《全品選考復(fù)習(xí)方案》2026版《全品高考》選考復(fù)習(xí)方案生物07實驗一測量做直線運動物體的瞬時速度(加速度)含答案實驗一測量做直線運動物體的瞬時速度(加速度)1.圖中的甲、乙是高中物理實驗中常用的兩種打點計時器,請回答下面的問題:(1)圖乙是電火花計時器(填“電磁打點計時器”或“電火花計時器”),電源采用的是交流220V(填“交流8V”“交流220V”或“四節(jié)蓄電池”);

(2)某同學(xué)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中,關(guān)于軌道末端滑輪高度的調(diào)節(jié)正確的是B;

ABC(3)該同學(xué)用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況,在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點,相鄰兩點間的距離如圖丙所示,每兩個相鄰的計數(shù)點之間還有4個點未畫出,交流電頻率為50Hz.①試根據(jù)紙帶上各個計數(shù)點間的距離,計算出打下F點時小車的瞬時速度,并填入下表中;(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)速度vBvCvDvEvF數(shù)值(m/s)0.4000.4790.5600.6400.721

②將B、C、D、E、F對應(yīng)的瞬時速度標(biāo)在圖丁所示的直角坐標(biāo)系中,并畫出小車的瞬時速度隨時間變化的關(guān)系圖線;[答案]如圖所示③由速度—時間圖像可得小車的加速度為0.80m/s2(0.75~0.85m/s2范圍內(nèi)均可).(結(jié)果保留兩位小數(shù))

[解析](1)圖乙中有墨粉紙盤,所以是電火花計時器,電火花計時器電源采用的是交流220V.(2)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中,為了使小車做勻變速直線運動,軌道末端滑輪高度應(yīng)調(diào)節(jié)至使細(xì)線與長木板平行,故選B.(3)①相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T=5f=0.1s,小車在F點的瞬時速度等于在E、G兩點間的平均速度,即vF=xEG2T=6.80+7.622×0.1×10-2③v?t圖像的斜率表示加速度,所以小車的加速度為a=ΔvΔt=0.8?0.320.6m/s2=0.80m/s2.某同學(xué)在做“研究勻變速直線運動”的實驗中,由打點計時器得到表示小車運動過程的一條清晰紙帶,紙帶的一部分如圖甲所示,紙帶上兩相鄰計數(shù)點的時間間隔T=0.10s.該同學(xué)將紙帶從每個計數(shù)點處截斷,得到6條短紙帶,再把6條短紙帶的下端對齊貼在紙上,以紙帶下端為橫軸建立直角坐標(biāo)系,并將刻度尺邊緣緊靠縱軸,其示數(shù)如圖乙所示.(以下結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)(1)打下計數(shù)點“2”時,小車的速度大小為0.47m/s.

(2)小車的加速度大小為0.70m/s2.

(3)在此實驗中,若該同學(xué)所用交流電的頻率小于50Hz,則加速度的測量值>(選填“>”“=”或“<”)真實值.

[解析](1)依據(jù)中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度,打下計數(shù)點“2”時,小車的速度大小v2=x12+x23(2)由逐差法可得a=[(7.72+7.10+6.45)?(5.70+5.00+4.30)]×10?2m9T(3)頻率變小,打點周期變長,即實際兩點間時間大于0.10s,故加速度的測量值會偏大.3.某同學(xué)采用如圖甲所示的裝置測量瞬時速度.將氣墊導(dǎo)軌一端墊高,在底端裝上光電門,帶遮光條的滑塊從高處由靜止釋放,寬度為d的遮光條通過光電門的遮光時間為t,當(dāng)d足夠小時,可用平均速度v=dt表示遮光條經(jīng)過光電門時的瞬時速度請完成下列實驗內(nèi)容:(1)某次實驗,該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d,如圖乙,則d=0.06cm;

(2)改變并測量遮光條的寬度,重復(fù)實驗,每次釋放滑塊時,保證遮光條的前端對應(yīng)同一位置,記錄遮光時間t,求出對應(yīng)的平均速度v,根據(jù)得到的實驗數(shù)據(jù),在圖丙的坐標(biāo)系中描點;(3)根據(jù)所描的點,在圖丙中作出v隨t變化的圖線;[答案]如圖所示(4)結(jié)合v?t線,可求得遮光條寬度d趨于0時,經(jīng)過光電門光線的瞬時速度v=2.244m/s.(保留三位小數(shù))

[解析](1)遮光條的寬度d=0cm+6×0.1mm=0.06cm.(3)使盡可能多的點落在直線上,如圖所示.(4)遮光條寬度d趨于0時,即遮光時間趨于0時,圖中直線與縱軸的交點即為經(jīng)過光電門光線的瞬時速度,結(jié)合數(shù)學(xué)知識得v≈2.244m/s.4.一位學(xué)生設(shè)計了一個測定自由落體加速度的實驗.如圖所示,在一個敞口容器的底部插入一根細(xì)橡皮管,并裝上一個夾子,在其下方地面上放一個金屬盤子.調(diào)節(jié)夾子的松緊,以使第1個水滴落入盤中的瞬間,第2個水滴正好從管口落下.調(diào)節(jié)好后以某次水滴落入盤中瞬間開始計時,此后水滴落入盤中依次記數(shù)為1、2、3、…,待計數(shù)到100時測得經(jīng)過的時間為40s,再用米尺量出管口至盤子的高度為78.2cm.回答下列問題:(1)相鄰的兩滴水從管口落下的時間間隔為T=0.4s.

(2)重力加速度為g=9.78m/s2(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字).

(3)該同學(xué)測量重力加速度的測量結(jié)果比當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣嚷孕?原因可能是A(填選項前的字母).

A.空氣對水滴有阻力的作用B.測得水滴下落的時間間隔偏小[解析](1)相鄰的兩滴水從管口落下的時間間隔為T=40100s=0.4s(2)由自由落體運動的規(guī)律可得h=12gT2,則g=2?T2=9.(3)重力加速度的測量結(jié)果比當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣嚷孕?原因可能是空氣對水滴有阻力的作用,也可能是測得水滴下落的時間間隔偏大,故選A.專題二十洛倫茲力與現(xiàn)代科技電場與磁場的組合應(yīng)用實例1.(多選)如圖所示為質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)圖,該質(zhì)譜儀由速度選擇器與偏轉(zhuǎn)磁場兩部分組成,已知速度選擇器中的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0、電場強(qiáng)度大小為E,熒光屏PQ下方勻強(qiáng)磁場的方向垂直于紙面向外,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B0.三個帶電荷量均為q、質(zhì)量不同的粒子沿豎直方向經(jīng)速度選擇器由熒光屏上的狹縫O進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場,最終打在熒光屏上的S1、S2、S3處,相對應(yīng)的三個粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3,忽略粒子的重力以及粒子間的相互作用.下列說法正確的是(ABD)A.打在S3位置的粒子質(zhì)量最大B.質(zhì)量為m1的粒子在偏轉(zhuǎn)磁場中運動的時間最短C.如果S1S3=Δx,則m3-m1=qD.如果質(zhì)量為m1、m2的兩個粒子在偏轉(zhuǎn)磁場中運動的時間差為Δt,則m2-m1=2q[解析]由洛倫茲力提供向心力,有qv·2B0=mv2R,解得R=mv2qB0,三個粒子所帶電荷量相等,則其軌跡半徑與質(zhì)量成正比,故打在S3位置的粒子質(zhì)量大,即m1<m2<m3,故A正確;由洛倫茲力提供向心力,有qv·2B0=mR2πT2,又知R=mv2qB0,解得T=πmqB0,由于質(zhì)量為m1的粒子質(zhì)量最小,故周期最小,在偏轉(zhuǎn)磁場中運動的時間最短,故B正確;由于S1S3=Δx=2R3-2R1=2m3v2qB0-2m1v2qB0=vqB0(m3-m1),qE=qvB0,聯(lián)立解得m3-m1=qB2.(多選)2022年12月28日我國中核集團(tuán)全面完成了230MeV超導(dǎo)回旋加速器自主研制的任務(wù),標(biāo)志著我國已全面掌握小型化超導(dǎo)回旋加速器的核心技術(shù),進(jìn)入國際先進(jìn)行列.圖甲為該回旋加速器的照片,圖乙為回旋加速器的工作原理示意圖.置于真空中的D形金屬盒半徑為R,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與盒面垂直,交流加速電壓為U.圓心A處的粒子源產(chǎn)生初速度為零、質(zhì)量為m、電荷量為q的質(zhì)子,質(zhì)子在回旋加速器中可以被加速后引出.忽略質(zhì)子穿過兩金屬盒間狹縫的時間,忽略相對論效應(yīng)和重力的影響,下列說法正確的是(CD)A.保持B、R、U及交流電頻率均不變,該裝置也可用于加速氘核和氚核B.若增大加速電壓U,則質(zhì)子從D形盒出口射出的動能增大C.質(zhì)子從D形盒出口射出時,加速次數(shù)n=qD.質(zhì)子第n次加速后和第n+1次加速后的運動半徑之比為n∶n+1[解析]此加速器加速粒子時的周期與粒子在磁場中運動的周期相同,為T=2πmqB,由于氘核和氚核的比荷與質(zhì)子的比荷不同,即氘核和氚核與質(zhì)子在磁場中運動的周期不同,所以保持B、R、U及交流電頻率均不變,該裝置不能用于加速氘核和氚核,故A錯誤;設(shè)質(zhì)子從D形盒出口射出的速度為vm,有qvmB=mvm2R,解得vm=qBRm,則質(zhì)子從D形盒出口射出的動能Ek=12mvm2=q2B2R22m,與加速電壓無關(guān),故B錯誤;設(shè)質(zhì)子從D形盒出口射出時加速了n次,由動能定理得nqU=12mvm2=q2B2R22m,解得n=q和第n+1次加速后的速度分別為vn=2nqUm,vn+1=2(n+1)qUm,質(zhì)子在磁場中做圓周運動時由洛倫茲力提供向心力,有qvB=mv2r,解得r=mvqB,則質(zhì)子第n次加速后和第n+1次加速后運動的半徑分別為rn=mvnqB,rn+1=mvn+1qB,所以rn∶rn+1=vn∶v電場與磁場的疊加應(yīng)用實例3.如圖所示,兩平行金屬板之間有豎直向下的勻強(qiáng)電場和垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,一帶負(fù)電的粒子(所受重力不計)以速度v0水平向右飛入兩板之間,恰能沿直線飛出.下列判斷正確的是(A)A.粒子一定做勻速直線運動B.若只增大粒子的速度v0,則其運動軌跡仍是直線C.若只增加粒子的電荷量,則其運動軌跡將向上偏轉(zhuǎn)D.若粒子以速度v0從右向左水平飛入,則其運動軌跡是拋物線[解析]帶負(fù)電的粒子沿直線從正交的電磁場中飛出,一定做勻速直線運動,受到的向上的電場力等于向下的洛倫茲力,如果不是做勻速直線運動,則洛倫茲力就會變化,會產(chǎn)生垂直于速度方向的加速度,粒子將做曲線運動,A正確;若只增大粒子的速度v0,則粒子受到的洛倫茲力變大,其運動軌跡向下彎曲,軌跡不是直線,B錯誤;根據(jù)qvB=qE可知,若只增加粒子的電荷量,則粒子仍沿直線穿過正交的電磁場,C錯誤;若粒子以速度v0從右向左水平飛入,則最初其受到的電場力和洛倫茲力均向上,其運動軌跡是曲線,但不是拋物線,D錯誤.4.如圖所示,距離為d的兩平行金屬板P、Q之間有一勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1,一束速度大小為v的等離子體垂直于磁場噴入板間,相距為L的兩光滑平行金屬導(dǎo)軌固定在與導(dǎo)軌平面垂直的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2,導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為θ,兩導(dǎo)軌分別與P、Q相連,質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置,恰好靜止.重力加速度為g,不計導(dǎo)軌電阻、板間電阻和等離子體中的粒子所受重力.下列說法正確的是(B)A.導(dǎo)軌處磁場的方向垂直于導(dǎo)軌平面向上,v=mgRsinθB.導(dǎo)軌處磁場的方向垂直于導(dǎo)軌平面向下,v=mgRsinθC.導(dǎo)軌處磁場的方向垂直于導(dǎo)軌平面向上,v=mgRtanθD.導(dǎo)軌處磁場的方向垂直于導(dǎo)軌平面向下,v=mgRtanθ[解析]等離子體垂直于磁場噴入板間時,根據(jù)左手定則可知,金屬板Q帶正電荷,金屬板P帶負(fù)電荷,則電流方向由金屬棒a端流向b端.等離子體穿過金屬板P、Q時產(chǎn)生的電動勢U滿足qUd=qvB1,由歐姆定律得I=UR,由安培力公式得F安=B2IL,金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置且恰好靜止,由平衡條件得F安=mgsinθ,聯(lián)立解得v=mgRsinθB1B2Ld,金屬棒ab5.(多選)電磁流量計可以測量導(dǎo)電流體的流量(單位時間內(nèi)流過某一橫截面的流體體積).如圖所示,它由一個產(chǎn)生磁場的線圈以及用來測量電動勢的兩個電極a、b構(gòu)成,可架設(shè)于管路外來測量液體流量.以v表示流速,B表示磁場線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度,D表示管路內(nèi)徑,若磁場的方向、流速v的方向與兩電極連線的方向三者相互垂直,則測得的感應(yīng)電動勢為U0,下列判斷正確的是(AC)A.電極a為負(fù),電極b為正B.電極a為正,電極b為負(fù)C.U0與液體流量成正比D.U0與液體流量成反比[解析]根據(jù)左手定則,帶正電離子受到洛倫茲力向電極b移動,帶負(fù)電離子受到洛倫茲力向電極a移動,故電極a為負(fù),電極b為正,故A正確,B錯誤;帶電離子受到洛倫茲力與電場力作用而平衡,有qU0D=qvB,流量Q=Vt=πD22vtt=πD2v4,聯(lián)立解得感應(yīng)電動勢U0=4QB6.圖甲是判斷檢測電流I0的大小是否發(fā)生變化的裝置,該檢測電流在鐵芯中產(chǎn)生磁場,其磁感應(yīng)強(qiáng)度與檢測電流I0成正比.現(xiàn)給金屬材料制成的霍爾元件(如圖乙所示,其長、寬、高分別為a、b、d)通以恒定工作電流I,通過右側(cè)電壓表的示數(shù)來判斷I0的大小是否發(fā)生變化.下列說法正確的是(D)A.N端應(yīng)與電壓表的“+”接線柱相連B.要提高檢測靈敏度,可適當(dāng)減小寬度bC.如果僅將檢測電流反向,電壓表的“+”“-”接線柱連線位置無須改動D.當(dāng)霍爾元件尺寸給定,工作電流I不變時,電壓表示數(shù)變大,說明檢測電流I0變大[解析]題圖甲中檢測電流I0通入線圈,根據(jù)安培定則可知,線圈在鐵芯中產(chǎn)生逆時針方向的磁場,霍爾元件由金屬材料制成,處于向上的磁場中,定向移動的自由電子受到垂直于紙面向外的磁場力而偏轉(zhuǎn)到外側(cè)面上,使得霍爾元件外側(cè)面電勢低,內(nèi)側(cè)面電勢高,所以應(yīng)該是M端與電壓表的“+”接線柱相連,故A錯誤;當(dāng)霍爾元件內(nèi)、外側(cè)面間的電壓穩(wěn)定時,內(nèi)部電子受力平衡,有qvB=qUb,解得U=vBb,要提高檢測靈敏度,可以通過增大B(增大I0)、增大工作電流I(增大v)、增大b的方法,故B錯誤;如果僅將檢測電流反向,則線圈在鐵芯中產(chǎn)生順時針方向的磁場,霍爾元件處于向下的磁場中,電子受到垂直于紙面向里的磁場力而偏轉(zhuǎn)到內(nèi)側(cè)面上,使得霍爾元件外側(cè)面電勢高,內(nèi)側(cè)面電勢低,應(yīng)該是N端與電壓表的“+”接線柱相連,故C錯誤;由B項分析可知U=vBb,當(dāng)霍爾元件尺寸給定即b不變,且工作電流I不變即v不變時,電壓表示數(shù)U變大,說明霍爾元件所處的磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度增大,由題意可知B∝I0,說明檢測電流I0變大,故D正確專題十三帶電粒子在電場中運動的綜合問題電場中功能關(guān)系的綜合問題1.(多選)[2023·全國乙卷]在O點處固定一個正點電荷,P點在O點右上方.從P點由靜止釋放一個帶負(fù)電的小球.小球僅在重力和該點電荷電場力作用下在豎直面內(nèi)運動,其一段軌跡如圖所示.M、N是軌跡上的兩點,OP>OM,OM=ON,則小球(BC)A.在運動過程中,電勢能先增加后減少B.在P點的電勢能大于在N點的電勢能C.在M點的機(jī)械能等于在N點的機(jī)械能D.從M點運動到N點的過程中,電場力始終不做功[解析]由圖可知,帶電小球從P點開始運動,下落時電場力對其先做正功,后做負(fù)功,所以電勢能先減少后增加,A錯誤;由于OM=ON,所以帶電小球在N點與M點的電勢能相等,由P到M過程,電場力對小球做正功,電勢能減少,所以P點的電勢能大于M點的電勢能,即P點的電勢能也大于N點的電勢能,B正確;小球在運動過程中只有電場力和重力做功,所以只有電勢能和機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)化,由于電子在M點和N點的電勢能相等,所以在這兩點的機(jī)械能也相等,C正確;從M點到N點的運動過程,由于有重力作用,雖然M點和N點離O點距離相等,但此段軌跡不是以O(shè)為圓心的圓弧,所以它不是一個等勢線,電場力會做功,且先做正功后做負(fù)功,D錯誤.2.如圖所示,兩個帶等量正電荷的點電荷分別固定在絕緣水平桌面上的A、B兩點,一絕緣圓形細(xì)管水平固定在桌面上A、B兩點間,且圓形細(xì)管圓心O位于A、B連線的中點,細(xì)管與AB連線及AB連線的中垂線交點分別為C、E、D、F.一個帶負(fù)電的小球在細(xì)管中按順時針方向做完整的圓周運動,不計一切摩擦,下列說法正確的是(C)A.小球從C運動到D的過程中,速度先減小后增大B.在兩個帶正電的點電荷產(chǎn)生的電場中,C點的電勢比F點的電勢低C.小球在C、E兩點的速度大小相等,有相同的電勢能D.小球在D、F兩點所受的電場力相同[解析]帶負(fù)電的小球從C運動到D的過程中,電場力的方向一直與速度方向的夾角是鈍角,電場力一直做負(fù)功,所以小球的速度一直減小,A錯誤;沿電場線電勢降低,由等量正電荷的電場線的分布可知φC>φO>φF,B錯誤;由對稱性可知φC=φE,則小球在C、E兩點的電勢能相同,由能量守恒定律可得小球在C和E兩點的動能相同,速度大小相等,C正確;等量同種電荷的電場線如圖所示,D點電場線與F點電場線方向相反,因此小球在D、F兩點所受的電場力方向不同,D錯誤.等效思想在電場中的應(yīng)用3.(多選)如圖所示,帶電小球(可視為質(zhì)點)用絕緣細(xì)線懸掛在O點,在豎直平面內(nèi)做完整的變速圓周運動,小球運動到最高點時,細(xì)線受到的拉力最大.已知小球運動所在的空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度大小為E,小球質(zhì)量為m、帶電荷量為q,細(xì)線長為l,重力加速度為g,則(BD)A.小球帶正電B.靜電力大于重力C.小球運動到最低點時速度最大D.小球運動過程最小速度至少為v=(qE?mg)l[解析]因為小球運動到最高點時,細(xì)線受到的拉力最大,可知重力和靜電力的合力(等效重力)方向向上,則靜電力方向向上,且靜電力大于重力,由于電場方向向下,所以小球帶負(fù)電,故A錯誤,B正確;因重力和靜電力的合力方向向上,可知小球運動到最高點時速度最大,故C錯誤;由于等效重力方向豎直向上,所以小球運動到最低點時速度最小,有qE-mg+FT=mv2l,所以最小速度v=(qE?mg+FT)lm≥4.如圖所示,豎直平面內(nèi)的固定光滑圓形絕緣軌道的半徑為R,A、B兩點分別是圓形軌道的最低點和最高點,圓形軌道上C、D兩點的連線過圓心O且OC與豎直方向的夾角為60°.空間存在方向水平向右且平行于圓形軌道所在平面的勻強(qiáng)電場,一質(zhì)量為m的帶負(fù)電小球(視為質(zhì)點)恰好能沿軌道內(nèi)側(cè)做完整的圓周運動,且小球通過D點時速度最小.重力加速度大小為g.下列說法正確的是(D)A.小球受到的電場力大小為2mgB.小球通過D點時的速度大小為gRC.小球在運動過程中的最大速度為8gRD.小球通過C點時所受軌道的作用力大小為12mg[解析]小球通過D點時速度最小,則在該點時電場力與重力的合力方向沿半徑方向,由平行四邊形定則可知,小球受到的電場力大小為F=mgtan60°=3mg,故A錯誤;小球通過D點時速度最小,則D點為豎直平面內(nèi)圓周運動的等效最高點,小球恰好能做完整的圓周運動,在等效最高點時有最小速度,此時電場力與重力的合力剛好提供向心力,有mgcos60°=mvD2R,解得vD=2gR,故B錯誤;小球在等效最低點C點時速度最大,小球從D點到C點的過程中,由動能定理得mgcos60°·2R=12mvC2-12mvD2,聯(lián)立解得最大速度vC=10gR,故C錯誤;小球通過C點時,由牛頓第二定律得FN-mgcos60°=m帶電粒子的能量和動量綜合問題5.(多選)如圖所示,在水平向右的勻強(qiáng)電場中,一帶正電粒子受重力和電場力的作用在豎直平面內(nèi)運動.粒子運動過程中先后經(jīng)過a、b、c三點,其中a、c兩點在同一水平線上.粒子在a點的速度大小為v0,方向與加速度方向垂直;粒子在b點的速度大小為54v0,速度方向平行于ac連線.已知粒子質(zhì)量為m、電荷量為q,重力加速度為g,則下列說法正確的是(BD)A.電場強(qiáng)度的大小為34B.粒子在c點的速度大小為132vC.粒子從a點運動到c點,合外力的沖量大小為132?1D.粒子從a點運動到c點,電場力的沖量大小為910mv[解析]粒子在a點的速度方向與加速度方向垂直,則粒子從a到c做類平拋運動,粒子在a點的速度大小為v0,在b點的速度大小為45v0,設(shè)粒子在b點的速度偏