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题型：计算题题类：模拟题难易度：普通

2017年高考物理押题预测卷（新课标Ⅰ卷）

如图所示，x轴上M点和N点的坐标分别是(0.5 m，0)、(2 m，0)，虚线MM′与y轴平行。在y轴和MM′之间加垂直纸面方向的匀强磁场，在N点固定一个正的点电荷 $\text{[math]}$ 。现有一个质量 $\text{[math]}$ 、电荷量的大小 $\text{[math]}$ 的粒子，从y轴上某点沿x轴的正方向以初速度 $\text{[math]}$ 进入磁场，在第四象限里一直做匀速圆周运动，最后从x轴上的Q点（没画出）射入第一象限，不计带电粒子的重力，粒子在磁场中运动时就不受在N点的固定点电荷影响。已知静电力常量k=9×10⁹ N·m²/C²。求：

（1）、Q点的坐标；

（2）、匀强磁场的磁感应强度的大小和方向；

（3）、带电粒子从开始运动到Q点的时间。

举一反三

如图所示是“用圆锥摆验证向心力的表达式”的实验，细线下悬挂了一个质量为 $\text{[math]}$ 的小钢球，细线上端固定在 $\text{[math]}$ 点。将画有几个同心圆的白纸置于水平桌面上，使小钢球静止时 $\text{[math]}$ 细线张紧 $\text{[math]}$ 位于同心圆。用手带动小钢球，使小钢球在水平面内做匀速圆周运动，随即手与球分离。 $\text{[math]}$ 当地的重力加速度为 $\text{[math]}$ 。

如图为电影《流浪地球》中刘培强驾驶的宇宙飞船，在太空中处于完全失重状态，为了模拟地球上的重力场，圆形的飞船绕中心轴匀速旋转，宇航员站在旋转舱内的侧壁上，可以受到与他站在地球水平面时相同大小的支持力。已知地球表面的重力加速度为 $\text{[math]}$ ，圆形飞船的半径为 $\text{[math]}$ ，宇航员可视为质点。以下说法正确的是（）

如图所示为向心力演示器，可用来“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”。转动手柄可使塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。塔轮自上而下有三层，每层左、右塔轮半径比分别是1：1、2：1和3：1。左、右塔轮通过皮带连接，皮带不打滑，可通过改变皮带所处层来改变左、右塔轮的角速度之比。实验时，将两个小球分别放在短槽C处和长槽的A或B处，A、C到左、右塔轮中心的距离相等，两个小球随塔轮做匀速圆周运动，向心力大小关系可由标尺露出的等分格的格数判断。

（1）在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，用到的实验方法是{#blank#}1{#/blank#}

A、理想实验法 B、控制变量法 C、等效替代法 D、类比法

（2）探究向心力F与半径r的关系时，应将质量相同的小球分别放在挡板C和挡板{#blank#}2{#/blank#}处选填（“A”或“B”），将传动皮带套在左、右塔轮半径比为{#blank#}3{#/blank#}（选填“ $\text{[math]}$ 或 $\text{[math]}$ 或 $\text{[math]}$ ”）的轮盘上。

如图，边长为L的正方形 $\text{[math]}$ 区域及矩形 $\text{[math]}$ 区域内均存在电场强度大小为E、方向竖直向下且与 $\text{[math]}$ 边平行的匀强电场， $\text{[math]}$ 右边有一半径为 $\text{[math]}$ 且与 $\text{[math]}$ 相切的圆形区域，切点为 $\text{[math]}$ 的中点，该圆形区域与 $\text{[math]}$ 区域内均存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。一带电粒子从b点斜向上射入电场后沿图中曲线运动，经 $\text{[math]}$ 边的中点进入 $\text{[math]}$ 区域，并沿直线通过该区域后进入圆形区域。所有区域均在纸面内，粒子始终在该纸面内运动，不计粒子重力。求：

如图所示，一套转动装置可以绕竖直轴BC转动，可以视为质点的小球与两轻细绳AB、AD连接，转轴从静止开始转动，转速逐渐增加，在转动过程中两细绳始终处于绷紧状态，则两细绳的拉力大小变化情况为（　　）

某离子发动机简化结构如图甲所示，其横截面半径为R的圆柱腔分为I、Ⅱ两个工作区：I区为电离区，其内有沿轴向分布的匀强磁场，磁感应强度的大小 $\text{[math]}$ ，其中，m为电子质量，e为电子电荷量。Ⅱ区为加速区，其内电极P、Q间加有恒定电压U，形成沿轴向分布的匀强电场。在Ⅰ区内离轴线 $\text{[math]}$ 处的C点垂直于轴线持续射出一定速率范围的电子，过C点的圆柱腔横截面如图乙所示（从左向右看），电子的初速度方向与 $\text{[math]}$ 的连线成 $\text{[math]}$ 角 $\text{[math]}$ 。

（1）向Ⅰ区注入某种稀薄气体，电子要电离该气体，电子的速率至少应为 $\text{[math]}$ 。电子在Ⅰ区内不与器壁相碰且能到达的区域越大，其电离气体的效果越好。为取得好的电离效果，请判断Ⅰ区中的磁场方向（按图乙说明是“垂直于纸面向外”或“垂直于纸面向里”）；

（2）不考虑电子间的碰撞及相互作用，电子碰到器壁即被吸收。在取得好的电离效果下，当 $\text{[math]}$ 时，求从C点射出的电子速率v的最大值；

（3）Ⅰ区产生的离子以接近0的初速飘入Ⅱ区，被速后形成离子束，从右侧喷出。已知气体被电离成质量为M的1价正离子，且单位时间内飘入Ⅱ区的离子数目为定值n；求推进器获得的推力。

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