【精品解析】重庆市2024-2025学年高三上学期9月大联考物理试题

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名称 【精品解析】重庆市2024-2025学年高三上学期9月大联考物理试题
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资源类型 试卷
版本资源 通用版
科目 物理
更新时间 2024-12-23 10:20:09

文档简介

重庆市2024-2025学年高三上学期9月大联考物理试题
1.(2024高三上·重庆市月考)如图所示,小李驾驶汽车按导航提示右转通过某个路口后,突然看到前方禁止通行警示牌,他反应过来后刹车制动,并倒车回到路口绕道行驶。以路口为位移原点,汽车开始减速时为计时起点,并将汽车看成质点,忽略换挡时间(把刹车和倒车过程看成连续的匀变速直线运动),绘制了如图所示的图像,由图中数据可得(  )
A.t=4s时,汽车离路口最远为8m
B.0~6s内,汽车的平均速度大小为1m/s
C.t=0时刻,汽车的瞬时速度大小为2m/s
D.t=3s时,汽车的加速度大小为2m/s2
【答案】D
【知识点】运动学 S-t 图象
【解析】【解答】A.以路口为位移坐标原点,由图像,有t4=4s时,汽车离路口最远13m,故A错误;
B.由图像,0~6s,汽车平均速度大小:
, 故B正确;
C.切线斜率表示速度,t4=4s,汽车速度为0;在,由和有
t=0,瞬时速度大小为 故C错误;
D.在:匀减速直线运动,加速度不变,则t3=3s, 故D错误;
故答选B。
【分析】描述物体常用的物理量有瞬时速度、平均速度、平均速率和加速度等。
1、 由图像的纵坐标代表位置位移判断最远为13m。
2、平均速度是位移除以对应时间,而平均速率是路程除以对应时间。
3、加速度是反应物体运动瞬时速度变化快慢的物理量,用速度变化量除以时间。
2.(2024高三上·重庆市月考)反卫星技术是目前在军事航天领域的一项非常敏感且先进的技术,攻击卫星可在较近距离通过发射高能激光等武器对目标卫星进行损毁。如图所示,攻击卫星进攻前在较低的圆形轨道运行,目标卫星在较高的圆形轨道运行。下列说法正确的是(  )。
A.目标卫星在较高的圆形轨道运行的线速度大于
B.攻击卫星的加速度大于目标卫星的加速度
C.攻击卫星运行的周期大于目标卫星运行的周期
D.在相同时间内,目标卫星通过的弧长大于攻击卫星通过的弧长
【答案】B
【知识点】第一、第二与第三宇宙速度;卫星问题
【解析】【解答】A.万有引力提供,有,得,当卫星轨道半径等于地球半时,环绕速度,第一宇宙速度恰好等于最大环绕速度,由,目标在较高的圆形轨道的线速度小于, 故A错误;
B.万有引力提供向心力,有,攻击卫星的加速度大于目标卫星的,故B正确;
C.根据万有引力提供向心力:,解得,则攻击卫星运行的周期小于目标卫星, 故C错误;
D.由,由攻击卫星的轨道半径小于目标卫星,则攻击卫星线速度大于目标卫星,弧长为,相同时间,目标卫星通过弧长小于攻击卫星通,故D错误。
故选B。
【分析】万有引力定律应用主要在宇宙航行和卫星发射上,需要根据万有引力提供绕转星体所需的向心力。
1、根据万有引力提供,变形得到卫星环绕的线速度、角速度、向心加速度、和周期的表达式;可知“高轨低速长周期”。
2、利用弧长的计算式:,找出二者的线速度大小关系然后进行比较。
3.(2024高三上·重庆市月考)《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》第六十二条规定:不得连续驾驶机动车超过4小时未停车休息或者停车休息时间少于20分钟。因为长时间行车一是驾驶员会疲劳,二是汽车轮胎与地面摩擦使轮胎变热,有安全隐患。一辆汽车行驶4小时后轮胎变热,轮胎内气体温度也会升高,设此过程中轮胎体积不变且没有气体的泄漏,空气可看作理想气体,则此过程中轮胎内气体(  )
A.分子平均动能增大,每个分子的动能都增大
B.速率大的区间分子数增多,分子平均速率增大
C.内能增大,外界对气体做正功
D.内能增大,气体向外界放出热量
【答案】B
【知识点】热力学第一定律及其应用;气体热现象的微观意义
【解析】【解答】A.气体温度升高,根据分子动理论可知分子平均动能增大,但并不是所有气体分子的动能都增大,故A错误;
B.气体分子速率分布规律呈现中间多两头少,当温度升高时速率大的分子比例增大,则速率大的区间分子数增多,分子平均速率增大,故B正确;
CD.气体温度升高,内能增大,气体的体积不变,则没有做功,根据热力学第一定律有,,则,气体从外界吸收热量,故CD错误。
故选B。
【分析】 分析情境中的分子热现象,掌握温度与分子平均动能的关系;能用热力学第一定律判断Q和W正负。
1.温度升高意味着分子的平均动能增大,个别分子的动能还可能减少。
2.分子速率分布曲线告诉我们,随着温度升高,伴随着平均分子动能增大是速率大的区间分子数增多。
3.理想气体不计分子势能,所以它的内能变化看温度升降即可。
4.(2024高三上·重庆市月考)碰撞常用恢复系数e来描述,定义恢复系数e为碰撞后其分离速度与碰撞前的接近速度的绝对值的比值,用公式表示为,其中和分别是碰撞后两物体的速度,和分别是碰撞前两物体的速度。已知质量为的物体A以初速度为与静止的质量为m的物体B发生碰撞,该碰撞的恢复系数为e,则(  )
A.若碰撞为完全弹性碰撞,则
B.碰撞后B的速度为
C.碰撞后A的速度为
D.碰撞后A的速度为
【答案】C
【知识点】动量守恒定律;碰撞模型
【解析】【解答】A.若碰撞为完全弹性碰撞,根据机械能守恒和动量守恒有
解得


故A错误;
BCD.碰撞过程动量守恒

解得

故C正确,BD错误。故选C。
【分析】 1.弹性碰撞除了动量一定守恒外,还满足机械能守恒。
2.因为碰撞过程极短,几乎是原位置一瞬间完成,物体重力势能前后不变,所以机械能守恒表现为前后动能相等。
3.非弹性碰撞虽然有机械能损失,但是动量一定守恒。表达的时候注意正方向的选取。
5.(2024高三上·重庆市月考)如图a所示,公园里的装饰灯在晚上通电后会发出非常漂亮的光。该装饰灯可简化为图b所示模型,该装饰灯为对红光折射率的透明材料制成的棱长为的立方体,中心有一个发红光点光源,不考虑光的二次反射,光速为,则(  )
A.立方体某一面有光射出部分的图形是椭圆
B.若不考虑多次反射,光线从玻璃砖射出的最长时间为
C.若点光源发出的光由红光变为蓝光,表面有光射出的区域面积将增大
D.从外面看玻璃砖被照亮的总面积为
【答案】B
【知识点】光的折射及折射定律;光的全反射
【解析】【解答】A.光中密质进入空气,入射角等于临界角时发生全反射,可知立方体某一面有光射出部分的图形是圆形,故A错误;
B.选取射到侧面上一条发生全反射的光线,临界角

联立解得光线从玻璃砖射出的最长时间:
选项B正确;
C.色光频率越大在同种介质中的折射率越大:若点光源发出的光由红光变为蓝光,因蓝光折射率大于红光,可知蓝光临界角小于红光,根据
表面有光射出的区域半径减小,即面积将减小,选项C错误;
D.每一侧面被照亮的半径
面积为
从外面看玻璃砖被照亮的总面积为
选项D错误。 故选B。
【分析】 几何光学的核心内容是光的反射、折射和全反射,需要学生有一定的几何作图和分析能力。
1、与平行光源不同,点光源的出射方向是四面八方的。
2、光中密质进入疏质,当入射光线大于或等于临界角,发生全反射。
3、红尘黄绿蓝,光的频率越来越大,在同种介质中的折射率也越来越大。
6.(2024高三上·重庆市月考)如图,三根绝缘细线OA、OB、AB长均为1.00m,连着质量均为,电量均为的带电小球,A球带正电,B球带负电,AB水平。整个装置处在水平向左的匀强电场中,场强,现剪断细线OB,由于空气阻力系统最终静止在某个位置(已知,)下列说法正确的是(  )
A.系统最终静止时重力势能较最初减少了
B.系统最终静止时重力势能较最初减少了
C.系统最终静止时电势能和重力势能的总和较最初减少了
D.系统最终静止时电势能和重力势能的总和较最初减少了
【答案】D
【知识点】匀强电场;电势能与电场力做功的关系;带电粒子在重力场和电场复合场中的运动
【解析】【解答】AB.两个小球整体电中性不带电,取A、B整体为对象,则系统最终静止时细线OA竖直向下,系统最终静止时,假设细线OB与水平方向的夹角为,对B受力分析可得:
解得
最终静止后,如图
最终静止时重力做功为
,由功是衡量能量转化的量度,系统最终静止时重力势能较最初减少了,故AB错误;
CD.最终静止时电场力做功为
系统最终静止时电势能和重力势能的总和较最初减少了
故C错误,D正确。故选D。
【分析】 分析电场力参与平衡问题,通过功能关系得到势能的变化。
1、 A球带正电,B球带负电 ,而且电性相反,所以剪断OB后整体对外不显电性。OA绳子保持竖直与重力二力平衡。
2、重力(电场力)做正功,重力势能(电势能)减少;做负功势能增加。
3、深刻体会功不仅是实现不同形式能量转化的途径,也是衡量能量转化的量度。
7.(2024高三上·重庆市月考)据报道,中国科学院上海天文台捕捉到一个“四星系统”。两种可能的四星系统构成如图所示,第一种如甲所示,四颗星稳定地分布在正方形上,均绕正方形中心做匀速圆周运动,第二种如乙所示,三颗星位于等边三角形的三个顶点上,第四颗星相对其他三星位于三角形中心,位于顶点的三颗星绕三角形中心运动。若两系统中所有星的质量都相等,,则第一、二种四星系统周期的比值为(  )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】双星(多星)问题
【解析】【解答】 在四星系统中,做圆周运动每一个星体均是由受到的其它三颗星对它的合力提供圆周运动的向心力,它们的角速度相等。万有引力定律和牛顿第二定律是力学的重点,多星系统要注意受力分析。根据题意,由几何关系可知,图甲中对角线上两颗星的距离为
图甲中每颗星受力情况如图所示
由万有引力公式
可得
则每颗星所受合力为
由合力提供向心力有
解得
根据题意,由几何关系可知,图乙中,两个三角形顶点上的星间的距离为
图乙中三角形顶点上的星受力情况如图所示
由万有引力公式
可得
则三角形顶点上的星所受合力为
由合力提供向心力有
解得

故选B。
【分析】 在“四星系统”中,做匀速圆周运动的每一颗星体均是由受到的其它三颗星体对它的万有引力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求出星体匀速圆周运动的周期。
8.(2024高三上·重庆市月考)用、两种可见光照射同一光电效应装置,测得的光电流和电压的关系图像如图甲所示,图乙为氢原子的能级图。已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间,下列说法正确的是(  )
A.光的波长比光的大
B.单色光的光子动量比单色光的光子动量大
C.用大量的光子去照射基态的氢原子可以得到两种可见光
D.若光是氢原子从能级跃迁到能级时发出的光,则光是氢原子从能级跃迁到能级时发出的光
【答案】A,C
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁;光电效应
【解析】【解答】A.遏止电压是用来测光电子的最大初动能的,由爱因斯坦的光电方程:
频率越大的光,其截止电压越大,所以a光的频率比b光的小,根据可知,频率越小波长越大,所以a光的波长比b光的大,故A正确;
B.由可知,单色光a的光子动量比单色光b的光子动量小,故B错误;
C.用大量的光子去照射基态的氢原子,则有
当,即可以跃迁到第四个能级,所以能得到两种可见光,对应跃迁到,跃迁到,故C正确;
D.由光的能量子公式可知,因为a光的频率比b光的小,则a光的光子能量比b光的小,若a光是从跃迁到能级时发出的光,则b光不可能是从跃迁到能级时发出的光,故D错误。
故选AC。
【分析】 高中近代物理中的光电效应经常和氢原子的能级跃迁综合考察。
1、光子的波长越大则频率越小。
2、根据可以分析波长越长,动量越小,即波长越长的光其能量和动量都越小。
3、波尔氢原子的能级跃迁方程反应了氢原子能量的量子化,和电子轨道的量子化。
9.(2024高三上·重庆市月考)如图所示的理想变压器电路中,电流表、电压表均为理想交流电表,在a、b两端输入正弦交流电压,三个定值电阻、、的阻值相等,变压器原、副线圈的匝数比为3:2,则下列说法正确的是(  )
A.电流表A1与A2的示数之比为2:3
B.电压表V1与V2的示数之比为4:3
C.电阻与消耗的功率之比为16:9
D.a、b端的输入功率与副线圈的输出功率之比为3:2
【答案】B,C
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】A.由电阻值相等,可得到副线圈的干路电流和支路电流的关系,由原副线圈的匝数比可以得到电压之比和电流之比,副线圈端、并联可得
由变压器电流和匝数的关系,电流之比等于匝数反比,可得
联立可得电流表A1与A2的示数之比为
故A错误;
B.电压表V1的示数为
电压表V2的示数为
三个定值电阻、、的阻值相等,可得
故B正确;
C.根据电功率的公式即可得到电功率的比例。电阻消耗的功率
电阻消耗的功率
可得
故C正确;
D.电阻消耗的功率
a、b端的输入功率与副线圈的输出功率之比为
故D错误。
故选BC。
【分析】 在计算原副线圈间的比例问题时,由于各阻值相等,注意副线圈的支路之间的电压、电流等量关系。
10.(2024高三上·重庆市月考)如图所示,与处有两个波源和均可以沿z轴方向做简谐运动,两波源产生的机械波均能以波源为圆心在xOy平面内向各个方向传播,振动周期均为,波速均为。时刻波源开始沿z轴正方向振动,振幅;时刻波源开始沿z轴负方向振动,振幅。下列说法正确的是(  )
A.时刻,处质点的位移为
B.在x轴上,和区域都是振动的加强点
C.在x轴上,区间内一共有10个振动的加强点
D.以波源为圆心,分别以半径4.8m和5.2m画圆,则在这两个圆周上,振动的加强点的个数相等
【答案】C,D
【知识点】波的干涉现象;波的叠加
【解析】【解答】A.当只有波源单独存在时,波速,传到处需要时间为
周期,处的质点又振动了:
质点,在时刻处在波峰,即位移是3cm,同理可知波源存在时,传到需要时间是:
质点又振动了:
即得质点在时刻也处在波峰,则位移是,A错误;
B.该波的波长为
在和区域则有,各点到两波源的路程之差
因为是波长的整数倍,波源和的振动步调相反,因此各点都是振动减弱点,B错误;
C.在x轴上,区间,中间位置是点,点左侧各点到两波源的距离之差,因此有
即这样的加强点共有5个,分别为、、、、,同理,由对称性,右侧也有5个加强点,因此区间内一共有10个振动的加强点,C正确;
D.以波源为圆心,分别以半径4.8m和5.2m画圆,如图所示,则在这两个圆周上, Q点到两波源的距离之差最小, 则有
点到两波源的距离之差最小
P点到两波源的距离之差最大为
点到两波源的距离之差最大为
所以振动的加强点的个数相等,D正确。
故选CD。
【分析】 衍射和干涉是波特有的属性,而衍射又是波的叠加中的稳定情况,需要更具两波源的具体情况判断。
1、波的传播具有时间和空间上的周期性,这是我们分析问题需要注意的。
2、两列频率相同,传播方向也相同,且相位差恒定的波源在叠加的时候会形成干涉图样。
3、通过判断空间某点到两波源的路程差,结合两波源的振动步调,可以判断是振动加强点还是减弱点。
11.(2024高三上·重庆市月考)智能手机内置很多传感器,磁传感器是其中一种。现用智能手机内的磁传感器结合某应用软件,利用长直木条的自由落体运动测量重力加速度。主要步骤如下:
(1)在长直木条内嵌入7片小磁铁,最下端小磁铁与其他小磁铁间的距离如图(a)所示。
(2)开启磁传感器,让木条最下端的小磁铁靠近该磁传感器,然后让木条从静止开始沿竖直方向自由下落。
(3)以木条释放瞬间为计时起点,记录下各小磁铁经过传感器的时刻,数据如下表所示:
0.00 0.05 0.15 0.30 0.50 0.75 1.05
0.000 0.101 0.175 0.247 0.319 0.391 0.462
(4)根据表中数据,在答题卡上补全图(b)中的数据点,并用平滑曲线绘制下落高度h随时间t变化的图线   。
(5)由绘制的图线可知,下落高度随时间的变化是   (填“线性”或“非线性”)关系。
(6)将表中数据利用计算机拟合出下落高度h与时间的平方的函数关系式为。据此函数可得重力加速度大小为   。(结果保留3位有效数字)
【答案】;非线性;
【知识点】自由落体运动;重力加速度;运动学 v-t 图象
【解析】【解答】(4)根据表中数据,在图(b)中描点然后连点成线,如图所示。
(5)由作出的图线可知,下落高度随时间的变化是非线性关系。
(6)如果长直木条做自由落体运动,则满足
由:
可得
解得:
【分析】 测量当地的重力加速度除了传统打点计时器纸带外,还有很多创新的方案和器材。
1、智能手机除了有常用的频闪照相功能,还有很多传感器的应用。
2、解题的出发点还是自由落体运动的基本规律和应用。
3、用采集的数据描点成线时,要用平滑的曲线,不能画折线。
12.(2024高三上·重庆市月考)某同学为探究电容器充、放电过程,设计了图甲实验电路。器材如下:电容器,电源E(电动势6V,内阻不计),电阻R1 = 400.0Ω,电阻R2 = 200.0Ω,电流传感器,开关S1、S2,导线若干。实验步骤如下:
(1)断开S1、S2,将电流传感器正极与a节点相连,其数据采样频率为5000Hz,则采样周期为   s;
(2)闭合S1,电容器开始充电,直至充电结束,得到充电过程的I—t曲线如图乙,由图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为   mA(结果保留3位有效数字);
(3)保持S1闭合,再闭合S2,电容器开始放电,直至放电结束,则放电结束后电容器两极板间电压为   V;
(4)实验得到放电过程的I—t曲线如图丙,I—t曲线与坐标轴所围面积对应电容器释放的电荷量为0.0188C,则电容器的电容C为   μF。图丙中I—t曲线与横坐标、直线t = 1s所围面积对应电容器释放的电荷量为0.0038C,则t = 1s时电容器两极板间电压为   V(结果保留2位有效数字)。
【答案】(1)
(2)15.0
(3)2
(4)4.7 × 103;2.8
【知识点】观察电容器的充、放电现象
【解析】【解答】(1)采样周期为
(2)由图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为15.0mA;
(3)放电结束后电容器两极板间电压等于R2两端电压,根据闭合电路欧姆定律得电容器两极板间电压为
(4)(1)充电结束后电容器两端电压为,故可得
解得
(2)设t = 1s时电容器两极板间电压为,得
代入数值解得
【分析】 电容器是一种能够在储存电荷的同时储存电能的装置。
1、电容器通交流阻直流,所以实验中应该采用直流电源进行试验。
2、电流传感器是一种能够显示电流的传感器,串联使用。
3、频率为周期的倒数,所以周期是
4、i-t图像的意义是,图线与t坐标轴所围的面积代表电荷量。
(1)采样周期为
(2)由图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为15.0mA;
(3)放电结束后电容器两极板间电压等于R2两端电压,根据闭合电路欧姆定律得电容器两极板间电压为
(4)[1]充电结束后电容器两端电压为,故可得
解得
[2]设t = 1s时电容器两极板间电压为,得
代入数值解得
13.(2024高三上·重庆市月考)如图所示,两光滑导轨ABC、平行放置,间距为L,其中BC、与水平面间的夹角为,AB,水平。一电阻为r的导体杆ab,垂直于AB、固定在导轨上,并处在边长为L的正方形有界磁场I区域的正中间,磁场方向垂直于导轨平面向上、磁场均匀分布但随时间线性增大,质量为m电阻也为r的金属棒cd垂直于BC、置于导轨上,处在磁感应强度大小为B,方向垂直导轨平面向上的匀强磁场II区域中,金属棒与两导轨接触良好,不计其余电阻,若金属棒cd恰好处于静止状态,求:
(1)流过金属棒cd的电流I的大小和方向;
(2)磁场I区域磁感应强度随时间的变化率。
【答案】解:(1)依题意,金属棒cd恰好处于静止状态,有
解得
根据楞次定律可知电流方向由c到d;
(2)根据法拉第电磁感应定律,可得
由闭合电路欧姆定律,有
联立,解得
【知识点】法拉第电磁感应定律;导体切割磁感线时的感应电动势;电磁感应中的动力学问题
【解析】 【分析】 高中物理的一个难点是“电磁搭台,力学唱戏”,在电磁感应的问题中我们不仅处理感应电流和感应电动势,还要处理力与运动、功与能、冲量和动量的问题。
1、ab杆固定当等效电流的外阻处理。
2、cd杆切割磁感线产生动生电动势,是等效电源。
3、利用右手定则或者楞次定律判断感应电流的方向,利用闭合回路偶欧姆定律求解电流的大小。
14.(2024高三上·重庆市月考)一种离子分析器的结构原理如图,两虚线间的环形区域内存在顺时针的匀强磁场和垂直纸面向外的匀强电场,电场强度、磁感应强度大小分别为E和B,外虚线环的半径为R。环形区域外侧,第一象限其他区域存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小可调。原点处有一个离子源,发射电荷量为q、质量为m的正离子,速度方向与x轴正方向成60°夹角。x轴正半轴装有足够大的薄荧光屏,用于接收打到x轴上的离子。当调节(未知)时,离子沿直线通过环形区域后沿着Oxy平面运动,并垂直打在荧光屏上。(离子重力不计)
(1)求正离子的速度大小;
(2)求的大小及离子打在荧光屏上的位置。
【答案】(1)解:离子在环形区域内,沿直线运动,所以受力平衡,有
解得
(2)解:离子离开环形区域后,能沿着Oxy平面运动,且垂直打在荧光屏上,其轨迹如图
设正离子在环形区域外圆周运动半径为,有
由几何关系得
解得
离子打到荧光屏上的位置坐标
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动;带电粒子在电场与磁场混合场中的运动
【解析】【分析】高中物理的一个重难点是带电粒子在电磁场中的综合运动,需要利用电场力和洛伦兹力结合运动学规律求解。
1、径向电场力与半径方向洛伦兹力二力平衡。
2、带电粒子进入磁场空间,利用左手定则找圆心,画轨迹定半径。
3、利用几何关系求解离子打到荧光屏上的位置。
(1)离子在环形区域内,沿直线运动,所以受力平衡,有
解得
(2)离子离开环形区域后,能沿着Oxy平面运动,且垂直打在荧光屏上,其轨迹如图
设正离子在环形区域外圆周运动半径为,有
由几何关系得
解得
离子打到荧光屏上的位置坐标
15.(2024高三上·重庆市月考)如图所示,足够长的光滑水平地面上固定着一个粗糙斜面,斜面的倾角,质量,长度,斜面底端通过一段小圆弧(半径很小,未画出)与水平地面相切。在斜面左侧竖直固定一个光滑半圆轨道CDF,轨道半径,轨道的最低点C与水平地面相切。将一质量为的物块从斜面顶端由静止释放,物块恰好能够到达圆轨道的最高点F。物块可视为质点,,重力加速度g取。
(1)求物块与斜面间的动摩擦因数;
(2)解除斜面的固定,要使物块在半圆轨道上运动时不脱离轨道,求小物块在斜面上的释放点距水平地面的最大高度h;
(3)在满足(2)的条件下,求由最大高度h处释放的物块,从释放至第一次冲上斜面并到达最高点的过程中,系统的产生的总热量Q。(计算结果保留2位有效数字)
【答案】(1)解:物块恰好能够到达圆轨道的最高点F,则有
从释放到最高点,根据动能定理有
解得
(2)解:设物块到斜面底端的速度为,斜面的速度为,水平方向,根据动量守恒定律有
根据能量守恒定律有
要使物块在半圆轨道上运动时不脱离轨道,则物块运动到D点的速度为0,则
解得:m
(3)解:物块返回斜面的过程,根据动量守恒定律有
整个过程中根据能量守恒定律有
解得:J
【知识点】动量守恒定律;能量守恒定律;竖直平面的圆周运动
【解析】【分析】牛顿经典力学大综合包含了力与运动、功与能、动量与动量守恒定律。
1、物块能够恰好过竖直平面圆周运动的最高点是只有重力提供向心力。
2、对于直线运动与曲线运动多过程问题,往往采用动能定理然后选择合适的过程书写方程来解题
3、选取小块和斜面体系统为研究对象,运用动量守恒定律解题。
(1)物块恰好能够到达圆轨道的最高点F,则有
从释放到最高点,根据动能定理有
解得
(2)设物块到斜面底端的速度为,斜面的速度为,水平方向,根据动量守恒定律有
根据能量守恒定律有
要使物块在半圆轨道上运动时不脱离轨道,则物块运动到D点的速度为0,则
解得
m
(3)物块返回斜面的过程,根据动量守恒定律有
整个过程中根据能量守恒定律有
解得
J
1 / 1重庆市2024-2025学年高三上学期9月大联考物理试题
1.(2024高三上·重庆市月考)如图所示,小李驾驶汽车按导航提示右转通过某个路口后,突然看到前方禁止通行警示牌,他反应过来后刹车制动,并倒车回到路口绕道行驶。以路口为位移原点,汽车开始减速时为计时起点,并将汽车看成质点,忽略换挡时间(把刹车和倒车过程看成连续的匀变速直线运动),绘制了如图所示的图像,由图中数据可得(  )
A.t=4s时,汽车离路口最远为8m
B.0~6s内,汽车的平均速度大小为1m/s
C.t=0时刻,汽车的瞬时速度大小为2m/s
D.t=3s时,汽车的加速度大小为2m/s2
2.(2024高三上·重庆市月考)反卫星技术是目前在军事航天领域的一项非常敏感且先进的技术,攻击卫星可在较近距离通过发射高能激光等武器对目标卫星进行损毁。如图所示,攻击卫星进攻前在较低的圆形轨道运行,目标卫星在较高的圆形轨道运行。下列说法正确的是(  )。
A.目标卫星在较高的圆形轨道运行的线速度大于
B.攻击卫星的加速度大于目标卫星的加速度
C.攻击卫星运行的周期大于目标卫星运行的周期
D.在相同时间内,目标卫星通过的弧长大于攻击卫星通过的弧长
3.(2024高三上·重庆市月考)《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》第六十二条规定:不得连续驾驶机动车超过4小时未停车休息或者停车休息时间少于20分钟。因为长时间行车一是驾驶员会疲劳,二是汽车轮胎与地面摩擦使轮胎变热,有安全隐患。一辆汽车行驶4小时后轮胎变热,轮胎内气体温度也会升高,设此过程中轮胎体积不变且没有气体的泄漏,空气可看作理想气体,则此过程中轮胎内气体(  )
A.分子平均动能增大,每个分子的动能都增大
B.速率大的区间分子数增多,分子平均速率增大
C.内能增大,外界对气体做正功
D.内能增大,气体向外界放出热量
4.(2024高三上·重庆市月考)碰撞常用恢复系数e来描述,定义恢复系数e为碰撞后其分离速度与碰撞前的接近速度的绝对值的比值,用公式表示为,其中和分别是碰撞后两物体的速度,和分别是碰撞前两物体的速度。已知质量为的物体A以初速度为与静止的质量为m的物体B发生碰撞,该碰撞的恢复系数为e,则(  )
A.若碰撞为完全弹性碰撞,则
B.碰撞后B的速度为
C.碰撞后A的速度为
D.碰撞后A的速度为
5.(2024高三上·重庆市月考)如图a所示,公园里的装饰灯在晚上通电后会发出非常漂亮的光。该装饰灯可简化为图b所示模型,该装饰灯为对红光折射率的透明材料制成的棱长为的立方体,中心有一个发红光点光源,不考虑光的二次反射,光速为,则(  )
A.立方体某一面有光射出部分的图形是椭圆
B.若不考虑多次反射,光线从玻璃砖射出的最长时间为
C.若点光源发出的光由红光变为蓝光,表面有光射出的区域面积将增大
D.从外面看玻璃砖被照亮的总面积为
6.(2024高三上·重庆市月考)如图,三根绝缘细线OA、OB、AB长均为1.00m,连着质量均为,电量均为的带电小球,A球带正电,B球带负电,AB水平。整个装置处在水平向左的匀强电场中,场强,现剪断细线OB,由于空气阻力系统最终静止在某个位置(已知,)下列说法正确的是(  )
A.系统最终静止时重力势能较最初减少了
B.系统最终静止时重力势能较最初减少了
C.系统最终静止时电势能和重力势能的总和较最初减少了
D.系统最终静止时电势能和重力势能的总和较最初减少了
7.(2024高三上·重庆市月考)据报道,中国科学院上海天文台捕捉到一个“四星系统”。两种可能的四星系统构成如图所示,第一种如甲所示,四颗星稳定地分布在正方形上,均绕正方形中心做匀速圆周运动,第二种如乙所示,三颗星位于等边三角形的三个顶点上,第四颗星相对其他三星位于三角形中心,位于顶点的三颗星绕三角形中心运动。若两系统中所有星的质量都相等,,则第一、二种四星系统周期的比值为(  )
A. B. C. D.
8.(2024高三上·重庆市月考)用、两种可见光照射同一光电效应装置,测得的光电流和电压的关系图像如图甲所示,图乙为氢原子的能级图。已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间,下列说法正确的是(  )
A.光的波长比光的大
B.单色光的光子动量比单色光的光子动量大
C.用大量的光子去照射基态的氢原子可以得到两种可见光
D.若光是氢原子从能级跃迁到能级时发出的光,则光是氢原子从能级跃迁到能级时发出的光
9.(2024高三上·重庆市月考)如图所示的理想变压器电路中,电流表、电压表均为理想交流电表,在a、b两端输入正弦交流电压,三个定值电阻、、的阻值相等,变压器原、副线圈的匝数比为3:2,则下列说法正确的是(  )
A.电流表A1与A2的示数之比为2:3
B.电压表V1与V2的示数之比为4:3
C.电阻与消耗的功率之比为16:9
D.a、b端的输入功率与副线圈的输出功率之比为3:2
10.(2024高三上·重庆市月考)如图所示,与处有两个波源和均可以沿z轴方向做简谐运动,两波源产生的机械波均能以波源为圆心在xOy平面内向各个方向传播,振动周期均为,波速均为。时刻波源开始沿z轴正方向振动,振幅;时刻波源开始沿z轴负方向振动,振幅。下列说法正确的是(  )
A.时刻,处质点的位移为
B.在x轴上,和区域都是振动的加强点
C.在x轴上,区间内一共有10个振动的加强点
D.以波源为圆心,分别以半径4.8m和5.2m画圆,则在这两个圆周上,振动的加强点的个数相等
11.(2024高三上·重庆市月考)智能手机内置很多传感器,磁传感器是其中一种。现用智能手机内的磁传感器结合某应用软件,利用长直木条的自由落体运动测量重力加速度。主要步骤如下:
(1)在长直木条内嵌入7片小磁铁,最下端小磁铁与其他小磁铁间的距离如图(a)所示。
(2)开启磁传感器,让木条最下端的小磁铁靠近该磁传感器,然后让木条从静止开始沿竖直方向自由下落。
(3)以木条释放瞬间为计时起点,记录下各小磁铁经过传感器的时刻,数据如下表所示:
0.00 0.05 0.15 0.30 0.50 0.75 1.05
0.000 0.101 0.175 0.247 0.319 0.391 0.462
(4)根据表中数据,在答题卡上补全图(b)中的数据点,并用平滑曲线绘制下落高度h随时间t变化的图线   。
(5)由绘制的图线可知,下落高度随时间的变化是   (填“线性”或“非线性”)关系。
(6)将表中数据利用计算机拟合出下落高度h与时间的平方的函数关系式为。据此函数可得重力加速度大小为   。(结果保留3位有效数字)
12.(2024高三上·重庆市月考)某同学为探究电容器充、放电过程,设计了图甲实验电路。器材如下:电容器,电源E(电动势6V,内阻不计),电阻R1 = 400.0Ω,电阻R2 = 200.0Ω,电流传感器,开关S1、S2,导线若干。实验步骤如下:
(1)断开S1、S2,将电流传感器正极与a节点相连,其数据采样频率为5000Hz,则采样周期为   s;
(2)闭合S1,电容器开始充电,直至充电结束,得到充电过程的I—t曲线如图乙,由图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为   mA(结果保留3位有效数字);
(3)保持S1闭合,再闭合S2,电容器开始放电,直至放电结束,则放电结束后电容器两极板间电压为   V;
(4)实验得到放电过程的I—t曲线如图丙,I—t曲线与坐标轴所围面积对应电容器释放的电荷量为0.0188C,则电容器的电容C为   μF。图丙中I—t曲线与横坐标、直线t = 1s所围面积对应电容器释放的电荷量为0.0038C,则t = 1s时电容器两极板间电压为   V(结果保留2位有效数字)。
13.(2024高三上·重庆市月考)如图所示,两光滑导轨ABC、平行放置,间距为L,其中BC、与水平面间的夹角为,AB,水平。一电阻为r的导体杆ab,垂直于AB、固定在导轨上,并处在边长为L的正方形有界磁场I区域的正中间,磁场方向垂直于导轨平面向上、磁场均匀分布但随时间线性增大,质量为m电阻也为r的金属棒cd垂直于BC、置于导轨上,处在磁感应强度大小为B,方向垂直导轨平面向上的匀强磁场II区域中,金属棒与两导轨接触良好,不计其余电阻,若金属棒cd恰好处于静止状态,求:
(1)流过金属棒cd的电流I的大小和方向;
(2)磁场I区域磁感应强度随时间的变化率。
14.(2024高三上·重庆市月考)一种离子分析器的结构原理如图,两虚线间的环形区域内存在顺时针的匀强磁场和垂直纸面向外的匀强电场,电场强度、磁感应强度大小分别为E和B,外虚线环的半径为R。环形区域外侧,第一象限其他区域存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小可调。原点处有一个离子源,发射电荷量为q、质量为m的正离子,速度方向与x轴正方向成60°夹角。x轴正半轴装有足够大的薄荧光屏,用于接收打到x轴上的离子。当调节(未知)时,离子沿直线通过环形区域后沿着Oxy平面运动,并垂直打在荧光屏上。(离子重力不计)
(1)求正离子的速度大小;
(2)求的大小及离子打在荧光屏上的位置。
15.(2024高三上·重庆市月考)如图所示,足够长的光滑水平地面上固定着一个粗糙斜面,斜面的倾角,质量,长度,斜面底端通过一段小圆弧(半径很小,未画出)与水平地面相切。在斜面左侧竖直固定一个光滑半圆轨道CDF,轨道半径,轨道的最低点C与水平地面相切。将一质量为的物块从斜面顶端由静止释放,物块恰好能够到达圆轨道的最高点F。物块可视为质点,,重力加速度g取。
(1)求物块与斜面间的动摩擦因数;
(2)解除斜面的固定,要使物块在半圆轨道上运动时不脱离轨道,求小物块在斜面上的释放点距水平地面的最大高度h;
(3)在满足(2)的条件下,求由最大高度h处释放的物块,从释放至第一次冲上斜面并到达最高点的过程中,系统的产生的总热量Q。(计算结果保留2位有效数字)
答案解析部分
1.【答案】D
【知识点】运动学 S-t 图象
【解析】【解答】A.以路口为位移坐标原点,由图像,有t4=4s时,汽车离路口最远13m,故A错误;
B.由图像,0~6s,汽车平均速度大小:
, 故B正确;
C.切线斜率表示速度,t4=4s,汽车速度为0;在,由和有
t=0,瞬时速度大小为 故C错误;
D.在:匀减速直线运动,加速度不变,则t3=3s, 故D错误;
故答选B。
【分析】描述物体常用的物理量有瞬时速度、平均速度、平均速率和加速度等。
1、 由图像的纵坐标代表位置位移判断最远为13m。
2、平均速度是位移除以对应时间,而平均速率是路程除以对应时间。
3、加速度是反应物体运动瞬时速度变化快慢的物理量,用速度变化量除以时间。
2.【答案】B
【知识点】第一、第二与第三宇宙速度;卫星问题
【解析】【解答】A.万有引力提供,有,得,当卫星轨道半径等于地球半时,环绕速度,第一宇宙速度恰好等于最大环绕速度,由,目标在较高的圆形轨道的线速度小于, 故A错误;
B.万有引力提供向心力,有,攻击卫星的加速度大于目标卫星的,故B正确;
C.根据万有引力提供向心力:,解得,则攻击卫星运行的周期小于目标卫星, 故C错误;
D.由,由攻击卫星的轨道半径小于目标卫星,则攻击卫星线速度大于目标卫星,弧长为,相同时间,目标卫星通过弧长小于攻击卫星通,故D错误。
故选B。
【分析】万有引力定律应用主要在宇宙航行和卫星发射上,需要根据万有引力提供绕转星体所需的向心力。
1、根据万有引力提供,变形得到卫星环绕的线速度、角速度、向心加速度、和周期的表达式;可知“高轨低速长周期”。
2、利用弧长的计算式:,找出二者的线速度大小关系然后进行比较。
3.【答案】B
【知识点】热力学第一定律及其应用;气体热现象的微观意义
【解析】【解答】A.气体温度升高,根据分子动理论可知分子平均动能增大,但并不是所有气体分子的动能都增大,故A错误;
B.气体分子速率分布规律呈现中间多两头少,当温度升高时速率大的分子比例增大,则速率大的区间分子数增多,分子平均速率增大,故B正确;
CD.气体温度升高,内能增大,气体的体积不变,则没有做功,根据热力学第一定律有,,则,气体从外界吸收热量,故CD错误。
故选B。
【分析】 分析情境中的分子热现象,掌握温度与分子平均动能的关系;能用热力学第一定律判断Q和W正负。
1.温度升高意味着分子的平均动能增大,个别分子的动能还可能减少。
2.分子速率分布曲线告诉我们,随着温度升高,伴随着平均分子动能增大是速率大的区间分子数增多。
3.理想气体不计分子势能,所以它的内能变化看温度升降即可。
4.【答案】C
【知识点】动量守恒定律;碰撞模型
【解析】【解答】A.若碰撞为完全弹性碰撞,根据机械能守恒和动量守恒有
解得


故A错误;
BCD.碰撞过程动量守恒

解得

故C正确,BD错误。故选C。
【分析】 1.弹性碰撞除了动量一定守恒外,还满足机械能守恒。
2.因为碰撞过程极短,几乎是原位置一瞬间完成,物体重力势能前后不变,所以机械能守恒表现为前后动能相等。
3.非弹性碰撞虽然有机械能损失,但是动量一定守恒。表达的时候注意正方向的选取。
5.【答案】B
【知识点】光的折射及折射定律;光的全反射
【解析】【解答】A.光中密质进入空气,入射角等于临界角时发生全反射,可知立方体某一面有光射出部分的图形是圆形,故A错误;
B.选取射到侧面上一条发生全反射的光线,临界角

联立解得光线从玻璃砖射出的最长时间:
选项B正确;
C.色光频率越大在同种介质中的折射率越大:若点光源发出的光由红光变为蓝光,因蓝光折射率大于红光,可知蓝光临界角小于红光,根据
表面有光射出的区域半径减小,即面积将减小,选项C错误;
D.每一侧面被照亮的半径
面积为
从外面看玻璃砖被照亮的总面积为
选项D错误。 故选B。
【分析】 几何光学的核心内容是光的反射、折射和全反射,需要学生有一定的几何作图和分析能力。
1、与平行光源不同,点光源的出射方向是四面八方的。
2、光中密质进入疏质,当入射光线大于或等于临界角,发生全反射。
3、红尘黄绿蓝,光的频率越来越大,在同种介质中的折射率也越来越大。
6.【答案】D
【知识点】匀强电场;电势能与电场力做功的关系;带电粒子在重力场和电场复合场中的运动
【解析】【解答】AB.两个小球整体电中性不带电,取A、B整体为对象,则系统最终静止时细线OA竖直向下,系统最终静止时,假设细线OB与水平方向的夹角为,对B受力分析可得:
解得
最终静止后,如图
最终静止时重力做功为
,由功是衡量能量转化的量度,系统最终静止时重力势能较最初减少了,故AB错误;
CD.最终静止时电场力做功为
系统最终静止时电势能和重力势能的总和较最初减少了
故C错误,D正确。故选D。
【分析】 分析电场力参与平衡问题,通过功能关系得到势能的变化。
1、 A球带正电,B球带负电 ,而且电性相反,所以剪断OB后整体对外不显电性。OA绳子保持竖直与重力二力平衡。
2、重力(电场力)做正功,重力势能(电势能)减少;做负功势能增加。
3、深刻体会功不仅是实现不同形式能量转化的途径,也是衡量能量转化的量度。
7.【答案】B
【知识点】双星(多星)问题
【解析】【解答】 在四星系统中,做圆周运动每一个星体均是由受到的其它三颗星对它的合力提供圆周运动的向心力,它们的角速度相等。万有引力定律和牛顿第二定律是力学的重点,多星系统要注意受力分析。根据题意,由几何关系可知,图甲中对角线上两颗星的距离为
图甲中每颗星受力情况如图所示
由万有引力公式
可得
则每颗星所受合力为
由合力提供向心力有
解得
根据题意,由几何关系可知,图乙中,两个三角形顶点上的星间的距离为
图乙中三角形顶点上的星受力情况如图所示
由万有引力公式
可得
则三角形顶点上的星所受合力为
由合力提供向心力有
解得

故选B。
【分析】 在“四星系统”中,做匀速圆周运动的每一颗星体均是由受到的其它三颗星体对它的万有引力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求出星体匀速圆周运动的周期。
8.【答案】A,C
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁;光电效应
【解析】【解答】A.遏止电压是用来测光电子的最大初动能的,由爱因斯坦的光电方程:
频率越大的光,其截止电压越大,所以a光的频率比b光的小,根据可知,频率越小波长越大,所以a光的波长比b光的大,故A正确;
B.由可知,单色光a的光子动量比单色光b的光子动量小,故B错误;
C.用大量的光子去照射基态的氢原子,则有
当,即可以跃迁到第四个能级,所以能得到两种可见光,对应跃迁到,跃迁到,故C正确;
D.由光的能量子公式可知,因为a光的频率比b光的小,则a光的光子能量比b光的小,若a光是从跃迁到能级时发出的光,则b光不可能是从跃迁到能级时发出的光,故D错误。
故选AC。
【分析】 高中近代物理中的光电效应经常和氢原子的能级跃迁综合考察。
1、光子的波长越大则频率越小。
2、根据可以分析波长越长,动量越小,即波长越长的光其能量和动量都越小。
3、波尔氢原子的能级跃迁方程反应了氢原子能量的量子化,和电子轨道的量子化。
9.【答案】B,C
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】A.由电阻值相等,可得到副线圈的干路电流和支路电流的关系,由原副线圈的匝数比可以得到电压之比和电流之比,副线圈端、并联可得
由变压器电流和匝数的关系,电流之比等于匝数反比,可得
联立可得电流表A1与A2的示数之比为
故A错误;
B.电压表V1的示数为
电压表V2的示数为
三个定值电阻、、的阻值相等,可得
故B正确;
C.根据电功率的公式即可得到电功率的比例。电阻消耗的功率
电阻消耗的功率
可得
故C正确;
D.电阻消耗的功率
a、b端的输入功率与副线圈的输出功率之比为
故D错误。
故选BC。
【分析】 在计算原副线圈间的比例问题时,由于各阻值相等,注意副线圈的支路之间的电压、电流等量关系。
10.【答案】C,D
【知识点】波的干涉现象;波的叠加
【解析】【解答】A.当只有波源单独存在时,波速,传到处需要时间为
周期,处的质点又振动了:
质点,在时刻处在波峰,即位移是3cm,同理可知波源存在时,传到需要时间是:
质点又振动了:
即得质点在时刻也处在波峰,则位移是,A错误;
B.该波的波长为
在和区域则有,各点到两波源的路程之差
因为是波长的整数倍,波源和的振动步调相反,因此各点都是振动减弱点,B错误;
C.在x轴上,区间,中间位置是点,点左侧各点到两波源的距离之差,因此有
即这样的加强点共有5个,分别为、、、、,同理,由对称性,右侧也有5个加强点,因此区间内一共有10个振动的加强点,C正确;
D.以波源为圆心,分别以半径4.8m和5.2m画圆,如图所示,则在这两个圆周上, Q点到两波源的距离之差最小, 则有
点到两波源的距离之差最小
P点到两波源的距离之差最大为
点到两波源的距离之差最大为
所以振动的加强点的个数相等,D正确。
故选CD。
【分析】 衍射和干涉是波特有的属性,而衍射又是波的叠加中的稳定情况,需要更具两波源的具体情况判断。
1、波的传播具有时间和空间上的周期性,这是我们分析问题需要注意的。
2、两列频率相同,传播方向也相同,且相位差恒定的波源在叠加的时候会形成干涉图样。
3、通过判断空间某点到两波源的路程差,结合两波源的振动步调,可以判断是振动加强点还是减弱点。
11.【答案】;非线性;
【知识点】自由落体运动;重力加速度;运动学 v-t 图象
【解析】【解答】(4)根据表中数据,在图(b)中描点然后连点成线,如图所示。
(5)由作出的图线可知,下落高度随时间的变化是非线性关系。
(6)如果长直木条做自由落体运动,则满足
由:
可得
解得:
【分析】 测量当地的重力加速度除了传统打点计时器纸带外,还有很多创新的方案和器材。
1、智能手机除了有常用的频闪照相功能,还有很多传感器的应用。
2、解题的出发点还是自由落体运动的基本规律和应用。
3、用采集的数据描点成线时,要用平滑的曲线,不能画折线。
12.【答案】(1)
(2)15.0
(3)2
(4)4.7 × 103;2.8
【知识点】观察电容器的充、放电现象
【解析】【解答】(1)采样周期为
(2)由图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为15.0mA;
(3)放电结束后电容器两极板间电压等于R2两端电压,根据闭合电路欧姆定律得电容器两极板间电压为
(4)(1)充电结束后电容器两端电压为,故可得
解得
(2)设t = 1s时电容器两极板间电压为,得
代入数值解得
【分析】 电容器是一种能够在储存电荷的同时储存电能的装置。
1、电容器通交流阻直流,所以实验中应该采用直流电源进行试验。
2、电流传感器是一种能够显示电流的传感器,串联使用。
3、频率为周期的倒数,所以周期是
4、i-t图像的意义是,图线与t坐标轴所围的面积代表电荷量。
(1)采样周期为
(2)由图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为15.0mA;
(3)放电结束后电容器两极板间电压等于R2两端电压,根据闭合电路欧姆定律得电容器两极板间电压为
(4)[1]充电结束后电容器两端电压为,故可得
解得
[2]设t = 1s时电容器两极板间电压为,得
代入数值解得
13.【答案】解:(1)依题意,金属棒cd恰好处于静止状态,有
解得
根据楞次定律可知电流方向由c到d;
(2)根据法拉第电磁感应定律,可得
由闭合电路欧姆定律,有
联立,解得
【知识点】法拉第电磁感应定律;导体切割磁感线时的感应电动势;电磁感应中的动力学问题
【解析】 【分析】 高中物理的一个难点是“电磁搭台,力学唱戏”,在电磁感应的问题中我们不仅处理感应电流和感应电动势,还要处理力与运动、功与能、冲量和动量的问题。
1、ab杆固定当等效电流的外阻处理。
2、cd杆切割磁感线产生动生电动势,是等效电源。
3、利用右手定则或者楞次定律判断感应电流的方向,利用闭合回路偶欧姆定律求解电流的大小。
14.【答案】(1)解:离子在环形区域内,沿直线运动,所以受力平衡,有
解得
(2)解:离子离开环形区域后,能沿着Oxy平面运动,且垂直打在荧光屏上,其轨迹如图
设正离子在环形区域外圆周运动半径为,有
由几何关系得
解得
离子打到荧光屏上的位置坐标
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动;带电粒子在电场与磁场混合场中的运动
【解析】【分析】高中物理的一个重难点是带电粒子在电磁场中的综合运动,需要利用电场力和洛伦兹力结合运动学规律求解。
1、径向电场力与半径方向洛伦兹力二力平衡。
2、带电粒子进入磁场空间,利用左手定则找圆心,画轨迹定半径。
3、利用几何关系求解离子打到荧光屏上的位置。
(1)离子在环形区域内,沿直线运动,所以受力平衡,有
解得
(2)离子离开环形区域后,能沿着Oxy平面运动,且垂直打在荧光屏上,其轨迹如图
设正离子在环形区域外圆周运动半径为,有
由几何关系得
解得
离子打到荧光屏上的位置坐标
15.【答案】(1)解:物块恰好能够到达圆轨道的最高点F,则有
从释放到最高点,根据动能定理有
解得
(2)解:设物块到斜面底端的速度为,斜面的速度为,水平方向,根据动量守恒定律有
根据能量守恒定律有
要使物块在半圆轨道上运动时不脱离轨道,则物块运动到D点的速度为0,则
解得:m
(3)解:物块返回斜面的过程,根据动量守恒定律有
整个过程中根据能量守恒定律有
解得:J
【知识点】动量守恒定律;能量守恒定律;竖直平面的圆周运动
【解析】【分析】牛顿经典力学大综合包含了力与运动、功与能、动量与动量守恒定律。
1、物块能够恰好过竖直平面圆周运动的最高点是只有重力提供向心力。
2、对于直线运动与曲线运动多过程问题,往往采用动能定理然后选择合适的过程书写方程来解题
3、选取小块和斜面体系统为研究对象,运用动量守恒定律解题。
(1)物块恰好能够到达圆轨道的最高点F,则有
从释放到最高点,根据动能定理有
解得
(2)设物块到斜面底端的速度为,斜面的速度为,水平方向,根据动量守恒定律有
根据能量守恒定律有
要使物块在半圆轨道上运动时不脱离轨道,则物块运动到D点的速度为0,则
解得
m
(3)物块返回斜面的过程,根据动量守恒定律有
整个过程中根据能量守恒定律有
解得
J
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