动势 E27 V，内阻不计固定电阻 R1500，R2为光敏电阻 C为平行板电容器，虚线到两极板距离相等，极板长l18.0 X 10-2m，两极板的间距 d1.0 X10-2mS为屏，与极板垂直，到极板的距离l20.16 mP 为一圆盘，由形状相同、透光率不同的三个扇形以为 a、b 和 c 构成，它可绕 AA轴转动当细光束通过扇形 a、b、c 照射光敏电阻R2时，R2的阻值分别为 1000、2000、4500有一细电子束沿图中虚线以速度v08.0 X 106m/s 连续不断地射入 C 电子电量 e1.610-19C，电子质量m910-31kg 忽略细光束的宽度、电容器的充电放电时间及电子所受的重力 假设照在凡上的光强发生变化。R2阻值立即有相应的改变1设圆盘不转动，细光束通过b照射到R2上，求电子到屏 S 时，它离O点的距离y。计算结果保存二位有效数字。2设转盘按图 4 中箭头方向匀速转动，每 3s 转一圈取光束照在 a、b 分界处时t0，试在图 5 给出的坐标纸上，画出电子到达屏S上时，它离O点的距离y随时间t的变化图线06s 间。要求在y轴上标出图线最高点与最低点的值 不要求写出计算过程，只按画出的图线评分1设电容器C两板门的电压为U，电场强度大小为E，电子在极板间穿行时y方向上的加速度大小为a，穿过C的时间为山，穿出时电子偏转的距离为y，那么由以上各式得y1，dlRRRmveE2121120)(2代人数据可得y14.810-3m，由此可见y12d，电子可通过C。设电子从 C 穿出时，沿y方向的速度为vy，穿出后到达屏 S 所经历的时间为 t2，在此时间内电子在 y 方向移动的距离为 y2，那么vy=at1，t202vl，y2vyt2。由以上关系式得y2，dllRRRmveE2121120)(代人数据得y21.9210-2m。由题意得yy1y22.410-2m。2由于y12121211202yyydllRRRmveE，即有y211RRR。第 1 秒内光照在b上，由1知y2.410-2m，第 2 秒内光照在c上，R24 500，得y1.210-2m，第 3 秒内光照在a上，R21 000，得在极板间偏转的距离y18.010-3m2d，不能打到屏上。4、5、6 秒内重复电子到达屏 S 上时，它离O点的距离y随时间 t 的变化图线如下图3、从阴极 K 发射的电子经电势差 U0500 V 的阳极加速后，沿平行于板面的方向从中央射入两块长 L110cm，间距 d4cm 的平行金属板 AB 之间，在离金属板边缘 L275cm 处放置一个直径 D20cm，带有记录纸的圆筒，整个装置放在真空中，电子发射的初速度不计，如图 9 所示1假设在两金属板上加以 U11 000V 的直流电压A 板电势高，为使电子沿入射方向做匀速直线运动到达圆筒应加怎样的磁场大小和方向？2 假设在两金属板上加以如图 10 所示的交变电压，并使圆筒绕中心轴按图示方向以n2rad/s 匀速转动，确定电子在记录纸上的轨迹的形状，并在图 11 中画出 ls 内所记录的图形信 号 输偏 转 极墨盒带电室回流槽纸+v0d UL1L24、喷墨打印机的原理示意图如下图，其中墨盒可以发出墨汁液滴，此液滴经过带电室时被带上负电，带电多少由计算机按字体笔画上下位置输入信号加以控制.带电后液滴以一定的初速度进入偏转电场，带电液滴经过偏转电场发生偏转后打到纸上，显示出字体.计算机无信号输入时，墨汁液滴不带电，径直通过偏转板最后注入回流槽流回墨盒.设偏转极板板长L1=1.6cm，两板间的距离d=0.50cm，两板间的电压U=8.0103V，偏转极板的右端距纸的距离L2=3.2cm.假设一个墨汁液滴的质量为m=1.610-10kg，墨汁液滴以v0=20m/s 的初速度垂直电场方向进入偏转电场，此液滴打到纸上的点距原入射方向的距离为2.0mm.不计空气阻力和重力作用.求：这个液滴通过带电室后所带的电荷量q.假设要使纸上的字体放大，可通过调节两极板间的电压或调节偏转极板的右端距纸的距离L2来实现.现调节L2使纸上的字体放大 10%，调节后偏转极板的右端距纸的距离L2/为多大？答案：1.310-13C3.6cm5、如下图，相距 d 的 A、B 两平行金属板足够大，板间电压为 U，一束波长为的激 光照射到 B 板中央，光斑的半径为 rB 板发生光电效应，其逸出功为 w电于质量为 m，电量 e，求：B 板中射出的光电子的最大初速度的大小 光电子所能到达 A 板区域的面积解：根据爱因斯坦光电效应方程12mv2=h+W解得2 hcWvm（）由对称性可知，光电子到达 A 板上的区域是一个圆该圆的半径由从 B 板上光斑边缘，以最大初速度沿平行于极板方向飞出的光电子到达 A 板上的位置决定 设光电子在电场中运动时间为 t 沿板方向的运动距离为 L，那么其加速度为；eUmda 垂直于极板方向；d=12at2平行于极板方向；L=vt光电子到达 A 板上区域最大面积 S=(L+r)2解得：2hcWSdreU2（）26、如下图，在竖直放置的铅屏A的右外表上贴着射线放射源P，射线实质为高速电子流，放射源放出粒子的速度v01.0108m/s。足够大的荧光屏M与铅屏A平行放置，相距d2.0102m，其间有水平向左的匀强电场，电场强度大小E2.5106N/C。电子电量e1.610-19C，电子质量取m9.010-31kg。求 电子到达荧光屏M上的动能；荧光屏上的发光面积。解 由动能定理eEd=EK2021mvdAMPEK231819 101.0 102 19621.6 102.5 102 1.2510-14J 射线在 A、B 间电场中被加速，除平行于电场线的电子流外，其余均在电场中偏转，其中和铅屏 A 平行的电子流在纵向偏移距离最大(相当于平抛运动水平射程)。221tmeEdt=31010sr=v0t=1.0108310-10=310-2m在荧光屏上观察到的范围是半径为 3102米的圆圆面积S=r2=2.8310-3m2五、混和五、混和1、055.08 年佛山市高三教学质量检测二年佛山市高三教学质量检测二2018 分如下图，相距 2L 的 AB、CD 两直线间的区域存在着两个大小不同、方向相反的有界匀强电场，其中 PT 上方的电场E1的场强方向竖直向下，PT 下方的电场 E0的场强方向竖直向上，在电场左边界 AB 上宽为L 的 PQ 区域内，连续分布着电量为q、质量为 m 的粒子。从某时刻起由 Q 到 P 点间的带电粒子，依次以相同的初速度 v0沿水平方向垂直射入匀强电场 E0中，假设从 Q 点射入的粒子，通过 PT 上的某点 R 进入匀强电场 E1后从 CD边上的 M 点水平射出，其轨迹如图，假设 MT 两点的距离为 L/2。不计粒子的重力及它们间的相互作用。试求：1电场强度 E0与 E1；2在 PQ 间还有许多水平射入电场的粒子通过电场后也能垂直CD边水平射出，这些入射点到 P 点的距离有什么规律？3有一边长为 a、由光滑绝缘壁围成的正方形容器，在其边界正中央开有一小孔 S，将其置于 CD 右侧，假设从 Q 点射入的粒子经 AB、CD 间的电场从 S 孔水平射入容器中。欲使粒子在容器中与器壁屡次垂直碰撞后仍能从 S 孔射出(粒子与绝缘壁碰撞时无能量和电量损失)，并返回 Q 点，在容器中现加上一个如下图的匀强磁场，粒子运动的半径小于 a，磁感应强度 B 的大小还应满足什么条件？【解析【解析】此题考查力、运动、电场、磁场等知识的综合运用能力。考查逻辑推理能力、综合分析能力、运用数知识解决物理问题能力和探究能力。16 分设粒子经 PT 直线上的点 R 由 E0电场进入 E1电场，由 Q 到 R 及 R 到 M 点的时间分别为 t1与 t2，到达 R 时竖直速度为 vy，那么：由atvatst、221及maqEF得：2102112121tmqEtaL1 分22122221212tmqEtaL1 分2110tmqEtmqEvy1 分ACE0v0PBE1DT2LQMSRL)tt(v22101 分上述三式联立解得：012EE,qLmvE892001 分 即qLmvE492011 分。(2)6 分由 E12E0及式可得 t12t2。因沿 PT 方向粒子做匀速运动，故 P、R 两点间的距离是 R、T 两点间距离的两倍。即粒子在 E0电场做类平抛运动在 PT 方向的位移是在 E1电场中的两倍。设 PQ 间到 P 点距离为y 的 F 处射出的粒子通过电场后也沿水平方向，假设粒子第一次达PT 直线用时t，水平位移为x，那么tvx01 分2021)t(mqEy1 分粒子在电场 E1中可能做类平抛运动后垂直 CD 边射出电场，也可能做类斜抛运动后返回 E0电场，在 E0电场中做类平抛运动垂直 CD 水平射出，或在 E0电场中做类斜抛运动再返回 E1电场。假设粒子从 E1电场垂直 CD 射出电场，那么Lxx)n(2213n0、1、2、3、1 分解之得：22002001212342121)n(Lv)n(LmqE)vx(mqEyn0、1、2、3、1 分假设粒子从 E0电场垂直 CD 射出电场，那么Lxk23k1、2、3、1 分22002004322121kL)kvL(mqE)vx(mqEyk1、2、3、1 分即 PF 间的距离为22412kL)n(L与其中 n0、1、2、3、，k1、2、3、或Lxn223n1、2、3、2 分解之得：2200200342121nLnvLmqE)vx(mqEy）（n1、2、3、2 分即 PF 间的距离为Ln21n=1，2，3，36 分欲使粒子仍能从 S 孔处射出，粒子的运动轨迹可能是如图甲、乙所示的两种情况。对图甲所示的情形，粒子运动的半径为 R1，那么2101221、n,)n(aR1分又12010RmvBqv1 分甲S解得：21012201、n,qamv)n(B1 分对图乙所示的情形，粒子运动的半径为 R2，那么32142、k,kaR1分又22020RmvBqv1 分321402、k,qakmvB1 分综合 B1、B2得：32120、N,qaNmvB或3212、N,NaR2 分又22020RmvBqv2 分321202、N,qaNmvB2 分2、008.07-08 学年度唐山市重点中学模拟试卷三学年度唐山市重点中学模拟试卷三 11 13 分 如下图，一个质量为 m=2.010-11kg，电荷量 q=+1.010-5C 的带电微粒重力忽略不计，从静止开始经 U1=100V电压加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中。金属板长 L=20cm，两板间距310dcm。求：1微粒进入偏转电场时的速度 v0是多大？2假设微粒射出偏转电场时的偏转角为=30，并接着进入一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场区，那么两金属板间的电压 U2是多大？3假设该匀强磁场的宽度为310Dcm，为使微粒不会由磁场右边射出，该匀强磁场的磁感应强度 B 至少多大？解：带电粒子经过三个物理过程，加速场中匀加速直线运动，偏转场中类平抛运动，匀强磁场中匀速圆周运动。在确定圆周运动时要注意临界轨迹和临界半径以及圆心位置确实定。1由动能定理得20121mvqU 1 分得 v0=1.0104m/s2微粒在偏转电场中做类平抛运动，L=v0t，mdqUa2，atvy2 分S乙DBU1U2vDBU1U2v0r飞出电场时，速度偏转角的正切为312120dULUvvtany2 分解得U2=100V1 分3进入磁场时微粒的速度是cosvv02 分轨迹如图，由几何关系得，轨道半径32Dr 2 分由洛伦兹力充当向心力：rmvBqv2得Bqmvr 2 分解得 B0.20T1 分所以，为使微粒不会由磁场右边射出，该匀强磁场的磁感应强度 B 至少为 0.20T。312 分在光滑的水平面上，用一根轻绳系着一个质量为 3kg 的小球以 10m/s 的速度绕 O 点做匀速圆周运动，半径为 4m,假设运动到 A 点，突然将绳再放长 4m,绳绷紧后小球转入到另一轨道上做匀速圆周运动。求：小球从放绳开始到运动到 O 点另一侧与 AO 两点共线的 B 点所用的时间？在 B 点绳子所受到的拉力。312 分解：小球做匀速圆周运动，突然放绳那么小球以原有的速度做匀速直线运动到 C，在 C 点处一瞬间 8m 绳突然拉直，沿绳方向的速度 vyP 突变为 0，而小球将以 vx做匀速圆周运动，到达 B 点，由几何关系可知：S1=AC=mOAOC3422(1 分)AOC=60=/3svSt1034112 分BOC=120=2/3(1 分)在 C 点，由矢量三角形可知：vx=vcos60=v/2(1 分)svRtx5382222 分sttt04.41516103421总2 分(2)在 B 点，那么有：NRmvT375.98253223 分ABvOABvOvvxvyCFfmg