高考物理典型例题探密
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专题五、传送带问题传送带问题是高中动力学问题中的难点,主要表现在两方面:其一,传送带问题往往存在多种可能结论的判定,即需要分析确定到底哪一种可能情况会发生;其二,决定因素多,包括滑块与传送带间的动摩擦因数大小、斜面倾角、传送带速度、传送方向、滑块初速度的大小及方向,另外传送带问题还涉及到摩擦力做功,克服摩擦力产生热量等能量问题等。
这就需要考生对传送带问题能做出准确的动力学过程分析及能量问题的判断。
情景传送带类别 图示滑块可能的运动情况滑块受(摩擦)力分析情景1水平一直加速 受力f =μmg先加速后匀速 先受力f =μmg ,后f =0 情景2水平v 0> v ,一直减速受力f =μmgv 0> v ,先减速再匀速 先受力f =μmg ,后f =0 v 0< v ,一直加速 受力f =μmgv 0< v ,先加速再匀速 先受力f =μmg ,后f =0 情景3 水平传送带长度l <202v gμ,滑块一直减速到达左端受力f =μmg (方向一直向右)传送带长度l ≥202v g μ,v 0<v ,滑块先减速再向右加速,到达右端速度为v 0受力f =μmg (方向一直向右)传送带长度l ≥202v gμ,v 0> v ,滑块先减速再向右加速,最后匀速,到达右端速度为v减速和反向加速时受力f =μmg (方向一直向右),匀速运动f=0 情景4倾斜一直加速 受摩擦力f =μmg cos θ先加速后匀速 先受摩擦力f=μmg cos θ,后f =mg sin θ 情景5倾斜一直加速 受摩擦力f =μmg cos θ先加速后匀速先受摩擦力f=μmg cos θ,后f =mg sin θ 先以加速度a 1加速,后以加速度a 2加速 先受摩擦力f=μmg cos θ,后受反向的摩擦力f =μmg cos θ 情景6倾斜一直加速 受摩擦力f =μmg cos θ先加速后匀速先受摩擦力f=μmg cos θ,后f =mg sin θ 一直匀速(v 0>v ) 受摩擦力f =mg sin θ 一直匀速(v 0=v )受摩擦力f =0先以加速度a 1加速,后以加速度a 2加速先受摩擦力f=μmg cos θ,后受反向的摩擦力f =μmg cos θ 情景7倾斜一直加速 受摩擦力f =μmg cos θ 一直匀速 受摩擦力f =mg sin θ 先减速后反向加速受摩擦力f=μmg cos θ,透视1、水平传送带【题1】如图所示,水平传送带A 、B 两端相距x =3.5 m ,物体与传送带间的动摩擦因数μ=0.1,物体滑上传送vv 0=0vv 0vv 0 v v 0=0θ vv 0=0θvv 0≠0θvv 0≠0θ带A端的瞬时速度v A=4 m/s,到达B端的瞬时速度设为v B。
高三物理学科中的常见案例分析题及解析在高三物理学科中,案例分析题是一种常见的题型。
这种题目往往通过具体的事例或案例来引导学生进行分析和解答,旨在培养学生的物理问题解决能力和逻辑思维能力。
本文将从力学、光学和电磁学三个方面介绍几个常见的案例分析题,并给出相应的解析。
一、力学方面的案例分析题案例1:小红同学骑着自行车顺风速度行驶,当自行车出现故障,小红同学停了下来。
请你解释为什么小红同学停下来的原因,并计算此时阻力所做的功。
解析:小红同学骑着自行车顺风速度行驶时,风的速度和自行车的速度具有相同的方向,所以风对自行车的阻力较小。
然而当自行车出现故障停下来时,风的速度与自行车速度相对,风对自行车的阻力增大,并使得自行车逐渐停下来。
此时阻力所做的功可以通过计算阻力与自行车停下来速度之差的乘积来获得。
案例2:小明同学骑着自行车逆风速度行驶,感到骑车变得困难。
请你解释为什么小明同学感到困难,并计算其所受的阻力。
解析:小明同学骑着自行车逆风速度行驶时,风的速度与自行车的速度相对,风对自行车的阻力增大。
这样的情况下,小明同学需要更多的力才能够保持原来的速度或继续前进,因此感到骑车变得困难。
所受的阻力可以通过计算风速与自行车速度之差的乘积来获得。
二、光学方面的案例分析题案例3:小李同学在夜晚用手电筒照射到墙上,发现墙上有一个红色的“x”字。
请你解释为什么手电筒照射到墙上形成了这样的影像,并计算其与屏幕之间的距离。
解析:手电筒照射到墙上形成了红色的“x”字影像的原因是光在通过手电筒的透镜时发生了折射,随后在墙上反射形成影像。
影像所在的位置与屏幕的距离可以通过光的折射定律来计算,公式为:1/v + 1/u = 1/f,其中v为影像到透镜的距离,u为物体到透镜的距离,f为透镜的焦距。
案例4:小张同学用凸透镜观察一根铅笔,并发现当他离铅笔越近时,观察到的铅笔越大。
请你解释为什么离铅笔越近时观察到的铅笔越大,并计算其观察到的铅笔的放大率。
高三物理学科中的常见实验题目及解析在高三物理学科中,实验是学生理论知识的重要应用和巩固方式之一。
通过实验,学生能够直观地观察现象、测量数据,进而理解物理原理和提高实验操作能力。
本文将介绍高三物理学科中常见的实验题目,并给出解析。
一、测量小球自由落体加速度实验目的:测量小球自由落体的加速度,并验证其是否等于重力加速度g。
实验装置:小球、直尺、计时器、架子等。
实验步骤:1. 将直尺竖直固定在架子上,使其底部与地面平行。
2. 从直尺的上端释放小球,并同时启动计时器。
3. 当小球从直尺下端通过时,记录计时器的时间t,并测量直尺高度h。
4. 重复以上步骤多次,取平均值。
实验解析:根据自由落体运动的公式:h = 1/2 * g * t^2,可以得到 g = 2h/t^2。
通过测量得到的h和t,可以计算出g的大小。
将实验得到的g与标准地球表面重力加速度9.8 m/s^2进行比较,如果两者接近,则说明实验结果正确。
二、测量光的折射率实验目的:测量光的折射率,并验证光在不同介质中传播的规律。
实验装置:光照源、直尺、半透明玻璃板、直角三棱镜等。
实验步骤:1. 将直尺固定在平面上,并将半透明玻璃板放在直尺上。
2. 将光照源放在玻璃板的一侧,使光线从一侧垂直射入玻璃板内。
3. 在光线射入玻璃板和射出玻璃板的方向上分别放置直角三棱镜,使光线通过三棱镜后水平射出。
4. 测量光线离玻璃板边缘的距离以及玻璃板的厚度。
5. 利用折射率公式 n = sin(i)/sin(r),其中i为入射角,r为折射角,计算出光的折射率n。
实验解析:通过测量得到的入射角、折射角以及玻璃板的厚度,可以根据折射率公式计算出光的折射率。
将实验得到的折射率与标准折射率进行比较,如果两者接近,则说明实验结果正确。
三、测量电阻的变化与电流、电压的关系实验目的:测量电阻的变化与电流、电压的关系,验证欧姆定律。
实验装置:电源、电阻器、导线、电流表、电压表等。
实验步骤:1. 将电源的正极和负极分别与电流表和电压表连接。
专题四、力时间图像问题F -t 图像显示的是力F 与时间t 之间的关系,而力F 与物体的加速度相联系,因此可以通过分析F -t 图像来研究物体的运动规律.F -t 图像不仅涉及直线运动的有关知识,还涉及超重、失重、功率、冲量和电磁感应等有关知识,是高考考查的重点,同时也是考生复习的难点.1. F -t 图像的特点(l)如图所示,图线1表示力F 不随时间t 的变化而变化,即物体受到的力为恒力;图线2表示力F 随时间t 的变化而均匀变化,即物体受到的力为变力,加速度也是变化的.(2)在时间t 轴上方,力F 为正,表示物体所受到的力的方向为正方向;在时间t 轴下方,力F 为负.表示物体受到的力的方向为负方向.(3)两条F -t 图线的交点表示两物体所受到的力相同,图线的斜率大小表示力随时间变化的快慢.(4) F -t 图线与时间坐标轴所围的面积大小等于一段时间内力F 的冲量大小,即I =Ft .如果力F 是恒力,那么图线所围的面积为S1 =I1=Ft ;如果力F 是变力,用微元法可以得到S2=I2=∑Fntn.因此,无论物体受到的力是恒力还是变力,都可以利用F -t 图像来求冲量.(5)从F -t 图像得出冲量后,可以利用冲量的定义式求出这一段肘间内的平均力,即F =I .t2.关于F -t 图像的命题规律有关F -t 图像的题目,一般是以选择题和计算题为主,涉及的知识比较广泛,综合性比较强.分析问题时,要能够从力随时间变化的规律去分析,判断物体的运动规律,这对处理多过程问题尤为重要.透视1 通过 F -t 图像考查直线运动规律物体的受力与物体的运动有密切的关系,既可以通过物体的受力确定物体的运动情况,也可以通过物体的运动情况确定物体的受力.如果知道了物体的F -t 图像,也就知道了物体的受力情况,可以通过“加速度”这一桥梁将物体的受力和运动联系起来.对于直线运动,一旦知道了加速度,那就清楚了物体的运动规律.【题1】质量为2 kg的物体静止在足够大的水平面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.2,最大静摩擦力和滑动摩擦力大小视为相等,从t =0时刻开始,物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力F 的作用,F 随时间t 的变化规律如图所示.重力加速度g 取10 m/s2 ,则物体在t =0到t =12 s这段时间内的位移大小为( )A. 18 m B.54 m C.72 m D. 198 m【解析】根据题意可知,拉力只有大于最大静摩擦力时,物体才会由静止开始运动,而fmax=μmg =4 N.根据题图分析如下:在0~3 s内,F =fmax,即水平拉力F 与最大静摩擦力相等,所以物体保持静止,则s1=0;在3~6 s内,F >fmax,即水平拉力F 大于最大静摩擦力,物体由静止开始做匀加速直线运动,则a =F -fm=8 -42m/s2 =2 m/s2 v =at = 6 m/ss =1at 2 =1⨯ 2⨯ 32 m=9 m2 2 2在6~9 s内, F =f ,即水平拉力 F 与滑动摩擦力相等,物体做匀速直线运动,则s3=vt = 6⨯ 3 m =18 m在9~12 s内,F >f ,即水平拉力F 大于滑动摩擦力,物体以6 m/s为初速度,以2 m/s2 为加速度继续做匀加速直线运动,则s =vt +1at 2 = (6⨯ 3 +1⨯ 2⨯ 32 ) m=27 m4 2 2由以上分析可知,在0~12 s内物体的位移为s =s1+s2+s3+s4= 54 m,故选项B正确.透视2 通过 F -t 图像考查“蹦极”运动在“蹦极”运动中,人受到绳子的拉力是不同的,它随时间的变化而变化.当题目中给出了F -t 图像时,可以根据图像分析人的运动状况.“蹦床运动”、“用弹性绳系着的小球的下落问题”等,与“蹦极”运动相似,人受到绳子的拉力和压力都是变化的,同样可以通过F -t 图像来分析问魉.【题2】“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处,从几十米高处跳下的一种极限运动,某人做蹦极运动,所受绳子拉力F 的大小随时间t 变化的情况如图所示,将蹦极过程近似为在竖直方向的运动,重力加速度为g .据图可知,此人在蹦极过程中最大加速度约为( )A.g B.2g C.3g D. 4g【解析】根据F -t 图像可知,在蹦极过程中,人下落到最低点时速度为零,绳子的拉力最大,且绳子的最大拉力为9F ;随着运动的进行,最终停止运动,人的重力与绳子的拉力相等,从图中可以看出停止运动时绳子的拉5 0力为3F ,又3F =mg ,即F =5mg .一开始运动时,在最低点人受到的拉力最大,加速度最大,则9F -mg =ma ,5 0 5 0 0 3 5 0 m解得am= 2g .故正确答案为B.透视3 通过 F -t 图像考查两个物体的相对运动2 1 2两个相互叠加的物体,受到一个外力的作用,在水平面上做直线运动,两物体的运动状态受到这个外力的影响.若力 F 随时间t 而变化,那么这两个物体间的摩擦力既可以是静摩擦力,又可以是滑动摩擦力.分析这类问题时,重点是要根据所受到的外力确定两物体所受摩擦力的情况,以确定物体的运动状态.【题3】图甲中,质量为 m 的物块叠放在质量为 2m 的足够长的木极上方右侧,木板放在光滑的水平地面上,物块与木板之间的动摩擦因数为μ=0.2.在木板上施加一水平向右的拉力 F ,在0~3 s 内 F 的变化如图乙所示,图中 F 以 mg 为单位,重力加速度 g = 10 m/s 2 .整个系统开始时静止.(1) 求1s 、1.5s 、2s 、3s 末木板的速度以及2s 、3s 末物块的速度;(2) 在同一坐标系中画出0~3s 内木板和物块的 v - t 图像,据此求0~3 s 内物块相对于木板滑过的距离.【解析】(l)根据题意可知,在木板上施加一水平向右的拉力 F ,物块在摩擦力的作用下向右运动,木板受到拉力F 和摩擦力的作用向右运动.设木板的加速度为 a ,物块的加速度为 a ' ,在t 时刻木板的速度v t ,物块的速度 v t ' , 物块与木板之间的摩擦力为 f ,根据牛顿第二定律和运动学规律可得f = μmg = ma ' F - f = 2ma在0~l s 内, a 1 ① ②= F - f2m= 4m/s 2 , a ' = 2m/s 2 ,则v 1 = a 1t = 4m/s , v 1 ' = a 1 't = 2m/s ③在1~1.5 s 内, a = F - f = 1m/s 2 ,a' = a ' = 2m/s 2 1.5 2m1.5 1则v 1.5 = (4 +1⨯ 0.5)m/s = 4.5m/sv 1.5 ' = 2 ⨯1.5m/s = 3m/s ④在1.5~2 s 内, F = 0 ,又因为v 1.5 ' < v 1.5 ,所以木块与物块还发生相对运动,木块做减速运动,物块继续做加速度为 a ' = a ' = 2m/s 2的加速运动,直到速度相等时两者示再发生相对运动,木块做减速运动的加速度大小为a = 1m/s 2 ,设经过∆t 时间两者达到相等速度 v ,则 v = v 1.5 - a 2 ∆t⑤v = v 1.5 '- a 2 '∆t⑥联立⑤⑥式解得∆t =0.5 s⑦所以,木块与物块在t =2 s 时达到共同速度,则v 2 =4 m/s , v 2 ' =4 m/s⑧在2~3 s 内,木块与物块共同向右运动,则v 3 =4 m/s , v 3 ' =4 m/s ⑨(2)根据③④⑧⑨式画出物块与木板运动的 v - t 图像,如图所示.在0~3 s 内物块相对于木板的距离∆s 等于木板和物块 v - t 图线下的面积之差,即图中阴影部分的面积.该四边形由两个三角形组成,由图可以解得∆s =2.25 m.点评 无论是求物体的速度、位移,还是求物体受到的力,其切入点都是 F = ma 这个桥梁,也就是物体的加速度.透视4 通过 F - t 图像考查超重和失重问题超重和失重的实质是物体“视重”与实重不一致.当“视重”大于实重时,物体处于超重状态;当“视重”小于实重时,物体处于失重状态.若知道了物体的“视重” F 随时间t 变化的图像,就可以根据图像分析 F 与实重G 之间的关系,继而可以判断物体是处于超重状态还是处于失重状态.【题4】某人在地面上用弹簧秤称得体重为490 N.他将弹簧秤移至电梯内称其体重,t 0 至t 3 时间段内,弹簧秤的示数如图所示,取电梯向上运动的方向为正方向,电梯运行的 v - t 图像可能是 ( )【解析】根据题图可知,在t 0 ~ t 1 时间段,弹簧秤的示数为440 N ,小于人的实际重量,因此电梯处于失重状态, 此时电梯具有向下的加速度;在t 1 ~ t 2 时间段弹簧秤示数为490 N ,等于人的实际重量,因此电梯既不超重也不失重,做匀速运动;在t 2 ~ t 3 时间段,弹簧秤示数为540 N ,大于人的实际重量,因此电梯处于超重状态,具有向上的加速度.如果电梯一下开始向下运动,则t 0 ~ t 1 时间段内电梯向下加速,t 1 ~ t 2 时间段内电梯匀速运动,t 2 ~ t 3 时间段内电梯减速下降,故A 正确;人进入电梯时,电梯的速度应为零,即处于静止状态,B 、D 选项中电梯的初速度不为零,与实际不合,故B 、D 错误,在C 项的v - t 图像中,电梯在t 0 ~ t 1 时间内具有向上的加速度,与上面分析的不合,故C 错误.故正确答案为A.点评 超重和失重,是力和运动的连接点,在日常生活中的应用到处可见.有的同学因为审题不清,不能透彻理 解超重、失重问题,容易将两者弄混.透视5 通过 F - t 图像考查功和功率问题通过 F -t 图像考查物体的功和功率时,需要考生能够从图像中分析力的特点,然后再求出速度和位移,最后再求物体的功和功率,解题时,常常需要利用“ F -t 图像的面积表示冲量”这一特点来分析问题.【题5】一物体在外力的作用下从静止开始做直线运动,合外力方向不变,大小随时间的变化如图所示.设该物体在t和2 t时刻相对于出发点的位移分别是x1和x2,速度分别是v1和v2,合外力从开始至t时刻做的功是W1,从t至2 t时刻做的功是W2,则( )A. x2=5 x1,v2=3 v1B. x1=9 x2,v2=5 v1C. x2=5 x1,W2=8 W1D. v2=3 v1,W2=9 W1【解析】根据F -t 图像面积意义和动量定理有mv =F t ,mv=F t + 2F t ,则v =3 v ;应用位移公式知x =v1 t ,1 0 02 0 0 0 0 2 1 1 2 0 x =v1+v2 t+v1 t ,则x =5 x ,A正确,B错误;在第一个t 内对物体应用动能定理有W =1mv 2 ,在第二个t 内2 2 0 2 0 2 1 0 1 2 1 0对物体应用动能定理有W =1mv2 -1mv2 ,则W =8 W ,,C正确,D错误.由以上分析可知,正确答案为A、C.2 2 2 2 1 2 1【题6】质量为m 的物体静止在光滑水平面上,从t =0时刻开始受刭水平力的作用.力的大小F 与时间t 的关系如图所示,力的方向保持不变,则( )5F 2tA.3 t 时刻的瞬时功率为0 00 m15F 2tB.3 t 时刻的瞬时功率为0 00 m23F 2tC.在t =0到3 t 这段时间内,水平力的平均功率为0 00 4m25F 2tD.在t =0到3 t 这段时间内,水平力的平均功率为0 0【解析】0~2 t 内物体的加速度为 a =F6m,在2 t 时刻的速度为v =a 2t =2Ft0 ,在3 t 时刻的瞬时速度为0 m 0 1 0 m 0v =v + 3a t =5Ft0 ,故3 t 时刻的瞬时功率为2 1 05F tm 015F 2t 1 25F 2t 2P = 3F 0 0 = 0 0 ,A错误,B正确;在t =0到3 t 这段时间内,由动能定理可得W =∆E =mv 2 = 0 0 ,则0 m m 025F 2tk 2 2 2m这段时间内的平均功率为P = 0 0 ,C错误,D正确.故正确答案为B、D.6m透视6 通过 F -t 图像考查冲量问题冲量是个过程量,其表达式为I =Ft .当谈及冲量时,一定要指出是哪段时间内的冲量.如果物体受到的力是恒力,可以用该表示式计算;如果物体受到的力是变力,可以利用F -t 图像来求变力的冲量,即F -t 图线与时间轴所围面积表示一段时间内冲量的大小.【题7】用电钻给建筑物钻孔时,钻头是匀速钻进的,钻头所受的阻力 f 与时间t 的关系如图所示,若第1 s内阻力的冲量为100 N•s,求5s内阻力的冲量.【解析】根据 f -t 图像可知,阻力与时间成正比的关系,设阻力与对间的表达式为 f =kt ,由于第1s内阻力的冲量为100 N•s,根据冲量的大小和 f -t 图像所围面积的关系可知100 =1⨯12 k2解上式可得k =2005 s内阻力的冲量为I =1ft =1⨯ 200⨯ 522 2N•s =2.5×103N•s透视7 通过 F -t 图像考查电磁感应问题F -t 图像反映了物体所受的力与时间的变化关系,而物体的受力又决定了物体的运动状态.当物体的运动状态改变时,在磁场中所产生的磁感应强度相应地也要改变.面对这样的问题,需要根据 F -t 图像和物理规律建立方程求解,【解析】图甲所示,一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道间距l =0.2 m,电阻R =l.0Ω,有一导体杆静止地放在轨道上,与两轨道垂直,杆及轨道的电阻皆可忽略不计,整个装置处于磁感应强度 B =0.5 T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道面向下.现用一外力F 沿轨道方向拉杆,使之做匀加速运动,测得力F 与时间t 的关系如图乙所示.求杆的质量和加速度.【解析】根据题意可知,杆在外力的作用下做匀加速直线运动,初速度为零,设做匀加速直线运动的加速度为a ,在t 时刻杆的瞬时速度为v ,则杆切割磁感线产生的感应电动势为E =Blv =Blat ①闭合回路中的感应电流为I =E=Blat②R R杆受到的安培力为F安=BIl ③根据牛顿第二定律可得F安-BIl =ma ④B2l 2联立以上几式可得 F =m a +atR⑤B2l 2分析⑤式可知, F 与时间t 成线性关系,斜率为R,截距为ma .将F 的表达式与F -t 图像比较,在图像中找两点代入⑤式就可求出质量和加速度.在图像中取点(0,1)和(20,3)代入解得 a =10 m/s2 ,m =0.1 kg。
专题三、刹车问题问题分析刹车问题是匀变速直线运动规律的实际应用问题.一般情况下,车辆刹车后的运动可以认为是在摩擦力作用下的匀减速直线运动,可以利用匀变速直线运动的有关规律解题.处理问题时,常用到三个基本公式:速度公式0t v v at =+,位移公式2012x v t at =+和公式2202v v ax -=.车辆刹车后,当速度为零时,车辆就停止了,不能往回走,这与一般的匀减速直线运动是有区别的,对于一般的匀减速直线运动,当加速度方向与速度方向相反时,物体先做匀减速直线运动,速度为零后,物体会往反方向做匀加速直线运动.如果考生在处理刹车问题时忽视了这点,而不加分析地直接套用公式解题,那么就容易陷入“刹车陷阱”中.因此,在处理刹车问题时,首先要判断出车辆从刹车到停止所用的时间,即刹车时间t 停,判断方法如下:根据速度公式0t v v at =+停,其中t v =0,故刹车时间为0=v t a停,比较刹车时间与题目中所给时间t 的大小,若t t <停,则将时间t 代入公式计算;若t t >停,则将t 停代入公式计算.透视1 考察刹车过程中的惯性问题刹车过程中的惯性问题是以刹车过程为背景,考查车速、车的质量与惯性的大小以及刹车后滑行的路程长短问题.解决问题的关键是理解牛顿的惯性定律与质量、速庋的关系,刹车后滑行的路程与车速、车的加速度的关系.【题1】一汽车在路面情况相同的公路上直线行驶,下面关于车速、惯性、质量和滑行路程的讨论,正确的是 ( ) A .车速越大,它的惯性越大 B .质量越大,它的惯性越大 C .车速越大,刹车后滑行的路程越长D .车速越大,刹车后滑行的路程越长,所以惯性越大【解析】惯性的大小与质量有关,质量越大,车的惯性就越大,A 错误,B 正确;由于车与地面的摩擦力是不变的,即刹车过程中的加速度不变,故车速越大,滑行的路程就越大,但惯性的大小不变,它与车速没有关系,C 正确,D 错误.故正确答案为B 、C .透视2 考察刹车过程中的位移情况在求刹车过程中的位移情况时,一定要求出车辆从刹车到停止的刹车时间,这是正确解题的关键,如果不能够真正地掌握一些公式的物理意义以及在实际情况中的一些特殊情形,而想当然地将题目中所给的时间直接代入公式,盲目地套用公式,那么就容易陷入题目中所设置的陷阱里,以致解题出错.【题2】一辆公共汽车进站后开始刹车,做匀减速直线运动,开始刹车后的第1 s 内和第2s 内位移大小依次为9 m 和7m ,则刹车后6s 内的位移是 ( ) A .20 m B .24 m C .25 m D. 75 m【解析】常见错解:由2s aT ∆=得2971a -=,2a =2m/s ;由21012s v T aT =-,得20191212v =⨯-⨯⨯,010v =m/s .将6t =s 代入位移公式,可得201242s v t at =-=m ,从而选择B .纠错:因为汽车在05m v t a==s 时就已经停止了,此时将6t = s 代入位移公式计算就不正确了. 正解:根据题意以及公式2s aT ∆=可得2971a -=,即2a =2m/s ;又根据公式21012s v T aT =-可得20191212v =⨯-⨯⨯,即010v =m/s .汽车从刹车到停止的刹车时间05m v t a==s ,而6m t < s ,所以在汽车刹车后6s 内的位移为22010222v s a ==⨯m=25 m .故正确答案为C . 【题3】汽车以20 m/s 的速度做匀速直线运动,刹车后的加速度为5 2m/s ,那么开始刹车后2 s 内与开始刹车后6 s 内汽车通过的位移之比为【解析】常见错解:刹车后2 s 内汽车的位移为211(20252)2x =⨯-⨯⨯m=30 m ,将6s 代入公式中求得刹车后6s 内汽车通过的位移为221(20656)2x =⨯-⨯⨯m=30 m ,故121x x = 纠错:因为汽车在20=5t --停s=4 s 时就已经停止了,此时将6t = s 代入位移公式计算就不正确了.正解:汽车刹车后的刹车时间为20=5t --停s=4 s ,即汽车经过4 s 的时间完成刹车过程.在开始刹车后2s 内汽车的位移为211(20252)2x =⨯-⨯⨯m=30 m ,开始刹车后6s 内汽车的位移为开始刹车4s 肉汽车的位移,即221(20454)2x =⨯-⨯⨯ m=40 m ,则1234x x =. 透视3 考察刹车过程中的速度情况刹车过程中所求的速度分为两种情况:一种是求一般的速度大小,另一种是求刹车过程中的最大速度问题.前一种比较简单,后一种复杂些.在刹车过程中,为了使车辆安全停止,刹车时的速度不能过大,否则就可能会出现交通事故,能够使车辆安全停止的最大速度是车辆驾驶者必须注意的一个数据,驾驶时不能超过这个速度.处理有关刹车的最大速度问题时,可以通过加速度和不出现事故的最大刹车距离来求解.【题4】在交通事故的分析中,刹车线的长度是很重要的依据.刹车线是汽车刹车后,停止转动的轮胎在地面上滑动时留下的痕迹.在某次交通事故中,汽车的刹车线长度是14 m ,设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数为0.7,取g=10 2m/s ,则汽车开始刹车时的速度大小为 。
峙对市爱惜阳光实验学校万有引力律用的12种典型案例万有引力律不仅是高考的一个大,而且是自然的一个重大课题,也是同学们最感兴趣的论题之一。
特别是我国“五号〞载人飞船的发射,更激发了同学们研究卫星,探索宇宙的信心。
下面我们就来探讨一下万有引力律在天文学上用的12个典型案例:【案例1】天体的质量与密度的估算 以下哪一组数据能够估算出地球的质量 A.月球绕地球运行的周期与月地之间的距离 B.地球外表的重力加速度与地球的半径 C.绕地球运行卫星的周期与线速度 D.地球外表卫星的周期与地球的密度解析:人造地球卫星环绕地球做匀速圆周运动。
月球也是地球的一颗卫星。
设地球的质量为M ,卫星的质量为m ,卫星的运行周期为T ,轨道半径为r根据万有引力律:r T 4m r Mm G 222π=……①得:232G T r 4M π=……②可见A 正确而Tr2v π=……由②③知C 正确 对地球外表的卫星,轨道半径于地球的半径,r=R ……④由于3R 4M3π=ρ……⑤结合②④⑤得:G3T 2π=ρ 可见D 错误地球外表的物体,其重力近似于地球对物体的引力由2RMmG mg =得:G g R M 2=可见B 正确【探讨评价】根据牛顿律,只能求出中心天体的质量,不能解决环绕天体的质量;能够根据条件和的常量,运用物理规律估算物理量,这也是高考对学生的要求。
总之,牛顿万有引力律是解决天体运动问题的关键。
【案例2】卫星的运动问题我国自行研制发射的“风号〞“风号〞气象卫星的运行轨道是不同的。
“风号〞是极地圆形轨道卫星,其轨道平面与赤道平面垂直,周期为12 h ,“风号〞是同步轨道卫星,其运行轨道就是赤道平面,周期为24 h 。
问:哪颗卫星的向心加速度大?哪颗卫星的线速度大?假设某天上午8点,“风号〞正好通过赤道附近太平洋上一个小岛的上空,那么“风号〞下次通过该岛上空的时间该是多少?解析:此题主要考察卫星的运动特点及其规律由开普勒第三律T 2∝r 3知:“风号〞卫星的轨道半径较大又根据牛顿万有引力律r v m ma rMm G 22==得:2r MGa =,可见“风号〞卫星的向心加速度大, rGM v =,可见“风号〞卫星的线速度大,“风号〞下次通过该岛上空,地球正好自转一周,故需要时间24h ,即第二天上午8点钟。
高考物理经典例题【高考物理经典例题解析】作者:AI助手前言:高考是每个学生都要经历的一场考试。
而物理作为高考科目之一,是考生普遍认为较为困难的科目之一。
因此,在备战高考时,掌握经典例题是非常重要的。
本文将介绍几道高考物理经典例题,并对其解答进行详细解析,帮助考生提高解题能力。
一、题目一:一个长度为L的均匀导线,绕成一个半径为R的大圆。
现将导线塑料化,厚度为d,求塑料化后导线的阻值。
解析:首先根据题目描述,可以得出导线是一个圆环,塑料化后的导线也是一个圆环。
根据导线的长度L和半径R,可以计算出导线的原始阻值R0。
而塑料化后的导线除了长度不变,其他参数都发生了变化,所以我们需要重新计算导线的阻值R1。
根据导线的几何形状和材料,可以利用电阻公式R=ρ(l/A),其中ρ为导线的比电阻率,l为导线的长度,A为导线的横截面积。
由于导线是均匀的,我们只需计算出导线的断面积即可。
原始导线的断面积A0为πR²,塑料化后的导线断面积A1为π(R+d)²-πR²。
带入电阻公式,可以得到导线的阻值R1为R0(π(R+d)²-πR²)/πR²。
二、题目二:一辆汽车以60km/h的速度行驶,突然刹车,经过4s停下。
求汽车的加速度和刹车过程中汽车行驶的距离。
解析:首先使用公式v=at,其中v为速度,a为加速度,t为时间,将给定的速度、时间代入求得加速度a为15m/s²。
接下来计算刹车过程中汽车行驶的距离s。
根据公式s=vt+1/2at²,其中s为距离,v为初速度,a为加速度,t为时间。
刹车过程中汽车的初速度为60km/h,转换成m/s为60×1000/3600=16.67m/s,时间为4s。
带入公式计算,得到汽车的行驶距离s为66.67m。
三、题目三:一水平放置的质量为m的物体,受到一保持恒力大小为F的力作用,开始时速率为v0,移动了s的距离。
专题六、斜面问题问题透析斜面问题是指一个物体或多个物体在斜面上的运动问题,它所涉及的知识比较广,不仅涉及运动学、动力学的知识,而且还涉及电场、磁场、电磁感应等知识.高考物理中的斜面问题,形式千变万化,斜面可以是光滑的,也可以是粗糙的;可以是固定的,也可以是运动的;可以是匀速运动的,也可以是变速运动的;可以是一个斜面,也可以是多个斜面;可以与运动学相结合,也可以与平抛运动相结合,还可以与电场、磁场、电磁感应等相结合.有关斜面的试题,一般是要求考生根据已知条件求地面对斜面体的摩擦力(或判断其方向)、地面和斜面体之间的动摩擦因数、物体和斜面体之间的动摩擦因数、地面对斜面体的支持力、小物块对斜面体的压力,比较各相关力的大小关系和判断各力的方向等,在分析斜面问题时,能否对物体进行正确的受力分析,特别是物体与斜面之间的相互作用,是解题的关键.一般情况下,需要将物体受到的力进行正交分解,可以沿斜面方向和垂直于斜面方向分解,同时,也可以将物体受到的力沿水平方向和竖直方向分解.在斜面问题经常涉及比较多的物体,物体受到的力也比较多,所以综合运用整体法和隔离法能够使问题简化.整体法是以两个或两个以上的物体组成的系统为研兖对象进行分析;隔离法是从系统中隔离某一物体为研究对象进行分析.在分析斜面问题时,应根据具体情况使用整体法和隔离法.当斜面透视中各物体运动的加速度相同或要求合外力时,优先考虑整体法;当斜面透视中各物体运动的加速度不相同或要求物体间的作用力时,优先考虑隔离法.有时一个问题要两种方法结合起来使用才能解决.透视1 考查物体在斜面上的受力问题物体在斜面上运动时,正确地对物体受力分析是解题的关键,受力分析时,一般步骤为:①确定研究对象;②隔离物体进行分析;③画出受力示意图;④应用平行四边形定则或正交分解法处理物体所受的力.【题1】一质量为m 的物块恰好静止在倾角为θ的斜面上.现对物块施加一个竖直向下的恒力F ,如图所示,则物块( )A.仍处于静止状态B.沿斜面加速下滑C.受到的摩擦力不变D.受到的合外力增大【解析】一开始物块恰好静止在倾角为θ的斜面上,由力的平衡可知,斜面对物块的作用力与物块的重力平衡,则μ= tan θ.当对物块施加一恒力 F 时,由于力 F 的方向竖直向下,物体受到的合力仍然为零,故物块仍然处于静止状态,A 正确,B 、D 错误;对物块受力分析可知,摩擦力一开始为 mg sin θ,施加恒力 F 后,摩擦力为(F + mg ) sin θ ,故物块受到的摩擦力发生变化,C 错误.故正确答案为A .【透视2】物体置于光滑的斜面上,当斜面固定时,物体沿斜面下滑的加速度为 a 1 ,斜面对物体的弹力为 F N 1 。
2024年高考物理实验真题深度解读在2024年的高考物理试卷中,实验题占据了一定比重,要求考生通过实验数据和现象进行分析和推理。
本文将对2024年高考物理实验真题进行深度解读,旨在帮助考生更好地理解题目要求和解题思路。
【实验题一】光的折射和反射现象实验实验目的:通过研究光的折射和反射现象,探究光的传播规律和光学器件的原理。
实验材料和仪器:直尺、半圆透镜、反射板、光源等。
实验步骤:1. 将一块反射板竖直插入水中。
2. 用光源侧射入半圆透镜,使光线通过透镜后射到反射板上。
3. 观察光线在反射板上的反射和折射现象,并记录现象。
实验结果分析:根据实验现象,我们可以得出以下结论:1. 光线在射入反射板后,会发生反射和折射两种现象。
2. 反射现象:光线从空气到水时,发生反射,光线的入射角等于反射角。
反射角度与入射角度相等。
3. 折射现象:光线从水到空气时,发生折射,光线向远离法线的方向偏折。
实验拓展:此实验可以延伸到实际生活中的光学器件,如凸透镜和凹透镜。
通过实验,我们可以深入了解这些器件的工作原理和引起光线折射的因素。
【实验题二】电池与电阻的串并联实验实验目的:通过电池与电阻的串并联实验,研究电流和电阻之间的关系。
实验材料和仪器:电源、电流表、电阻器等。
实验步骤:1. 将电源正极与电流表的正极连接,电源负极与电流表的负极连接,形成电路。
2. 测量串联电路中的电流,并记录数据。
3. 重复以上步骤,将电阻改为并联连接,再次测量并记录电流数据。
实验结果分析:根据实验数据,我们可以得出以下结论:1. 串联电路中,电流大小与电阻成正比,即电阻越大,电流越小。
2. 并联电路中,电流大小与电阻成反比,即电阻越大,电流越小。
实验拓展:此实验可以延伸到研究其他电路元件的串并联关系,如电容器、电感器等。
通过实验,我们可以深入了解电路中电流和电阻的相互影响。
通过对2024年高考物理实验真题的深度解读,我们可以看出实验题目的设计旨在考察学生对物理实验现象和原理的理解和应用能力。
2007高中物理典型例题探秘(一)编者按:笔者结合多年的高三教学经验,记录整理了部分高中物理典型例题,以2003年《考试说明》为依据,以力学和电学为重点,编辑如下,供各校教师、高三同学参考。
实践证明,考前浏览例题,熟悉做过的题型,回顾解题方法,可以提高复习效率,收到事半功倍的效果。
力学部分1、如图1-1所示,长为5米的细绳的两端分别系于竖立在地面上相距为4米的两杆顶端A、B。
绳上挂一个光滑的轻质挂钩。
它钩着一个重为12牛的物体。
平衡时,绳中张力T=____分析与解:本题为三力平衡问题。
其基本思路为:选对象、分析力、画力图、列方程。
对平衡问题,根据题目所给条件,往往可采用不同的方法,如正交分解法、相似三角形等。
所以,本题有多种解法。
解法一:选挂钩为研究对象,其受力如图1-2所示设细绳与水平夹角为α,由平衡条件可知:2TSinα=F,其中F=12牛将绳延长,由图中几何条件得:Sinα=3/5,则代入上式可得T=10牛。
解法二:挂钩受三个力,由平衡条件可知:两个拉力(大小相等均为T)的合力F’与F大小相等方向相反。
以两个拉力为邻边所作的平行四边形为菱形。
如图1-2所示,其中力的三角形△OEG与△ADC相似,则:得:牛。
想一想:若将右端绳A 沿杆适当下移些,细绳上张力是否变化?(提示:挂钩在细绳上移到一个新位置,挂钩两边细绳与水平方向夹角仍相等,细绳的张力仍不变。
)2、如图2-1所示,轻质长绳水平地跨在相距为2L的两个小定滑轮A、B上,质量为m的物块悬挂在绳上O点,O与A、B两滑轮的距离相等。
在轻绳两端C、D分别施加竖直向下的恒力F=mg。
先托住物块,使绳处于水平拉直状态,由静止释放物块,在物块下落过程中,保持C、D两端的拉力F不变。
(1)当物块下落距离h为多大时,物块的加速度为零?(2)在物块下落上述距离的过程中,克服C端恒力F做功W为多少?(3)求物块下落过程中的最大速度Vm和最大距离H?分析与解:物块向下先作加速运动,随着物块的下落,两绳间的夹角逐渐减小。
因为绳子对物块的拉力大小不变,恒等于F,所以随着两绳间的夹角减小,两绳对物块拉力的合力将逐渐增大,物块所受合力逐渐减小,向下加速度逐渐减小。
当物块的合外力为零时,速度达到最大值。
之后,因为两绳间夹角继续减小,物块所受合外力竖直向上,且逐渐增大,物块将作加速度逐渐增大的减速运动。
当物块下降速度减为零时,物块竖直下落的距离达到最大值H。
当物块的加速度为零时,由共点力平衡条件可求出相应的θ角,再由θ角求出相应的距离h,进而求出克服C端恒力F所做的功。
对物块运用动能定理可求出物块下落过程中的最大速度Vm和最大距离H。
(1)当物块所受的合外力为零时,加速度为零,此时物块下降距离为h。
因为F恒等于mg,所以绳对物块拉力大小恒为mg,由平衡条件知:2θ=120°,所以θ=60°,由图2-2知:h=L*tg30°=L [1] (2)当物块下落h时,绳的C、D端均上升h’,由几何关系可得:h’=-L [2] 克服C端恒力F做的功为:W=F*h’ [3]由[1]、[2]、[3]式联立解得:W=(-1)mgL(3)出物块下落过程中,共有三个力对物块做功。
重力做正功,两端绳子对物块的拉力做负功。
两端绳子拉力做的功就等于作用在C、D端的恒力F所做的功。
因为物块下降距离h时动能最大。
由动能定理得:mgh-2W= [4] 将[1]、[2]、[3]式代入[4]式解得:Vm=当物块速度减小为零时,物块下落距离达到最大值H,绳C、D上升的距离为H’。
由动能定理得:mgH-2mgH’=0,又H’=-L,联立解得:H=。
3、如图3-1所示的传送皮带,其水平部分 ab=2米,bc=4米,bc与水平面的夹角α=37°,一小物体A与传送皮带的滑动摩擦系数μ=0.25,皮带沿图示方向运动,速率为2米/秒。
若把物体A轻轻放到a点处,它将被皮带送到c点,且物体A一直没有脱离皮带。
求物体A从a点被传送到c点所用的时间。
分析与解:物体A轻放到a点处,它对传送带的相对运动向后,传送带对A的滑动摩擦力向前,则 A 作初速为零的匀加速运动直到与传送带速度相同。
设此段时间为t1,则:a 1=μg=0.25x10=2.5米/秒2 t=v/a1=2/2.5=0.8秒设A匀加速运动时间内位移为S1,则:设物体A在水平传送带上作匀速运动时间为t2,则设物体A在bc段运动时间为t3,加速度为a2,则:a2=g*Sin37°-μ2解得:t3=1秒(t3=-2秒舍去)所以物体A从a点被传送到c点所用的时间t=t1+t2+t3=0.8+0.6+1=2.4秒。
4、如图4-1所示,传送带与地面倾角θ=37°,AB长为16米,传送带以10米/秒的速度匀速运动。
在传送带上端A无初速地释放一个质量为0.5千克的物体,它与传送带之间的动摩擦系数为μ=0.5,求:(1)物体从A运动到B所需时间,(2)物体从A 运动到B 的过程中,摩擦力对物体所做的功(g=10米/秒2)分析与解:(1)当物体下滑速度小于传送带时,物体的加速度为α1,(此时滑动摩擦力沿斜面向下)则:t 1=v/α1=10/10=1米当物体下滑速度大于传送带V=10米/秒时,物体的加速度为a2,(此时f沿斜面向上)则:即:10t2+t22=11 解得:t2=1秒(t2=-11秒舍去)所以,t=t1+t2=1+1=2秒(2)W1=fs1=μmgcosθS1W 2=-fs2=-μmgcosθS2所以,W=W1+W2=10-22=-12焦。
想一想:如图4-1所示,传送带不动时,物体由皮带顶端A从静止开始下滑到皮带底端B用的时间为t,则:(请选择)A. 当皮带向上运动时,物块由A滑到B的时间一定大于t。
B. 当皮带向上运动时,物块由A滑到B的时间一定等于t。
C. 当皮带向下运动时,物块由A滑到B的时间可能等于t。
D. 当皮带向下运动时,物块由A滑到B的时间可能小于t。
答案:(B、C、D)5、如图5-1所示,长L=75cm的静止直筒中有一不计大小的小球,筒与球的总质量为4千克,现对筒施加一竖直向下、大小为21牛的恒力,使筒竖直向下运动,经t=0.5秒时间,小球恰好跃出筒口。
求:小球的质量。
(取g=10m/s2)分析与解:筒受到竖直向下的力作用后做竖直向下的匀加速运动,且加速度大于重力加速度。
而小球则是在筒内做自由落体运动。
小球跃出筒口时,筒的位移比小球的位移多一个筒的长度。
设筒与小球的总质量为M,小球的质量为m,筒在重力及恒力的共同作用下竖直向下做初速为零的匀加速运动,设加速度为a;小球做自由落体运动。
设在时间t内,筒与小球的位移分别为h1、h2(球可视为质点)如图5-2所示。
由运动学公式得:又有:L=h1-h2代入数据解得:a=16米/秒2又因为筒受到重力(M-m)g和向下作用力F,据牛顿第二定律:F+(M-m)g=(M-m)a 得:6、如图6-1所示,A、B两物体的质量分别是m1和m2,其接触面光滑,与水平面的夹角为θ,若A、B与水平地面的动摩擦系数都是μ,用水平力F推A,使A、B一起加速运动,求:(1)A、B间的相互作用力(2)为维持A、B间不发生相对滑动,力F的取值范围。
分析与解:A在F的作用下,有沿A、B间斜面向上运动的趋势,据题意,为维持A、B间不发生相对滑动时,A处刚脱离水平面,即A不受到水平面的支持力,此时A与水平面间的摩擦力为零。
本题在求A、B间相互作用力N和B受到的摩擦力f2时,运用隔离法;而求A、B组成的系统的加速度时,运用整体法。
(1)对A受力分析如图6-2(a)所示,据题意有:N1=0,f1=0因此有:Ncosθ=m1g [1] , F-Nsinθ=m1a [2]由[1]式得A、B间相互作用力为:N=m1g/cosθ(2)对B受力分析如图6-2(b)所示,则:N2=m2g+Ncosθ[3] , f2=μN2 [4]将[1]、[3]代入[4]式得: f2=μ(m1+ m2)g取A、B组成的系统,有:F-f2=(m1+ m2)a [5]由[1]、[2]、[5]式解得:F=m1g(m1+ m2)(tgθ-μ)/m2故A、B不发生相对滑动时F的取值范围为:0<F≤m1g(m1+ m2)(tgθ-μ)/m2想一想:当A、B与水平地面间光滑时,且又m1=m2=m时,则F的取值范围是多少?(0<F≤2mgtgθ=。
7、某人造地球卫星的高度是地球半径的15倍。
试估算此卫星的线速度。
已知地球半径R=6400km,g=10m/s2。
分析与解:人造地球卫星绕地球做圆周运动的向心力由地球对卫星的引力提供,设地球与卫星的质量分别为M、m,则:= [1]又根据近地卫星受到的引力可近似地认为等于其重力,即:mg= [2][1]、[2]两式消去GM解得:V===2.0X103 m/s说明:n越大(即卫星越高),卫星的线速度越小。
若n=0,即近地卫星,则卫星的线速度为V0==7.9X103m/s,这就是第一宇宙速度,即环绕速度。
8、一内壁光滑的环形细圆管,位于竖直平面内,环的半径为R(比细管的内径大得多。
在圆管中有两个直径与细管内径相同的小球(可视为质点)。
A球的质量为m1,B球的质量为m2。
它们沿环形圆管顺时针运动,经过最低点时的速度都为V0。
设A球运动到最低点时,B球恰好运动到最高点,若要此时两球作用于圆管的合力为零,那么m1、m2、R与V0应满足的关系式是。
分析与解:如图7-1所示,A球运动到最低点时速度为V,A球受到向下重力mg和细管向上弹力N1的作用,其合力提供向心力。
那么,N1-m1g=m1[1]这时B球位于最高点,速度为V1,B球受向下重力m2g和细管弹力N2作用。
球作用于细管的力是N1、N2的反作用力,要求两球作用于细管的合力为零,即要求N 2与N1等值反向,N1=N2[2],且N2方向一定向下,对B球:N2+m2g=m2[3]B球由最高点运动到最低点时速度为V,此过程中机械能守恒:即m2V12+m2g2R=m2V2 [4]由[1][2][3][4]式消去N1、N2和V1后得到m1、m2、R与V满足的关系式是:(m1-m2)+(m1+5m2)g=0 [5]说明:(1)本题不要求出某一物理量,而是要求根据对两球运动的分析和受力的分析,在建立[1]-[4]式的基础上得到m1、m2、R与V所满足的关系式[5]。
(2)由题意要求两球对圆管的合力为零知,N2一定与N1方向相反,这一点是列出[3]式的关键。
且由[5]式知两球质量关系m1<m2。
9、如图8-1所示,质量为m=0.4kg的滑块,在水平外力F作用下,在光滑水平面上从A点由静止开始向B点运动,到达B点时外力F突然撤去,滑块随即冲上半径为 R=0.4米的1/4光滑圆弧面小车,小车立即沿光滑水平面PQ运动。