高考物理精编优选冲刺练江苏专用：985提分专项练(重点中学)(3)含解析.pdf

小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学985 提分专项练(重点中学)(3)1.(16分)(2018 盐城市高三期中)如图 1 甲所示，游乐场的过山车可以底朝上在圆形轨道上运行，游客却不会掉落下来。我们把这种情景抽象为如图乙所示的模型：h 高的弧形轨道下端与半径为R的竖直圆形轨道相接，使质量为 m 的小球从弧形轨道上端滚下，小球进入圆形轨道下端后沿圆形轨道运动。不计一切阻力，重力加速度为 g。图 1(1)试推导小球在运动过程中机械能守恒；(2)求小球运动到圆形轨道最低点时的角速度；(3)求小球在圆形轨道上运动而不脱离，h 的取值范围。解析(1)取轨道最低点为零势能面，设小球从初始位置运动到轨道上的离最低点 H 高处的某一位置的过程中，由动能定理得WG12mv20(1 分)在该过程中，由重力做功与重力势能变化关系得WGmghmgH(1 分)整理得 mgh0mgH12mv2(2 分)即在此过程中机械能守恒(2)小球由最高点运动到最低点的过程中，由动能定理得mgh12mv2(2 分)由角速度与线速度的关系得 vR2ghR(2 分)(3)、小球在圆环的最高点时，由牛顿第二定律得mgmv21R(2 分)小球从释放点运动到圆环最高点的过程中，由机械能守恒定律得mg(h2R)12mv12(2 分)小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学求得 h52R(1 分)、小球不超过圆心高度，则也不脱离轨道(1 分)所以 h52R或 h R(2 分)答案(1)见解析(2)2ghR(3)h52R或 h R2.(2018 南京市高三物理最后一卷)如图 2 甲所示，圆盒为电子发射器，厚度为 h，M 处是电子出射口，它是宽度为d、长为圆盒厚度的狭缝。其正视截面如图乙所示，D 为绝缘外壳，整个装置处于真空中，半径为 a 的金属圆柱 A 可沿半径向外均匀发射速度率为v 的低能电子；与 A 同轴放置的金属网C 的半径为 b。不需要电子射出时，可用磁场将电子封闭在金属网以内；若需要低能电子射出时，可撤去磁场，让电子直接射出；若需要高能电子，撤去磁场，并在A、C 间加一径向电场，使其加速后射出。不考虑A、C 的静电感应电荷对电子的作用和电子之间的相互作用，忽略电子所受重力和相对论效应，已知电子质量为 m，电荷量为 e。图 2(1)若需要速度为 kv(k1)的电子通过金属网C 发射出来，在 A、C 间所加电压 U是多大？(2)若 A、C 间不加电压，要使由A 发射的电子不从金属网C 射出，可在金属网内环形区域加垂直于圆盒平面向里的匀强磁场，求所加磁场磁感应强度B 的最小值；(3)若在 C、A 间不加磁场，也不加径向电场时，检测到电子从M 射出形成的电流为 I，忽略电子碰撞到C、D 上的反射效应和金属网对电子的吸收，以及金属网 C 与绝缘壳 D 间的距离，求圆柱体A 发射电子的功率 P。小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学解析(1)对电子经 CA 间的电场加速时由动能定理得 eU12m(kv)212mv2所需加速电压为 U（k21）mv22e(2)电子在 CA 间磁场中做圆周运动时，其轨迹圆与金属网相切时，对应的磁感应强度为 BC。设此轨迹圆的半径为r，则evBCmv2r(br)2r2a2解得 rb2a22b解得最小磁感应强度为BC2bmv（b2a2）e(3)法一设时间 t 内由 M 口射出的电子数为nInet，nIte设时间 t 内从 A 中发射的电子数为NNn2 bhdh2 bItde圆柱体 A 发射电子的功率为 PNmv22t bmIv2de法二设单位时间内由 M 口射出的电子数为n，则Ine设单位时间内由 A 发射出的电子数为N，则 Nn2 bd圆柱体 A 发射电子的功率为PN12mv2 bmIv2de答案(1)（k21）mv22e(2)2bmv（b2a2）e(3)bmIv2de小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学