高中物理常见的物理模型_附带经典63道压轴题

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专题 高中物理常见的物理模型

方法概述

高考命题以《考试大纲》为依据，考查学生对高中物理知识的掌握情况，体现了“知识与技能、过程与方法并重”的高中物理学习思想．每年各地的高考题为了避免雷同而千变万化、多姿多彩，但又总有一些共性，这些共性可粗略地总结如下：

(1)选择题中一般都包含3～4道关于振动与波、原子物理、光学、热学的试题．

(2)实验题以考查电路、电学测量为主，两道实验小题中出一道较新颖的设计性实验题的可能性较大．

(3)试卷中下列常见的物理模型出现的概率较大：斜面问题、叠加体模型(包含子弹射入)、带电粒子的加速与偏转、天体问题(圆周运动)、轻绳(轻杆)连接体模型、传送带问题、含弹簧的连接体模型．

高考中常出现的物理模型中，有些问题在高考中变化较大，或者在前面专题中已有较全面的论述，在这里就不再论述和例举．斜面问题、叠加体模型、含弹簧的连接体模型等在高考中的地位特别重要，本专题就这几类模型进行归纳总结和强化训练；传送带问题在高考中出现的概率也较大，而且解题思路独特，本专题也略加论述．

热点、重点、难点

一、斜面问题

在每年各地的高考卷中几乎都有关于斜面模型的试题．如2009年高考全国理综卷Ⅰ第25题、北京理综卷第18题、天津理综卷第1题、上海物理卷第22题等，2008年高考全国理综卷Ⅰ第14题、全国理综卷Ⅱ第16题、北京理综卷第20题、江苏物理卷第7题和第15题等．在前面的复习中，我们对这一模型的例举和训练也比较多，遇到这类问题时，以下结论可以帮助大家更好、更快地理清解题思路和选择解题方法．

1．自由释放的滑块能在斜面上(如图9－1 甲所示)匀速下滑时，m 与M 之间的动摩擦因数μ＝g tan θ． 2．自由释放的滑块在斜面上(如图9－1 甲所

示)：

图9－1甲

(1)静止或匀速下滑时，斜面M 对水平地面的静摩擦力为零；

(2)加速下滑时，斜面对水平地面的静摩擦力水平向右；

(3)减速下滑时，斜面对水平地面的静摩擦力水平向左． 3．自由释放的滑块在斜面上(如图9－1乙所示)匀速下滑时，M 对水平地面的静摩擦力为零，这一过程中再在m 上加上任何方

向的作用力，(在m 停止前)M 对水平地面的静摩擦力依然为零(见

一轮书中的方法概述)．

图9－1乙

4．悬挂有物体的小车在斜面上滑行(如图9－2所示)：

图9－2

(1)向下的加速度a ＝g sin θ时，悬绳稳定时将垂直于斜面； (2)向下的加速度a ＞g sin θ时，悬绳稳定时将偏离垂直方向向上；

(3)向下的加速度a ＜g sin θ时，悬绳将偏离垂直方向向下． 5．在倾角为θ的斜面上以速度v 0平抛一小球(如图9－3所示)：

图9－3 (1)落到斜面上的时间t ＝2v 0tan θ

g

；

(2)落到斜面上时，速度的方向与水平方向的夹角α恒定，且tan α＝2tan θ，与初速度无关；

(3)经过t c ＝v 0tan θg 小球距斜面最远，最大距离d ＝(v 0sin θ)2

2g cos θ

6．如图9－4所示，当整体有向右的加速度a ＝g tan θ时，m 能在斜面上保持相对静止．

图9－4

7．在如图9－5所示的物理模型中，当回路的总电阻恒定、

导轨光滑时，ab 棒所能达到的稳定速度v m ＝mgR sin θ

B 2L

2．

图9－5 8．如图9－6所示，当各接触面均光滑时，在小球从斜面顶

端滑下的过程中，斜面后退的位移s ＝m

m ＋M

L ．

图9－6

●例1 有一些问题你可能不会求解，但是你仍有可能对这

些问题的解是否合理进行分析和判断．例如从解的物理量单位，

解随某些已知量变化的趋势，解在一些特殊条件下的结果等方面进行分析，并与预期结果、实验结论等进行比较，从而判断解的合理性或正确性．

2

举例如下：如图9－7甲所示，质量为M 、倾角为θ的滑块A 放于水平地面上．把质量为m 的滑块B 放在A 的斜面上．忽略

一切摩擦，有人求得B 相对地面的加速度a ＝M ＋m

M ＋m sin 2 θ

g sin θ，

式中g 为重力加速度．

图9－7甲

对于上述解，某同学首先分析了等号右侧的量的单位，没发现问题．他进一步利用特殊条件对该解做了如下四项分析和判断，所得结论都是“解可能是对的”．但是，其中有一项是错误．．的，请你指出该项[2008年高考·北京理综卷]( )

A ．当θ＝0°时，该解给出a ＝0，这符合常识，说明该解可能是对的

B ．当θ＝90°时，该解给出a ＝g ，这符合实验结论，说明该解可能是对的

C ．当M ?m 时，该解给出a ≈g sin θ，这符合预期的结果，说明该解可能是对的

D ．当m ?M 时，该解给出a ≈g

sin θ

，这符合预期的结果，

说明该解可能是对的

【解析】当A 固定时，很容易得出a ＝g sin θ；当A 臵于光滑的水平面时，B 加速下滑的同时A 向左加速运动，B 不会沿斜面方向下滑，难以求出运动的加速度．

图9－7乙

设滑块A 的底边长为L ，当B 滑下时A 向左移动的距离为x ，由动量守恒定律得：

M x

t ＝m L －x t

解得：x ＝mL

M ＋m

当m ?M 时，x ≈L ，即B 水平方向的位移趋于零，B 趋于自由落体运动且加速度a ≈g ．

选项D 中，当m ?M 时，a ≈g

sin θ

＞g 显然不可能．

[答案] D

【点评】本例中，若m 、M 、θ、L 有具体数值，可假设B 下滑至底端时速度v 1的水平、竖直分量分别为v 1x 、v 1y ，则有：

v 1y v 1x ＝h L －x ＝(M ＋m )h ML 12m v 1x 2＋12m v 1y 2＋1

2M v 22＝mgh m v 1x ＝M v 2

解方程组即可得v 1x 、v 1y 、v 1以及v 1的方向和m 下滑过程中相对地面的加速度．

●例2 在倾角为θ的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小相同的匀强磁场，其方向一个垂直于斜面向上，一个垂直于斜面向下(如图9－8甲所示)，它们的宽度均为L ．一个质量为m 、边长也为L 的正方形线框以速度v 进入上部磁场时，恰好做匀速运动．

图9－8甲

(1)当ab 边刚越过边界ff ′时，线框的加速度为多大，方向如何？

(2)当ab 边到达gg ′与ff ′的正中间位置时，线框又恰好做匀速运动，则线框从开始进入上部磁场到ab 边到达gg ′与ff ′的正中间位置的过程中，线框中产生的焦耳热为多少？(线框的ab 边在运动过程中始终与磁场边界平行，不计摩擦阻力)

【解析】(1)当线框的ab 边从高处刚进入上部磁场(如图9－8 乙中的位臵①所示)时，线框恰好做匀速运动，则有：

mg sin θ＝BI 1L

此时I 1＝BL v

R

当线框的ab 边刚好越过边界ff ′(如图9－8乙中的位臵②所示)时，由于线框从位臵①到位臵②始终做匀速运动，此时将ab 边与cd 边切割磁感线所产生的感应电动势同向叠加，回路中电流的大小等于2I 1．故线框的加速度大小为：

图9－8乙

a ＝

4BI 1L －mg sin θ

m

＝3g sin θ，方向沿斜面向上．

(2)而当线框的ab 边到达gg ′与ff ′的正中间位臵(如图9－8 乙中的位臵③所示)时，线框又恰好做匀速运动，说明mg sin θ＝4BI 2L

故I 2＝14I 1

由I 1＝BL v R 可知，此时v ′＝14

v

从位臵①到位臵③，线框的重力势能减少了3

2

sin θ

动能减少了12m v 2－12m (v 4)2＝1532

m v 2

由于线框减少的机械能全部经电能转化为焦耳热，因此有：

Q ＝32mgL sin θ＋15

32

m v 2．

[答案] (1)3g sin θ，方向沿斜面向上 (2)32sin θ＋1532

m v 2 【点评】导线在恒力作用下做切割磁感线运动是高中物理中一类常见题型，需要熟练掌握各种情况下求平衡速度的方法．

二、叠加体模型

3

叠加体模型在历年的高考中频繁出现，一般需求解它们之间的摩擦力、相对滑动路程、摩擦生热、多次作用后的速度变化等，另外广义的叠加体模型可以有许多变化，涉及的问题更多．如2009年高考天津理综卷第10题、宁夏理综卷第20题、山东理综卷第24题，2008年高考全国理综卷 Ⅰ 的第15题、北京理综卷第24题、江苏物理卷第6题、四川延考区理综卷第25题等．

叠加体模型有较多的变化，解题时往往需要进行综合分析(前面相关例题、练习较多)，下列两个典型的情境和结论需要熟记和灵活运用．

1．叠放的长方体物块A 、B 在光滑的水平面上匀速运动或在光滑的斜面上自由释放后变速运动的过程中(如图9－9所示)，A 、B 之间无摩擦力作用．

图9－9

2．如图9－10所示，一对滑动摩擦力做的总功一定为负值，其绝对值等于摩擦力乘以相对滑动的总路程或等于摩擦产生的热量，与单个物体的位移无关，即Q 摩＝f ·s 相．

图9－10

●例3 质量为M 的均匀木块静止在光滑的水平面上，木块左右两侧各有一位拿着完全相同的步枪和子弹的射击手．首先左侧的射击手开枪，子弹水平射入木块的最大深度为d 1，然后右侧的射击手开枪，子弹水平射入木块的最大深度为d 2，如图9－11所示．设子弹均未射穿木块，且两子弹与木块之间的作用力大小均相同．当两颗子弹均相对木块静止时，下列说法正确的是(注：属于选修3－5模块)(

)

图9－11

A ．最终木块静止，d 1＝d 2

B ．最终木块向右运动，d 1

C ．最终木块静止，d 1

D ．最终木块静止，d 1>d 2

【解析】木块和射出后的左右两子弹组成的系统水平方向不受外力作用，设子弹的质量为m ，由动量守恒定律得：

m v 0－m v 0＝(M ＋2m )v

解得：v ＝0，即最终木块静止

设左侧子弹射入木块后的共同速度为v 1，有： m v 0＝(m ＋M )v 1

Q 1＝f ·d 1＝12v 02－1

2(m ＋M )v 12

解得：d 1＝mM v 02

2(m ＋M )f

对右侧子弹射入的过程，由功能原理得：

Q 2＝f ·d 2＝12v 02＋1

2

(m ＋M )v 12－0

解得：d 2＝(2m 2

＋mM )v 02

2(m ＋M )f

即d 1＜d 2． [答案] C

【点评】摩擦生热公式可称之为“功能关系”或“功能原理”的公式，但不能称之为“动能定理”的公式，它是由动能定理的关系式推导得出的二级结论．

三、含弹簧的物理模型 纵观历年的高考试题，和弹簧有关的物理试题占有相当大的

比重．高考命题者常以弹簧为载体设计出各类试题，这类试题涉及静力学问题、动力学问题、动量守恒和能量守恒问题、振动问题、功能问题等，几乎贯穿了整个力学的知识体系．为了帮助同学们掌握这类试题的分析方法，现将有关弹簧问题分类进行剖析．

对于弹簧，从受力角度看，弹簧上的弹力是变力；从能量角度看，弹簧是个储能元件．因此，弹簧问题能很好地考查学生的综合分析能力，故备受高考命题老师的青睐．如2009年高考福建理综卷第21题、山东理综卷第22题、重庆理综卷第24题，2008年高考北京理综卷第22题、山东理综卷第16题和第22题、四川延考区理综卷第14题等．题目类型有：静力学中的弹簧问题，动力学中的弹簧问题，与动量和能量有关的弹簧问题．

1．静力学中的弹簧问题

(1)胡克定律：F ＝kx ，ΔF ＝k ·Δx ．

(2)对弹簧秤的两端施加(沿轴线方向)大小不同的拉力，弹簧秤的示数一定等于挂钩上的拉力．

●例4 如图9－12甲所示，两木块A 、B 的质量分别为m 1和m 2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k 1和k 2，两弹簧分别连接A 、B ，整个系统处于平衡状态．现缓慢向上提木块A ，直到下面的弹簧对地面的压力恰好为零，在此过程中A 和B 的重力势能共增加了(

)

图9－12甲

A ．(m 1＋m 2)2g 2k 1＋k 2

B ．(m 1＋m 2)2g 22(k 1＋k 2)

C ．(m 1＋m 2)2g 2(k 1

＋k 2k 1k 2) D ．(m 1＋m 2)2g 2k 2＋m 1(m 1＋m 2)g 2k 1

【解析】取A 、B 以及它们之间的弹簧组成的整体为研究对象，则当下面的弹簧对地面的压力为零时，向上提A 的力F 恰好为：F ＝(m 1＋m 2)g

设这一过程中上面和下面的弹簧分别伸长x 1、x 2，如图9－12乙所示，由胡克定律得：

图9－12乙

x 1＝(m 1＋m 2)g k 1，x 2＝(m 1＋m 2)g k 2

故A 、B 增加的重力势能共为： ΔE p ＝m 1g (x 1＋x 2)＋m 2gx 2 ＝(m 1＋m 2)2g 2k 2＋m 1(m 1＋m 2)g 2k 1

．

[答案] D

【点评】①计算上面弹簧的伸长量时，较多同学会先计算原来的压缩量，然后计算后来的伸长量，再将两者相加，但不如上

面解析中直接运用Δx ＝ΔF

k

4

②通过比较可知，重力势能的增加并不等于向上提的力所做

的功W ＝F ·x 总＝(m 1＋m 2)2g 22k 22＋(m 1＋m 2)2g 2

2k 1k 2

．

2．动力学中的弹簧问题

(1)瞬时加速度问题(与轻绳、轻杆不同)：一端固定、另一端接有物体的弹簧，形变不会发生突变，弹力也不会发生突变．

(2)如图9－13所示，将A 、B 下压后撤去外力，弹簧在恢复原长时刻B 与A 开始分离．

图9－13

●例5 一弹簧秤秤盘的质量m 1＝1.5 kg ，盘内放一质量m 2

＝10.5 kg 的物体P ，弹簧的质量不计，其劲度系数k ＝800 N/m ，

整个系统处于静止状态，如图9－14 所示．

图9－14

现给P 施加一个竖直向上的力F ，使P 从静止开始向上做匀加速直线运动，已知在最初0.2 s 内F 是变化的，在0.2 s 后是恒定的，求F 的最大值和最小值．(取g ＝10 m/s 2)

【解析】初始时刻弹簧的压缩量为：

x 0＝(m 1＋m 2)g k

＝0.15 m

设秤盘上升高度x 时P 与秤盘分离，分离时刻有： k (x 0－x )－m 1g

m 1

＝a

又由题意知，对于0～0.2 s 时间内P 的运动有： 12

at 2

＝x 解得：x ＝0.12 m ，a ＝6 m/s 2

故在平衡位臵处，拉力有最小值F min ＝(m 1＋m 2)a ＝72 N 分离时刻拉力达到最大值F max ＝m 2g ＋m 2a ＝168 N ． [答案] 72 N 168 N

【点评】对于本例所述的物理过程，要特别注意的是：分离时刻m 1与m 2之间的弹力恰好减为零，下一时刻弹簧的弹力与秤盘的重力使秤盘产生的加速度将小于a ，故秤盘与重物分离．

3．与动量、能量相关的弹簧问题

与动量、能量相关的弹簧问题在高考试题中出现频繁，而且常以计算题出现，在解析过程中以下两点结论的应用非常重要：

(1)弹簧压缩和伸长的形变相同时，弹簧的弹性势能相等； (2)弹簧连接两个物体做变速运动时，弹簧处于原长时两物体的相对速度最大，弹簧的形变最大时两物体的速度相等．

●例6 如图9－15所示，用轻弹簧将质量均为m ＝1 kg 的物块A 和B 连接起来，将它们固定在空中，弹簧处于原长状态，A 距地面的高度h 1＝0.90 m ．同时释放两物块，A 与地面碰撞后速度立即变为零，由于B 压缩弹簧后被反弹，使A 刚好能离开地面(但不继续上升)．若将B 物块换为质量为2m 的物块C (图中未画出)，仍将它与A 固定在空中且弹簧处于原长，从A 距地面的高度为h 2处同时释放，C 压缩弹簧被反弹后，A 也刚好能离开地面．已知弹簧的劲度系数k ＝100 N/m ，求h 2的大小．

图9－15

【解析】设A 物块落地时，B 物块的速度为v 1，则有： 1

2

m v 12＝mgh 1 设A 刚好离地时，弹簧的形变量为x ，对A 物块有： mg ＝kx

从A 落地后到A 刚好离开地面的过程中，对于A 、B 及弹簧组成的系统机械能守恒，则有：

1

2

m v 12＝mgx ＋ΔE p 换成C 后，设A 落地时，C 的速度为v 2，则有： 12

·2m v 22＝2mgh 2 从A 落地后到A 刚好离开地面的过程中，A 、C 及弹簧组成的系统机械能守恒，则有：

12

·2m v 22＝2mgx ＋ΔE p 联立解得：h 2＝0.5 m ． [答案] 0.5 m

【点评】由于高中物理对弹性势能的表达式不作要求，所以在高考中几次考查弹簧问题时都要用到上述结论“①”．如2005年高考全国理综卷Ⅰ第25题、1997年高考全国卷第25题等．

●例7 用轻弹簧相连的质量均为2 kg 的A 、B 两物块都以v ＝6 m/s 的速度在光滑的水平地面上运动，弹簧处于原长，质量为4 kg 的物块C 静止在前方，如图9－16 甲所示．B 与C 碰撞后二者粘在一起运动，则在以后的运动中：

图9－16甲

(1)当弹簧的弹性势能最大时，物体A 的速度为多大？ (2)弹簧弹性势能的最大值是多少？

(3)A 的速度方向有可能向左吗？为什么？

【解析】(1)当A 、B 、C 三者的速度相等(设为v A ′)时弹簧的弹性势能最大，由于A 、B 、C 三者组成的系统动量守恒，则有：

(m A ＋m B )v ＝(m A ＋m B ＋m C )v A ′

解得：v A ′＝(2＋2)×6

2＋2＋4

m/s ＝3 m/s ．

(2)B 、C 发生碰撞时，B 、C 组成的系统动量守恒，设碰后瞬间B 、C 两者的速度为v ′，则有：

m B v ＝(m B ＋m C )v ′

解得：v ′＝2×6

2＋4

＝2 m/s

A 的速度为v A ′时弹簧的弹性势能最大，设其值为E p ，根据能量守恒定律得：

E p ＝12(m B ＋m C )v ′2＋12m A v 2－1

2(m A ＋m B ＋m C )v A ′2

＝12 J ．

(3)方法一 A 不可能向左运动．

5

根据系统动量守恒有：(m A ＋m B )v ＝m A v A ＋(m B ＋m C )v B 设A 向左，则v A ＜0，v B ＞4 m/s

则B 、C 发生碰撞后，A 、B 、C 三者的动能之和为：

E ′

＝12m A v 2A ＋12(m B ＋m C )v 2

B ＞12(m B

＋m C )v 2B ＝48 J

实际上系统的机械能为：

E ＝E p ＋1

2

(m A ＋m B ＋m C )v A ′2＝12 J ＋36 J ＝48 J

根据能量守恒定律可知，E ′＞E 是不可能的，所以A 不可能向左运动．

方法二 B 、C 碰撞后系统的运动可以看做整体向右匀速运动与A 、B 和C 相对振动的合成(即相当于在匀速运动的车厢中两物块相对振动)

由(1)知整体匀速运动的速度v 0＝v A ′＝3 m/s

图9－16乙

取以v 0＝3 m/s 匀速运动的物体为参考系，可知弹簧处于原长时，A 、B 和C 相对振动的速率最大，分别为：

v AO ＝v －v 0＝3 m/s v BO ＝|v ′－v 0|＝1 m/s

由此可画出A 、B 、C 的速度随时间变化的图象如图9－16乙所示，故A 不可能有向左运动的时刻．

[答案] (1)3 m/s (2)12 J (3)不可能，理由略

【点评】①要清晰地想象、理解研究对象的运动过程：相当于在以3 m/s 匀速行驶的车厢内，A 、B 和C 做相对弹簧上某点的简谐振动，振动的最大速率分别为3 m/s 、1 m/s ．

②当弹簧由压缩恢复至原长时，A 最有可能向左运动，但此时A 的速度为零．

●例8 探究某种笔的弹跳问题时，把笔分为轻质弹簧、内芯和外壳三部分，其中内芯和外壳质量分别为m 和4m ．笔的弹跳过程分为三个阶段：

图9－17

①把笔竖直倒立于水平硬桌面，下压外壳使其下端接触桌面(如图9－17甲所示)；

②由静止释放，外壳竖直上升到下端距桌面高度为h 1时，与静止的内芯碰撞(如图9－17乙所示)；

③碰后，内芯与外壳以共同的速度一起上升到外壳下端距桌面最大高度为h 2处(如图9－17丙所示)．

设内芯与外壳的撞击力远大于笔所受重力，不计摩擦与空气阻力，重力加速度为g ．求：

(1)外壳与内芯碰撞后瞬间的共同速度大小．

(2)从外壳离开桌面到碰撞前瞬间，弹簧做的功．

(3)从外壳下端离开桌面到上升至h 2处，笔损失的机械能． 【解析】设外壳上升到h 1时速度的大小为v 1，外壳与内芯碰撞后瞬间的共同速度大小为v 2．

(1)对外壳和内芯，从撞后达到共同速度到上升至h 2处，由动能定理得：

(4m ＋m )g (h 2－h 1)＝1

2

m ＋m )v 22－0

解得：v 2＝2g (h 2－h 1)．

(2)外壳与内芯在碰撞过程中动量守恒，即： 4m v 1＝(4m ＋m )v 2

将v 2代入得：v 1＝5

4

2g (h 2－h 1)

设弹簧做的功为W ，对外壳应用动能定理有：

W －4mgh 1＝1

2

×4m v 21

将v 1代入得：W ＝1

4

mg (25h 2－9h 1)．

(3)由于外壳和内芯达到共同速度后上升至高度h 2的过程中机械能守恒，只有在外壳和内芯的碰撞中有能量损失，损失的能

量E 损＝12×4m v 21－12

(4m ＋m )v 2

2

将v 1、v 2代入得：E 损＝5

4

(h 2－h 1)．

[答案] (1)2g (h 2－h 1) (2)1

4

mg (25h 2－9h 1)

(3)5

4

(h 2－h 1) 由以上例题可以看出，弹簧类试题的确是培养和训练学生的物理思维、反映和开发学生的学习潜能的优秀试题．弹簧与相连物体构成的系统所表现出来的运动状态的变化，为学生充分运用物理概念和规律(牛顿第二定律、动能定理、机械能守恒定律、动量定理、动量守恒定律)巧妙解决物理问题、施展自身才华提供了广阔空间，当然也是区分学生能力强弱、拉大差距、选拔人才的一种常规题型．因此，弹簧试题也就成为高考物理题中的一类重要的、独具特色的考题．

四、传送带问题

从1990年以后出版的各种版本的高中物理教科书中均有皮带传输机的插图．皮带传送类问题在现代生产生活中的应用非常广泛．这类问题中物体所受的摩擦力的大小和方向、运动性质都具有变化性，涉及力、相对运动、能量转化等各方面的知识，能较好地考查学生分析物理过程及应用物理规律解答物理问题的能力．如2003年高考全国理综卷第34题、2005年高考全国理综卷Ⅰ第24题等．

对于滑块静止放在匀速传动的传送带上的模型，以下结论要清楚地理解并熟记：

(1)滑块加速过程的位移等于滑块与传送带相对滑动的距离； (2)对于水平传送带，滑块加速过程中传送带对其做的功等于这一过程由摩擦产生的热量，即传送装置在这一过程需额外(相对

空载)做的功W ＝m v 2

＝2E k ＝2Q 摩．

●例9 如图9－18甲所示，物块从光滑曲面上的P 点自由滑下，通过粗糙的静止水平传送带后落到地面上的Q 点．若传送带的皮带轮沿逆时针方向匀速运动(使传送带随之运动)，物块仍从P 点自由滑下，则( )

图9－18甲

A ．物块有可能不落到地面上

B ．物块仍将落在Q 点

C ．物块将会落在Q 点的左边

D ．物块将会落在Q 点的右边

【解析】如图9－18乙所示，设物块滑上水平传送带上的初

6

速度为v 0，物块与皮带之间的动摩擦因数为μ，则：

图9－18乙

物块在皮带上做匀减速运动的加速度大小a ＝μmg

m

＝μg 物块滑至传送带右端的速度为： v ＝v 02－2μgs

物块滑至传送带右端这一过程的时间可由方程s ＝v 0t －1

2

μgt 2

解得．

当皮带向左匀速传送时，滑块在皮带上的摩擦力也为： f ＝μmg

物块在皮带上做匀减速运动的加速度大小为：

a 1′＝μmg m

＝μg

则物块滑至传送带右端的速度v ′＝v 02－2μgs ＝v

物块滑至传送带右端这一过程的时间同样可由方程s ＝v 0t －12

μgt 2

解得． 由以上分析可知物块仍将落在Q 点，选项B 正确． [答案] B

【点评】对于本例应深刻理解好以下两点：

①滑动摩擦力f ＝μF N ，与相对滑动的速度或接触面积均无关；

②两次滑行的初速度(都以地面为参考系)相等，加速度相等，故运动过程完全相同．

我们延伸开来思考，物块在皮带上的运动可理解为初速度为v 0的物块受到反方向的大小为μmg 的力F 的作用，与该力的施力物体做什么运动没有关系．

●例10 如图9－19所示，足够长的水平传送带始终以v ＝3 m/s 的速度向左运动，传送带上有一质量M ＝2 kg 的小木盒A ，A 与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.3．开始时，A 与传送带之间保持相对静止．现有两个光滑的质量均为m ＝1 kg 的小球先后相隔Δt ＝3 s 自传送带的左端出发，以v 0＝15 m/s 的速度在传送带上向右运动．第1个球与木盒相遇后立即进入盒中并与盒保持相

对静止；第2个球出发后历时Δt 1＝1

3

s 才与木盒相遇．取g ＝10

m/s 2

，问：

图9－19

(1)第1个球与木盒相遇后瞬间，两者共同运动的速度为多大？

(2)第1个球出发后经过多长时间与木盒相遇？

(3)在木盒与第1个球相遇至与第2个球相遇的过程中，由于木盒与传送带间的摩擦而产生的热量是多少？

【解析】(1)设第1个球与木盒相遇后瞬间，两者共同运动的速度为v 1，根据动量守恒定律得：

m v 0－M v ＝(m ＋M )v 1

解得：v 1＝3 m/s ，方向向右．

(2)设第1个球与木盒的相遇点离传送带左端的距离为s ，第

1个球经过时间t 0与木盒相遇，则有：t 0＝s

v 0

设第1个球进入木盒后两者共同运动的加速度大小为a ，根据牛顿第二定律得： μ(m ＋M )g ＝(m ＋M )a

解得：a ＝μg ＝3 m/s 2，方向向左

设木盒减速运动的时间为t 1，加速到与传送带具有相同的速度的时间为t 2，则：

t 1＝t 2＝Δv

a

＝1 s

故木盒在2 s 内的位移为零

依题意可知：s ＝v 0Δt 1＋v (Δt ＋Δt 1－t 1－t 2－t 0) 解得：s ＝7.5 m ，t 0＝0.5 s ．

(3)在木盒与第1个球相遇至与第2个球相遇的这一过程中，设传送带的位移为s ′，木盒的位移为s 1，则：

s ′＝v (Δt ＋Δt 1－t 0)＝8.5 m

s 1＝v (Δt ＋Δt 1－t 1－t 2－t 0)＝2.5 m

故木盒相对于传送带的位移为：Δs ＝s ′－s 1＝6 m 则木盒与传送带间因摩擦而产生的热量为： Q ＝f Δs ＝54 J ．

[答案] (1)3 m/s (2)0.5 s (3)54 J

【点评】本题解析的关键在于：①对物理过程理解清楚；②求相对路程的方法．

能力演练

一、选择题(10×4分)

1．图示是原子核的核子平均质量与原子序数Z 的关系图象，下列说法正确的是(

)

A ．若D 和E 结合成F ，结合过程中一定会吸收核能

B ．若D 和E 结合成F ，结合过程中一定会释放核能

C ．若A 分裂成B 和C ，分裂过程中一定会吸收核能

D ．若A 分裂成B 和C ，分裂过程中一定会释放核能

【解析】D 、E 结合成F 粒子时总质量减小，核反应释放核能；A 分裂成B 、C 粒子时，总质量减小，核反应释放核能．

[答案] BD

2．单冷型空调器一般用来降低室内温度，其制冷系统与电冰箱的制冷系统结构基本相同．某单冷型空调器的制冷机从低温物体吸收热量Q 2，向高温物体放出热量Q 1，而外界(压缩机)必须

对工作物质做功W ，制冷系数ε＝Q 2

W

．设某一空调的制冷系数为

4，若制冷机每天从房间内部吸收2.0×107 J 的热量，则下列说法正确的是( )

A ．Q 1一定等于Q 2

B ．空调的制冷系数越大越耗能

C ．制冷机每天放出的热量Q 1＝2.5×107 J

D ．制冷机每天放出的热量Q 1＝5.0×106 J

【解析】Q 1＝Q 2＋W ＞Q 2，选项A 错误；ε越大，从室内向外传递相同热量时压缩机所需做的功(耗电)越小，越节省能量，

选项B 错误；又Q 1＝Q 2＋Q 2

ε

＝2.5×107 J ，故选项C 正确．

[答案] C

3．图示为一列简谐横波的波形图象，其中实线是t 1＝0时刻的波形，虚线是t 2＝1.5 s 时的波形，且(t 2－t 1)小于一个周期．由

7

此可判断(

)

A ．波长一定是60 cm

B ．波一定向x 轴正方向传播

C ．波的周期一定是6 s

D ．波速可能是0.1 m/s ，也可能是0.3 m/s 【解析】由题图知λ＝60 cm

若波向x 轴正方向传播，则可知：

波传播的时间t 1＝T 4，传播的位移s 1＝15 cm ＝λ

4

故知T ＝6 s ，v ＝0.1 m/s

若波向x 轴负方向传播，可知：

波传播的时间t 2＝34T ，传播的位移s 2＝45 cm ＝3λ

4

故知T ＝2 s ，v ＝0.3 m/s ． [答案] AD

4．如图所示，在水平桌面上叠放着质量均为M 的A 、B 两块木板，在木板A 的上面放着一个质量为m 的物块C ，木板和物块均处于静止状态．A 、B 、C 之间以及B 与地面之间的动摩擦因数都为μ．若用水平恒力F 向右拉动木板A ，使之从C 、B 之间抽出来，已知重力加速度为g ，则拉力F 的大小应该满足的条件是(已知最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力)(

)

A ．F ＞μ(2m ＋M )g

B ．F ＞μ(m ＋2M )g

C ．F ＞2μ(m ＋M )g

D ．F ＞2μmg

【解析】无论F 多大，摩擦力都不能使B 向右滑动，而滑动

摩擦力能使C 产生的最大加速度为μg ，故F －μmg －μ(m ＋M )g

M

＞

μg 时，即F ＞2μ(m ＋M )g 时A 可从B 、C 之间抽出．

[答案] C

5．如图所示，一束单色光a 射向半球形玻璃砖的球心，在玻璃与空气的界面MN 上同时发生反射和折射，b 为反射光，c 为折射光，它们与法线间的夹角分别为β和θ．逐渐增大入射角α，下列说法中正确的是(

)

A ．β和θ两角同时增大，θ始终大于β

B ．b 光束的能量逐渐减弱，c 光束的能量逐渐加强

C ．b 光在玻璃中的波长小于b 光在空气中的波长

D ．b 光光子的能量大于c 光光子的能量

【解析】三个角度之间的关系有：θ＝α，sin β

sin α

＝n ＞1，故随

着α的增大，β、θ都增大，但是θ＜β，选项A 错误，且在全反射前，c 光束的能量逐渐减弱，b 光束的能量逐渐加强，选项B

错误；又由n ＝sin βsin α＝c v ＝λ

λ′

，b 光在玻璃中的波长小于在空气中

的波长，但光子的能量不变，选项C 正确、D 错误．

[答案] C

6．如图所示，水平传送带以v ＝2 m/s 的速度匀速前进，上方漏斗中以每秒50 kg 的速度把煤粉竖直抖落到传送带上，然后一起随传送带运动．如果要使传送带保持原来的速度匀速前进，则传送带的电动机应增加的功率为(

)

A ．100 W

B ．200 W

C ．500 W

D ．无法确定 【解析】漏斗均匀持续将煤粉抖落在传送带上，每秒钟有50 kg 的煤粉被加速至2 m/s ，故每秒钟传送带的电动机应多做的功

为： ΔW ＝ΔE k ＋Q ＝1

2

m v 2＋f ·Δs ＝m v 2＝200 J

故传送带的电动机应增加的功率ΔP ＝ΔW

t

＝200 W ．

[答案] B 7．如图所示，一根用绝缘材料制成的轻弹簧，劲度系数为k ，一端固定，另一端与质量为m 、带电荷量为＋q 的小球相连，静止在光滑绝缘水平面上．当施加水平向右的匀强电场E 后，小球开始做简谐运动，下列关于小球运动情况的说法中正确的是(

)

A ．小球的速度为零时，弹簧的伸长量为qE

k

B ．小球的速度为零时，弹簧的伸长量为2qE

k

C ．运动过程中，小球和弹簧系统的机械能守恒

D ．运动过程中，小球动能变化量、弹性势能变化量以及电势能的变化量之和保持为零

【解析】由题意知，小球位于平衡位臵时弹簧的伸长量x 0＝qE k ，小球速度为零时弹簧处于原长或伸长了2x 0＝2qE k

，选项A 错误、B 正确．小球做简谐运动的过程中弹簧弹力和电场力都做功，机械能不守恒，动能、弹性势能、电势能的总和保持不变，选项D 正确．

[答案] BD

8．如图所示，将质量为m 的滑块放在倾角为θ的固定斜面上．滑块与斜面之间的动摩擦因数为μ．若滑块与斜面之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等，重力加速度为g ，则[2009年高考·北京理综卷](

)

A ．将滑块由静止释放，如果μ＞tan θ，滑块将下滑

B ．给滑块沿斜面向下的初速度，如果μ＜tan θ，滑块将减速下滑

C ．用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动，如果μ＝tan θ，则拉力大小应是2mg sin θ

D ．用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动，如果μ＝tan θ，则拉力大小应是mg sin θ

【解析】对于静止臵于斜面上的滑块，可沿斜面下滑的条件为mg sin θ＞μmg cos θ；同理，当mg sin θ＜μmg cos θ时，具有初速度下滑的滑块将做减速运动，选项A 、B 错误；当μ＝tan θ 时，滑块与斜面之间的动摩擦力f ＝mg sin θ，由平衡条件知，使滑块匀速上滑的拉力F ＝2mg sin θ，选项C 正确、D 错误．

[答案] C

9．国产“水刀”——超高压数控万能水切割机，以其神奇的切割性能在北京国际展览中心举行的第五届国际机床展览会

8

上引起轰动，它能切割40 mm 厚的钢板、50 mm 厚的大理石等材料． 将普通的水加压，使其从口径为0.2 mm 的喷嘴中以800 m/s ～1000 m/s 的速度射出，这种水射流就是“水刀”．我们知道，任何材料承受的压强都有一定限度，下表列出了一些材料所能承受的压强的限度．

v ＝800 m/s ，水射流与材料接触后，速度为零，且不附着在材料上，

水的密度ρ＝1×103 kg/m 3

，则此水刀不能切割上述材料中的( )

【解析】以射到材料上的水量Δm 为研究对象，以其运动方向为正方向，由动量定理得：

－pS ·Δt ＝－ρS v ·Δt

·v

得：p ＝ρv 2

＝6.4×108 Pa

由表中数据可知：此“水刀”不能切割材料C 和D ． [答案] CD

10．如图甲所示，质量为2m 的长木板静止地放在光滑的水平面上，另一质量为m 的小铅块(可视为质点)以水平速度v 0滑上木板的左端，恰能滑至木板的右端且与木板保持相对静止，铅块在运动过程中所受到的摩擦力始终不变．若将木板分成长度与质量均相等(即m 1＝m 2＝m )的两段1、2后，将它们紧挨着放在同一水平面上，让小铅块以相同的初速度v 0由木板1的左端开始运动，如图乙所示，则下列说法正确的是( )

A ．小铅块滑到木板2的右端前就与之保持相对静止

B ．小铅块滑到木板2的右端后与之保持相对静止 C

．甲、乙两图所示的过程中产生的热量相等

D ．图甲所示的过程产生的热量大于图乙所示的过程产生的热量

【解析】长木板分两段前，铅块和木板的最终速度为： v t ＝m v 03m ＝13v 0 且有Q ＝fL ＝12m v 02－12×3m (v 03)2＝13

m v 02

长木板分两段后，可定量计算出木板1、2和铅块的最终速度，从而可比较摩擦生热和相对滑动的距离；也可用图象法定性分析

(如图丙所示)比较得到小铅块到达右端之前已与木板2保持相对静止，故图甲所示的过程产生的热量大于图乙所示的过程产生的热量．

丙[答案] AD

二、非选择题(共60分)

11．(5分)图示为伏安法测电阻的部分电路，电路其他部分不变，当开关

S 接a 点时，电压表的示数U 1＝11 V ，电流表的示数

I 1＝0.2 A ；当开关S 接b 点时，U 2＝12 V ，I 2＝0.15 A ．那么，为了提高测量的准确性，开关S 应接______点(填“a ”或“b ”)，R x 的测量值为________Ω．

[答案] b (2分) 80 (3分)

12．(10分)如图所示，光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切，轻弹簧的一端固定在水平轨道的左端，OP 是可绕O 点转动的轻杆，且摆到某处就能停在该处；另有一小钢球．现在利用这些器材测定弹簧被压缩时的弹性势能．

(1)还需要的器材是________、________．

(2)以上测量实际上是把对弹性势能的测量转化为对________能的测量，需要直接测量________和________．

(3)为了研究弹簧的弹性势能与劲度系数和形变量间的关系，除以上器材外，还准备了几个轻弹簧，所有弹簧的劲度系数均不相同．试设计记录数据的表格．

[答案] (1)天平 刻度尺 (每空1分) (2)重力势 质量 上升高度 (每空1分) (3)设计表格如下 (5分)

小球的质量m

＝________kg ，弹簧A

端各焊接着两个质量均为m ＝12 kg 的物体A 、B ，A 、B 和轻弹簧静止竖立在水平地面上．现加一竖直向上的力F 在上面的物体A 上，使物体A 开始向上做匀加速运动，经0.4 s 物体B 刚要离开地面，设整个过程中弹簧都处于弹性限度内，取g ＝10 m/s 2．求：

(1)此过程中所加外力F 的最大值和最小值． (2)此过程中外力F 所做的功．

【解析】(1)A 原来静止时有：kx 1＝mg (1分)

当物体A 刚开始做匀加速运动时，拉力F 最小，设为F 1． 对物体A 有：F 1＋kx 1－mg ＝ma (1分)

当物体B 刚要离开地面时，拉力F 最大，设为F 2．

9

对物体A 有：F 2－kx 2－mg ＝ma (1分) 对物体B 有：kx 2＝mg (1分)

对物体A 有：x 1＋x 2＝1

22 (1分)

解得：a ＝3.75 m/s 2

联立解得：F 1＝45 N (1分)，F 2＝285 N ． (1分)

(2)在力F 作用的0.4 s 内，初末状态的弹性势能相等 (1分) 由功能关系得：

W F ＝mg (x 1＋x 2)＋1

2

m (at )2＝49.5 J ． (2分)

[答案] (1)285 N 45 N (2)49.5 J

14．(12分)如图甲所示，倾角为θ、足够长的两光滑金属导轨位于同一倾斜的平面内，导轨间距为l ，与电阻R 1、R 2及电容器相连，电阻R 1、R 2的阻值均为R ，电容器的电容为C ，空间存在方向垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度为B ．一个质量为m 、阻值也为R 、长度为l 的导体棒MN 垂直于导轨放置，将其由静止释放，下滑距离s 时导体棒达到最大速度，这一过程中整个回路产生的焦耳热为Q ，则：

甲

(1)导体棒稳定下滑的最大速度为多少？

(2)导体棒从释放开始到稳定下滑的过程中流过R 1的电荷量为多少？

【解析】(1)当达到最大速度时，导体棒匀速运动，电容器中没有电流，设导体棒稳定下滑的最大速度为v ，有：

E ＝Bl v (1分)

I ＝E R 2＋R

(1分) 所以F 安＝BIl ＝B 2l 2v

2R

(2分)

导体棒的受力情况如图乙所示，根据受力平衡条件有：

乙

F 安＝mg sin θ (1分)

解得：v ＝2mgR sin θ

B 2l 2

． (2分)

(2)棒加速运动时电容器上的电压增大，电容器充电；当棒达到最大速度后，电容器上的电荷量最大并保持不变，所以流过R 1的电荷量就是电容器所带的电荷量，则：

U ＝IR 2＝E 2R R ＝E 2＝Bl v 2＝mgR sin θ

Bl (3分)

QR 1＝CU ＝mgRC sin θ

Bl

． (2分)

[答案] (1)2mgR sin θB 2l 2 (2)mgRC sin θ

Bl

15．(13分)如图甲所示，一质量为m 、电荷量为q 的正离子，

在D 处沿图示方向以一定的速度射入磁感应强度为B 的匀强磁场中，此磁场方向垂直纸面向里．结果离子正好从距A 点为d 的小孔C 沿垂直于电场方向进入匀强电场，此电场方向与AC 平行且向上，最后离子打在G 处，而G 处到A 点的距离为2d (直线DAG 与电场方向垂直)．不计离子重力，离子运动轨迹在纸面内．求：

甲

(1)正离子从D 处运动到G 处所需时间． (2)正离子到达G 处时的动能．

【解析】(1)正离子的运动轨迹如图乙所示，在磁场中做圆周运动的时间为：

乙

t 1＝13T ＝2πm

3Bq

(1分)

圆周运动半径r 满足：r ＋r cos 60°＝d (1分)

解得：r ＝2

3

d (1分)

设离子在磁场中运动的速度为v 0，则有：r ＝m v 0

Bq

(1分)

解得：v 0＝2Bqd

3m

(1分)

离子从C 运动到G 所需的时间t 2＝2d v 0＝3m

Bq

(2分)

离子从D →C →G 的总时间为：

t ＝t 1＋t 2＝(9＋2π)m

3Bq

． (2分)

(2)设电场强度为E ，对离子在电场中的运动过程，有：

qE ＝ma ，d ＝1

2

at 22 (1分)

由动能定理得：Eq ·d ＝E k G －1

2

m v 02 (1分)

解得：E k G ＝4B 2q 2d 2

9m ． (2分)

[答案] (1)(9＋2π)m 3Bq (2)4B 2q 2d 2

9m

16．(15分)如图甲所示，质量m 1＝2.0 kg 的物块A 随足够长的水平传送带一起匀速运动，传送带的速度大小v 带＝3.0 m/s ，方向如图所示；在A 的右侧L ＝2.5 m 处将质量m 2＝3.0 kg 的物块B 无初速度放上传送带．已知在A 、B 碰后瞬间B 相对传送带的速度大小为1.0 m/s ，之后当其中某一物块相对传送带的速度为零时，传送带立即以大小为2.0 m/s 2的加速度制动，最后停止运动．传送带的运动情况不受物块A 、B 的影响，且A 、B 碰撞的时间极短．设两物块与传送带间的动摩擦因数均为μ＝0.10．求：

甲 (1)物块B 刚开始滑动时的加速度．(2)碰撞后两物块的速度．

(3)两物块间的最大距离． 【解析】(1)物块B 刚开始滑动时，加速度为： a ＝μm 2g

m 2

＝μg ＝1 m/s 2，方向向右． (2分)

10

(2)设经t 1时间，A 、B 两物块相碰，有： 12at 2

1

＋L ＝v 带t 1 解得：t 1＝1 s ，t 1′＝5 s(由上述分析可知，t 1′不合题意，舍去) 碰前B 的速度v 2＝at 1＝1 m/s (2分)

由题意可知：碰后B 的速度v 2′＝2 m/s 或v 2″＝4 m/s 由动量守恒定律得：

m 1v 带＋m 2v 2＝m 1v 1′＋m 2v 2′ m 1v 带＋m 2v 2＝m 1v 1″＋m 2v 2″

解得：碰后A 的速度v 1′＝1.5 m/s 或v 1″＝－1.5 m/s

检验：由于12m 1v 2带＋12m 2v 22＜12m 1v 1′2＋12

m 2v 2″2

故v 1″＝－1.5 m/s 、v 2″＝4 m/s 这组数据舍去

所以碰后A 的速度v 1′＝1.5 m/s ，方向向右；B 的速度v 2′＝2 m/s ，方向向右． (3分)

(3)因碰后两物块均做加速度运动，加速度都为a ＝1 m/s 2，所以B 的速度先达到与传送带相同速度，设B 达到与传送带速度相同的时间为t 2．

乙

有：v 带＝v 2′＋at 2，t 2＝1 s

此时A 的速度v 3＝v 1′＋at 2＝2.5 m/s ＜v 带

故从t 2之后A 继续加速运动，B 和传送带开始减速运动，直到A 和传送达到某个共同速度v 4后，A 所受的摩擦力换向，才开始减速运动．设A 继续加速度的时间为t 3，则：

v 4＝v 3＋at 3＝v 带－a 带t 3，t 3＝1

6 s

A 的速度v 4＝v 3＋at 3＝8

3

m/s (2分)

此时B 的速度v 5＝v 带－at 3＝17

6

m/s ，之后A 、B 均做减速运

动，因为在整个过程中B 的速度始终大于A 的速度，所以当A 、B 都静止时两物块间的距离最大． (1分)

B 碰后运动的总位移s 2＝v 2带－v 2′2

2a ＋0－v 2带

2×(－a )

＝7 m

或s 2＝v 2′＋v 带2t 2＋v 带2×v 带

a

＝7 m (2分)

A 碰后运动的总位移s 1＝v 24－v 1′2

2×a ＋0－v 24

2×(－a )

≈6 m (2分)

两物块间的最大距离s m ＝s 2－s 1＝1 m ． (1分) [答案] (1)1 m/s 2，方向向左

(2)A 的速度为1.5 m/s ，方向向右；B 的速度为2 m/s ，方向向右 (3)1 m

高三物理计算题训练（一）

1（20分）如图12所示，PR 是一块长为L =4 m 的绝缘平板固

定在水平地面上，整个空间有一个平行于PR 的匀强电场E ，在板的右半部分有一个垂直于纸面向外的匀强磁场B ，一个质量为

m =0．1 kg ，带电量为q =0．5 C 的物体，从板的P 端由静止开始

在电场力和摩擦力的作用下向右做匀加速运动，进入磁场后恰能做匀速运动。当物体碰到板R 端的挡板后被弹回，若在碰撞瞬间撤去电场，物体返回时在磁场中仍做匀速运动，离开磁场后做匀减速运动停在C 点，PC =L/4，物体与平板间的动摩擦因数为μ=0．4，取g=10m/s 2

，求：

（1）判断物体带电性质，正电荷还是负电荷？

（2）物体与挡板碰撞前后的速

度v 1和v 2

（3）磁感应强度B 的大小 （4）电场强度E 的大小和方向

2(10分)如图2—14所示，光滑水平桌面上有长L=2m 的木板C ，质量m c =5kg ，在其正中央并排放着两个小滑块A 和B ，m A =1kg ，m B =4kg ，开始时三物都静止．在A 、B 间有少量塑胶炸药，爆炸后A 以速度6m ／s 水平向左运动，A 、B 中任一块与挡板碰撞后，都粘在一起，不计摩擦和碰撞时间，求： (1)当两滑块A 、B 都与挡板碰撞后，C 的速度是多大?

(2)到A 、B 都与挡板碰撞为止，C 的位移为多少?

3（10分）为了测量小木板和斜面间的摩擦因数，某同学设计如

图所示实验，在小木板上固定一个轻弹簧，弹簧下端吊一个光滑小球，弹簧长度方向与斜面平行，现将木板连同弹簧、小球放在

图

12

11

斜面上，用手固定木板时，弹簧示数为F 1，放手后，木板沿斜面下滑，稳定后弹簧示数为F 2，测得斜面斜角为θ，则木板与斜面间动摩擦因数为多少？（斜面体固定在地面上）

4有一倾角为θ的斜面，其底端固定一挡板M ，另有三个木块A 、B 和C ，它们的质量分别为m A =m B =m ，m C =3 m ，它们与斜面间的动摩擦因数都相同.其中木块A 连接一轻弹簧放于斜面上，并通过轻弹簧与挡板M 相连，如图所示.开始时，木块A 静止在P 处，弹簧处于自然伸长状态.木块B 在Q 点以初速度v 0向下运动，P 、Q 间的距离为L.已知木块B 在下滑过程中做匀速直线运动，与木块A 相碰后立刻一起向下运动，但不粘连，它们到达一个最低点后又向上运动，木块B 向上运动恰好能回到Q 点.若木块A 静止于P 点，木块C 从Q

点开始以初速度0

32

v 向下运动，经历同样过程，最后木块C 停在

斜面上的R 点，求P 、R 间的距离L ′的大小。

5如图，足够长的水平传送带始终以大小为v ＝3m/s 的速度向左运动，传送带上有一质量为M ＝2kg 的小木盒A ，A 与传送带之间的动摩擦因数为μ＝0．3，开始时，A 与传送带之间保持相对静止。先后相隔△t ＝3s 有两个光滑的质量为m ＝1kg 的小球B 自传送带的左端出发，以v 0＝15m/s 的速度在传送带上向右运动。第1个球与木盒相遇后，球立即进入盒中与盒保持相对静止，第2个球出发后历时△t 1＝1s/3而与木盒相遇。求（取g ＝10m/s 2

）

（1）第1个球与木盒相遇后瞬间，两者共同运动的速度时多大？

（2）第1个球出发后经过多长时间与木盒相遇？

（3）自木盒与第1个球相遇至与第2个

球相遇的过程中，由于木盒与传送带间的摩擦而产生的热量是多少？

6如图所示，两平行金属板A 、B 长l ＝8cm ，两板间距离d ＝8cm ，A 板比B 板电势高300V ，即UAB ＝300V 。一带正电的粒子电量q ＝10-10C ，质量m ＝10-20kg ，从R 点沿电场中心线垂直电场线飞入电场，初速度v0＝2×106m/s ，粒子飞出平行板电场后经过界面MN 、PS 间的无电场区域后，进入固定在中心线上的O 点的点电荷Q 形成的电场区域（设界面PS 右边点电荷的电场分布不受界面的影响）。已知两界面MN 、PS 相距为L ＝12cm ，粒子穿过界面PS 最后垂直打在放臵于中心线上的荧光屏EF 上。求（静电力常数k ＝9×109N 〃m2/C2）

（1）粒子穿过界面PS 时偏离中心线RO 的距离多远？ （2）点电荷的电量。

7光滑水平面上放有如图所示的用绝缘材料制成的L 形滑板(平面

部分足够长)，质量为4m ，距滑板的A 壁为L 1距离的B 处放有一质量为m ，电量为+q 的大小不计的小物体，物体与板面的摩擦不计．整个装臵臵于场强为E

的匀强电场中，初始时

R E

F

12

刻，滑板与物体都静止．试问：

(1)释放小物体，第一次与滑板A 壁碰前物体的速度v 1， 多大?

(2)若物体与A 壁碰后相对水平面的速度大小为碰前速率 的3／5，则物体在第二次跟A 碰撞之前，滑板相对于 水平面的速度v 2和物体相对于水平面的速度v 3分别为 多大?

(3)物体从开始到第二次碰撞前，电场力做功为多大?(设碰撞经历时间极短且无能量损失)

8如图(甲)所示，两水平放臵的平行金属板C 、D 相距很近，上面

分别开有小孔 O 和O'，水平放臵的平行金属导轨P 、Q 与金属板C 、D 接触良好，且导轨垂直放在磁感强度为B 1=10T 的匀强磁场中，导轨间距L =0.50m ，金属棒AB 紧贴着导轨沿平行导轨方向在磁场中做往复运动，其速度图象如图(乙)，若规定向右运动速度方向为正方向．从t =0时刻开始，由C 板小孔O 处连续不断地以垂直于C 板方向飘入质量为m =3.2×10 -21

kg 、电量q =1.6×10 -19

C 的带正电的粒子(设飘入速度很小，可视为零)．在

D 板外侧有以MN 为边界的匀强磁场B 2=10T ，

MN 与D 相距d =10cm ，B 1和B 2方向如图所示(粒子重力及其相

互作用不计)，求

(1)0到4.Os 内哪些时刻从O 处飘入的粒子能穿过电场并飞

出磁场边界MN ?

(2)粒子从边界MN 射出来的位臵之间最大的距离为多少?

9（20分）如下图所示，空间存在着一个范围足够大的竖直向下的匀强磁场，磁场的磁感强度大小为B ．边长为l 的正方形金属框abcd （下简称方框）放在光滑的水平地面上，其外侧套着一个与方框边长相同的U 型金属框架MNPQ （仅有MN 、NQ 、QP 三条边，下简称U 型框），U 型框与方框之间接触良好且无摩擦．两个金属框每条边的质量均为m ，每条边的电阻均为r ．

（1）将方框固定不动，用力拉动U 型框使它以速度0v 垂直NQ 边向右匀速运动，当U 型框的MP 端滑至方框的最右侧（如图乙所示）时，方框上的bd 两端的电势差为多大?此时方框的热功率为多大? （2）若方框不固定，给U 型框垂直NQ 边向右的初速度0v ，如果U 型框恰好不能与方框分离，则在这一过程中两框架上产生的

总热量为多少?

（3）若方框不固定，给U 型框垂直NQ 边向右的初速度v （0v v ），U 型框最终将与方框分离．如果从U 型框和方框不再接触开始，经过时间t 后方框的最右侧和U 型框的最左侧之间的距离为s ．求两金属框分离后的速度各多大．

10、(14分)长为0.51m 的木板A ，质量为1 kg ．板上右端有物块B ，质量为3kg.它们一起在光滑的水平面上向左匀速运动.速度v 0=2m/s.木板与等高的竖直固定板C 发生碰撞，时间极短，没有机械能的损失．物块与木板间的动摩擦因数μ=0.5.g

取

13

10m/s 2

.求: （1）第一次碰撞后，A 、B 共同运动的速度大小和方向．（2）第一次碰撞后，A 与C 之间的最大距离．（结果保留两位小数）（3）A 与固定板碰撞几次，B 可脱离A 板．

11如图10是为了检验某种防护罩承受冲击能力的装臵，M 为半径为

1.0R m =、固定于竖直平面内的1

4光滑圆弧轨道，轨道上端切

线水平，N

为待检验的固定曲面，该曲面在竖直面内的截面为半径

r =

的1

4圆弧，圆弧下端切线水平且圆心恰好位于M 轨

道的上端点，M 的下端相切处臵放竖直向上的弹簧枪，可发射速度不同的质量

0.01m kg =的小钢珠，

假设某次发射的钢珠沿轨道恰

好能经过M 的上端点，水平飞出后落到N 的某一点上，取

2

10/g m s

=，求：

（1）发射该钢珠前，弹簧的弹性势能

p

E 多大？

（2）钢珠落到圆弧N 上时的速度大小N

v 是多少？（结果保

留两位有效数字）

12（10分）建筑工地上的黄沙堆成圆锥形，而且不管如何堆其角度是不变的。若测出其圆锥底的周长为12．5m ，高为1．5m ，如图所示。（1）试求黄沙之间的动摩擦因数。 （2）若将该黄沙靠墙堆放，占用的场地面积至少为多少？

13、（16分）如图17所示，光滑水平地面上停着一辆平板车，其质量为2m ，长为L ，车右端（A 点）有一块静止的质量为m 的小金属块．金属块与车间有摩擦，与中点C 为界， AC 段与CB 段摩擦因数不同．现给车施加一个向右的水平恒力，使车向右运动，同时金属块在车上开始滑动，当金属块滑到中点C 时，即撤去这个力．已知

撤去力的瞬间，金属块的速度为v 0，车的速度为2v 0，最后金属块恰停在车的左端（B 点）。如果金属块与车的AC 段间的动摩擦因数为

1

μ，与CB 段间的动摩擦因数为2

μ，求1

μ与

2

μ的比值．

14(18分)如图10所示,空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强

磁场,左侧匀强电场的场强大小为E 、方向水平向右，其宽度为L ；中间区域匀强磁场的磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向外；右侧匀强磁场的磁感应强度大小也为B

、方向垂

A

C

B

L 图17

直纸面向里。一个带正电的粒子（质量m,电量q,不计重力）从电场左边缘a点由静止开始运动，穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后，又回到了a点，然后重复上述运动过程。

（图中虚线为电场与磁场、相反方向磁场间的分界面，并不表示有什么障碍物）。

（1）中间磁场区域的宽度d为多大；

（2）带电粒子在两个磁场区域中的运动时间之比；

（3）带电粒子从a点开始运动到第一次回到a点时所用的时间t.

15．（20分）如图10所示，abcd是一个正方形的盒子，在cd边的中点有一小孔e，盒子中存在着沿ad方向

的匀强电场，场强大小为E。一粒子源不断地从a处

的小孔沿ab方向向盒内发射相同的带电粒子，粒子

的初速度为v0，经电场作用后恰好从e处的小孔射出。

现撤去电场，在盒子中加一方向垂直于纸面的匀强磁

场，磁感应强度大小为B（图中未画出），粒子仍恰

好从e孔射出。（带电粒子的重力和粒子之间的相互作用力均可忽略）

（1）所加磁场的方向如何？

(2）电场强度E与磁感应强

度B的比值为多大？

16（8分）如图所示，水平轨道与直径为d=0.8m的半圆轨道相接，半圆轨道的两端点A、B连线是一条竖直线，整个装臵处于方向水平向右，大小为103V/m的匀强电场中，一小球质量m=0.5kg,带有q=5×10-3C电量的正电荷，在电场力作用下由静止开始运动，不计一切摩擦，g=10m/s2，

（1）若它运动的起点离A为L，它恰能到达轨道最高点B，求小球在B点的速度和L的值．（2）若它运动起点离A为L=2.6m，且它运动到B点时电场消失，它继续运动直到落地，求落地点与起点的距离．

17、（8分）如图所示，为某一装臵的俯视图，PQ、MN为竖直放臵的很长的平行金属板，两板间有匀强磁场，其大小为B，方向竖直向下．金属棒ＡＢ搁臵在两板上缘，并与两板垂直良好接触．现有质量为m，带电量大小为q，其重力不计的粒子，以初速v0水平射入两板间，问：

（1）金属棒AB应朝什么方向，以多大速度运动，可以使带电粒子做匀速运动？

（2）若金属棒的运动突然停止，带电粒子在磁场中继续运动，从这刻开始位移第一次达到mv0/qB时的时间间隔是多少？（磁场足够大）

18、(12分)如图所示，气缸放臵在水平平台上，活塞质量为10kg，横截面积50cm2，厚度1cm，气缸全长21cm，气缸质量20kg，大气压强为1×105Pa，当温度为7℃时，活塞封闭的气柱长10cm，若将气缸倒过来放臵时，活塞下方的空气能通过平台上的缺口与大气相通。g取10m/s2求：

14

15

（1）气柱多长？

（2）当温度多高时，活塞刚好接触平台？

（3）当温度多高时，缸筒刚好对地面无压力。（活塞摩擦不计）。

19（14分）如图所示，物块A 的质量为M ，物块B 、C 的质量都是m ，并都可看作质点，且m ＜M ＜2m 。三物块用细线通过滑轮连接，物块B 与物块C 的距离和物块C 到地面的距离都是L 。现将物块A 下方的细线剪断，若物块A 距滑轮足够远且不计一切阻力。求：（1） 物块A 上升时的最大速度；

（2） 物块A 上升的最大高度。

20．M 是气压式打包机的一个气缸，在图示状态时，缸内压强为Pl ，容积为Vo ．N 是一个大活塞，横截面积为S2，左边连接有推板，推住一个包裹．缸的右边有一个小活塞，横截面积为S1，它的连接杆在B 处与推杆AO 以铰链连接，O 为固定转动轴，B 、O 间距离为d ．推杆推动一次，转过θ角(θ为一很小角)，小活塞移动的距离为d θ，则

(1) 在图示状态，包已被压紧，此时再推—次杆之后，包受到的压力为多大?(此过程中大活塞的位移略去不计，温度变化不计) (2) 上述推杆终止时，手的推力为多大? (杆长AO ＝L ，大气压为

Po)

21．（12分）如图，在竖直面内有两平行金属导轨AB 、CD 。导轨

间距为L ，电阻不计。一根电阻不计的金属棒ab 可在导轨上无摩擦地滑动。棒与导轨垂直，并接触良好。导轨之间有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感强度为B 。导轨右边与电路连接。电路中的三个定值电阻阻值分别为2R 、R 和R 。在BD 间接有一水平放臵的平行板电容器C ，板间距离为d 。 （1）当ab 以速度v 0匀速向左运动时，电容器中质量为m 的

带电微粒恰好静止。试判断微粒的带电性质，及带电量的大小。

（2）ab 棒由静止开始，以恒定的加速度a 向左运动。讨论电

容器中带电微粒的加速度如何变化。（设带电微粒始终未与极板接触。）

22（12分）如图所示的坐标系，x 轴沿水平方向，y 轴沿竖直方向。在x 轴上方空间的第一、第二象限内，既无电场也无磁场，在第三象限，存在沿y 轴正方向的匀强电场和垂直xy 平面（纸面）向里的匀强磁场。在第四象限，存在沿y 轴负方向，场强大小与第三象限电场场强相等的匀强电场。一质量为m 、电量为q 的带电质点，从y 轴上y=h 处的p 1点以一定的水平初速度沿x 轴负方向进入

16

第二象限。然后经过x 轴上x=-2h 处的p 2点进入第三象限，带电质点恰好能做匀速圆周运动。之后经过y 轴上y=-2h 处的p 3点进入第四象限。已知重力加速度为g 。求： （1）粒子到达p 2

点时速度的大小和方向； （2）第三象限空间中电场强度和磁感应强度的大小； （3）带电质点在第四象限空间运动过程中最小速度的大小和方向。

23．（20分）如图所示，在非常高的光滑、绝缘水平高台边缘，静臵一个不带电的小金属块B ，另有一与B 完全相同的带电量为+q 的小金属块A 以初速度v 0向B 运动，A 、B 的质量均为m 。A 与

B 相碰撞后，两物块立即粘在一起，并从台上飞出。已知在高台

边缘的右面空间中存在水平向左的匀强电场，场强大小E =2mg /q 。求：

（1）A 、B 一起运动过程中距高台边缘的最大水平距离 （2）A 、B 运动过程的最小速度为多大 （3）从开始到A 、B 运动到距高台边缘最大水平距离的过程 A 损失的机械能为多大？

24、（20分）如图11所示，在真空区域内，有宽度为L 的匀强磁场，

磁感应强度为B ，磁场方向垂直纸面向里，MN 、PQ 是磁场的边界。质量为m ，带电量为－q 的粒子，先后两次沿着与MN 夹角为θ（0<θ<90o）的方向垂直磁感线射入匀强磁场B 中，第一次，粒子是经电压U1加速后射入磁场，粒子刚好没能从PQ 边界射出磁场。第二次粒子是经电压U2加速后射入磁场，粒子则刚好垂直PQ 射出磁场。不计重力的影响，粒子加速前速度认为是零，求：

（1）为使粒子经电压U2加速射入磁场后沿直线运动，直至射出PQ 边界，可在磁场区域加一匀强电场，求该电场的场强大小和方向。

（2）加速电压1

2

U U 的值。

25．（20分）空间存在着以x =0平面为分界面的两个匀强磁场，左右两边磁场的磁感应强度分别为B 1和B 2，且B 1:B 2=4:3，方向如图所示。现在原点O 处一静止的中性原子，突然分裂成两个带电粒子a 和b ，已知a 带正电荷，分裂时初速度方向为沿x 轴正方向，若a 粒子在第四次经过y 轴时，恰好与b 粒子第一次相遇。求：

（1）a 粒子在磁场B 1中作圆周运动的半径与b 粒子在磁场

B 2中圆周运动的半径之比。

（2）a 粒子和b 粒子的质量之比。

26、如图所示，ABCDE 为固定在竖直平面内的轨道，ABC 为直轨

道，AB 光滑，BC 粗糙，CDE 为光滑圆弧轨道，轨道半径为R ，直轨道与圆弧轨道相切于C 点，其中圆心O 与BE 在同一水平面上，OD 竖直，∠COD =θ，且θ＜5°。现有一质量为m 的小物体(可以看作质点)从斜面上的A

点静止滑下，小物体

L

N

P

17

与BC 间的动摩擦因数为μ，现要使小物体第一次滑入圆弧轨道即恰好做简谐运动(重力加速度为g )。求： (1)小物体过D 点时对轨道的压力大小 (2)直轨道AB 部分的长度S

27、两水平放臵的金属板间存在一竖直方向的匀强电场和垂直纸

面向里的匀强磁场，磁感应强度为B ，一质量为4m ，带电量为-2q 的微粒b 正好悬浮在板间正中间O 点处，另一质量为m ，带电量为 +q 的微粒a ，从p 点以水平速度v 0(v 0未知)进入两板间，正好做匀速直线运动，中途与b 碰撞。：

匀强电场的电场强度E 为多大 微粒

a 的水平速度为多大 若碰撞后a 和

b 结为一整体，最后以速度0.4v 0从Q 点穿出场区，求Q 点与O 点的高度差

若碰撞后a 和b 分开，分开后b 具有大小为0.3v 0的水平向右速度，且带电量为-q /2，假如O 点的左侧空间足够大，则分开后微粒a 的运动轨迹的最高点与O 点的高度差为多大

28、有个演示实验，在上下面都是金属板的玻璃盒内，放了许多用锡箔纸揉成的小球，当上下板间加上电压后，小球就上下不停地跳动。现取以下简化模型进行定量研究。

如图所示，电容量为C 的平行板电容器的极板A 和B 水平放臵，相距为d ，与电动势为ε、内阻可不计的电源相连。设两板之间只有一个质量为m 的导电小球，小球可视为质点。已知：若小球与极板发生碰撞，则碰撞后小球的速度立即变为零，带电

状态也立即改变，改变后，小球所带电荷符号与该极板相同，电量为极板电量的a 倍（1a ）。不计带电小球对极板间匀强电

场的影响。重力加速度为g 。

（1）欲使小球能够不断地在两板间上下往返运动，电动势ε至少应大于多少

（2）设上述条件已满足，在较长的时间间隔T 内小球做了很多次往返运动。求在T 时间内小球往返运动的次数以及通过电源的总电量

29、一玩具“火箭”由质量为m l 和m 2的两部分和压在中间的一根短而硬(即劲度系数很大)的轻质弹簧组成.起初，弹簧被压紧后锁定，具有的弹性势能为E 0，通过遥控器可在瞬间对弹簧解除锁定，使弹簧迅速恢复原长。现使该“火箭”位于一个深水池面的上方(可认为贴近水面)，释放同时解除锁定。于是，“火箭”的上部分竖直升空，下部分竖直钻入水中。设火箭本身的长度与它所能上升的高度及钻入水中的深度相比，可以忽略，但体积不可忽略。试求．

(1)“火箭”上部分所能达到的最大高度(相对于水面) (2)若上部分到达最高点时，下部分刚好触及水池底部，那么，此过程中，“火箭”下部分克服水的浮力做了多少功?(不计水的粘滞阻力

)

30、如图所示，在某一足够大的真空室中，虚线PH的右侧是一

磁感应强度为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场，左侧是一场强为E、方向水平向左的匀强电场。在虚线PH上的一点O

处有一质量为M、电荷量为Q的镭核（226

88

Ra）。某时刻原来

静止的镭核水平向右放出一个质量为m、电荷量为q的α粒子而衰变为氡（Rn）核，设α粒子与氡核分离后它们之间的作用力忽略不计，涉及动量问题时，亏损的质量可不计。经过一段时间α粒子刚好到达虚线PH

上的A点，测得OA=L。求此时刻氡核的

速率

31、宇航员在某一星球上以速度v0竖直向上抛出一个小球，经过时间t，小球又落回原抛出点。然后他用一根长为L的细线把一个质量为m的小球悬挂在O点，使小球处于静止状态，如图所示。现在最低点给小球一个水平向右的冲量I，使小球能在竖直平面内运动，若小球在运动的过程始终对细绳有力的作用，则冲量I应满足什么条件32、如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放臵，两板间的距离d=40cm。电源电动势E=24V，内电阻r=1Ω，电阻R=15Ω。闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度υ0=4m/s竖直向上射入板间。若小球带电量为q=1×10-2C，质量为m=2×10-2kg，不考虑空气阻力。那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达A板？此时，电源的输出功率是多大？（取g=10m/s2）

33、如图所示，光滑的水平面上有二块相同的长木板A和B，长为l=0.5m，在B的右端有一个可以看作质点的小铁块C，三者的质量都为m，C与A、B间的动摩擦因数都为μ。现在A以速度ν0

=6m/s向右运动并与B相碰，撞击时间极短，碰后A、B粘在一起运动，而C可以在A、B上滑动，问：

（1）如果μ=0.5，则C会不会掉下地面

（2）要使C最后停在长木板A上，则动摩擦因数μ必须满足什么条件

（g=10m/s2）

18

19

34、如图所示，质量M=3.5 kg 的小车静止于光滑水平面上靠近桌

子处，其上表面与水平桌面相平，小车长L=1.2 m ，其左端放有一质

量为m 2=0.5 kg 的滑块Q 。水平放臵的轻弹簧左端固定，质量为

m 1=1 kg 的小物块P 臵于桌面上的A 点并与弹簧的右端接触。此

时弹簧处于原长，现用水平

向左的推力将P 缓慢推至B 点(弹簧仍在弹性限度内)时，推力做的功为W F ，撤去推力后，P 沿桌面滑动到达C 点时的速度为2 m/s ，并与小车上的Q 相碰，最后Q 停在小车的右端，P 停在距小车左端S =0.5 m 处。已知AB 间距L 1=5 cm ，A 点离桌子边沿C 点距离

L 2=90 cm ，P 与桌面间动摩擦因数μ1=0.4，P 、Q 与小车表面间动

摩擦因数μ2=0.1。(g =10 m/s 。)求：

(1)推力做的功WF

(2)P 与Q 碰撞后瞬间Q 的速度大小和小车最后速度v

35、如图所示，半径R=0.8m 的光滑1/4圆弧轨道固定在光滑水平上，轨道上方的A 点有一个可视为质点的质量m=1kg 的小物块。小物块由静止开始下落后打在圆弧轨道上的B 点但未反弹，在该瞬间碰撞过程中，小物块沿半径方向的分速度即刻减为零，而沿切线方向的分速度不变，此后小物块将沿着圆弧轨道滑下。已知A 点与轨道的圆心O 的连线长也为R ，且AO 连线与水平方向的夹角为30°，C 点为圆弧轨道的末端，紧靠C 点有一质量M=3kg 的长木板，木板的上表面与圆弧轨道末端的切线相平，小物块与木板间的动摩擦因数3

.0=μ，g 取10m/s2。求：

（1）小物块刚到达B 点时的速度B υ

；

（2）小物块沿圆弧轨道到达C 点时对轨道压力FC 的大小； （3）木板长度L 至少为多大时小物块才不会滑出长木板？

36、磁悬浮列车动力原理如下图所示，在水平地面上放有两根平行直导轨，轨间存在着等距离的正方形匀强磁场B l 和B 2，方向相反，B 1=B 2=lT ，如下图所示。导轨上放有金属框abcd ，金属框电阻R=2Ω，导轨间距L =0.4m ，当磁场B l 、B 2同时以v =5m/s 的速度向右匀速运动时，求

(1)如果导轨和金属框均很光滑，金属框对地是否运动?若不运动，请说明理由；如运动，原因是什么?运动性质如何? (2)如果金属框运动中所受到的阻力恒为其对地速度的K 倍，K=0.18，求金属框所能达到的最大速度v m 是多少?

(3)如果金属框要维持(2)中最大速度运动，它每秒钟要消耗多少磁场能?

37、如图左所示，边长为l 和L 的矩形线框a a '、b b '互相垂直，

彼此绝缘，可绕中心轴O 1O 2转动，将两线框的始端并在一起

接到滑环C ，末端并在一起接到滑环D ，C 、D 彼此绝缘.通过电刷跟C 、D 连接.线框处于磁铁和圆柱形铁芯之间的磁场中，磁场边缘中心的张角为45°，如图右所示（图中的圆表示圆柱形铁芯，它使磁铁和铁芯之间的磁场沿半径方向，如图箭头所示）.不论线框转到磁场中的什么位臵，磁场的方向总是沿着线框平面.磁场中长为l 的线框边所在处的磁感应强度大小恒为B ，设线框a a '和b b '的电阻都是r ，两个线框以角速度ω逆时针匀速转动，电阻R =2r .

（1）求线框a a '转到图右位臵时感应电动势的大小； （2）求转动过程中电阻R 上的电压最大值；

20

（3）从线框a a 进入磁场开始时，作出0~T （T 是线框转动周期）时间内通过R 的电流 i R 随时间变化的图象；

（4）求外力驱动两线框转动一周所做的功。

38、（20分）如图所示，质量为 M 的长板静臵在光滑的水平面上，左侧固定一劲度系数为 k 且足够长的水平轻质弹簧，右侧用一根不可伸长的细绳连接于墙上（细绳张紧），细绳所能承受的最大拉力为 T ．让一质量为 m 、初速为v 0的小滑块在长板上无摩擦地对准弹簧水平向左运动．已知弹簧的弹性势能表达式为E P =

2

2

1kx ,其中x 为弹簧的形变量．试问：

( l ）v 0的大小满足什么条件时细绳会被拉断？

( 2 ）若v 0足够大，且 v 0已知．在细绳被拉断后，长板所能获得的最大加速度多大？

( 3 ）滑块最后离开长板时，相对地面速度恰为零的条件是什么？

39 、( 16分)如图所示，匀强电场区域和匀强磁场区域是紧邻的，且宽度相等均为 d ，电场方向在纸平面内，而磁场方向垂直纸面向里．一带正电粒子从 O 点以速度 v 0 沿垂直电场方向进入电场，在电场力的作用下发生偏转，从 A 点离开电场进入磁场，离开电场时带电粒子在电场方向的位移为电场宽度的一半，当粒子从C 点穿出磁场时速度方向与进入电场O 点时的速度方向一致，（带电粒子重力不计）求：

(l ）粒子从 C 点穿出磁场时的速度v ；

(2）电场强度 E 和磁感应强度 B 的比值 E / B ； (3）拉子在电、磁场中运动的总时间。

40、（19分）如图所示，在xoy 坐标平面的第一象限内有沿－y 方向的匀强电场，在第四象限内有垂直于平面向外的匀强磁场。现有一质量为m ，带电量为+q 的粒子（重力不计）以初速度v 0沿－x 方向从坐标为（3ｌ、ｌ）的P 点开始运动，接着进入磁场，最后由坐标原点射出，射出时速度方向与y 轴方间夹角为45o，求：

（1）粒子从O 点射出时的速度v 和电场强度E ； （2）粒子从P 点运动到O 点过程所用的时间。

(完整word版)高中物理传送带模型总结

“传送带模型” 1．模型特征一个物体以速度v0(v0≥0)在另一个匀速运动的物体上开始运动的力学系统可看做“传送带”模型，如图(a)、(b)、(c)所示． 2．建模指导 水平传送带问题：求解的关键在于对物体所受的摩擦力进行正确的分析判断．判断摩擦力时要注意比较物体的运动速度与传送带的速度，也就是分析物体在运动位移x(对地)的过程中速度是否和传送带速度相等．物体的速度与传送带速度相等的时刻就是物体所受摩擦力发生突变的时刻． 水平传送带模型： 1.传送带是一种常用的运输工具，被广泛应用于矿山、码头、货场、车站、机场等．如图所示为火车站使用的传送带示意图．绷紧的传送带水平部分长度L＝5 m，并以v0＝2 m/s的速度匀速向右运动．现将一个可视为质点的旅行包无初速度地轻放在传送带的左端，已知旅行包与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.2，g取10 m/s2 .(1)求旅行包经过多长时间到达传送带的右端； (2)若要旅行包从左端运动到右端所用时间最短，则传送带速度的大小应满足什么条件？最短时间是多少？ 2.如图所示，一质量为m=0.5kg的小物体从足够高的光滑曲面上自由滑下，然后滑上一水平传送带。已知物体与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.2，传送带水平部分的长度L=5m，两端的传动轮半径为R=0.2m，在电动机的带动下始终以ω=15/rads的角速度沿顺时针匀速转运， 传送带下表面离地面的高度h不变。如果物体开始沿曲面下滑时距传送带表面 的高度为H，初速度为零，g取10m/s2.求： (1)当H=0.2m时，物体通过传送带过程中，电动机多消耗的电能。 (2)当H=1.25m时，物体通过传送带后，在传送带上留下的划痕的长度。 (3) H在什么范围内时，物体离开传送带后的落地点在同一位置。

高中物理经典试题库1000题

《物理学》基础题库 一、选择题 1、光线垂直于空气和介质的分界面，从空气射入介质中，介质的折射率为n，下列说法中正确的是（） A、因入射角和折射角都为零，所以光速不变 B、光速为原来的n倍 C、光速为原来的1/n D、入射角和折射角均为90°，光速不变 2、甘油相对于空气的临界角为42.9°，下列说法中正确的是（） A、光从甘油射入空气就一定能发生全反射现象 B、光从空气射入甘油就一定能发生全反射现象 C、光从甘油射入空气，入射角大于42.9°能发生全反射现象 D、光从空气射入甘油，入射角大于42.9°能发生全反射现象 3、一支蜡烛离凸透镜24cm，在离凸透镜12cm的另一侧的屏上看到了清晰的像，以下说法中正确的是（） A、像倒立，放大率K=2 B、像正立，放大率K=0.5 C、像倒立，放大率K=0.5 D、像正立，放大率K=2 4、清水池内有一硬币，人站在岸边看到硬币（） A、为硬币的实像，比硬币的实际深度浅 B、为硬币的实像，比硬币的实际深度深 C、为硬币的虚像，比硬币的实际深度浅 D、为硬币的虚像，比硬币的实际深度深 5、若甲媒质的折射率大于乙媒质的折射率。光由甲媒质进入乙媒质时，以下四种答案正确的是（） A、折射角>入射角 B、折射角=入射角 C、折射角<入射角 D、以上三种情况都有可能发生 6、如图为直角等腰三棱镜的截面，垂直于CB面入射的光线在AC面上发生全反射，三棱镜的临界角（） A、大于45o B、小于45o C、等于45o D、等于90o 7、光从甲媒质射入乙媒质，入射角为α，折射角为γ，光速分别为v甲和v乙，已知折射率为n甲>n乙，下列关系式正确的是（） A、α>γ，v甲>v乙 B、α<γ，v甲>v乙 C、α>γ，v甲

高中物理模型总结汇总

l v 0 v S v 0 A B v 0 A B v 0 l 滑块、子弹打木块模型之一 子弹打木块模型：包括一物块在木板上滑动等。μNS 相=ΔE k 系统=Q ，Q 为摩擦在系统中产生的热量。②小球在置于光滑水平面上的竖直平面内弧形光滑轨道上滑动 ：包括小车上悬一单摆单摆的摆动过程等。小球上升到最高点时系统有共同速度(或有共同的水平速度)；系统内弹力做功时，不将机械能转化为其它形式的能，因此过程中系统机械能守恒。 例题：质量为M 、长为l 的木块静止在光滑水平面上，现有一质量为m 的子弹以水平初速v 0射入木块，穿出时子弹速度为v ，求子弹与木块作用过程中系统损失的机械能。 解：如图，设子弹穿过木块时所受阻力为f ，突出时木块速度为V ，位移为S ，则子弹位移为(S+l)。水平方向不受外力，由动量守恒定律得：mv 0=mv+MV ① 由动能定理，对子弹 -f(s+l )=2 022 121 mv mv - ② 对木块 fs=02 12-MV ③ 由①式得 v= )(0v v M m - 代入③式有 fs=2022 )(21v v M m M -? ④ ②+④得 f l =})]([2121{212 12 1 2 120220222 v v M m M mv mv MV mv mv -+-=-- 由能量守恒知，系统减少的机械能等于子弹与木块摩擦而产生的内能。即Q=f l ，l 为子弹现木块的相对位移。 结论：系统损失的机械能等于因摩擦而产生的内能，且等于摩擦力与两物体相对位移的乘积。即 Q=ΔE 系统=μNS 相 其分量式为：Q=f 1S 相1+f 2S 相2+……+f n S 相n =ΔE 系统 1．在光滑水平面上并排放两个相同的木板，长度均为L=1.00m ，一质量 与木板相同的金属块，以v 0=2.00m/s 的初速度向右滑上木板A ，金属 块与木板间动摩擦因数为μ=0.1，g 取10m/s 2 。求两木板的最后速度。 2．如图示，一质量为M 长为l 的长方形木块B 放在光滑水平面上，在其右端放一质量为m 的小木块A ，m ＜M ，现以地面为参照物，给A 和B 以大小相等、方向相反的初速度 (如图)，使A 开始向左运动，B 开始向右运动，但最后A 刚好没有滑离 B 板。以地面为参照系。 ⑴若已知A 和B 的初速度大小为v 0，求它们最后速度的大小和方向； ⑵若初速度的大小未知，求小木块A 向左运动到最远处(从地面上看)到出发点的距离。 3．一平直木板C 静止在光滑水平面上，今有两小物块A 和B 分别以2v 0和v 0的初速度沿同一直线从长木板

高中物理经典题库_力学计算题49个

四、力学计算题集粹（49个） 1．在光滑的水平面，一质量ｍ＝1ｋｇ的质点以速度ｖ０＝10ｍ／ｓ沿ｘ轴正方向运动，经过原点后受一沿ｙ轴正方向的恒力Ｆ＝5Ｎ作用，直线ＯＡ与ｘ轴成37°角，如图1-70所示，求： 图1-70 （1）如果质点的运动轨迹与直线ＯＡ相交于Ｐ点，则质点从Ｏ点到Ｐ点所经历的时间以及Ｐ的坐标；（2）质点经过Ｐ点时的速度． 2．如图1-71甲所示，质量为1ｋｇ的物体置于固定斜面上，对物体施以平行于斜面向上的拉力Ｆ，1ｓ末后将拉力撤去．物体运动的ｖ-ｔ图象如图1-71乙，试求拉力Ｆ． 图1-71 3．一平直的传送带以速率ｖ＝2ｍ／ｓ匀速运行，在Ａ处把物体轻轻地放到传送带上，经过时间ｔ＝6ｓ，物体到达Ｂ处．Ａ、Ｂ相距Ｌ＝10ｍ．则物体在传送带上匀加速运动的时间是多少?如果提高传送带的运行速率，物体能较快地传送到Ｂ处．要让物体以最短的时间从Ａ处传送到Ｂ处，说明并计算传送带的运行速率至少应为多大?若使传送带的运行速率在此基础上再增大1倍，则物体从Ａ传送到Ｂ的时间又是多少? 4．如图1-72所示，火箭平台上放有测试仪器，火箭从地面起动后，以加速度ｇ／2竖直向上匀加速运动，升到某一高度时，测试仪器对平台的压力为起动前压力的17／18，已知地球半径为Ｒ，求火箭此时离地面的高度．（ｇ为地面附近的重力加速度） 图1-72 5．如图1-73所示，质量Ｍ＝10ｋｇ的木楔ＡＢＣ静止置于粗糙水平地面上，摩擦因素μ＝0．02．在木楔的倾角θ为30°的斜面上，有一质量ｍ＝1．0ｋｇ的物块由静止开始沿斜面下滑．当滑行路程ｓ＝1．4ｍ时，其速度ｖ＝1．4ｍ／ｓ．在这过程中木楔没有动．求地面对木楔的摩擦力的大小和方向．（重力加速度取ｇ＝10／ｍ·ｓ２） 图1-73 6．某航空公司的一架客机，在正常航线上作水平飞行时，由于突然受到强大垂直气流的作用，使飞机在10ｓ高度下降1700ｍ造成众多乘客和机组人员的伤害事故，如果只研究飞机在竖直方向上的运动，且假定这一运动是匀变速直线运动．试计算： （1）飞机在竖直方向上产生的加速度多大?方向怎样? （2）乘客所系安全带必须提供相当于乘客体重多少倍的竖直拉力，才能使乘客不脱离座椅？（ｇ取10ｍ／ｓ２） （3）未系安全带的乘客，相对于机舱将向什么方向运动?最可能受到伤害的是人体的什么部位? （注：飞机上乘客所系的安全带是固定连结在飞机座椅和乘客腰部的较宽的带子，它使乘客与飞机座椅

(完整版)高中物理模型解题

高中物理模型解题 模型解题归类 一、刹车类问题 匀减速到速度为零即停止运动，加速度a突然消失，求解时要注意确定其实际运动时间。如果问题涉及到最后阶段（到速度为零）的运动，可把这个阶段看成反向、初速度为零、加速度不变的匀加速直线运动。 【题1】汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上发生滑动，可以明显地看出滑动的痕迹，即常说的刹车线。由刹车线长短可以得知汽车刹车前的速度的大小，因此刹车线的长度是分析交通事故的一个重要依据。若汽车轮胎跟地面的动摩擦因数是0.7，刹车线长是14m，汽车在紧急刹车前的速度是否超过事故路段的最高限速50km/h？ 【题2】一辆汽车以72km/h速率行驶，现因故紧急刹车并最终终止运动，已知汽车刹车过程加速度的大小为5m/s2，则从开始刹车经过5秒汽车通过的位移是多大 二、类竖直上抛运动问题 物体先做匀加速运动，到速度为零后，反向做匀加速运动，加速过程的加速度与减速运动过程的加速度相同。此类问题要注意到过程的对称性，解题时可以分为上升过程和下落过程，也可以取整个过程求解。 【题1】一滑块以20m/s滑上一足够长的斜面，已知滑块加速度的大小为5m/s2，则经过5秒滑块通过的位移是多大？ 【题2】物体沿光滑斜面匀减速上滑，加速度大小为4m/s2，6s后又返回原点。那么下述结论正确的是（） A物体开始沿斜面上滑时的速度为12m/s B物体开始沿斜面上滑时的速度为10m/s C物体沿斜面上滑的最大位移是18m D物体沿斜面上滑的最大位移是15m 三、追及相遇问题 两物体在同一直线上同向运动时，由于二者速度关系的变化，会导致二者之间的距离的变化，出现追及相撞的现象。两物体在同一直线上相向运动时，会出现相遇的现象。解决此类问题的关键是两者的位移关系，即抓住：“两物体同时出现在空间上的同一点。分析方法有：物理分析法、极值法、图像法。常见追及模型有两个：速度大者（减速）追速度小者（匀速）、速度小者（初速度为零的匀加速直线运动）追速度大者（匀速）、 1、速度大者（减速）追速度小者（匀速）：（有三种情况）

高中物理模型总结整理

l v 0 v S v 0 A B v 0 A B v 0 l 滑块、子弹打木块模型之一 子弹打木块模型：包括一物块在木板上滑动等。μNS 相=ΔE k 系统=Q ，Q 为摩擦在系统中产生的热量。②小球在置于光滑水平面上的竖直平面内弧形光滑轨道上滑动 ：包括小车上悬一单摆单摆的摆动过程等。小球上升到最高点时系统有共同速度(或有共同的水平速度)；系统内弹力做功时，不将机械能转化为其它形式的能，因此过程中系统机械能守恒。 例题：质量为M 、长为l 的木块静止在光滑水平面上，现有一质量为m 的子弹以水平初速v 0射入木块，穿出时子弹速度为v ，求子弹与木块作用过程中系统损失的机械能。 解：如图，设子弹穿过木块时所受阻力为f ，突出时木块速度为V ，位移为S ，则子弹位移为(S+l)。水平方向不受外力，由动量守恒定律得：mv 0=mv+MV ① 由动能定理，对子弹 -f(s+l )=2022121 mv mv - ② 对木块 fs=0212-MV ③ 由①式得 v= )(0v v M m - 代入③式有 fs=2022)(21v v M m M -? ④ ②+④得 f l =})]([2121{21212121 202202220 v v M m M mv mv MV mv mv -+-=-- 由能量守恒知，系统减少的机械能等于子弹与木块摩擦而产生的内能。即Q=f l ，l 为子弹现木块的相对位移。 结论：系统损失的机械能等于因摩擦而产生的内能，且等于摩擦力与两物体相对位移的乘积。即 Q=ΔE 系统=μNS 相 其分量式为：Q=f 1S 相1+f 2S 相2+……+f n S 相n =ΔE 系统 1．在光滑水平面上并排放两个相同的木板，长度均为L=1.00m ，一质量 与木板相同的金属块，以v 0=2.00m/s 的初速度向右滑上木板A ，金属 块与木板间动摩擦因数为μ=0.1，g 取10m/s 2。求两木板的最后速度。 2．如图示，一质量为M 长为l 的长方形木块B 放在光滑水平面上，在其右端放一质量为m 的小木块A ，m ＜M ，现以地面为参照物，给A 和B 以大小相等、方向相反的初速度 (如图)，使A 开始向左运动，B 开始向右运动，但最后A 刚好没有滑离 B 板。以地面为参照系。 ⑴若已知A 和B 的初速度大小为v 0，求它们最后速度的大小和方向； ⑵若初速度的大小未知，求小木块A 向左运动到最远处(从地面上看)到出发点的距离。 3．一平直木板C 静止在光滑水平面上，今有两小物块A 和B 分别以2v 0和v 0的初速度沿同一直线从长木板

(完整版)高中物理经典选择题(包括解析答案)

物理 1.一中子与一质量数为A(A>1)的原子核发生弹性正碰。若碰前原子核静止,则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为( ) A. B. C. D. [解析] 1.设中子质量为m,则原子核的质量为Am。设碰撞前后中子的速度分别为v0、v1,碰后原子核的速度为v2,由弹性碰撞可得mv0=mv1+Amv2,m=m+Am,解得v1=v0,故=,A正确。 2.很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放,形成一很长的竖直圆筒。一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置,其下端与圆筒上端开口平齐。让条形磁铁从静止开始下落。条形磁铁在圆筒中的运动速率( ) A.均匀增大 B.先增大,后减小 C.逐渐增大,趋于不变 D.先增大,再减小,最后不变[解析] 2.对磁铁受力分析可知,磁铁重力不变,磁场力随速率的增大而增大,当重力等于磁场力时,磁铁匀速下落,所以选C。 3.(2014大纲全国，19，6分)一物块沿倾角为θ的斜坡向上滑动。当物块的初速度为v时, 上升的最大高度为H,如图所示;当物块的初速度为时,上升的最大高度记为h。重力加速度大小为g。物块与斜坡间的动摩擦因数和h分别为( )

A.tan θ和 B.tan θ和 C.tan θ和 D.tan θ和 [解析] 3.由动能定理有 -mgH-μmg cos θ=0-mv2 -mgh-μmg cos θ=0-m()2 解得μ=(-1)tan θ,h=,故D正确。 4.两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的相干简谐横波相遇。下列说法正确的是( ) A.波峰与波谷相遇处质点的振幅为|A1-A2| B.波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为A1+A2 C.波峰与波谷相遇处质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移 D.波峰与波峰相遇处质点的振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅 [解析] 4.两列振动方向相同的相干波相遇叠加,在相遇区域内各质点仍做简谐运动,其振动位移在0到最大值之间,B、C项错误。在波峰与波谷相遇处质点振幅为两波振幅之差,在波峰与波峰相遇处质点振幅为两波振幅之和,故A、D项正确。

2010年经典高中物理模型--常见弹簧类问题分析

常见弹簧类问题分析 高考要求 轻弹簧是一种理想化的物理模型，以轻质弹簧为载体，设置复杂的物理情景，考查力的概念，物体的平衡，牛顿定律的应用及能的转化与守恒，是高考命题的重点，此类命题几乎每年高考卷面均有所见.应引起足够重视. 弹簧类命题突破要点 1.弹簧的弹力是一种由形变而决定大小和方向的力.当题目中出现弹簧时，要注意弹力的大小与方向时刻要与当时的形变相对应.在题目中一般应从弹簧的形变分析入手，先确定弹簧原长位置，现长位置，找出形变量x 与物体空间位置变化的几何关系，分析形变所对应的弹力大小、方向，以此来分析计算物体运动状态的可能变化. 2.因弹簧（尤其是软质弹簧）其形变发生改变过程需要一段时间，在瞬间内形变量可以认为不变.因此，在分析瞬时变化时，可以认为弹力大小不变，即弹簧的弹力不突变. 3.在求弹簧的弹力做功时，因该变力为线性变化，可以先求平均力，再用功的定义 进行计算，也可据动能定理和功能关系：能量转化和守恒定律求解.同时要注意弹力做功的特点：W k =-（21kx 22-21kx 12），弹力的功等于弹性势能增量的负值.弹性势能的公式E p =2 1kx 2，高考不作定量要求，可作定性讨论.因此，在求弹力的功或弹性势能的改变时，一般以能量的转化与守恒的角度来求解. 下面就按平衡、动力学、能量、振动、应用类等中常见的弹簧问题进行分析。 一、与物体平衡相关的弹簧问题 1.(1999年，全国)如图示，两木块的质量分别为m 1和m 2，两轻质 弹簧的劲度系数分别为k 1和k 2，上面木块压在上面的弹簧上(但不拴 接)，整个系统处于平衡状态．现缓慢向上提上面的木块，直到它刚离 开上面弹簧．在这过程中下面木块移动的距离为( ) A.m 1g/k 1 B.m 2g/k 2 C.m 1g/k 2 D.m 2g/k 2 此题是共点力的平衡条件与胡克定律的综合题．题中空间距离的变化，要通过弹簧 形变量的计算求出．注意缓慢上提，说明整个系统处于一动态平衡过程，直至m 1离开上面的弹簧．开始时，下面的弹簧被压缩，比原长短(m 1 + m 2)g ／k 2，而m l 刚离开上面的弹簧，下面的弹簧仍被压缩，比原长短m 2g ／k 2，因而m 2移动△x ＝(m 1 + m 2)·g ／k 2 - m 2g ／k 2＝m l g

关于高级高中物理模型总结归纳

1、追及、相遇模型 火车甲正以速度v 1向前行驶，司机突然发现前方距甲d 处有火车乙正以较小速度v 2同向匀速行驶，于是他立即刹车，使火车做匀减速运动。为了使两车不相撞，加速度a 应满足什么条件？ 故不相撞的条件为d v v a 2)(2 21-≥ 2、传送带问题 1．（14分）如图所示，水平传送带水平段长L =6米，两皮带轮直径均为D=0.2米，距地面高度H=5米，与传送带等高的光滑平台上有一个小物体以v 0=5m/s 的初速度滑上传送带，物块与传送带间的动摩擦因数为，g=10m/s 2，求： （1）若传送带静止，物块滑到B 端作平抛 运动 的水平距离S 0。 （2）当皮带轮匀速转动，角速度为ω，物 体平抛运动水平位移s ；以不同的角速度ω值重复 上述过程，得到一组对应的ω，s 值，设皮带轮顺时针转动时ω>0，逆时针转动时ω<0，并画出s —ω关系图象。 解：（1）)(12110m g h v t v s === （2）综上s —ω关系为：?? ? ??≥≤≤≤s rad s rad s rad s /707/70101.0/101ωωω ω 2．（10分）如图所示，在工厂的流水线上安装有水平传送带，用水平传送带传送工件，可以大大提高工作效率，水平传送带以的 工 恒定的速率s m v /2=运送质量为kg m 5.0=

件，工件都是以s m v /10=的初速度从A 位置滑上传送带，工件与传送带之间的动摩擦因数2.0=μ，每当前一个工件在传送带上停止相对滑动时，后一个工件立即滑上传送带，取2/10s m g =，求： （1）工件滑上传送带后多长时间停止相对滑动 （2）在正常运行状态下传送带上相邻工件间的距离 （3）在传送带上摩擦力对每个工件做的功 （4）每个工件与传送带之间由于摩擦产生的内能 解：（1）工作停止相对滑动前的加速度2/2s m g a ==μ ① 由at v v t +=0可知：s s a v v t t 5.02 1 20=-=-= ② （2）正常运行状态下传送带上相邻工件间的距离m m vt s 15.02=?==? ③ （3）J J mv mv W 75.0)12(5.02 12121 222 02=-??=-= ④ （4）工件停止相对滑动前相对于传送带滑行的距离 )21(20at t v vt s +-=m )5.022 1 5.01(5.022??+?-?=m m 25.0)75.01(=-=⑤ J mgs fs E 25.0===μ内 ⑥ 3、汽车启动问题 匀加速启动 恒定功率启动 4、行星运动问题 [例题1] 如图6－1所示，在与一质量为M ，半径为R ，密度均匀的球体距离为R 处有一质量为m 的质点，此时M 对m 的万有引力为F 1．当从球M 中挖去一个半径为R/2的小球体时，剩下部分对m 的万有引力为F 2，则F 1与F 2的比是多少？

高中物理经典题库1000题

《物理学》题库 一、选择题 1、光线垂直于空气和介质的分界面，从空气射入介质中，介质的折射率为n，下列说法中正确的是（） A、因入射角和折射角都为零，所以光速不变 B、光速为原来的n倍 C、光速为原来的1/n D、入射角和折射角均为90°，光速不变 2、甘油相对于空气的临界角为42.9°，下列说法中正确的是（） A、光从甘油射入空气就一定能发生全反射现象 B、光从空气射入甘油就一定能发生全反射现象 C、光从甘油射入空气，入射角大于42.9°能发生全反射现象 D、光从空气射入甘油，入射角大于42.9°能发生全反射现象 3、一支蜡烛离凸透镜24cm，在离凸透镜12cm的另一侧的屏上看到了清晰的像，以下说法中正确的是（） A、像倒立，放大率K=2 B、像正立，放大率K=0.5 C、像倒立，放大率K=0.5 D、像正立，放大率K=2 4、清水池内有一硬币，人站在岸边看到硬币（） A、为硬币的实像，比硬币的实际深度浅 B、为硬币的实像，比硬币的实际深度深 C、为硬币的虚像，比硬币的实际深度浅 D、为硬币的虚像，比硬币的实际深度深 5、若甲媒质的折射率大于乙媒质的折射率。光由甲媒质进入乙媒质时，以下四种答案正确的是（） A、折射角>入射角 B、折射角=入射角 C、折射角<入射角 D、以上三种情况都有可能发生 6、如图为直角等腰三棱镜的截面，垂直于CB面入射的光线在AC面上发生全反射，三棱镜的临界角（） A、大于45o B、小于45o C、等于45o D、等于90o 7、光从甲媒质射入乙媒质，入射角为α，折射角为γ，光速分别为v甲和v乙，已知折射率为n甲>n乙，下列关系式正确的是（） A、α>γ，v甲>v乙 B、α<γ，v甲>v乙 C、α>γ，v甲

高中常用物理模型及解题思路

高中常用物理模型及解题思路 ◆1.连接体模型：是指运动中几个物体或叠放在一起、或并排挤放在一起、或用细绳、细杆联系在一起的物体组。解决这类问题的基本方法是整体法和隔离法。 整体法是指连接体内的物体间无相对运动时,可以把物体组作为整体，对整体用牛二定律列方程 隔离法是指在需要求连接体内各部分间的相互作用(如求相互间的压力或相互间的摩擦力等)时，把某物体从连接体中隔离出来进行分析的方法。 连接体的圆周运动：两球有相同的角速度；两球构成的系统机械能守恒(单个球机械能不守恒) 与运动方向和有无摩擦(μ相同)无关，及与两物体放置的方式都无关。 平面、斜面、竖直都一样。只要两物体保持相对静止 记住：N= 211212 m F m F m m ++ (N 为两物体间相互作用力), 一起加速运动的物体的分子m 1F 2和m 2F 1两项的规律并能应用?F 2 12m m m N += 讨论：①F 1≠0；F 2=0 122F=(m +m )a N=m a N= 2 12 m F m m + ② F 1≠0；F 2≠0 N= 211212 m F m m m F ++ (20F =就是上面的情 况) F=211221m m g)(m m g)(m m ++ F=122112 m (m )m (m gsin )m m g θ++ F=A B B 12 m (m )m F m m g ++ F 1>F 2 m 1>m 2 N 1

经典高中物理模型--打木块模型之一

l v 0 v S v 0 A B v 0 A B v 0 l 滑块、子弹打木块模型之一 子弹打木块模型：包括一物块在木板上滑动等。μNS 相=ΔE k 系统=Q ，Q 为摩擦在系统中产生的热量。②小球在置于光滑水平面上的竖直平面内弧形光滑轨道上滑动 ：包括小车上悬一单摆单摆的摆动过程等。小球上升到最高点时系统有共同速度(或有共同的水平速度)；系统内弹力做功时，不将机械能转化为其它形式的能，因此过程中系统机械能守恒。 例题：质量为M 、长为l 的木块静止在光滑水平面上，现有一质量为m 的子弹以水平初速v 0射入木块，穿出时子弹速度为v ，求子弹与木块作用过程中系统损失的机械能。 解：如图，设子弹穿过木块时所受阻力为f ，突出时木块速度为V ，位移为S ，则子弹位移为(S+l)。水平方向不受外力，由动量守恒定律得：mv 0=mv+MV ① 由动能定理，对子弹 -f(s+l )=2022 121mv mv - ② 对木块 fs=0212-MV ③ 由①式得 v=)(0v v M m - 代入③式有 fs=2022)(21v v M m M -? ④ ②+④得 f l =})]([2121{21212121202202220v v M m M mv mv MV mv mv -+-=-- 由能量守恒知，系统减少的机械能等于子弹与木块摩擦而产生的内能。即Q=f l ，l 为子弹现木块的相对位移。 结论：系统损失的机械能等于因摩擦而产生的内能，且等于摩擦力与两物体相对位移的乘积。即 Q=ΔE 系统=μNS 相 其分量式为：Q=f 1S 相1+f 2S 相2+……+f n S 相n =ΔE 系统 1．在光滑水平面上并排放两个相同的木板，长度均为L=1.00m ，一质量 与木板相同的金属块，以v 0=2.00m/s 的初速度向右滑上木板A ，金属 块与木板间动摩擦因数为μ=0.1，g 取10m/s 2。求两木板的最后速度。 2．如图示，一质量为M 长为l 的长方形木块B 放在光滑水平面上，在其右端放一质量为m 的小木块A ，m ＜M ，现以地面为参照物，给A 和B 以大小相等、方向相反的初速度 (如图)，使A 开始向左运动，B 开始向右运动，但最后A 刚好没有滑离 B 板。以地面为参照系。 ⑴若已知A 和B 的初速度大小为v 0，求它们最后速度的大小和方向； ⑵若初速度的大小未知，求小木块A 向左运动到最远处(从地面上看)到出发点的距离。

高中物理连体模型总结

精讲3 牛顿运动定律连体问题 ?在实际问题中，常常会碰到几个物体(连接)在一起在外力作用下运动，求解它们的运动规律及所受外力和相互作用力，这类问题被称为连接体问 题。 常见的连体模型：①用轻绳连接②直接接触 ③靠摩擦接触 a

连接体常会处于某种相同的运动状态，如处于平衡态或以相同的加速度运动。处理方法：整体法与隔离法相结合 整体法:就是把整个系统作为一个研究对象来分析的方法。不必考虑系统内力的影响，只考虑系统受到的外力，根据牛顿第二定律列方程求解. 例1：如图所示，U形框B放在粗糙斜面上刚好静止。若将物体A放入放入U形框B内，问B是否静止。 隔离法:是把系统中的各个部分（或某一部分）隔离，作为一个单独的研究对象来分析的方法。 此时系统内部各物体间的作用力（内力）就可能成为研究对象的外力，在分析时要加以注意。需要求内力时，一般要用隔离法。

例2 如图所示，为研究a与F、m关系的实验装置，已知A、B质量分别为m、M，当一切摩擦力不计时，求绳子拉力。原来说F约为mg，为什么？ 拓展：质量分别为m=2kg和M=3kg的物体A和B，挂在弹簧秤下方的定滑轮上，如图所示，当B加速下落时，弹簧秤的示数是。(g取10m/s2) 例3：用力F推，质量为M的物块A和质量为m的物块B，使两物体一起在光滑水平面上前进时，求物体M对m的作用力F N。

若两物体与地面摩擦因数均为μ时，相互作用力F N是否改变？为什么？ 例4．如图所示，质量为M的木箱放在水平面上，木箱中的立杆上套着一个质量为m的小球。开始时小球在杆的顶端，由静止释放后，小球沿杆下滑的加速度为重力加速度的一半，则小球在下滑过程中，木箱对地面的压力是多少？ 拓展：如图所示，A、B的质量分别为m1和m2，叠放于光滑的水平面上，现用水平力拉A时，A、B一起运动的最大加速度为a1，若用水平力改拉B物体时，A，B一起运动的最大为a2，则a1:a2等于（） A．1：1 B．m1：m2 C．m2：m1D．m12：m22

高中物理解题模型详解总结

高考物理解题模型 目录 第一章运动和力................................................. 一、追及、相遇模型............................................ 二、先加速后减速模型.......................................... 三、斜面模型................................................. 四、挂件模型................................................. 五、弹簧模型（动力学）........................................ 第二章圆周运动................................................. 一、水平方向的圆盘模型........................................ 二、行星模型................................................. 第三章功和能 ................................................... 一、水平方向的弹性碰撞........................................ 二、水平方向的非弹性碰撞...................................... 三、人船模型................................................. 四、爆炸反冲模型 ............................................. 第四章力学综合................................................. 一、解题模型： ............................................... 二、滑轮模型................................................. 三、渡河模型................................................. 第五章电路...................................................... 一、电路的动态变化............................................ 二、交变电流................................................. 第六章电磁场 ................................................... 一、电磁场中的单杆模型........................................ 二、电磁流量计模型............................................ 三、回旋加速模型 ............................................. 四、磁偏转模型 ...............................................

高中物理经典题库-热学试题49个

五、热学试题集粹 一、选择题（在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确） 1 ?下列说法正确的是[ ] A.温度是物体内能大小的标志 C.分子间距离减小时，分子势能一定增大2?关于分子势能，下列说法正确的是[ E.布朗运动反映分子无规则的运动 D.分子势能最小时，分子间引力与斥力大小相等 ] A.分子间表现为引力时，分子间距离越小，分子势能越大 E.分子间表现为斥力时，分子间距离越小，分子势能越大 C.物体在热胀冷缩时，分子势能发生变化 D.物体在做自由落体运动时，分子势能越来越小 3?关于分子力，下列说法中正确的是[ ] A.碎玻璃不能拼合在一起，说明分子间斥力起作用 E.将两块铅压紧以后能连成一块，说明分子间存在引力 C.水和酒精混合后的体积小于原来体积之和，说明分子间存在的引力 D.固体很难拉伸，也很难被压缩，说明分子间既有引力又有斥力 4.下面关于分子间的相互作用力的说法正确的是[ ] A.分子间的相互作用力是由组成分子的原子内部的带电粒子间的相互作用而引起的 E.分子间的相互作用力是引力还是斥力跟分子间的距离有关，当分子间距离较大时分子间就只有相互吸引的作用，当分子间距离较小时就只有相互推斥的作用 C.分子间的引力和斥力总是同时存在的 D.温度越高，分子间的相互作用力就越大 5.用r表示两个分子间的距离，E 卩表示两个分子间的相互作用势能.当r = r 。时两分子间的斥力 等于引力.设两分子距离很远时E P=0 [ ] A.当r>r 。时，E p随r的增大而增加 E.当rVr 。时，E p随r的减小而增加 C.当r>r 。时，E P不随r而变 D.当r = r 。时，E P= 0 6.—定质量的理想气体，温度从0C升高到LC时，压强变化如图2-1所示，在这一过程中气体体积 变化情况是[ ] 图2-1 A.不变 E.增大 C.减小 D.无法确定 6 .如图2-2所示，0.5mol理想气体，从状态A变化到状态E，则气体在状态E时的温度为[ ] 图2-2

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目录 第一章运动和力 (1) 一、追及、相遇模型 (1) 二、先加速后减速模型 (3) 三、斜面模型 (6) 四、挂件模型 (10) 五、弹簧模型（动力学） (17) 第二章圆周运动 (19) 一、水平方向的圆盘模型 (19) 二、行星模型 (21) 第三章功和能 (1) 一、水平方向的弹性碰撞 (1) 二、水平方向的非弹性碰撞 (5) 三、人船模型 (8) 四、爆炸反冲模型 (11) 第四章力学综合 (13) 一、解题模型： (13) 二、滑轮模型 (18) 三、渡河模型 (21) 第五章电路 (1) 一、电路的动态变化 (1) 二、交变电流 (6) 第六章电磁场 (1) 一、电磁场中的单杆模型 (1) 二、电磁流量计模型 (7) 三、回旋加速模型 (9)

四、磁偏转模型 .......................................................................................

一、追及、相遇模型 模型讲解： 1． 火车甲正以速度v 1向前行驶，司机突然发现前方距甲d 处有火 车乙正以较小速度v 2同向匀速行驶，于是他立即刹车，使火车做匀减速运动。为了使两车不相撞，加速度a 应满足什么条件？ 解析：设以火车乙为参照物，则甲相对乙做初速为)(21v v -、加速度为a 的匀减速运动。若甲相对乙的速度为零时两车不相撞，则此后就不会相撞。因此，不相撞的临界条件是：甲车减速到与乙车车速相同时，甲相对乙的位移为d 。 即：d v v a ad v v 2)(2)(02 212 21-= -=--，， 故不相撞的条件为d v v a 2)(2 21-≥ 2.甲、乙两物体相距s ，在同一直线上同方向做匀减速运动，速度减为零后就保持静止不动。甲物体在前，初速度为v 1，加速度大小为a 1。乙物体在后，初速度为v 2，加速度大小为a 2且知v 1

高考物理知识归纳力学模型及方法

╰ α 高中物理知识归纳（二） ----------------------------力学模型及方法 1．连接体模型是指运动中几个物体叠放在一起、或并排在一起、或用细绳、细杆联系在一起的物体组。解决这类问题的基本方法是整体法和隔离法。 整体法是指连接体内的物体间无相对运动时,可以把物体组作为整体，对整体用牛二定律列方程隔离法是指在需要求连接体内各部分间的相互作用(如求相互间的压力或相互间的摩擦力等)时，把某物体从连接体中隔离出来进行分析的方法。 2斜面模型（搞清物体对斜面压力为零的临界条件） 斜面固定：物体在斜面上情况由倾角和摩擦因素决定 μ=tgθ物体沿斜面匀速下滑或静止μ> tgθ物体静止于斜面 μ< tgθ物体沿斜面加速下滑a=g(sinθ一μcosθ) 3．轻绳、杆模型 绳只能受拉力，杆能沿杆方向的拉、压、横向及任意方向的力。 杆对球的作用力由运动情况决定 只有θ=arctg(g a)时才沿杆方向 最高点时杆对球的作用力；最低点时的速度?，杆的拉力? 若小球带电呢？ 假设单B下摆,最低点的速度V B=R 2g?mgR=2 2 1 B mv E m L · m2 m1 F B A F1 F2 B A F

F m 整体下摆2mgR=mg 2R +'2 B '2A mv 21mv 2 1+ 'A 'B V 2V = ? ' A V = gR 53 ； 'A 'B V 2V ==gR 25 6> V B =R 2g 所以AB 杆对B 做正功，AB 杆对A 做负功 若 V 0< gR ，运动情况为先平抛，绳拉直沿绳方向的速度消失 即是有能量损失，绳拉紧后沿圆周下落机械能守恒。而不能够整个过程用机械能守恒。 求水平初速及最低点时绳的拉力？ 换为绳时:先自由落体,在绳瞬间拉紧(沿绳方向的速度消失)有能量损失(即v 1突然消失),再v 2下摆机械能守恒 例：摆球的质量为m ，从偏离水平方向30°的位置由静释放，设绳子为理想轻绳，求：小球运动到最低点A 时绳子受到的拉力是多少？ 4．超重失重模型 系统的重心在竖直方向上有向上或向下的加速度(或此方向的分量a y ) 向上超重(加速向上或减速向下)F=m(g+a)；向下失重(加速向下或减速上升)F=m(g-a) 难点：一个物体的运动导致系统重心的运动 1到2到3过程中 (1、3除外)超重状态 绳剪断后台称示数 系统重心向下加速 斜面对地面的压力? 地面对斜面摩擦力? 导致系统重心如何运动？ 铁木球的运动 用同体积的水去补充 5．碰撞模型：特点，①动量守恒；②碰后的动能不可能比碰前大； ③对追及碰撞，碰后后面物体的速度不可能大于前面物体的速度。 ◆弹性碰撞：m 1v 1+m 2v 2=' 22' 11v m v m +(1) '222'12221mv 2 1mv 21mv 21mv 21+=+ (2 ) ◆一动一静且二球质量相等的弹性正碰：速度交换 大碰小一起向前；质量相等，速度交换；小碰大，向后返。 ◆一动一静的完全非弹性碰撞（子弹打击木块模型） mv 0+0=(m+M)' v 20mv 21='2M)v m (2 1++E 损 E 损=20mv 21一'2 M)v (m 2 1+= 0202 0E m M M m 21m)(M M M)2(m mM k v v +=+=+ a 图9 θ

高中物理解题常用经典模型

1、"皮带"模型:摩擦力.牛顿运动定律.功能及摩擦生热等问题. 2、"斜面"模型:运动规律.三大定律.数理问题. 3、"运动关联"模型:一物体运动的同时性.独立性.等效性.多物体参与的独立性和时空联系. 4、"人船"模型:动量守恒定律.能量守恒定律.数理问题. 5、"子弹打木块"模型:三大定律.摩擦生热.临界问题.数理问题. 6、"爆炸"模型:动量守恒定律.能量守恒定律. 7、"单摆"模型:简谐运动.圆周运动中的力和能问题.对称法.图象法. 8.电磁场中的"双电源"模型:顺接与反接.力学中的三大定律.闭合电路的欧姆定律.电磁感应定律. 9.交流电有效值相关模型:图像法.焦耳定律.闭合电路的欧姆定律.能量问题. 10、"平抛"模型:运动的合成与分解.牛顿运动定律.动能定理(类平抛运动). 11、"行星"模型:向心力(各种力).相关物理量.功能问题.数理问题(圆心.半径.临界问题). 12、"全过程"模型:匀变速运动的整体性.保守力与耗散力.动量守恒定律.动能定理.全过程整体法. 13、"质心"模型:质心(多种体育运动).集中典型运动规律.力能角度. 14、"绳件.弹簧.杆件"三件模型:三件的异同点,直线与圆周运动中的动力学问题和功能问题. 15、"挂件"模型:平衡问题.死结与活结问题,采用正交分解法,图解法,三角形法则和极值法. 16、"追碰"模型:运动规律.碰撞规律.临界问题.数学法(函数极值法.图像法等)和物理方法(参照物变换法.守 恒法)等. 17."能级"模型:能级图.跃迁规律.光电效应等光的本质综合问题. 18.远距离输电升压降压的变压器模型. 19、"限流与分压器"模型:电路设计.串并联电路规律及闭合电路的欧姆定律.电能.电功率.实际应用.

高中物理中常用的三角函数数学模型!!!

高中物理中常用的三角函数数学模型 数学作为工具学科，其思想、方法和知识始终渗透贯穿于整个物理学习和研究的过程中，为物理概念、定律的表述提供简洁、精确的数学语言，为学生进行抽象思维和逻辑推理提供有效方法.为物理学的数量分析和计算提供有力工具。 高考物理试题的解答离不开数学知识和方法的应用，借助物理知识渗透考查数学能力是高考命题的永恒主题。可以说任何物理试题的求解过程实质上是一个将物理问题转化为数学问题经过求解再次还原为物理结论的过程。高考物理考试大纲对学生应用数学工具解决物理问题的能力作出了明确要求。 一、三角函数的基本应用 在进行力的分解时，我们经常用到三角函数的运算.虽然三角函数学生初中已经学过，但笔者在多年的教学过程中发现，有相当一部分学生经常在这里出问题，还有一部分学生一直到高三都没把这部分搞清楚.为此，本人将自己的一些体会写出来，仅供大家参考. （一）三角函数的定义式 （二）探寻规律 1．涉及斜边与直角边的关系为“弦”类，涉及两直角边的关系为“切”类； 2．涉及“对边”为“正”类，涉及“邻边”为“余”类； 3．运算符：由直角边求斜边用“除以”，由斜边求直角边用“乘以”，为更具规律性，两直角边之间互求我们都用“乘以”. （三）速写 第一步：判断运算符是用“乘以”还是“除以”； 第二步：判断用“正”还是用“余”； 第三步：判断用“弦”还是用“切”. 即 （边）=（边）（运算符）（正/余）（弦/切） 1、由直角边求斜边 2、由斜边求直角边 3、两直角边互求 （四）典例分析 经典例题1 如图1所示，质量为m 的小球静止于斜面与竖直挡板之间，斜面倾角为θ，求小球对挡板和对斜面的压力大小分别是多少？ 【解析】 2所示。 θtan 1?=mg F 经典例题2 如图3所示，质量为，挡 挡板和使球压紧斜面，重力的分解如图4所示。 二、三角函数求物理极值 因正弦函数和余弦函数都有最大值（为1） 本形式，那么我们可以通过三角函数公式整理出正弦（或余弦）函数的基本形式，然后在确 定极值。现将两种三角函数求极值的常用模型归纳如下： 1．利用二倍角公式求极值 图 3 图 4