“1单选＋1多选＋1计算”压轴题目增分练(五)（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(五) 1．(6分)“ETC”是高速公路上电子不停车收费系统的简称。若某汽车以恒定功率匀速行驶，为合理通过收费处，司机在t1时刻使汽车功率减半，并保持该功率行驶，到t2时刻又做匀速运动；通过收费处后，t3时刻逐渐增加功率，使汽车做匀加速运动直到恢复原来功率，以后保持该功率行驶。假设汽车所受阻力大小不变，全程做直线运动，则在该过程中，汽车的速度随时间的变化图像可能正确的是(　 ) 解析：选C　汽车匀速行驶过程中，有＝f，t1时刻汽车功率减小为原来的一半并保持不变，由牛顿第二定律有f－＝ma，随着速度v的减小，汽车牵引力不断增大，汽车的加速度不断减小，t2时刻速度v减到，加速度减为零，B、D项错；t3时刻开始，汽车匀加速运动直到恢复原功率，汽车的加速度先保持不变，再不断减小到零，最后汽车以v0做匀速运动，A项错，C项正确。 2．(6分)(多选)如图所示，两电阻可以忽略不计的平行金属长直导轨固定在水平面上，相距为L，另外两根长度为L、质量为m、电阻为R的相同导体棒垂直静置于导轨上，导体棒在长导轨上可以无摩擦地左右滑动，导轨间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。某时刻使左侧的导体棒a获得大小为v0的向左初速度、右侧的导体棒b获得大小为2v0的向右初速度，则下列结论正确的是(　 ) A．该时刻回路中产生的感应电动势为3BLv0 B．当导体棒a的速度大小为时， 导体棒b的速度大小一定是v0 C．当导体棒a的速度为零时，两导体棒受到的安培力大小都是 D．从开始运动到最终处于稳定状态的过程中，系统产生的热量为 解析：选AC　由法拉第电磁感应定律有E＝＝B＝3BLv0，A项正确；由于两导体棒中电流大小相等、方向相反，所受安培力之和为零，故二者组成的系统动量守恒，以向右为正方向，当导体棒a的速度大小为时，由动量守恒定律可解得导体棒b的速度v1＝或v1＝，B项错误；同理，导体棒a的速度为零时，有m·2v0－mv0＝mv2，解得v2＝v0，此时回路中的感应电动势E′＝BLv0，电流I′＝，安培力F＝BI′L，联立解得F＝，C正确；最终两棒达到共速后速度不再变化，由动量守恒定律有m·2v0－mv0＝2mv3，由能量守恒定律得回路中产生的热量为Q＝mv02＋m(2v0)2－×2mv32＝，D项错误。 3．(20分)如图所示为用质谱仪测定带电粒子比荷的装置示意图。它是由离子室、加速电场、速度选择器和分离器四部分组成。已知速度选择器的两极板间的匀强电场场强为E，匀强磁场磁感应强度为B1，方向垂直纸面向里。分离器中匀强磁场磁感应强度为B2，方向垂直纸面向外。某次实验离子室内充有大量氢的同位素离子，经加速电场加速后从速度选择器两极板间的中点O平行于极板进入，部分粒子通过小孔O′后进入分离器的偏转磁场中，在底片上形成了对应于氕11H、氘12H、氚13H三种离子的三个有一定宽度的感光区域，测得第一片感光区域的中心P到O′点的距离为D1。不计离子的重力、不计离子间的相互作用，不计小孔O′的孔径。 (1)打在感光区域中心P点的离子，在速度选择器中沿直线运动，试求该离子的速度v0和比荷； (2)以v＝v0±Δv的速度从O点射入的离子，其在速度选择器中所做的运动为一个速度为v0的匀速直线运动和另一个速度为Δv的匀速圆周运动的合运动，试求该速度选择器极板的最小长度L； (3)为能区分三种离子，试求该速度选择器的极板间最大间距d应满足的条件。 解析：(1)粒子在速度选择器中做直线运动，由平衡条件有：qv0B1＝qE，解得v0＝ 进入分离器中粒子做圆周运动的半径：r＝ 由牛顿第二定律有：qv0B2＝m 解得＝。 (2)三种离子在磁场中做圆周运动周期分别为 T1＝＝、T2＝＝、 T3＝＝ 三种离子都能通过，则t0＝6T1 极板最小长度L＝v0t0＝。 (3)离子在速度选择器中做圆周运动分运动的最大半径为，对三种离子都有 ＝＝＝＝ 氕在分离器中的最大直径为 Dm1＝， Dm1＝D1＋＝D1＋·＝D1＋·， 同理氘的最小直径为Dn2＝2D1－·， 不重叠则有：Dm1＜Dn2，代入解得：d＜D1，同理氘的最大直径为Dm2＝2D1＋·，氚的最小直径为Dn3＝3D1－·，不重叠则有： Dm2＜Dn3，解得：d＜D1， 综合以上两种情况有：d＜D1。 答案：(1)　　(2) (3)d＜D1 学科网（北京）股份有限公司 $$