高考物理臨界狀態(tài)的假設(shè)解決物理試題的推斷題綜合熱點(diǎn)考點(diǎn)難點(diǎn)及詳細(xì)答案(更新版)
【正文】 向豎直方向解得細(xì)線AC的拉力，細(xì)線AB的拉力11．如圖所示，在邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其到CF，CD距離均為 ，且在P點(diǎn)處有一個(gè)發(fā)射正離子的裝置，能連續(xù)不斷地向紙面內(nèi)的各方向發(fā)射出速率不同的正離子．已知離子的質(zhì)量為m，電荷量為q，不計(jì)離子重力及離子間相互作用力．(1)速率在什么范圍內(nèi)的所有離子均不可能射出正方形區(qū)域？(2)求速率為v＝的離子在DE邊的射出點(diǎn)距離D點(diǎn)的范圍．【答案】(1) (2)【解析】【分析】【詳解】因離子以垂直于磁場(chǎng)的速度射入磁場(chǎng)，故其在洛倫茲力作用下必做圓周運(yùn)動(dòng)．(1)依題意可知離子在正方形區(qū)域內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)不射出該區(qū)域，做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r≤ .對(duì)離子，由牛頓第二定律有qvB＝m?(2)當(dāng)v＝時(shí)，設(shè)離子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，則由可得. 要使離子從DE射出，則其必不能從CD射出，其臨界狀態(tài)是離子軌跡與CD邊相切，設(shè)切點(diǎn)與C點(diǎn)距離為x，其軌跡如圖甲所示，由幾何關(guān)系得：R2＝(x－ )2＋(R－ )2，計(jì)算可得x＝L，設(shè)此時(shí)DE邊出射點(diǎn)與D點(diǎn)的距離為d1，則由幾何關(guān)系有：(L－x)2＋(R－d1)2＝R2，解得d1＝ .而當(dāng)離子軌跡與DE邊相切時(shí)，離子必將從EF邊射出，設(shè)此時(shí)切點(diǎn)與D點(diǎn)距離為d2，其軌跡如圖乙所示，由幾何關(guān)系有：R2＝(L－R)2＋(d2－ )2，解得d2＝ 故速率為v＝的離子在DE邊的射出點(diǎn)距離D點(diǎn)的范圍為【點(diǎn)睛】粒子圓周運(yùn)動(dòng)的半徑 ，速率越大半徑越大，越容易射出正方形區(qū)域，粒子在正方形區(qū)域圓周運(yùn)動(dòng)的半徑若不超過(guò) ，則粒子一定不能射出磁場(chǎng)區(qū)域，根據(jù)牛頓第二定律求出速率即可．12．一個(gè)光滑的圓錐體固定在水平桌面上，其軸線沿豎直方向，母線與軸線之間的夾角，一條長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩（其質(zhì)量不計(jì)）一端固定在圓錐體的頂點(diǎn)處，另一端拴一個(gè)質(zhì)量為m的小球（小球可以看成質(zhì)點(diǎn)）。(ii)點(diǎn)全反射有相應(yīng)的點(diǎn)折射有由幾何關(guān)系知解各式得14．客車(chē)以30m/s的速度行駛，突然發(fā)現(xiàn)前方72m處有一自行車(chē)正以6m/s的速度同向勻速行駛，于是客車(chē)緊急剎車(chē)，若以3m/s2的加速度勻減速前進(jìn)，問(wèn)：(1)客車(chē)是否會(huì)撞上自行車(chē)？若會(huì)撞上自行車(chē)，將會(huì)在勻減速前進(jìn)多久時(shí)撞上？(2)若要保證客車(chē)不會(huì)撞上自行車(chē)，客車(chē)剎車(chē)時(shí)的加速度至少多大？【答案】(1)會(huì)撞上,4s (2)4m/s2【解析】【詳解】(1)兩車(chē)速度相等經(jīng)歷的時(shí)間為此時(shí)客車(chē)的位移為自行車(chē)的位移為：因?yàn)閤2x1+72m可以知道客車(chē)會(huì)撞上自行車(chē)；設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間t撞上則解得， （舍去）(2)兩車(chē)速度相等經(jīng)歷的時(shí)間根據(jù)位移關(guān)系有：得：故若要保證客車(chē)不會(huì)撞上自行車(chē)，客車(chē)剎車(chē)時(shí)的加速
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