最新高考物理试卷分类汇编物理微元法解决物理试题(及答案)

最新高考物理试卷分类汇编物理微元法解决物理试题(及答案)

一、微元法解决物理试题

1．如图所示，某个力F＝10 N作用在半径为R＝1 m的转盘的边缘上，力F的大小保持不变，但方向保持在任何时刻均与作用点的切线一致，则转动一周这个力F做的总功为（）

A．0 B．20π J C．10 J D．10π J

【答案】B

【解析】

本题中力F的大小不变，但方向时刻都在变化，属于变力做功问题，可以考虑把圆周分割为很多的小段来研究.当各小段的弧长足够小时，可以认为力的方向与弧长代表的位移方向一致，故所求的总功为W＝F·Δs1＋F·Δs2＋F·Δs3＋…＝F(Δs1＋Δs2＋Δs3＋…）＝F·2πR＝20πJ，选项B符合题意.故答案为B．

【点睛】本题应注意，力虽然是变力，但是由于力一直与速度方向相同，故可以直接由

W=FL求出．

2．如图甲所示，静止于光滑水平面上的小物块，在水平拉力F的作用下从坐标原点O开始沿x轴正方向运动，F随物块所在位置坐标x的变化关系如图乙所示，图线右半部分为四分之一圆弧，则小物块运动到2x0处时的动能可表示为（）

A．0 B．1

2

F m x0（1+π）

C．1

2

F m x0（1+

2

π

）D．F m x0

【答案】C 【解析】【详解】

F-x图线围成的面积表示拉力F做功的大小，可知F做功的大小W=1

2

F m x0+

1

4

πx02，根据动

能定理得，E k=W=1

2

F m x0+

1

4

πx02 =0

1

1

22

m

F x

π

⎛⎫

+

⎪

⎝⎭

，故C正确，ABD错误。

故选C。

3．如图所示，长为l 均匀铁链对称挂在一轻质小滑轮上，由于某一微小扰动使铁链向一侧滑动，则铁链完全离开滑轮时速度大小为（ ）

A 2gl

B gl

C 2

gl D 1

2

gl 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】

铁链从开始到刚脱离滑轮的过程中，链条重心下降的高度为

244l l l H =

-= 链条下落过程，由机械能守恒定律，得：

2142

l mg mv ⋅

= 解得：

2

gl v =

2gl A 项与题意不相符； gl B 项与题意不相符； 2

gl

与分析相符，故C 项与题意相符； D.

1

2

gl D 项与题意不相符．

4．“水上飞人表演”是近几年来观赏性较高的水上表演项目之一，其原理是利用脚上喷水装置产生的反冲动力，使表演者在水面之上腾空而起。同时能在空中完成各种特技动作，如图甲所示。为简化问题。将表演者和装备与竖直软水管看成分离的两部分。如图乙所示。已知表演者及空中装备的总质量为M ，竖直软水管的横截面积为S ，水的密度为ρ，重力加速度为g 。若水流竖直向上喷出，与表演者按触后能以原速率反向弹回，要保持表演者在空中静止，软水管的出水速度至少为（ ）

A ．

2Mg

S

ρ B ．

Mg

S

ρ C ．

2Mg

S

ρ D ．

4Mg

S

ρ 【答案】C 【解析】 【详解】

设出水速度为v ，则极短的时间t 内，出水的质量为

m Svt ρ=

速度由竖起向上的v 的变为竖起向下的v ，表演者能静止在空中，由平衡条件可知表演者及空中装备受到水的作用力为Mg ，由牛顿第三定律可知，装备对水的作用力大小也为

Mg ，取向下为正方向，对时间t 内的水，由动量定理可得

22()()Mgt mv m v v Sv t S t ρρ--=--=

解得

2Mg

v S

ρ=

故C 正确，A 、B 、D 错误； 故选C 。

5．如图所示，有一连通器，左右两管的横截面积均为S ，内盛密度为ρ的液体，开始时两管内的液面高度差为h ．打开底部中央的阀门K ，液体开始流动，最终两液面相平．在这一过程中，液体的重力加速度为g 液体的重力势能（ ）

A ．减少

21

4

gSh ρ

B ．增加了21

4gSh ρ C ．减少了21

2

gSh ρ D ．增加了

21

2

gSh ρ 【答案】A 【解析】

打开阀门K ，最终两液面相平，相当于右管内 2

h 的液体流到了左管中，它的重心下降了

2h ，这部分液体的质量1

22

h m V S Sh ρρρ===，由于液体重心下降，重力势能减少，重力势能的减少量：211

224

p h E mgh Sh g Sgh ρρ∆='=⋅⋅=，减少的重力势能转化为内能，故选项A 正确．

点睛：求出水的等效重心下移的高度，然后求出重力势能的减少量，再求出重力势能的变化量，从能量守恒的角度分析答题．

6．为估算雨水对伞面产生的平均撞击力，小明在大雨天将一圆柱形水杯置于露台，测得10分钟内杯中水位上升了45mm ，当时雨滴竖直下落速度约为12m/s 。设雨滴撞击伞面后无反弹，不计雨滴重力，雨水的密度为3

3

110kg/m ⨯，伞面的面积约为0.8m 2，据此估算当时雨水对伞面的平均撞击力约为（ ）

A ．0.1N

B ．1.0N

C ．10N

D ．100N

【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】

对雨水由动量定理得

Ft mv Shv ρ=∆=

则

0.72N 1.0N Shv

F t

ρ=

=≈