1、浙江省杭州市 2018年高考命题预测卷(5)物理试题一、选择题1. 下列哪个仪器测量的物理量不是国际单位制中的基本物理量A. 弹簧测力计 B. 刻度尺 C. 秒表 D. 托盘天平【答案】A【解析】A、电压表是测量电压的 仪器，电压不是基本物理量，故 A错B、刻度尺是测量长度的仪器,是测量的力学基本量,故 B对 C、秒表是测量时间的仪器,是测量的力学基本量,故 C对 D、托盘天平是测量质量的仪器,是测量的力学基本量,故 D对本题选不正确的答案，所以应该选:A综上所述本题答案是：A2. 随着时代的发展和科技的进步，手机给我们日常的生活带来了很大的便利，尤其是智能手机上装载的众多 app软件改变着我
2、们的生活。如图所示为某款运动软件 app的截图，表示了某次运动的具体信息，其中有一些描述此次运动的具体数据，下列说法正确的是A. 1.96公里描述的是此次运动的位移的大小B. 根据截图中的数据，可以计算出此次运动的平均速度的大小C. 平均配速越低，说明此次运动中运动得就越快D. 千卡是一个描述功率的单位【答案】C【解析】1.96 公里描述的是此次运动的路程，选项 A错误；根据截图中的数据，可以计算出此次运动的平均速率，选项 B错误； “平均配速 1637（16 分 37秒）的意思是物体每运动 1000m所用的时间是 1637；则平均配速越小，平均速度越大，物体运动的越快，选项 C正确；千卡是一
3、个描述能量的单位，选项 D错误；故选 C.3. 请你利用已经学过的物理知识进行判断，下列说法正确的是A. 伽利略通过逻辑推理，推翻了“重物比轻物落的快”的观点B. 牛顿通过“理想斜面实验”得出“力不是维持物体运动的原因”的观点C. 汽车上坡时，司机应该使用较高转速比的档位来行驶D. 超速行驶是安全行车的大敌，其原因是汽车的速度越大其惯性也越大【答案】A【解析】A、亚里士多德根据自然现象得出重物下落比轻的物体下落快的观点，伽利略通过逻辑推理推翻了其观点，故 A正确；B、是伽利略通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的原因，而不是牛顿得到这个结论的，故 B错误；C、汽车发动机功率是恒定的，根据公式
4、 P=FV，汽车功率是不变的，速度越低，相对来说牵引力越大，所以汽车上坡时，司机应该使用较低转速比的档位来行驶，故 C错误；D、惯性的大小只与物体的质量有关，与物体运动速度的快慢无关，物体质量越大，惯性越大，故 D错误；故选 A。4. 如图所示为某教室中竖直磁性黑板上静止的一个黑板刷，关于此黑板刷的受力情况，下列说法不正确的是 A. 黑板对黑板刷的作用力竖直向上B. 黑板磁性越强，刷子受到的摩擦力就越大C. 刷子受到四个力D. 黑板与刷子之间有三对作用力与反作用力【答案】B【解析】黑板对黑板刷的作用力与重力平衡，则黑板对黑板刷的作用力竖直向上，选项 A正确；黑板刷子受到的摩擦力与重力等大反向，
5、则摩擦力等于重力，选项 B错误；刷子受到重力、黑板的磁力、黑板的摩擦力、黑板的支持力四个力作用，选项 C正确；黑板与刷子之间的磁力、摩擦力和支持力，则有三对作用力与反作用力，选项 D正确；此题选择不正确的选项，故选 B.5. 春暖河开，冰面上一块石头逐渐下陷，对于此现象下列说法不正确的是A. 冬天冰硬，冰面的反作用力等于石头的压力。春天冰面变软，它的作用力达不到石头的压力，故石头下陷B. 不管是冬天还是春天，冰面对石头的支持力与石头对冰面的压力相等C. 下陷是因为冰面对石头的支持力小于冰块的重力D. 春暖河开冰面对石头的支持力较冬天减小【答案】A【解析】无论冰软硬，冰面对石头的作用力总等于石头
6、对冰面的压力，选项 A错误，B 正确；下陷是因为冰面对石头的支持力小于冰块的重力，选项 C正确；冬天时冰面对石头的支持力等于石头的重力，春暖河开冰面对石头的支持力较冬天减小，选项 D正确；此题选项不正确的选项，故选 A.6. 如图所示，某台计算机的硬盘约有近万个磁道（磁道为不同半径的同心圆） ，每个磁道分为 m个扇区（每个扇区为 1/m圆周） 。电动机使磁盘以转速 n匀速转动。磁头在读、写数据时是不动的，磁盘每转一周，磁头沿半径方向跳动一个磁道，若不计磁头大小及磁头转移磁道所需的时间，则磁盘转动时A. A点的线速度小于 B点的线速度B. A点的向心加速度小于 B点的向心加速度C. 硬盘转动一圈
7、的时间为 2nD. 一个扇区通过磁头所用的时间为 1/mn【答案】D【解析】 A、 B两点是同轴转动，角速度相同，根据 可知半径越大，线速度越大，故 A点的线速度大于 B点的线速度，根据公式 可知半径越大，相信加速度越大， A点的向心加速度大于 B点的向心加速度，故 AB错误；因为转速的单位为（转每秒） ，即转一圈的时间为 ，C 错误；因为 ，所以 ，D 正确7. 2017年 6月 15日 11时，中国在酒泉卫星发射中心采用长征四号乙运载火箭，成功发射首颗 X射线空间天文卫星“慧眼” 。并在引力波事件发生时成功监测了引力波源所在的天区。已知“慧眼”在距地面 550km的圆轨道上运行，则其（ ）
8、A. 线速度大于第一宇宙速度B. 运行周期大于地球自转周期C. 角速度小于同步卫星的角速度D. 向心加速度大于静止在地球赤道上物体的向心加速度【答案】D【解析】试题分析：第一宇宙速度是卫星绕地球做圆周运动最大的运行速度。地球同步卫星的周期和角速度等于地球自转周期和角速度，将该卫星的向心加速度与地球同步卫星比较，将地球同步卫星的向心加速度与静止在地球赤道上物体的向心加速度比较，即可分析该的向心加速度与静止在地球赤道上物体的向心加速度的大小。第一宇宙速度是卫星绕地球做圆周运动最大的运行速度，即是近地卫星的线速度，可知，该卫星的线速度小于第一宇宙速度，A 错误；地球同步卫星的周期等于地球自转周期，而
9、该卫星的运行周期比地球同步卫星的周期小，所以该卫星的运行周期小于地球自转周期，B 错误；该卫星的轨道半径比地球同步卫星的小，知该卫星的角速度比同步卫星的角速度大，C 错误；根据 知，该卫星的向心加速度大于地球同步卫星的向心加速度。由 a= 2r知，地球同步卫星的向心加速度大于静止在地球赤道上物体的向心加速度，因此，该卫星的向心加速度大于静止在地球赤道上物体的向心加速度，D 正确。8. 消防车的供水系统主要由水泵、输水管道和水炮组成。如图，消防水炮离地高度 H为80m，建筑物上的火点离地高度 h为 60m，整个供水系统的效率为 60%。假设水从水炮水平射出的初速度为 30m/s，水炮每秒出水量
10、m=60kg，不计空气阻力，则A. 水炮与火点的水平距离 x为 120mB. 水炮与火点的水平距离 x为 30mC. 水泵的输入功率 P为 4.5104WD. 水泵的输入功率 P为 1.25105W【答案】D【解析】水炮与火点的水平距离 ，选项 AB错误；水泵的输入功率 ，则选项 D正确，C错误；故选 D. 点睛：本小题通过消防车的供水系统，考查了学生对于平抛运动和能量转换的掌握程度。学生需要能够理解处理平抛运动的处理方法运动的合成与分解；能量转换的处理方法电能转化为水的机械能（包括了水的动能和重力势能） 。在本小题的基础上，还可以稍加变式，考查学生对于柱形流量模型改变了水的初速度，水炮每秒出
11、水量也随之发生了变化。9. 如图所示，a、b、c 为真空中三个带电小球，b 球带电量为+Q, 用绝缘支架固定，a、c 两小球用绝缘细线悬挂，处于平衡状态时三小球球心等高，且 a、b 和 b、c 间距离相等，悬挂a小球的细线向左倾斜，悬挂 c小球的细线竖直A. a、b、c 三小球带同种电荷B. a、c 两小球带异种电荷C. a小球带电量为-4QD. c小球带电量为+4Q【答案】C【解析】b 球带正电，若 a球带正电，则 c球不带电，不符合题意；若 a球带负电，则 c球带负电，符合题意，选项 ABD错误；对 c球由平衡可知： 解得 Qa=4Q，即 a球带电量为-4Q，选项 C正确；故选 C. 点睛
12、：本小题通过同一水平线上的三个带电小球，考查了学生对于库仑定律和受力平衡的掌握情况。学生可以通过基础模型转化三自由电荷平衡问题（两大夹一小，两同夹一异）来解决本题，一定程度上也考查了学生知识迁移的能力。10. 教师在课堂上做了两个小实验，让小明同学印象深刻。第一个实验叫做“旋转的液体” ，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，把它们分别与电池的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水，如果把玻璃皿放在磁场中，液体就会旋转起来，如图甲所示。第二个实验叫做“振动的弹簧” ，把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，通电后，发现弹簧不断上下振动，如图乙所示
13、。下列关于这两个趣味实验的说法正确的是A. 图甲中，如果改变磁场的方向，液体的旋转方向不变B. 图甲中，如果改变电源的正负极，液体的旋转方向不变C. 图乙中，如果改变电源的正负极，依然可以观察到弹簧不断上下振动D. 图乙中，如果将水银换成酒精，依然可以观察到弹簧不断上下振动【答案】C【解析】图甲中，仅仅调换 N、S 极位置或仅仅调换电源的正负极位置，安培力方向肯定改变，液体的旋转方向要改变，故 AB均错误；图乙中，当有电流通过弹簧时，构成弹簧的每一圈导线周围都产生了磁场，根据安培定则知，各圈导线之间都产生了相互的吸引作用，弹簧就缩短了，当弹簧的下端离开水银后，电路断开，弹簧中没有了电流，各圈导
14、线之间失去了相互吸引力，弹簧又恢复原长，使得弹簧下端又与水银接触，弹簧中又有了电流，开始重复上述过程，可以观察到弹簧不断上下振动；如果改变电源的正负极，依然可以观察到弹簧不断上下振动；但是如果将水银换成酒精，酒精不导电，则弹簧将不再上下振动，故选项 C正确，D 错误；故选 C.11. 工厂在生产纺织品、纸张等绝缘材料时为了实时监控其厚度，通常要在生产流水线上设置如图所示传感器。其中 A、B 为平行板电容器的上、下两个极板，上下位置均固定，且分别接在恒压直流电源的两极上。当流水线上通过的产品厚度增大时，下列说法正确的是A. A、B 平行板电容器的电容减小B. A、B 两板间的电场强度增大C. A
15、、B 两板上的电荷量变小D. 有电流从 b向 a流过灵敏电流计【答案】D【解析】两极板和电源相连，故两极板间的电势差恒定，根据公式 可知当产品厚度增大导致 增大时，电容器的电容 C增大，再根据 可知极板带电量 Q增加，有充电电流从 b向 a流过，故 AC错误 D正确；因两板之间的电势差不变，板间距不变，所以两板间电场强度 不变，B 错误12. 研究发现，经常低头玩手机会引起各类疾病。当人体直立时，颈椎所承受的压力等于头部的重量；当低头玩手机时，颈椎受到的压力会随之变化。现将人体头颈部简化为如图所示的模型，P 点为头部的重心，PO 为提供支持力的颈椎（视为轻杆）可绕 O点转动，PQ 为提供拉力的
16、肌肉（视为轻绳） 。当某人低头时，PO、PQ 与竖直方向的夹角分别为 30、60 ，此时颈椎受到的压力与直立时颈椎受到压力之比约为A. 1:1 B. :1 C. :1 D. 2:1【答案】C【解析】试题分析：对人的头部进行分析，明确其受力情况，由共点力的平衡条件可得出对应的平行四边形；由正弦定理可求得颈椎受到的压力设头部重力为 G，当人体直立时，颈椎所承受的压力等于头部的重量，即 F=G；当某人低头时，PO、PQ 与竖直方向的夹角分别为 30、60 ，P 点的受力如图所示，根据几何关系结合正弦定理可得 ，解得 ，所以 ，C 正确13. 如图为近日曝光的摩拜共享电动单车，与普通电动车不同的是，摩
17、拜共享电动自行车采用“共享充电宝+自行车的方式” ，其电池与普通充电宝类似，只有 20000mAH，输入、输出电压均为 10V，输入电流为 8A，输出电流为 15A，可以支持驱动人和单车行驶 10公里左右。已知成人在平路上骑自行车所受阻力约为 20N，则 A. 该单车电池最多储存电能 7.2104JB. 该单车电池充电时，从零电量充至满电量大约需要 5hC. 该单车电池电能的有效利用率约为 27.8%D. 成人在平路上骑自行车时，每秒钟平均消耗的电能约 20J左右【答案】C【解析】A 项：该单车电池最多储存电能为 ，故 A正确；B项：由公式 ，故 B错误；C项：骑车时消耗的电能约为 D项：成人
18、骑行时，车速大约为 5m/s，匀速骑行时，人地车提供牵引力，F=f，因此人做的功的功率为 P=FV=100w，故 D错误。二.选择题14. 关于如下现象的表述正确的是（ ）A. 甲图中蝙蝠利用超声波的多普勒效应来定位B. 乙图中 CT利用 射线照射人体C. 丙图中回路电阻和向外辐射电磁波造成震荡电流能量的减小D. 丁图中夜视系统是利用不可见光紫外线【答案】AC【解析】图中蝙蝠利用超声波定位，从而进行捕食的，故 A正确；CT 是利用 X射线照射人体的，不是利用辐射性强的 射线，故 B错误；丙图中回路电阻和向外辐射电磁波造成震荡电流能量的减小，故 C正确；丁图中夜视系统是利用不可见光中的红外线，故
19、 D错误。故选AC。点睛：本题考查电磁波谱的性质以及各种电磁波的应用，要重点掌握紫外线、红外线以及 X射线等在生产生活中的常见应用。15. 如图所示，图中的实线是一列正弦波在某一时刻的波形曲线，经过 0.5s后，其波形如图中的虚线所示，该波的周期 T大于 0.5s，下列说法正确的是A. 如果这列波往左传播，这列波的周期为 2sB. 如果这列波往左传播，这列波的传播速度为 0.36m/sC. 如果这列波往右传播，碰到尺寸为 20cm的障碍物，能发生明显衍射现象D. 如果这列波往右传播，碰到频率为 1.5Hz的简谐横波能够发生干涉现象【答案】ACD【解析】由图知，该波的波长：=24cm，由于该波的
20、周期 T大于 0.5s，则波在 0.5s内传播的距离小于一个波长；如果波是向左传播，由图象得到波传播的距离为：x= =6cm=0.06m；故波速为：v= ； ，选项 A正确，B 错误；如果波是向右传播，由图象得到波传播的距离为：x= =18cm=0.18m；故波速为：周期 ，f=1/T=1.5Hz；因该波的波长为 24cm，如果这列波往右传播，碰到尺寸为 20cm的障碍物，能发生明显衍射现象，选项 C正确；如果这列波往右传播，碰到频率为 1.5Hz的简谐横波能够发生干涉现象，选项 D正确；故选ACD.点睛：通过对书本中例题的改编，本小题考查了波传播过程中方向性造成的多解问题，同时也考查了波的明
21、显衍射现象的条件，和发生干涉现象的条件。解决本题要注意本题波传播的距离不是一个通项，而是特殊值，要能够从图象中得出波传播的距离16. 下列几幅图的有关说法中正确的是图甲 图乙 图丙 图丁A. 甲图中少数 粒子发生了较大角度偏转，是由于原子的全部正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B. 乙图中射线甲由 粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷，射线乙不带电，是高速运动的中子流C. 丙图中强黄光和弱黄光曲线交于 U 轴同一点，说明发生光电效应时最大初动能与光的强度无关D. 丁图为粒子通过气泡室时的照片，通过照片可以分析粒子的动量、能量及带电情况【答案】ACD【解析】少数 粒子发生了较大偏转，说明原子
22、的几乎全部质量和所有正电荷主要集中在很小的核上，否则不可能发生大角度偏转。故 A正确。根据带电粒子在磁场中偏转，结合左手定则可知，射线丙由 a粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷，而射线乙不偏转，说明其不带电，是高速运动的中子流，故 B错误。根据 eU 截 = mvm2=h-W，当强黄光和弱黄光曲线交于 U轴同一点，说明发生光电效应时最大初动能与光的强度无关，故 C正确。由 D图和根据玻尔理论知道，通过照片可以分析粒子的动量、能量及带电情况。故 D正确。故选 ACD。点睛：通过图片展示的方式，本小题考查了 粒子散射实验、天然发射现象、光电效应、用气泡室来探测射线，让学生感悟生活中物理的应用无处不
23、在。三、非选择题17. 利用如图所示图装置做“验证机械能守恒定律”实验。（1）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹） 、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是_ A交流电源 B刻度尺 C天平（含砝码）（2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点 A、 B、 C，测得它们到起始点 O的距离分别为 hA、 hB、 hC。已知当地重力加速度为 g，打点计时器打点的周期为 T。设重物的质量为 m。从打 点到打 点的过程中，重物的重力势能变化量 _，动能变化量 _。（3）大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，
24、原因是_A利用公式 计算重物速度B利用公式 计算重物速度C存在空气阻力和摩擦阻力的影响D没有采用多次实验取平均值的方法（4）某同学想用下述方法研究机械能是否守恒，在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点 O的距离 h，计算对应计数点的重物速度 v，描绘 v2-h图像，并做如下判断：若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒。请你分析论证该同学的判断依据是否正确_【答案】 (1). （1）AB (2). （2）mgh B (3). (4). （3）C (5).（4）不正确，还需要近一步判断图像的斜率是否接近 2g【解析】 （1）电磁打点计时器使用低压交流电源；需选用刻度尺测出纸带上任意
25、两点间的距离，表示重锤下落的高度；等式两边都含有相同的质量，所以不需要天平秤质量；故选 AB.（2）根据功能关系，重物的重力势能变化量的大小等于重力做的功的多少，打 B点时的重力势能变化量为：E p=mghB；B 点的速度为： ，所以动能变化量为：；（3）由于纸带在下落过程中，重锤和空气之间存在阻力，纸带和打点计时器之间存在摩擦力，所以减小的重力势能一部分转化为动能，还有一部分要克服空气阻力和摩擦力阻力做功，故重力势能的减少量大于动能的增加量，故 C选项正确；（4）该同学的判断依据不正确在重物下落 h的过程中，若阻力 f恒定，根据 mgh-fh= mv2-0可得：v 2=2（g- ）h，则此时
26、 v2-h图象就是过原点的一条直线所以要想通过 v2-h图象的方法验证机械能是否守恒，还必须看图象的斜率是否接近 2g点睛：解决本题的关键掌握实验的原理，会通过原理确定器材，以及掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度的大小，关键是匀变速直线运动推论的运用18. 某同学为了测量某灯泡内阻，进行了如下实验：（1）首先用多用电表进行粗测，下列操作步骤正确的是_A甲图，机械调零过程中，红黑表笔短接B乙图，对灯泡电阻进行测量C丙图，利用所示旋钮进行欧姆调零D丁图，实验完成后，挡位调至所示位置（2）.选择10 挡位，在正确的操作步骤下，测量灯泡电阻，测量结果如图戊所示，灯泡的电阻为_（3）接下来用如图
27、所示的实物图来测量小灯泡的伏安特性曲线，请根据实物图画出实验电路图_。【答案】 (1). （1）C (2). （2）26 (3). （3）.（2）灯泡的电阻：2.610=26（3）电路如图；19. 如图所示，ABC 是一条由倾斜轨道 AB和水平轨道 BC组成的绝缘轨道，固定在桌面上，其中 AB轨道的倾角 =27，水平轨道的长度 L=0.8m，一质量 m=3.210-2kg、电荷量 q=-1.010-2C的可视为质点的滑块以初速度 v0=3m/s沿轨道上 p点恰好匀速滑下，从 C点飞出后落在水平地面上的 M点上，已知滑块与两轨道间的动摩擦因数相同，sin27=0.45，cos27=0.90，g=
28、10m/s 2，求：（1）求滑块与轨道之间的动摩擦因数；（2）求滑块从 B点运动到 C点所用的时间；（3）现在 BE和 CF之间的区域加上匀强电场，方向垂直于水平轨道，仍将滑块以初速度v0=3m/s沿轨道上 P点滑下，发现从 C点飞出后落在水平地面的 N点上，M 点处在 N点到 C点水平距离的中点上，求匀强电场的电场强度的大小和方向。【答案】 （1）0.5（2）0.4s（3）12N/C，方向竖直向下【解析】 （1）滑块恰好匀速滑下，则 ，=0.5；（2）根据- ，根据位移时间关系：解得：t=0.4s； （3）不加电场时， ，v c=1m/s由 x=vt，可知得， 由牛顿第二定律： ，E=12N
29、/C，E 方向竖直向下。20. 市面上流行一款迷你“旋转木马”音乐盒，如图甲所示，通电以后，底盘旋转带动细线下的迷你木马一起绕着中间的硬杆旋转，其中分别有一二三挡，可以调整木马的旋转速度。其原理可以简化为图乙中的模型，已知木马（可视为质点）质量为 m，细绳长度为 L，O 点距地面高度为 h，拨至三挡，稳定后细绳所承受的张力 T=5mg/3， （重力加速度为 g，忽略一切阻力）（1）若拨至一档，细绳与竖直方向成 ，求木马运动一周所需时间。（2）若拨至三档，木马快速旋转，求木马从静止开始到达稳定速度，细绳对木马所做的功。（3）时间长久，产品出现老化现象，某次拨至三档，木马到达稳定速度没多久，突然脱
30、落，则木板落地时的速度及此时 O点的水平距离为多大。【答案】 （1） （2） （3） 【解析】 （1）根据 得 ，解得： （2）根据 Tcos=mg，得 cos=0.6，则 sin=0.8因为 ，得 根据动能定理，得 得 （3）根据动能定理， ，得 由 h-Lcos= gt2，得 ，则 点睛：通过“旋转木马”音乐盒这一生活情境，考查了学生对于圆周运动向心力的来源分析，动能定理以及平抛运动的掌握程度，尤其是第三问考查了学生空间想象能力，需要学生能够将空间立体问题转化为平面问题。21. 在用双缝干涉测光的波长的实验中，所用实验装置如图甲所示。调节分划板的位置，使分划板中心刻线对齐第 1条亮条纹的中
31、心，此时手轮上的读数如图乙所示，则读数为_mm； 如果用上述装置测量氦氖激光器发出激光的波长，则图中除了光源以外，其他不必要的器材元件有_。【答案】 (1). 2.320mm (2). 滤光片和单缝【解析】手轮上的读数为 ；氦氖激光器发出的激光具有很好的单色性和相干性，所以不需要滤光片和单缝，直接照射到双缝上即可得到干涉图样。点睛：螺旋测微器的读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数，需估读；根据双缝干涉条纹的间距公式求出光波的波长大小。22. 在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了 4枚大头针，画出完整的光路图，由于没有量角器，他以入射点 O点为圆心画圆交入射光线于 A点，交折射光
32、线于 B点，过 A点画法线的垂线与法线交于 C点，过 B点画法线的垂线与法线交于 D点，如图所示，若各线段的长度可以用 AC、CO、BD、DO 表示，则玻璃的折射率可表示为_。【答案】 【解析】根据折射率公式： 23. 如图所示的直角坐标系中，在 0y3L 的区域内有磁感应强度为 B、垂直纸面向外的匀强磁场。一厚度不计，长度为 5L的收集板 MN放置在 y2L 的直线上，M 点的坐标为（L，2L） 。一粒子源位于 P点，可连续发射质量为 m、电荷量为 q（q0）的粒子（初速度近似为零） ，粒子经电场加速后沿 y轴进入磁场区域（加速时间很短，忽略不计） 。若收集板上下表面均可收集粒子，粒子与收集
33、板麵后被吸收并导走，电场加速电压连续可调，不计粒子重力和粒子间的作用力。求（1）若某粒子在（L，0）处离开磁场，则该粒子的加速电压 U0的大小；（2）收集板 MN的下表面收集到的粒子在磁场中运动的最长时间；（3）收集板（上下两表面）无法收集到粒子区域的 x坐标范围。【答案】 （1） （2） （3）2Lx4L 及（3 ）Lx6L【解析】 （1）由题意知，粒子在边界距 d点 L处离开磁场，半径 由 得 （2） 如图，轨迹 1为打在下板最长时间对应轨迹 （3）打到下板面最右端的粒子轨迹与板下表面相切，如图轨迹 1：切点 E离 y轴距离为 xE2L 下表面不能打到的区域 2Lx6L 打到上极板面，存在
34、两个临界情况：如图轨迹 2所示，与收集板左端点相交，上极板粒子达到的最近点 F，由几何关系：R2 -（R-L）（2L） 2 得：R=2.5LxFR（R-L）4L如图轨迹 3所示，与磁场上边界相切，上极板粒子达到的最远点 G，轨迹半径：R3LxG=(3+ )L故，粒子收集不到的区域为：2Lx4L 及（3 ）Lx6L点睛：带电粒子在电场、磁场中的运动一直是考试，尤其是选考计算题的重点。通过带电粒子在电场中加速和在磁场中偏转这两个情境，通过改变加速电压（变量问题） ，本质上改变的是带电粒子在磁场中的速度，在磁场中做圆周运动的半径（缩放圆模型） ，考查了学生处理带电粒子在地磁场中运动的综合问题（临界问
35、题） 。24. 如图所示，两根相距 L1的平行粗糙金属导轨固定在水平面上，导轨上分布着 n 个宽度为 d、间距为 2d的匀强磁场区域，磁场方向垂直水平面向上。在导轨的左端连接一个阻值为R的电阻，导轨的左端距离第一个磁场区域 L2的位置放有一根质量为 m，长为 L1，阻值为 r的金属棒,导轨电阻及金属棒与导轨间的接触电阻均不计。某时刻起,金属棒在一水平向右的已知恒力 F作用下由静止开始向右运动，已知金属棒与导轨间的动摩擦因数为 ，重力加速度为 g。（1）若金属棒能够匀速通过每个匀强磁场区域，求金属棒离开第 2个匀强磁场区域时的速度 v2的大小；（2）在满足第(1)小题条件时，求第 n个匀强磁场区
36、域的磁感应强度 Bn的大小；（3）现保持恒力 F不变，使每个磁场区域的磁感应强度均相同，发现金属棒通过每个磁场区域时电路中的电流变化规律完全相同，求金属棒从开始运动到通过第 n个磁场区域的整个过程中左端电阻 R上产生的焦耳热 Q。【答案】 （1） （2） （3） 【解析】 （1）金属棒匀加速运动有 F-mg=ma v 22=2a(L2+2d) 解得： （2）金属棒匀加速运动的总位移为 x=L2+2nd-2d 金属棒进入第 n个匀强磁场的速度满足 vn2=2ax 金属棒在第 n个磁场中匀速运动有F-mg-F 安 =0解得： （3）金属棒进入每个磁场时的速度 v和离开每个磁场时的速度 v均相同，由题意可得v2=2aL2 v2-v 2 =2a2d 金属棒从开始运动到通过第 n个磁场区域的过程中，有x总=L 2+3nd-2d解得：
