（通用版）2020版高考物理二輪復習 特色練5 物理學中的STSE問題（含解析）

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1、特色練 5　物理學中的STSE問題 1．(多選)2018年5月21日，我國用長征四號丙運載火箭，成功將嫦娥四號任務“鵲橋”號中繼星發(fā)射升空．“鵲橋”是世界首顆運行于拉格朗日點L2的通信衛(wèi)星，當“鵲橋”處于拉格朗日點L2時，會在月球與地球共同的引力作用下，以與月球相同的周期同步繞地球運行．則以下有關判斷正確的是(　　) A．“鵲橋”的線速度大于月球的線速度 B．“鵲橋”在拉格朗日點L2受力平衡 C．“鵲橋”的向心加速度大于月球的向心加速度 D．在地月連線上也存在一個拉格朗日點 解析：“鵲橋”的軌道半徑大于月球的軌道半徑，但兩者運行的周期相同，故A、C正確；“鵲橋”位于地月系統(tǒng)的拉

2、格朗日點L2，與月球同步繞地球運行，相對靜止并非平衡態(tài)，地球和月球的引力之和提供其所需向心力，B錯誤；在地月連線上也存在一個拉格朗日點，地球和月球的引力之差提供向心力，使衛(wèi)星能與月球同步繞地球運行，D正確． 答案：ACD 2．(多選)為防止野外高壓輸電線受到雷擊，在三條輸電線的上方還有兩條導線，它們與大地相連，形成一個稀疏的金屬“網”，把高壓線屏蔽起來，免遭雷擊．其原理可簡化為把一金屬殼W放入電場中，電場線分布如圖所示，以下說法正確的是(　　) A．A點的電場強度等于D點的電場強度 B．B點的電勢高于C點的電勢 C．將一正電荷從A點移動到B點，電勢能減小 D．A、B間的電勢差等

3、于A、C間的電勢差 解析：B與C位于同一等勢面內，電勢相等． 答案：CD 3．載人飛行包在中國深圳實現(xiàn)了首次載人飛行，為民用航天科技注入新的活力．如圖所示，載人飛行包是一個單人低空飛行裝置，可以垂直起降，也可以快速前進．飛行包(包括人)運動過程中(空氣阻力不可忽略)，下列說法正確的是(　　) A．垂直緩慢降落，動力大小大于總重力 B．水平加速前進，動力方向與運動方向相同 C．水平勻速飛行，動力大小大于總重力 D．垂直加速起飛，動力做的功等于克服重力和空氣阻力做的功 解析：垂直緩慢降落，可認為處于平衡狀態(tài)，動力大小等于總重力，選項A錯誤；水平加速前進，根據牛頓第二定律可知，動

4、力方向指向斜向上方向，與運動方向不相同，選項B錯誤；水平勻速飛行，動力在水平方向上的分力等于阻力，在豎直方向上的分力等于總重力，動力大小大于總重力，選項C正確；垂直加速起飛，動能增大，由動能定理可知，動力做功大于克服重力和空氣阻力做的功，選項D錯誤． 答案：C 4．(多選)2018年7月1日上午10點，由我國自行研制的全球最長高鐵列車——16節(jié)長編組“復興號”在北京南站正式上線運營．長編組“復興號”列車由動車和拖車編組而成，提供動力的車廂叫動車，不提供動力的車廂叫拖車，“復興號”列車由16節(jié)車廂組成，其中第1、2、5、6、9、10、13、14節(jié)車廂為動車，其余為拖車．假設各車廂質量均相等，

5、每節(jié)動車的額定功率都相同，列車在水平直軌道上運行過程中阻力與車重成正比．則下列說法正確的是(　　) A．“復興號”列車做勻加速直線運動，一位乘客單手持手機瀏覽網頁時，手對手機的力的方向與車廂運動的方向相同 B．“復興號”列車做勻加速直線運動時，第2、3節(jié)車廂間的作用力與第13、14節(jié)車廂間的作用力之比為2：1 C．“復興號”列車8動車和8拖車的配置如果改為10動車和6拖車的配置，最大速度將提高到原來的1.25倍 D．“復興號”列車在減速進站階段，一位乘客水平用力向后推自己的座位，此過程中人對列車做了負功 解析：手機受重力和手對其的作用力，合力與車廂運動方向相同，因此選項A錯誤；以列

6、車整體為研究對象，根據牛頓第二定律求出整體的加速度，再用隔離法確定車廂間的作用力，兩力相比知選項B正確；列車最大速度vmax＝，選項C正確；不能只看推力方向，必須分析人對列車的合力方向．然后判斷做功的正負，分析得選項D錯誤． 答案：BC 5．[2019·廣東廣州模擬]高速公路的ETC電子收費系統(tǒng)如圖所示，ETC通道的長度是識別區(qū)起點到自動欄桿的水平距離．某汽車以21.6 km/h的速度勻速進入識別區(qū)，ETC天線用了0.3 s的時間識別車載電子標簽，識別完成后發(fā)出“滴”的一聲，司機發(fā)現(xiàn)自動欄桿沒有抬起，于是采取制動剎車，汽車剛好沒有撞桿．已知司機的反應時間為0.7 s，剎車的加速度大小為5

7、m/s2，則該ETC通道的長度約為(　　) A．4.2 m B．6.0 m C．7.8 m D．9.6 m 解析：汽車的運動過程分為兩個階段，在識別時間內和司機反應時間內汽車做勻速運動，然后減速剎車．在識別車載電子標簽的0.3 s時間內汽車勻速運動距離x1＝vt1＝6×0.3 m＝1.8 m，在司機的反應時間0.7 s內汽車勻速運動距離x2＝vt2＝6×0.7 m＝4.2 m，剎車距離x3＝＝3.6 m，該ETC通道的長度約為x＝x1＋x2＋x3＝9.6 m，所以只有選項D正確． 答案：D 6．[2019·遼寧大連二模]游樂場有一種叫做“快樂飛機”的游樂項目，其簡化模型如

8、圖所示．已知模型飛機質量為m，固定在長為L的旋臂上，旋臂與豎直方向夾角為θ(0<θ≤)，當模型飛機以角速度ω繞中央軸在水平面內做勻速圓周運動時，下列說法正確的是(　　) A．模型飛機受到重力、旋臂的作用力和向心力 B．旋臂對模型飛機的作用力方向一定與旋臂垂直 C．旋臂對模型飛機的作用力大小為m D．若夾角θ增大，則旋臂對模型飛機的作用力減小 解析：當模型飛機以角速度ω繞中央軸在水平面內做勻速圓周運動時，模型飛機受到的力為重力和旋臂的作用力，它們的合力充當向心力，選項A錯誤；旋臂對模型飛機的作用力方向可以與旋臂不垂直，這個作用力在水平方向的分力提供向心力，在豎直方向的分力與重力平衡，選

9、項B錯誤；由力的合成可知，旋臂對模型飛機的作用力大小為F＝m，選項C正確；由C項分析可知，當夾角θ增大時，旋臂對模型飛機的作用力增大，選項D錯誤． 答案：C 7．(多選)電容式傳感器的應用非常廣泛，如圖所示的甲、乙、丙、丁是四種常見的電容式傳感器，下列判斷正確的是(　　) A．圖甲中兩極間的電壓不變，若有電流流向傳感器正極，則h正在變小 B．圖乙中兩極間的電荷量不變，若兩極間電壓正在增加，則θ正在變大 C．圖丙中兩極間的電荷量不變，若兩極間電壓正在減小，則x正在變大 D．圖丁中兩極間的電壓不變，若有電流流向傳感器的負極，則F為壓力且正在變大 解析：圖甲中兩極間距離不變，若h變

10、小，表明兩極板間正對面積減小，由C＝可知對應電容減小，電壓不變時，電容器帶電荷量減小，正在放電，故電流流向傳感器負極，A錯；圖乙中兩極間的電荷量不變，若電壓正在增加，由C＝可知電容正在減小，板間距離不變，正對面積減小，則動片正在旋出，θ正在變大，B對；圖丙中兩極間的電荷量、板間距離不變，若板間電壓正在減小，表明電容正在增大，電介質正在插入，x正在增大，C對；圖丁中兩極間的電壓、極板正對面積不變，若有電流流向傳感器的負極，表明電容器正在放電，電容減小，板間距離增大，若F為壓力，則應是F正在減小，D錯． 答案：BC 8．[2019·浙江稽陽聯(lián)誼學校模擬]如圖所示，乒乓球的發(fā)球器安裝在足夠大的水

11、平桌面上，可繞豎直轉軸OO′轉動，發(fā)球器O′A部分與桌面之間的距離為h，O′A部分的長度也為h.重力加速度為g.打開開關后，發(fā)球器可將乒乓球從A點以初速度v0水平發(fā)射出去，≤v0≤2.設發(fā)射出去的所有乒乓球都能落到桌面上，乒乓球可視為質點，空氣阻力不計．若使該發(fā)球器繞轉軸OO′在90°的范圍內來回緩慢地水平轉動，持續(xù)發(fā)射足夠長時間后，乒乓球第一次與桌面碰撞區(qū)域的面積S是(　　) A．2πh2 B．3πh2 C．4πh2 D．8πh2 解析：設乒乓球做平拋運動的時間為t，則t＝.當速度最大時，水平位移具有最大值xmax，xmax＝vmaxt＝2×＝4h，當速度最小時，水平位移具有最

12、小值xmin，xmin＝vmint＝×＝2h，其中vmax、vmin為v0的最大值和最小值，又因為發(fā)球器O′A部分長度也為h，故乒乓球的落點距豎直轉軸距離的范圍為3h≤x≤5h，乒乓球第一次與桌面碰撞區(qū)域是一個圓心角為90°的寬度為2h的環(huán)形帶狀區(qū)域，其面積為S＝×π[(5h)2－(3h)2]＝4πh2，故選項A、B、D錯誤，C正確． 答案：C 9．一束發(fā)散角度不大的帶電粒子束，當粒子以大小相等的速度經過磁場后，將重新會聚在另一點，這種現(xiàn)象與透鏡將光束聚焦的現(xiàn)象十分相似，叫磁聚焦．通過磁聚焦裝置可以測定帶電粒子的比荷，如圖所示，經過電子槍發(fā)射出一束角度不大的關于軸線對稱的速度大小均為v

13、的電子．距離電子槍為h處有一寬為d的矩形無限長區(qū)域，矩形區(qū)域正對電子槍左右兩側對稱分布有大小相等的勻強磁場，磁感應強度大小為B，電子打在磁場邊界上的區(qū)域長度為4h，經過磁場后會聚于一點P，則電子的比荷為(　　) A. B. C. D. 解析：根據磁聚焦的對稱性特點作出運動軌跡，然后根據三角形相似即可求出r＝，由qvB＝得＝＝. 答案：B 10．為了解決城市堵車問題，很多地方設置了“綠波帶”，通過控制紅綠燈間隔時間，緩解交通壓力．某直線路段每間隔x＝800 m就有一紅綠燈路口，綠燈持續(xù)時間Δt1＝60 s，紅燈持續(xù)時間Δt2＝40 s，且下一路口綠燈總比前一路口綠燈晚Δt＝40

14、 s亮起，要求汽車在下一路口綠燈再次亮起后能通過該路口，汽車可當成質點． (1)某汽車在某路口綠燈剛亮起時剛好到達，且做勻速直線運動，并能連續(xù)通過接下來的6個路口，則該汽車速度的最大值和最小值分別是多少？ (2)若該路段的限速值恰好是第(1)問中的最小值，某汽車從某一路口開始，在綠燈亮起10 s后，以加速度a＝1 m/s2勻加速啟動，達到限速值后勻速行駛，則該汽車可連續(xù)地通過幾個路口(包括開始時的路口)? 解析：(1)要連續(xù)過接下來的6個路口，則位移s＝6x＝4 800 m 汽車用時最短為6Δt，最長為6Δt＋Δt1 由v＝可得汽車最小速度為v1＝＝16 m/s，最大速度為v2＝＝2

15、0 m/s. (2)汽車從靜止開始加速，由x0＝得 加速運動的位移x0＝128 m 加速運動的時間t0＝＝16 s 則到達下一路口勻速運動時間t1＝＝42 s 即到達下一路口所用總時間為t總＝t0＋t1＋10 s＝68 s 此時下一路口為綠燈，以后每兩紅綠燈路口之間用時相等，為t2＝＝50 s 故到達第3個路口所需的時間為118 s，此時該路口為綠燈 到達第4個路口所需的時間為168 s，此時該路口為綠燈 到達第5個路口所需的時間為218 s，此時該路口為綠燈 到達第6個路口所需的時間為268 s，此時該路口為紅燈 故該汽車可連續(xù)地通過5個路口． 答案：(1)16 m/

16、s　20 m/s　(2)5個路口 11．如圖甲所示的裝置是由直線加速器改裝而成的，由N個長度逐個增大的金屬圓筒沿水平軸線排列成一串，圖中代表性地畫了幾個圓筒，圓筒的兩底面中心開有小孔，一根絕緣光滑細管從中心小孔穿過，各筒相間地連接到頻率為f、最大電壓值為U0的電源的兩端，M、N兩點間的電勢差UMN隨時間變化的圖象如圖乙所示，現(xiàn)有一電荷量為＋q、質量為m、直徑略小于細管內徑的小球，從細管左端射入，并將在圓筒間的縫隙處受到電場力的作用而加速(設圓筒內部沒有電場)．已知t＝0時刻小球以速度v1進入第一個圓筒左端，小球被多次加速后通過最右側圓筒，最后從A點水平向右飛出并以速度v2垂直于電場方向射入一

17、個方向豎直向下、場強為E的勻強電場中，在B點速度方向與電場線方向成60°角． (1)求小球在電場中的加速度a的大小及在B點的速度vB的大??； (2)求小球從A運動到B的時間tAB； (3)求A、B兩點間的電勢差UAB； (4)為使小球從A點射出時獲得最大能量，各個圓筒的長度應滿足什么條件？[用含n(n＝1,2,3，…)的表達式來表示] 解析：(1)小球在電場中受電場力和重力作用，根據牛頓第二定律有a＝ 小球在從A到B的過程中做類平拋運動，將小球在B點的速度分解可知vB＝＝v2. (2)小球在B點沿電場方向的速度大小vy＝＝v2，vy＝atAB 解得tAB＝. (3)小球豎直位移y＝vytAB 解得y＝ A、B兩點間的電勢差UAB＝Ey 解得UAB＝. (4)第n個圓筒的長度記為Ln.為了使小球獲得最大能量，要求小球每次穿過縫隙時，前一個圓筒的電勢比后一個圓筒的電勢高，這就要求小球穿過每個圓筒的時間恰好等于交變電流的半個周期，則Ln＝vn·＝ 又mv－mv＝(n－1)qU0(n＝1,2,3，…) 即vn＝ 則Ln＝ (n＝1,2,3，…)． 答案：(1)v2　(2)　(3) (4) (n＝1,2,3，…) - 7 -