“1单选＋1多选＋1计算”压轴题目增分练(三)（Word练习）-【创新方案】2024年高考物理二轮复习专题辅导与测试（老教材）

“1单选＋1多选＋1计算”压轴题目增分练(三) 1．(6分)如图所示，神经元细胞可以看成一个平行板电容器，正、负一价离子相当于极板上储存的电荷，细胞膜相当于电介质，此时左极板的电势低于右极板的电势，左右两极板之间的电势差为U1。已知细胞膜的相对介电常数为εr，膜的厚度为d，膜面积为S，静电力常量为k，元电荷为e。由于某种原因导致膜内外离子透过细胞膜，使膜内变为正离子而膜外变为负离子，这时左右两极板之间的电势差为U2，则通过细胞膜的离子数目为(　 ) A.　　　　　　　　 B. C. D．－ 解析：选C　由C＝可得Q1＝－CU1，Q2＝CU2，则通过细胞膜的电荷量为ΔQ＝Q2＋Q1＝ne，又因为C＝，可得通过细胞膜的离子数目为n＝，故B正确。 2．(6分)(多选)如图所示，竖直平面内固定的四分之一圆弧轨道AP，圆弧轨道的圆心为O，OA水平，OP竖直，半径为R＝2 m。一质量为m＝1 kg的小物块从圆弧顶点A开始以2 m/s的速度从A到P做匀速圆周运动，重力加速度g取10 m/s2，Q为圆弧AP的一个三等分点(图中未画出)，OA与OQ的夹角为30°，下列说法正确的是(　 ) A．在Q点时，重力的瞬时功率为10 W B．在A到P的过程中合力对小物块的冲量为零 C．小物块在AQ段克服摩擦力做的功等于在QP段克服摩擦力做的功 D．在P点时，小物块对圆弧轨道的压力大小为11.5 N 解析：选AC　在Q点时，重力方向与速度方向夹角为30°，则重力的瞬时功率为P＝mgvcos θ＝10 W，故A正确；在A到P的过程中小物块的速度方向不断改变，动量不断改变，所以合力对小物块的冲量不为零，故B错误；小物块在AQ段重力做的功W1＝mgRsin 30°，在QP段重力做的功W2＝mgR(1－sin 30°)，可得W1＝W2，由小物块做匀速圆周运动和动能定理可知，小物块在AQ段和QP段克服摩擦力做的功均等于重力做的功，故C正确；在P点时，由牛顿第二定律得FN－mg＝m，由牛顿第三定律可得小物块对圆弧轨道的压力大小为12 N，故D错误。 3．(20分)某研究小组设计了一个辅助列车进站时快速刹车的方案。如图所示，在站台轨道下方埋一励磁线圈，通电后形成竖直方向的磁场(可视为匀强磁场)。在车身下方固定一矩形线框，利用线框进入磁场时所受的安培力，辅助列车快速刹车。 已知列车的总质量为m，车身长为s，线框的短边ab和cd分别安装在车头和车尾，长度均为L(L小于匀强磁场的宽度)，整个线框的电阻为R。站台轨道上匀强磁场区域足够长(大于车长s)，车头进入磁场瞬间的速度为v0，假设列车停止前所受铁轨及空气阻力的合力恒为f。已知磁感应强度的大小为B，车尾进入磁场瞬间，列车恰好停止。 (1)求列车车头刚进入磁场瞬间线框中的电流大小I和列车的加速度大小a； (2)求列车从车头进入磁场到停止所用的时间t； (3)请你评价该设计方案的优点和缺点。(优、缺点至少各写一条) 解析：(1)车头进入磁场时线框ab边切割磁感线，有E＝BLv0，　① 线框中的电流为I＝，　② 联立①②式可得I＝， 线框所受的安培力为F安＝BIL，　③ 由牛顿第二定律可得F安＋f＝ma，　④ 联立①②③④式可得a＝。 (2)设列车前进速度方向为正方向，由动量定理可得－∑F安iΔti－ft＝0－mv0， 其中F安i＝， 代入上式得－∑Δti－ft＝0－mv0，　⑤ 其中∑viΔti＝s，　⑥ 联立⑤⑥式可得t＝。 (3)该方案的优点：利用电磁阻尼现象辅助刹车，可以使列车的加速度平稳减小；可以减小常规刹车的机械磨损等。 该方案的缺点：没有考虑列车车厢和内部线路等也是金属材质，进入磁场时会产生涡流对设备产生不良影响；励磁线圈也需要耗能；线框固定在列车上增加负载且容易出现故障；列车出站时也会受到电磁阻尼等。 答案：(1)　　(2)　(3)见解析 学科网（北京）股份有限公司 $$