高考物理总复习STS题型2
高考物理二轮复习精练一必考热点物理中的STS问题
必考热点5 物理中的STS问题热点阐释在近几年高考中密切联系现代科技、卫星发射、体育、生活等的试题在逐渐增多，主要考查学生能否将所学知识与实际物理情境联系起来，抓住问题实质，将问题转化为熟知的模型和过程求解，尤其是有关卫星发射、体育、生活方面的试题要引起重视。
一、选择题(1～4题为单项选择题，5～8题为多项选择题)1.世界一级方程式锦标赛新加坡大奖赛赛道单圈长5.067公里，共有23个弯道，如图1所示，赛车在水平路面上转弯时，常常在弯道上冲出跑道，则以下说法正确的是( )图1A.是由于赛车行驶到弯道时，运动员未能及时转动方向盘才造成赛车冲出跑道的B.是由于赛车行驶到弯道时，运动员没有及时加速才造成赛车冲出跑道的C.是由于赛车行驶到弯道时，运动员没有及时减速才造成赛车冲出跑道的D.由公式F＝mω2r可知，弯道半径越大，越容易冲出跑道解析赛车在水平面上转弯时，它需要的向心力是由赛车与地面间的静摩擦力提供的。
由F＝m v2r知，当v较大时，赛车需要的向心力也较大，当摩擦力不足以提供其所需的向心力时，赛车将冲出跑道，故选项C 正确。
答案 C2.如图2所示，一运动员练习投掷铅球，在A点将质量为5 kg的铅球以v0＝15 m/s的速度与水平方向成37°角斜向上抛出，到达与抛出点等高处的B点时，速度与水平方向成45°角向下，其轨迹如图，经分析认为铅球过最高点P后受水平恒定风力的作用，已知重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，则由此可估算出铅球在B点的速度及水平风力的大小分别为( )图2A.12.7 m/s 16.7 NB.15 m/s 16.7 NC.12.7 m/s 50 ND.14 m/s 50 N解析由运动的合成与分解知铅球在竖直方向做竖直上抛运动，在水平方向先做匀速运动再做匀减速运动，由竖直上抛运动的对称性知铅球到达B 点时竖直分速度大小v y ＝v 0sin 37°＝9 m/s ，水平分速度v x ＝v y ，铅球在B 点的速度大小为v B ＝2v y ＝12.7 m/s ，从P 到B 经历的时间为t ＝v yg ＝0.9 s ，铅球在P 点的水平分速度为v P ＝v 0cos 37°＝12 m/s ，由牛顿第二定律知v x ＝v P －Fm t ，代入数值得F ＝16.7 N ，选项A对。
统考版2021高考物理二轮复习专练2物理学中的STSE问题__联系实际含解析
专练2 物理学中的STSE问题——联系实际(时间：40分钟)考生在学习高中物理时要注重理论联系实际，注意物理与生产、生活及科技发展的联系，关注物理学的技术在社会中的应用，培养社会参与意识和社会责任感，完成从“解题”向“解决问题”思路的转变．1.蓝牙是一种无线技术标准，可实现各种设备之间的短距离数据交换．某同学用安装有蓝牙设备的玩具车A、B进行实验，如图所示，在距离为d＝6 m的两条平直轨道上，O1O2的连线与轨道垂直，A车自O1点从静止开始以加速度a＝2 m/s2向右做匀加速直线运动，B车自O2点前方s＝3 m处的O3点以速度v0＝6 m/s向右做匀速直线运动．已知当两车间的距离超过10 m 时，两车无法实现通信，忽略信号传递的时间．若两车同时出发，则两车能通信的时间为( ) A．1 s B．5 sC．(25＋3) s D．(25－1) s2.来自太阳的带电粒子会在地球的两极引起极光．带电粒子与地球大气层中的原子相遇，原子吸收带电粒子的一部分能量后，立即将能量释放出来就会产生奇异的光芒，形成极光．极光的光谱线波长范围约为310 nm～670 nm.据此推断以下说法错误的是( ) A．极光光谱线频率的数量级约为1014 HzB．极光出现在极地附近与带电粒子受到洛伦兹力有关C．原子从高能级向低能级跃迁时会产生极光D．对极光进行光谱分析可以鉴别太阳的组成成分3．(多选)2020年5月5日18时，为我国载人空间站工程研制的长征五号B运载火箭在海南文昌首飞成功，长征五号B以长征五号运载火箭为基础改进研制而成，主要承担着我国空间站舱段等重大航天发射任务，是目前我国近地轨道运载能力最大的火箭．以下判断中正确的是( )A．长征五号B运载火箭选在纬度较低的海南文昌发射场发射，是为了充分利用地球自转的线速度B．长征五号B运载火箭在加速升空时推力大于重力，返回舱减速返回地面时推力将小于重力C．近地卫星运行的加速度小于地球赤道上物体的加速度D．利用长征五号B运载火箭发射载人飞船试验船时，发射速度应大于或等于7.9 km/s，小于11.2 km/s4.2019年5月17日23点48分，长征三号丙运载火箭在西昌卫星发射中心成功发射我国北斗卫星导航系统第45颗卫星(北斗二号GEO8卫星)．该卫星是我国北斗区域导航卫星系统的第4颗备份卫星，属于地球静止同步轨道卫星．至此，北斗二号卫星导航系统圆满收官．则北斗二号GEO8卫星在轨道运行时，其( )A．线速度大于第一宇宙速度B．角速度大于月球绕地球运行的角速度C．向心加速度大于地面的重力加速度D．每隔24 h都会有两次经过赤道上空5．(多选)如图甲为新能源电动汽车的无线充电原理图，M为匝数n＝50匝、电阻r＝1.0 Ω的受电线圈，N为送电线圈．当送电线圈N接交变电流后，在受电线圈内产生了与线圈平面垂直的磁场，其磁通量Φ随时间t变化的规律如图乙．下列说法正确的是( )A．受电线圈产生的电动势的有效值为10 2 VB．在t1时刻，受电线圈产生的电动势为20 VC．在t1～t2内，通过受电线圈的电荷量为4×10－2 CD．在t1～t2内，通过受电线圈的电荷量为2×10－2 C6.水刀切割具有精度高、无热变形、无毛刺、无需二次加工以及节约材料等特点，得到广泛应用．某水刀切割机床如图所示，若横截面直径为d的水流以速度v垂直射到要切割的钢板上，碰到钢板后水的速度可视为零，已知水的密度为ρ，则钢板受到水的冲力大小为( ) A．πρd2v B．πρd2v2C.14πρd2v D.14πρd2v27.如图所示是网球发球机，某次室内训练时将发球机放置于某一竖直墙面前，然后向墙面发射网球．假定网球水平射出，某两次射出的网球a、b运动轨迹如图虚线所示，碰到墙面时与水平方向夹角分别为30°和60°、若不考虑网球在空中受到的阻力，则a、b两球( ) A．a球初速度较大B．a球在空中飞行的时间较长C．a球碰到墙面时速度较大D．a球速度变化量较大8.2020年6月25日端午节当天受对流天气的影响，河北省许多地区都遭遇了第二场冰雹，巨大冰雹向河北大地袭击而来，十分急促．出行的人有的被冰雹砸伤．冰雹一般自4 000 m～20 000 m的高空下落，是阵发性的灾害性天气，超过5 cm的冰雹不间断打击头部，就会导致昏迷．若冰雹竖直下落过程中受到的空气作用力与速度平方成正比，比例系数k＝0.000 4 kg/m，一块质量m＝36 g的冰雹(可认为过程中质量始终保持不变)自4 000 m高空下落，落地前已达到下落的最大速度．求：(1)冰雹下落的最大速率v m；(2)当下落速度v＝10 m/s时的加速度a大小；(3)下落过程中克服空气作用力所做的功W f.9.如图所示是某科技小组制作的嫦娥四号模拟装置，用来演示嫦娥四号空中悬停和着陆后的分离过程，它由着陆器和巡视器两部分组成，其中着陆器内部有喷气发动机，底部有喷气孔，在连接巡视器的一侧有弹射器．演示过程：先让发动机竖直向下喷气，使整个装置竖直上升至某个位置处于悬停状态，然后让装置慢慢下落到水平面上，再启动弹射器使着陆器和巡视器瞬间分离，两者向相反方向做减速直线运动．若两者均停止运动时相距为L，着陆器(含弹射器)和巡视器的质量分别为M和m，与水平面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g，发动机喷气口截面积为S，喷出气体的密度为ρ，不计喷出气体对整体质量的影响．求：(1)装置悬停时喷出气体的速度大小v；(2)弹射器给着陆器和巡视器提供的动能之和．10．如图(a)为一除尘装置在竖直面内的截面示意图，塑料平板M、N的长度及它们间距离均为d.大量均匀分布的带电尘埃以相同的速度v0进入两板间，速度方向与板平行，每颗尘埃的质量均为m，带电荷量均为－q.当两板间同时存在垂直纸面向外的匀强磁场和垂直板向上的匀强电场(图中未画出)时，尘埃恰好匀速穿过两板；若撤去板间电场，并保持板间磁场不变，贴近N板入射的尘埃将打在M板右边缘，尘埃恰好全部被平板吸附，即除尘效率为100%；若撤去两板间电场和磁场，建立如图(b)所示的平面直角坐标系xOy，y轴垂直于板并紧靠板右端，x轴与两板中轴线共线，要把尘埃全部收集到位于P(2.5d，－2d)处的容器中，需在y 轴右侧加一垂直于纸面向里的圆形匀强磁场区域．尘埃颗粒重力、颗粒间作用力、尘埃颗粒对板间电场和磁场的影响均不计．(1)求两板间磁场的磁感应强度的大小B1；(2)若撤去板间磁场，保持板间匀强电场不变，求此时除尘效率；(3)求y轴右侧所加圆形匀强磁场区域的磁感应强度大小B2的取值范围．4．解析：第一宇宙速度是近地飞行的线速度，则可知北斗二号GEO 8卫星的线速度小于第一宇宙速度，故A 错误；由题意可知北斗二号GEO 8卫星是地球同步卫星，则其运行周期为24 h ，小于月球绕地球运行的周期，根据ω＝2πT 可知其角速度大于月球绕地球运行的角速度，故B 正确，D 错误；在地球表面上的物体重力等于万有引力，即mg ＝GMmR2，可得地面的重力加速度为g ＝GM R 2，对北斗二号GEO 8卫星有m′a＝GMm′R ＋h 2，得其向心加速度为a ＝GMR ＋h2，则可知北斗二号GEO 8卫星的向心加速度小于地面的重力加速度，故C 错误．答案：B5．解析：由图乙可知，T ＝π×10－3s ，受电线圈的最大磁通量为Φm ＝2.0×10－4Wb ，所以受电线圈产生的电动势最大值为：E m ＝nΦm ·2πT ＝50×2.0×10－4×2ππ×10－3V ＝20 V ，所以受电线圈产生的电动势的有效值为E ＝E m2＝10 2 V ，故A 正确；由图乙可知，t 1时刻磁通量变化率为0，由法拉第电磁感应定律可知，此时受电线圈产生的电动势为0 V ，故B 错误；由公式q ＝n ΔΦr ，代入数据解得：q ＝n ΔΦr ＝50×4.0×10－41.0 C ＝2.0×10－2 C ，故C 错误，D正确．答案：AD6．解析：设t 时间内有V 体积的水打在钢板上，则这些水的质量为m ＝ρV＝ρSvt＝14πd 2ρvt.以该部分水为研究对象，它受到钢板的作用力为F ，以水运动的方向为正方向，由动量定理有Ft ＝0－mv ，解得F ＝－mv t ＝－14πρd 2v 2，由牛顿第三定律知，钢板受到水的冲力大小为14πρd 2v 2，D 项正确．答案：D解题攻略：解答本题关键在于根据题中物理情境，创新设计流体模型．解决流体问题通常可以采用微元法，即取一小段时间或距离进行分析，再巧妙利用所求物理量与时间或距离的关系，推算出所求物理量．7．解析：在平抛运动过程中，有：h ＝12gt 2；x ＝v 0t ；位移与水平方向夹角的正切值为：tan α＝h x ＝gt 2v 0；速度与水平方向夹角的正切值为：tan β＝v y v 0＝gtv 0.则有：tan β＝2tan α.在平抛运动中，有：h ＝x·tan α＝x·tan β2.两球碰到墙面时与水平方向夹角分别为30°和60°，所以h 1h 2＝tan 30°tan 60°＝13，由h ＝12gt 2可得：t 1t 2＝h 1h 2＝33，初速度：v 0＝x t ，可得：v 01v 02＝31，所以a 的初速度较大，而飞行的时间较小．故A 正确，B 错误；由于末速度：v t ＝v 0cos β可知，v t1v t2＝v 01cos 60°v 02cos 30°＝11，所以两球碰到墙面时速度大小相等，故C 错误；a 飞行的时间较短，由Δv ＝g Δt 可知a 速度变化量较小，故D 错误．答案：A8．解析：(1)冰雹的速度达到最大时，合力为零，根据平衡条件有：f ＝kv 2m ＝mg 代入数据得最大速度为v m ＝mg k＝36×10－3×104×10－4m /s ＝30 m /s (2)根据牛顿第二定律则有：ma ＝mg －kv 2可得加速度为：a ＝g －k m v 2＝(10－0.000 436×10－3×102)m /s 2＝809m /s 2(3)全过程中，由动能定理有： 12mv 2m ＝mgh －W f 代入数据可得：W f ＝1 423.8 J答案：(1)30 m /s (2)809m /s 2(3)1 423.8 J9．解析：(1)悬停时气体对模拟装置的作用力F ＝(M ＋m)g取Δt 时间喷出的气体为研究对象，由动量定理得F Δt ＝ρSv Δt×v 解得v ＝M ＋m gρS. (2)弹射过程水平方向动量守恒，则有mv 1＝Mv 2 着陆器和巡视器做减速运动的过程中由动能定理得 －μmgL 1＝0－12mv 21－μMgL 2＝0－12Mv 22又L ＝L 1＋L 2弹射器提供的总动能E k ＝12mv 21＋12Mv 22联立解得E k ＝μMmgL M ＋mM 2＋m2.答案：(1)M ＋m g ρS (2)μMmgL M ＋mM 2＋m2 解题攻略：本题可以构建动量守恒的爆炸模型，即在弹射过程中，系统虽然所受的合外力不为0，但由于此时内力远大于外力，故系统的动量守恒．系统的动能由弹射器提供，再利用能量守恒定律求解．10.解析：(1)贴近N 板入射的尘埃打在M 板右边缘的运动轨迹如图甲所示 由几何如识可知尘埃在磁场中的运动轨迹半径R 1＝d 尘埃在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得 qv 0B 1＝mv 2R 1解得B 1＝mv 0qd.(2)电场、磁场同时存在时，尘埃做匀速直线运动，由平衡条件得 qE ＝qv 0B 1撤去磁场以后，尘埃颗粒在电场力的作用下做类平抛运动，当尘埃颗粒恰好离开电场时，在水平方向有d ＝v 0t在竖直方向有y ＝12at 2加速度a ＝qEm解得y ＝0.5d所以除尘效率η＝yd×100%＝50%.(3)设圆形磁场区域的半径为R 0，尘埃颗粒在圆形磁场中做圆周运动的半径为R 2，要把尘埃全部收集到位于P 处的容器中，就必须满足R 2＝R 0另有qv 0B 2＝m v 2R 2如图乙，当圆形磁场区域过P 点且与M 板的延长线相切时圆形磁场区域的半径R 0最小，磁感应强度B 2最大，则有R 0最小＝1.25d解得B 2最大＝4mv 05qd如图丙，当圆形磁场区域过P 点且与y 轴在M 板的右端相切时圆形磁场区域的半径R 0最大，磁感应强度B 2最小，则有R 0最大＝2.5d解得B 2最小＝2mv 05qd所以圆形磁场区域磁感应强度的大小B 2的取值范围为2mv 05qd ≤B 2≤4mv 05qd. 答案：(1)mv 0qd (2)50% (3)2mv 05qd ≤B 2≤4mv 05qd解题攻略：本题是电磁场中带电粒子的运动在科学技术中的应用，解答这类问题的突破口在于构建带电粒子在电场中和磁场中运动时的两种主要偏转模型，而带电粒子与磁场边界相切往往对应着其最值状态．。
高考物理一轮复习 第9章 第4课 复合场中的STS题型探究练习
第4课 复合场中的STS 题型探究考点 质谱仪和回旋加速器 1．质谱仪．(1)构造：如图所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成．(2)原理：粒子由静止被加速电场加速，根据动能定理可得关系式：qU ＝12mv 2.粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转，做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得关系式：qvB ＝m v 2r．由两式可得出需要研究的物理量，如粒子轨道半径、粒子质量、比荷． r ＝1B2mU q ，m ＝qr 2B 22U ，q m ＝2UB 2r2． 2．回旋加速器．(1)构造：如图所示，D 1、D 2是半圆金属盒，D 形盒的缝隙处接交流电源．D 形盒处于匀强磁场中．(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过D 形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速，由qvB ＝mv 2R ，得E km ＝q 2B 2R 22m ，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度B 和D 形盒半径R 决定，与加速电压无关．3．速度选择器．(如图所示)(1)平行板中电场强度E 和磁感应强度B 互相垂直．这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器．(2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是qE ＝qvB ，即v ＝EB ．4．磁流体发电机．(1)磁流体发电是一项新兴技术，它可以把内能直接转化为电能． (2)根据左手定则，如图中的B 是发电机正极．(3)磁流体发电机两极板间的距离为l ，等离子体速度为v ，磁场的磁感应强度为B ，则两极板间能达到的最大电势差U ＝Blv ．(4)电源电阻r ＝ρl S ，外电阻R 中的电流可由闭合电路欧姆定律求出，即I ＝ER ＋r＝BlvSRS ＋ρl．5．电磁流量计．工作原理：如图所示，圆形导管直径为d ，用非磁性材料制成，导电液体在管中向左流动，导电液体中的自由电荷(正、负离子)，在洛伦兹力的作用下横向偏转，a 、b 间出现电势差，形成电场，当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时，a 、b 间的电势差就保持稳定，即：qvB ＝qE ＝q U d ，所以v ＝U Bd ，因此液体流量Q ＝Sv ＝πd 24·U Bd ＝πdU4B.6．霍耳效应．在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差，这种现象称为霍耳效应，所产生的电势差称为霍耳电势差，其原理如图所示．质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场，如右图为质谱仪的原理图．设想有一个静止的质量为m 、带电量为q 的带电粒子(不计重力)，经电压为U 的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为B 的偏转磁场中，带电粒子打到底片上的P 点，设OP ＝x ，则在下图中能正确反映x 与U 之间的函数关系的是(B )解析：带电粒子先经加速电场加速，故qU ＝12mv 2，进入磁场后偏转，OP ＝x ＝2r ＝2mvqB ，两式联立得：OP ＝x ＝8mUB 2q∞U ，所以B 正确．课时作业一、单项选择题1．如图所示，有一金属块放在垂直于表面C 的匀强磁场中，磁感应强度为B ，金属块的厚度为d ，高为h.当有稳恒电流I 平行平面C 的方向通过时，由于磁场力的作用，金属块中单位体积内参与导电的自由电子数目为(上下两面M 、N 上的电势分别为U M 、U N )(C )A.ed IB |U M －U N |B.2BI ed |1U M －U N |C.BI ed |1U M －U N |D.ed 2IB|U M －U N | 解析：设电子的定向运动速度为v ，单位体积内的自由电子数目为n ，稳恒电流通过时，自由电子所受洛伦兹力与电场力平衡，有Bev ＝|U M －U Nd |，根据电流的微观表达式有I ＝neSv ，解以上两式得n ＝BI ed |1U M －U N|.2．目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机，如图表示它的原理：将一束等离子体喷射入磁场(速度方向垂直纸面进去)，在磁场中有两块金属板A 、B ，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压．以下不正确的是(B )A ．B 板带正电 B ．A 板带正电C ．其他条件不变，只增大射入速度，U AB 增大D ．其他条件不变，只增大磁感应强度，U AB 增大解析：由左手定则知正电荷向B 板，B 板带正电，A 对B 错；平衡稳定时，有qvB ＝q U ABd ，可看出增大射入速度或增大磁感应强度，U AB 均增大，C 、D 正确．3．速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列相关说法中正确的是(C )A ．该束带电粒子带负电B ．速度选择器的P 1极板带负电C ．能通过狭缝S 0的带电粒子的速率等于EB 1D ．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝S 0，粒子的比荷越小解析：由左手定则，该束带电粒子带正电，速度选择器的P 1极板带正电，选项A 、B 错误；由qE ＝qvB 1可得能通过狭缝S 0的带电粒子的速率v ＝EB 1，选项C 正确；由r ＝mvqB 可知，粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝S 0，r 越小，粒子的比荷qm越大，选项D 错误．4．在电视机的显像管中，电子束的扫描是用磁偏转技术实现的，其扫描原理如图甲所示．圆形区域内的偏转磁场方向垂直于圆面，而不加磁场时，电子束将通过O 点而打在屏幕的中心M 点．为了使屏幕上出现一条以M 为中心的亮线PQ ，偏转磁场的磁感应强度B 随时间变化的规律应是乙中的(B )解析：由题意知，要想得到以M 为中点的亮线PQ ，磁场的磁感应强度B 随时间t 变化时，应有方向改变，故C 、D 两项错误．对于选项A 的变化图象，则只可能出现两个亮点．故正确选项为B.5．如图甲所示是回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D 形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连，带电粒子在磁场中运动的动能E k 随时间t 的变化规律如图乙所示，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断中正确的是(B )A ．高频电源的变化周期应该等于t n －t n －1B ．在E k t 图中应有t 4－t 3＝t 3－t 2＝t 2－t 1C ．粒子加速次数越多，粒子获得的最大动能一定越大D ．不同粒子获得的最大动能都相同解析：由图可知粒子在单个D 形盒内运动的时间为t n －t n －1，由于在磁场中粒子运动的周期与速度无关，B 正确；交流电源的周期为2(t n －t n －1)，A 错误；由r ＝mvBq 知当粒子的运动半径等于D 形盒半径时加速过程就结束了，粒子的动能E km ＝B 2q 2r22m ，即粒子的动能与加速次数无关，C 错误；粒子的最大动能还与粒子的质量和电荷量有关，D 错误．二、不定项选择题6．1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D 型盒D1、D 2构成，其间留有空隙，下列说法中正确的是(AD )A ．离子由加速器的中心附近进入加速器B ．离子由加速器的边缘进入加速器C ．离子从磁场中获得能量D ．离子从电场中获得能量解析：离子由加速器的中心附近进入加速器，从电场中获取能量，最后从加速器边缘离开加速器，选项A 、D 正确．7．如图所示是电磁流量计的原理图，横截面为长方形的一段管道，上、下两面是金属材料，前后两侧面是绝缘材料．长、宽、 高分别为图中的a 、b 、c.流量计的两端与输送流体的管道连接(图中未画出)．现垂直于前面加磁感应强度为B 的匀强磁场．当从管的左侧向右侧流过带正电的液体时，上、下表面连接的理想电压表V 测得电压为U ，下列说法中正确的是(流量是指单位时间流过某横截面的体积)(AC )A ．上表面电势高于下表面的B ．上表面电势低于下表面的C ．液体的流量为Q ＝UbBD ．液体的流量为Q ＝UabcB解析：根据左手定则可知上表面电势高于下表面的，选项A 正确B 项错误；在液体流动稳定时，液体所受的洛伦兹力等于电场力，有：eUc＝evB ，得流量计液体流动时的速度为：v ＝UcB ，根据流量的定义可得：Q ＝bc·vtt ＝bcv.由以上两式解得：Q ＝UbB.8．如图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D 形金属盒．在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连．带电粒子在磁场中运动的动能E k 随时间t 的变化规律如图乙所示，忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断正确的是(AD )A ．在E k －t 图中应有t 4－t 3＝t 3－t 2＝t 2－t 1B ．高频电源的变化周期应该等于t n －t n －1C ．粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大D ．要想粒子获得的最大动能越大，可增加D 形盒的面积解析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度大小无关，因此，在E k －t 图中应有t 4－t 3＝t 3－t 2＝t 2－t 1，选项A 正确；带电粒子在回旋加速器中每运行一周加速两次，高频电源的变化周期应该等于2(t n －t n －1)，选项B 错误；由r ＝mv qB ＝2mE kqB可知，粒子获得的最大动能取决于D 形盒的半径，当轨道半径与D 形盒半径相等时就不能继续加速，故选项C 错误、D 项正确．9．在质谱仪的示意图中，从离子源S 产生的正离子经过狭缝S 1和S 2之间的加速电场，进入离子速度选择器．P 1P 2之间的电场强度为E ，磁感应强度为B 1.离子由S 3射入磁感应强度为B 2的匀强磁场区域．由于各种离子运动的轨道半径R 不同，故分别射到底片上的不同位置，形成各自的谱线．如果要使氘核的谱线离S 3的距离增大为原来的2倍，可以(AC )A ．将B 2减小为原来的12B ．将B 2增大为原来的2倍C ．将B 1减小为原来的12D ．将E 减小为原来的12解析：在B 2区域，根据R ＝ mv qB 2，要R →2R ，则B 2→B 22，选项A 正确．或使离子离开加速电场板S 2时的速度v→2v；在离子速度选择器中，根据qvB 1＝qE ，得v ＝ E B 1，即B 1→B 12，选项C 正确．(说明：调节B 1→B 12涉及同时调节加速电场的电压U →4U)10．如图是磁流体发电机的示意图，在间距为d 的平行金属板A 、C 间，存在磁感应强度为B 、方向垂直纸面向外的匀强磁场，两金属板通过导线与滑动变阻器相连，变阻器接入电路的电阻为R.等离子体连续以速度v 平行于两金属板垂直射入磁场，理想电流表A 的读数为I ，则(BCD )A ．发电机的电动势E ＝IRB ．发电机的内电阻为r ＝BdvI －RC ．发电机的效率η＝IRBdvD ．变阻器触头P 向上滑动时，单位时间内到达金属板A 、C 的等离子体数目增多解析：当等离子体受到的洛伦兹力等于电场力时，电动势呈稳定状态，则场强E 1＝Bv ，发动机的电动势E ＝E 1d ＝Edv ，外电路的电压为IR ，A 错误；发电机的内部电阻等效于电源的内阻，那么发电机的内阻r ＝Bdv I －R ，B 正确；发电机的效率η＝U E ＝IRBdv ，C 正确；触头P向上运动，则电路中的电阻变小，电路中的电流变大，单位时间移动的电荷数变多，D 正确．三、非选择题11．如图中左边有一对平行金属板，两板相距为d.电压为U ；两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为B 0，方向与金属板面平行并垂直于纸面朝里．图中右边有一半径为R 、圆心为O 的圆形区域内也存在匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向垂直于纸面朝里．一电荷量为q 的正离子沿平行于金属板面、垂直于磁场的方向射入平行金属板之间，沿同一方向射出平行金属板之间的区域，并沿直径EF 方向射入磁场区域，最后从圆形区域边界上的G 点射出．已知弧FG 所对应的圆心角为θ，不计重力．求：(1)离子速度的大小； (2)离子的质量．解析：(1)由题设知，离子在平行金属板之间做匀速直线运动，洛伦兹力与电场力平衡：qvB 0＝qE 0，①式中，v 是离子运动速度的大小，E 0是平行金属板之间的匀强电场的强度，有：E 0＝Ud，②由①②式得：v ＝UB 0d.③(2)在圆形磁场区域，离子做匀速圆周运动，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有：qvB ＝m v2r，④式中，m 和r 分别是离子的质量和它做圆周运动的半径．由题设，离子从磁场边界上的点G 穿出，离子运动的圆周的圆心O′必在过E 点垂直于EF 的直线上，且在EG 的垂直平分线上(见上图)．由几何关系有：r ＝Rtan α，⑤式中，α是OO′与直径EF 的夹角，由几何关系得： 2α＋θ＝π.⑥联立③④⑤⑥式得，离子的质量为：m ＝qBB 0Rd U cot θ2.答案：(1)U B 0d (2)qBB 0Rd U cot θ212．如图所示，粒子源K 与虚线MN 之间是一加速电场．虚线MN 与PQ 之间是匀强电场，虚线PQ 与荧光屏之间是匀强磁场，且MN 、PQ 与荧光屏三者互相平行．电场和磁场的方向如图所示．图中A 点与O 点的连线垂直于荧光屏．从K 发射出的一初速度为零的带正电的粒子，被电场加速后以速度v 0从A 点垂直射入偏转电场，在离开偏转电场后进入匀强磁场，最后恰好垂直地打在图中的荧光屏上，已知电场和磁场区域在竖直方向足够长，加速电场电压与偏转电场的场强关系为U ＝Ed2，式中的d 是偏转电场的宽度，磁场的磁感应强度与偏转电场的电场强度和带电粒子离开加速电场的速度v 0关系符合表达式v 0＝EB ，(以上关系式中U 、E 、B均为未知量)(1)试说明v 0的大小与K 和MN 之间的距离有何关系； (2)求带电粒子进入磁场时的速度大小；(3)带电粒子最后在电场和磁场中总的偏转距离是多少？ 解析：(1)带电粒子在加速电场中由动能定理得： 12mv 20＝qU ， 由此可知粒子获得的速度只与加速电压有关，与K 和MN 之间的距离无关． (2)带电粒子在加速电场中获得的动能为：12mv 20＝qU ＝12qEd ， 进入偏转电场后的偏转角为： tan θ＝v y v 0＝qE mv 0·d v 0＝qEdmv 20＝1，即带电粒子在电场中的偏转角θ＝45°. 竖直速度与水平速度大小相等： v y ＝v 0，带电粒子离开偏转电场的速度即进入磁场时的速度为v ， v ＝v 20＋v 2y ＝2v 0.(3)带电粒子在磁场中的半径为： R ＝mv qB ＝2mv 0qE v 0＝2mv 20qE＝2d. 带电粒子在偏转电场中增加的动能与在加速电场中获得的动能相同，设带电粒子在偏转电场中的偏转距离为Δy 1，有：12qEd ＝qE Δy 1，Δy 1＝0.5d ；在磁场中偏转距离为Δy 2，有：Δy 2＝R(1－cos θ)＝⎝⎛⎭⎪⎫1－22×2d ＝0.414d ； 粒子在电场、磁场中偏转的总距离为Δy ， 有：Δy ＝Δy 1＋Δy 2＝0.9d.答案：(1)v 0的大小与K 和MN 之间的距离无关 (2)2v 0 (3)0.9d章末知识整合(对应学生用书P182)1．安培力的分析与计算思路．(1)掌握安培力的大小和方向．(2)通电直导线在磁场中受安培力作用而运动情况的判断是一个难点．一般按下列程序分析：①用立体图或平面图明确磁场的分布情况．②依据左手定则判断导体所受的安培力的方向．③由受力确定导线或线圈做何种运动，同时应注意掌握分段分析和计算的技巧．(3)通电导线在磁场中的运动，是力、电的综合，解题时要进行受力分析，并结合力学的相关规律进行解答．2．洛伦兹力、带电粒子在匀强磁场中的运动．(1)掌握洛伦兹力的大小和方向．(2)带电粒子在有界磁场中运动的分析方法．带电粒子在垂直射入匀强磁场区域后，将经历一段匀速圆周运动后离开磁场区域，其轨迹是残缺圆．解决这类问题首先要“四掌握”：①掌握圆心的确定方法；②掌握半径的确定和计算方法；③掌握粒子在磁场中运动时间的计算方法；④掌握偏转角的确定方法．再抓住轨迹中可能存在的临界状态，运用几何知识解题．3．带电粒子在复合场中的运动．此类综合性很强，有明显的力学特征，一般要从动力学、能量的角度来分析，结合牛顿运动定律、运动学公式、能量守恒定律等来列式．而正确画受力图、轨迹图等是解题的关键．还要关注STS模型，应用上述知识进行解答．对安培力的考查【例❶】如图，是磁电式电流表的结构，蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布，线圈中a、b两条导线长均为l，通以图示方向的电流I，两条导线所在处的磁感应强度大小均为B.则( )A．该磁场是匀强磁场B．线圈平面总与磁场方向垂直C．线圈将逆时针方向转动D．a、b导线受到的安培力大小总为IlB解析：该磁场是辐射状磁场，磁感应强度大小相等，但方向不同，A错误；线圈平面总与磁场方向平行，B错误；根据左手定则知右边导线受到向下的安培力，左边导线受到向上的安培力，因此线框将顺时针转动，C错误；因为两导线转到任意位置处的磁感应强度都为B，磁场方向与导线瞬时速度都垂直，故受到的安培力F＝BIl，D正确．答案：D带电粒子在磁场中的运动【例❷】如右图，两个初速度大小相同的同种离子a和b，从O点沿垂直磁场方向进入匀强磁场，最后打到屏P上，不计重力，下列说法正确的有( )A ．a 、b 均带正电B ．a 在磁场中飞行的时间比b 的短C ．a 在磁场中飞行的路程比b 的短D ．a 在P 上的落点与O 点的距离比b 的近解析：根据题述，由左手定则，带电粒子a 、b 均带正电，选项A 正确．由于a 、b 粒子做圆周运动的半径为：R ＝mv qB相等，画出轨迹如右图， O 1 、O 2分别为a 、b 粒子运动轨迹所对的圆心，显然a 粒子在磁场中运动轨迹对应的圆心角大于b, 由t ＝θ2πT ＝θm qB和轨迹图可知，a 在磁场中飞行的时间比b 的长，a 在磁场中飞行的路程比b 的长，a 在P 上的落点与O 点的距离比b 的近，选项D 正确，B 、C 两项错误．答案：AD一、选择题1．图中a 、b 、c 、d 为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示．一带正电的粒子从正方形中心O 点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是(B)A ．向上B ．向下C ．向左D ．向右解析：在O 点处，各电流产生的磁场的磁感应强度在O 点叠加．d 、b 电流在O 点产生的磁场抵消，a 、c 电流在O 点产生的磁场合矢量方向向左，带正电的粒子从正方形中心O 点沿垂直于纸面的方向向外运动，由左手定则可判断出它所受洛伦兹力的方向向下，B 选项正确．2．如图是荷质比相同的a 、b 两粒子从O 点垂直匀强磁场进入正方形区域的运动轨迹，则(C)A ．a 的质量比b 的质量大B ．a 带正电荷、b 带负电荷C ．a 在磁场中的运动速率比b 的大D ．a 在磁场中的运动时间比b 的长解析：根据粒子的运动轨迹知带电粒子都受到指向圆心的洛伦兹力，圆心在运动轨迹的下方，根据左手定则知两粒子都带负电，B 错误；由半径公式r ＝mv qB知，a 粒子的半径大，则a 粒子的速度大，C 正确；由题给条件无法确定两带电粒子的质量关系，A 错误；由周期公式T ＝2πm qB 知，两粒子运动的周期相同，由t ＝θ2πT ，a 粒子的运动轨迹所对应的圆心角小，故运动的时间短，D 错误．3．空间有一圆柱形匀强磁场区域，该区域的横截面的半径为R ，磁场方向垂直于横截面．一质量为m 、电荷量为q(q>0)的粒子以速率v 0沿横截面的某直径射入磁场，离开磁场时速度方向偏离入射方向60°.不计重力．该磁场的磁感应强度大小为(A) A.3mv 03qR B.mv 0qR C.3mv 0qR D.3mv 0qR解析：画出带电粒子运动轨迹示意图，如图所示．设带电粒子在匀强磁场中运动轨迹的半径为r ，根据洛伦兹力公式和牛顿第二定律，得qv 0B ＝mv 20r ，解得r ＝mv 0qB.由图中几何关系可得：tan 30°＝R r .联立解得：该磁场的磁感应强度B ＝3mv 03qR，选项A 正确． 4．如图所示，一束质量、速度和电量不同的正离子垂直地射入匀强磁场和匀强电场正交的区域里，结果发现有些离子保持原来的运动方向，未发生任何偏转．如果让这些不发生偏转的离子进入另一匀强磁场中，发现这些离子又分裂成几束，对这些进入后一磁场的离子，可得出结论(D)A ．它们的动能一定各不相同B ．它们的电量一定各不相同C ．它们的质量一定各不相同D ．它们的电量与质量之比一定各不相同解析：沿直线穿过电磁场区域的离子受力平衡，则Bqv ＝Eq ，因此离子的速度均为v ＝E B，进入右侧磁场后，分成三束，由R ＝mv Bq可知，离子的电量与质量之比一定不同，则D 正确． 5．如图，半径为R 的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面)，磁感应强度大小为B ，方向垂直于纸面向外，一电荷量为q(q>0)、质量为m 的粒子沿平行于直径ab 的方向射入磁场区域，射入点与ab 的距离为R 2，已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60°，则粒子的速率为(不计重力)(B)A.qBR 2m B.qBR m C.3qBR 2m D.2qBR m 解析：画出粒子运动轨迹，由图中几何关系可知，粒子运动的轨迹半径等于R ，由qvB ＝mv 2R 可得：v ＝qBR m，选项B 正确． 6．1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖．若一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列说法中正确的是(BD)A ．该束带电粒子带负电B ．速度选择器的上极板P 1带正电C ．在B 2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大D ．在B 2磁场中运动半径越大的粒子，比荷q m越小 解析：根据左手定则，可确定粒子带正电，A 错误；由速度选择器中电场力和洛伦兹力方向相反可知，上板P 1带正电，B 正确；据qvB ＝mv 2r ，r ＝mv qB故可确定C 错误，D 正确． 7．设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，已知一离子在电场力和洛伦兹力的作用下，从静止开始自A 点沿曲线ACB 运动，到达B 点时速度为零，C 点是运动的最低点，忽略重力，以下说法正确的是(BC)A ．该离子带负电荷B ．A 点和B 点位于同一高度C ．离子在C 点时速度最大D ．离子到达B 点时，将沿原曲线返回A 点解析：根据左手定则，离子带正电，选项A 错误；洛伦兹力不做功，离子A 点和B 点动能都为零，那么离子在A 点和B 点电势能相等，A 点和B 点位于同一高度，选项B 正确；离子的电势能和动能之和是守恒的，离子在C 点时电势能最小，所以动能最大，速度最大，选项C 正确；离子到达B 点时，将向B 的右侧做周期性运动，不会沿原曲线返回A 点，选项D 错误．二、非选择题8．(2014·广东高考)如图所示，足够大的平行挡板A 1、A 2竖直放置，间距6L.两板间存在两个方向相反的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，以水平面MN 为理想分界面．Ⅰ区的磁感应强度为B 0，方向垂直纸面向外．A 1、A 2上各有位置正对的小孔S 1、S 2，两孔与分界面MN 的距离均为L.质量为m 、电量为＋q 的粒子经宽度为d 的匀强电场由静止加速后，沿水平方向从S 1进入Ⅰ区，并直接偏转到MN 上的P 点，再进入Ⅱ区．P 点与A 1板的距离是L 的k 倍．不计重力，碰到挡板的粒子不予考虑．(1)若k ＝1，求匀强电场的电场强度E ；(2)若2<k<3，且粒子沿水平方向从S 2射出，求出粒子在磁场中的速度大小v 与k 的关系式和Ⅱ区的磁感应强度B 与k 的关系式．解析：(1)粒子在电场中，由动能定理有：qEd ＝12mv 2－0，① 粒子在Ⅰ区洛伦兹力提供向心力：qvB 0＝m v 2r，② 当k ＝1时，由几何关系得：r ＝L ，③由①②③解得：E ＝qB 20L 22md.④ (2)由于2<k<3时，由题意可知粒子在Ⅱ区只能发生一次偏转，由几何关系可知：(r －L)2＋(kL)2＝r 2；⑤解得：r ＝（k 2＋1）2L.⑥ 由②⑥解得：v ＝（k 2＋1）qB 0L 2m.⑦ 又因为6L －2kL ＝2x ，根据相似三角形有：kL x ＝R r ，且r ＝mv qB .则Ⅱ区域的磁场与k 的关系为：B ＝kB 03－k. 答案：(1)qB 20L 22md (2)v ＝（k 2＋1）qB 0L 2m B ＝kB 03－k9．如图(a)所示，在以O 为圆心，内外半径分别为R 1和R 2的圆环区域内，存在辐射状电场和垂直纸面的匀强磁场，内外圆间的电势差U 为常量，R 1＝R 0，R 2＝3R 0，一电量为＋q ，质量为m 的粒子从内圆上的A 点进入该区域，不计重力．(1)已知粒子从外圆上以速度v 1射出，求粒子在A 点的初速度v 0的大小．(2)若撤去电场，如图(b)，已知粒子从OA 延长线与外圆的交点C 以速度v 2射出，方向与OA 延长线成45°角，求磁感应强度的大小及粒子在磁场中运动的时间．(3)在图(b)中，若粒子从A 点进入磁场，速度大小为v 3，方向不确定，要使粒子一定能够从外圆射出，磁感应强度应小于多少？解析：(1)粒子从A 点射入到从外界边界射出的过程，洛伦兹力不做功，电场力做功，由动能定理，得：qU ＝12mv 21－12mv 20，① 解得：v 0＝ v 21－2qU m.② (2)撤去电场后，作出粒子的运动轨迹如图1，设粒子运动的轨道半径为r ，磁感应强度为B 1，运动时间为t ，由牛顿第二定律，有：qB 1 v 2 ＝m v 22r，③ 由几何关系可知，粒子运动的圆心角为90°，则r ＝2（R 2 －R 1 ）2＝2R 0 ，④ 联立③④得：B 1 ＝2mv 2 2qR 0 .⑤ 匀速圆周运动周期T ＝2πr v 2，⑥ 粒子在磁场中运动时间t ＝14T ，⑦ 联立③⑤⑥⑦得：t ＝2πR 02v 2.⑧(3)要使粒子一定能够从外圆射出，粒子刚好与两边界相切，轨迹图如图2，由几何关系可知粒子运动的轨道半径：r 1＝R 2－R 12＝R 0，⑨ 设此过程的磁感应强度为B 2，由牛顿第二定律，有：qB 2 v 3 ＝m v 23 r 1 ，⑩ 由⑨⑩得：B 2 ＝mv 3 qR 0. 所以磁感应强度应小于mv 3 qR 0. 答案：(1) v 21 －2qU m (2) 2mv 2 2qR 0 2πR 02v 2 (3)mv 3qR 0。
高考物理中STS型试题(内有详细的答案解析)
v 2008高考物理中STS 型试题（内有详细的答案解析）直线运动广东10．某人骑自行车在平直道路上行进，图中的实线记录了自行车开始一段时间内的v -t 图像，某同学为了简化计算，用虚线作近似处理，下列说法正确的是A ．在t 1时刻，虚线反映的加速度比实际的大B ．在0－t 1时间内，由虚线计算出的平均速度比实际的大C ．在t 1-t -2时间内，由虚线计算出的平均速度比实际的大D ．在t 3-t -4时间内，虚线反映的是匀速运动 【答案】BD【解析】v －t 图线的斜率表示物体的加速度，v －t 图线与坐标轴围成的面积表示物体的位移，据此判断选项B 、D 正确。
需要注意的是若为曲线，则曲线的切线的斜率表示物体的加速度。
四川23．（16分）A 、B 两辆汽车在笔直的公路上同向行驶。
当 B 车在A 车前84 m 处时，B 车速度为4 m/s ，且正以2 m/s 2的加速度做匀加速运动；经过一段时间后，B 车加速度突然变为零。
A 车一直以20 m/s 的速度做匀速运动。
经过12 s 后两车相遇。
问B 车加速行驶的时间是多少？ 23、解析：设A 车的速度为v A ，B 车加速行驶时间为t ，两车在t 0时相遇。
则有0t v s A A = ①))((2102t t at v at t v s B B B -+++= ② 式中，t 0 =12s ，s A 、s B 分别为 A 、B 两车相遇前行驶的路程。
依题意有 s s s B A += ③式中 s ＝84 m 。
由①②③式得[]0)(22002=--+-a s t v v t t t A B ④代入题给数据v A =20m/s ，v B =4m/s ，a =2m/s 2， 有0108242=+-t t ⑤ 式中矿的单位为s 。
解得t 1=6 s ，t 2=18 s ⑥ t 2＝18s 不合题意，舍去。
因此，B 车加速行驶的时间为 6 s 。
力广东2．人站在自动扶梯的水平踏板上，随扶梯斜向上匀速运动，如图1所示。
重庆市2020年高考物理二轮复习精练一必考热点5物理中的STS问题(II)卷
重庆市2020年高考物理二轮复习精练一必考热点5物理中的STS问题（II）卷姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、单选题 (共4题；共8分)1. （2分）根据学过的物理知识判断，下列说法中错误的是（）A . 小轿车车尾的导电链是为了防止静电积聚B . 洗衣机的脱水筒是利用离心运动把附着在衣服上的水分甩掉C . 乘坐汽车时要系好安全带，这是为了防止汽车突然加速而对乘客造成伤害D . 夜间高压线周围有时会出现一层绿色光晕，俗称电晕，这是一种微弱的尖端放电2. （2分） (2019高一下·蛟河月考) 如图所示，质量为m的小球从距地面高度为h的水平桌面飞出，小球下落过程中，空气阻力可以忽略。
小球落地点距桌边水平距离为x ，关于小球在空中的飞行时间t以及小球飞出桌面的速度v0 ，下面判断正确的是（当地重力加速度为g）（）A .B .C .D .3. （2分）洗衣机的脱水桶采用带动衣物旋转的方式脱水，下列说法中错误的是（）A . 脱水过程中，衣物是紧贴桶壁的B . 衣服随桶壁做圆周运动的向心力是摩擦力C . 加快脱水桶转动角速度，脱水效果会更好D . 靠近中心的衣物脱水效果不如四周的衣物脱水效果好4. （2分）电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）。
为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，管道的长、宽、高分别为图中的a、b、c，流量计的两端与输送液体的管道相连接（图中虚线）。
图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料，现于流量计所在处加磁感强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面。
当导电液体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得的电流值。
已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量为（）A .B .C .D .二、多选题 (共4题；共12分)5. （3分） (2016高一上·潮南期末) 关于超重和失重，下列哪种说法是正确的是（）A . 体操运动员手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态B . 蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态C . 火箭点火后加速升空的过程中处于超重状态D . 游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态6. （3分） (2017高一下·高青期中) 2013年12月2日，牵动亿万中国心的嫦娥三号探测器顺利发射．嫦娥三号要求一次性进入近地点210公里、远地点约36.8万公里的地月转移轨道，如图所示，经过一系列的轨道修正后，在P点实施一次近月制动进入环月圆形轨道I．再经过系列调控使之进人准备“落月”的椭圆轨道II．嫦娥三号在地月转移轨道上被月球引力捕获后逐渐向月球靠近，绕月运行时只考虑月球引力作用．下列关于嫦娥三号的说法正确的是（）A . 沿轨道I运行的速度小于月球的第一宇宙速度B . 沿轨道I运行至P点的速度等于沿轨道II运行至P点的速度C . 沿轨道I运行至P点的加速度等于沿轨道II运行至P点的加速度D . 在地月转移轨道上靠近月球的过程中月球引力做正功7. （3分） (2017高一下·上饶期中) 如图所示，质量为m的小球以初速度v0水平抛出，恰好垂直打在倾角为θ的斜面上，（不计空气阻力）则（）A . 球落在斜面上时重力的瞬时功率为B . 球落在斜面上时重力的瞬时功率为C . 若增大v0 ，要使小球仍然垂直打在斜面上，可将抛出点竖直上移适当距离D . 若减小v0 ，要使小球仍然垂直打在斜面上，可将抛出点水平右移适当距离8. （3分） (2018高一下·资阳期末) 某类地行星的质量是地球质量的8倍，半径是地球半径的2倍，宇航员在地球表面以初速度10m/s水平抛出一物体，其水平射程为10m，已知地球表面的重力加速度g=10m/s2 ，则下列说法正确的是（）A . 该类地行星表面的重力加速度5m/s2B . 该类地行星的平均密度与地球的平均密度相等C . 该类地行星的第一宇宙速度为地球的第一宇宙速度的2倍D . 宇航员在类地行星表面以相同的高度和水平初速度抛出一物体，其水平射程为5m三、综合题 (共2题；共30分)9. （10分） (2018高一上·广西期末) 甲车以16m/s的速度通过某路口做匀速直线运动，2.5s后乙车从此路口由静止开始以4m/s2的加速度同向做匀加速直线运动．问：（1）乙车出发多长时间后，它们第一次相遇？（2）相遇时距路口多远？（3）在相遇前，乙车运动了多长时间，甲、乙两车相距最远？相距最远为多少？10. （20分） (2019高三上·鹤岗月考) 如图所示，在y轴右侧平面内存在方向向里的匀强磁场，磁感应强度大小B=0.5T，坐标原点O有一放射源，可以向y轴右侧平面沿各个方向放射比荷为Kg/C的正离子，这些离子速率分别在从0到最大值vm=2×106 m/s的范围内，不计离子之间的相互作用（1）求离子打到y轴上的范围；（2）若在某时刻沿方向放射各种速率的离子，求经过时这些离子所在位置构成的曲线方程；（3）若从某时刻开始向y轴右侧各个方向放射各种速率的离子，求经过 s时已进入磁场的离子可能出现的区域面积；参考答案一、单选题 (共4题；共8分)1-1、2-1、3-1、4-1、二、多选题 (共4题；共12分)5-1、6-1、7-1、8-1、三、综合题 (共2题；共30分)9-1、9-2、9-3、10-1、10-2、10-3、。
高考物理总复习(知能要求+课前自修+随堂训练)第九章第4课 复合场中的STS 题型探究
第4课 复合场中的STS 题型探究1．粒子速度选择器 如下图所示：粒子经加速电场后得到一定的速度v 0，进入正交的电场和磁场，受到的电场力与洛伦兹力方向相反，若使粒子沿直线从右边孔中出去，则有qv 0B ＝qE ，v 0＝EB ，若v ＝v 0＝E B，则粒子做直线运动，与粒子电荷量、电性、质量无关．若v <E B ，则电场力大，粒子向电场力方向偏，电场力做正功，动能增加． 若v >EB，则洛伦兹力大，粒子向磁场力方向偏，电场力做负功，动能减少．2．磁流体发电机 如下图所示：由燃烧室O 燃烧电离生成的正、负离子(等离子体)高速喷入偏转磁场B 中．在洛伦兹力作用下，正、负离子分别向上、下极板偏转、积累，从而在板间形成一个向下的电场．两板间形成一定的电势差．当qvB ＝qU d时，电势差U ＝dvB 稳定，这就相当于一个可以对外供电的电源．3．电磁流量计1.了解速度选择器、磁流体发电机、质谱仪、回旋加速器、霍尔效应、电磁流量计、电磁偏转技术等STS 设备的原理．2.直接考查一般为选择题．如图所示：电磁流量计原理可解释为：一圆形导管直径为d ，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动．导电液体中的自由电荷(正负离子)在洛伦兹力作用下纵向偏转，a 、b 间出现电势差．当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a 、b 间的电势差就保持稳定．由Bqv ＝Eq ＝Uq d ，可得v ＝U Bd ，则流量Q ＝Sv ＝πUd4B.4．质谱仪 如下图所示：组成：离子源O ，加速场U ，速度选择器(E 、B 1)，偏转场B 2，胶片．原理：加速场中qU ＝12mv 2选择器中：v ＝E B 1偏转场中：d ＝2r ，qvB 2＝mv 2r比荷：q m ＝2E B 1B 2d质量：m ＝B 1B 2dq2E作用：主要用于测量粒子的质量、比荷、研究同位素． 5．回旋加速器(1)构造：如图所示，①粒子源，②两个D 型金属盒，③巨大的电磁铁，④高频电源，⑤粒子引出装置．(2)原理：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，其周期T＝2πmqB跟运动________和轨道________无关，对一定的带电粒子和一定的磁感应强度来说，这个周期是恒定的．因此，尽管粒子的速率和半径一次比一次增大，运动周期却始终不变．这样，如果在两个D型盒间形成一个交变电场，使它也以相同的周期T往复变化，那就可以保证粒子每经过两个D 型盒之间时都正好赶上适合的电场方向而被________ .(3)用途：回旋加速器是产生大量高能量(主要是动能)的带电粒子的实验设备．答案：5.(2)速率半径加速6．磁偏转技术(1)电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的，下图就是电视机显像管的示意图．(2)受力特征．在“磁偏转”中，质量为m，电荷为e的电子以速度v垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中时，所受的洛伦兹力f B＝evB与粒子的速度v有关，f B所产生的加速度使电子的速度方向发生变化，而速度方向的变化反过来又导致f B的方向变化，f B是变力．(3)运动规律．在“磁偏转”中，变化的fB使电子做________运动．答案：6.(3)匀速圆周随堂训练(双选)如图所示，一块铜块左右两面接入电路中．有自由电子以速度v 通过铜块而形成自左向右的电流I ，当一磁感应强度为B 的匀强磁场垂直前表面穿入铜块，从后表面垂直穿出时，在铜块上、下两面之间产生电势差，已知电子电量为e ，铜块前、后两面间距为d .设自由电子做匀速运动时铜块上、下两面之间的电势差为U ，则( )A ．上表面比下表面的电势高B ．上表面比下表面的电势低C ．U ＝BIdD ．U ＝Bvd错解：错选A 、C.运用左手定则时没有注意运动电荷的对象是自由电子；不能运用洛伦兹力等于电场力来列式计算而错选C.正确解答：根据电流方向知电子运动方向向左，手指尖向右，掌面向外，电子受力向下，积在下表面，上表面感应出正电，故电势“下高上低”．随着自由电子在上极板的聚集，在上、下极板之间形成一个“下正上负”的电场，这个电场对自由电子产生作用力，作用力方向与自由电子刚进入磁场时所受的洛伦兹力方向相反．当电场强度增加到使电场力与洛伦兹力平衡时，自由电子不再向上表面移动．有evB ＝e Ud，得U ＝Bvd .答案：BD。
高考冲刺之STS热点问题(二)
分析： 轨道越高，克服引力做功越多，则
发射越困难．根据万有引力提供向心力 得出周期与轨道半径的关系，从而判断 周期随轨道半径的变化．匀速圆周运动 时，向心加速度的大小不变，方向始终 指向圆心．
解析:
点评: 解答有关万有引力与卫星运动问题的 一般思路是：万有引力等于向心力列 方程解答。利用万能连等式便可解决。
三、 “打夯机” 功能与力的综合
典例3.如图是建筑工地上常用的一种“深穴打夯机”示意图,电动机带 动两个滚轮匀速转动将夯杆从深坑提上来,当夯杆底端刚到达坑口 时,两个滚轮彼此分开,将夯杆释放,夯杆在自身重力作用下,落回深坑, 夯实坑底。然后两个滚轮再将夯杆压紧,夯杆被提上来,如此周而复 始(夯杆被滚轮提升过程中,经历匀加速和匀速运动过程).已知两个滚 轮边缘的线速度恒为v,夯杆质量m,则下列说法正确的是（ ） A. 夯杆被提上来的过程中滚轮先对它施加向上的滑动摩擦力，后 不对它施力
高中物理课件
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2016届高考冲刺之STS热点问题（二）与曲线运动、功和能相关的S源自S问题2016.05.05
曲线运动、功能是高中物理中
与实际结合比较紧密的知识点， 通过对近几年高考中STS热点问 题的研究，归纳出高考对曲线 运动、功和能考查的STS热点问 题，抛砖引玉。
一、跳远—向上的斜抛运动
某处C点释放能恰好落到转盘的圆心上，则他从平台出
发至落到转盘上所用时间？
分析：
（1）根据静摩擦力提供向心力，结合牛顿 第二定律求出转盘角速度的范围． （2）抓住平抛运动的水平位移和匀加速直 线运动的位移等于L，结合位移公式和速度 公式求出匀加速运动的时间；根据平抛运 动的分位移公式列式求解平抛运动的时间； 得到总时间．
点评: 建立运动模型，把跳远运动视为向上的 斜抛运动，是正确解答的关键。斜上抛 运动，可分解为水平方向的匀速直线运 动和竖直上抛运动，分别列出水平方向 和竖直方向两个方程解答。根据题干给 出的条件，选项还可以分别设置为运动 员腾空时间，运动员起跳速度。
高考物理二轮复习特色练习物理学中的STSE问题
特色练 5 物理学中的STSE问题1．(多选)2018年5月21日，我国用长征四号丙运载火箭，成功将嫦娥四号任务“鹊桥”号中继星发射升空．“鹊桥”是世界首颗运行于拉格朗日点L2的通信卫星，当“鹊桥”处于拉格朗日点L2时，会在月球与地球共同的引力作用下，以与月球相同的周期同步绕地球运行．则以下有关判断正确的是( )A．“鹊桥”的线速度大于月球的线速度B．“鹊桥”在拉格朗日点L2受力平衡C．“鹊桥”的向心加速度大于月球的向心加速度D．在地月连线上也存在一个拉格朗日点解析：“鹊桥”的轨道半径大于月球的轨道半径，但两者运行的周期相同，故A、C正确；“鹊桥”位于地月系统的拉格朗日点L2，与月球同步绕地球运行，相对静止并非平衡态，地球和月球的引力之和提供其所需向心力，B错误；在地月连线上也存在一个拉格朗日点，地球和月球的引力之差提供向心力，使卫星能与月球同步绕地球运行，D正确．答案：ACD2．(多选)为防止野外高压输电线受到雷击，在三条输电线的上方还有两条导线，它们与大地相连，形成一个稀疏的金属“网”，把高压线屏蔽起来，免遭雷击．其原理可简化为把一金属壳W放入电场中，电场线分布如图所示，以下说法正确的是( )A．A点的电场强度等于D点的电场强度B．B点的电势高于C点的电势C．将一正电荷从A点移动到B点，电势能减小D．A、B间的电势差等于A、C间的电势差解析：B与C位于同一等势面内，电势相等．答案：CD3．载人飞行包在中国深圳实现了首次载人飞行，为民用航天科技注入新的活力．如图所示，载人飞行包是一个单人低空飞行装置，可以垂直起降，也可以快速前进．飞行包(包括人)运动过程中(空气阻力不可忽略)，下列说法正确的是( )A ．垂直缓慢降落，动力大小大于总重力B ．水平加速前进，动力方向与运动方向相同C ．水平匀速飞行，动力大小大于总重力D ．垂直加速起飞，动力做的功等于克服重力和空气阻力做的功解析：垂直缓慢降落，可认为处于平衡状态，动力大小等于总重力，选项A 错误；水平加速前进，根据牛顿第二定律可知，动力方向指向斜向上方向，与运动方向不相同，选项B 错误；水平匀速飞行，动力在水平方向上的分力等于阻力，在竖直方向上的分力等于总重力，动力大小大于总重力，选项C 正确；垂直加速起飞，动能增大，由动能定理可知，动力做功大于克服重力和空气阻力做的功，选项D 错误．答案：C4．(多选)2018年7月1日上午10点，由我国自行研制的全球最长高铁列车——16节长编组“复兴号”在北京南站正式上线运营．长编组“复兴号”列车由动车和拖车编组而成，提供动力的车厢叫动车，不提供动力的车厢叫拖车，“复兴号”列车由16节车厢组成，其中第1、2、5、6、9、10、13、14节车厢为动车，其余为拖车．假设各车厢质量均相等，每节动车的额定功率都相同，列车在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比．则下列说法正确的是( )A ．“复兴号”列车做匀加速直线运动，一位乘客单手持手机浏览网页时，手对手机的力的方向与车厢运动的方向相同B ．“复兴号”列车做匀加速直线运动时，第2、3节车厢间的作用力与第13、14节车厢间的作用力之比为2：1C ．“复兴号”列车8动车和8拖车的配置如果改为10动车和6拖车的配置，最大速度将提高到原来的1.25倍D ．“复兴号”列车在减速进站阶段，一位乘客水平用力向后推自己的座位，此过程中人对列车做了负功解析：手机受重力和手对其的作用力，合力与车厢运动方向相同，因此选项A 错误；以列车整体为研究对象，根据牛顿第二定律求出整体的加速度，再用隔离法确定车厢间的作用力，两力相比知选项B 正确；列车最大速度v max ＝P f，选项C 正确；不能只看推力方向，必须分析人对列车的合力方向．然后判断做功的正负，分析得选项D 错误．答案：BC5．[2019·广东广州模拟]高速公路的ETC 电子收费系统如图所示，ETC 通道的长度是识别区起点到自动栏杆的水平距离．某汽车以21.6 km /h 的速度匀速进入识别区，ETC 天线用了0.3 s 的时间识别车载电子标签，识别完成后发出“滴”的一声，司机发现自动栏杆没有抬起，于是采取制动刹车，汽车刚好没有撞杆．已知司机的反应时间为0.7 s ，刹车的加速度大小为5 m /s 2，则该ETC 通道的长度约为( )A ．4.2 mB ．6.0 mC ．7.8 mD ．9.6 m 解析：汽车的运动过程分为两个阶段，在识别时间内和司机反应时间内汽车做匀速运动，然后减速刹车．在识别车载电子标签的0.3 s 时间内汽车匀速运动距离x 1＝vt 1＝6×0.3 m ＝1.8 m ，在司机的反应时间0.7 s 内汽车匀速运动距离x 2＝vt 2＝6×0.7 m ＝4.2 m ，刹车距离x 3＝v 22a＝3.6 m ，该ETC 通道的长度约为x ＝x 1＋x 2＋x 3＝9.6 m ，所以只有选项D 正确．答案：D6．[2019·辽宁大连二模]游乐场有一种叫做“快乐飞机”的游乐项目，其简化模型如图所示．已知模型飞机质量为m ，固定在长为L 的旋臂上，旋臂与竖直方向夹角为θ(0<θ≤π2)，当模型飞机以角速度ω绕中央轴在水平面内做匀速圆周运动时，下列说法正确的是( )A ．模型飞机受到重力、旋臂的作用力和向心力B ．旋臂对模型飞机的作用力方向一定与旋臂垂直C ．旋臂对模型飞机的作用力大小为m g 2＋ω4L 2sin 2θD ．若夹角θ增大，则旋臂对模型飞机的作用力减小解析：当模型飞机以角速度ω绕中央轴在水平面内做匀速圆周运动时，模型飞机受到的力为重力和旋臂的作用力，它们的合力充当向心力，选项A 错误；旋臂对模型飞机的作用力方向可以与旋臂不垂直，这个作用力在水平方向的分力提供向心力，在竖直方向的分力与重力平衡，选项B 错误；由力的合成可知，旋臂对模型飞机的作用力大小为F ＝m g 2＋ω4L 2sin 2θ，选项C 正确；由C 项分析可知，当夹角θ增大时，旋臂对模型飞机的作用力增大，选项D 错误．答案：C7．(多选)电容式传感器的应用非常广泛，如图所示的甲、乙、丙、丁是四种常见的电容式传感器，下列判断正确的是( )A ．图甲中两极间的电压不变，若有电流流向传感器正极，则h 正在变小B ．图乙中两极间的电荷量不变，若两极间电压正在增加，则θ正在变大C ．图丙中两极间的电荷量不变，若两极间电压正在减小，则x 正在变大D ．图丁中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的负极，则F 为压力且正在变大解析：图甲中两极间距离不变，若h 变小，表明两极板间正对面积减小，由C ＝εr S 4πkd可知对应电容减小，电压不变时，电容器带电荷量减小，正在放电，故电流流向传感器负极，A错；图乙中两极间的电荷量不变，若电压正在增加，由C ＝Q U可知电容正在减小，板间距离不变，正对面积减小，则动片正在旋出，θ正在变大，B 对；图丙中两极间的电荷量、板间距离不变，若板间电压正在减小，表明电容正在增大，电介质正在插入，x 正在增大，C 对；图丁中两极间的电压、极板正对面积不变，若有电流流向传感器的负极，表明电容器正在放电，电容减小，板间距离增大，若F 为压力，则应是F 正在减小，D 错．答案：BC8．[2019·浙江稽阳联谊学校模拟]如图所示，乒乓球的发球器安装在足够大的水平桌面上，可绕竖直转轴OO′转动，发球器O′A 部分与桌面之间的距离为h ，O′A 部分的长度也为h.重力加速度为g.打开开关后，发球器可将乒乓球从A 点以初速度v 0水平发射出去，2gh ≤v 0≤22gh.设发射出去的所有乒乓球都能落到桌面上，乒乓球可视为质点，空气阻力不计．若使该发球器绕转轴OO′在90°的范围内来回缓慢地水平转动，持续发射足够长时间后，乒乓球第一次与桌面碰撞区域的面积S 是( )A ．2πh 2B ．3πh 2C ．4πh 2D ．8πh 2解析：设乒乓球做平抛运动的时间为t ，则t ＝2h g .当速度最大时，水平位移具有最大值x max ，x max ＝v max t ＝22gh ×2h g ＝4h ，当速度最小时，水平位移具有最小值x min ，x min ＝v min t ＝2gh ×2h g＝2h ，其中v max 、v min 为v 0的最大值和最小值，又因为发球器O′A 部分长度也为h ，故乒乓球的落点距竖直转轴距离的范围为3h≤x≤5h，乒乓球第一次与桌面碰撞区域是一个圆心角为90°的宽度为2h 的环形带状区域，其面积为S ＝14×π[(5h)2－(3h)2]＝4πh 2，故选项A 、B 、D 错误，C 正确．答案：C9．一束发散角度不大的带电粒子束，当粒子以大小相等的速度经过磁场后，将重新会聚在另一点，这种现象与透镜将光束聚焦的现象十分相似，叫磁聚焦．通过磁聚焦装置可以测定带电粒子的比荷，如图所示，经过电子枪发射出一束角度不大的关于轴线对称的速度大小均为v 的电子．距离电子枪为h 处有一宽为d 的矩形无限长区域，矩形区域正对电子枪左右两侧对称分布有大小相等的匀强磁场，磁感应强度大小为B ，电子打在磁场边界上的区域长度为4h ，经过磁场后会聚于一点P ，则电子的比荷为( )A .25v 5BdB .45v 5BdC .25v 5BhD .45v 5Bh解析：根据磁聚焦的对称性特点作出运动轨迹，然后根据三角形相似即可求出r ＝5d 4，由qvB ＝mv 2r 得q m ＝v Br ＝45v 5Bd .答案：B10．为了解决城市堵车问题，很多地方设置了“绿波带”，通过控制红绿灯间隔时间，缓解交通压力．某直线路段每间隔x ＝800 m 就有一红绿灯路口，绿灯持续时间Δt 1＝60 s ，红灯持续时间Δt 2＝40 s ，且下一路口绿灯总比前一路口绿灯晚Δt ＝40 s 亮起，要求汽车在下一路口绿灯再次亮起后能通过该路口，汽车可当成质点．(1)某汽车在某路口绿灯刚亮起时刚好到达，且做匀速直线运动，并能连续通过接下来的6个路口，则该汽车速度的最大值和最小值分别是多少？(2)若该路段的限速值恰好是第(1)问中的最小值，某汽车从某一路口开始，在绿灯亮起10 s 后，以加速度a ＝1 m /s 2匀加速启动，达到限速值后匀速行驶，则该汽车可连续地通过几个路口(包括开始时的路口)?解析：(1)要连续过接下来的6个路口，则位移s ＝6x ＝4 800 m汽车用时最短为6Δt ，最长为6Δt ＋Δt 1由v ＝s t 可得汽车最小速度为v 1＝s 6Δt ＋Δt 1＝16 m /s ，最大速度为v 2＝s 6Δt＝20 m /s . (2)汽车从静止开始加速，由x 0＝v 212a得 加速运动的位移x 0＝128 m加速运动的时间t 0＝v 1a＝16 s 则到达下一路口匀速运动时间t 1＝x －x 0v 1＝42 s 即到达下一路口所用总时间为t 总＝t 0＋t 1＋10 s ＝68 s此时下一路口为绿灯，以后每两红绿灯路口之间用时相等，为t 2＝x v 1＝50 s 故到达第3个路口所需的时间为118 s ，此时该路口为绿灯到达第4个路口所需的时间为168 s ，此时该路口为绿灯到达第5个路口所需的时间为218 s ，此时该路口为绿灯到达第6个路口所需的时间为268 s ，此时该路口为红灯故该汽车可连续地通过5个路口．答案：(1)16 m /s 20 m /s (2)5个路口11．如图甲所示的装置是由直线加速器改装而成的，由N 个长度逐个增大的金属圆筒沿水平轴线排列成一串，图中代表性地画了几个圆筒，圆筒的两底面中心开有小孔，一根绝缘光滑细管从中心小孔穿过，各筒相间地连接到频率为f 、最大电压值为U 0的电源的两端，M 、N 两点间的电势差U MN 随时间变化的图象如图乙所示，现有一电荷量为＋q 、质量为m 、直径略小于细管内径的小球，从细管左端射入，并将在圆筒间的缝隙处受到电场力的作用而加速(设圆筒内部没有电场)．已知t ＝0时刻小球以速度v 1进入第一个圆筒左端，小球被多次加速后通过最右侧圆筒，最后从A 点水平向右飞出并以速度v 2垂直于电场方向射入一个方向竖直向下、场强为E 的匀强电场中，在B 点速度方向与电场线方向成60°角．(1)求小球在电场中的加速度a 的大小及在B 点的速度v B 的大小；。
高三物理人教一轮课件：第二章 微专题二 STS问题——生活中的“摩擦与自锁现象”
(1)若拖把头在地板上匀速移动，求推拖把的力的大小； (2)设能使该拖把在地板上从静止刚好开始运动的水平推力与 此时地板对拖把的正压力的比值为 λ.已知存在一临界角 θ0，若 θ≤θ0，则不管沿拖杆方向的推力多大，都不可能使拖把从静止 开始运动．求这一临界角的正切 tan θ0.
解析：(1)设该同学沿拖杆方向用大小为 F 的力推拖把．将推拖
F－Nsin 45°－f2sin 45°＝0②
f1＝μF③ f2＝μN④ 联立①②③④式解得正压力大小
N＝1－22μk－x μ2.
(3)令 N 趋近于∞，则有 1－2μ－μ2＝0
解得 μ＝ 2－1＝0.41.
[答案]
(1)向右
2kx (2)1－2μ－μ2
(3)0.41
[针对训练] 拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具(如 图)．设拖把头的质量为 m，拖杆质量可忽略；拖 把头与地板之间的动摩擦因数为常数 μ，重力加 速度为 g.某同学用该拖把在水平地板上拖地时， 沿拖杆方向推拖把，拖杆与竖直方向的夹角为 θ.
谢谢观赏
You made my day!
我们，还在路上……
[典例] 一般教室门上都安装一种暗锁，这种暗锁由外壳 A、 骨架 B、弹簧 C(劲度系数为 k)、锁舌 D(倾斜角 θ＝45°)、锁槽 E，以及连杆、锁头等部件组成，如图甲所示．设锁舌 D 的侧 面与外壳 A 和锁槽 E 之间的动摩擦因数均为 μ，最大静摩擦力 fm 由 fm＝μN(N 为正压力)求得．有一次放学后，当某同学准备 关门时，无论用多大的力，也不能将门关上(这种现象称为自 锁)，此刻暗锁所处状态的俯视图如图乙所示，P 为锁舌 D 与锁 槽 E 之间的接触点，弹簧由于被压缩而缩短了 x.
(1)求自锁状态时 D 的下表面所受摩擦力的方向． (2)求此时(自锁时)锁舌 D 与锁槽 E 之间的正压力的大小． (3)无论用多大的力拉门，暗锁仍然能够保持自锁状态，则 μ 至 少要多大？
西宁市高考物理二轮复习精练一必考热点5物理中的STS问题(II)卷
西宁市高考物理二轮复习精练一必考热点5物理中的STS问题（II）卷姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、单选题 (共4题；共8分)1. （2分）汽车在水平路面上转弯时，转弯时如果速度过大，会出现（）现象．A . 离心B . 向心2. （2分）在探究碰撞中的不变量时,采用如图所示的实验装置,仪器按要求安装好后开始实验,第一次不放被碰小球,第二次把被碰小球直接静止放在斜槽末端的水平部分,在白纸上记录重锤位置和各小球落点的平均位置依次为O、A、B、C,则下列说法中正确的是（）A . 第一、二次入射小球的落点依次是A，BB . 第一、二次入射小球的落点依次是C，BC . 第二次入射小球和被碰小球将同时落地D . 第二次入射小球和被碰小球不会同时落地3. （2分）下列说法中正确的是（）A . 当离心力大于向心力时，物体将做离心运动B . 向心力可以改变物体运动速度的大小C . 做匀速圆周运动的物体的向心力是该物体所受的外力的合力D . 做圆周运动的物体的向心力不一定指向圆心4. （2分） (2017高二上·商丘期末) 如图所示，长方体玻璃水槽中盛有NaCl的水溶液，在水槽左、右侧壁内侧各装一导体片，使溶液中通入沿x轴正向的电流I，沿y轴正向加恒定的匀强磁场B．图中a、b是垂直于z轴方向上水槽的前后两内侧面，则（）A . a处离子浓度大于b处离子浓度B . a处电势高于b处电势C . 溶液的上表面电势高于下表面的电势D . 溶液的上表面处的离子浓度大于下表面处的离子浓度二、多选题 (共4题；共12分)5. （3分）“蹦极”是一项非常刺激的体育运动运动员身系弹性绳自高空P点自由下落，图中a点是弹性绳的原长位置，c是运动员所到达的最低点，b是运动员静止地悬吊着时的受力平衡位置运动员在从P点落下到最低点c的过程中A . 运动员从a点运动到c点的过程是做匀减速运动B . 在b点，运动员的速度最大，其加速度为零C . 在bc段绳的拉力大于人的重力，运动员处于超重状态D . 在c点，运动员的速度为零，其加速度为零6. （3分） (2019高三上·西安月考) 经长期观测人们在宇宙中已经发现了“双星系统”，“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星的线度远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体．如图所示，两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动．现测得两颗星之间的距离为L，设质量分别用m1、m2表示，且m1：m2=5：2．则可知（）A . 、做圆周运动的线速度之比为2：5B . 、做圆周运动的角速度之比为5：2C . 做圆周运动的半径为D . 两颗恒星的公转周期相等,且可表示为7. （3分） (2017高一下·巴音郭楞期中) 如图，在同一竖直面内，小球a、b从高度不同的两点，分别以初速度va和vb沿水平方向抛出，经过时间ta和tb后落到与两抛出点水平距离相等的P点．若不计空气阻力，下列关系式正确的是（）A . ta＞tbB . ta＜tbC . va＜vbD . va＞vb8. （3分）已知引力常量G和下列各组数据，能计算出地球质量的是（）A . 地球绕太阳运行的周期T及地球离太阳的距离rB . 月球绕地球运行的周期T及月球离地球的距离rC . 人造地球卫星在地面附近绕行的速度v及运行周期TD . 已知地球表面重力加速度g(不考虑地球自转)三、综合题 (共2题；共30分)9. （10分） (2017高一上·重庆期中) 一辆值勤的警车停在平直公路边，当警员发现从他旁边以v=8m/s的速度匀速驶过的货车有违章行为时，决定前去追赶，经2.5s，警车发动起来，以加速度a=2m/s2做匀加速运动，试问：（1）警车发动起来后要多长的时间才能追上违章的货车？（2）在警车追上货车之前，两车间的最大距离是多少？（3）若警车的最大速度是12m/s，则警车发动起来后要多长的时间才能追上违章的货车？10. （20分） (2018高三上·丰台期末) 导线中带电粒子的定向移动形成电流，电流可以从宏观和微观两个角度来认识。
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曲线运动
广东11．某同学对着墙壁练习打网球，假定球在墙面上以25m/s 的速度沿水平方向反弹，落地点到墙面的距离在10m 至15m 之间，忽略空气阻力，取g =10m/s 2,球在墙面上反弹点的高度范围是
A ．0.8m 至1.8m
B ．0.8m 至1.6m
C ．1.0m 至1.6m
D ．1.0m 至1.8m
【答案】A
【解析】网球反弹后的速度大小几乎不变，故反弹后在空中运动的时间在0.4s ～0.6s 之间，在这个时间范围内，网球下落的高度为0.8m 至1.8m ，由于竖直方向与地面作用后其速度大小也几乎不变，故还要上升同样的高度，故选项A 正确。
江苏13．(15分)抛体运动在各类体育运动项目中很常见，如乒乓球运动．现讨论乒乓球发球问题，设球台长2L 、网高h ，乒乓球反弹前后水平分速度不变，竖直分速度大小不变、方向相反，且不考虑乒乓球的旋转和空气阻力．(设重力加速度为g )
(1)若球在球台边缘O 点正上方高度为h 1处以速度1v ，水平发出，落在球台的P 1点(如图实线所示)，求P 1点距O 点的距离x 1。
．
(2)若球在O 点正上方以速度2v 水平发出，恰好在最高点时越过球网落在球台的P 2(如图虚线所示)，求2v 的大小．
(3)若球在O 正上方水平发出后，球经反弹恰好越过球网且刚好落在对方球台边缘P 3，求发球点距O 点的高度h 3．
【解析】⑴据平抛规律得：21112
h gt = 111x t =v
解得：1x =v ⑵同理得：22212
h gt = 222x t =v
且：2h h =
22x L =
解得：2=v
⑶如图，同理得：23312
h gt = 333x t =v
且：332x L =
设球从恰好越过球网到最高点的时间为t ，水平距离为s ，有：
2312h h gt -=
3s t =v
由几何关系得：3x s L +=
解得：343
h h =
万有引力与航天
北京17．据媒体报道,嫦娥一号卫星环月工作轨道为圆轨道,轨道高度200 km,运行周期127分钟。
若还知道引力常量和月球平均半径,仅利用以上条件不能．．
求出的是 A ．月球表面的重力加速度 B ．月球对卫星的吸引力
C ．卫星绕月球运行的速度
D ．卫星绕月运行的加速度
【答案】B
【解析】因为不知道卫星的质量，所以不能求出月球对卫星的吸引力。
广东12．图是“嫦娥一号奔月”示意图，卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨，进入地月转移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星，并开展对月球的探测，下列说法正确的是
A ．发射“嫦娥一号”的速度必须达到第三宇宙速度
B ．在绕月圆轨道上，卫星周期与卫星质量有关
C ．卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成
反比
D ．在绕月轨道上，卫星受地球的引力大于受月球的
引力
【答案】C
【解析】由于发射过程中多次变轨，在开始发射时其发射
速度必须比第一宇宙速度大，不需要达到第三宇宙速度，选项A 错误。
在绕月轨道上，根据2
224Mm F G m r r T
π==可知卫星的周期与卫星的质量无关，选项B 错误，选项C 正确。
由于绕月球运动，地球对卫星的引力较小，故选项D 错误。
全国2 25．（20分）我国发射的“嫦娥一号”探月卫星沿近似于圆形轨道绕月飞行。
为了获得月球表面全貌的信息，让卫星轨道平面缓慢变化。
卫星将获得的信息持续用微波信号发回地球。
设地球和月球的质量分别为M 和m ，地球和月球的半径分别为R 和R 1，月球绕地球的轨道半径和卫星绕月球的轨道半径分别为r 和r 1，月球
绕地球转动的周期为T 。
假定在卫星绕月运行的一个周期内卫星轨道平面与地月连心线共面，求在该周期内卫星发射的微波信号因月球遮挡而不能到达地球的时间（用M 、m 、R 、R 1、r 、r 1和T 表示，忽略月球绕地球转动对遮挡时间的影响）。
【解析】如图所示：
设O 和O '分别表示地球和月球的中心．在卫星轨道平面上，A 是地月连心线O O '与地月球表面的公切线ACD 的交点，D 、C 和B 分别是该公切线与地球表面、月球表面和卫星轨道的交点．过A 点在另一侧作地月球面的公切线，交卫星轨道于E 点．卫星在圆弧BE 上运动时发出的信号被遮挡．
设探月卫星的质量为m 0，万有引力常量为G ，根据万有引力定律有：
r T m r Mm G 2
22⎪⎭⎫ ⎝⎛=π……………………① （4分） r T m r Mm G 2
102102⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=π……………………② （4分） ②式中，T 1表示探月卫星绕月球转动的周期． 由以上两式可得：3
121⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛r r m M T T …………③ 设卫星的微波信号被遮挡的时间为t ，则由于卫星绕月球做匀速圆周运动， 应有：π
βα-=1T t ……………………④ （5分） 上式中A O C '∠=α，B O C '∠=β．
由几何关系得：1cos R R r -=α………………⑤ （2分）
11cos R r =β…………………………⑥ （2分）
由③④⑤⑥得：⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛--=111331
arccos arccos r R r R R mr Mr T t π……………………⑦ （3分 山东18.据报道，我国数据中继卫星“天链一号01星”于2008年4月25日在西昌卫星发射中心发射升空，经过4次变轨控制后，于5月1日成功定点在东经77︒赤道上空的同步轨道。
关于成功定点后的“天链一号01星”，下列说法正确的是
A.运行速度大于7.9 km/s
B.离地面高度一定，相对地面静止
C.绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大
D.向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等
【答案】BC
【解析】由题目可以后出“天链一号卫星”是地球同步卫星，运行速度要小于7.9/m s ,而他的位置在赤道上空，高度一定，A 错B 对。
由2T πω=
可知，C 对。
由2
GM a R =可知，D 错。
【高考考点】万有引力定律在航天中的应用。
【易错提醒】D 选项，不能应用2
GM a R =，凭借直观感觉选上此选项。
【备考提示】 这几年航天事业在我国的高速发展，这块知识对考生的考查尤为重要，不管是全国那个省份，这是必考内容，所以，关注航天动向，有利于我们的备考。
电场
重庆21.如图所示，图1是某同学设计的电容式速度传感器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体，在两极板间电压恒定的条件下，极板上所带电量Q 将随待测物体的上下运动而变化，若Q 随时间t 的变化关系为Q =b t a
+（a 、b 为大于零的常数），其图象如题21图2所示，那么题21图3、图4中反映极板间场强大小E 和物体速率v 随t 变化的图线可能是
A.①和③
B.①和④
C.②和③
D.②和④
【答案】C 【解析】本题考查速度传感器的有关知识，本题为较难题目。
由题意可知：
π
επε4k s Q d d 4k s Q Cd Q d ====U E 所以E 的变化规律与Q 的变化规律相似，所以E 的图象为②，由a
t b U d k s CU Q +===πε4k, 所以d=t+a=vt+a,所以是匀速移动，所以速度图象为③，综上所述C 正确。
图2 图3 图4。