题目列表(包括答案和解析)
5.如图所示,长为L、倾角为的光滑绝缘斜面处于电场中,一带电量为+q、质量为m的小球以初速度v0从斜面底端A点开始沿斜面上滑,当到达斜面顶端B点时,速度仍为v0,则[ ]
A..A、B两点间的电压一定等于mgL sin/q
B.小球在B点的电势能一定大于在A点的电势能
C.若电场是匀强电场,则该电场的电场强度的最大值一定为mg/ q
D.若该电场是斜面中点正上方某点的点电荷Q产生的,则Q一定是正电荷
4.在一次研究性学习的实验探究中,某组同学分别测绘出一个电源的路端电压随电流变化的关系图线,还测绘出了一个电阻两端的电压随电流表化的关系图线,如图中AC和OB.若把该电阻R接在该电源上构成闭合电路(R为唯一用电器),由图可知: [ ]
A. 外电阻的电阻值是1.2Ω,
B. 电源的内电阻是1.2Ω,
C. 电源的输出功率是1.5W D. 电源的效率是80%
3.如图(a)所示,AB是某电场中的一条电场线.若有一电子以某一初速度并且仅在电场力的作用下,沿AB由点A运动到点B,其速度图象如图(b)所示.下列关于A、B两点的电势和电场强度E大小的判断正确的是[ ]
A. B.
C. D.
2、如图所示是电解硫酸铜水溶液的装置示意图,图中电压表的示数为U、电流表的示数是I,通电时间是t.下面的说法中正确的是[ ]
A.It是流过溶液某截面S的阳离子所带的总电量
B.IU是电能转化为化学能的功率
C.IUt是这段过程中该装置消耗的总电能
D.IUt是这段过程中所生的总焦耳热
1、如图所示,一细线上端固定,下端拴一个带负电的小球,使小球在水平面内作圆周运动,运动方向为俯视逆时针方向,则悬点O处的磁场方向是[ ]
A.竖直向下 B.竖直向上
C.水平向左 D.水平向右
2、辨明条件,找准应用规律;分析情景,列好相应方程,是解决物理问题思路的关键。
[例3]如图所示的xoy坐标系中,x轴上方有指向纸内的匀强磁场,磁感强度为B,x轴下方有沿-y方向的匀强电场。质量为m,带电为-q的粒子从坐标(0,-b)的P点出发,依次在电场和磁场中往复运动,最后以到达坐标为(a,-b)的Q点为止计,如图所示,求:
(1)电场中电场强度为多大?
(2)粒子从P点到Q点所用时间为多少?
解决此题,必须弄清粒子在x轴下方做的是匀变速直线运动,在x轴上方做匀速圆周运动。
则在匀强电场中,应用的知识有为过x轴速率),可用其他思路,但这是最优选的。
在匀强磁场中,应用的知识为,还有相应的运动学公式。
分析情景时,又应想到粒子可能不是经过一个半圆就到a,它可能经过多次反复才到达Q点。其轨迹如图所示。
这样经过了找知识点和图景分析。一个解题过程的思路必跃然纸上。解法如下--
解:设带电粒子从P点出发经O点时的速度为v,
根据
可得 ①
粒子进入磁场后做匀速圆周运动,设经N个半圆轨迹恰好到达Q点,则有
②
③
又每次从磁场回到x轴时,总以速率v重新进入匀强电场,在电场中做一个往返的匀变速运动。
由①②③可解得
(1) (N=1,2,3,……)
(2)粒子在电场中每个单程的时间:
则在电场中总时间为:
粒子在磁场中每半周的运动时间为:
则在磁场中总时间为:
∴粒子从P到Q所用的时间:
当我们做到上面的各点要求之后,就可进入习题的强化训练阶段,特别要注重论述、计算题的训练。因为论述、计算题是高考题中的重头戏,占全卷份量的60%,即90分之多。对这类题,高考试卷中这样写道:“解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。”可见,对这类题绝不可马虎对待,平时就要养成一种规范解题的习惯。
那么怎样才能做到规范解题呢?
大家对于写出公式,进行公式变换,代入数据计算,写得出结果,都不会感到太难。难的是“必要的文字说明”。只要我们弄清必要文字说明的含义,问题也就迎刃而解了。
必要的文字说明主要指:
(1)作图:在明确研究对象(个体还是系统)之后,对物理过程或物理情景(包括始末
状态、方向等)进行分析,并做出相关图示。
(2)用“如图所示”一言点明上述分析即可(故图示很重要)。
(3)指明解题依据:何原理、何定律、何公式
*两个注意--
l 注意自设符号需说明。
l 注意常用公式后的变换和数据代入
(4)最后结果的意义应指明,数据和单位要准确。
[例4]如图中虚线MN是一垂直纸面的平面和纸面的交线,在平面右侧的半空间存在一磁感强度为B的匀强磁场,方向垂直纸面向外,O是MN上的一点,从O点可以向磁场区域发射电量为+q、质量为m、速率为v的粒子,粒子射入磁场时的速度可在纸面内各个方向。已知先后射入的两个粒子恰好在磁场中给定的P点相遇,P到O的距离为L。不计重力及粒子间的相互作用。
(1)求所考察的粒子在磁场中的轨道半径。
(2)求这两个粒子由O点射入磁场的时间间隔。
解:(1)设粒子在磁场中作圆周运动的轨道半径为R,由牛顿第二定律,有
得:
1
(2)如下图所示,以OP为弦,可画两个半径相同的圆,分别表示在P点相遇的两个粒子的轨道。圆心和直径分别为O1、O2和OO1Q1、OO2Q2,在O处两个圆的切线分别表示两个粒子的射入方向,用θ表示它们之间的夹角。由几何关系可知,
∠PO1Q1=∠PO2Q2=θ 2
从O点射入到相遇,粒子1的路程为半个圆周加弧长Q1P,
Q1P=Rθ 3
粒子2的路程为半个圆周减弧长Q2P,
PQ2=Rθ 4
粒子1运动的时间:
5
其中T为圆周运动的周期。粒子2运动的时间为
6
两粒子射入的时间间隔
7
因 得
⑧
由1、7、8三式,得:
9
总之,明确完整而又简要的表达,是我们做好计算题的基本保证。
当我们做了以上准备以后,我们再把复习过的物理知识进行综合复习。
我们把物理知识分为:
板块 Ⅰ 运动和力 … … … … … … … … 6-14
板块 Ⅱ 动量和能量 … … … … … … … … 15-22
板块 Ⅲ 热学知识 … … … … … … … … 23-28
板块 Ⅳ 电场和磁场、电磁场 … … … … … … 29-40
板块 Ⅴ 电路问题、稳恒电路和交流电路 … … … 41-49
板块 Ⅵ 光学和近代物理学 … … … … … … 50-57
板块 Ⅶ 物理实验 … … … … … … … … 58-67
附录 … … … … … … … … … … … … … 68
进行再复习。
1、分清过程,确定状态,是解决物理问题的思考基础;
[例2]如图所示,用长为的细绳悬挂一质量为的小球,再把小球拉到A点,使悬绳和水平方向成30°角,然后松手。问小球运动到悬点正下方C点时悬绳中的张力多大?
解答此题,必须弄清小球从A到C应分为两个过程:第一过程从A到把绳绷直的B点(如图虚线所示),小球做自由落体运动;第二过程为从B到C,小球做竖直面上的圆周运动。
两个特定状态:B点是两种运动的转折点,--注意分析此点的变化;C点为竖直面上圆周运动的最低点--注意此点的向心力特点。
16.如图所示,在真空室内x轴正半轴 点固定一负的点电荷,电量 。点电荷左侧的电场分布以y轴为界限。在x轴负半轴远离原点某处有一粒子放射源不断沿x轴正向放射出速度相同的带正电的粒子。粒子质量 ,电量 ,速率 。为使带电粒子进入y轴右侧后作匀速圆周运动,最终打在位于x正半轴点电荷右侧的荧光屏上(未画出),可在y轴左侧加一个方向垂直纸面向外、圆心在x轴上的圆形匀强磁场区域,其磁感应强度 。不计粒子重力,静电力常数 。求:
(1)所加圆形匀强磁场区域的圆心坐标。
(2)所加磁场的区域半径。
解:(1)设粒子进入电场中做匀速圆周运动的轨道半径为r
(3分)
由题意可知:要使粒子进入电场时作匀速圆周运动,须满足粒子必须在N点进入电场(如图所示),且MN=r,进入电场时速度方向垂直于MN (2分)
由几何关系可得ON=0.3(m) 磁场圆心坐标为(3分)
(2)设粒子在磁场中的运动轨道半径为R
(2分)
如图所示:由几何关系可得所加磁场区域的半径 (4分)
感悟与反思:
运动过程的设计只给初末两个状态,实际要求学生采用逆向推导的方法逐步理出整个运动过程。另外,粒子在有界磁场中的运动是个难点,要求学生从粒子的运动范围推知最小磁场的半径(解答的图中轨迹有错!)。
14. 如图所示,在倾角为30°的斜面OA的左侧有一竖直档板,其上有一小孔P,现有一质量m=4×10-20kg,带电量q=+2×10-14C的粒子,从小孔以速度v0=3×104m/s水平射向磁感应强度B=0.2T、方向垂直纸面向里的一正三角形区域.该粒子在运动过程中始终不碰及竖直档板,且在飞出磁场区域后能垂直打在OA面上,粒子重力不计.求:
(1)粒子在磁场中做圆周运动的半径;
(2)粒子在磁场中运动的时间;
(3)正三角形磁场区域的最小边长.
解:(1)由,得:
………………………………(4分)
………………………………(2分)
(2)画出粒子的运动轨迹如图,可知T,得:…………………(4分)
(3)由数学知识可得: 得:
………………………………(3分)
感悟与反思:
本题几何分析要求高,但紧扣住初始速度和出场速度方向,应该不难知道粒子在磁场中偏转的轨迹。学生在分析三角形边长时可能会出错,以为是整个圆的外切圆。
13.(苏北三市14分)如图所示的直角坐标系中,在直线x=-2l0到y轴区域内存在着两个大小相等、方向相反的有界匀强电场,其中x轴上方的电场方向沿y轴负方向,x轴下方的电场方向沿y轴正方向。在电场左边界上A(-2l0,-l0)到C(-2l0,0)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A点到C点间的粒子,依次连续以相同的速度v0沿x轴正方向射入电场。若从A点射入的粒子,恰好从y轴上的A′(0,l0)沿x轴正方向射出电场,其轨迹如图。不计粒子的重力及它们间的相互作用。
⑴求匀强电场的电场强度E;
⑵求在AC间还有哪些位置的粒子,通过电场后也能沿x轴正方向运动?
⑶若以直线x=2l0上的某点为圆心的圆形区域内,分布着垂直于xOy平面向里的匀强磁场,使沿x轴正方向射出电场的粒子,经磁场偏转后,都能通过直线x=2l0与圆形磁场边界的一个交点处,而便于被收集,则磁场区域的最小半径是多大?相应的磁感应强度B是多大?
解:⑴ 从A点射出的粒子,由A到A′的运动时间为T,根据运动轨迹和对称性可得
x轴方向 (1分)
y轴方向 (1分)
得: (2分)
⑵ 设到C点距离为△y处射出的粒子通过电场后也沿x轴正方向,粒子第一次达x轴用时△t,水平位移为△x,则 (1分)
若满足,则从电场射出时的速度方向也将沿x轴正方向 (2分)
解之得: (2分)
即AC间y坐标为 (n = 1,2,3,……) (1分)
⑶ 当n=1时,粒子射出的坐标为
当n=2时,粒子射出的坐标为
当n≥3时,沿x轴正方向射出的粒子分布在y1到y2之间(如图)y1到y2之间的距离为
L= y1-y2= 则磁场的最小半径为 (2分)
若使粒子经磁场偏转后汇聚于一点,粒子的运动半径与磁场圆的半径相等(如图),(轨迹圆与磁场圆相交,四边形PO1QO2为棱形) 由 得: (2分)
感悟与反思:
难度很高。从第二问开始,要求学生正确处理带电粒子在电场中的周期性运动及附带的数值上的变化,对粒子的出射点位置还要能加以区分;第三问最难,学生很难理解从不同位置入射的粒子怎么能够经过磁场偏转后运动到同一点,另外,磁场的最小范围的含义学生也不易理解。这一问的平面几何的分析推理要求太高了,个人感觉这一问数学味太浓,物理味太淡,不要也可。
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