专题：“双星”及“三星”问题
【前置性学习】
1. 甲、乙两名溜冰运动员m 甲=70kg,m 乙=36 kg ，面对面拉着弹簧秤做圆周运动的溜冰表演（如图1），两人相距0.9 m ，弹簧秤的示数为21 N ，下列判断正确的是（ ）
A ．两人的线速度相同，约为1 m/s
B ．两人的角速度相同，为1 rad/s
C ．两人的运动半径相同，为0.45 m
D ．两人的运动半径不同，甲为0.6 m,乙为0.3 m ★学习目标 1. ★新知探究
一、 “双星”问题：
两颗质量可以相比的恒星相互绕着旋转的现象，叫双星。双星问题是万有引力定律在天文学上的应用的一个重要内容，现就这类问题的处理作简要分析。 1.要明确双星中两颗子星做匀速圆周运动的向心力来源
双星中两颗子星相互绕着旋转可看作匀速圆周运动，其向心力由两恒星间的万有引力提 供。由于力的作用是相互的，所以两子星做圆周运动的向心力大小是相等的，利用万有引力定律可以求得其大小。
2.要明确双星中两颗子星匀速圆周运动的运动参量的关系
两子星绕着连线上的一点做圆周运动，所以它们的运动周期是相等的，角速度也是相等 的，所以线速度与两子星的轨道半径成正比。 3.要明确两子星圆周运动的动力学关系。
设双星的两子星的质量分别为M 1和M 2，相距L ，M 1和M 2的线速度分别为v 1和v 2，角 速度分别为ω1和ω2，由万有引力定律和牛顿第二定律得：
M 1： 2
212111112
1
M M v G M M r L
r ω==
M 2： 2
2122
22222
2
M M v G M M r L
r ω==
在这里要特别注意的是在求两子星间的万有引力时两子星间的距
离不能代成了两子星做圆周运动的轨道半径。 4.“双星”问题的分析思路
质量m 1，m 2；球心间距离L ；轨道半径 r 1 ，r 2 ；周期T 1，T 2 ；角速度ω1，ω2 线速度V 1 V 2；
角速度相同：（参考同轴转动问题）ω1 =ω2
（由于在双星运动问题中，忽略其他星体引力的情况下向心力由双星彼此间万有引力提供，可理解为一对作用力与反作用力）
m 1ωr 1=m 2ωr 2
m 1r 1
=m 2r 2 r 1:r 2=m 2:m 1
线速度之比与质量比相反：（由半径之比推导） V 1=ωr 1 V 2=ωr 2 V 1:V 2=r 1:r 2=m 2:m 1
二、 “三星”问题 有两种情况：
第一种三颗星连在同一直线上，两颗星围绕中央的星（静止不动）在同一半径为R 的圆轨道上运行，周期相同；
第二种三颗星位于等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的外接圆轨道运行，三星运行周期相同。
★例题精析
【例题
1】在天体运动中，将两颗彼此相距较近的行星称为双星。它们在相互的万有引力作用下间距保持不变，并沿半径不同的同心圆轨道做匀速圆周运动。
如果双星间距为
，质量分别为
和，试计算：
（1）双星的轨道半径；
（2）双星的运行周期； （3）双星的线速度。
分析：双星系统中，两颗星球绕同一点做匀速圆周运动，且两者始终与圆心共线，相同时间内转过相同的角度，即角速度相等，则周期也相等。但两者做匀速圆周运动的半径不相等。
2
2
图1
解：设行星转动的角速度为，周期为
（1）如图，对星球，由向心力公式可得：
同理对星球有：
两式相除得：（即轨道半径与质量成反比）
又因为
所以，，
（2）因为，所以
（3）因为，所以
说明：处理双星问题必须注意两点（1）两颗星球运行的角速度、周期相等；（2）轨道半径不等于引力距离（这一点务必理解）。弄清每个表达式中各字母的含义，在示意图中相应位置标出相关量，可以最大限度减少错误。
【例题2】（01北京.08宁夏卷）两个星球组成双星，它们在相互之间的万有引力作用下，绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两星中心距离为R，其运动周期为T，求两星的总质量。（引力常量为G）
【例题3】宇宙中存在一些离其它恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统，通常可忽略其它星体对它们的引力作用。已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星在同一半径为R 的圆轨道上运行；另一种形式是三颗星位于等边三角形的三个项点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行。设三颗星质量相等,每个星体的质量均为m。
（1）试求第一种情况下，星体运动的线速度和周期
(2)假设第二种情况下星体之间的距离为R,求星体运动的线速度和周期
★自我测评
1.两颗靠得很近的天体称为双星，它们都绕两者连线上某点做匀速圆周运动，因而不至于由于万有引力而吸引到一起，以下说法中正确的是：
A 、它们做圆周运动的角速度之比与其质量成反比。
B 、它们做圆周运动的线速度之比与其质量成反比。
C 、它们做圆周运动的半径与其质量成正比。
D 、它们做圆周运动的半径与其质量成反比。
解析：两子星绕连线上的某点做圆周运动的周期相等，角速度也相等。由v=r ω得线速度与两子星圆周运动的半径是成正比的。因为两子星圆周运动的向心力由两子星间的万有引力提供，向心力大小相等，由212112
M M G M r L ω=，212222M M G M r L
ω=可知：221122M r M r ωω=，所以它们的轨道半径与它们的质量是成反比的。而线速度又与轨道半径成正比，所以线速度与它们的质量也是成反比的。正确答案为：BD 。
2.(2010·全国卷Ⅰ)如图，质量分别为m 和M 的两个星球A 和B 在引力作用下都绕O 点做匀速圆周运动，星球A 和B 两者中心之间的距离为L .已知A 、B 的中心和O 三点始终共线，A 和B 分别在O 的两侧．引力常数为G .
(1)求两星球做圆周运动的周期；
(2)在地月系统中，若忽略其它星球的影响，可以将月球和地球看成上述星球A 和B ，月球绕其轨道中心运行的周期记为T 1.但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这样算得的
运行周期记为T 2.已知地球和月球的质量分别为5.98×1024
kg 和7.35×1022
kg.求T 2与T 1两者平方之比．(结果保留3位小数)
解析：(1)设两个星球A 和B 做匀速圆周运动的轨道半径分别为r 和R ，相互作用的引力大小
为f ，运行周期为T .根据万有引力定律有f ＝G
Mm
R ＋r
2
①
由匀速圆周运动的规律得f ＝m (2πT
)2
r ②
f ＝M (
2π
T
)2
R ③
由题意有L ＝R ＋r ④ 联立①②③④式得T ＝2π
L 3
G M ＋m
⑤
(2)在地月系统中，由于地月系统旋转所围绕的中心O 不在地心，月球做圆周运动的周期可由⑤式得出
T 1＝2πL ′3
G M ′＋m
⑥
式中，M ′和m ′分别是地球与月球的质量，L ′是地心与月心之间的距离．若认为月球在地
球的引力作用下绕地心做匀速圆周运动，则G M ′m ′L ′2＝m ′(
2πT 2
)2
L ′ ⑦ 式中，T 2为月球绕地心运动的周期．由⑦式得
T 2＝2π
L ′3
GM ′ ⑧ 由⑥⑧式得(T 2T 1
)2
＝1＋
m ′
M ′
⑨ 代入题给数据得(T 2
T 1
)2
＝1.012
3. 用天文望远镜长期观测，人们在宇宙中发现了许多双星系统，通过对它们的研究，使我们对
宇宙中物质存在的形式和分布有了较深刻的认识，双星系统是由两个星体构成，其中每个星体的线度都小于两星体间的距离，一般双星系统距离其它星体很远，可以当做孤立系统处理，现根据对某一双星系统的光度学测量确定，该双星系统中每个星体的质量都是M ，两者相距L ，它们正围绕两者连线的中点做圆周运动。
（1）计算该双星系统的运动周期T 计算。
（2）若实验上观测到的运动周期为T 观测，且T
观测：T 计算=1，为了解释T 观测与T 计算
的不同，目前有一种流行的理论认为，在宇宙中可能存在一种望远镜观测不到的暗物质，作为
一种简化模型，我们假定在这两个星体边线为直径的球体内均匀分布着暗物质，而不考虑其它暗物质的影响，试根据这一模型和上述观测结果确定该星系间这种暗物质的密度。
解析：（1）双星绕它们的连线中点做圆周运动，由万有引力提供向心力，根据万有引力和牛
顿第二定律得：2222
M M L G L ω=，而2
T πω=
。解得：T π计算＝
（2）因为T T 观测计算计算＜，这个差异是以双星连线为直径的球体内均匀分布着的暗物质引起的，设这种暗物质质量为M ′，位于两星连线中点处的质点对双星的影响相同，这时双星做圆周运动的向心力由双星的万有引力和M ′对双星的万有引力提供，所以有：
()
22
/
222
/2M L M MM
G
G L L ω=
观测＋，又2T πω=
观测观测
解得暗物质的质量为：/
N 1/4M M ＝（－）
而暗物质的体积为：3
4L V 32
π＝（）
所以暗物质的密度为：/
3M 3(1)/(2)
V
N M L ρπ=-＝ 4.（2006天津理综卷第25题）．神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体，探寻黑
洞的方案之一是观测双星系统的运动规律。天文学家观测河外星系大麦哲伦云时，发现了LMCX －3双星系统，它由可见星A 和不可见的暗星B 构成。两星视为质点，不考虑其它天体的影响，A 、B 围绕两者连线上的O 点做匀速圆周运动，它们之间的距离保持不变，如图所示。引力常量为G ，由观测能够得到可见星A 的速率v 和运行周期T 。
（1）可见星A 所受暗星B 的引力F A 可等效为位于O 点处质量为m ’的星体（视为质点）对它的引力，设A 和B 的质量分别为m 1、m 2，试求m ’ 的表达式（用m 1、m 2表示）；
（2）求暗星B 的质量m 2与可见星A 的速率v 、运行周期T 和质量m 1之间的关系式； （3）恒星演化到末期，如果其质量大于太阳质量m s 的2倍，它将有可能成为黑洞。若可见星A 的速率v ＝2.7×105
m/s ，运行周期T ＝4.7π×104
s ，质量m 1＝6m s ，试通过估算来判断暗星B 有可能是黑洞吗？（G ＝6.67×10
－11
N ·m 2/kg 2，m s ＝2.0×1030
kg ）
【课后反思】
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相互作用 2020年高考必备 2015年2016年2017年2018年2019年Ⅰ 卷 Ⅱ 卷 Ⅰ 卷 Ⅱ 卷 Ⅲ 卷 Ⅰ 卷 Ⅱ 卷 Ⅲ 卷 Ⅰ 卷 Ⅱ 卷 Ⅲ 卷 Ⅰ 卷 Ⅱ 卷 Ⅲ 卷 考点一重力、弹力、摩擦力力的合成与分解 考点二受力分析 共点力的平衡 19 14 17 21 16 17 19 16 16 考点三实验:1.探究弹力和弹 簧伸长的关系 22 实验:2.验证力的平行 四边形定则 22 考点一重力、弹力、摩擦力力的合成与分解 命题角度1(储备)弹力与摩擦力的分析 【典题】(多选)(2019河北衡水高三月考)如图所示,质量为m的木块A放在质量为M的三角形斜面体B上,现用大小不相等、方向相反的水平力F1、F2分别推A和B,它们均静止不动,且F1 用假设法分析隐蔽的弹力与静摩擦力 (1)接触面形变情况不清晰,则相关弹力较为“隐蔽”.此时需用“假设法”判定弹力的有无和弹力的方向. 也可假设有弹力,做相似分析. (2)接触面间的相对运动趋势不明确,则相关静摩擦力较为“隐蔽”,此时需用“假设法”判定静摩擦力的有无和静摩擦力的方向. 也可假设有静摩擦力,做相似分析. (3)应用“假设法”时,一般结合力的合成与分解、平衡条件等知识分析. 典题演练提能·刷高分 1. 2018年高考物理复习天体运动专题练习（含答 案） 天体是天生之体或者天然之体的意思，表示未加任何掩盖。查字典物理网整理了天体运动专题练习，请考生练习。 一、单项选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分.) 1.(2014武威模拟)2013年6月20日上午10点神舟十号航天员首次面向中小学生开展太空授课和天地互动交流等科 普教育活动，这是一大亮点.神舟十号在绕地球做匀速圆周运动的过程中，下列叙述不正确的是() A.指令长聂海胜做了一个太空打坐，是因为他不受力 B.悬浮在轨道舱内的水呈现圆球形 C.航天员在轨道舱内能利用弹簧拉力器进行体能锻炼 D.盛满水的敞口瓶，底部开一小孔，水不会喷出 【解析】在飞船绕地球做匀速圆周运动的过程中，万有引 力充当向心力，飞船及航天员都处于完全失重状态，聂海胜做太空打坐时同样受万有引力作用，处于完全失重状态，所以A错误;由于液体表面张力的作用，处于完全失重状态下的液体将以圆球形状态存在，所以B正确;完全失重状态下并不影响弹簧的弹力规律，所以拉力器可以用来锻炼体能，所以C正确;因为敞口瓶中的水也处于完全失重状态，即水对瓶底部没有压强，所以水不会喷出，故D正确. 【答案】 A 2.为研究太阳系内行星的运动，需要知道太阳的质量，已知地球半径为R，地球质量为m，太阳与地球中心间距为r，地球表面的重力加速度为g，地球绕太阳公转的周期T.则太阳的质量为() A.B. C. D. 【解析】地球表面质量为m的物体万有引力等于重力，即G=mg，对地球绕太阳做匀速圆周运动有G=m.解得M=，D正确. 【答案】 D 3.(2015温州质检)经国际小行星命名委员会命名的神舟星和杨利伟星的轨道均处在火星和木星轨道之间.已知神舟星平均每天绕太阳运行1.74109 m，杨利伟星平均每天绕太阳运行1.45109 m.假设两行星都绕太阳做匀速圆周运动，则两星相比较() A.神舟星的轨道半径大 B.神舟星的加速度大 C.杨利伟星的公转周期小 D.杨利伟星的公转角速度大 【解析】由万有引力定律有：G=m=ma=m()2r=m2r，得运行速度v=，加速度a=G，公转周期T=2，公转角速度=，由题设知神舟星的运行速度比杨利伟星的运行速度大，神舟星的轨道半径比杨利伟星的轨道半径小，则神舟星的加速度比杨利伟星的加速度大，神舟星的公转周期比杨利伟星的公转周期小，神舟星的公转角速度比杨利伟星的公转角速度大，故选 三年高考（2017-2019）各地高考物理真题分类汇总：相互运动本文档中含有大量公式，在网页显示可能会出现位置错误的情况，下载后均能正常显示，欢迎下载！ 1.(2019?全国Ⅱ卷?T3)物块在轻绳的拉动下沿倾角为30°的固定斜面向上匀速运动，轻绳与斜 面平行。 ，重力加速度取10m/s2。 若轻绳能承受的 最大张力为1 500 N，则物块的质量最大为 A. 150kg B. kg C. 200 kg D. 【答案】A 【解析】 【详解】 T =f+mg sinθ，f=μN，N=mg cosθ，带入数据解得：m=150kg，故 A选项符合题意 2.(2019?全国Ⅲ卷?T3)用卡车运输质量为 m的匀质圆筒状工件，为使工件保持固定，将其置于两光滑斜面之间，如图所示。两斜面I、Ⅱ固定在车上，倾角分别为30°和60°。重力加速度为g。当卡车沿平直公路匀速行驶时，圆筒对斜面I、Ⅱ压力的大小分别为F1、F2，则 A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 12 F F ， 12 F F ， 12 1 = 2 F mg F ， 12 1 = 2 F F mg ， 对圆筒进行受力分析知圆筒处于三力平衡状态，由几何关系容易找出两斜面对圆筒支持力与重力的关系，由牛顿第三定律知斜面对圆筒的支持力与圆筒对斜面的压力大小相同。 3.(2019?全国Ⅰ卷?T6)如图，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N。另一端与斜面上的物块M相连，系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动N，直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°。已知M始终保持静止，则在此过程中 A. 水平拉力的大小可能保持不变 B. M所受细绳的拉力大小一定一直增加 C. M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加 D. M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加 【答案】BD 【解析】 如图所示，以物块N为研究对象，它在水平向左拉力F作用下，缓慢向左移动直至细绳与竖直方向夹角为45°的过程中，水平拉力F逐渐增大，绳子拉力T逐渐增大； 对M受力分析可知，若起初M受到的摩擦力f沿斜面向下，则随着绳子拉力T的增加，则摩擦力f也逐渐增大；若起初M受到的摩擦力f沿斜面向上，则随着绳子拉力T的增加，摩擦力f可能先减小后增加。故本题选BD。 4.(2019?天津卷?T2)2018年10月23日，港珠澳跨海大桥正式通车。为保持以往船行习惯，在航道处建造了单面索(所有钢索均处在同一竖直面内)斜拉桥，其索塔与钢索如图所示。下列说法正确的是 高中物理学习材料 金戈铁骑整理制作 2014年高考物理真题分类汇编：万有引力和天体运动 19．[2014·新课标全国卷Ⅰ] 太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动．当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”．据报道，2014年各行星冲日时间分别是：1月6日木星冲日；4月9日火星冲日；5月11日土星冲日；8月29日海王星冲日；10月8日天王星冲日．已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示，则下列判断正确的是( ) 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 轨道半径(AU) 1.0 1.5 5.2 9.5 19 30 A.各地外行星每年都会出现冲日现象 B ．在2015年内一定会出现木星冲日 C ．天王星相邻两次冲日的时间间隔为土星的一半 D ．地外行星中，海王星相邻两次冲日的时间间隔最短 19．BD [解析] 本题考查万有引力知识，开普勒行星第三定律，天体追及问题．因为冲日现象实质上是角速度大的天体转过的弧度恰好比角速度小的天体多出2π，所以不可能每年都出现(A 选项)．由开普勒行星第三定律有T 2木T 2地＝r 3木 r 3地＝140.608，周期的近似比值为12，故木星的周期为12年，由曲线运动追及公式 2πT 1t －2πT 2t ＝2n π，将n ＝1代入可得t ＝12 11年，为木星两次冲日的时间间隔，所以2015年能看到木星冲日现象， B 正确．同理可算出天王星相邻两次冲日的时间间隔为1.01年．土星两次冲日的时间间隔为1.03年．海王星两次冲日的时间间隔为1.006年，由此可知 C 错误， D 正确． 18．[2014·新课标Ⅱ卷] 假设地球可视为质量均匀分布的球体．已知地球表面重力加速度在两极的大小为g 0，在赤道的大小为g ；地球自转的周期为T ，引力常量为G .地球的密度为( ) A.3πGT 2 g 0－g g 0 B.3πGT 2g 0 g 0－g C. 3πGT 2 D.3πGT 2g 0 g 18．B [解析] 在两极物体所受的重力等于万有引力，即 GMm R 2 ＝mg 0，在赤道处的物体做圆周运动的周期等于地球的自转周期T ，则GMm R 2－mg ＝m 4π2T 2R ，则密度 ρ＝3M 4πR 3＝34πR 3 g 0R 2 G ＝3πg 0GT 2（g 0－g ） .B 正确． 3． [2014·天津卷] 研究表明，地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时．假设这种 近三年高考物理试卷分析 一、对三年试卷的总体评价 1.较好地体现了命题指导思想与原则 三年来，命题遵循了教育部颁布的《普通高等学校招生全国统一考试分省命题工作暂行管理办法》，坚持“有助于高等学校选拔人才、有助于中等学校实施素质教育和有助于扩大高校办学自主权”的原则，体现了“立足于平稳过渡，着眼于正确导向，确保试题宽严适度”的指导思想。 2.试卷既遵循考试大纲，又体现地方特色 三年的试题严格按照《当年的普通高等学校招生全国统一考试大纲》和《普通高等学 校招生全国统一考试大纲的说明》的规定和要求命制试题，命题思路清晰，试题科学规范，未出现科学性、知识性错误；坚持能力立意，注重基础，突出主干知识；考查考生所学物理、化学、生物课程基础知识、基本技能的掌握程度和综合运用所学知识分析、解决问题的能力；某些试题体现四川特色。 3.试卷有较好的区分度，难度在合理范围控制试题难度，确保区分效果，三年的全卷的平均得分率为0.57，达到了较佳的区分度，Ⅰ卷和Ⅱ卷总体来看具有较高的信度、效度，合理的区分度和适当的难度，有利于人才的选拔；有利于中学教学，引导教学和复习回归教材。 4．注重理论联系实际 试题联系生产和生活实际，联系现代科技，强调知识应用，贴近生活，学以致用。如2006年试卷的4、6、11、14、22、26、28、29、30题； 2007年试卷的3、4、12、14、17、25、26、29、30题等； 2008年试卷的1、3、12、16、20、22、28、30题等。 这些试题均考查了考生运用理、化、生知识解决实际问题的能力，体现了理科学习的价值。 5．体现新课标精神，凸现了科学探究能力的考查 试卷注意体现了当前课程改革的精神和新课标的内容以及科学探究能力的考查，如2006年试卷的第22题、第26题、 2007年试卷的25题等，对课程改革起着良好导向作用． 6．突出学科特点，强调实验能力的考查 三张试卷有鲜明的理科特色，而实验题与教材联系更加紧密，坚持“来源于教材，但不拘泥教材”的思想，对中学实验教学有很好的指导作用。 1、对物理试题的基本评价 （1）试题结构非常稳定，难度有变化但幅度不大，试题由浅入深，由易到难，提高了物理试题的区分度，体现了“以能力立意”的命题原则. （2）全卷所考查的知识点的覆盖率较高，注重回归教材，这对促进考生注重双基，全面复习，减少投机有良好的导向作用。 知识点都是中学物理的核心内容，各部分知识考查比例为：力学53分，占44.2％；电学49分，占40. 8％；热学6分，占5％；光学6分，占5％；原子物理学6分，占5％，和大纲和教材内容的比例一致。特别注重了对牛顿第二定律、力和运动、功能关系、动量、机械能、电场、电磁感应等主干知识的考查。易中难的比例大约为1：7：2 。 2008年全卷考查的知识覆盖了考试大纲中17个单元中的14个（未涉及到电场、电磁场和电磁波、光的波动性和微粒性），涉及到30个知识点（Ⅱ级知识点考 高考物理相互作用练习题及答案 一、高中物理精讲专题测试相互作用 1．如图所示，用三根轻绳将质量均为m的A、B两小球以及水平天花板上的固定点O之间两两连接，然后用一水平方向的力F作用于A球上，此时三根轻绳均处于直线状态，且OB绳恰好处于竖直方向，两球均处于静止状态，轻绳OA与AB垂直且长度之比为3:4．试计算： （1）OA绳拉力及F的大小？ （2）保持力F大小方向不变，剪断绳OA，稳定后重新平衡，求此时绳OB及绳AB拉力的大小和方向．（绳OB、AB拉力的方向用它们与竖直方向夹角的正切值表达） （3）欲使绳OB重新竖直，需在球B上施加一个力，求这个力的最小值和方向． 【答案】（1）4 3 mg（2） 1 213 T=，tanθ1= 2 3 ； 2 5 3 T mg =，tanθ2= 4 3 （3）4 3 mg，水平向左 【解析】 【分析】 【详解】 （1）OB竖直，则AB拉力为0，小球A三力平衡，设OB拉力为T，与竖直方向夹角为θ, 则T=mg/cosθ=5 3 mg，F=mgtanθ= 4 3 mg （2）剪断OA绳，保持F不变，最后稳定后，设OB的拉力为T1，与竖直方向夹角为θ1，AB拉力为T2，与竖直方向夹角为θ2，以球A、球B为整体，可得 T1x=F=4 3 mg；T1y=2mg； 解得：T1213 mg；tanθ1= 2 3 ； 单独研究球A，T2x=F=4 3 mg；T2y=mg； 解得：T2=5 3 mg，tanθ2= 4 3 （3）对球B施加一个力F B使OB重新竖直，当F B水平向左且等于力F时是最小值，即 F B=F=4 3 mg，水平向左 【点睛】 最新高考物理选择题的五种类型 物理选择题类型分为五种 1.定性判断型 考查考生对物理概念、基本规律的掌握、理解和应用而设定。同学们要从物理规律的表达方式、规律中涉及的物理概念、规律的成立或适用条件、与规律有关的物理模型等方面把规律、概念、模型串联成完整的知识系统，并将物理规律之间作横向比较，形成合理、最优的解题模式。这就需要同学们对基本概念、规律等熟练掌握并灵活应用喽。 2.函数图象型 以函数图象的形式给出物理信息处理物理问题的试题。物理图象选择题是以解析几何中的坐标为基础，借助数和行的结合，来表现两个相关物理量之间的依存关系，从而直观、形象、动态地表达各种现象的物理过程和规律。图象法是物理学研究的重要方法。也是解答物理问题(特别是选择题)的有效方法。在图象类选择题中使用排除法的频次较高。 例如：如图甲所示，导体框架abcd放置于水平面内，ab平行于cd,导体棒MN与两导轨垂直并与导轨接触良好，整个装置置于垂直于框架平面的磁场中，磁感应强度B随时间的变化规律如图乙所示，MN始终保持静止。规定竖直向上为磁场正方向，沿导体棒由M到N为感应电流的正方向，水平向右为导体棒所受安培力F的正方向，水平向左为导体棒所受摩擦力f的正方向，下列选项正确的是( ) 快解秘诀：分析0~t1时间内可知磁通量无变化，导体棒不受安培力，可排除C选项;A、B选项中肯定有一个是错误的，分析t2~t3时间内可知电流方向为正，可排除A选项;然后多选题可轻松判断B、D正确。 3.定量计算型 考查考生对物理概念的理解、物理规律的掌握和思维敏捷性而设置，对考生来说一方面要有坚实的基础，更主要的是考生的悟性、平时积累的速解方法加上灵活运用知识的能力来迅速解题。这就需要同学们平时夯实基础，总结和掌握解题方法、归纳物理推论，这样才能在考场内得心应手。 其中一些量化明显的题，往往不是简单机械计算，而蕴涵了对概 天体运动题型归纳 李仕才 题型一：天体的自转 【例题1】一物体静置在平均密度为ρ的球形天体表面的赤道上。已知万有引力常量为G ，若由于天体自转使物体对天体表面压力怡好为零，则天体自转周期为（ ） A ．1 2 4π3G ρ?? ??? B ．1 2 34πG ρ?? ??? C ．1 2 πG ρ?? ??? D ．1 2 3πG ρ?? ??? 解析：在赤道上2 2 R m mg R Mm G ω+=① 根据题目天体表面压力怡好为零而重力等于压力则①式变为 22R m R Mm G ω=②又 T π ω2= ③ 33 4 R M ρπ= ④ ②③④得：2 3GT π ρ= ④即21 )3(ρπG T =选D 练习 1、已知一质量为m 的物体静止在北极与赤道对地面的压力差为ΔN ，假设地球是质量分布 均匀的球体，半径为R 。则地球的自转周期为（ ） A. 2T = 2T =R N m T ?=π2 D.N m R T ?=π2 2、假设地球可视为质量均匀分布的球体，已知地球表面的重力加速度在两极的大小为g 0，在赤道的大小为g ；地球自转的周期为T ，引力常数为G ，则地球的密度为： A. 0203g g g GT π- B. 0203g g g GT π- C. 23GT π D. 23g g GT πρ= 题型二：近地问题+绕行问题 【例题1】若宇航员在月球表面附近高h 处以初速度0v 水平抛出一个小球，测出小球的水平射程为L 。已知月球半径为R ，引力常量为G 。则下列说法正确的是 A ．月球表面的重力加速度g 月＝hv 2 L 2 B ．月球的质量m 月＝hR 2v 20 GL C ．月球的第一宇宙速度v ＝ v 0 L 2h D ．月球的平均密度ρ＝3hv 2 2πGL 2R 解析 根据平抛运动规律，L ＝v 0t ，h ＝12g 月t 2 ，联立解得g 月＝2hv 2 0L 2；由mg 月＝G mm 月R 2， 解得m 月＝2hR 2v 2 0GT 2；由mg 月＝m v 2 R ，解得v ＝v 0L 2hR ；月球的平均密度ρ＝m 月43πR 3＝3hv 2 2πGL 2R 。 练习：“玉兔号”登月车在月球表面接触的第一步实现了中国人“奔月”的伟大梦想。机器人“玉兔号”在月球表面做了一个自由下落试验，测得物体从静止自由下落h 高度的时间t ，已知月球半径为R ，自转周期为T ，引力常量为G 。则下列说法正确的是 A ．月球表面重力加速度为t 2 2h B ．月球第一宇宙速度为 Rh t C ．月球质量为hR 2 Gt 2 D ．月球同步卫星离月球表面高度 3hR 2T 2 2π2t 2－R 【例题2】过去几千年来，人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内，行星“51 peg b ”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕。“51 peg b ”绕其中心恒星做匀速圆周运动，周期约为4天，轨道半径约为地球绕太阳运动半径的1 20 。该中心恒星与太阳的质量比约为 A.1 10 B ．1 C ．5 D ．10 2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练（选修3-1） 第三部分磁场 专题3.37 近三年高考真题精选精练（能力篇） 一．选择题 1．（2019高考江苏卷物理7）如图所示，在光滑的水平桌面上，a和b是两条固定的平行长直导线，通过的电流强度相等．矩形线框位于两条导线的正中间，通有顺时针方向的电流，在a、b产生的磁场作用下静止．则a、b的电流方向可能是（） A.均向左 B.均向右 C.a的向左，b的向右 D.a的向右，b的向左 【参考答案】CD 【名师解析】要使位于两条导线的正中间的矩形线框在a、b产生的磁场作用下静止，在矩形线框与导线平行的两侧边所受安培力方向必须相反。若a、b的电流方向相同，则矩形线框与导线平行的两侧边处磁场方向相反，而两侧边电流方向相反，由左手定则可判断出两侧边所受安培力方向相同，不可能在a、b产生的磁场作用下静止．选项AB错误；若a、b的电流方向相反，则矩形线框与导线平行的两侧边处磁场方向相同，而两侧边电流方向相反，由左手定则可判断出两侧边所受安培力方向相反，可以在a、b产生的磁场作用下静止．选项CD正确。 2. (2017·全国理综I卷·16)如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上（与纸面平行），磁场方向垂直于纸面向里，三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等，质量分别为m a、m b、m c，已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在直面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动，下列选项正确的是（） A. m a>m b>m c B. m b>m a>m c C. m c>m a>m b D. m c>m b>m a 【参考答案】.B 【名师解析】此题的空间区域为匀强电场和匀强磁场、重力场的叠加场，根据题述带正电的微粒a在纸面内做匀速圆周运动，可知重力与电场力平衡，洛伦兹力提供做匀速圆周运动的向心力，有m a g=qE，解得： 高考物理相互作用真题汇编(含答案)及解析 一、高中物理精讲专题测试相互作用 1．如图所示,质量的木块A套在水平杆上,并用轻绳将木块与质量的小球B相连.今用跟水平方向成角的力,拉着球带动木块一起向右匀速运动,运动中M、m相对位置保持不变,取.求: (1)运动过程中轻绳与水平方向夹角; (2)木块与水平杆间的动摩擦因数为. (3)当为多大时,使球和木块一起向右匀速运动的拉力最小? 【答案】（1）30°（2）μ=（3）α=arctan． 【解析】 【详解】 （1）对小球B进行受力分析，设细绳对N的拉力为T由平衡条件可得： Fcos30°=Tcosθ Fsin30°+Tsinθ=mg 代入数据解得：T=10，tanθ=，即：θ=30° （2）对M进行受力分析，由平衡条件有 F N=Tsinθ+Mg f=Tcosθ f=μF N 解得：μ＝ （3）对M、N整体进行受力分析，由平衡条件有： F N+Fsinα=（M+m）g f=Fcosα=μF N 联立得：Fcosα=μ（M+m）g-μFsinα 解得：F＝ 令：sinβ＝，cosβ=，即：tanβ= 则： 所以：当α+β=90°时F有最小值．所以：tanα=μ=时F的值最小．即：α=arctan 【点睛】 本题为平衡条件的应用问题，选择好合适的研究对象受力分析后应用平衡条件求解即可，难点在于研究对象的选择和应用数学方法讨论拉力F的最小值，难度不小，需要细细品味． 2．如图所示，A、B都是重物，A被绕过小滑轮P的细线悬挂，B放在粗糙的水平桌面上，滑轮P被一根斜短线系于天花板上的O点，O′是三根细线的结点，细线bO′水平拉着物体B，cO′沿竖直方向拉着弹簧．弹簧、细线、小滑轮的重力不计，细线与滑轮之间的摩擦力可忽略，整个装置处于静止状态．若重物A的质量为2kg，弹簧的伸长量为5cm， ∠cO′a=120°，重力加速度g取10m/s2，求： （1）桌面对物体B的摩擦力为多少？ （2）弹簧的劲度系数为多少？ （3）悬挂小滑轮的斜线中的拉力F的大小和方向？ 【答案】（1）103N（2）200N/m（3）203N，方向在O′a与竖直方向夹角的角平分线上. 【解析】 【分析】 （1）对结点O′受力分析，根据共点力平衡求出弹簧的弹力和bO′绳的拉力，通过B平衡求出桌面对B的摩擦力大小．（2）根据胡克定律求弹簧的劲度系数．（3）悬挂小滑轮的斜线中的拉力F与滑轮两侧绳子拉力的合力等大反向． 【详解】 （1）重物A的质量为2kg，则O′a绳上的拉力为 F O′a=G A=20N 对结点O′受力分析，如图所示，根据平行四边形定则得：水平绳上的力为： F ob=F O′a sin60°=103N 物体B静止，由平衡条件可得，桌面对物体B的摩擦力 f=F ob=103N （2）弹簧的拉力大小为 F弹=F O′a cos60°=10N． 根据胡克定律得 F弹=kx 得 k=F x 弹= 10 0.05 =200N/m （3）悬挂小滑轮的斜线中的拉力F与滑轮两侧绳子拉力的合力等大反向，则悬挂小滑轮的 注意控制做题时间，非常重要，后面有标准答案解析，大家看看自己的水平，按照正常，我 教出的学生成绩浮动大约在108---126之间比较合适。 本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷两部分。第Ⅰ卷1—4页，第Ⅱ卷5—10页，共150 分。考试时间150分钟。 注意事项：1。答第Ⅰ卷前，考生务必将自己的学校、班级、姓名填写清楚。 2．第Ⅰ卷每小题选出答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如 需改动，用橡皮擦于净后，再选涂其他答案。不能填在试卷上。 3．第Ⅱ卷的所有答案均答在答题卡的相应位置上。 第Ⅰ卷(选择题，共30分) 一、本大题共5小题，每小题3分，共15分。 1．下列各组词语中，没有错别字的一组是 A．精粹铮友唇枪舌剑孤掌难名 B．肆业座谈防危杜渐雪泥鸿爪 C．就绪璀璨殒身不恤门可罗雀 D．经典敲榨既往不咎穿流不息 2．将下列词语依次填入各句横线处，最恰当的一组是 ①这些由园艺工人培育的花卉，一定能把奥运期间的北京装点得更加美丽。 ②近期，联合国粮农组织及世界银行等机构的专家对今后国际粮油价格的作出了预测。 ③保健医生建议大家，在节日期间尽量做到心情，轻松度假，并且还为大 家献上了一份健康套餐。 ④许多造纸厂将废水直接排放到了淮河，淮河水变得又黑又臭，导致许多水生动植物大 量减少，灭绝。 A．精心走势弛缓甚至 B．经心走势迟缓直至 C．精心态势弛缓直至 D．经心态势迟缓甚至 3．下列句子中，加点成语使用不恰当的一句是 A．我国著名学者霍松林先生认为，研究者不搞创作，没有创作经验，研究人家的作品未 免隔靴搔痒。 B．他们两个人因为工作原因偶尔接触过几次，平时少有来往，关系很一般，可以说是君 子之交淡如水。 C．这本书尽管还存在一些不足之处，但瑕不掩瑜，仍不失为一部近年来少见的优秀作品，深受读者的喜爱。 D．如果仅仅因为个别队员在执法过程中态度粗野，就取消城管部门，这无疑是一种因噎 废食的做法。 4．下列句子中，没有语病、句意明确的一句是 A．六部委联合举办的“中华赞”诗词征集活动，将围绕春节、清明、端午、中秋四个传 统节日为主题征集原创性诗词。 B．酸奶比鲜奶更容易消化吸收，它特有的益生菌能够以足够数量直达肠道，并保持更持 久的活性，有效改善食物的胃肠通过时间。 C．当前学术界有一种好虚荣的风气，浮躁的人很多，而甘愿认真踏实地搞研究的人不多 了，王学远就是其中的一个代表。 D．"星火"公益活动旨在通过有组织的资金捐助、技能培训和就业辅导等途径，改善下岗 工人的生活条件，并为他们创造更多的工作机会。 2015年高考物理真题分类汇编：万有引力和天体运动 (2015新课标I-21). 我国发射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圆轨道上绕月运行；然后经过一系列过程，在离月面4m高处做一次悬停（可认为是相对于月球静止）；最后关闭发动机，探测器自由下落，已知探测器的质量约为1.3×103kg，地球质量约为月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的3.7倍，地球表面的重力加速度约为9.8m/s2,则此探测器 A. 着落前的瞬间，速度大小约为8.9m/s B. 悬停时受到的反冲作用力约为2×103N C. 从离开近月圆轨道这段时间内，机械能守恒 D. 在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度 【答案】B、D 【考点】万有引力定律及共应用；环绕速度 【解析】在中心天体表面上万有引力提供重力：= mg , 则可得月球表面的重力加速度 g月= ≈ 0.17g地= 1.66m/s2 .根据平衡条件，探测器悬停时受到的反作用力F = G探= m探 g月≈ 2×103N，选项B正确；探测器自由下落，由V2=2g月h ,得出着落前瞬间的速度v ≈3.6m/s ,选项A错误；从离开近月圆轨道，关闭发动机后，仅在月球引力作用下机械能守恒，而离开近月轨道后还有制动悬停，发动机做了功，机械能不守恒，故选项C错误；在近月圆轨道 万有引力提供向心力：= m,解得运行的线速度V月= = < , 小于近地卫星线速度，选项D正确。 【2015新课标II-16】16. 由于卫星的发射场不在赤道上，同步卫星发射后需要从转移轨道经过调整再进入地球同步轨道。当卫星在转移轨道上飞经赤道上空时，发动机点火，给卫星一附加速度，使卫星沿同步轨道运行。已知同步卫星的环绕速度约为3.1x103/s，某次发 射卫星飞经赤道上空时的速度为1.55x103/s，此时 卫星的高度与同步轨道的高度相同，转移轨道和 同步轨道的夹角为30°，如图所示，发动机给卫星 的附加速度的方向和大小约为 A. 西偏北方向，1.9x103m/s B. 东偏南方向，1.9x103m/s C. 西偏北方向，2.7x103m/s D. 东偏南方向，2.7x103m/s 【答案】B 2005年全国高考物理试题全集12套（二） 目录 2005年普通高等学校招生全国统一考试物理(江苏卷) (2) 2005年高考物理(江苏卷)物理试题参考答案 (7) 2005年高考理科综合能力测试Ⅰ（河北、河南、安徽、山西） (10) 2005年高考理科综合Ⅰ（河北、河南、安徽、山西）参考答案 (14) 2005年高考理综全国卷Ⅱ物理部分（黑龙江、吉林、广西等用） (16) 2005年高考理综全国卷Ⅱ物理部分（黑龙江、吉林、广西等用）参考答案 (18) 2005年高考理综物理部分Ⅲ（四川、陕西、贵州、云南、新疆、宁夏、甘肃、内蒙） (19) 2005年高考理综物理部分Ⅲ（四川、陕西、云南等）参考答案 (22) 2005年普通高等学校招生全国统一考试（北京卷） (24) 2005年普通高等学校招生全国统一考试（北京卷）参考答案 (28) 2005年普通高等学校招生全国统一考试（天津卷）理科综合 (30) 2005年高考理科综合试卷（天津卷）参考答案 (33) 2005年普通高等学校招生全国统一考试 物 理 (江苏卷) 第一卷(选择题共40分) 一、本题共10小题，每小题4分，共40分．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．全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分． 1．下列核反应或核衰变方程中，符号“X ”表示中子的是 (A) X C He Be 1264294+→+ (B)X O He N +→+17842147 (C) X H Pt n Hg ++→+11202 7810204 802 (D)X Np U +→2399323992 2．为了强调物理学对当今社会的重要作用并纪念爱因斯坦，2004年联合国第58次大会把2005年定为国际物理年．爱因斯坦在100年前发表了5篇重要论文，内容涉及狭义相对论、量子论和统计物理学，对现代物理学的发展作出了巨大贡献．某人学了有关的知识后，有如下理解，其中正确的是 (A)所谓布朗运动就是液体分子的无规则运动 (B)光既具有波动性，又具有粒子性 (C)在光电效应的实验中，入射光强度增大，光电子的最大初动能随之增大 (D)质能方程表明：物体具有的能量与它的质量有简单的正比关系 3．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型．图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动轨迹．在α粒子从a 运动到b 、再运动到c 的过程中，下列说法中正确的是 (A)动能先增大，后减小 (B)电势能先减小，后增大 (C)电场力先做负功，后做正功，总功等于零 (D)加速度先变小，后变大 4．某气体的摩尔质量为M ，摩尔体积为V ，密度为ρ，每个分子的质量和体积分别为m 和Vo ，则阿伏加德罗常数N A 可表示为 (A)0V V N A = (B)m V N A ρ= (C) m M N A = (D)0V M N A ρ= 5．某人造卫星运动的轨道可近似看作是以地心为中心的圆．由于阻力作用，人造卫星到地心的距离从r 1慢慢变到r 2，用E Kl 、E K2分别表示卫星在这两个轨道上的动能，则 (A)r 1 高中物理相互作用真题汇编(含答案)及解析 一、高中物理精讲专题测试相互作用 1．将质量0.1m kg =的圆环套在固定的水平直杆上，环的直径略大于杆的截面直径，环与杆的动摩擦因数0.8μ=．对环施加一位于竖直平面内斜向上与杆夹角53θ=o 的恒定拉力F ，使圆环从静止开始运动，第1s 内前进了2.2m （取210/g m s =，sin530.8=o ， cos530.6=o ）．求： （1）圆环加速度a 的大小； （2）拉力F 的大小． 【答案】（1）24.4m/s （2）1N 或9N 【解析】 （1）小环做匀加速直线运动，由运动学公式可知：21x 2 at = 解得：2a 4.4m /s = (2)令Fsin53mg 0?-=，解得F 1.25N = 当F 1.25N <时，环与杆的上部接触，受力如图： 由牛顿第二定律，Fcos θμN F ma -=，Fsin θN F mg += 联立解得：()F m a g cos sin μθμθ += + 代入数据得：F 1N = 当F 1.25N >时，环与杆的下部接触，受力如图： 由牛顿第二定律，Fcos θμN F ma -=，Fsin θN mg F =+ 联立解得： ()F m a g cos sin μθμθ -= - 代入数据得：F 9N = 2．如图所示，两足够长的平行光滑的金属导轨MN 、PQ 相距为1L =m ，导轨平面与水平面夹角30α=?，导轨电阻不计，磁感应强度为12T B =的匀强磁场垂直导轨平面向上，长为1L =m 的金属棒ab 垂直于MN 、PQ 放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为12m =kg 、电阻为11R =Ω，两金属导轨的上端连接右侧电路，电路中通过导线接一对水平放置的平行金属板，两板间的距离和板长均为0.5d =m ，定值电阻为 23R =Ω，现闭合开关S 并将金属棒由静止释放，取10g =m/s 2，求： （1）金属棒下滑的最大速度为多大？ （2）当金属棒下滑达到稳定状态时，整个电路消耗的电功率υ为多少？ （3）当金属棒稳定下滑时，在水平放置的平行金属板间加一垂直于纸面向里的匀强磁场 ，在下板的右端且非常靠近下板的位置处有一质量为4 110q -=-?kg 、所带电荷 量为 C 的液滴以初速度υ水平向左射入两板间，该液滴可视为质点，要使带 电粒子能从金属板间射出，初速度υ应满足什么条件？ 【答案】（1）10m/s （2）100W （3）v≤0.25m/s 或v≥0.5m/s 【解析】试题分析：（1）当金属棒匀速下滑时速度最大，设最大速度v m ，则有 1sin m g F α=安 F 安=B 1IL 112 m B Lv I R R = + 所以() 112221 sin m m g R R v B L α+= 代入数据解得：v m =10m/s (2)金属棒匀速下滑时，动能不变，重力势能减小，此过程中重力势能转化为电能，重力做功的功率等于整个电路消耗的电功率P=m 1gsinαv m =100W (或) （3）金属棒下滑稳定时，两板间电压U=IR 2=15V 因为液滴在两板间有2U m g q d =所以该液滴在两平行金属板间做匀速圆周运动 高考物理天体运动公式归纳 高考物理天体运动公式 1.开普勒第三定律：T2/R3=K(=4π2/GM){R:轨道半径，T:周期，K:常量(与行星质量无关，取决于中心天体的质量)｝ 2.万有引力定律：F=Gm1m2/r2 (G=6.67×10-11Nm2/kg2，方向在它们的连线上) 3.天体上的重力和重力加速度：GMm/R2=mg；g=GM/R2 {R:天体半径(m)，M：天体质量(kg)｝ 4.卫星绕行速度、角速度、周期：V=(GM/r)1/2； ω=(GM/r3)1/2；T=2π(r3/GM)1/2{M：中心天体质量｝ 5.第一(二、三)宇宙速度V1=(g地r地)1/2=(GM/r 地)1/2=7.9km/s；V2=11.2km/s；V3=16.7km/s 6.地球同步卫星GMm/(r地+h)2=m4π2(r地 +h)/T2{h&asymp；36000km，h:距地球表面的高度，r地:地球的半径｝ 强调:(1)天体运动所需的向心力由万有引力提供，F向=F 万；(2)应用万有引力定律可估算天体的质量密度等； (3)地球同步卫星只能运行于赤道上空，运行周期和地球自转周期相同； (4)卫星轨道半径变小时，势能变小、动能变大、速度变大、周期变小；(5)地球卫星的最大环绕速度和最小发射速度均为7.9km/s。 高考物理分子动理论、能量守恒定律公式 1.阿伏加德罗常数NA=6.02×1023/mol；分子直径数量级10-10米 2.油膜法测分子直径d=V/s{V：单分子油膜的体积(m3)，S：油膜表面积(m)2｝ 3.分子动理论内容：物质是由大量分子组成的；大量分子做无规则的热运动；分子间存在相互作用力。 4.分子间的引力和斥力(1)r (2)r=r0，f引=f斥，F分子力=0，E分子势能=Emin(最小值) (3)r>r0，f引>f斥，F分子力表现为引力 (4)r>10r0，f引=f斥&asymp；0，F分子力&asymp；0，E分子势能&asymp；0 5.热力学第一定律W+Q=ΔU{(做功和热传递，这两种改变物体内能的方式，在效果上是等效的)， W：外界对物体做的正功(J)，Q：物体吸收的热量(J)，ΔU：增加的内能(J)，涉及到第一类永动机不可造出〔见第二册 P40〕｝ 6.热力学第二定律 克氏表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其它变化(热传导的方向性)； 开氏表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来 高中物理相互作用练习题及答案 一、高中物理精讲专题测试相互作用 1．如图所示，两个正三棱柱A、B紧靠着静止于水平地面上，三棱柱的中间有一个半径为R的光滑圆柱C，C的质量为2m，A、B的质量均为m.A、B与地面的动摩擦因数为μ.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g. (1)三者均静止时A对C的支持力为多大？ (2)A、B若能保持不动，μ应该满足什么条件？ (3)若C受到经过其轴线竖直向下的外力而缓慢下降到地面，求该过程中摩擦力对A做的功 【答案】(1) F N＝2mg. (2)μ≥3 . (3)－ 3μ - . 【解析】 【分析】 （1）对C进行受力分析，根据平衡求解A对C的支持力； （2）A保持静止，则地面对A的最大静摩擦力要大于等于C对A的压力在水平方向的分力，据此求得动摩擦因数μ应该满足的条件； （3）C缓慢下落同时A、B也缓慢且对称地向左右分开，A受力平衡，根据平衡条件求解滑动摩擦力大小，根据几何关系得到A运动的位移，再根据功的计算公式求解摩擦力做的功． 【详解】 (1) C受力平衡，2F N cos60°＝2mg 解得F N＝2mg (2) 如图所示，A受力平衡F地＝F N cos60°＋mg＝2mg f＝F N sin60°＝3mg 因为f≤μF地，所以μ≥ 3 (3) C缓慢下降的同时A、B也缓慢且对称地向左右分开．A的受力依然为4个，如图所图，但除了重力之外的其他力的大小发生改变，f也成了滑动摩擦力． A受力平衡知F′地＝F′N cos60°＋mg f′＝F′N sin60°＝μF′地 解得f′＝ 33mg μμ - 即要求3－μ>0，与本题第(2)问不矛盾． 由几何关系知：当C 下落地地面时，A 向左移动的水平距离为x ＝ 3R 所以摩擦力的功W ＝－f′x ＝－3μ - 【点睛】 本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答． 2．轻绳下端悬挂200N 的重物，用水平力拉轻绳上的 点，使轻绳上部分偏离竖直方向 = 角保持静止，如图所示。 （1）求水平力的大小； （2）保持轻绳上部分与竖直方向的夹角= 不变，改变力 的方向，求力 的最小值 及与水平方向的夹角。 【答案】（1） （2） ，与水平方向夹角为 【解析】试题分析：（1）对点受力分析，可得 ，解得 （2）力 有最小值时 ，解得 ， 与水平方向夹角为 考点：考查了共点力平衡条件 【名师点睛】在处理共点力平衡问题时，关键是对物体进行受力分析，然后根据正交分解法将各个力分解成两个方向上的力，然后列式求解，如果物体受到三力处于平衡状态，则可根据矢量三角形法，将三个力移动到一个三角形中，然后根据角度列式求解 3．一架质量m 的飞机在水平跑道上运动时会受到机身重力、竖直向上的机翼升力F 升、发动机推力、空气阻力F 阻、地面支持力和跑道的阻力f 的作用。其中机翼升力与空气阻力均与飞机运动的速度平方成正比，即2 2 12,F k v F k v ==阻升，跑道的阻力与飞机对地面的压力成正比，比例系数为0k （012m k k k 、、、均为已知量），重力加速度为g 。 五年高考真题2017届高考物理专题选修3-3热学 考点一分子动理论内能 1.[2015·新课标全国Ⅱ，33（1），5分]（难度★★）（多选）关于扩散现象，下列说法正确的是（） A.温度越高，扩散进行得越快 C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的 E.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的 B.扩散现象是不同物质间的一种化学反应D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生 2.[2015·福建理综，29（1），6分]（难度★★））下列有关分子动理论和物质结构的认识，其中正确的是（） A.分子间距离减小时分子势能一定减小 B.温度越高，物体中分子无规则运动越剧烈 C.物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度无关 D.非晶体的物理性质各向同性而晶体的物理性质都是各向异性 3.[2015·山东理综,37]（难度★★）（多选）墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀.关于该现象的分析正确的是（） a.混合均匀主要是由于碳粒受重力作用 b.混合均匀的过程中，水分子和碳粒都做无规则运动 c.使用碳粒更小的墨汁，混合均匀的过程进行得更迅速 d.墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的 4.[2015·江苏单科，12A（1）]（难度★★）（多选）对下列几种固体物质的认识，正确的有（） A.食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体 B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体 C.天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则 D.石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同 6.（2014·北京理综，13，6分）（难度★★）下列说法中正确的是（） A.物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大 B.物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大 C.物体温度降低，其内能一定增大2018年高考物理复习天体运动专题练习(含答案)
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