2023年fu高中物理培优题(九)42.pdf

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1、 高中物理培优题（九）一、单选题 1如图为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数 n1n42R，忽略灯丝电阻随温度的变化，当 A、B 端接入低压交流电源时 AA1、A2两表的示数相同 BL1、L2两灯泡的亮度相同 CR1消耗的功率大于 R3消耗的功率 DR2两端的电压小于 R4两端的电压 2如图所示，一根质量为 m、长为 L 的匀质链条，一端位于光滑的水平桌面上，另一端少许下垂于桌子边缘，并绕过光滑的定滑轮从静止开始下滑设桌面足够高，则链条在下滑的过程中，对滑轮产生的最大压力是 A41mg B42mg C22mg Dmg 3.如图，在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻 R 的直角形金属导轨

2、 aob（在纸面内），磁场方向垂直纸面朝里，另有两根金属导轨c、d 分别平行于 oa、ob 放置。保持导轨之间接触良好，金属导轨的电阻不计。现经历以下四个过程：以速率 v 移动 d，使它与 ob 的距离增大一倍；再以速率 v 移动 c，使它与 oa 的距离减小一半；然后，再以速率 2v 移动 c，使它回到原处；最后以速率 2v 移动 d，使它也回到原处。设上述四个过程中通过电阻 R 的电量的大小依次为 Q1、Q2、Q3和 Q4，则 A.Q1Q2Q3Q4 B.Q1Q22Q32Q4 C.2Q12Q2Q3Q4 D.Q1Q2Q3Q4 42013 年我国相继完成“神十”与“天宫”对接、“嫦娥”携“玉兔”

3、落月两大航天工程。某航天受好者提出“玉兔”回家的设想：如图，将携带“玉兔”的返回系统由月球表面发射到 h 高度的轨道上，与在该轨道绕月球做圆周运动的飞船对接，然后由飞船送“玉兔”返o a c b d R 月球h 回地球。设“玉兔”质量为 m，月球为 R，月面的重力加速度为 g月。以月面为零势能面。“玉兔”在 h 高度的引力势能可表示为)(hRRGMmhEp，其中 G 为引力常量，M 为月球质量，若忽略月球的自转，从开始发射到对接完成需要对“玉兔”做的功为 A)2(RhhRRmg月 B)2(RhhRRmg月 C)22(RhhRRmg月 D)21(RhhRRmg月 二、多选题 5两根足够长的光滑导

4、轨竖直放置，间距为 L，底端接阻值为 R 的电阻。将质量为 m 的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直，如图所示。除电阻 R 外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则 A.释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度 g B.金属棒向下运动时，流过电阻 R 的电流方向为 ab C.金属棒的速度为 v 时，所受的按培力大小为 F=22B L vR D.电阻 R 上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少 6如图所示，水平传送带以速度 v1匀速运动，小物体P、Q 由通过定滑轮且不可伸长的轻绳相连，t=0 时刻 P 在传送带左端具有

5、速度 v2，P 与定滑轮间的绳水平，t=t0时刻P 离开传送带。不计定滑轮质量和摩擦，绳足够长。正确描述小物体 P 速度随时间变化的图像可能是 7P1、P2为相距遥远的两颗行星，距各自表面相同高度处各有一颗卫星1s、2s做匀速圆周运动，图中纵坐标表示行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度 a，横坐标表示物体到行星中心的距离 r 的平方，两条曲线分别表示P1、P2周围的 a 与2r的反比关系，它们左端点横坐标相同。则 AP1的平均密度比 P2的大 BP1的“第一宇宙速度”比 P2的小 C1s的向心加速度比2s的大 D1s的公转周期比2s的大 8如图所示，S 处有一电子源，可向纸面内任意方向发射

6、电子，平板 MN 垂直于纸面，r2 a O P1 P2 在纸面内的长度L=9.1cm，中点O与S间的距离d=4.55cm，MN 与 SO 直线的夹角为，板所在平面有电子源的一侧区域有方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B=2.0104T 电子质量 m=9.11031kg，电量 e=1.61019C，不计电子重力。电子源发射速度v=1.6106m/s的一个电子，该电子打在板上可能位置的区域的长度为 l，则 A=900时，l=9.1cm B=600时，l=9.1cm C=450时，l=4.55cm D=300时，l=4.55cm 三、实验题 9现要测量一个未知电阻 Rx的阻值，除 Rx外可用的

7、器材有：多用的电表（仅可使用欧姆挡）；一个电池组 E（电动势 6V）；一个滑动变阻器 R（020，额定电流 1A）；两个相同的电流表 G（内阻 Rg=1000，满偏电流 Ig=100A）；两个标准电阻（R1=29000，R2=0.1）；一个电键 S、导线若干。为了设计电路，先用多用电表的欧姆挡粗测未知电阻，采用“10”挡，调零后测量该电阻，发现指针偏角非常大，最后几乎紧挨满偏刻度停下来，下列判断和做法正确的是 （填字母代号）。A这个电阻阻值很小，估计只有几欧姆 B这个电阻阻值很大，估计有几千欧姆 C如需进一步测量可换“1”挡，调零后测量 D.如需进一步测量可换“1k”挡，调零后测量 根据粗测的

8、判断，设计一个测量电路，要求测量尽量准确并使电路能耗较小，在方框中画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。四、计算题 10如图所示，在一底边长为 2L，45的等腰三角形区域内(O 为底边中点)有垂直纸面向外的匀强磁场。现有一质量为 m、电量为 q 的带正电粒子从静止开始经过电势差为 U 的电场加速后，从 O 点垂直于 AB 进入磁场，不计重力与空气阻力的影响。(1)粒子经电场加速射入磁场时的速度？(2)磁感应强度 B 为多少时，粒子能以最大的圆周半径偏转后打到 OA 板？(3)增大磁感应强度 B，可延长粒子在磁场中的运动时间，求粒子在磁场中运动的极限时间。(不计粒子与 AB 板碰

9、撞的作用时间，设粒子与 AB 板碰撞前后，电量保持不变并以相同的速率反弹)N M O S 11如图所示，粗糙、绝缘的直轨道OB 固定在水平桌面上，B 端与桌面边缘对齐，A 是轨道上一点，过 A 点并垂直于轨道的竖直面右侧有大小 E1.5106N/C，方向水平向右的匀强电场。带负电的小物体 P 电荷量是 2.0106C，质量 m0.25kg，与轨道间动摩擦因数 0.4，P 从 O 点由静止开始向右运动，经过 0.55s 到达 A 点，到达 B点时速度是 5m/s，到达空间 D 点时速度与竖直方向的夹角为，且 tan1.2P 在整个运动过程中始终受到水平向右的某外力 F 作用，F 大小与 P 的速

10、率 v 的关系如表所示。P视为质点，电荷量保持不变，忽略空气阻力，取 g10 m/s2，求：（1）小物体 P 从开始运动至速率为 2m/s 所用的时间；（2）小物体 P 从 A 运动至 D 的过程，电场力做的功。答案与解析 1.【答案】D 【解析】由于 n1n2，所以左边的理想变压器为升压变压器，低压交流电源经过理想升压变压器后，由于功率不变，所以电流变小，则 A1表的示数小于 A2表的示数，选项A 错误；由U1U2n1n2，U3U2IA12R 及U3U4n3n4可知，L1两端的电压 UL1U4U1n4n3IA12R，又 L2两端的电压 UL2U1IA22R，因n4n3IA1UL2，由 PU2

11、R可知，L1的功率大于 L2的功率，所以 L1的亮度大于 L2，选项 B 错误；由于 A1表的示数小于 A2表的示数，由 PI2R 可知，R1消耗的功率小于 R3消耗的功率，选项 C 错误；由于 A1表的示数小于 A2表的示数，由 UIR 可知，R2两端的电压小于 R4两端的电压，选项 D 正确。2【答案】B【解析】设链条在定滑轮处的张力为 T，压力是 F，当链条的垂直部分长度为 d 时，T 最大根据牛顿第二定律得到链条加速度的表达式和张力 T 的表达式，运用数学知识求最大值再运用合成法求压力 F AB B E F P v(ms1)F/N 0v2 2v5 v5 2 6 3 解：设链条在定滑轮处

12、的张力为 T，压力是 F，当链条的垂直部分长度为 d 时，T最大 链条垂直部分的重力：1mgdFL 对整个链条，加速度为：1FgdamL 对链条水平部分：2()()Ld maLd mgdTLL 由数学知识得：当2Ld，T 最大 解得max4mgT 02cos454MAXTmgF 点评：本题考查运用数学知识解决物理问题的能力，关键要根据牛顿第二定律得到张力的表达式，再求极值 3.【答案】A 解析:设开始时导轨 d 与 ob 的距离为 x1，导轨 c 与 oa 的距离为 x2，由法拉第电磁感应定律知，移动 c 或 d 时产生的感应电动势:B SEt 通过导体 R 的电荷量为:EB SQI ttRR

13、 由上式可知，通过导体 R 的电荷量与导轨 d 或 c 移动的速度无关，由于 B 与 R 是定值，其电荷量取决于所围面积的变化.若导轨 d 与 ob 距离增大一倍，即由 x1变为 2x1，则所围面积增大了 S1=x1x2;若导轨 c 再与 oa 距离减小一半，即由 x2变为22x，则所围面积又减小了 S2=22x2x1=x1x2;若导轨 c 再回到原处，此过程面积的变化为 S3=S2=22x2x1=x1x2;最后导轨 d 又回到原处，此过程面积的变化为 S4=x1x2;由于 S1=S2=S3=S4，则通过电阻 R 的电荷量是相等的，即 Q1=Q2=Q3=Q4 4.【答案】D 【解析】本题以月面

14、为零势面，开始发射时，“玉兔”的机械能为零，对接完成时，“玉兔”的动能和重力势能都不为零，该过程对“玉兔”做的功等于“玉兔”机械能的增加。忽略 月球的自转，月球表面上，“玉兔”所受重力等于地球对“玉兔”的引力，即 GMmR2mg月，对于在 h 高处的“玉兔”，月球对其的万有引力提供向心力，即 GMm（Rh）2mv2Rh，“玉兔”的动能 Ek12mv2，由以上可得，Ekg月R2m2（Rh）对“玉兔”做的功 WEkEpmg月RRhh12R 选项 D 正确。5.【答案】AC 【解析】在释放的瞬间，速度为零，不受安培力的作用，只受到重力，A 对。由右手定则可得，电流的方向从 b 到 a，B 错。当速度

15、为v时，产生的电动势为EBlv，受到的安培力为FBIL，计算可得22B L vFR，C 对。在运动的过程中，是弹簧的弹性势能、重力势能和内能的转化，D 错。6.【答案】BC 【解析】若 P 在传送带左端时的速度 v2小于 v1，则 P 受到向右的摩擦力，当 P 受到的摩擦力大于绳的拉力时，P 做加速运动，则有两种可能：第一种是一直做加速运动，第二种是先做加速度运动，当速度达到 v1后做匀速运动，所以 B 正确；当 P 受到的摩擦力小于绳的拉力时，P 做减速运动，也有两种可能：第一种是一直做减速运动，从右端滑出；第二种是先做减速运动再做反向加速运动，从左端滑出。若 P 在传送带左端具有的速度 v

16、2大于 v1，则小物体 P 受到向左的摩擦力，使 P 做减速运动，则有三种可能：第一种是一直做减速运动，第二种是速度先减到 v1，之后若 P 受到绳的拉力和静摩擦力作用而处于平衡状态，则其以速度 v1做匀速运动，第三种是速度先减到 v1，之后若 P 所受的静摩擦力小于绳的拉力，则 P 将继续减速直到速度减为 0，再反向做加速运动并且摩擦力反向，加速度不变，从左端滑出，所以 C 正确。7.【答案】AC 8.【答案】AD 【解析】由于2vevB mr，则电子做匀速圆周运动的轨道半径：24.55 10 m 4.55cmmvreB，而 d=4.55cm、L=9.1cm，故r=d=L/2S 处的电子源，

17、可向纸面内任意方向发射电子，所以电子的轨迹是经过 S 的一系列半径为 r 的等大圆，电子打在板上可能位置区域的长度为：l=NA。由于 MN 与 SO 直线的夹角 不定，要使电子的轨迹与 MN相切，由几何关系可知，电子的轨迹圆心 C 一定在与 MN距离为 r 的平行线上，如图所示。l=4.55cm 时，A 点与 O点重合，电子运动轨迹线为11S A，由几何关系得 S1O 与MN 的夹角=300，C 错误，D 正确；l=9.1cm 时，A 点与 M点重合，电子运动轨迹线为22S A，由几何关系得 S2O 与MN 的夹角=900，A 正确，B 错误，选项 AD 正确。9.【答案】（3）AC 如图【解

18、析】欧姆表的指针偏转非常大，说明被测电阻的阻值很小，需要换较小的挡位，因为此时已经选用了10 的挡，所以应该换用1 的欧姆挡，AC 项正确；此实验器材中提供的电流表都不能直接使用，所以需要对其进行改装，因此需要串联一个较大的电阻 R1改装成电压表，并联一个较小的电阻 R2改装成较大量程的电流表；又因为被测电阻较小，所以电流表的分压作用显著，因此需要采用电流表的外接，实验电路如图。10答案：(1)2qUm(2)(12)2qUmqL(3)L2m2qU【解析】：(1)粒子经电场加速射入磁场时的速度为 v 由 qU12mv2 得 v2qUm(2)要使圆周半径最大，则粒子的圆周轨迹应与 AC 边相切，设

19、圆周半径为 R 由图中几何关系：RRsin L 由 qvBmv2R 得 B(12)2qUmqL(3)设粒子运动圆周半径为 r，rmvqB，当 r 越小，最后一次打到 AB 板的点越靠近 A端点，在磁场中圆周运动累积路程越大，时间越长。当 r 为无穷小，经过 n 个半圆运动，最后一次打到 A 点。有：N M O S1 C1 A1 A2 C2 S2 N M O S C A nL2r 圆周运动周期：T2rv 最长的极限时间：tmnT2 得：tmL2vL2m2qU 11.【答案】（1）0.5s （2）0.95J【解析】(1)小物体 P 在速率从 0 至 2m/s 时，所受外力 F12N，设其做匀变速直

20、线运动的加速度为 a1，经过时间t1速度为 v1，则 F1-mg=ma1 v1a1t1 由式并代入数据得 t1=0.5s （2）小物体 P 从速率为 2m/s 运动至 A 点，受外力 F26N，设其做匀变速直线运动的加速度为 a2 则 F2-mg=ma2 设小物体 P 从速度 v1经过t2时间，在 A 点的速度为 v2，则 t2=0.55s-t1 v2=v1+a2t2 P 从 A 点至 B 点，受外力 F26N、电场力和滑动摩擦力的作用，使其做匀变速直线运动加速度为 a3，电荷量为 q，在 B 点的速度为 v3，从 A 点至 B 点的位移为 x1，则 F2-mg-qE=ma3 222312Bvva x P 以速度 v3滑出轨道右端 B 点，设水平方向受外力为 F3，电场力大小为 FE，有 FE=F3 F3与 FE 大小相等方向相反，P 水平方向所受合力为零，所以，P 从点 B 点开始做初速度为 v3的平抛运动。设 P 从 B 点运动至 D 点用时为t3，水平位移为 x2，由题意知 33vgt=tan x2=v3t3 设小物体 P 从 A 点至 D 点电场力做功为 W，则 W=qE（x1x2）联立式并代入数据得 W=9.25J