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1、
選擇題專練(八)
1.用光照射某種金屬,有光電子從金屬表面逸出,如果換一種頻率更大的光照射該金屬,但光的強度減弱,則( )
A.單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)減少,光電子的最大初動能減小
B.單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增大,光電子的最大初動能減小
C.單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)減少,光電子的最大初動能增大
D.單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增大,光電子的最大初動能增大
答案 C
解析 根據(jù)光電效應方程Ekm=hν-W0得,光的強度不影響光電子的最大初動能,對某種特定的金屬光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān),入射光的強度影響單位時間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目,光的強度減弱,單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)
2、目減少,故A、B、D錯誤,C正確.
2.假設宇宙中有兩顆相距無限遠的行星A和B,A、B星球半徑分別為RA和RB,兩顆行星各自周圍的衛(wèi)星的軌道半徑的三次方(r3)與運行公轉(zhuǎn)周期的平方(T2)的關(guān)系如圖1所示,T0為衛(wèi)星環(huán)繞各自行星表面運行的周期.則( )
圖1
A.行星A的質(zhì)量小于行星B的質(zhì)量
B.行星A的密度小于行星B的密度
C.行星A的第一宇宙速度等于行星B的第一宇宙速度
D.當兩行星周圍的衛(wèi)星的運動軌道半徑相同時,行星A的衛(wèi)星的向心加速度大于行星B的衛(wèi)星的向心加速度
答案 D
解析 根據(jù)萬有引力提供向心力,有=mr,
解得:T=,
對于環(huán)繞行星A表面運行的衛(wèi)星,
3、
有:T0=①
對于環(huán)繞行星B表面運行的衛(wèi)星,有:T0=②
聯(lián)立①②得:=③
由題圖知,RA>RB,所以MA>MB,故A錯誤;
A行星質(zhì)量為:MA=ρA·πRA3
B行星的質(zhì)量為:MB=ρB·πRB3,
代入③解得:ρA=ρB,故B錯誤;
在行星表面附近運行的衛(wèi)星的線速度即此行星的第一宇宙速度,根據(jù)萬有引力提供向心力,有:=m
解得:v==R∝R,
因為RA>RB,所以vA>vB,故C錯誤;
根據(jù)=ma知,a=,由于MA>MB,衛(wèi)星運動的軌道半徑相等,則行星A的衛(wèi)星的向心加速度大于行星B的衛(wèi)星的向心加速度,故D正確.
3.如圖2所示,半徑為R的豎直半球形碗固定于水平面上,
4、碗口水平且AB為直徑,O點為碗的球心.將一彈性小球(可視為質(zhì)點)從AO連線上的某點C沿CO方向以某初速度水平拋出,經(jīng)歷時間t=(g為重力加速度),小球與碗內(nèi)壁第一次碰撞,之后可以恰好返回C點,假設小球與碗內(nèi)壁碰撞前后瞬間小球的切向速度不變,法向速度等大反向.不計空氣阻力,則C、O兩點間的距離為( )
圖2
A. B.
C. D.
答案 C
解析 小球在豎直方向的位移為h=gt2=R,
設小球與半球形碗碰撞點為D點,則DO的連線與水平方向的夾角為30°,過D點作CO連線的垂線交于CO連線E點,小球與半球形碗碰撞前速度方向垂直于半球形碗在D點的切線方向,
則OE==R,
5、
小球下落h時豎直方向的速度為vy=gt=,
則水平方向的速度v0=vytan 60°=,
所以水平方向的位移為x=v0t=R,
由幾何關(guān)系可知,
CO=R-R=R,故C正確.
4.如圖3所示,足夠長的寬度為d的豎直條形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場,直角三角形金屬線框ABC的BC邊水平且長度為L,已知L>d.現(xiàn)令線框在外力作用下以速度v0勻速穿過磁場區(qū)域,以B點進入磁場的時刻為計時起點,規(guī)定線框中電流沿逆時針方向為正方向,則在線框穿過磁場的過程中,線框中的電流i隨時間t的變化情況可能是( )
圖3
答案 C
解析 B點進入磁場后直至線框位移為d的過程中,線框
6、的有效切割長度隨時間均勻增大,線框中電流隨時間均勻增大至I0,方向為逆時針方向,已知L>d,線框位移大于d小于L的過程中,其有效切割長度不變,線框中的電流不變,仍為逆時針,線框出磁場的過程中,有效切割長度隨時間均勻增大,電流隨時間均勻增大,選項A、D錯誤;由B項的橫軸可知L=2d,由幾何關(guān)系可知線框位移為L時的有效切割長度與位移為d時的有效切割長度相等,故電流等大,但方向為順時針方向,位移為L+d時,有效長度是位移為d時的2倍,電流為-2I0,選項B錯誤;由C項的橫軸可知L=3d,由幾何關(guān)系可知線框位移為L時的有效切割長度是位移為d時的2倍,故電流為-2I0,位移為L+d時,有效長度是位移為d
7、時的3倍,電流為-3I0,選項C正確.
5.如圖4甲所示,Q1、Q2為兩個固定著的點電荷,a、b是它們連線的延長線上的兩點,現(xiàn)有一電子,只在電場力作用下,以一定的初速度沿直線從a點開始經(jīng)b點向遠處運動,其v-t圖象如圖乙所示,電子經(jīng)過a、b兩點的速度分別為va、vb,則( )
圖4
A.Q1一定帶負電
B.Q1的電荷量一定小于Q2的電荷量
C.b點的電勢高于a點的電勢
D.電子離開b點后所受靜電力一直減小
答案 C
解析 由題圖乙可知,電子從a到b做加速度減小的加速運動,所以a、b之間電場的方向向左,b點的電勢高于a點的電勢;在b點時粒子運動的加速度為零,則電場力為零,所
8、以該點場強為零.過b點后點電荷做減速運動,所以電場的方向向右,Q2一定帶負電,Q1一定帶正電,故A錯誤,C正確;b點場強為零,可見兩點電荷在b點產(chǎn)生的場強大小相等,方向相反,根據(jù)E=,b到Q1的距離大于到Q2的距離,所以Q1的電荷量大于Q2的電荷量,故B錯誤;離開b點后v-t圖象的斜率先增大后減小,即加速度先增大后減小,電子所受靜電力先增加后減小,故D錯誤.
6.如圖5所示,在Ⅰ、Ⅱ兩個區(qū)域內(nèi)存在磁感應強度大小均為B的勻強磁場,磁場方向分別垂直于紙面向外和向里,AD、AC邊界的夾角∠DAC=30°,邊界AC與邊界MN平行,Ⅰ區(qū)磁場右邊界距A點無限遠,Ⅱ區(qū)域?qū)挾葹閐,長度無限大.質(zhì)量為m、帶電
9、荷量為q的正粒子可在邊界AD上的不同點射入,入射速度垂直于AD且垂直于磁場,若入射速度大小為,不計粒子重力,則( )
圖5
A.粒子距A點0.5d處射入,不會進入Ⅱ區(qū)
B.粒子在磁場區(qū)域內(nèi)運動的最長時間為
C.粒子在磁場區(qū)域內(nèi)運動的最短時間為
D.從MN邊界出射粒子的區(qū)域長為(+1)d
答案 BD
解析 粒子做勻速圓周運動,洛倫茲力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律,有:qvB=m得:r==d,畫出恰好不進入Ⅱ區(qū)的臨界軌跡,如圖甲所示:
結(jié)合幾何關(guān)系,有:AO==2r=2d;
故從距A點0.5d處射入,會進入Ⅱ區(qū),故A錯誤;
粒子在磁場中轉(zhuǎn)過的最大的圓心角為180°,即
10、在Ⅰ區(qū)內(nèi)運動的軌跡為半個圓周,故最長時間為t==,
故B正確;
從A點進入的粒子在磁場中運動的軌跡最短(弦長也最短),時間最短,軌跡如圖乙所示:
軌跡對應的圓心角為60°,故時間為:t==,故C錯誤;
臨界軌跡情況如圖丙所示:
根據(jù)幾何關(guān)系可得從MN邊界出射粒子的區(qū)域長為l=+r=(+1)d,故D正確.
7.如圖6所示,將小砝碼放在桌面上的薄紙板上,若砝碼和紙板的質(zhì)量分別為M和m,各接觸面間的動摩擦因數(shù)均為μ,砝碼到紙板左端的距離和到桌面右端的距離均為d.現(xiàn)用水平向右的恒定拉力F拉動紙板,g為重力加速度,下列說法正確的是( )
圖6
A.紙板相對砝碼運動時,紙板所
11、受摩擦力的大小為μ(M+m)g
B.要使紙板相對砝碼運動,F(xiàn)一定大于2μ(M+m)g
C.若砝碼與紙板分離時的速度小于,砝碼不會從桌面上掉下
D.當F=μ(2M+3m)g時,砝碼恰好到達桌面邊緣
答案 BCD
解析 對紙板分析,當紙板相對砝碼運動時,所受的摩擦力為μ(2M+m)g,故A錯誤.設砝碼的加速度為a1,紙板的加速度為a2,則有:Ff1=Ma1,F(xiàn)-Ff1-Ff2=ma2,F(xiàn)f1=μMg,F(xiàn)f2=μ(M+m)g,發(fā)生相對運動需要a2>a1,代入數(shù)據(jù)解得:F>2μ(M+m)g,故B正確.若砝碼與紙板分離時的速度小于,砝碼勻加速運動的位移小于==,勻減速運動的位移小于==,則總位
12、移小于d,不會從桌面掉下,故C正確.
當F=μ(2M+3m)g時,砝碼未脫離時的加速度a1=μg,
紙板的加速度a2==2μg,
根據(jù)a2t2-a1t2=d,解得t=,
則此時砝碼的速度v=a1t=,砝碼脫離紙板后做勻減速運動,勻減速運動的加速度大小a′=μg,則勻減速運動的位移x===d,而勻加速運動的位移x′=a1t2=d,可知砝碼恰好到達桌面邊緣,故D正確.
8.空間分布有豎直方向的勻強電場,現(xiàn)將一質(zhì)量為m的帶電小球A從O點斜向上拋出,小球沿如圖7所示的軌跡擊中絕緣豎直墻壁的P點.將另一質(zhì)量相同、電荷量不變、電性相反的小球B仍從O點以相同的速度拋出,該球垂直擊中墻壁的Q點(圖中
13、未畫出).對于上述兩個過程,下列敘述中正確的是( )
圖7
A.球A的加速度大于球B的加速度
B.P點位置高于Q點
C.球A的電勢能增大,球B的電勢能減小
D.電場力對球A的沖量大小等于對球B的沖量大小
答案 ACD
解析 水平方向做勻速運動,水平速度相同,兩次水平方向位移相同,時間相同,根據(jù)加速度a=,A球速度變化量大,加速度大,故A正確;豎直最大高度為h=,由于球A的加速度大于球B的加速度,所以球A的最高點低于球B的最高點,P點位置低于Q點,故B錯誤;球A加速度大,所受電場力向下,電場力做負功,電勢能增大;球B加速度小,所受電場力向上,電場力做正功,電勢能減小,故C正確;由于運動時間相等,電場力大小相等,電場力對球A的沖量大小等于對球B的沖量大小,故D正確.
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