2020年高考物理二轮复习精品考点专题18 解答计算题方法与技巧(高考押题)(解析版)
2020年高考物理二轮复习讲练测 专题18 解答计算题方法与技巧(练)(解析版)
专题18 解答计算题方法与技巧1.(2019·新课标全国Ⅰ卷)如图,在直角三角形OPN 区域内存在匀强磁场,磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面向外。
一带正电的粒子从静止开始经电压U 加速后,沿平行于x 轴的方向射入磁场;一段时间后,该粒子在OP 边上某点以垂直于x 轴的方向射出。
已知O 点为坐标原点,N 点在y 轴上,OP 与x 轴的夹角为30°,粒子进入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为d ,不计重力。
求(1)带电粒子的比荷;(2)带电粒子从射入磁场到运动至x 轴的时间。
【答案】(1)224q U m B d = (2)2π3()42Bd t U =+【解析】(1)设带电粒子的质量为m ,电荷量为q ,加速后的速度大小为v 。
由动能定理有212qU mv =①设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r ,由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有 2v qvB m r=②由几何关系知d 2③ 联立①②③式得 224q Um B d=④ (2)由几何关系知,带电粒子射入磁场后运动到x 轴所经过的路程为πtan302rs r =+︒⑤ 带电粒子从射入磁场到运动至x 轴的时间为s t v=⑥ 联立②④⑤⑥式得 2π3()42Bd t U =+⑦2.(2019·新课标全国Ⅱ卷)如图,两金属板P 、Q 水平放置,间距为d 。
两金属板正中间有一水平放置的金属网G ,P 、Q 、G 的尺寸相同。
G 接地,P 、Q 的电势均为ϕ(ϕ>0)。
质量为m ,电荷量为q (q >0)的粒子自G 的左端上方距离G 为h 的位置,以速度v 0平行于纸面水平射入电场,重力忽略不计。
(1)求粒子第一次穿过G 时的动能,以及它从射入电场至此时在水平方向上的位移大小; (2)若粒子恰好从G 的下方距离G 也为h 的位置离开电场,则金属板的长度最短应为多少?【答案】(1)0mdh l v q ϕ= (2)2mdhv q ϕ【解析】(1)PG 、QG 间场强大小相等,均为E ,粒子在PG 间所受电场力F 的方向竖直向下,设粒子的加速度大小为a ,有2E dϕ=① F =qE =ma ②设粒子第一次到达G 时动能为E k ,由动能定理有2k 012qEh E mv =-③设粒子第一次到达G 时所用的时间为t ,粒子在水平方向的位移为l ,则有212h at =④ l =v 0t ⑤联立①②③④⑤式解得2k 012=2E mv qh dϕ+⑥mdhl v q ϕ= (2)设粒子穿过G 一次就从电场的右侧飞出,则金属板的长度最短,由对称性知,此时金属板的长度L 为=22L l v =⑧ 3.(2019·新课标全国Ⅲ卷)空间存在一方向竖直向下的匀强电场,O 、P 是电场中的两点。
【精品推荐】2020高考物理二轮专题复习课标通用版 课件 计算题提分技巧 第2部分 3
•整个装置处在垂直斜面向上、磁感应强度为B=0.5 T的匀强 磁场中,若锁定两金属棒不动,金属棒cd受到与其垂直且沿 斜面向上的恒力F=1.5 N作用.某时刻t0=0时,同时解锁让 两棒都从静止开始运动,直到t1=2.4 s时金属棒ab开始做匀 速运动.重力加速度为g=10 m/s2.求:
• (1)t1=2.4 s时,金属棒ab的热功率; • (2)t1=2.4 s时,金属棒ab和金属棒cd的速度大小分别是多少; • (3)0~2.4 s内通过金属棒ab的电荷量;
• 2.思题
• “思题”就是默读试题,是物理信息内化的过程,它能解决 漏看、错看等问题.边读题边思考、边联想,以弄清题目中 所涉及的现象和过程,排除干扰因素,充分挖掘隐含条件.
• 3.析题
• “析题”就是在“思题”获取一定信息的基础上,充分挖掘 大脑中所储存的知识信息,准确、全面、快速思考,要对研 究对象的各个运动过程进行剖析,建立起清晰的物理图景, 确定每一个过程对应的物理模型、规律及各过程间的联系.
求出 Q 再分配到 ab 上的焦耳热为 Q1=12Q.
解析 (1)t1=2.4 s 时金属棒 ab 开始做匀速运动,所 以有 ILB=m1gsin θ,①
金属棒 ab 的热功率 P1=I2R,② 由①②式解得 P1=3 W. (2)以金属棒 ab、金属棒 cd 系统为研究对象,沿斜 面方向合力 F-(m1+m2)gsin θ=0,所以动量守恒, 由动量守恒定律有 m1v1=m2v2,③
④甲、乙两球刚碰后甲球的速度是多少? 建模:弹性碰撞模型 规律:动量守恒定律 mv0=mv 甲+mv 乙 机械能守恒定律12mv20=12mv2甲+12mv2乙 第(3)问可拆分为 3 个小题:
⑤设甲的质量为 M,求甲、乙两球碰后,乙的速度 vm 的范围?
高考高分复习2020高考物理答题技巧
………②则有:………………⑤联立③④⑤式得:。
① ②利用斜面考查运动的速度、位移、①运动 ② ③的距离:分速度:分速度: 沿斜面的速度大小为:解得:s球平抛的初动能E K。
速度,因此动能,=0.0594J,E=0.0591J,因此初动能的平均值为E K.. C.T=,则:①② M=式得:④ 得: 1.27×10道于E点。
卫星在BE弧上运动时发出的信号被遮挡解:设探月卫星的质量为m0,万有引力常量为G,式中,,。
由由式得=的滑动摩擦力的大小分别为、、的速度分别为和,有③ ④其中=s和s,有 s=⑦s-s 地面向左运动的最大位移。
取水平向右为正方向,有:mv A-mv v=: 物体A:一直向右做匀同速度,做匀加速运动直到达到共同速度。
= mB= m① 点的过程,有 ③④⑨⑩,有 ((t=t=速释放不能到达A板.=力,0时间内过的距离为m在在时在向做匀加速运动,在向由,HZab沿导轨向上滑动,当上力为的大小为为 由式得为为 式得计算原理与误差分析若将误差)与计算器电阻丝的电阻率,需要测量电阻丝的直径和总-)-220V55 V为0.5 A为=co=5co5com径3动图象。
从该时刻起即,其A. 时,B.C. 时,物对车D. 时,射光线平行。
此的折射率. B. D 答案:C一个光子速为方程是H+n H+亏损1+波长。
高考物理压轴题分析与解题思路及技巧
高考物理压轴题分析与解题思路及技巧高考物理压轴题具有对考生的阅读理解能力、综合分析能力、应用数学知识解决物理问题能力等多项能力的考查功能,在高考中有着举足轻重的作用(物理压轴题往往含有多个物理过程或具有多个研究对象,需要应用多个物理概念和规律进行求解,难度较大. 从知识体系来划分,可分为力学综合题、电学综合题或力、电、热学综合题、电、光、原子物理综合题等, 其中的力学综合题与电学综合题,在物理试卷中占有重要地位一、力学综合题的求解思路力学综合题包含两大方面的规律:一是物体受力的规律,二是物体运动的规律(物体的运动情况是由它的初始条件及它的受力情况决定的,由于力有三种作用效果:?力的瞬时作用效果——使物体产生形变或产生加速度;?力对时间的积累效果——冲量;?力对空间的积累效果——功,所以,加速度、冲量和功就是联系力和运动的三座桥梁,与上述三座桥梁相关的物理知识有牛顿运动定律、动量知识(包括动量定理和动量守恒定理)、机械能知识(包括动能定理和机械能守恒定律)(力学综合题注重考查物理学中的两个重要观点——动量、能量,要求考生有扎实的基础知识和良好的解题思维,能够进行正确的受力分析和运动分析,解题的关键是要理清物理情景中出现的“过程”、“状态”。
二、电学综合题的求解思路电磁学包括静电场、恒定电流、磁场、电磁感应、交变电流和电磁场等方面的知识,研究电场、磁场和它们对电荷的作用,研究的是直流电路及交流电路的有关规律(电磁学中的“场”与“路”的知识既各自独立,又相互联系,全部的电磁学问题,以“场”为基础,进而研究“场”与“路”的关系思维点拨:近年高考压轴题往往以导线切割磁感线为背景命题, 电磁感应与力学问题联系的桥梁是安培力,导线运动与感应电流就有制约关系,分析安培力的变化是解题的关键(分析电磁感应中的电路时,应注意产生感应电动势的部分相当于电源,该部分导线相当于内电路,解题时需要正确分清内外电路、串并联关系。
高考物理二轮复习 考前增分技巧 计算题的解答技巧课件 新人教版
式,以免一错而导致全错,对各方程式最好能编号.
五、要有必要的演算过程及明确的结果 1.演算时一般先进行文字运算,从列出的一系列方程推导 出结果的计算式,最后代入数据并写出结果.这样既有利于减 轻运算负担,又有利于一般规律的发现,同时也能改变每列一 个方程就代入数值计算的不良习惯.
2.数据的书写要用科学记数法. 3.计算结果的有效数字的位数应根据题意确定,一般应与 题目中开列的数据相近,取两位或三位即可.如有特殊要求, 应按要求选定. 4.计算结果是数据的要带单位,最好不要以无理数或分数 作为计算结果(文字式的系数可以),用字母符号的不用带单位.
F=ma⑧ 由平行四边形定则得 F20=F2+(mg)2⑨ 联立③⑧⑨式,代入数据得
F0 = mg
541.⑩
【答案】
(1)8 m/s2
2.5 s
(2)0.3 s
41 (3) 5
【例2】 (2014·浙江卷)离子推进器是太空飞行器常用的动 力系统.某种推进器设计的简化原理如图(1)所示,截面半径为 R的圆柱腔分为两个工作区.Ⅰ为电离区,将氙气电离获得1价 正离子;Ⅱ为加速区,长度为L,两端加有电压,形成轴向的匀 强电场.Ⅰ区产生的正离子以接近0的初速度进入Ⅱ区,被加速 后以速度vM从右侧喷出.
v20=2as①
t=va0②
联立①②式,代入数据得
a=8 m/s2③
t=2.5 s.④
(2)设志愿者反应时间为t′,反应时间的增加量为Δt,由运 动学公式得
L=v0t′+s⑤ Δt=t′-t0⑥ 联立⑤⑥式,代入数据得 Δt=0.3 s.⑦
(3)设志愿者所受合外力的大小为F,汽车对志愿者作用力的 大小为F0,志愿者质量为m,由牛顿第二定律得
变形的结果式代替方程式(这是相当多的考生所忽视的).如带电
高考冲刺:2020高考物理答题技巧汇总完整版
2020高考物理复习重要解题技巧分析高考物理答题技巧一物理试题角度新颖“高考物理题,总体来讲,重视基础,紧扣大纲,同时又不拘泥于大纲。
许多题角度新颖,侧重对学生能力的考查。
”尹老师说,今年的高考物理题很多都似曾相识,但具体做起来感觉又不一样。
对于基础比较好的同学,感觉不难;而基础比较差的同学则感觉较难。
其中,选择题出得很好,不仅考查同学们对基本知识的掌握情况,还考查了同学们对知识的灵活运用能力。
从历年物理高考试题看,同学们在复习时还是要注重抓基础。
高考物理对基础知识的考查比重较大,这就要求同学们在复习时把基本的知识点弄清楚明白,不留盲点。
与此同时,高考物理试题越来越灵活多变,会考查学生的理解能力、实验能力、推理能力、分析综合能力和动用数学工具解决物理问题的能力。
这就要求同学们在复习时有意识地培养自己的各种能力。
能力的培养离不开练习,对日常习题要做到位,不能敷衍应付或者贪多求快,那样吃亏的只能是自己。
复习阶段学会做题物理知识前后联系紧密,规律性强,只要复习方法正确,可以在高三复习阶段取得良好的效果。
对于具体该如何复习的问题,提到了以下两点:一是全面细致地复习。
“现在各个学校已经基本上结束了高三物理课程的学习,转入了第一轮复习阶段。
在第一轮复习中,同学们要扎实细致地复习每一个知识点,不能有任何疏漏,否则将会造成简易题失分。
”全面复习不是简单、机械地浏览。
由物理现象、物理概念、物理规律组成的物理知识体系好比一棵大树,有主干,有分支,有叶子。
在逐章、逐节复习全部知识点时,要注意深入体会各知识点间的内在联系,建立知识结构,使自己具备丰富的、系统的物理知识,这是提高能力的基础。
二是学会做题。
在理解概念、规律的基础上,只有通过不断的解题实践提高分析、解决问题的能力,才能灵活运用知识解题。
因此,做一定数量、较多类型的题目是非常必要的。
需要注意的是,同学们在做题时,要选典型的、有代表性的题目去做。
什么样的题具有代表性呢?首选还是历年的高考题,高考真题概念性强,考查深入,角度灵活,非常值得同学们深入钻研。
高中物理计算解题的技巧与方法
高中物理计算解题的技巧与方法高中物理计算题答题中的常见技巧力学综合型力学综合试题往往呈现出研究对象的多体性、物理过程的复杂性、已知条件的隐含性、问题讨论的多样性、数学方法的技巧性和一题多解的灵活性等特点,能力要求较高。
具体问题中可能涉及到单个物体单一运动过程,也可能涉及到多个物体,多个运动过程,在知识的考查上可能涉及到运动学、动力学、功能关系等多个规律的综合运用。
➤应试策略1. 对于多体问题,要灵活选取研究对象,善于寻找相互联系。
选取研究对象和寻找相互联系是求解多体问题的两个关键。
选取研究对象需根据不同的条件,或采用隔离法,即把研究对象从其所在的系统中抽取出来进行研究;或采用整体法,即把几个研究对象组成的系统作为整体来进行研究;或将隔离法与整体法交叉使用。
2. 对于多过程问题,要仔细观察过程特征,妥善运用物理规律。
观察每一个过程特征和寻找过程之间的联系是求解多过程问题的两个关键。
分析过程特征需仔细分析每个过程的约束条件,如物体的受力情况、状态参量等,以便运用相应的物理规律逐个进行研究。
至于过程之间的联系,则可从物体运动的速度、位移、时间等方面去寻找。
3. 对于含有隐含条件的问题,要注重审题,深究细琢,努力挖掘隐含条件。
注重审题,深究细琢,综观全局重点推敲,挖掘并应用隐含条件,梳理解题思路或建立辅助方程,是求解的关键.通常,隐含条件可通过观察物理现象、认识物理模型和分析物理过程,甚至从试题的字里行间或图象图表中去挖掘。
4. 对于存在多种情况的问题,要认真分析制约条件,周密探讨多种情况。
解题时必须根据不同条件对各种可能情况进行全面分析,必要时要自己拟定讨论方案,将问题根据一定的标准分类,再逐类进行探讨,防止漏解。
5. 对于数学技巧性较强的问题,要耐心细致寻找规律,熟练运用数学方法。
耐心寻找规律、选取相应的数学方法是关键.求解物理问题,通常采用的数学方法有:方程法、比例法、数列法、不等式法、函数极值法、微元分析法、图象法和几何法等,在众多数学方法的运用上必须打下扎实的基础。
盘点高考二轮复习物理计算题答题技巧及注意事项
盘点高考二轮复习物理计算题答题技巧及注意事项知识把握因此重要,技巧的把握也是不可或缺的,下面是查字典物理网整理的物理运算题答题技巧,期望对考生有关心。
一、主干、要害知识重点处置清晰明确整个高中物理知识框架的同时,对主干知识(如牛顿定律、动量定理、动量守恒、能量守恒、闭合电路欧姆定律、带电粒子在电场、磁场中的运动特点、法拉第电磁感应定律、全反射现象等)公式来源、使用条件、罕见应用专门要反复熟练,弄明白弄通的基础上抓各种知识的综合应用、横向联系,形成纵横交错的网络。
二、熟练、灵活把握解题方法差不多方法:审题技巧、分析思路、选择规律、建立方程、求解运算、验证讨论等技巧方法:指一些专门方法如整体法、隔离法、模型法、等效法、极端假设法、图象法、极值法等习题训练中,应拿出一定时刻反复强化解题时的一样方法,以形成良好的科学思维适应,此基础上辅以专门技巧,将事半功倍。
此外,还应把握三优先四分析的解题策略,即优先考虑整体法、优先考虑动能定理、优先考虑动量定理;分析物体的受力情形、分析物体的运动情形、分析力做功的情形、分析物体间能量转化情形。
形成有机划、多角度、多侧面的解题方法网络。
三、专题训练要有的放矢专题训练的要紧目的通过解题方法指导,总结出同类问题的一样解题方法与其变形、变式。
而且要专门注意四类综合题的系统复习:1、强调物理过程的题,要分清物理过程,弄清各时期的特点、相互之间的关系、选择物理规律、选用解题方法、形成解题思路。
2、模型问题,如平稳问题、追击问题、人船问题、碰撞问题、带电粒子在复合场中的加速、偏转问题等,只要将物理过程与原始模型合理联系起来,就容易解决。
3、技巧性较高的题目,如临界问题、模糊问题,数理结合问题等,要注意隐含条件的挖掘、关键点突破、过程之间衔接点确定、重要词的明白得、物理情形的创设,逐步把握较高的解题技巧。
4、信息给予题。
方法:1阅读明白得,发觉信息(2提炼信息,发觉规律(3运用规律,联想迁移(4类比推理,解答问题四、强化解题格式规范化1、对概念、规律、公式表达要明确无误2、对图式分析、文字说明、列方程式、简略推导、代入数据、运算结果、讨论结论等步骤应完整、全面、不可缺少3、不管是文字说明依旧方程式推导都应简洁明了言简意赅,注意单位的统一性和物理量的一致性。
2020届高考物理二轮复习备考策略与方法
清
高
考
改
革
政
策
形
势
删除
• 惠更斯原理
• 用激光观察全息照相
• 电容器和电感器对交变电流的作用
• 认识温度是分子平均动能的标志
• 液晶的微观结构、主要性质及技术应用
• 饱和汽、未饱和汽,相对湿度
• 熵
• 康普顿效应
• 概率波
• 电子云、不确定关系
• 解释轻核与重核中子、质子数具有不同比
例原因
• 链式反应条件,反应堆、核电站工作模式
开展日常教学设计、命题和评价的重要依据,也是用于高中毕业的学业水平
考试和用于高等院校招生录取的选拔性考试命题的重要参考。
其中,学业质量标准水平2是高中毕业生应该达到的合格要求,学业质量标准
水平4是高考或用于高等院校招生的学科学业水平等级考试的命题依据。
认
清
高
考
改
革
政
策
形
势
物质观念
运动与相互作用观念
情境要与生产生活、科技发展等紧密联系,要关注物理学前沿
与成果应用;要探索设计与现实相关的问题情境,加强对学生
应用物理学知识综合解决实际问题能力的考查;要强调创新精
神和实践能力的考查,能较好地区分学生物理学科核心素养的
水平。
认
清
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改
革
政
策
形
势
命题建议:
(5)试题所涉及的知识内容应具有代表性:要根据考核目标,按照
现来考查物理学科核心素养。因此,评价学生的物理学科核心素养,
应尽量创设类型多样的、具有一定复杂程度的、开放性的真实情境
作为试题的任务情境。
3、核心素养的考查
高考物理计算题答题技巧
高考物理计算题答题技巧物理研究物体的运动规律,很多最基本的认识可以通过自己平时对生活的细致观察逐渐积累起来,而这些生活中的常识、现象会经常在题目中出现,下面给大家分享一些关于高考物理计算题答题技巧,希望对大家有所帮助。
高考物理计算题答题技巧(1)仔细审题,明确题意每一道计算题,首先要认真读题,弄清题意。
审题是对题目中的信息进行搜索、提取、加工的过程。
在审题中,要特别重视题中的关键词和数据,如静止、匀速、最大速度、一定、可能、刚好等。
一个较为复杂的运动过程要分解成几个不同的阶段。
否则,一旦做题方向偏了,只能是白忙一场。
(2)敢于做题,贴近规律解题就是建立起与未知数数量相等的方程个数,怎样建立方程呢?方程蕴含在物理过程中以及整个过程的各个阶段中,存在于状态或状态变化之中;隐藏在约束关系之中。
应由题目中的物理现象及过程所对应的或贴近的物理规律,建立主体关系式。
(3)敢于解题,深于研究遇到设问多、信息多、过程复杂的题目,在审题过程中,若明确了某一阶段的情景,并列出了方程。
要敢于先把结果解出来,这对完全理顺题意起着至关重要的作用。
很多情况下第二阶段的情景要由第一阶段的结果来判定,所以第一阶段的结果成为打通障碍的重要武器。
(4)答题要规范,得分有技巧①简洁文字说明与方程式相结合②尽量用常规方法,使用通用符号③分步列式,不要用综合或连等式④对复杂的数值计算题,最后结果要先解出符号表达,再代入数值进行计算。
还要提醒考生的是,由于网上阅卷需要进行扫描,要求考生字迹大小适中清晰。
合理安排好答题的版面,不要因超出方框而不能得分。
高中物理怎么学成绩提高快第一,要切实学懂每个知识点。
懂的标准是每个概念和规律你能回答出它们“是什么”“怎么样”“为什么”等问题;对一些相近似易混淆的知识,要能说出它们的联系和本质区别;能用学过的概念和规律分析解决一些具体的物理问题。
为了学懂,同学们必须做到以下三点:认真阅读课本;认真听讲;理论联系实际。
2020年高考冲刺物理二轮复习精品考点学与练:解答计算题方法与技巧(高考押题专练习)(附答案解析)
高考押题专练1.如下图所示,两个完全相同的质量为m 的木板A 、B 置于水平地面上,它们的间距s =2.88 m .质量为2m ,大小可忽略的物块C 置于A 板的左端.C 与A 之间的动摩擦因数μ1=0.22,A 、B 与水平地面之间的动摩擦因数为μ2=0.10,最大静摩擦力可以认为等于滑动摩擦力.开始时,三个物体处于静止状态.现给C 施加一个水平向右、大小为25mg 的恒力F ,假定木板A 、B 碰撞时间极短且碰撞后粘连在一起,要使C 最终不脱离木板,每块木板的长度至少应为多少?2.如下图甲所示,一边长L =0.5 m ,质量m =0.5 kg 的正方形金属线框,放在光滑绝缘的水平面上,整个装置处在方向竖直向下、磁感应强度B =0.8 T 的匀强磁场中.金属线框的一个边与磁场的边界MN 重合,在水平拉力作用下由静止开始向右运动,经过t =0.5 s 线框被拉出磁场.测得金属线框中的电流I 随时间变化的图象如图乙所示,在金属线框被拉出磁场的过程中.(1)求通过线框导线截面的电量及该金属框的电阻;(2)写出水平力F 随时间t 变化的表达式;(3)若已知在拉出金属框的过程中水平拉力做功1.10 J ,求此过程中线框产生的焦耳热.3.如图所示,竖直平面内轨道ABCD 的质量M =0.4 kg ,放在光滑水平面上,其中AB 段是半径R =0.4m 的光滑14圆弧,在B 点与水平轨道BD 相切,水平轨道的BC 段粗糙,动摩擦因数μ=0.4,长L =3.5 m ,C 点右侧轨道光滑,轨道的右端连一轻弹簧.现有一质量m =0.1 kg 的小物体(可视为质点)在距A 点高为H =3.6 m 处由静止自由落下,恰沿A 点滑入圆弧轨道(g =10 m/s 2).求:(1)ABCD 轨道在水平面上运动的最大速率;(2)小物体第一次沿轨道返回到A 点时的速度大小.4.控制带电粒子的运动在现代科学实验、生产生活、仪器电器等方面有广泛的应用.现有这样一个简化模型:如图所示,y轴左、右两边均存在方向垂直纸面向里的匀强磁场,右边磁场的磁感应强度始终为左边的2倍.在坐标原点O处,一个电荷量为+q、质量为m的粒子a,在t=0时以大小为v0的初速度沿x 轴正方向射出,另一与a相同的粒子b某时刻也从原点O以大小为v0的初速度沿x轴负方向射出.不计粒子重力及粒子间的相互作用,粒子相遇时互不影响.(1)若a粒子能经过坐标为(32l,12l)的P点,求y轴右边磁场的磁感应强度B1;(2)为使粒子a、b能在y轴上Q(0,-l0)点相遇,求y轴右边磁场的磁感应强度的最小值B2;(3)若y轴右边磁场的磁感应强度为B0,求粒子a、b在运动过程中可能相遇的坐标值.5.如图所示,两根足够长且平行的光滑金属导轨所在平面与水平面成α=53°角,导轨间接一阻值为3 Ω的电阻R,导轨电阻忽略不计.在两平行虚线间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场,磁场区域的宽度为d =0.5 m.导体棒a的质量为m1=0.1 kg、电阻为R1=6 Ω;导体棒b的质量为m2=0.2 kg、电阻为R2=3 Ω,它们分别垂直导轨放置并始终与导轨接触良好.现从图中的M、N处同时将a、b由静止释放,运动过程中它们都能匀速穿过磁场区域,且当a刚出磁场时b正好进入磁场.(sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,g取10 m/s2,a、b电流间的相互作用不计),求:(1)在b穿越磁场的过程中a、b两导体棒上产生的热量之比;(2)在a、b两导体棒穿过磁场区域的整个过程中,装置上产生的热量;(3)M、N两点之间的距离.6.如图所示,AB是倾角为θ=30°的粗糙直轨道,BCD是光滑的圆弧轨道,AB恰好在B点与圆弧相切.圆弧的半径为R.一个质量为m的物体(可以看作质点)从直轨道上的P点由静止释放,结果它能在两轨道上做往返运动.已知P点与圆弧的圆心O等高,物体与轨道AB间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,求:(1)物体对圆弧轨道的最大压力大小;(2)物体滑回到轨道AB上距B点的最大距离;(3)释放点距B点的距离L′应满足什么条件,为能使物体能顺利通过圆弧轨道的最高点D.7.如图所示,质量为M的平板车P高h,质量为m的小物块Q的大小不计,位于平板车的左端,系统原来静止在光滑水平面地面上.一不可伸长的轻质细绳长为R,一端悬于Q正上方高为R处,另一端系一质量也为m的小球(大小不计).今将小球拉至悬线与竖直位置成60°角,由静止释放,小球到达最低点时与Q的碰撞时间极短,且无能量损失,已知Q离开平板车时速度大小是平板车速度的两倍,Q与P之间的动摩擦因数为μ,M∶m=4∶1,重力加速度为g.求:(1)小物块Q离开平板车时速度为多大?(2)平板车P的长度为多少?8.如图所示,间距为L的平行且足够长的光滑导轨由两部分组成:倾斜部分与水平部分平滑相连,倾角为θ,在倾斜导轨顶端连接一阻值为r的定值电阻.质量为m、电阻也为r的金属杆MN垂直导轨跨放在导轨上,在倾斜导轨区域加一垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场;在水平导轨区域加另一垂直导轨平面向下、磁感应强度大小也为B的匀强磁场.闭合开关S,让金属杆MN从图示位置由静止释放,已知金属杆运动到水平导轨前,已达到最大速度,不计导轨电阻且金属杆始终与导轨接触良好,重力加速度为g.求:(1)金属杆MN在倾斜导轨上滑行的最大速率v m;(2)金属杆MN在倾斜导轨上运动,速度未达到最大速度v m前,当流经定值电阻的电流从零增大到I0的过程中,通过定值电阻的电荷量为q,求这段时间内在定值电阻上产生的焦耳热Q;(3)金属杆MN 在水平导轨上滑行的最大距离x m .9.如图甲所示,滑块与足够长的木板叠放在光滑水平面上,开始时均处于静止状态.作用于滑块的水平力F 随时间t 变化图象如图乙所示,t =2.0 s 时撤去力F ,最终滑块与木板间无相对运动.已知滑块质量m =2 kg ,木板质量M = 1 kg ,滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.2,取g =10 m/s 2.求:(1)t =0.5 s 时滑块的速度大小;(2)0~2.0 s 内木板的位移大小;(3)整个过程中因摩擦而产生的热量.10.如图所示,以O 为圆心、半径为R 的圆形区域内存在垂直圆面向里、磁感应强度为B 的匀强磁场,一粒子源位于圆周上的M 点,可向磁场区域内垂直磁场沿各个方向发射质量为m 、电荷量为-q 的粒子,不计粒子重力,N 为圆周上另一点,半径OM 和ON 间的夹角为θ,且满足tan θ2=0.5.(1)若某一粒子以速率v 1=qBR m,沿与MO 成60°角斜向上方射入磁场,求此粒子在磁场中运动的时间; (2)若某一粒子以速率v 2,沿MO 方向射入磁场,恰能从N 点离开磁场,求此粒子的速率v 2;(3)若由M 点射入磁场各个方向的所有粒子速率均为v 2,求磁场中有粒子通过的区域面积.11.如图所示,一质量为m 的小球C 用轻绳悬挂在O 点,小球下方有一质量为2m 的平板车B 静止在光滑水平地面上,小球的位置比车板略高,一质量为m 的物块A 以大小为v 0的初速度向左滑上平板车,此时A 、C 间的距离为d ,一段时间后,物块A 与小球C 发生碰撞,碰撞时两者的速度互换,且碰撞时间极短,已知物块与平板车间的动摩擦因数为μ ,重力加速度为g ,若A 碰C 之前物块与平板车已达共同速度,求:(1)A 、C 间的距离d 与v 0之间满足的关系式;(2)要使碰后小球C 能绕O 点做完整的圆周运动,轻绳的长度l 应满足什么条件?12.如图所示,半径为L 1=2 m 的金属圆环内上、下半圆各有垂直圆环平面的有界匀强磁场,磁感应强度大小均为B 1=10πT .长度也为L 1、电阻为R 的金属杆ab ,一端处于圆环中心,另一端恰好搭接在金属环上,绕着a 端沿逆时针方向匀速转动,角速度为ω=π10rad/s.通过导线将金属杆的a 端和金属环连接到图示的电路中(连接a 端的导线与圆环不接触,图中的定值电阻R 1=R ,滑片P 位于R 2的正中央,R 2的总阻值为4R ),图中的平行板长度为L 2=2 m ,宽度为d =2 m .图示位置为计时起点,在平行板左边缘中央处刚好有一带电粒子以初速度v 0=0.5 m/s 向右运动,并恰好能从平行板的右边缘飞出,之后进入到有界匀强磁场中,其磁感应强度大小为B 2,左边界为图中的虚线位置,右侧及上下范围均足够大.(忽略金属杆与圆环的接触电阻、圆环电阻及导线电阻,忽略电容器的充放电时间,忽略带电粒子在磁场中运动时的电磁辐射的影响,不计平行金属板两端的边缘效应及带电粒子的重力和空气阻力)求:(1)在0~4 s 内,平行板间的电势差U MN ;(2)带电粒子飞出电场时的速度;(3)在上述前提下若粒子离开磁场后不会第二次进入电场,则磁感应强度B 2应满足的条件.高考押题专练1.如下图所示,两个完全相同的质量为m 的木板A 、B 置于水平地面上,它们的间距s =2.88 m .质量为2m ,大小可忽略的物块C 置于A 板的左端.C 与A 之间的动摩擦因数μ1=0.22,A 、B 与水平地面之间的动摩擦因数为μ2=0.10,最大静摩擦力可以认为等于滑动摩擦力.开始时,三个物体处于静止状态.现给C 施加一个水平向右、大小为25mg 的恒力F ,假定木板A 、B 碰撞时间极短且碰撞后粘连在一起,要使C 最终不脱离木板,每块木板的长度至少应为多少?【解析】第一阶段拉力F 小于C 、A 间最大静摩擦力,因此C 、A 共同加速到与B 相碰.该过程对C 、A 用动能定理有(F -μ2·3mg )s =32mv 21 解得v 1=80.3 m/s.A 、B 相碰瞬间,A 、B 系统动量守恒mv 1=(m +m )v 2碰后共同速度v 2=40.3m/s.C 在AB 上滑行全过程,A 、B 、C 系统所受合外力为零,动量守恒,C 到B 右端时恰好达到共同速度,即2mv 1+2mv 2=4mv因此共同速度v =60.3m/s.C 在A 、B 上滑行全过程用能量守恒得F ·2L =12×4mv 2-(12×2mv 21+12×2mv 22)+μ1·2mg ·2L 代入数据解得L =0.3 m.【答案】0.3 m2.如下图甲所示,一边长L =0.5 m ,质量m =0.5 kg 的正方形金属线框,放在光滑绝缘的水平面上,整个装置处在方向竖直向下、磁感应强度B =0.8 T 的匀强磁场中.金属线框的一个边与磁场的边界MN 重合,在水平拉力作用下由静止开始向右运动,经过t =0.5 s 线框被拉出磁场.测得金属线框中的电流I 随时间变化的图象如图乙所示,在金属线框被拉出磁场的过程中.(1)求通过线框导线截面的电量及该金属框的电阻;(2)写出水平力F 随时间t 变化的表达式;(3)若已知在拉出金属框的过程中水平拉力做功1.10 J ,求此过程中线框产生的焦耳热.【解析】(1)根据题图乙知,在t =0.5 s 时间内通过金属框的平均电流I =0.50 A ,于是通过金属框的电量q =I t =0.25 C.由平均感应电动势E =BL 2t ,平均电流I =E R ,通过金属框的电量q =I t ,得q =BL 2R,于是金属框的电阻R =BL 2q=0.80 Ω.(2)由题图乙知金属框中感应电流线性增大,说明金属框运动速度线性增加,即金属框被匀加速拉出磁场.又知金属框在t =0.5 s 时间内运动距离L =0.5 m ,由L =12at 2得加速度a =2L t 2=4 m/s 2. 由图乙知金属框中感应电流随时间变化规律为I =kt ,其中比例系数k =2.0 A/s.于是安培力F A 随时间t 变化规律为F A =BIL =kBLt由牛顿运动定律得F -F A =ma ,所以水平拉力F =F A +ma =ma +kBLt代入数据得水平拉力随时间变化规律为F =2+0.8t (单位为“N”)(3)根据运动情况知金属框离开磁场时的速度v =2aL =2 m/s.由能量守恒知,此过程中金属框产生的焦耳热Q =W F -12mv 2=0.1 J. 【答案】(1)0.25 C 0.80 Ω (2)F =2+0.8t (单位为“N”) (3)0.1 J3.如图所示,竖直平面内轨道ABCD 的质量M =0.4 kg ,放在光滑水平面上,其中AB 段是半径R =0.4m 的光滑14圆弧,在B 点与水平轨道BD 相切,水平轨道的BC 段粗糙,动摩擦因数μ=0.4,长L =3.5 m ,C 点右侧轨道光滑,轨道的右端连一轻弹簧.现有一质量m =0.1 kg 的小物体(可视为质点)在距A 点高为H =3.6 m 处由静止自由落下,恰沿A 点滑入圆弧轨道(g =10 m/s 2).求:(1)ABCD 轨道在水平面上运动的最大速率;(2)小物体第一次沿轨道返回到A 点时的速度大小.【解析】(1)由题意分析可知,当小物体运动到圆弧最低点B 时轨道的速率最大,设为v m ,假设此时小物体的速度大小为v ,则小物体和轨道组成的系统水平方向动量守恒:以初速度的方向为正方向;由动量守恒定律可得:Mv m =mv由机械能守恒得:mg (H +R )=12Mv 2m +12mv 2 解得:v m =2.0 m/s(2)由题意分析可知,小物体第一次沿轨道返回到A 点时小物体与轨道在水平方向的分速度相同,设为v x ,假设此时小物体在竖直方向的分速度为v y ,则对小物体和轨道组成的系统,由水平方向动量守恒得:(M +m )v x =0由能量守恒得:mgH =12(M +m )v 2x +12mv 2y +μmg 2L 解得v x =0;v y =4.0 m/s故小物体第一次沿轨道返回到A 点时的速度大小v A =v 2x +v 2y =16 m/s =4 m/s【答案】(1)2.0 m/s (2)4 m/s4.控制带电粒子的运动在现代科学实验、生产生活、仪器电器等方面有广泛的应用.现有这样一个简化模型:如图所示,y 轴左、右两边均存在方向垂直纸面向里的匀强磁场,右边磁场的磁感应强度始终为左边的2倍.在坐标原点O 处,一个电荷量为+q 、质量为m 的粒子a ,在t =0时以大小为v 0的初速度沿x 轴正方向射出,另一与a 相同的粒子b 某时刻也从原点O 以大小为v 0的初速度沿x 轴负方向射出.不计粒子重力及粒子间的相互作用,粒子相遇时互不影响.(1)若a 粒子能经过坐标为(32l ,12l )的P 点,求y 轴右边磁场的磁感应强度B 1; (2)为使粒子a 、b 能在y 轴上Q (0,-l 0)点相遇,求y 轴右边磁场的磁感应强度的最小值B 2;(3)若y 轴右边磁场的磁感应强度为B 0,求粒子a 、b 在运动过程中可能相遇的坐标值.【解析】(1)设a 粒子在y 轴右侧运动的半径为R 1,由几何关系有(R 1-12l )2+(32l )2=R 21甲由于B 1qv 0=m v 20R 1解得B 1=mv 0ql(2)B 2最小,说明Q 点是a 、b 粒子在y 轴上第一次相遇的点,由图乙可知,a 、b 粒子同时从O 点出发,且粒子在y 轴右侧运动的圆周运动半径乙R 2=l 02又B 2qv 0=m v 20R 2解得B 2=2mv 0ql 0(3)由图丙可见,只有在两轨迹相交或相切的那些点, 才有相遇的可能性,所以有y 轴上的相切点和 y 轴左侧的相交点.经分析可知,只要a 、b 粒子从O 点出发的时间差满足一定的条件,这些相交或相切的点均能相遇.丙粒子在y 轴右侧的运动半径r 1=mv 0B 0q粒子在y 轴左侧的运动半径r 2=2mv 0B 0q①y 轴上的相切点坐标为[0,-2kmv 0B 0q](k =1,2,3,…) ②y 轴左侧的相交点相遇由丙图可知,OA =AC =OC =r 2可得x A =-r 2sin 60°=-3mv 0B 0q y A =-r 2cos 60°=-mv 0B 0qy 轴左侧的相遇点的坐标[-3mv 0B 0q ,-(2n -1)mv 0B 0q](n =1,2,3,…) 【答案】(1)mv 0ql (2)2mv 0ql 0(3)[0,-2kmv 0B 0q ](k =1,2,3…)和[-3mv 0B 0q ,-(2n -1)mv 0B 0q](n =1,2,3,…) 5.如图所示,两根足够长且平行的光滑金属导轨所在平面与水平面成α=53°角,导轨间接一阻值为3 Ω的电阻R ,导轨电阻忽略不计.在两平行虚线间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场,磁场区域的宽度为d =0.5 m .导体棒a 的质量为m 1=0.1 kg 、电阻为R 1=6 Ω;导体棒b 的质量为m 2=0.2 kg 、电阻为R 2=3 Ω,它们分别垂直导轨放置并始终与导轨接触良好.现从图中的M 、N 处同时将a 、b 由静止释放,运动过程中它们都能匀速穿过磁场区域,且当a 刚出磁场时b 正好进入磁场.(sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,g 取10 m/s 2,a 、b 电流间的相互作用不计),求:(1)在b 穿越磁场的过程中a 、b 两导体棒上产生的热量之比;(2)在a 、b 两导体棒穿过磁场区域的整个过程中,装置上产生的热量;(3)M 、N 两点之间的距离.【解析】(1)由焦耳定律得,Q =I 2Rt ,得Q 1Q 2=I 21R 1t I 22R 2t, 又根据串并联关系得,I 1=13I 2, 解得:Q 1Q 2=29(2)设整个过程中装置上产生的热量为Q由Q =m 1g sin α·d +m 2g sin α·d ,可解得Q =1.2 J(3)设a 进入磁场的速度大小为v 1,此时电路中的总电阻R 总1=(6+3×33+3) Ω=7.5 Ω 由m 1g sin α=B 2L 2v 1R 总1和m 2g sin α=B 2L 2v 2R 总2,可得 v 1v 2=m 1R 总1m 2R 总2=34 又由v 2=v 1+a d v 1,得v 2=v 1+8×0.5v 1由上述两式可得v 21=12(m/s)2,v 22=169v 21M 、N 两点之间的距离Δs =v 222a -v 212a =712m 【答案】(1)29 (2)1.2 J (3)712m 6.如图所示,AB 是倾角为θ=30°的粗糙直轨道,BCD 是光滑的圆弧轨道,AB 恰好在B 点与圆弧相切.圆弧的半径为R .一个质量为m 的物体(可以看作质点)从直轨道上的P 点由静止释放,结果它能在两轨道上做往返运动.已知P 点与圆弧的圆心O 等高,物体与轨道AB 间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g ,求:(1)物体对圆弧轨道的最大压力大小;(2)物体滑回到轨道AB 上距B 点的最大距离;(3)释放点距B 点的距离L ′应满足什么条件,为能使物体能顺利通过圆弧轨道的最高点D .【解析】(1)根据几何关系:PB =R tan θ=3R 从P 点到E 点根据动能定理,有:mgR -μmg cos θ·PB =12mv 2E-0 代入数据:mgR -μmg ·32·3R =12mv 2E 解得:v E =2-3μgR在E 点,根据向心力公式有:F N -mg =m v 2E R解得:F N =3mg -3μmg(2)物体滑回到轨道AB 上距B 点的最大距离x ,根据动能定理,有mg (BP -x )·sin θ-μmg cos θ(BP +x )=0-0代入数据:mg (3R -x )·12-μmg ·32 (3R +x )=0 解得:x =3-3μ3μ+1R (3)刚好到达最高点时,有mg =m v 2R解得:v =gR根据动能定理,有mg (L ′sin θ-R -R cos θ)-μmg cos θ·L ′=12mv 2-0 代入数据:mg (12L ′-R -32R )-μmg ·32 L ′=12mgR 解得:L ′=3R +3R 1-3μ所以L ′≥3R +3R 1-3μ,物体才能顺利通过圆弧轨道的最高点D 【答案】(1)3mg -3μmg (2)3-3μ3μ+1R (3)L ′≥3R +3R 1-3μ 7.如图所示,质量为M 的平板车P 高h ,质量为m 的小物块Q 的大小不计,位于平板车的左端,系统原来静止在光滑水平面地面上.一不可伸长的轻质细绳长为R ,一端悬于Q 正上方高为R 处,另一端系一质量也为m 的小球(大小不计).今将小球拉至悬线与竖直位置成60°角,由静止释放,小球到达最低点时与Q 的碰撞时间极短,且无能量损失,已知Q 离开平板车时速度大小是平板车速度的两倍,Q 与P 之间的动摩擦因数为μ,M ∶m =4∶1,重力加速度为g .求:(1)小物块Q 离开平板车时速度为多大?(2)平板车P 的长度为多少?【解析】(1)小球由静止摆到最低点的过程中,有:mgR (1-cos 60°)=12mv 20解得v 0=gR小球与小物块Q 相撞时,动量守恒,机械能守恒,则有:mv 0=mv 1+mv Q12mv 20=12mv 21+12mv 2Q解得:v 1=0,v Q =v 0=gR二者交换速度,即小球静止下来.Q 在平板车上滑行的过程中,系统的动量守恒,则有mv Q =Mv +m (2v )解得,v =16v Q =gR 6小物块Q 离开平板车时,速度为:2v =gR 3(2)由能量守恒定律,知F f L =12mv 2Q -12Mv 2-12m (2v )2 又F f =μmg解得,平板车P 的长度为L =7R 18μ. 【答案】(1)gR 3 (2)7R 18μ 8.如图所示,间距为L 的平行且足够长的光滑导轨由两部分组成:倾斜部分与水平部分平滑相连,倾角为θ,在倾斜导轨顶端连接一阻值为r 的定值电阻.质量为m 、电阻也为r 的金属杆MN 垂直导轨跨放在导轨上,在倾斜导轨区域加一垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为B 的匀强磁场;在水平导轨区域加另一垂直导轨平面向下、磁感应强度大小也为B 的匀强磁场.闭合开关S ,让金属杆MN 从图示位置由静止释放,已知金属杆运动到水平导轨前,已达到最大速度,不计导轨电阻且金属杆始终与导轨接触良好,重力加速度为g .求:(1)金属杆MN 在倾斜导轨上滑行的最大速率v m ;(2)金属杆MN 在倾斜导轨上运动,速度未达到最大速度v m 前,当流经定值电阻的电流从零增大到I 0的过程中,通过定值电阻的电荷量为q ,求这段时间内在定值电阻上产生的焦耳热Q ;(3)金属杆MN 在水平导轨上滑行的最大距离x m .【解析】(1)金属杆MN 在倾斜导轨上滑行的速度最大时,其受到的合力为零,对其受力分析,可得:mg sin θ-BIL =0根据欧姆定律可得:I =BLv m 2r解得:v m =2mgr sin θB 2L 2(2)设在这段时间内,金属杆运动的位移为x ,由电流的定义可得:q =I Δt根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律得: I =B ΔS 2r Δt =BLx 2r Δt解得:x =2qr BL设电流为I 0时金属杆的速度为v 0,根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律,可得:I 0=BLv 02r此过程中,电路产生的总焦耳热为Q 总,由功能关系可得:mgx sin θ=Q 总+12mv 20定值电阻产生的焦耳热Q =12Q 总 解得:Q =mgqr sin θBL -mI 20r 2B 2L 2 (3)由牛顿第二定律得:BIL =ma由法拉第电磁感应定律、欧姆定律可得:I =BLv 2r可得:B 2L 22r v =m Δv ΔtB 2L 22rv Δt =m Δv , 即B 2L 22r x m=mv m 得:x m =4m 2gr 2sin θB 4L 4【答案】(1)2mgr sin θB 2L 2 (2)mgqr sin θBL -mI 20r 2B 2L 2 (3)4m 2gr 2sin θB 4L 49.如图甲所示,滑块与足够长的木板叠放在光滑水平面上,开始时均处于静止状态.作用于滑块的水平力F 随时间t 变化图象如图乙所示,t =2.0 s 时撤去力F ,最终滑块与木板间无相对运动.已知滑块质量m =2 kg ,木板质量M = 1 kg ,滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.2,取g =10 m/s 2.求:(1)t =0.5 s 时滑块的速度大小;(2)0~2.0 s 内木板的位移大小;(3)整个过程中因摩擦而产生的热量.【解析】(1)木板M 的最大加速度a m =μmg M=4 m/s 2 滑块与木板保持相对静止时的最大拉力F m =(M +m )a m =12 N即F 为6 N 时,M 与m 一起向右做匀加速运动对整体分析有:F =(M +m )a 1v 1=a 1t 1代入数据得:v 1=1 m/s(2)对M :0~0.5 s ,x 1=12a 1t 210.5~2 s ,μmg =Ma 2x 2=v 1t 2+12a 2t 22 则0~2 s 内木板的位移x =x 1+x 2=6.25 m(3)对滑块:0.5~2 s ,F -μmg =ma 2′0~2 s 时滑块的位移x ′=x 1+(v 1t 2+12a 2′t 22) 在0~2 s 内m 与M 相对位移Δx 1=x ′-x =2.25 mt =2 s 时木板速度v 2=v 1+a 2t 2=7 m/s滑块速度v 2′=v 1+a 2′t 2=10 m/s撤去F 后,对M :μmg =Ma 3对m :-μmg =ma 3′当滑块与木板速度相同时保持相对静止,即v 2+a 3t 3=v 2′+a 3′t 3解得t 3=0.5 s该段时间内,M 位移x 3=v 2t 3+12a 3t 23m 位移x 3′=v 2′t 3+12a 3′t 23相对位移Δx 2=x 3′-x 3=0.75 m整个过程中滑块在木板上滑行的相对位移Δx =Δx 1+Δx 2=3 m系统因摩擦产生的热量Q =μmg ·Δx =12 J.【答案】见解析10.如图所示,以O 为圆心、半径为R 的圆形区域内存在垂直圆面向里、磁感应强度为B 的匀强磁场,一粒子源位于圆周上的M 点,可向磁场区域内垂直磁场沿各个方向发射质量为m 、电荷量为-q 的粒子,不计粒子重力,N 为圆周上另一点,半径OM 和ON 间的夹角为θ,且满足tan θ2=0.5.(1)若某一粒子以速率v 1=qBR m,沿与MO 成60°角斜向上方射入磁场,求此粒子在磁场中运动的时间; (2)若某一粒子以速率v 2,沿MO 方向射入磁场,恰能从N 点离开磁场,求此粒子的速率v 2;(3)若由M 点射入磁场各个方向的所有粒子速率均为v 2,求磁场中有粒子通过的区域面积.【解析】(1)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,设轨迹半径为r 1,由牛顿第二定律可得qv 1B =mv 21r 1解得:r 1=mv 1qB=R 粒子沿与MO 成60°角方向射入磁场,设粒子从区域边界P 射出,其运动轨迹如图甲所示.由图中几何关系可知粒子轨迹所对应的圆心角为α=150°甲方法1:故粒子在磁场中的运动时间t =αr 1v 1=mαqB =5m π6qB方法2:粒子运动周期T =2πm Bq粒子在磁场中的运动时间t =150°360°T 得t =5m π6qB(2)粒子以速率v 2沿MO 方向射入磁场,在磁场中做匀速圆周运动,恰好从N 点离开磁场,其运动轨迹如图乙,设粒子轨迹半径为r 2 ,由图中几何关系可得:r 2=R tan θ2=12R乙由牛顿第二定律可得qv 2B =mv 22r 2解得粒子的速度v 2=qBr 2m =qBR 2m(3)粒子沿各个方向以v 2进入磁场做匀速圆周运动时的轨迹半径都为r 2,且不变.由图丙可知,粒子在磁场中通过的面积S 等于以O 3为圆心的扇形MO 3O 的面积S 1、以M 为圆心的扇形MOQ 的面积S 2和以O 点为圆心的圆弧MQ 与直线MQ 围成的面积S 3之和.丙S 1=12π(R 2)2=πR 28S 2=16πR 2 S 3=16πR 2-12×R ×R 2tan 60°=16πR 2-34R 2 则S =1124πR 2-34R 2. 【答案】见解析11.如图所示,一质量为m 的小球C 用轻绳悬挂在O 点,小球下方有一质量为2m 的平板车B 静止在光滑水平地面上,小球的位置比车板略高,一质量为m 的物块A 以大小为v 0的初速度向左滑上平板车,此时A 、C 间的距离为d ,一段时间后,物块A 与小球C 发生碰撞,碰撞时两者的速度互换,且碰撞时间极短,已知物块与平板车间的动摩擦因数为μ ,重力加速度为g ,若A 碰C 之前物块与平板车已达共同速度,求:(1)A 、C 间的距离d 与v 0之间满足的关系式;(2)要使碰后小球C 能绕O 点做完整的圆周运动,轻绳的长度l 应满足什么条件?【解析】(1)A 碰C 前与平板车速度达到相等,由动量守恒定律得:mv 0=(m +2m )v ′,A 碰C 前与平板车速度达到相等,设整个过程A 的位移是x ,由动能定理得:-μmgx =12mv ′2-12mv 20, 联立上式,解得x =4v 209μg, 满足的条件是d ≥4v 209μg(2)A 碰C 后,C 以速度v ′开始做完整的圆周运动,由机械能守恒定律得:12mv ′2=mg ·2l +12mv ″2 小球经过最高点时,有mg ≤mv ″2l, 解得l ≤v 2045 g【答案】(1)d ≥4v 209μg (2)l ≤v 2045g12.如图所示,半径为L 1=2 m 的金属圆环内上、下半圆各有垂直圆环平面的有界匀强磁场,磁感应强度大小均为B 1=10πT .长度也为L 1、电阻为R 的金属杆ab ,一端处于圆环中心,另一端恰好搭接在金属环上,绕着a 端沿逆时针方向匀速转动,角速度为ω=π10rad/s.通过导线将金属杆的a 端和金属环连接到图示的电路中(连接a 端的导线与圆环不接触,图中的定值电阻R 1=R ,滑片P 位于R 2的正中央,R 2的总阻值为4R ),图中的平行板长度为L 2=2 m ,宽度为d =2 m .图示位置为计时起点,在平行板左边缘中央处刚好有一带电粒子以初速度v 0=0.5 m/s 向右运动,并恰好能从平行板的右边缘飞出,之后进入到有界匀强磁场中,其磁感应强度大小为B 2,左边界为图中的虚线位置,右侧及上下范围均足够大.(忽略金属杆与圆环的接触电阻、圆环电阻及导线电阻,忽略电容器的充放电时间,忽略带电粒子在磁场中运动时的电磁辐射的影响,不计平行金属板两端的边缘效应及带电粒子的重力和空气阻力)求:(1)在0~4 s 内,平行板间的电势差U MN ;(2)带电粒子飞出电场时的速度;(3)在上述前提下若粒子离开磁场后不会第二次进入电场,则磁感应强度B 2应满足的条件.【解析】(1)金属杆产生的感应电动势恒为E =12B 1L 21ω=2 V 由串并联电路的连接特点知:E =I ·4R,U 0=I ·2R =E 2=1 V, T 1=2πω=20 s 由右手定则知:在0~4 s 时间内,金属杆ab 中的电流方向为b →a ,则φa >φb , 则在0~4 s 时间内,φM <φN ,U MN =-1 V(2)粒子在平行板电容器内做类平抛运动,在0~T 12时间内,水平方向L 2=v 0·t 1,得t 1=L 2v 0=4 s < T 12竖直方向d 2=12v y t 1 解得:v y =0.5 m/s则粒子飞出电场时的速度大小v =v 20+v 2y =22m/s tan θ=v y v 0=1,所以该速度与水平方向的夹角 θ=45° (3)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,由B 2qv =m v 2r, 得r =mv B 2q由几何关系及粒子在磁场中运动的对称性可知:2r >d 时离开磁场后不会第二次进入电场粒子在平行板中加速得:v y =at 1 ,。
2020届全国金太阳联考新高考押题信息考试(十八)物理试卷
2020届全国金太阳联考新高考押题信息考试(十八)物理★祝你考试顺利★注意事项:1、考试范围:高考考查范围。
2、答题前,请先将自己的姓名、准考证号用0.5毫米黑色签字笔填写在试题卷和答题卡上的相应位置,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
用2B铅笔将答题卡上试卷类型A后的方框涂黑。
3、选择题的作答:每个小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。
写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非选择题答题区域的答案一律无效。
4、主观题的作答:用0.5毫米黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。
写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非主观题答题区域的答案一律无效。
5、选考题的作答:先把所选题目的题号在答题卡上指定的位置用2B铅笔涂黑。
答案用0.5毫米黑色签字笔写在答题卡上对应的答题区域内,写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非选修题答题区域的答案一律无效。
6、保持卡面清洁,不折叠,不破损。
7、本科目考试结束后,请将本试题卷、答题卡、草稿纸一并依序排列上交。
一、选择题;本题共8小题,每小题6分,共4分,在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一项符合目要求第6~8题有多项符合题目要求全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分1.下列说法正确的是()A. 结合能越大的原子核越稳定B. 玻尔的跃迁假设是根据α粒子散射实验分析得出的C. 光电效应揭示了光具有粒子性,康普顿效应揭示了光具有波动性D. β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的【答案】D【解析】【详解】比结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢靠,原子核越稳定,故A错误;为解释氢光谱,玻尔提出了轨道量子化与跃迁假设,故B错误;光电效应与康普顿效应都揭示了光具有粒子性,故C错误;衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的,故D正确。
2.假设一座拱形桥的桥面长度为s,某玩具车匀速通过该拱形桥所用的时间为t,下列说法正确的是()A. 该玩具车通过拱形桥的平均速度为s tB. 该玩具车通过拱形桥的运动速率为s t C. 该玩具车通过拱形桥最高点时,处于超重状态D. 该玩具车通过拱形桥最高点时,重力的瞬时功率不为零【答案】B 【解析】【详解】玩具车做曲线运动,t时间内运动的路程为s,则平均速率为s t,位移不等于s,故平均速度不等于st,故A错误,B正确。
2020高考物理决胜大二轮新高考地区专用版文档:题型技巧方法篇二、考前必知的方法技巧 Word版含解析
二、考前必知的方法技巧1.选择题技巧方法高考物理部分的选择题主要考查对物理概念、物理现象、物理过程和物理规律的认识、理解和应用,题目信息量大、知识覆盖面广、干扰性强、考查方式灵活,能考查学生的多种能力;但难度不会太大,属于保分题目.只有“选择题多拿分,高考才能得高分”,在平时的训练中,针对选择题要做到两个方面:一练准确度:高考中遗憾的不是难题做不出来,而是简单题和中档题做错;平时会做的题目没做对,平时训练一定要重视选择题的正确率.二练速度:提高选择题的答题速度,为攻克后面的非选择题赢得充足时间.解答选择题时除了掌握直接判断和定量计算的常规方法外,还要学会一些非常规巧解妙招,针对题目特点“不择手段”,达到快速解题的目的.技巧1 直接判断法[技巧阐释] 直接判断法适用于推理过程比较简单的题目,通过观察题目中所给出的条件,根据所学知识和规律推出结果,直接判断,确定正确的选项.【典例1】如图所示为氢原子的能级示意图,下列对氢原子在能级跃迁过程中辐射或吸收光子的特征的认识正确的是( )A.处于基态的氢原子可以吸收能量为14 eV的光子使电子电离B.一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时,能辐射出4种不同频率的光子C.一群处于n=2能级的氢原子吸收能量为2 eV 的光子可以跃迁到n=3能级D.用能量为10.3 eV的光子照射,可使处于基态的氢原子跃迁到激发态[答案] A【名师点评】解答本题的关键是知道什么是电离,能级的跃迁满足hν=E m-E n(m>n).注意吸收光子是向高能级跃迁,释放光子是向低能级跃迁,吸收或释放的能量要正好等于能级间的能量差.技巧2 特殊赋值法[技巧阐释] 有些选择题根据题干所描述物理现象的一般情况,难以直接判断选项的正误,可针对题设条件选择一些能反映已知量与未知量的数量关系的特殊值,代入各选项中进行检验,从而得出结论.【典例2】在光滑水平面上,物块a以大小为v的速度向右运动,物块b以大小为u 的速度向左运动,a、b发生弹性正碰.已知a的质量远小于b的质量,则碰后物块a的速度大小是( )A.v B.v+uC.v+2u D.2u-v【名师点评】 本题若用常规方法解,需要对系统列动量守恒与机械能守恒方程,计算过程及讨论极其复杂,若让题目中所涉及的速度分别取特殊值,通过相对简单的分析和计算即可快速进行判断.技巧3 “二级结论”法[技巧阐释] 熟记并巧用一些由基本规律和基本公式导出的结论可以使思维过程简化,提高解题的速度和准确率.【典例3】 如图所示,在竖直平面内有一半圆形轨道,圆心为O ,一小球(可视为质点)从轨道上与圆心等高的 A 点以速度v 0向右水平抛出,落在轨道上的 C 点,已知 OC 与 OA 的夹角为θ,重力加速度为g ,则小球从 A 运动到 C 的时间为( ) A.2v 0g tan θ2 B.v 0g tan θ2 C.v 0g tan θ2 D.2v 0g tan θ2 [答案] A【名师点评】 使用推论法解题时,必须清楚推论是否适用于题目情境.非常实用的推论有:(1)等时圆规律;(2)做平抛运动的物体在某时刻的速度方向的反向延长线过此时水平位移的中点;(3)质量和所带电荷量均不同的同电性带电粒子由静止相继经过相同的加速电场和偏转电场,轨迹重合;(4)直流电路动态变化时有“串反并同”的规律(电源有内阻);(5)平行通电导线同向相吸,异向相斥;(6)带电平行板电容器与电源断开,仅改变极板间的距离不影响极板间的电场强度等.技巧4 等效思维法[技巧阐释] 等效思维法就是要在保持效果或关系不变的前提下,对复杂的研究对象、背景条件、物理过程进行有目的地分解、重组、变换或替代,使它们转换为我们所熟知的、更简单的理想化模型,从而达到简化问题的目的.【典例4】 (多选)如图,一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动.现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场,圆盘开始减速.在圆盘减速过程中,下列说法正确的是( )A .圆盘处于磁场中的部分,靠近圆心处电势高B .所加磁场越强,越易使圆盘停止转动C .若所加磁场反向,圆盘将加速转动D .若所加磁场穿过整个圆盘,圆盘将匀速转动【名师点评】金属圆盘一般有两种等效方式,一是可以将金属圆盘等效看做由无数金属辐条组成,然后用切割观点分析;二是可将金属圆盘看做由无数微小的回路组成,然后分析其中一个微小回路中磁通量的变化,从而确定该回路中的电流情况与受力情况.技巧5 作图分析法[技巧阐释] 物理图象能从整体上反映出两个或两个以上物理量的定性或定量关系,根据题意画出图象,再利用图象分析寻找答案,能够避免繁琐的计算,迅速找出正确选项.【典例5】每隔0.2 s 从同一高度竖直向上抛出一个初速度大小为6 m/s的小球,设小球在空中不相碰.g取10 m/s2,则在抛出点以上能和第3个小球所在高度相同的小球个数为( )A.6 B.7C.8 D.9[答案] B【名师点评】v-t图象隐含信息较多,我们经常借助v-t图象解决有关运动学或动力学问题,而忽视对x-t图象的利用,实际上x-t图象在解决相遇问题时有其独特的作用,解题时要会灵活运用各种图象.技巧6 逆向思维法[技巧阐释] 逆向思维可以使解答过程变得非常简捷,特别适用于选择题的解答,解决物理问题常用的逆向思维有过程逆向、时间反演等.【典例6】在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图如图所示,测速仪发出并接收超声波脉冲信号,根据发出和接收到的信号间的时间差可以测出被测物体的速度.某时刻测速仪发出超声波,同时汽车在离测速仪355 m 处开始做匀减速直线运动.当测速仪接收到反射回来的超声波信号时,汽车在离测速仪335 m 处恰好停下,已知声速为340 m/s,则汽车在这段时间内的平均速度为( )A.5 m/s B.10 m/sC.15 m/s D.20 m/s[答案] B【名师点评】对于匀减速直线运动,往往逆向等同为匀加速直线运动.可以利用逆向思维法的物理情境还有斜上抛运动,利用最高点的速度特征,将其逆向等同为平抛运动.技巧7 整体法和隔离法[技巧阐释] 对于不要求讨论系统内部物体之间相互作用力的问题,首选整体法;如果要考虑系统内部各个物体之间的相互作用力,则必须使用隔离法.整体法常常和隔离法交替使用,一般采用先整体后隔离的方法.【典例7】 水平铁轨上有一列由8节车厢组成的动车组.沿动车组前进的方向,每相邻两节车厢中有一节自带动力的车厢(动车)和一节不带动力的车厢(拖车).该动车组在水平铁轨上匀加速行驶时,每节动车的动力装置均提供大小为 F 的牵引力,每节车厢所受的阻力均为f ,每节车厢的质量均为 m ,则第4节车厢与第5节车厢水平连接装置之间的相互作用力大小为( )A .0B .2FC .2(F -f )D .2(F -2f ) [答案] A【名师点评】 整体法一般适用于连接体问题、叠罗汉式木块问题,适用于不需要求解内力的问题.本题中先将8节车厢作为一个整体研究,然后再隔离前4节车厢研究.技巧8 对称分析法[技巧阐释] 当研究对象在结构或相互作用上,物理过程在时间和空间上以及物理量在分布上具有对称性时,宜采用对称法解决.常见的对称情况有物体做竖直上抛运动的对称性,点电荷在电场中运动的对称性,带电粒子在匀强磁场中运动轨迹的对称性等.【典例8】 如图所示,一边长为 L 的正方体绝缘体上均匀分布着电荷量为 Q 的电荷,在垂直于左、右面且过正方体中心 O 的轴线上有 a 、b 、c 三个点,a 和 b 、b 和 O 、O 和 c 间的距离均为 L ,在 a 点处固定一电荷量为 q (q <0) 的点电荷. k 为静电力常量,已知 b 点处的场强为零,则 c 点处场强的大小为( ) A.8kq 9L 2 B .k Q L 2C .k q L2D.10kq9L 2 [答案] D 【名师点评】 一般来说,非点电荷的电场强度在中学范围内不能直接求解,但若巧妙地运用对称法和电场的叠加原理,则能使问题顺利得到解决.在高中阶段,关于电场、磁场的新颖试题的情境往往有对称的特点,所以常常用对称法结合矢量叠加原理求解.技巧9 筛选排除法[技巧阐释] 排除法主要适用于选项中有相互矛盾或有完全肯定、完全否定的说法的选择题(如电磁感应中图象的识别、某一物理量大小的确定等).【典例9】 如图所示,宽度均为d 且足够长的两相邻条形区域内,分别存在磁感应强度大小为 B 、方向相反的匀强磁场.总电阻为R ,边长为433d 的等边三角形金属框的 AB 边与磁场边界平行,金属框从图示位置沿垂直于AB边向右的方向做匀速直线运动.取逆时针方向电流为正,从金属框C端刚进入磁场开始计时,下列关于框中产生的感应电流随时间变化的图象正确的是( )[答案] A【名师点评】本题巧妙地使用面积排除法,这是一般学生想不到的,要学会从不同方面判断或从不同角度思考与推敲.运用排除法解题时,对于完全肯定或完全否定的选项,可通过举反例的方式排除;对于相互矛盾的选项,最多只有一项是正确的.技巧10 类比分析法[技巧阐释] 类比分析法是将两个(或两类)研究对象进行对比,根据它们在某些方面有相同或相似的属性,进一步推断它们在其他方面也可能有相同或相似的属性的一种思维方法.解决一些物理情境新颖的题目时可以尝试使用这种方法.【典例10】 (多选)如图,一带负电的油滴在匀强电场中运动,其轨迹在竖直平面(纸面)内,且关于过轨迹最低点P的竖直线对称,忽略空气阻力.由此可知( )A.Q点的电势比P点高B.油滴在Q点的动能比它在P点的大C.油滴在Q点的电势能比它在P点的大D.油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小[答案] AB【名师点评】本题的突破口是类比重力场中斜抛运动的模型分析带电体的运动.斜抛运动所受合力的方向竖直向下,类比可知油滴所受合力方向竖直向上.技巧11 假设判断法[技巧阐释] 利用假设法可以方便地对问题进行分析、推理、判断.恰当地运用假设,可以起到化拙为巧、化难为易的效果.物理解题中的假设,从内容要素来看有参量假设、现象假设和过程假设等,从运用策略来看有极端假设、反面假设和等效假设等.【典例11】如图所示是发电厂通过升压变压器升压进行远距离输电,接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图.图中变压器均可视为理想变压器,图中电表均为理想交流电表.设发电厂输出的电压一定,两条输电线总电阻用R0表示,滑动变阻器R相当于用户用电器,用电器增加时,相当于R接入电路的阻值变小,则当进入用电高峰期时( )A.电压表V1、V2的读数均不变,电流表A2的读数增大,电流表A1的读数减小B.电压表V3、V4的读数均减小,电流表A2的读数增大,电流表A3的读数减小C.电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变D.线路损耗功率不变[答案] C【名师点评】此题是远距离输电与电路的动态分析结合的题目,涉及变量较多,答题时可对某一变量进行假设,通过推理反证有些假设不成立,从而分析出正确结果.技巧12 极限思维法[技巧阐释] 在某些变化过程中,若我们采取极限思维的方法,将发生的物理变化过程推向极端,就能把比较隐蔽的条件暴露出来,从而迅速得出结论.极限法只有在变量发生单调、连续变化,并存在理论极限时才适用.【典例12】如图所示,一不可伸长的轻质细绳跨过定滑轮后,两端分别悬挂质量为m1和m2的物体A和B.若滑轮有一定大小,质量为m且分布均匀,滑轮转动时与绳之间无相对滑动,不计滑轮与轴之间的摩擦.设细绳对A的拉力大小为T1,已知下列四个关于T1的表达式中有一个是正确的.请你根据所学的物理知识,通过一定的分析,判断正确的表达式是( )A.T1=(m+2m2)m1gm+2(m1+m2)B.T1=(m+2m1)m1gm+4(m1+m2)C.T1=(m+4m2)m1gm+2(m1+m2)D.T1=(m+4m1)m2gm+4(m1+m2)[答案] C【名师点评】题目中滑轮有质量,同学们接触的题目中大部分是轻质滑轮,质量不计,做选择题时不妨将物理量的值推向极限(如本题中将m推向0),按照常规题型去求解,解得结果后看看哪个选项符合即可.2.实验题技巧方法技巧1 抓好基础《考试大纲》除了明确12个必考实验、4个选考实验外,还强调了仪器的正确使用、误差问题的重要性及有效数字的应用,这些相对于当下创新的实验命题来说就是基础.所以像刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、打点计时器、电流表、电压表、多用电表等,要熟练掌握它们的使用方法和读数规则,要防止在估读、结果的有效数字和单位上出错.【典例1】 (1)图甲中游标卡尺的读数为________mm,图乙中螺旋测微器的读数为________mm.(2)某同学用多用电表的欧姆挡来测量一电压表的内阻,器材如图丙所示.先将选择开关旋至“×10”挡,红、黑表笔短接调零后进行测量,红表笔应接电压表的________(选填“+”或“-”)接线柱,结果发现欧姆表指针偏角太小,则应将选择开关旋至________(选填“×1”或“×100”)挡并________,最终测量结果如图丁所示,则电压表的电阻为________ Ω.[答案] (1)29.8 0.880(2)-×100 重新进行欧姆调零 3 000【名师点评】 对于基本仪器,正确读数必须做到以下三点(1)要注意量程.(2)要弄清所选量程对应的每一大格和每一小格所表示的值.(3)要掌握需要估读的基本仪器的读数原则.读数的基本原则:最小刻度是“1”的仪器,要求读到最小刻度后再往下估读一位;最小刻度是“2”和“5”的仪器,只要求读到最小刻度所在的这一位并按其最小刻度的12或15进行估读,不再往下估读. 技巧2 重视理解《考试大纲》中规定的实验以及教材中的演示实验是高考创新实验的命题根源,这就要求我们在高考实验备考中紧扣教材中的实验,弄清和掌握教材中每一个实验的实验原理、实验步骤、数据处理、误差分析等,对每一个实验都应做到心中有数,并且能融会贯通.【典例2】 某同学利用如图所示的装置测量小木块与接触面间的动摩擦因数,已知小木块与斜面和水平面之间的动摩擦因数相同,小木块从斜面上的A 点由静止滑下,经过斜面的最低点B 到达水平面上的C 点静止,A 、C 两点间的水平距离为x ,小木块可视为质点,回答下列问题:(1)已知小木块的质量为m ,重力加速度大小为g ,若动摩擦因数为μ,由A 点运动到C 点的过程中,克服摩擦力做的功W f 与x 之间的关系式为W f =________.(2)为尽量简便地测量小木块与接触面间的动摩擦因数,下列物理量需要测量的是________.A .小木块的质量mB .斜面的倾角θC .A 、B 两点间的距离D .A 、C 两点间的竖直高度差hE .A 、C 两点间的水平距离x(3)利用上述测量的物理量,写出测量的动摩擦因数μ=________.(4)小木块运动到B 点时,由于与水平面的作用,竖直方向的分速度会损失,将导致测量的动摩擦因数与实际动摩擦因数相比________(填“偏大”“相等”或“偏小”).[答案] (1)μmgx (2)DE (3)h x(4)偏大【名师点评】 从全国卷命题情况看,直接考教材中的操作、原理的试题相对较少,或多或少都有变化,但是为了确保高考的稳定性、连续性,这种变化也是科学规范的,不会大起大落,所以“以教材为本”是解决此类问题的关键,斜面、小木块都是常规器材,但是在本题中用来测量动摩擦因数,这些小变化充分体现了“源于教材高于教材”的命题理念.技巧3 变化创新《考试大纲》中的实验能力提到:“能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题,包括简单的设计性实验.”所以从仪器的使用、装置的改造、电路的设计、数据的灵活处理等方面进行变通和拓展是复习中必须经历的一个过程,要对各个实验的原理、方法进行合理迁移,类似的实验要多比较分析.【典例3】 利用如图甲所示的电路测量某电池的内阻,其中AB为一段粗细均匀的铅笔芯,笔芯上套有一金属滑环P (宽度和电阻不计,与笔芯接触良好并可自由移动).实验器材还有:标准电池(电动势为E 0,内阻不计),电阻箱(最大阻值为99.99 Ω),灵敏电流计G(量程为0~600 μA),待测电池(电动势E x 小于E 0,内阻r x 未知),开关3个,刻度尺等.主要实验步骤如下:a .测量出铅笔芯A 、B 两端点间的距离L 0;b .将电阻箱调至某一阻值R ,闭合开关S 1、S 2、S 3,移动滑环P 使电流计G 示数为零,测量出此时A 、P 之间的长度L ;c .改变电阻箱的阻值R ,重复步骤b ,记录下多组R 及对应的L 值.回答以下问题:(1)移动滑环P 使G 的示数为零,此时AP 两端的电压与电阻箱两端的电压U R 相等,则U R =________(用L 、L 0、E 0表示).(2)利用记录的多组R 、L 数据,作出1L -1R 图象如图乙所示,则1L 随1R 变化的关系式为1L=________(用E x 、r x 、E 0、L 0、R 表示),待测电池的内阻r x =________Ω(结果保留两位有效数字).(3)在步骤b 的操作过程中,若无论怎样移动滑环P ,也无法使G 的示数为零,经检查发现,有一个开关未闭合,你认为未闭合的开关是________(填“S 1”“S 2”或“S 3”).(4)本实验中若标准电池的内阻不可忽略,则待测电池内阻的测量结果将________(填“偏大”“不变”或“偏小”).[答案] (1)LL0E0(2)E0r xE x L0·1R+E0E x L01.1(或1.0或1.2) (3)S1(4)不变【名师点评】实验创新是新课标的特色之一,就创新而言,可以是实验原理的创新,实验器材的重组创新,器材的变更创新,也可以是数据分析和处理的创新,所以在训练中归类找出共性构建模型,如测电阻模型等,找出差异防止错误是应对创新问题的良策.3.计算题技巧方法物理计算题历来是高考拉分题,试题综合性强,涉及物理过程较多,所给物理情境较复杂,物理模型较模糊甚至很隐蔽,运用的物理规律也较多,对考生的各项能力要求很高,为了在物理计算题上得到理想的分值,应做到细心审题、用心析题、规范答题.技巧一细心审题,做到一“看”二“读”三“思”1.看题“看题”是从题目中获取信息的最直接的方法,一定要全面、细心,看题时不要急于求解,对题中关键的词语要多加思考,搞清其含义,对特殊字、句、条件要用着重号加以标注;不能错看或漏看题目中的条件,重点要看清题中隐含的物理条件、括号内的附加条件等.2.读题“读题”就是默读试题,是物理信息内化的过程,它能解决漏看、错看等问题.不管试题难易如何,一定要怀着轻松的心情去默读一遍,逐字逐句研究,边读边思索、边联想,以弄清题中所涉及的现象和过程,排除干扰因素,充分挖掘隐含条件,准确还原各种模型,找准物理量之间的关系.3.思题“思题”就是充分挖掘大脑中所储存的知识信息,准确、全面、快速地思考,清楚各物理过程的细节、内在联系、制约条件等,进而得出解题的全景图.【典例1】某工厂为实现自动传送工件设计了如图所示的传送装置,由一个水平传送带AB和倾斜传送带CD组成.水平传送带长度L AB=4 m,倾斜传送带长度L CD=4.45 m,倾角为θ=37°.传送带AB和CD通过一段极短的光滑圆弧板过渡.AB传送带以v1=5 m/s的恒定速率顺时针运转,CD传送带静止.已知工件与传送带之间的动摩擦因数均为μ=0.5,重力加速度g=10 m/s2.现将一个工件(可视为质点)无初速度地放在水平传送带最左端A点处.已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.求:(1)工件从A端开始第一次被传送到CD传送带上,工件上升的最大高度和从开始到上升到最大高度的过程中所用的时间.(2)要使工件恰好被传送到CD传送带最上端,CD传送带沿顺时针方向运转的速度v2的大小.(v2<v1)[思路点拨] “看题”时要注意:①AB传送带顺时针运转,第(1)问中CD传送带静止,第(2)问中CD传送带顺时针运转;②工件与传送带之间的动摩擦因数均为μ=0.5;③工件无初速度地放在水平传送带最左端.“读题”时可获取的信息:工件放到水平传送带上后在摩擦力作用下做匀加速运动,需要先判断匀加速运动的位移与水平传送带长度的关系.“思题”时应明确:①若匀加速运动的位移大于或等于水平传送带的长度,工件一直加速;若匀加速运动的位移小于水平传送带的长度,则工件先加速到等于传送带的速度后做匀速运动.工件滑上静止的传送带后在重力和滑动摩擦力作用下做匀减速运动.②可利用牛顿第二定律、匀变速直线运动规律列方程解得第(2)问中CD传送带沿顺时针方向运转的速度v2的大小.[答案] (1)0.75 m 1.8 s (2)4 m/s技巧二用心析题,做到一“明”二“析”三“联”1.明过程——快速建模在审题已获取一定信息的基础上,要对研究对象的各个运动过程进行剖析,确定每一个过程对应的物理模型、规律及各过程间的联系.2.析情境——一目了然认真阅读题目、分析题意、搞清题述物理状态及过程,有的题目可用简图(示意图、运动轨迹、受力分析图、等效图等)将这些状态及过程表示出来,以展示题述物理情境、物理模型,使物理过程更为直观、物理特征更加明显,进而快速简便解题.3.联规律——准确答题解答物理计算题时,在透彻分析题给物理情境的基础上,灵活选用规律,如力学计算题可用力的观点,即牛顿运动定律与运动学公式等求解;可用能量观点,即动能定理、机械能守恒定律和能量守恒定律等求解;也可以用动量观点,即动量定理、动量守恒定律等求解.【典例2】如图所示,带电荷量为q=+2×10-3C、质量为m=0.1 kg的小球B静置于光滑的水平绝缘板右端,板的右侧空间有范围足够大、方向水平向左、电场强度E=103N/C 的匀强电场.与B球形状相同、质量为0.3 kg 的绝缘不带电小球A以初速度v0=10 m/s向B运动,两球发生弹性碰撞后均逆着电场线的方向进入电场,在电场中两球又发生多次弹性碰撞,已知每次碰撞时间极短,小球B的电荷量始终不变,取重力加速度g=10 m/s2.求:(1)第一次碰撞后瞬间两小球的速度大小;(2)第二次碰撞前瞬间小球B的动能;(3)第三次碰撞的位置.[思路点拨] (1)A、B两球在电场外发生第一次碰撞,选取A、B两个小球为一个系统,根据弹性碰撞模型运用动量守恒定律和系统机械能守恒定律列方程求解.(2)碰后A、B两球进入电场,竖直方向上两者相对静止,均做自由落体运动;水平方向上,A做匀速直线运动,B做匀减速直线运动,利用相关知识列方程求出第二次碰撞前瞬间小球B的动能;每次碰撞时间极短,因此可认为第二次碰撞时水平方向上动量守恒,运用动量守恒定律和系统机械能守恒定律列方程求解出碰撞后两球的速度.(3)分析第二次碰撞后两球的运动情况,运用运动学知识求出第三次碰撞的位置.运用动量守恒定律和运动学规律列方程时要注意正方向的选取.[答案] (1)v1=5 m/s v2=15 m/s (2)E k B=6.25 J(3)在第一次碰撞点右方5 m,下方20 m处技巧三规范答题,做到一“有”二“分”三“准”1.有必要的文字说明必要的文字说明是在对题目完整解答的过程中不可缺少的,它能使解题思路清晰明了,让阅卷老师一目了然,是获取高分的必要条件之一,主要包括:(1)研究的对象、研究的过程或状态的说明.(2)题中物理量要用题中的符号,非题中的物理量或符号,一定要用假设的方式进行说明.(3)题目中的一些隐含条件或临界条件分析出来后,要加以说明.(4)所列方程的依据及名称要进行说明.(5)规定的正方向、零势能点及所建立的坐标系要进行说明.(6)对题目所求或所问要有明确的答复,对所求结果的物理意义要进行说明.2.分步列式、联立求解解答高考试题一定要分步列式,因高考阅卷实行按步骤给分,每一步的关键方程都是得分点.分步列式一定要注意以下几点:(1)列原始方程,即与原始规律、公式相对应的具体形式,而不是移项变形后的公式.(2)方程中的字母要与题目中的字母吻合,同一字母的物理意义要唯一.出现同类物理量,要用不同的下标或上标区分.(3)列纯字母方程,方程全部采用物理量符号和常用字母表示(例如位移x、重力加速度g等).(4)依次列方程,不要方程中套方程,也不要写连等式或综合式子.(5)所列方程式尽量简洁,多个方程式要标上序号,以便联立求解.3.准确结果,必要演算解答物理计算题一定要有必要的演算过程,并明确最终结果,具体要注意:(1)演算时一般要从列出的一系列方程,推导出结果的计算式,然后代入数据并写出结。
2020年高考物理二轮复习精品考点专题18 解答计算题方法与技巧(高考押题)(解析版)
高考押题专练1.如下图所示,两个完全相同的质量为m的木板A、B置于水平地面上,它们的间距s=2.88m.质量为2m,大小可忽略的物块C置于A板的左端.C与A之间的动摩擦因数μ1=0.22,A、B与水平地面之间的动摩擦因数为μ2=0.10,最大静摩擦力可以认为等于滑动摩擦力.开始时,三个物体处于静止状态.现给C施加一个水平向右、大小为25mg的恒力F,假定木板A、B碰撞时间极短且碰撞后粘连在一起,要使C最终不脱离木板,每块木板的长度至少应为多少?【解析】第一阶段拉力F小于C、A间最大静摩擦力,因此C、A共同加速到与B相碰.该过程对C、A用动能定理有(F-μ2·3mg)s=32mv21解得v1=80.3m/s.A、B相碰瞬间,A、B系统动量守恒mv1=(m+m)v2碰后共同速度v2=40.3m/s.C在AB上滑行全过程,A、B、C系统所受合外力为零,动量守恒,C到B右端时恰好达到共同速度,即2mv1+2mv2=4mv因此共同速度v=60.3m/s.C在A、B上滑行全过程用能量守恒得F·2L=12×4mv2-(12×2mv21+12×2mv22)+μ1·2mg·2L代入数据解得L=0.3m.【答案】0.3m2.如下图甲所示,一边长L=0.5m,质量m=0.5kg的正方形金属线框,放在光滑绝缘的水平面上,整个装置处在方向竖直向下、磁感应强度B=0.8T的匀强磁场中.金属线框的一个边与磁场的边界MN重合,在水平拉力作用下由静止开始向右运动,经过t=0.5s线框被拉出磁场.测得金属线框中的电流I随时间变化的图象如图乙所示,在金属线框被拉出磁场的过程中.(1)求通过线框导线截面的电量及该金属框的电阻;(2)写出水平力F 随时间t 变化的表达式;(3)若已知在拉出金属框的过程中水平拉力做功1.10J ,求此过程中线框产生的焦耳热.【解析】(1)根据题图乙知,在t =0.5s 时间内通过金属框的平均电流I =0.50A ,于是通过金属框的电量q =I t =0.25C.由平均感应电动势E =BL 2t ,平均电流I =E R ,通过金属框的电量q =I t ,得q =BL 2R,于是金属框的电阻R =BL 2q=0.80Ω.(2)由题图乙知金属框中感应电流线性增大,说明金属框运动速度线性增加,即金属框被匀加速拉出磁场.又知金属框在t =0.5s 时间内运动距离L =0.5m ,由L =12at 2得加速度a =2L t2=4m/s 2.由图乙知金属框中感应电流随时间变化规律为I =kt ,其中比例系数k =2.0A/s.于是安培力F A 随时间t 变化规律为F A =BIL =kBLt由牛顿运动定律得F -F A =ma ,所以水平拉力F =F A +ma =ma +kBLt代入数据得水平拉力随时间变化规律为F =2+0.8t (单位为“N”)(3)根据运动情况知金属框离开磁场时的速度v =2aL =2m/s.由能量守恒知,此过程中金属框产生的焦耳热Q =W F -12mv 2=0.1J.【答案】(1)0.25C 0.80Ω(2)F =2+0.8t (单位为“N”)(3)0.1J3.如图所示,竖直平面内轨道ABCD 的质量M =0.4kg ,放在光滑水平面上,其中AB 段是半径R =0.4m 的光滑14圆弧,在B 点与水平轨道BD 相切,水平轨道的BC 段粗糙,动摩擦因数μ=0.4,长L =3.5m ,C 点右侧轨道光滑,轨道的右端连一轻弹簧.现有一质量m =0.1kg 的小物体(可视为质点)在距A 点高为H =3.6m 处由静止自由落下,恰沿A 点滑入圆弧轨道(g =10m/s 2).求:(1)ABCD 轨道在水平面上运动的最大速率;(2)小物体第一次沿轨道返回到A 点时的速度大小.【解析】(1)由题意分析可知,当小物体运动到圆弧最低点B 时轨道的速率最大,设为v m ,假设此时小物体的速度大小为v ,则小物体和轨道组成的系统水平方向动量守恒:以初速度的方向为正方向;由动量守恒定律可得:Mv m =mv由机械能守恒得:mg (H +R )=12Mv 2m +12mv 2解得:v m =2.0m/s(2)由题意分析可知,小物体第一次沿轨道返回到A 点时小物体与轨道在水平方向的分速度相同,设为v x ,假设此时小物体在竖直方向的分速度为v y ,则对小物体和轨道组成的系统,由水平方向动量守恒得:(M +m )v x =0由能量守恒得:mgH =12(M +m )v 2x +12mv 2y +μmg 2L 解得v x =0;v y =4.0m/s故小物体第一次沿轨道返回到A 点时的速度大小v A =v 2x +v 2y =16m/s =4m/s【答案】(1)2.0m/s (2)4m/s4.控制带电粒子的运动在现代科学实验、生产生活、仪器电器等方面有广泛的应用.现有这样一个简化模型:如图所示,y 轴左、右两边均存在方向垂直纸面向里的匀强磁场,右边磁场的磁感应强度始终为左边的2倍.在坐标原点O 处,一个电荷量为+q 、质量为m 的粒子a ,在t =0时以大小为v 0的初速度沿x 轴正方向射出,另一与a 相同的粒子b 某时刻也从原点O 以大小为v 0的初速度沿x 轴负方向射出.不计粒子重力及粒子间的相互作用,粒子相遇时互不影响.(1)若a 粒子能经过坐标为(32l ,12l )的P 点,求y 轴右边磁场的磁感应强度B 1;(2)为使粒子a 、b 能在y 轴上Q (0,-l 0)点相遇,求y 轴右边磁场的磁感应强度的最小值B 2;(3)若y 轴右边磁场的磁感应强度为B 0,求粒子a 、b 在运动过程中可能相遇的坐标值.【解析】(1)设a 粒子在y 轴右侧运动的半径为R 1,由几何关系有(R 1-12l )2+(32l )2=R 21甲由于B 1qv 0=m v 20R 1解得B 1=mv 0ql(2)B 2最小,说明Q 点是a 、b 粒子在y 轴上第一次相遇的点,由图乙可知,a 、b 粒子同时从O 点出发,且粒子在y 轴右侧运动的圆周运动半径乙R 2=l 02又B 2qv 0=mv 20R 2解得B 2=2mv 0ql 0(3)由图丙可见,只有在两轨迹相交或相切的那些点,才有相遇的可能性,所以有y 轴上的相切点和y 轴左侧的相交点.经分析可知,只要a 、b 粒子从O 点出发的时间差满足一定的条件,这些相交或相切的点均能相遇.丙粒子在y 轴右侧的运动半径r 1=mv 0B 0q粒子在y 轴左侧的运动半径r 2=2mv 0B 0q①y 轴上的相切点坐标为[0,-2kmv 0B 0q](k =1,2,3,…)②y 轴左侧的相交点相遇由丙图可知,OA =AC =OC =r 2可得x A =-r 2sin 60°=-3mv 0B 0qy A =-r 2cos 60°=-mv 0B 0q y 轴左侧的相遇点的坐标[-3mv 0B 0q ,-(2n -1)mv 0B 0q](n =1,2,3,…)【答案】(1)mv 0ql(2)2mv 0ql 0(3)[0,-2kmv 0B 0q ](k =1,2,3…)和[-3mv 0B 0q ,-(2n -1)mv 0B 0q](n =1,2,3,…)5.如图所示,两根足够长且平行的光滑金属导轨所在平面与水平面成α=53°角,导轨间接一阻值为3Ω的电阻R ,导轨电阻忽略不计.在两平行虚线间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场,磁场区域的宽度为d =0.5m .导体棒a 的质量为m 1=0.1kg 、电阻为R 1=6Ω;导体棒b 的质量为m 2=0.2kg 、电阻为R 2=3Ω,它们分别垂直导轨放置并始终与导轨接触良好.现从图中的M 、N 处同时将a 、b 由静止释放,运动过程中它们都能匀速穿过磁场区域,且当a 刚出磁场时b 正好进入磁场.(sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,g 取10m/s 2,a 、b 电流间的相互作用不计),求:(1)在b 穿越磁场的过程中a 、b 两导体棒上产生的热量之比;(2)在a 、b 两导体棒穿过磁场区域的整个过程中,装置上产生的热量;(3)M 、N 两点之间的距离.【解析】(1)由焦耳定律得,Q =I 2Rt ,得Q 1Q 2=I 21R 1t I 22R 2t,又根据串并联关系得,I 1=13I 2,解得:Q 1Q 2=29(2)设整个过程中装置上产生的热量为Q由Q =m 1g sin α·d +m 2g sin α·d ,可解得Q =1.2J(3)设a 进入磁场的速度大小为v 1,此时电路中的总电阻R 总1=(6+3×33+3)Ω=7.5Ω由m 1g sin α=B 2L 2v 1R 总1和m 2g sin α=B 2L 2v 2R 总2,可得v 1v 2=m 1R 总1m 2R 总2=34又由v 2=v 1+a d v 1,得v 2=v 1+8×0.5v 1由上述两式可得v 21=12(m/s)2,v 22=169v 21M 、N 两点之间的距离Δs =v 222a -v 212a =712m 【答案】(1)29(2)1.2J (3)712m 6.如图所示,AB 是倾角为θ=30°的粗糙直轨道,BCD 是光滑的圆弧轨道,AB 恰好在B 点与圆弧相切.圆弧的半径为R .一个质量为m 的物体(可以看作质点)从直轨道上的P 点由静止释放,结果它能在两轨道上做往返运动.已知P 点与圆弧的圆心O 等高,物体与轨道AB 间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g ,求:(1)物体对圆弧轨道的最大压力大小;(2)物体滑回到轨道AB 上距B 点的最大距离;(3)释放点距B 点的距离L ′应满足什么条件,为能使物体能顺利通过圆弧轨道的最高点D .【解析】(1)根据几何关系:PB =R tan θ=3R 从P 点到E 点根据动能定理,有:mgR -μmg cos θ·PB =12mv 2E -0代入数据:mgR -μmg ·32·3R =12mv 2E 解得:v E =2-3μgR在E 点,根据向心力公式有:F N -mg =m v 2ER解得:F N =3mg -3μmg(2)物体滑回到轨道AB 上距B 点的最大距离x ,根据动能定理,有mg (BP -x )·sin θ-μmg cos θ(BP +x )=0-0代入数据:mg (3R -x )·12-μmg ·32(3R +x )=0解得:x =3-3μ3μ+1R(3)刚好到达最高点时,有mg =mv 2R 解得:v =gR根据动能定理,有mg (L ′sin θ-R -R cos θ)-μmg cos θ·L ′=12mv 2-0代入数据:mg (12L ′-R -32R )-μmg ·32L ′=12mgR 解得:L ′=3R +3R 1-3μ所以L ′≥3R +3R 1-3μ,物体才能顺利通过圆弧轨道的最高点D【答案】(1)3mg -3μmg (2)3-3μ3μ+1R(3)L ′≥3R +3R1-3μ7.如图所示,质量为M 的平板车P 高h ,质量为m 的小物块Q 的大小不计,位于平板车的左端,系统原来静止在光滑水平面地面上.一不可伸长的轻质细绳长为R ,一端悬于Q 正上方高为R 处,另一端系一质量也为m 的小球(大小不计).今将小球拉至悬线与竖直位置成60°角,由静止释放,小球到达最低点时与Q 的碰撞时间极短,且无能量损失,已知Q 离开平板车时速度大小是平板车速度的两倍,Q 与P 之间的动摩擦因数为μ,M ∶m =4∶1,重力加速度为g .求:(1)小物块Q 离开平板车时速度为多大?(2)平板车P 的长度为多少?【解析】(1)小球由静止摆到最低点的过程中,有:mgR (1-cos 60°)=12mv 20解得v 0=gR小球与小物块Q 相撞时,动量守恒,机械能守恒,则有:mv 0=mv 1+mv Q12mv 20=12mv 21+12mv 2Q 解得:v 1=0,v Q =v 0=gR二者交换速度,即小球静止下来.Q 在平板车上滑行的过程中,系统的动量守恒,则有mv Q =Mv +m (2v )解得,v =16v Q =gR 6小物块Q 离开平板车时,速度为:2v =gR 3(2)由能量守恒定律,知F f L =12mv 2Q -12Mv 2-12m (2v )2又F f =μmg解得,平板车P 的长度为L =7R 18μ.【答案】(1)gR3(2)7R 18μ8.如图所示,间距为L 的平行且足够长的光滑导轨由两部分组成:倾斜部分与水平部分平滑相连,倾角为θ,在倾斜导轨顶端连接一阻值为r 的定值电阻.质量为m 、电阻也为r 的金属杆MN 垂直导轨跨放在导轨上,在倾斜导轨区域加一垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为B 的匀强磁场;在水平导轨区域加另一垂直导轨平面向下、磁感应强度大小也为B 的匀强磁场.闭合开关S ,让金属杆MN 从图示位置由静止释放,已知金属杆运动到水平导轨前,已达到最大速度,不计导轨电阻且金属杆始终与导轨接触良好,重力加速度为g .求:(1)金属杆MN 在倾斜导轨上滑行的最大速率v m ;(2)金属杆MN 在倾斜导轨上运动,速度未达到最大速度v m 前,当流经定值电阻的电流从零增大到I 0的过程中,通过定值电阻的电荷量为q ,求这段时间内在定值电阻上产生的焦耳热Q ;(3)金属杆MN 在水平导轨上滑行的最大距离x m .【解析】(1)金属杆MN 在倾斜导轨上滑行的速度最大时,其受到的合力为零,对其受力分析,可得:mg sin θ-BIL =0根据欧姆定律可得:I =BLv m 2r解得:v m =2mgr sin θB 2L 2(2)设在这段时间内,金属杆运动的位移为x ,由电流的定义可得:q =I Δt 根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律得:I =B ΔS 2r Δt =BLx2r Δt解得:x =2qr BL设电流为I 0时金属杆的速度为v 0,根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律,可得:I 0=BLv 02r此过程中,电路产生的总焦耳热为Q 总,由功能关系可得:mgx sin θ=Q 总+12mv 20定值电阻产生的焦耳热Q =12Q 总解得:Q =mgqr sin θBL -mI 20r 2B 2L 2(3)由牛顿第二定律得:BIL =ma由法拉第电磁感应定律、欧姆定律可得:I =BLv2r可得:B 2L 22r v =m Δv ΔtB 2L 22rv Δt =m Δv ,即B 2L 22rx m =mv m 得:x m =4m 2gr 2sin θB 4L 4【答案】(1)2mgr sin θB 2L 2(2)mgqr sin θBL -mI 20r 2B 2L 2(3)4m 2gr 2sin θB 4L 49.如图甲所示,滑块与足够长的木板叠放在光滑水平面上,开始时均处于静止状态.作用于滑块的水平力F 随时间t 变化图象如图乙所示,t =2.0s 时撤去力F ,最终滑块与木板间无相对运动.已知滑块质量m =2kg ,木板质量M =1kg ,滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.2,取g =10m/s 2.求:(1)t =0.5s 时滑块的速度大小;(2)0~2.0s 内木板的位移大小;(3)整个过程中因摩擦而产生的热量.【解析】(1)木板M 的最大加速度a m =μmg M=4m/s 2滑块与木板保持相对静止时的最大拉力F m =(M +m )a m =12N即F 为6N 时,M 与m 一起向右做匀加速运动对整体分析有:F =(M +m )a 1v 1=a 1t 1代入数据得:v 1=1m/s(2)对M :0~0.5s ,x 1=12a 1t 210.5~2s ,μmg =Ma 2x 2=v 1t 2+12a 2t 22则0~2s 内木板的位移x =x 1+x 2=6.25m(3)对滑块:0.5~2s ,F -μmg =ma 2′0~2s 时滑块的位移x ′=x 1+(v 1t 2+12a 2′t 22)在0~2s 内m 与M 相对位移Δx 1=x ′-x =2.25mt =2s 时木板速度v 2=v 1+a 2t 2=7m/s滑块速度v 2′=v 1+a 2′t 2=10m/s撤去F 后,对M :μmg =Ma 3对m :-μmg =ma 3′当滑块与木板速度相同时保持相对静止,即v 2+a 3t 3=v 2′+a 3′t 3解得t 3=0.5s该段时间内,M 位移x 3=v 2t 3+12a 3t 23m 位移x 3′=v 2′t 3+12a 3′t 23相对位移Δx 2=x 3′-x 3=0.75m整个过程中滑块在木板上滑行的相对位移Δx =Δx 1+Δx 2=3m系统因摩擦产生的热量Q =μmg ·Δx =12J.【答案】见解析10.如图所示,以O 为圆心、半径为R 的圆形区域内存在垂直圆面向里、磁感应强度为B 的匀强磁场,一粒子源位于圆周上的M 点,可向磁场区域内垂直磁场沿各个方向发射质量为m 、电荷量为-q 的粒子,不计粒子重力,N 为圆周上另一点,半径OM 和ON 间的夹角为θ,且满足tan θ2=0.5.(1)若某一粒子以速率v 1=qBR m,沿与MO 成60°角斜向上方射入磁场,求此粒子在磁场中运动的时间;(2)若某一粒子以速率v 2,沿MO 方向射入磁场,恰能从N 点离开磁场,求此粒子的速率v 2;(3)若由M 点射入磁场各个方向的所有粒子速率均为v 2,求磁场中有粒子通过的区域面积.【解析】(1)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,设轨迹半径为r 1,由牛顿第二定律可得qv 1B =mv 21r 1解得:r 1=mv 1qB=R 粒子沿与MO 成60°角方向射入磁场,设粒子从区域边界P 射出,其运动轨迹如图甲所示.由图中几何关系可知粒子轨迹所对应的圆心角为α=150°甲方法1:故粒子在磁场中的运动时间t =αr 1v 1=mαqB =5m π6qB方法2:粒子运动周期T =2πmBq粒子在磁场中的运动时间t =150°360°T 得t =5m π6qB(2)粒子以速率v 2沿MO 方向射入磁场,在磁场中做匀速圆周运动,恰好从N 点离开磁场,其运动轨迹如图乙,设粒子轨迹半径为r 2,由图中几何关系可得:r 2=R tan θ2=12R乙由牛顿第二定律可得qv 2B =mv 22r 2解得粒子的速度v 2=qBr 2m =qBR 2m(3)粒子沿各个方向以v 2进入磁场做匀速圆周运动时的轨迹半径都为r 2,且不变.由图丙可知,粒子在磁场中通过的面积S 等于以O 3为圆心的扇形MO 3O 的面积S 1、以M 为圆心的扇形MOQ 的面积S 2和以O 点为圆心的圆弧MQ 与直线MQ 围成的面积S 3之和.丙S 1=12π(R 2)2=πR 28S 2=16πR 2S 3=16πR 2-12×R ×R 2tan 60°=16πR 2-34R 2则S =1124πR 2-34R 2.【答案】见解析11.如图所示,一质量为m 的小球C 用轻绳悬挂在O 点,小球下方有一质量为2m 的平板车B 静止在光滑水平地面上,小球的位置比车板略高,一质量为m 的物块A 以大小为v 0的初速度向左滑上平板车,此时A 、C 间的距离为d ,一段时间后,物块A 与小球C 发生碰撞,碰撞时两者的速度互换,且碰撞时间极短,已知物块与平板车间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g ,若A 碰C 之前物块与平板车已达共同速度,求:(1)A 、C 间的距离d 与v 0之间满足的关系式;(2)要使碰后小球C 能绕O 点做完整的圆周运动,轻绳的长度l 应满足什么条件?【解析】(1)A 碰C 前与平板车速度达到相等,由动量守恒定律得:mv 0=(m +2m )v ′,A 碰C 前与平板车速度达到相等,设整个过程A 的位移是x ,由动能定理得:-μmgx =12mv ′2-12mv 20,联立上式,解得x =4v 209μg,满足的条件是d ≥4v 209μg(2)A 碰C 后,C 以速度v ′开始做完整的圆周运动,由机械能守恒定律得:12mv ′2=mg ·2l +12mv ″2小球经过最高点时,有mg ≤mv ″2l,解得l ≤v 2045g【答案】(1)d ≥4v 209μg (2)l ≤v 2045g 12.如图所示,半径为L 1=2m 的金属圆环内上、下半圆各有垂直圆环平面的有界匀强磁场,磁感应强度大小均为B 1=10πT .长度也为L 1、电阻为R 的金属杆ab ,一端处于圆环中心,另一端恰好搭接在金属环上,绕着a 端沿逆时针方向匀速转动,角速度为ω=π10rad/s.通过导线将金属杆的a 端和金属环连接到图示的电路中(连接a 端的导线与圆环不接触,图中的定值电阻R 1=R ,滑片P 位于R 2的正中央,R 2的总阻值为4R ),图中的平行板长度为L 2=2m ,宽度为d =2m .图示位置为计时起点,在平行板左边缘中央处刚好有一带电粒子以初速度v 0=0.5m/s 向右运动,并恰好能从平行板的右边缘飞出,之后进入到有界匀强磁场中,其磁感应强度大小为B 2,左边界为图中的虚线位置,右侧及上下范围均足够大.(忽略金属杆与圆环的接触电阻、圆环电阻及导线电阻,忽略电容器的充放电时间,忽略带电粒子在磁场中运动时的电磁辐射的影响,不计平行金属板两端的边缘效应及带电粒子的重力和空气阻力)求:(1)在0~4s 内,平行板间的电势差U MN ;(2)带电粒子飞出电场时的速度;(3)在上述前提下若粒子离开磁场后不会第二次进入电场,则磁感应强度B 2应满足的条件.【解析】(1)金属杆产生的感应电动势恒为E =12B 1L 21ω=2V 由串并联电路的连接特点知:E =I ·4R,U 0=I ·2R =E 2=1V,T 1=2πω=20s 由右手定则知:在0~4s 时间内,金属杆ab 中的电流方向为b →a ,则φa >φb ,则在0~4s 时间内,φM <φN ,U MN =-1V(2)粒子在平行板电容器内做类平抛运动,在0~T 12时间内,水平方向L 2=v 0·t 1,得t 1=L 2v 0=4s <T 12竖直方向d 2=12v y t 1解得:v y =0.5m/s则粒子飞出电场时的速度大小v =v 20+v 2y =22m/stan θ=v y v 0=1,所以该速度与水平方向的夹角θ=45°(3)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,由B 2qv =m v 2r,得r =mvB 2q由几何关系及粒子在磁场中运动的对称性可知:2r >d 时离开磁场后不会第二次进入电场粒子在平行板中加速得:v y =at 1,又a =Eq m ,E =U NMd解得:q m=0.25C/kg,综合得B 2<2mv dq =2×42×22T =2T 【答案】(1)-1V(2)22m/s 与水平方向的夹角θ=45°(3)B 2<2T。
2020年高考物理二轮复习精品考点专题18 解答计算题方法与技巧(讲)(原卷版)
专题十八解答计算题方法与技巧物理计算题历来是高考拉分题,试题综合性强,涉及物理过程较多,所给物理情境较复杂,物理模型较模糊甚至很隐蔽,运用的物理规律也较多,对考生的各项能力要求很高,为了在物理计算题上得到理想的分值,应做到细心审题、用心析题、规范答题.方法技巧一细心审题,做到一“看”二“读”三“思”1.看题“看题”是从题目中获取信息的最直接方法,一定要全面、细心,看题时不要急于求解,对题中关键的词语要多加思考,搞清其含义,对特殊字、句、条件要用着重号加以标注;不能漏看、错看或看不全题目中的条件,要重点看清题目中隐含的物理条件、括号内的附加条件等.2.读题“读题”就是默读试题,是物理信息内化的过程,它能解决漏看、错看等问题.不管试题难易如何,一定要怀着轻松的心情去默读一遍,逐字逐句研究,边读边思索、边联想,以弄清题中所涉及的现象和过程,排除干扰因素,充分挖掘隐含条件,准确还原各种模型,找准物理量之间的关系.3.思题“思题”就是充分挖掘大脑中所储存的知识信息,准确、全面、快速思考,清楚各物理过程的细节、内在联系、制约条件等,进而得出解题的全景图.【例1】如图所示,一对加有恒定电压的平行金属极板竖直放置,板长、板间距均为d.在右极板的中央有个小孔P,小孔右边半径为R的圆形区域内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场,区域边界刚好与右极板在小孔P处相切.一排宽度也为d的带负电粒子以速度v0竖直向上同时进入两极板间后,只有一个粒子通过小孔P进入磁场,其余全部打在右极板上,且最后一个到达极板的粒子刚好打在右极板的上边缘.已知这排粒子中每个粒子的质量均为m、带电荷量大小均为q,磁场的磁感应强度大小为2mv0qR,不计粒子的重力及粒子间的相互作用力.求:(1)板间的电压大小U;(2)通过小孔P的粒子离开磁场时到右极板的距离L;(3)通过小孔P的粒子在电场和磁场中运动的总时间t总.方法技巧二用心析题,做到一“明”二“画”三“析”1.明过程“明过程”就是建立物理模型的过程,在审题获取一定信息的基础上,要对研究对象的各个运动过程进行剖析,建立起清晰的物理图景,确定每一个过程对应的物理模型、规律及各过程间的联系.2.画草图“画草图”就是根据题中各已知量的数量关系充分想象、分析、判断,在草稿纸上或答题纸上画出草图(如运动轨迹图、受力分析图、等效图等)以展示题述物理情境、物理模型,使物理过程更加直观、物理特征更加明显,进而方便确立题给条件、物理量与物理过程的对应关系.3.析规律“析规律”就是指在解答物理计算题时,在透彻分析题给物理情境的基础上,灵活选用规律.如力学计算题可用力的观点,即牛顿运动定律与运动学公式联立求解,也可用能量观点,即功能关系、机械能守恒定律和能量守恒定律联立求解.【例2】如图所示,A、B间存在与竖直方向成45°角斜向上的匀强电场E1,B、C间存在竖直向上的匀强电场E2,A、B的间距为1.25m,B、C的间距为3m,C为荧光屏.一质量m=1.0×10-3kg,电荷量q=+1.0×10-2C的带电粒子由a点静止释放,恰好沿水平方向经过b点到达荧光屏上的O点.若在B、C间再加方向垂直于纸面向外且大小B=0.1T的匀强磁场,粒子经b点偏转到达荧光屏的O′点(图中未画出).g取10m/s2.求:(1)E1的大小;(2)加上磁场后,粒子由b点到O′点电势能的变化量及偏转角度.方法技巧三规范答题,做到一“有”二“分”三“准”1.有必要的文字说明必要的文字说明是对题目完整解答过程中不可缺少的文字表述,它能使解题思路清晰明了,让阅卷老师一目了然,是获取高分的必要条件之一,主要包括:(1)研究的对象、研究的过程或状态的说明.(2)题中物理量要用题中的符号,非题中的物理量或符号,一定要用假设的方式进行说明.(3)题目中的一些隐含条件或临界条件分析出来后,要加以说明.(4)所列方程的依据及名称要进行说明.(5)所列的矢量方程一定要规定正方向.(6)对题目所求或所问有一个明确的答复且对所求结果的物理意义要进行说明.2.分步列式、联立求解解答高考试题一定要分步列式,因高考阅卷实行按步给分,每一步的关键方程都是得分点.分步列式一定要注意以下几点:(1)列原始方程,与原始规律公式相对应的具体形式,而不是移项变形后的公式.(2)方程中的字母要与题目中的字母吻合,同一字母的物理意义要唯一.出现同类物理量,要用不同下标或上标区分.(3)列纯字母方程,方程全部采用物理量符号和常用字母表示(例如位移x等).(4)依次列方程,不要方程中套方程,也不要写连等式或综合式子.(5)所列方程式尽量简洁,多个方程式要标上序号,以便联立求解.3.必要演算、明确结果解答物理计算题一定要有必要的演算过程,并明确最终结果,具体要注意:(1)演算时一般先进行文字运算,从列出的一系列方程,推导出结果的计算式,最后代入数据并写出结果(要注意简洁,千万不要在卷面上书写许多化简、数值运算式).(2)计算结果的有效数字位数应根据题意确定,一般应与题目中所列的数据的有效数字位数相近,如有特殊要求,应按要求选定.(3)计算结果是数据的要带单位(最好采用国际单位),是字母符号的不用带单位.(4)字母式的答案中,最终答案中所用字母都必须使用题干中所给的字母,不能包含未知量,且一些已知的物理量也不能代入数据.(5)题中要求解的物理量应有明确的答案(尽量写在显眼处),待求量是矢量的必须说明其方向.(6)若在解答过程中进行了研究对象转换,则必须交代转换依据,对题目所求要有明确的回应,不能答非所问.【例3】一长木板置于粗糙水平地面上,木板左端放置一小物块;在木板右方有一墙壁,木板右端与墙壁的距离为4.5m,如图(a)所示.t=0时刻开始,小物块与木板一起以共同速度向右运动,直至t=1s时木板与墙壁碰撞(碰撞时间极短).碰撞前后木板速度大小不变,方向相反;运动过程中小物块始终未离开木板.已知碰撞后1s时间内小物块的v-t图线如图(b)所示.木板的质量是小物块质量的15倍,重力加速度大小g取10m/s2.求:(1)木板与地面间的动摩擦因数μ1及小物块与木板间的动摩擦因数μ2;(2)木板的最小长度;(3)木板右端离墙壁的最终距离.【评注1】要有必要的文字说明,这里说明了规定的正方向和所设字母的物理意义.【评注2】所列方程的名称.【评注3】代入数据解方程的具体过程不必写出.【评注4】说明两物体对应的物理过程或物理状态.【评注5】列原始方程,与原始规律公式相对应的具体形式.【评注6】演算时一般先根据列出的一系列方程推导出结果的计算式,然后代入数据并写出结果.这样既有利于减轻运算负担,又有利于一般规律的发现.【评注7】“-”号说明与规定向右的正方向相反,木板右端离墙壁的最终距离为6.5m.【满分策略】策略①——“善于拆分,大题小做”计算题通常被称为“大题”,其原因是:此类试题一般文字叙述量较大,涉及多个物理过程,所给物理情境较复杂,涉及的物理模型较多且不明显,甚至很隐蔽,要运用较多的物理规律进行论证或计算才能求得结论,题目的分值也较重.特别是压轴题25题都是一个较复杂的运动过程,整个运动过程往往是由多个连续的、简单的运动过程有机链接而成,能否顺利解题关键是同学们能否顺利地将整个复杂的运动过程分解为独立的、较为简单的过程——即大题小做,各个击破.“大题小做”三步曲第一步:细心审题(1)注意关键字句,明确解答目标(2)加强判断推理,找出隐含条件(3)关注过程细节,弄清内在联系第二步:用心析题(1)过程拆分——快速建模物理计算题中研究对象所经历的过程往往比较复杂,在审题获取关键词语、隐含条件后,就要建立相应的物理模型,即对研究对象的各个运动过程进行剖析,建立起清晰的物理图景,确定每一个过程对应的物理模型、规律及各过程间的联系.(2)活用规律——准确答题解答物理计算题时,在透彻分析题给物理情境的基础上,要灵活选用规律和方法分步列式、联立求解.第三步:规范答题(1)有必要的文字说明(2)有必要的方程式(3)有必要的演算过程及明确的结果例1、如图,ABD为竖直平面内的光滑绝缘轨道,其中AB段是水平的,BD段为半径R=0.2m的半圆,两段轨道相切于B点,整个轨道处在竖直向下的匀强电场中,场强大小E=5.0×103V/m.一不带电的绝缘小球甲,以速度v0沿水平轨道向右运动,与静止在B点带正电的小球乙发生弹性碰撞.已知甲、乙两球的质量均为m=1.0×10-2kg,乙所带电荷量q=2.0×10-5C,g取10m/s2.(水平轨道足够长,甲、乙两球可视为质点,整个运动过程无电荷转移)求:(1)甲、乙两球碰撞后,乙恰能通过轨道的最高点D,求乙在轨道上的首次落点到B点的距离;(2)在满足(1)的条件下,求甲的速度v0;(3)若甲仍以速度v0向右运动,增大甲的质量,保持乙的质量不变,求乙在轨道上的首次落点到B点的距离范围.策略②——“情境示意,一目了然”认真阅读题目、分析题意、搞清题述物理状态及过程,并用简图(示意图、运动轨迹图、受力分析图、等效图等)将这些状态及过程表示出来,以展示题述物理情境、物理模型,使物理过程更为直观、物理特征更为明显,进而快速简便解题.(1)求钢球经过C点时对导轨的弹力;(2)求OA段导轨的长度d;(3)为了让钢球从导轨右端抛出,并且落在沙地上的位置最远,需在球落在沙地上的最远位置与D点的水平距离多大?【变式探究】如图所示,两间距为l的足够长的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上,整个空间存在竖直向下的磁场,虚线将磁场分成两部分,虚线左、右两侧的磁感应强度大小分别为两质量均为m的导体棒甲、乙垂直导轨静止地放在虚线的左侧,导体棒甲、乙的阻值分别为体棒甲一水平向右的冲量I,两导体棒开始运动,整个过程中两导体棒始终与导轨垂直且接触良好,两导轨的电阻可忽略不计.(1)求导体棒甲开始运动时电路中的电流.(2)如果导体棒乙运动到虚线前达到稳定状态,求导体棒乙稳定时的速度大小.(3)导体棒乙越过虚线后,经过一段时间再次达到稳定状态,假设此时导体棒甲刚好运动到虚线.求导体棒乙从越过虚线到再次稳定的过程中,整个电路产生的焦耳热.。
2020年高考物理二轮复习讲练测 专题18 解答计算题方法与技巧(讲)(解析版)
专题18 解答计算题方法与技巧1.(2019·新课标全国Ⅰ卷)竖直面内一倾斜轨道与一足够长的水平轨道通过一小段光滑圆弧平滑连接,小物块B 静止于水平轨道的最左端,如图(a )所示。
t =0时刻,小物块A 在倾斜轨道上从静止开始下滑,一段时间后与B 发生弹性碰撞(碰撞时间极短);当A 返回到倾斜轨道上的P 点(图中未标出)时,速度减为0,此时对其施加一外力,使其在倾斜轨道上保持静止。
物块A 运动的v –t 图像如图(b )所示,图中的v 1和t 1均为未知量。
已知A 的质量为m ,初始时A 与B 的高度差为H ,重力加速度大小为g ,不计空气阻力。
(1)求物块B 的质量;(2)在图(b )所描述的整个运动过程中,求物块A 克服摩擦力所做的功;(3)已知两物块与轨道间的动摩擦因数均相等,在物块B 停止运动后,改变物块与轨道间的动摩擦因数,然后将A 从P 点释放,一段时间后A 刚好能与B 再次碰上。
求改变前后动摩擦因数的比值。
【答案】(1)3m (2)215mgH (3)11=9μμ'【解析】(1)根据图(b ),v 1为物块A 在碰撞前瞬间速度的大小,12v 为其碰撞后瞬间速度的大小。
设物块B 的质量为m ',碰撞后瞬间的速度大小为v ',由动量守恒定律和机械能守恒定律有11()2vmv m m v ''=-+①22211111()2222v mv m m v ''=-+② 联立①②式得3m m '=③(2)在图(b )所描述的运动中,设物块A 与轨道间的滑动摩擦力大小为f ,下滑过程中所走过的路程为s 1,返回过程中所走过的路程为s 2,P 点的高度为h ,整个过程中克服摩擦力所做的功为W ,由动能定理有211102mgH fs mv -=-④ 2121()0()22vfs mgh m -+=--⑤从图(b )所给的v –t 图线可知11112s v t =⑥ 12111(1.4)22v s t t =⋅⋅-⑦ 由几何关系21s h s H =⑧物块A 在整个过程中克服摩擦力所做的功为12W fs fs =+⑨联立④⑤⑥⑦⑧⑨式可得215W mgH =⑩ (3)设倾斜轨道倾角为θ,物块与轨道间的动摩擦因数在改变前为μ,有cos sin H hW mg μθθ+=○11 设物块B 在水平轨道上能够滑行的距离为s ',由动能定理有2102m gs m v μ''''-=-○12 设改变后的动摩擦因数为μ',由动能定理有cos 0sin hmgh mg mgs μθμθ'''-⋅-=○13 联立①③④⑤⑥⑦⑧⑩○11○12○13式可得 11=9μμ'○14 2.(2019·新课标全国Ⅱ卷)一质量为m =2000 kg 的汽车以某一速度在平直公路上匀速行驶。
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高考押题专练1.如下图所示,两个完全相同的质量为m 的木板A 、B 置于水平地面上,它们的间距s =2.88 m .质量为2m ,大小可忽略的物块C 置于A 板的左端.C 与A 之间的动摩擦因数μ1=0.22,A 、B 与水平地面之间的动摩擦因数为μ2=0.10,最大静摩擦力可以认为等于滑动摩擦力.开始时,三个物体处于静止状态.现给C 施加一个水平向右、大小为25mg 的恒力F ,假定木板A 、B 碰撞时间极短且碰撞后粘连在一起,要使C 最终不脱离木板,每块木板的长度至少应为多少?【解析】第一阶段拉力F 小于C 、A 间最大静摩擦力,因此C 、A 共同加速到与B 相碰.该过程对C 、A 用动能定理有(F -μ2·3mg )s =32mv 21 解得v 1=80.3 m/s.A 、B 相碰瞬间,A 、B 系统动量守恒mv 1=(m +m )v 2碰后共同速度v 2=40.3m/s.C 在AB 上滑行全过程,A 、B 、C 系统所受合外力为零,动量守恒,C 到B 右端时恰好达到共同速度,即2mv 1+2mv 2=4mv因此共同速度v =60.3m/s.C 在A 、B 上滑行全过程用能量守恒得F ·2L =12×4mv 2-(12×2mv 21+12×2mv 22)+μ1·2mg ·2L 代入数据解得L =0.3 m.【答案】0.3 m2.如下图甲所示,一边长L =0.5 m ,质量m =0.5 kg 的正方形金属线框,放在光滑绝缘的水平面上,整个装置处在方向竖直向下、磁感应强度B =0.8 T 的匀强磁场中.金属线框的一个边与磁场的边界MN 重合,在水平拉力作用下由静止开始向右运动,经过t =0.5 s 线框被拉出磁场.测得金属线框中的电流I 随时间变化的图象如图乙所示,在金属线框被拉出磁场的过程中.(1)求通过线框导线截面的电量及该金属框的电阻;(2)写出水平力F 随时间t 变化的表达式;(3)若已知在拉出金属框的过程中水平拉力做功1.10 J ,求此过程中线框产生的焦耳热.【解析】(1)根据题图乙知,在t =0.5 s 时间内通过金属框的平均电流I =0.50 A ,于是通过金属框的电量q =I t =0.25 C.由平均感应电动势E =BL 2t ,平均电流I =E R ,通过金属框的电量q =I t ,得q =BL 2R,于是金属框的电阻R =BL 2q=0.80 Ω. (2)由题图乙知金属框中感应电流线性增大,说明金属框运动速度线性增加,即金属框被匀加速拉出磁场.又知金属框在t =0.5 s 时间内运动距离L =0.5 m ,由L =12at 2得加速度a =2L t 2=4 m/s 2. 由图乙知金属框中感应电流随时间变化规律为I =kt ,其中比例系数k =2.0 A/s.于是安培力F A 随时间t 变化规律为F A =BIL =kBLt由牛顿运动定律得F -F A =ma ,所以水平拉力F =F A +ma =ma +kBLt代入数据得水平拉力随时间变化规律为F =2+0.8t (单位为“N”)(3)根据运动情况知金属框离开磁场时的速度v =2aL =2 m/s.由能量守恒知,此过程中金属框产生的焦耳热Q =W F -12mv 2=0.1 J. 【答案】(1)0.25 C 0.80 Ω (2)F =2+0.8t (单位为“N”) (3)0.1 J3.如图所示,竖直平面内轨道ABCD 的质量M =0.4 kg ,放在光滑水平面上,其中AB 段是半径R =0.4m 的光滑14圆弧,在B 点与水平轨道BD 相切,水平轨道的BC 段粗糙,动摩擦因数μ=0.4,长L =3.5 m ,C 点右侧轨道光滑,轨道的右端连一轻弹簧.现有一质量m =0.1 kg 的小物体(可视为质点)在距A 点高为H=3.6 m 处由静止自由落下,恰沿A 点滑入圆弧轨道(g =10 m/s 2).求:(1)ABCD 轨道在水平面上运动的最大速率;(2)小物体第一次沿轨道返回到A 点时的速度大小.【解析】(1)由题意分析可知,当小物体运动到圆弧最低点B 时轨道的速率最大,设为v m ,假设此时小物体的速度大小为v ,则小物体和轨道组成的系统水平方向动量守恒:以初速度的方向为正方向;由动量守恒定律可得:Mv m =mv由机械能守恒得:mg (H +R )=12Mv 2m +12mv 2 解得:v m =2.0 m/s(2)由题意分析可知,小物体第一次沿轨道返回到A 点时小物体与轨道在水平方向的分速度相同,设为v x ,假设此时小物体在竖直方向的分速度为v y ,则对小物体和轨道组成的系统,由水平方向动量守恒得:(M +m )v x =0由能量守恒得:mgH =12(M +m )v 2x +12mv 2y +μmg 2L 解得v x =0;v y =4.0 m/s故小物体第一次沿轨道返回到A 点时的速度大小v A =v 2x +v 2y =16 m/s =4 m/s【答案】(1)2.0 m/s (2)4 m/s4.控制带电粒子的运动在现代科学实验、生产生活、仪器电器等方面有广泛的应用.现有这样一个简化模型:如图所示,y 轴左、右两边均存在方向垂直纸面向里的匀强磁场,右边磁场的磁感应强度始终为左边的2倍.在坐标原点O 处,一个电荷量为+q 、质量为m 的粒子a ,在t =0时以大小为v 0的初速度沿x 轴正方向射出,另一与a 相同的粒子b 某时刻也从原点O 以大小为v 0的初速度沿x 轴负方向射出.不计粒子重力及粒子间的相互作用,粒子相遇时互不影响.(1)若a 粒子能经过坐标为(32l ,12l )的P 点,求y 轴右边磁场的磁感应强度B 1; (2)为使粒子a 、b 能在y 轴上Q (0,-l 0)点相遇,求y 轴右边磁场的磁感应强度的最小值B 2;(3)若y 轴右边磁场的磁感应强度为B 0,求粒子a 、b 在运动过程中可能相遇的坐标值.【解析】(1)设a 粒子在y 轴右侧运动的半径为R 1,由几何关系有(R 1-12l )2+(32l )2=R 21甲由于B 1qv 0=m v 20R 1解得B 1=mv 0ql(2)B 2最小,说明Q 点是a 、b 粒子在y 轴上第一次相遇的点,由图乙可知,a 、b 粒子同时从O 点出发,且粒子在y 轴右侧运动的圆周运动半径乙R 2=l 02又B 2qv 0=m v 20R 2解得B 2=2mv 0ql 0(3)由图丙可见,只有在两轨迹相交或相切的那些点, 才有相遇的可能性,所以有y 轴上的相切点和 y 轴左侧的相交点.经分析可知,只要a 、b 粒子从O 点出发的时间差满足一定的条件,这些相交或相切的点均能相遇.丙粒子在y 轴右侧的运动半径r 1=mv 0B 0q粒子在y 轴左侧的运动半径r 2=2mv 0B 0q①y 轴上的相切点坐标为[0,-2kmv 0B 0q](k =1,2,3,…) ②y 轴左侧的相交点相遇由丙图可知,OA =AC =OC =r 2可得x A =-r 2sin 60°=-3mv 0B 0qy A =-r 2cos 60°=-mv 0B 0qy 轴左侧的相遇点的坐标[-3mv 0B 0q ,-(2n -1)mv 0B 0q ](n =1,2,3,…) 【答案】(1)mv 0ql (2)2mv 0ql 0(3)[0,-2kmv 0B 0q ](k =1,2,3…)和[-3mv 0B 0q ,-(2n -1)mv 0B 0q](n =1,2,3,…) 5.如图所示,两根足够长且平行的光滑金属导轨所在平面与水平面成α=53°角,导轨间接一阻值为3 Ω的电阻R ,导轨电阻忽略不计.在两平行虚线间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场,磁场区域的宽度为d =0.5 m .导体棒a 的质量为m 1=0.1 kg 、电阻为R 1=6 Ω;导体棒b 的质量为m 2=0.2 kg 、电阻为R 2=3 Ω,它们分别垂直导轨放置并始终与导轨接触良好.现从图中的M 、N 处同时将a 、b 由静止释放,运动过程中它们都能匀速穿过磁场区域,且当a 刚出磁场时b 正好进入磁场.(sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,g 取10 m/s 2,a 、b 电流间的相互作用不计),求:(1)在b 穿越磁场的过程中a 、b 两导体棒上产生的热量之比;(2)在a 、b 两导体棒穿过磁场区域的整个过程中,装置上产生的热量;(3)M 、N 两点之间的距离.【解析】(1)由焦耳定律得,Q =I 2Rt ,得Q 1Q 2=I 21R 1t I 22R 2t, 又根据串并联关系得,I 1=13I 2, 解得:Q 1Q 2=29(2)设整个过程中装置上产生的热量为Q由Q =m 1g sin α·d +m 2g sin α·d ,可解得Q =1.2 J(3)设a 进入磁场的速度大小为v 1,此时电路中的总电阻R 总1=(6+3×33+3) Ω=7.5 Ω 由m 1g sin α=B 2L 2v 1R 总1和m 2g sin α=B 2L 2v 2R 总2,可得 v 1v 2=m 1R 总1m 2R 总2=34 又由v 2=v 1+a d v 1,得v 2=v 1+8×0.5v 1由上述两式可得v 21=12(m/s)2,v 22=169v 21M 、N 两点之间的距离Δs =v 222a -v 212a =712m 【答案】(1)29 (2)1.2 J (3)712m 6.如图所示,AB 是倾角为θ=30°的粗糙直轨道,BCD 是光滑的圆弧轨道,AB 恰好在B 点与圆弧相切.圆弧的半径为R .一个质量为m 的物体(可以看作质点)从直轨道上的P 点由静止释放,结果它能在两轨道上做往返运动.已知P 点与圆弧的圆心O 等高,物体与轨道AB 间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g ,求:(1)物体对圆弧轨道的最大压力大小;(2)物体滑回到轨道AB 上距B 点的最大距离;(3)释放点距B 点的距离L ′应满足什么条件,为能使物体能顺利通过圆弧轨道的最高点D .【解析】(1)根据几何关系:PB =R tan θ=3R 从P 点到E 点根据动能定理,有:mgR -μmg cos θ·PB =12mv 2E-0 代入数据:mgR -μmg ·32·3R =12mv 2E 解得:v E =2-3μgR在E 点,根据向心力公式有:F N -mg =m v 2E R解得:F N =3mg -3μmg(2)物体滑回到轨道AB 上距B 点的最大距离x ,根据动能定理,有mg (BP -x )·sin θ-μmg cos θ(BP +x )=0-0代入数据:mg (3R -x )·12-μmg ·32(3R +x )=0 解得:x =3-3μ3μ+1R (3)刚好到达最高点时,有mg =m v 2R解得:v =gR根据动能定理,有mg (L ′sin θ-R -R cos θ)-μmg cos θ·L ′=12mv 2-0 代入数据:mg (12L ′-R -32R )-μmg ·32 L ′=12mgR 解得:L ′=3R +3R 1-3μ所以L ′≥3R +3R 1-3μ,物体才能顺利通过圆弧轨道的最高点D【答案】(1)3mg -3μmg (2)3-3μ3μ+1R (3)L ′≥3R +3R 1-3μ 7.如图所示,质量为M 的平板车P 高h ,质量为m 的小物块Q 的大小不计,位于平板车的左端,系统原来静止在光滑水平面地面上.一不可伸长的轻质细绳长为R ,一端悬于Q 正上方高为R 处,另一端系一质量也为m 的小球(大小不计).今将小球拉至悬线与竖直位置成60°角,由静止释放,小球到达最低点时与Q 的碰撞时间极短,且无能量损失,已知Q 离开平板车时速度大小是平板车速度的两倍,Q 与P 之间的动摩擦因数为μ,M ∶m =4∶1,重力加速度为g .求:(1)小物块Q 离开平板车时速度为多大?(2)平板车P 的长度为多少?【解析】(1)小球由静止摆到最低点的过程中,有:mgR (1-cos 60°)=12mv 20解得v 0=gR小球与小物块Q 相撞时,动量守恒,机械能守恒,则有:mv 0=mv 1+mv Q12mv 20=12mv 21+12mv 2Q解得:v 1=0,v Q =v 0=gR二者交换速度,即小球静止下来.Q 在平板车上滑行的过程中,系统的动量守恒,则有mv Q =Mv +m (2v )解得,v =16v Q =gR 6小物块Q 离开平板车时,速度为:2v =gR 3(2)由能量守恒定律,知 F f L =12mv 2Q -12Mv 2-12m (2v )2 又F f =μmg解得,平板车P 的长度为L =7R 18μ. 【答案】(1)gR 3 (2)7R 18μ8.如图所示,间距为L 的平行且足够长的光滑导轨由两部分组成:倾斜部分与水平部分平滑相连,倾角为θ,在倾斜导轨顶端连接一阻值为r 的定值电阻.质量为m 、电阻也为r 的金属杆MN 垂直导轨跨放在导轨上,在倾斜导轨区域加一垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为B 的匀强磁场;在水平导轨区域加另一垂直导轨平面向下、磁感应强度大小也为B 的匀强磁场.闭合开关S ,让金属杆MN 从图示位置由静止释放,已知金属杆运动到水平导轨前,已达到最大速度,不计导轨电阻且金属杆始终与导轨接触良好,重力加速度为g .求:(1)金属杆MN 在倾斜导轨上滑行的最大速率v m ;(2)金属杆MN 在倾斜导轨上运动,速度未达到最大速度v m 前,当流经定值电阻的电流从零增大到I 0的过程中,通过定值电阻的电荷量为q ,求这段时间内在定值电阻上产生的焦耳热Q ;(3)金属杆MN 在水平导轨上滑行的最大距离x m .【解析】(1)金属杆MN 在倾斜导轨上滑行的速度最大时,其受到的合力为零,对其受力分析,可得:mg sin θ-BIL =0根据欧姆定律可得:I =BLv m 2r解得:v m =2mgr sin θB 2L 2(2)设在这段时间内,金属杆运动的位移为x ,由电流的定义可得:q =I Δt根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律得: I =B ΔS 2r Δt =BLx 2r Δt解得:x =2qr BL设电流为I 0时金属杆的速度为v 0,根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律,可得:I 0=BLv 02r此过程中,电路产生的总焦耳热为Q 总,由功能关系可得:mgx sin θ=Q 总+12mv 20定值电阻产生的焦耳热Q =12Q 总 解得:Q =mgqr sin θBL -mI 20r 2B 2L 2(3)由牛顿第二定律得:BIL =ma由法拉第电磁感应定律、欧姆定律可得:I =BLv 2r可得:B 2L 22r v =m Δv ΔtB 2L 22rv Δt =m Δv , 即B 2L 22r x m=mv m 得:x m =4m 2gr 2sin θB 4L 4【答案】(1)2mgr sin θB 2L 2 (2)mgqr sin θBL -mI 20r 2B 2L 2 (3)4m 2gr 2sin θB 4L 49.如图甲所示,滑块与足够长的木板叠放在光滑水平面上,开始时均处于静止状态.作用于滑块的水平力F 随时间t 变化图象如图乙所示,t =2.0 s 时撤去力F ,最终滑块与木板间无相对运动.已知滑块质量m =2 kg ,木板质量M = 1 kg ,滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.2,取g =10 m/s 2.求:(1)t =0.5 s 时滑块的速度大小;(2)0~2.0 s 内木板的位移大小;(3)整个过程中因摩擦而产生的热量.【解析】(1)木板M 的最大加速度a m =μmg M=4 m/s 2 滑块与木板保持相对静止时的最大拉力F m =(M +m )a m =12 N即F 为6 N 时,M 与m 一起向右做匀加速运动对整体分析有:F =(M +m )a 1v 1=a 1t 1代入数据得:v 1=1 m/s(2)对M :0~0.5 s ,x 1=12a 1t 210.5~2 s ,μmg =Ma 2x 2=v 1t 2+12a 2t 22 则0~2 s 内木板的位移x =x 1+x 2=6.25 m(3)对滑块:0.5~2 s ,F -μmg =ma 2′0~2 s 时滑块的位移x ′=x 1+(v 1t 2+12a 2′t 22) 在0~2 s 内m 与M 相对位移Δx 1=x ′-x =2.25 mt =2 s 时木板速度v 2=v 1+a 2t 2=7 m/s滑块速度v 2′=v 1+a 2′t 2=10 m/s撤去F 后,对M :μmg =Ma 3对m :-μmg =ma 3′当滑块与木板速度相同时保持相对静止,即v 2+a 3t 3=v 2′+a 3′t 3解得t 3=0.5 s该段时间内,M 位移x 3=v 2t 3+12a 3t 23m 位移x 3′=v 2′t 3+12a 3′t 23相对位移Δx 2=x 3′-x 3=0.75 m整个过程中滑块在木板上滑行的相对位移Δx =Δx 1+Δx 2=3 m系统因摩擦产生的热量Q =μmg ·Δx =12 J.【答案】见解析10.如图所示,以O 为圆心、半径为R 的圆形区域内存在垂直圆面向里、磁感应强度为B 的匀强磁场,一粒子源位于圆周上的M 点,可向磁场区域内垂直磁场沿各个方向发射质量为m 、电荷量为-q 的粒子,不计粒子重力,N 为圆周上另一点,半径OM 和ON 间的夹角为θ,且满足tan θ2=0.5.(1)若某一粒子以速率v 1=qBR m,沿与MO 成60°角斜向上方射入磁场,求此粒子在磁场中运动的时间;(2)若某一粒子以速率v 2,沿MO 方向射入磁场,恰能从N 点离开磁场,求此粒子的速率v 2;(3)若由M 点射入磁场各个方向的所有粒子速率均为v 2,求磁场中有粒子通过的区域面积.【解析】(1)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,设轨迹半径为r 1,由牛顿第二定律可得qv 1B =mv 21r 1解得:r 1=mv 1qB=R 粒子沿与MO 成60°角方向射入磁场,设粒子从区域边界P 射出,其运动轨迹如图甲所示.由图中几何关系可知粒子轨迹所对应的圆心角为α=150°甲方法1:故粒子在磁场中的运动时间t =αr 1v 1=mαqB =5m π6qB方法2:粒子运动周期T =2πm Bq粒子在磁场中的运动时间t =150°360°T 得t =5m π6qB(2)粒子以速率v 2沿MO 方向射入磁场,在磁场中做匀速圆周运动,恰好从N 点离开磁场,其运动轨迹如图乙,设粒子轨迹半径为r 2 ,由图中几何关系可得:r 2=R tan θ2=12R乙由牛顿第二定律可得qv 2B =mv 22r 2解得粒子的速度v 2=qBr 2m =qBR 2m(3)粒子沿各个方向以v 2进入磁场做匀速圆周运动时的轨迹半径都为r 2,且不变.由图丙可知,粒子在磁场中通过的面积S 等于以O 3为圆心的扇形MO 3O 的面积S 1、以M 为圆心的扇形MOQ 的面积S 2和以O 点为圆心的圆弧MQ 与直线MQ 围成的面积S 3之和.丙S 1=12π(R 2)2=πR 28S 2=16πR 2 S 3=16πR 2-12×R ×R 2tan 60°=16πR 2-34R 2 则S =1124πR 2-34R 2. 【答案】见解析11.如图所示,一质量为m 的小球C 用轻绳悬挂在O 点,小球下方有一质量为2m 的平板车B 静止在光滑水平地面上,小球的位置比车板略高,一质量为m 的物块A 以大小为v 0的初速度向左滑上平板车,此时A 、C 间的距离为d ,一段时间后,物块A 与小球C 发生碰撞,碰撞时两者的速度互换,且碰撞时间极短,已知物块与平板车间的动摩擦因数为μ ,重力加速度为g ,若A 碰C 之前物块与平板车已达共同速度,求:(1)A 、C 间的距离d 与v 0之间满足的关系式;(2)要使碰后小球C 能绕O 点做完整的圆周运动,轻绳的长度l 应满足什么条件?【解析】(1)A 碰C 前与平板车速度达到相等,由动量守恒定律得:mv 0=(m +2m )v ′,A 碰C 前与平板车速度达到相等,设整个过程A 的位移是x ,由动能定理得:-μmgx =12mv ′2-12mv 20, 联立上式,解得x =4v 209μg,满足的条件是d ≥4v 209μg(2)A 碰C 后,C 以速度v ′开始做完整的圆周运动,由机械能守恒定律得:12mv ′2=mg ·2l +12mv ″2 小球经过最高点时,有mg ≤mv ″2l, 解得l ≤v 2045 g【答案】(1)d ≥4v 209μg (2)l ≤v 2045g12.如图所示,半径为L 1=2 m 的金属圆环内上、下半圆各有垂直圆环平面的有界匀强磁场,磁感应强度大小均为B 1=10πT .长度也为L 1、电阻为R 的金属杆ab ,一端处于圆环中心,另一端恰好搭接在金属环上,绕着a 端沿逆时针方向匀速转动,角速度为ω=π10rad/s.通过导线将金属杆的a 端和金属环连接到图示的电路中(连接a 端的导线与圆环不接触,图中的定值电阻R 1=R ,滑片P 位于R 2的正中央,R 2的总阻值为4R ),图中的平行板长度为L 2=2 m ,宽度为d =2 m .图示位置为计时起点,在平行板左边缘中央处刚好有一带电粒子以初速度v 0=0.5 m/s 向右运动,并恰好能从平行板的右边缘飞出,之后进入到有界匀强磁场中,其磁感应强度大小为B 2,左边界为图中的虚线位置,右侧及上下范围均足够大.(忽略金属杆与圆环的接触电阻、圆环电阻及导线电阻,忽略电容器的充放电时间,忽略带电粒子在磁场中运动时的电磁辐射的影响,不计平行金属板两端的边缘效应及带电粒子的重力和空气阻力)求:(1)在0~4 s 内,平行板间的电势差U MN ;(2)带电粒子飞出电场时的速度;(3)在上述前提下若粒子离开磁场后不会第二次进入电场,则磁感应强度B 2应满足的条件.【解析】(1)金属杆产生的感应电动势恒为E =12B 1L 21ω=2 V 由串并联电路的连接特点知:E =I ·4R,U 0=I ·2R =E 2=1 V,T 1=2πω=20 s 由右手定则知:在0~4 s 时间内,金属杆ab 中的电流方向为b →a ,则φa >φb , 则在0~4 s 时间内,φM <φN ,U MN =-1 V(2)粒子在平行板电容器内做类平抛运动,在0~T 12时间内,水平方向L 2=v 0·t 1,得t 1=L 2v 0=4 s < T 12竖直方向d 2=12v y t 1 解得:v y =0.5 m/s则粒子飞出电场时的速度大小v =v 20+v 2y =22m/s tan θ=v y v 0=1,所以该速度与水平方向的夹角 θ=45° (3)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,由B 2qv =m v 2r, 得r =mv B 2q由几何关系及粒子在磁场中运动的对称性可知:2r >d 时离开磁场后不会第二次进入电场粒子在平行板中加速得:v y =at 1 ,又a =Eq m ,E =U NM d解得:q m=0.25 C/kg, 综合得 B 2<2mv dq =2×42×22T =2 T 【答案】(1)-1 V (2)22 m/s 与水平方向的夹角 θ=45° (3)B 2< 2 T。