人教高考物理一轮练习题5及答案

人教高考物理一轮练习题5及答案

‎2019年人教高考物理一轮练习题（5）及答案 一、选择题 ‎1.如图所示,在一个边长为a的正六边形区域内存在磁感应强度为B,方向垂直于纸面向里的匀强磁场,三个相同带正电的粒子比荷为,先后从A点沿AD方向以大小不等的速度射入匀强磁场区域,粒子在运动过程中只受磁场力作用;已知编号为①的粒子恰好从F点飞出磁场区域;编号为②的粒子恰好从E点飞出磁场区域;编号为③的粒子从ED边上的某一点垂直边界飞出磁场区域,则　导学号49294170(　　)‎ A.编号为①的粒子进入磁场区域的初速度大小为 B.编号为②的粒子在磁场区域内运动的时间T=‎ C.编号为③的粒子在ED边上飞出的位置与E点的距离为(2-3)a D.三个粒子在磁场内运动的时间依次减少并且为4∶2∶1‎ ‎【解析】选A、C、D。‎ 三个粒子的运动轨迹如图所示。设编号为①的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为r1,初速度大小为v1,则qv1B=m,由几何关系可得r1=,解得v1=,在磁场中转了120°运动时间t1==,选项A正确;设编号为②的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为r2,线速度大小为v2,周期为T2=,由几何关系可得,粒子在正六边形区域磁场运动过程中转过的圆心角为60°,则粒子在磁场中运动的时间t2==,选项B错误;设编号为③的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为r3,在磁场中转了30‎ ‎°,t3==,由几何关系可得AE=2acos30°=a,r3==2a,O3E==3a,‎ EG=r3-O3E=(2-3)a,选项C正确;t1∶t2∶t3=∶∶=4∶2∶1,选项D正确。‎ ‎【总结提升】带电粒子在磁场中做圆周运动的“四点、六线、三角”‎ ‎(1)四个点:分别是入射点﹑出射点﹑轨迹圆心和入射速度直线与出射速度直线的交点。‎ ‎(2)六条线:两条轨迹半径,入射速度直线和出射速度直线,入射点与出射点的连线,圆心与两条速度直线交点的连线。前面四条边构成一个四边形,后面两条为四边形的对角线。‎ ‎(3)三个角:速度偏转角﹑圆心角﹑弦切角,其中偏转角等于圆心角,也等于弦切角的两倍。‎ ‎2、(2019·全国卷Ⅱ)如图,虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场,P为磁场边界上的一点,大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点,在纸面内沿不同方向射入磁场,若粒子射入速率为v1,这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上;若粒子射入速率为v2,相应的出射点分布在三分之一圆周上,不计重力及带电粒子之间的相互作用,则v2∶v1为　(　　)‎ A.∶2 B.∶1‎ C.∶1 D.3∶‎ ‎【解析】选C。设圆形区域磁场半径为R,根据题意,当粒子出射点分布在六分之一圆周上时,根据几何关系可知轨道半径r1=Rsin30°,由洛伦兹力提供向心力,得到r1=‎ ‎,当粒子相应的出射点分布在三分之一圆周上时,根据几何关系:r2=Rsin60°,又因为r2=,则v2∶v1为∶1,故选C。‎ ‎3、如图所示,一带电小球悬挂在竖直放置的平行板电容器内,当开关S闭合,小球静止时,悬线与竖直方向的夹角为θ。则　(　　)‎ A.当开关S断开时,若减小平行板间的距离,则夹角θ增大 B.当开关S断开时,若增大平行板间的距离,则夹角θ增大 C.当开关S闭合时,若减小平行板间的距离,则夹角θ增大 D.当开关S闭合时,若减小平行板间的距离,则夹角θ减小 ‎【解析】选C。当断开开关S时,电容器所带的电量不变,由电容的决定式C=、电容的定义式C=和E=解得E=,则知电容器板间距离d变化时,板间场强E不变,小球所受的电场力不变,则θ不变,故选项A、B错误;保持开关S闭合,电容器两板间的电势差U不变,若减小平行板间的距离,由E=知,板间的电场强度E增大,小球所受的电场力变大,则θ增大,故选项C正确,D错误。‎ ‎4.(2019·枣庄一模)空间某区域竖直平面内存在电场,电场线分布如图所示。一个质量为m、电量为q,电性未知的小球在该电场中运动,小球经过A点时的速度大小为v1,方向水平向右,运动至B点时的速度大小为v2。若A、B两点之间的高度差为h,则以下判断中正确的是　导学号49294164(　　)‎ A.A、B两点的电场强度和电势大小关系为EA>EB、φA<φB B.若v2>v1,则电场力一定做正功 C.A、B两点间的电势差为(--2gh)‎ D.小球从A运动到B点的过程中电场力做的功为m-m　‎ ‎【解析】选C。由电场线的疏密分布知EAφB,所以A错误。从A运动到B对带电小球应用动能定理得:mgh+qUAB=m-m,若v2>v1‎ ‎,电场力也不一定做正功,B错误。由上式得UAB=,C正确。小球从A到B合外力做功为m-m,D错误。‎ ‎5、(多选)如图所示,光滑的水平轨道AB,与半径为R的光滑的半圆形轨道BCD相切于B点,AB水平轨道部分存在水平向右的匀强电场,半圆形轨道在竖直平面内,B为最低点,D为最高点。一质量为m、带正电的小球从距B点x的位置在电场力的作用下由静止开始沿AB向右运动,恰能通过最高点,则　(　　)‎ 世纪金榜导学号49294147‎ A.R越大,x越大 B.R越大,小球经过B点后瞬间对轨道的压力越大 C.m越大,x越大 D.m与R同时增大,电场力做功增大 ‎【解析】选A、C、D。小球在BCD部分做圆周运动,在D点,mg=m,小球由B到D的过程中有:-2mgR=m-m,解得vB=,R越大,小球经过B点时的速度越大,则x越大,选项A正确;在B点有:FN-mg=m,解得FN=6mg,与R无关,选项B错误;由Eqx=m,知m、R越大,小球在B点的动能越大,则x越大,电场力做功越多,选项C、D正确。‎ ‎【总结提升】应用动能定理解题的一般步骤 ‎(1)确定研究对象和研究过程。‎ ‎(2)分析研究对象的受力情况和各力的做功情况。‎ ‎(3)写出该过程中合外力做的功,或分别写出各个力做的功(注意功的正负),如果研究过程中物体受力情况有变化,要分别写出该力在各个阶段做的功。‎ ‎(4)写出物体的初、末动能。‎ ‎(5)按照动能定理列式求解。‎ ‎6、.(2019·邯郸一模)某同学参加学校运动会立定跳远项目比赛,起跳直至着地过程如图,测量得到比赛成绩是‎2.5m,目测空中脚离地最大高度约‎0.8m,忽略空气阻力,则起跳过程该同学所做功约为　(　　)‎ A.65 J　　　　　　　　 B.350 J C.700 J D.1 250 J ‎【解析】选C。由动能定理知起跳过程该同学做的功转化为该同学的动能,所以求该同学做的功应该求该同学起跳后斜抛的初速度。竖直方向由h=gt2得t=0.4s,水平方向由x=vx·2t得vx=‎3.125m/s,竖直方向vy=gt=‎4m/s,所以该同学初速度v的平方为:v2=+=‎25.8m2‎/s2,取该同学质量为m=‎60kg,则Ek=mv2=25.8×30J=774 J,所以该同学所做功约为700J,故选项C正确。‎ ‎7.如图所示,一半径为R的均匀带正电圆环水平放置,环心为O点,质量为m的带正电的小球从O点正上方h高的A点静止释放,并穿过带电环,关于小球从A到A关于O的对称点A′的过程中加速度(a)、重力势能(EpG)、机械能(E)、电势能(Ep电)随位置变化的图象一定错误的是(取O点为坐标原点且重力势能为零,向下为正方向,无限远电势为零)　(　　)‎ ‎【解析】选D。圆环中心的场强为零,无穷远处场强也为零,则小球从A到圆环中心的过程中,场强可能先增大后减小,则小球所受的电场力先增大后减小,方向竖直向上,由牛顿第二定律得知,重力不变,则加速度可能先减小后增大,小球穿过圆环后,小球所受的电场力竖直向下,加速度方向向下,为正值,根据对称性可知,电场力先增大后减小,则加速度先增大后减小,故A是可能的,故选项A正确;小球下落过程中,重力势能EpG=-mgh,根据数学知识可知,B是可能的,故选项B正确;小球从A到圆环中心的过程中,电场力做负功,机械能减小,小球穿过圆环后,电场力做正功,机械能增大,C是可能的,故选项C正确;由于圆环所产生的是非匀强电场,小球下落的过程中,电场力做功与下落的高度之间是非线性关系,电势能变化与下落高度之间也是非线性关系,所以D是不可能的,故选项D错误。‎ ‎8.如图所示,斜面固定在水平面上,轻质弹簧一端固定在斜面顶端,另一端与物块相连,弹簧处于自然长度时物块位于O点,物块与斜面间有摩擦。现将物块从O点拉至A点,撤去拉力后物块由静止向上运动,经O点到达B点时速度为零,则物块从A运动到B的过程中　(　　)‎ 导学号49294150‎ A.经过位置O点时,物块的动能最大 B.物块动能最大的位置与AO的距离无关 C.物块从A向O运动过程中,弹性势能的减少量等于动能与重力势能的增加量 D.物块从O向B运动过程中,动能的减少量等于弹性势能的增加量 ‎【解析】选B。根据题述,弹簧处于自然长度时物块位于O点,可知物块所受摩擦力等于重力沿斜面的分力。将物块从O点拉至A点,撤去拉力后物块由静止向上运动,当弹簧对物块沿斜面向上的弹力等于物块重力沿斜面的分力和滑动摩擦力之和时,合力为零,物块的动能最大。由此可知,物块经过A、O之间某一位置时,物块的动能最大,A错误。物块动能最大的位置与AO的距离无关,B正确。由功能关系可知,物块从A向O运动过程中,弹性势能的减少量等于动能与重力势能的增加量加上克服摩擦力做功产生的热量,C错误。物块从O向B运动过程中,动能的减少量等于增加的重力势能与弹性势能加上克服摩擦力做功产生的热量,即动能的减少量大于弹性势能的增加量,D错误。‎ ‎9.如图所示,质量为m的物体在水平外力F的作用下,沿水平面做匀速运动,速度大小为v,当物体运动到A点时撤去外力F,物体由A点继续向前滑行过程中经过B点,则物体由A点到B点的过程中,下列说法中正确的是　导学号49294154(　　)‎ A.速度v越大,摩擦力对物体的冲量越小,摩擦力做功越少 B.速度v越大,摩擦力对物体的冲量越小,摩擦力做功越多 C.速度v越大,摩擦力对物体的冲量越小,摩擦力做功与速度v的大小无关 D.速度v越大,摩擦力对物体的冲量越大,摩擦力做功与速度v的大小无关 ‎【解析】选C。物体在A、B间运动的加速度大小为a=μg,由=v2-2ax知速度 v越大,vB越大,又由x=t可知,速度越大,t越小;摩擦力的冲量大小为 If=μmgt越小,摩擦力做功Wf=-μmgx与速度v的大小无关,C项正确。‎ ‎10.(2019·宁德一模)已知质量相同的两个物体发生弹性正碰时速度交换。如图“牛顿摆”‎ ‎,由五个相同的钢球紧挨着悬挂在同一水平线上。当拉起最左侧的球1并释放,由于相邻球间的碰撞,导致最右侧的球5被弹出,碰撞时动能不损失。则　(　　)‎ A.相邻球间碰撞属于非弹性碰撞 B.球5被弹起时,球4速度不为零 C.球5被弹起时,球1速度等于零 D.五个钢球组成的系统在整个运动过程中动量守恒 ‎【解析】选C。因为碰撞时动能不损失,则各个小球之间的碰撞均为完全弹性碰撞,选项A错误;因为两球碰撞时交换速度,则球5被弹起时,球4速度为零,选项B错误;1球落下后与2球碰撞,1、2两球交换速度,以后以此类推,当球5被弹起时,球1、2、3、4速度都等于零,选项C正确;五个钢球组成的系统只在水平方向碰撞过程中动量守恒,选项D错误。‎ 二、非选择题 如图所示,在xOy平面内,有一边长为L的等边三角形区域OPQ,PQ边与x轴垂直,在三角形区域以外,均存在着磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外的匀强磁场,三角形OPQ区域内无磁场分布。现有质量为m,带电量为+q的粒子从O点射入磁场,粒子重力忽略不计。‎ ‎(1)若要使该粒子不出磁场,直接到达P点,求粒子从O点射入的最小速度的大小和方向。‎ ‎(2)若粒子从O点以初速度v0=沿y轴正方向射入,能再次经过O点,求该粒子从出发到再次过O点所经历的时间。‎ ‎【解析】(1)粒子运动轨迹如图所示,当初速度v1垂直于OP射入磁场时,粒子射入速度最小。‎ 由几何关系得:r1=‎ 由牛顿第二定律得:qvB=m 解得:v1=‎ 方向垂直于OP向上或与y轴正半轴成30°角斜向左上。‎ ‎(2)若粒子从O点以初速度v0=沿y轴正方向射入,则由牛顿第二定律得:qvB=m 解得:r2==L 粒子运动轨迹如图所示:‎ 粒子从O运动至A点出磁场进入三角形区域,‎ 由几何关系得:OA=r2=‎ 圆心角∠OO1A=120°‎ 运动时间:t1=T=‎ 粒子从A到B做匀速直线运动,运动时间:‎ t2==‎ 由运动轨迹可知,粒子可以回到O点,所用时间为:‎ t=6t1+3t2=(4π+3)。‎ 答案:(1)　方向垂直于OP向上或与y轴正半轴成30°角斜向左上 ‎(2)(4π+3)‎