2023届高考物理一轮复习压轴大题（一） 试题含答案.docx

2023物理一轮复习压轴大题（一） 一、解答题 1．（2022·河北·石家庄精英中学高三阶段练习）如图甲所示，间距为的两平行金属导轨由光滑的水平部分和粗糙的倾斜部分平滑连接而成，轨道上端通过单刀双掷开关K还连接有一个定值电阻R和电容器（未充电）；倾斜部分倾角为，Ⅰ区内存在大小为、方向垂直倾斜导轨平面向上的匀强磁场；水平导轨Ⅱ区内存在大小为、方向平行导轨平面向左的匀强磁场；水平导轨Ⅲ区内存在大小为、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场。质量为、长度为L的金属杆ab由磁敏材料做成，其电阻与所处环境磁场强弱有关，磁感应强度时，其电阻为零；磁感应强度，其电阻等于定值电阻R。金属杆ab与倾斜轨道之间的动摩擦因数为。现将单刀双掷开关接1，金属杆ab从静止释放后开始做匀加速直线运动，与此同时开始计时；4s末，单刀双掷开关接2，同时在水平轨道Ⅱ区内放入一质量为2m的“联动双杆”（由两根长度均为L的金属杆cd和ef，中间用长度为的刚性绝缘杆连接而成，杆cd和ef电阻也都等于定值电阻R），结果杆ab恰好可以匀速下滑，如图乙所示；5s末杆ab无能量损失地进入水平导轨，在Ⅱ区与“联动双杆”发生碰撞，碰后杆ab和cd合在一起形成“联动三杆”，“联动三杆”继续沿水平导轨进入匀强磁场区间Ⅲ（区间Ⅲ的长度等于）并从中滑出，运动过程中，杆ab、cd和ef与导轨始终接触良好，且保持与导轨垂直。已知，，重力加速度g取，不计导轨电阻，忽略磁场边界效应。求： （1）4s末金属ab的速度大小； （2）定值电阻R的大小； （3）整个过程中定值电阻R上产生的焦耳热Q。 2．（2023·全国·高三专题练习）东方超环，俗称“人造小太阳”，是中国科学院自主研制的磁约束核聚变实验装置。该装置需要将加速到较高速度的离子束变成中性粒子束，没有被中性化的高速带电离子需要利用“偏转系统”将带电离子从粒子束中剥离出来。假设“偏转系统”的原理如图所示，均匀分布的混合粒子束先以相同的速度通过加有电压的两极板间，再进入偏转磁场Ⅱ中，中性粒子继续沿原方向运动，被接收器接收；未被中性化的带电粒子一部分打到下极板被吸收后不可再被利用，剩下的进入磁场Ⅱ后发生偏转，被吞噬板吞噬后可以再利用。 已知粒子带正电、电荷量为q，质量为m，两极板间电压U可以调节，间距为d，极板长度为，吞噬板长度为2d，极板间施加一垂直于纸面向里的匀强磁场Ⅰ，磁感应强度为B1，带电粒子和中性粒子的重力可忽略不计，不考虑混合粒子间的相互作用。 （1）当电压 U=0 时，恰好没有粒子进入磁场Ⅱ，求混合粒子束进入极板间的初速度v0等于多少？若要使所有的粒子都进入磁场Ⅱ，则板间电压 U0为多少？ （2）若所加的电压在U0~（1+k）U0内小幅波动，k0 且k?1，此时带电粒子在极板间的运动可以近似看成类平抛运动。则进入磁场Ⅱ的带电粒子数目占总带电粒子数目的比例至少多少？ （3）在（2）的条件下，若电压小幅波动是随时间线性变化的，规律如图乙所示，变化周期为T，偏转磁场边界足够大。要求所有进入磁场Ⅱ的粒子最终全部被吞噬板吞噬，求偏转磁场Ⅱ的磁感应强度B2满足的条件？已知粒子束单位时间有N个粒子进入两极板间，中性化的转化效率为50%，磁场Ⅱ磁感应强度B2取最大情况下，取下极板右端点为坐标原点， 以向下为正方向建立x坐标，如甲图所示，求一个周期T内吞噬板上不同位置处吞噬到的粒子数密度λ（单位长度的粒子数）。 3．（2022·广东·佛山实验中学高二学业考试）东方超环（EAST），俗称“人造小太阳”，是中国科学院自主研制的磁约束核聚变实验装置。该装置需要将加速到较高速度的离子束变成中性粒子束，没有被中性化的高速带电离子需要利用“偏转系统”将带电离子从粒子束剥离出来。“偏转系统”的原理简图如图所示，混合粒子中的中性粒子继续沿原方向运动，被接收器接收；而带电离子一部分打到下极板，剩下的进入磁场发生偏转被吞噬板吞噬。已知离子带正电、电荷量为q，质量为m，两极板间电压为U，间距为d，极板长度为d，离子和中性粒子的重力可忽略不计，不考虑混合粒子间的相互作用。 （1）在极板间施加了一垂直于纸面向里的匀强磁场，使速度为的离子直线通过两极板，求的大小； （2）直线通过极板的离子以进入垂直于纸面向外的矩形匀强磁场区域。已知磁场，求离子在磁场中的运动半径； （3）撤去极板间磁场，且边界足够大。若粒子束由两极板中央平行于极板射入，且离子的速度范围，磁场，有部分带电离子会通过两极板进入偏转磁场，最终被吞噬板吞噬，求离子打到吞噬板的长度x？ 4．（2022·黑龙江·尚志市尚志中学高三阶段练习）如图所示，绝缘水平面上竖直安装两块绝缘弹性挡板，挡板中间有竖直分界线，左、右两侧有平行于水平面大小为和、且、方向相反的匀强电场。右侧挡板与水平面角上放置一半径为的光滑圆弧，光滑圆弧与水平面和