带电粒子在复合场中的运动的命题,集中融合力学、电磁学等知识,其特点构思新颖、综合性强,突出考查考生对物理过程和运动规律的综合分析能力、运用数学知识解决物理问题的能力及空间想象能力。
[例1](★★★★)质量为m 、电量为+q的小球以初速度v0以与水平方向成θ角射出,如图17-3所示,如果在某方向加上一定大小的匀强电场后,能保证小球仍沿v0方向做直线运动,试求所加匀强电场的最小值,加了这个电场后,经多长时间速度变为零?
命题意图:考查分析综合能力及思维发散能力。B级要求。
错解分析:部分考生挖掘隐含条件的能力差,不能据“保证小球仍沿v0方向做直线运动”的条件,推测重力和电场力在垂直于v0方向合力为零,从而无法切入。
解题方法与技巧:
由题知小球在重力和电场力作用下沿v0方向做直线运动,可知垂直v0方向上合外力为零,或者用力的分解或力的合成方法,重力与电场力的合力沿v0所在直线。
建如图17-4所示坐标系,设场强E与v0成φ角,则受力如图:
由牛顿第二定律可得
Eqsinφ-mgcosθ = 0 ①
Eqcosφ-mgsinθ = ma ②
由①式得:E = ③
由③式得:φ = 90°时,E最小为Emin =
其方向与v0垂直斜向上,
将φ = 90°代入②式可得a =-gsinθ
即在场强最小时,小球沿v0做加速度为a =-gsinθ的匀减速直线运动,设运动时间为t时速度为0 ,则:0 = v0-gsinθt
可得:t =
[例2](★★★★)如图17-5所示,在相互垂直的水平匀强电场和水平匀强磁场中,有一竖直固定绝缘杆MN ,小球P套在杆上,已知P的质量为m ,电量为q ,P与杆间的动摩擦因数为μ ,电场强度为E ,磁感应强度为B ,小球由静止起开始下滑,设电场、磁场区域足够大,杆足够长,求:
(1)当下滑加速度为最大加速度一半时的速度;
(2)当下滑速度为最大下滑速度一半时的加速度。
命题意图:考查考生逻辑推理能力、分析综合能力。B级要求。
错解分析:不能沿正确的路径推理辨析各物理量隐含的制约关系,据牛顿运动定律列方程。
解题方法与技巧:
因电场力方向与洛伦兹力方向相反,小球先做加速度逐渐增加的加速运动,当加速度达到最大后,又做加速度逐渐减小的加速运动,当加速度为零时,速度达到最大。因此,加速度达到最大之前,加速度可能取最大值的一半,加速度达到最大值后,一定有某一时刻加速度为最大加速度的一半。小球速度(达到最大值前)始终在增大,一定只有某一时刻速度为最大速度的一半,要研究这一时刻是在加速度最大之前还是之后。
(1)小球刚开始下滑时速度较小,Bqv<Eq受力分析如图17-6所示,由牛顿第二定律得:
mg-μ(Eq-Bqv)= ma ①
当Bqv = Eq时
a达最大为am = g
随v的增大,Bqv>Eq,小球受力如图17-7所示。
则:mg-μ(Bqv-Eq)= ma ②
|
图17-7 |
将a =g,am = g分别代入①式和②式,解得在a达到am之前,当a =g时,速度为:
v1 =
当a达到am后,当a =g时,速度为v2 =,其中v1存在是有条件的,只有mg≤2Eqμ时,在a增加阶段才有a =g可能。
(2)在a达到am后,随着v增大,a减小,当a = 0时v = vm ,由②式可解得:
vm =
设在a达am之前有v =,则由①式解得此时加速度为a = g +,
因mg>Eqμ ,故a>g ,这与题设相矛盾,说明在a = am之前不可能有v =。
显然a<g ,符合题意。
将v =vm代入②式解得a =。
2.(★★★★★)(2000年全国)如图17-2 ,两个共轴的圆筒形金属电极,外电极接地,其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝a 、b 、c和d ,外筒的外半径为r0 。在圆筒之外的足够大区域中有平行于轴线方向的均匀磁场,磁感应强度的大小为B 。在两极间加上电压,使两圆筒之间的区域内有沿半径向外的电场。一质量为m 、带电量为+q的粒子,从紧靠内筒且正对狭缝a的S点出发,初速为零。当该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到出发点S ,则两电极之间的电压U应是多少?(不计重力,整个装置在真空中。)
1.(★★★★)如图17-1所示,在x轴上方有垂直于xOy平面向里的匀强磁场,磁感应强度为B ;在x轴下方有沿y轴负方向的匀强电场,场强为E 。一质量为m 、电量为-q的粒子从坐标原点O沿着y轴正方向射出。射出之后第三次到达x轴时,它与点O的距离为L 。求此粒子射出时的速度v和运动的总路程s(不计重力)。
图17-1 图17-2
29.(11分)
[试题解析]以热点区域环渤海地区入手,主要考查工业、能源、可持续发展。本题相对简单,主要分析表格中环渤海地区与全国各要素的对比:发现环渤海地区重工业占工业总产值比重、单位工业增加值能耗较全国高;单位工业增加值水耗、工业新水用量占工业用水总量比例较全国低。所以(3)小题在资源利用方面的特点就是要素中能耗和水耗,形成原因就是重工业比重与工业新水用量。(4)小题关键明确存在问题后是要回答不良后果,从要素来看环渤海地区存在能耗高问题,所以围绕能耗高产生不良后果来回答。
[标准答案] (3)特点:能耗较高; 水耗较低。
原因:重工业比例较高, 水资源重复利用率较高。
(4)环境圬染加剧,能源紧张,生产成本提高。
[选做部分]
30(l0分)[地理一旅游地理]
[试题解析]以台湾中部山区某乡村旅游区示意图为背景,(1)小题分析发展乡村旅游的有利条件应从所在区域的地理位置、旅游资源的类型、著名景点知名度、交通通达度。(2)小题从图中乡村观光点分析。
[标准答案](1)亚热带山地农业旅游资源类型多样;位于阿里山和日月潭两大著名景区之间,客源较稳定; (2分)交通方便,通达性好
(2)茶、果蔬等采摘;插花;垂钓;酿酒;动物饲喂等。
31(l0分)[地理-自然灾害与防治]
[试题解析]以2007年气象卫星监测的我国西南三省林区火灾次数统计表为材料,主要分析西南三省林区火灾发生的时间、原因、危害。(1)小题分析表格三省各月林区火灾次数主要都集中在12、1、2、3、4月,即冬季和春季。由于西南三省气候为热带季风和亚热带季风气候,冬季和春季为干季。(2)小题是从水土保持的角度指出森林火灾对当地造成的危害,应从森林本身的功能和森林减少后的危害分析。
[标准答案] (1)多发生在冬季和春季 正值西南地区干季,晴天多,降水少。
(2)植被破坏导致地表侵蚀加剧;森林涵养水源功能降低;可能引发山洪、泥石流、滑坡等次生灾害。
32(10分)[地理一环境保护]
[试题解析]以2000年世界濒危物种数量位居前列的部分国家的濒危哺乳动物、鸟类种数统计图为材料,考查图中各国地理位置共同的特点及印度尼西亚位置与环境。(1)小题从图中印度尼西亚、巴西、印度、墨西哥、菲律宾、马来西亚、坦桑尼亚、越南大体处于南北纬30°之间为低纬度或热带国家,且从地理位置来看是临海国家或岛国。(2)小题确定印度尼西亚的纬度位置、板块位置、热带雨林分布区(可联系必修3课本亚马逊热带雨林的开发与保护知识)来回答。
[标准答案] (1)低纬度或热带国家; 岛屿或临海国家。
(2)物种丰富,火山、地震、森林火灾等自然灾害多;人类过度采伐、毁林破坏了其生存环境;人类过度捕杀。
26. (25分)
[试题解析]以因地制宜、可持续发展思想入手,着重考查区域的判定、地形及其成因、降水、等高线的绘制、生态农业、工业及发展趋势。(1)根据经纬度和陆地的轮廓及相对位置判定为福建与台湾区域图。明确要回答图6中主要的陆地地形类型,关键词是主要所以就是面积相对大得福建区域,而不是台湾西部。再仔细看等高线发现又大于500m的区域,我国定为海拔500米-1000米,所以该区域地形类型为低山丘陵。看图可知为低山丘陵与河流相间所以形成的主要外力作用是流水侵蚀。最后,注意要分析的是B地与A地相比,B地年降水量少的原因,从地理位置、地形、大气环流来回答,虽然A地、B地都处沿海,受东南季风影响,但A地为低山的迎风坡而B地处于沿海平原降水少。再从宏观来看,对面的台湾山脉阻挡是水汽减少。(2)解题方法题目中已经告诉:在制作地图时,我们可以根据相邻实测点的高程确定它们之间待定高程点的位置来绘制等高线。所以绘出C地的400m等高线就找出400m或者400m最接近的点,然后大体判断400m等高线的位置,有平滑的曲线连接。(3)根据图分析出沼气对农业生产项目有水田、 果园、养鱼、养畜、农产品加工,对生活项目是居民,对生态项目是林草植被,然后分析沼气与之联系的项目及其相互作用。(4)解题必须明确图8中为A地所在省是那个省,26题是一个整体上下具有联系性,根据第(1)问可知为福建。在分析图8中A地所在省第二产业比重变化的特征,需要按变化趋势分时段来具体描述其变化,再加上图中有浙江、广东及全国第二产业比重的变化,所以不仅要横向比较还要纵向比较描述;本小题为开放性试题,首先明确对该省即福建工业的发展,有人提出今后应大力发展外向型农副产品深加工工业。应明确你的观点赞同还是不赞同,然后再具体分析原因,赞同应该从福建的优势说明,不赞同从劣势说明。
[标准答案](1)低山丘陵 流水侵蚀
原因:处于沿海平原,地势低,不易形成地形雨,
受台湾山脉阻挡,水汽较少。
(2)如图所示(等高线位置基本正确,平滑完整)。
(3)对农业生产:提供能源、沼肥、沼液、沼渣,有利于农
林牧渔业的发展;
对生活提供燃料,充分利用废弃物,净化居住环境,
对生态:保护植被,减少水土流失。
(4)2001-2006年持续增长,2007、2008年略有下降,
低于浙江和广东,但高于全国。
答案一:赞同。理由:农副产品种类丰富,劳动力充足,靠近港澳台位置优越;与台湾
合作前景好,著名的侨乡。
答案二:不赞同。理由:技术水平较低,资金较缺乏,山地丘陵区交通不便。
4.看准图中9月6日6时(世界时)、A市所在的区时是解题的关键。首先,把世界时换算成A市的区时,从A市的位置来看,刚好处于85°与80°之间且偏向80°或者大体处于82.5°与80°之间,则A市处于西五区;其次,计算A市的区时,西五区处于世界时即零时区的西侧相减得9月6日1时;最后,由于预计飓风中心经过70小时达到A市,所以9月6日1时再加70小时得9月8日23时。
学[标准答案]5.A 6.D
[试题解析]本题主要借助1万多年来艾丁湖的变迁示意图,考查读图分析能力和横向比较区域生态环境变迁。5.看清图例运用等深线及相关知识判断分析,从1.1万年到现在艾丁湖水位不断降低、面积不断缩小且等深线都在-100m以下,所以判定艾丁湖湖泊对环境调节作用减弱、含盐量升高、湖面低干海平面;北面的等深线稀疏,南面的等深线密集,所以古湖盆地势北缓南陡。6. 艾丁湖又名觉洛浣,湖水面海拔-155米,是我国海拔最低的湖泊,远在千万年以前,艾丁湖还是一个面积比现在的湖水面积大1000倍的淡水湖泊。此题突破关键在于艾丁湖1万多年来变迁的主要原因,由于时间跨度大,所以得从自然原因方面分析,由于湖泊面积逐渐缩小,则为气候变暖。
[标准答案]7.D 8.B
[试题解析]本题主要借助我国西南地区某流域1973 -2002年部分土地利用类型面积变化图,考查读图分析能力和纵向比较分析能力。7.根据图例分析前、后期每种土地利用类型面积变化:水田、灌丛草地都是前期减少、后期增加且前期减少多于后期增加,变化幅度大;旱地前期增加、后期减少且后期减少大于前期增加,变化幅度大;林地、建设用地前、后期都增加且后期增加多于前期,变化幅度小;裸岩地前期增加、后期减少且后期减少小于于前期增加,变化幅度小,所以整个时期耕地总体上是减少的。8. 解答此题关键词是由退化趋于好转,也就是说要找流域土地利用类型前、后期变化面积不一样的。结合图分析灌丛草地是前期减少、后期增加,裸岩地前期增加、后期减少,所以灌丛草地、裸岩地反映流域生态状况由退化趋于好转。
第Ⅱ卷[必做部分]
2、 如图所示的电路中,电源电压保持不变,电流表量程为3A,电阻R1=12Ω,闭合开关S,当滑动变阻器滑片p在b点时,电流表示数为0.50A,当p滑到距a端1/3处的c点时,电流表示数为1.0A。求:(1)电源电压U和变阻器的最大阻值R;(2)变阻器允许接入电路的最小阻值。
3、如图所示的电路,电源电压6V,电灯L1,L2的电阻均为15Ω,当开关S闭合后,两灯均正常发光。在某时刻。电路出现故障,电流表和电压表的示数出现异常。造成该现象的电路故障由多种可能,如下表中1、2所列故障。请分析写出可能出现的第三种由电灯引起的电路故障(其中一盏灯完好),并填上与2、3相应的电流表和电压表的大约示数。 |
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故障序号 |
电路故障 |
电压表读数 |
电流表读数 |
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1 |
L2灯丝烧断 |
6V |
0A |
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2 |
L1灯短路 |
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3 |
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1、 童童同学在做电学实验时,用电源、电压表、电流表、开关各一只,两个阻值相等的电阻和导线若干,设计了一个电路。如图所示,当虚线框内开关由闭合到断开时,电压表示数不变,电流表示数由大变小,请在虚线框中画出电阻和开关的连接图。
5、 下图为用伏安法测电阻的电路。
(1)看图回答:表C是________表,表D是_________表。
(2)根据实物图在虚线框内画出电路图。
(3)若将开关闭合,两表读数如图所示,则待测电阻为________Ω。
(4)上述测电阻电路,在电池个数不变的情况下,要得到多组数据求平均值的办法是在电路中接入________________。
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