17年高考物理母题题源系列专题19力与运动综合计算题(含解析)
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2017·全国卷Ⅱ(物理)14.O2[2017·全国卷Ⅱ] 如图,一光滑大圆环固定在桌面上,环面位于竖直平面内,在大圆环上套着一个小环,小环由大圆环的最高点从静止开始下滑,在小环下滑的过程中,大圆环对它的作用力()图1A.一直不做功B.一直做正功C.始终指向大圆环圆心D.始终背离大圆环圆心14.A[解析]光滑大圆环对小环的作用力只有弹力,而弹力总跟接触面垂直,且小环的速度总是沿大圆环切线方向,故弹力一直不做功,A正确,B错误;当小环处于最高点和最低点时,大圆环对小环的作用力均竖直向上,C、D错误.15.D4[2017·全国卷Ⅱ]一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核,衰变方程为错误!U →错误!Th+错误!He。
下列说法正确的是()A.衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B.衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C.铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D.衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量15.B[解析] 衰变过程动量守恒,生成的钍核的动量与α粒子的动量等大反向,根据E k=错误!,可知衰变后钍核的动能小于α粒子的动能,所以B正确,A错误;半衰期是一半数量的铀核衰变需要的时间,C错误;衰变过程放出能量,质量发生亏损,D错误.16.B7[2017·全国卷Ⅱ] 如图,一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动.若保持F的大小不变,而方向与水平面成60°角,物块也恰好做匀速直线运动,物块与桌面间的动摩擦因数为()图1A.2- 3 B。
错误!C。
错误! D.错误!16.C[解析] 因为物块均做匀速直线运动,所以拉力水平时,F=μmg,拉力倾斜时,将F沿水平方向和竖直方向分解,根据平衡条件有F cos 60°=μ(mg-F sin 60°),解得μ=错误!.17.D6、E6[2017·全国卷Ⅱ]如图,半圆形光滑轨道固定在水平地面上,半圆的直径与地面垂直.一小物块以速度v从轨道下端滑入轨道,并从轨道上端水平飞出,小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关,此距离最大时对应的轨道半径为(重力加速度大小为g)()图1A。
专题19 力与运动综合计算题【母题来源一】2019年普通高等学校招生全国统一考试物理(全国Ⅰ卷)【母题原题】(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①③④⑤⑥⑦⑧⑩⑪⑫⑬式可得11=9μμ'⑭ 【母题来源二】2019年全国普通高等学校招生统一考试物理(全国Ⅱ卷)【母题原题】(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。
专题1质点的直线运动(2017·高考全国卷甲)为提高冰球运动员的加速能力,教练员在冰面上与起跑线距离s0和s1(s1<s0)处分别放置一个挡板和一面小旗,如图所示.训练时,让运动员和冰球都位于起跑线上,教练员将冰球以初速度v0击出,使冰球在冰面上沿垂直于起跑线的方向滑向挡板;冰球被击出的同时,运动员垂直于起跑线从静止出发滑向小旗.训练要求当冰球到达挡板时,运动员至少到达小旗处.假定运动员在滑行过程中做匀加速运动,冰球到达挡板时的速度为v1,重力加速度大小为g.求(1)冰球与冰面之间的动摩擦因数;(2)满足训练要求的运动员的最小加速度.专题2相互作用1.(2017·高考全国卷甲)如图,一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动.若保持F的大小不变,而方向与水平面成60°角,物块也恰好做匀速直线运动.物块与桌面间的动摩擦因数为()A.2-3B.3 6C.33D.322. (多选)(2017·高考全国卷乙)如图,柔软轻绳ON的一端O固定,其中间某点M拴一重物,用手拉住绳的另一端N .初始时,OM 竖直且MN 被拉直,OM 与MN 之间的夹角为α⎝⎛⎭⎫α>π2 .现将重物向右上方缓慢拉起,并保持夹角α不变.在OM 由竖直被拉到水平的过程中( )A .MN 上的张力逐渐增大B .MN 上的张力先增大后减小C .OM 上的张力逐渐增大D .OM 上的张力先增大后减小3.(2017·高考全国卷丙)一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80 cm 的两点上,弹性绳的原长也为80 cm.将一钩码挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为100 cm ;再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点,则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)( )A .86 cmB .92 cmC .98 cmD .104 cm4.(多选)(2017·高考天津卷)如图所示,轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M 、N 上的a 、b 两点,悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的,挂于绳上处于静止状态.如果只人为改变一个条件,当衣架静止时,下列说法正确的是( )A .绳的右端上移到b ′,绳子拉力不变B .将杆N 向右移一些,绳子拉力变大C .绳的两端高度差越小,绳子拉力越小D .若换挂质量更大的衣服,则衣架悬挂点右移专题3 牛顿运动定律1.(2017·高考全国卷丙)如图,两个滑块A 和B 的质量分别为m A =1 kg 和m B =5 kg ,放在静止于水平地面上的木板的两端,两者与木板间的动摩擦因数均为μ1=0.5;木板的质量为m =4 kg ,与地面间的动摩擦因数为μ2=0.1.某时刻A 、B 两滑块开始相向滑动,初速度大小均为v 0=3 m/s.A 、B 相遇时,A 与木板恰好相对静止.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小g =10 m/s 2.求(1)B与木板相对静止时,木板的速度;(2)A、B开始运动时,两者之间的距离.2.(2017·高考江苏卷)如图所示,两条相距d的平行金属导轨位于同一水平面内,其右端接一阻值为R的电阻.质量为m的金属杆静置在导轨上,其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ 的磁感应强度大小为B、方向竖直向下.当该磁场区域以速度v0匀速地向右扫过金属杆后,金属杆的速度变为v.导轨和金属杆的电阻不计,导轨光滑且足够长,杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触.求:(1)MN刚扫过金属杆时,杆中感应电流的大小I;(2)MN刚扫过金属杆时,杆的加速度大小a;(3)PQ刚要离开金属杆时,感应电流的功率P.专题4曲线运动1.(2017·高考全国卷甲)如图,一光滑大圆环固定在桌面上,环面位于竖直平面内,在大圆环上套着一个小环.小环由大圆环的最高点从静止开始下滑,在小环下滑的过程中,大圆环对它的作用力()A.一直不做功B.一直做正功C.始终指向大圆环圆心D.始终背离大圆环圆心2.(2017·高考全国卷乙)发球机从同一高度向正前方依次水平射出两个速度不同的乒乓球(忽略空气的影响).速度较大的球越过球网,速度较小的球没有越过球网;其原因是() A.速度较小的球下降相同距离所用的时间较多B.速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大C.速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少D.速度较大的球在相同时间间隔内下降的距离较大3. (2017·高考江苏卷)如图所示,A、B两小球从相同高度同时水平抛出,经过时间t在空中相遇.若两球的抛出速度都变为原来的2倍,则两球从抛出到相遇经过的时间为()A.t B.2 2tC.t2D.t4专题5万有引力与航天1.(多选)(2017·高考全国卷甲)如图,海王星绕太阳沿椭圆轨道运动,P为近日点,Q为远日点,M、N为轨道短轴的两个端点,运行的周期为T0.若只考虑海王星和太阳之间的相互作用,则海王星在从P经M、Q到N的运动过程中()A.从P到M所用的时间等于T0/4B.从Q到N阶段,机械能逐渐变大C.从P到Q阶段,速率逐渐变小D.从M到N阶段,万有引力对它先做负功后做正功2.(2017·高考全国卷丙)2017年4月,我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会对接,对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道(可视为圆轨道)运行.与天宫二号单独运行时相比,组合体运行的( )A .周期变大B .速率变大C .动能变大D .向心加速度变大3.(2017·高考北京卷)利用引力常量G 和下列某一组数据,不能计算出地球质量的是( )A .地球的半径及重力加速度(不考虑地球自转)B .人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期C .月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离D .地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离4.(多选)(2017·高考江苏卷)“天舟一号”货运飞船于2017年4月20日在文昌航天发射中心成功发射升空.与“天宫二号”空间实验室对接前,“天舟一号”在距地面约380 km 的圆轨道上飞行,则其( )A .角速度小于地球自转角速度B .线速度小于第一宇宙速度C .周期小于地球自转周期D .向心加速度小于地面的重力加速度5.(2017·高考天津卷)我国自主研制的首艘货运飞船“天舟一号”发射升空后,与已经在轨运行的“天宫二号”成功对接形成组合体.假设组合体在距地面高为h 的圆形轨道上绕地球做匀速圆周运动,已知地球的半径为R ,地球表面处重力加速度为g ,且不考虑地球自转的影响.则组合体运动的线速度大小为________,向心加速度大小为________.专题6 机械能及其守恒定律1.(2017·高考全国卷丙)如图,一质量为m ,长度为l 的均匀柔软细绳PQ 竖直悬挂.用外力将绳的下端Q 缓慢地竖直向上拉起至M 点,M 点与绳的上端P 相距13l .重力加速度大小为g .在此过程中,外力做的功为( )A.19mgl B .16mglC.13mgl D .12mgl2.(2017·高考天津卷)“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮,是天津市的地标之一.摩天轮悬挂透明座舱,乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动.下列叙述正确的是( )A .摩天轮转动过程中,乘客的机械能保持不变B .在最高点时,乘客重力大于座椅对他的支持力C .摩天轮转动一周的过程中,乘客重力的冲量为零D .摩天轮转动过程中,乘客重力的瞬时功率保持不变3. (2017·高考江苏卷)如图所示,一小物块被夹子夹紧,夹子通过轻绳悬挂在小环上,小环套在水平光滑细杆上.物块质量为M ,到小环的距离为L ,其两侧面与夹子间的最大静摩擦力均为F .小环和物块以速度v 向右匀速运动,小环碰到杆上的钉子P 后立刻停止,物块向上摆动.整个过程中,物块在夹子中没有滑动.小环和夹子的质量均不计,重力加速度为g .下列说法正确的是( )A .物块向右匀速运动时,绳中的张力等于2FB .小环碰到钉子P 时,绳中的张力大于2FC .物块上升的最大高度为2v 2gD .速度v 不能超过(2F -Mg )LM4.(多选)(2017·高考江苏卷)如图所示,三个小球A 、B 、C 的质量均为m ,A 与B 、C 间通过铰链用轻杆连接,杆长为L .B 、C 置于水平地面上,用一轻质弹簧连接,弹簧处于原长.现A 由静止释放下降到最低点,两轻杆间夹角α由60°变为120°.A 、B 、C 在同一竖直平面内运动,弹簧在弹性限度内,忽略一切摩擦,重力加速度为g .则此下降过程中( )A .A 的动能达到最大前,B 受到地面的支持力小于32mgB .A 的动能最大时,B 受到地面的支持力等于32mgC .弹簧的弹性势能最大时,A 的加速度方向竖直向下D .弹簧的弹性势能最大值为32mgL 5.(2017·高考江苏卷)如图所示,两个半圆柱A 、B 紧靠着静置于水平地面上,其上有一光滑圆柱C ,三者半径均为R .C 的质量为m ,A 、B 的质量都为m2,与地面间的动摩擦因数均为μ.现用水平向右的力拉A ,使A 缓慢移动,直至C 恰好降到地面.整个过程中B 保持静止.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g .求:(1)未拉A 时,C 受到B 作用力的大小F ; (2)动摩擦因数的最小值μmin ;(3)A 移动的整个过程中,拉力做的功W .专题7 碰撞与动量守恒1.(2017·高考全国卷乙)将质量为1.00 kg 的模型火箭点火升空,50 g 燃烧的燃气以大小为600 m/s 的速度从火箭喷口在很短时间内喷出.在燃气喷出后的瞬间,火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)( )A.30 kg·m/s B.5.7×102 kg·m/sC.6.0×102 kg·m/s D.6.3×102 kg·m/s2.(多选)(2017·高考全国卷丙)一质量为2 kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动.F随时间t变化的图线如图所示,则()A.t=1 s时物块的速率为1 m/sB.t=2 s时物块的动量大小为4 kg·m/sC.t=3 s时物块的动量大小为5 kg·m/sD.t=4 s时物块的速度为零3.(2017·高考北京卷)在磁感应强度为B的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变.放射出的α粒子(42He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动,其轨道半径为R.以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量.(1)放射性原子核用A Z X表示,新核的元素符号用Y表示,写出该α衰变的核反应方程.(2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,求圆周运动的周期和环形电流大小.(3)设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能,新核的质量为M,求衰变过程的质量亏损Δm.4.(2017·高考天津卷)如图所示,物块A和B通过一根轻质不可伸长的细绳相连,跨放在质量不计的光滑定滑轮两侧,质量分别为m A=2 kg、m B=1 kg.初始时A静止于水平地面上,B悬于空中.现将B竖直向上再举高h=1.8 m(未触及滑轮),然后由静止释放.一段时间后细绳绷直,A、B以大小相等的速度一起运动,之后B恰好可以和地面接触.取g=10 m/s2,空气阻力不计.求:(1)B从释放到细绳刚绷直时的运动时间t;(2)A的最大速度v的大小;(3)初始时B离地面的高度H.专题8静电场1.(多选)(2017·高考全国卷乙)在一静止点电荷的电场中,任一点的电势φ与该点到点电荷的距离r的关系如图所示.电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别为E a、E b、E c 和E d.点a到点电荷的距离r a与点a的电势φa已在图中用坐标(r a,φa)标出,其余类推.现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点,在相邻两点间移动的过程中,电场力所做的功分别为W ab、W bc和W cd.下列选项正确的是()A.E a∶E b=4∶1 B.E c∶E d=2∶1C.W ab∶W bc=3∶1 D.W bc∶W cd=1∶32. (多选)(2017·高考全国卷丙)一匀强电场的方向平行于xOy平面,平面内a、b、c三点的位置如图所示,三点的电势分别为10 V、17 V、26 V.下列说法正确的是()A.电场强度的大小为2.5 V/cmB.坐标原点处的电势为1 VC.电子在a点的电势能比在b点的低7 eVD.电子从b点运动到c点,电场力做功为9 eV3. (多选)(2017·高考天津卷)如图所示,在点电荷Q产生的电场中,实线MN是一条方向未标出的电场线,虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹.设电子在A、B两点的加速度大小分别为a A、a B,电势能分别为E p A、E p B.下列说法正确的是()A.电子一定从A向B运动B.若a A>a B,则Q靠近M端且为正电荷C.无论Q为正电荷还是负电荷一定有E p A<E p BD.B点电势可能高于A点电势4.(2017·高考江苏卷)如图所示,三块平行放置的带电金属薄板A、B、C中央各有一小孔,小孔分别位于O、M、P点.由O点静止释放的电子恰好能运动到P点.现将C板向右平移到P′点,则由O点静止释放的电子()A.运动到P点返回B.运动到P和P′点之间返回C.运动到P′点返回D.穿过P′点5.(多选)(2017·高考江苏卷)在x轴上有两个点电荷q1、q2,其静电场的电势φ在x轴上分布如图所示.下列说法正确有()A.q1和q2带有异种电荷B.x1处的电场强度为零C.负电荷从x1移到x2,电势能减小D.负电荷从x1移到x2,受到的电场力增大6.(2017·高考全国卷甲)如图,两水平面(虚线)之间的距离为H,其间的区域存在方向水平向右的匀强电场.自该区域上方的A点将质量均为m、电荷量分别为q和-q(q>0)的带电小球M、N先后以相同的初速度沿平行于电场的方向射出.小球在重力作用下进入电场区域,并从该区域的下边界离开.已知N离开电场时的速度方向竖直向下;M在电场中做直线运动,刚离开电场时的动能为N刚离开电场时动能的1.5倍.不计空气阻力,重力加速度大小为g.求(1)M与N在电场中沿水平方向的位移之比;(2)A点距电场上边界的高度;(3)该电场的电场强度大小.7.(2017·高考全国卷乙)真空中存在电场强度大小为E1的匀强电场,一带电油滴在该电场中竖直向上做匀速直线运动,速度大小为v0.在油滴处于位置A时,将电场强度的大小突然增大到某值,但保持其方向不变.持续一段时间t1后,又突然将电场反向,但保持其大小不变;再持续同样一段时间后,油滴运动到B点.重力加速度大小为g.(1)求油滴运动到B点时的速度;(2)求增大后的电场强度的大小;为保证后来的电场强度比原来的大,试给出相应的t1和v0应满足的条件.已知不存在电场时,油滴以初速度v0做竖直上抛运动的最大高度恰好等于B、A两点间距离的两倍.8.(2017·高考北京卷)如图所示,长l=1 m的轻质细绳上端固定,下端连接一个可视为质点的带电小球,小球静止在水平向右的匀强电场中,绳与竖直方向的夹角θ=37°.已知小球所带电荷量q=1.0×10-6 C,匀强电场的场强E=3.0×103 N/C,取重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.求:(1)小球所受电场力F的大小.(2)小球的质量m.(3)将电场撤去,小球回到最低点时速度v的大小.专题9磁场1. (2017·高考全国卷甲)如图,虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场,P 为磁场边界上的一点,大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点,在纸面内沿不同方向射入磁场.若粒子射入速率为v1,这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上;若粒子射入速率为v2,相应的出射点分布在三分之一圆周上.不计重力及带电粒子之间的相互作用.则v2∶v1为()A .3∶2B .2∶1 C.3∶1D .3∶ 22.(2017·高考全国卷乙)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 在纸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 cB .m b >m a >m cC .m c >m a >m bD .m c >m b >m a3. (多选)(2017·高考全国卷乙)如图,三根相互平行的固定长直导线L 1、L 2和L 3两两等距,均通有电流I ,L 1中电流方向与L 2中的相同,与L 3中的相反.下列说法正确的是( )A .L 1所受磁场作用力的方向与L 2、L 3所在平面垂直B .L 3所受磁场作用力的方向与L 1、L 2所在平面垂直C .L 1、L 2和L 3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶1∶ 3D .L 1、L 2和L 3单位长度所受的磁场作用力大小之比为3∶3∶14. (2017·高考全国卷丙)如图,在磁感应强度大小为B 0的匀强磁场中,两长直导线P 和Q 垂直于纸面固定放置,两者之间的距离为l .在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I 时,纸面内与两导线距离均为l 的a 点处的磁感应强度为零.如果让P 中的电流反向、其他条件不变,则a 点处磁感应强度的大小为( )A .0B .33B 0C.233B 0D .2B 05.(2017·高考全国卷丙)如图,空间存在方向垂直于纸面(xOy 平面)向里的磁场.在x ≥0区域,磁感应强度的大小为B 0;x <0区域,磁感应强度的大小为λB 0(常数λ>1).一质量为m、电荷量为q(q>0)的带电粒子以速度v0从坐标原点O沿x轴正向射入磁场,此时开始计时,当粒子的速度方向再次沿x轴正向时,求(不计重力)(1)粒子运动的时间;(2)粒子与O点间的距离.6.(2017·高考天津卷)平面直角坐标系xOy中,第Ⅰ象限存在垂直于平面向里的匀强磁场,第Ⅲ象限存在沿y轴负方向的匀强电场,如图所示.一带负电的粒子从电场中的Q点以速度v0沿x轴正方向开始运动,Q点到y轴的距离为到x轴距离的2倍.粒子从坐标原点O 离开电场进入磁场,最终从x轴上的P点射出磁场,P点到y轴距离与Q点到y轴距离相等.不计粒子重力,问:(1)粒子到达O点时速度的大小和方向;(2)电场强度和磁感应强度的大小之比.7.(2017·高考江苏卷)一台质谱仪的工作原理如图所示.大量的甲、乙两种离子飘入电压为U0的加速电场,其初速度几乎为0,经加速后,通过宽为L的狭缝MN沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后打到照相底片上.已知甲、乙两种离子的电荷量均为+q,质量分别为2m和m,图中虚线为经过狭缝左、右边界M、N的甲种离子的运动轨迹.不考虑离子间的相互作用.(1)求甲种离子打在底片上的位置到N点的最小距离x;(2)在图中用斜线标出磁场中甲种离子经过的区域,并求该区域最窄处的宽度d;(3)若考虑加速电压有波动,在(U0-ΔU )到(U0+ΔU )之间变化,要使甲、乙两种离子在底片上没有重叠,求狭缝宽度L满足的条件.专题10电磁感应1.(多选)(2017·高考全国卷甲)两条平行虚线间存在一匀强磁场,磁感应强度方向与纸面垂直.边长为0.1 m、总电阻为0.005 Ω的正方形导线框abcd位于纸面内,cd边与磁场边界平行,如图(a)所示.已知导线框一直向右做匀速直线运动,cd边于t=0时刻进入磁场.线框中感应电动势随时间变化的图线如图(b)所示(感应电流的方向为顺时针时,感应电动势取正).下列说法正确的是()A.磁感应强度的大小为0.5 TB.导线框运动速度的大小为0.5 m/sC.磁感应强度的方向垂直于纸面向外D.在t=0.4 s至t=0.6 s这段时间内,导线框所受的安培力大小为0.1 N2.(多选)(2017·高考全国卷甲)某同学自制的简易电动机示意图如图所示.矩形线圈由一根漆包线绕制而成,漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出,并作为线圈的转轴.将线圈架在两个金属支架之间,线圈平面位于竖直面内,永磁铁置于线圈下方.为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来,该同学应将()A.左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉B.左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉C.左转轴上侧的绝缘漆刮掉,右转轴下侧的绝缘漆刮掉D.左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉,右转轴下侧的绝缘漆刮掉3.(2017·高考全国卷乙)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌.为了有效隔离外界振动对STM的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小振动,如图所示.无扰动时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰动后,对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是()4.(2017·高考全国卷丙)如图,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨,导轨平面与磁场垂直.金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS,一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内,线框与导轨共面.现让金属杆PQ突然向右运动,在运动开始的瞬间,关于感应电流的方向,下列说法正确的是()A.PQRS中沿顺时针方向,T中沿逆时针方向B.PQRS中沿顺时针方向,T中沿顺时针方向C.PQRS中沿逆时针方向,T中沿逆时针方向D.PQRS中沿逆时针方向,T中沿顺时针方向5.(2017·高考北京卷)图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图,L1和L2为电感线圈.实验时,断开开关S1瞬间,灯A1突然闪亮,随后逐渐变暗;闭合开关S2,灯A2逐渐变亮,而另一个相同的灯A3立即变亮,最终A2与A3的亮度相同.下列说法正确的是()A.图1中,A1与L1的电阻值相同B.图1中,闭合S1,电路稳定后,A1中电流大于L1中电流C.图2中,变阻器R与L2的电阻值相同D.图2中,闭合S2瞬间,L2中电流与变阻器R中电流相等6.(2017·高考天津卷)如图所示,两根平行金属导轨置于水平面内,导轨之间接有电阻R.金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下.现使磁感应强度随时间均匀减小,ab始终保持静止,下列说法正确的是()A.ab中的感应电流方向由b到aB.ab中的感应电流逐渐减小C.ab所受的安培力保持不变D.ab所受的静摩擦力逐渐减小7.(2017·高考江苏卷)如图所示,两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r.圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合,则穿过a、b两线圈的磁通量之比为()A.1∶1B.1∶2C.1∶4 D.4∶18.(2017·高考北京卷)发电机和电动机具有装置上的类似性,源于它们机理上的类似性.直流发电机和直流电动机的工作原理可以简化为如图1、图2所示的情景.在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内,相距为L,电阻不计.电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上,与轨道接触良好,以速度v(v平行于MN)向右做匀速运动.图1轨道端点MP间接有阻值为r的电阻,导体棒ab受到水平向右的外力作用.图2轨道端点MP间接有直流电源,导体棒ab通过滑轮匀速提升重物,电路中的电流为I.(1)求在Δt时间内,图1“发电机”产生的电能和图2“电动机”输出的机械能.(2)从微观角度看,导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹力在上述能量转化中起着重要作用.为了方便,可认为导体棒中的自由电荷为正电荷.a.请在图3(图1的导体棒ab)、图4(图2的导体棒ab)中,分别画出自由电荷所受洛伦兹力的示意图.b.我们知道,洛伦兹力对运动电荷不做功.那么,导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹力是如何在能量转化过程中起到作用的呢?请以图2“电动机”为例,通过计算分析说明.9.(2017·高考天津卷)电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度,其原理可用来研制新武器和航天运载器.电磁轨道炮示意如图,图中直流电源电动势为E,电容器的电容为C.两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l,电阻不计.炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN,垂直放在两导轨间处于静止状态,并与导轨良好接触.首先开关S接1,使电容器完全充电.然后将S接至2,导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场(图中未画出),MN开始向右加速运动.当MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时,回路中电流为零,MN达到最大速度,之后离开导轨.问:(1)磁场的方向;(2)MN刚开始运动时加速度a的大小;(3)MN离开导轨后电容器上剩余的电荷量Q是多少.。
2017年普通高等学校招生全国统一考试(全国Ⅰ)理科综合能力测试(物理)第一部分(选择题 共48分)二、选择题:本题共8小题,每小题6分,共48分。
在每小题给出的四个选项中,第14~18题只有一项符合题目要求,第19~21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。
14.【2017年全国Ⅰ,14,6分】将质量为1.00kg 的模型火箭点火升空,50g 燃烧的燃气以大小为600m的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。
在燃气喷出后的瞬间,火箭的动量大小为( )(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)A .30kg m/s ⋅B .25.710kg m/s ⨯⋅C .26.010kg m/s ⨯⋅D .26.310kg m/s ⨯⋅【答案】A【解析】开始总动量为零,规定向向下为正方向,根据动量守恒定律得,110m v P =+,解得火箭的动量110.05600kg m s 30kg m s P m v =-=-⨯⋅=-⋅,负号表示方向,故选A 。
15.【2017年全国Ⅰ,15,6分】发球机从同一高度向正前方依次水平射出两个速度不同的乒乓球(忽略空气的影响)。
速度较大的球越过球网,速度较小的球没有越过球网,其原因是( )A .速度较小的球下降相同距离所用的时间较多B .速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大C .速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少D .速度较大的球在相同时间间隔内下降的距离较大【答案】C【解析】发球机发出的球,速度较大的球越过球网,速度度较小的球没有越过球网,原因是发球机到网的水平距离一定,速度大,则所用的时间较少,球下降的高度较小,容易越过球网,故选C 。
16.【2017年全国Ⅰ,16,6分】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量,三个带正电的微粒a ,b ,c 电荷量相等,质量分别为a m ,b m ,c m ,已知在该区域内,a 在纸面内做匀速圆周运动,b 在纸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。
专题四 曲线运动 万有引力定律2017—2019年高考题组1.(2017 全国Ⅰ)15.发球机从同一高度向正前方依次水平射出两个速度不同的乒乓球(忽略空气的影响)。
速度较大的球越过球网,速度较小的球没有越过球网;其原因是 A .速度较小的球下降相同距离所用的时间较多B .速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大C .速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少D .速度较大的球在相同时间间隔内下降的距离较大2.(2017 全国Ⅱ)17.如图,半圆形光滑轨道固定在水平地面上,半圆的直径与地面垂直。
一小物块以速度v 从轨道下端滑入轨道,并从轨道上端水平飞出,小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关,此距离最大时对应的轨道半径为(重力加速度大小为g )A .g162vB .g82vC .g42v D .g22v 3.(2017 全国Ⅱ)19.如图,海王星绕太阳沿椭圆轨道运动,P 为近日点,Q 为远日点,M 、N 为轨道短轴的两个端点,运行的周期为T 0。
若只考虑海王星和太阳之间的相互作用,则海王星在从P 经M 、Q 到N 的运动过程中A .从P 到M 所用的时间等于T 0/4B .从Q 到N 阶段,机械能逐渐变大C .从P 到Q 阶段,速率逐渐变小D .从M 到N 阶段,万有引力对它先做负功后做正功4.(2017 全国Ⅲ)14.2017年4月,我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会对接,对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道(可视为圆轨道)运行。
与天宫二号单独运行时相比,组合体运行的 A .周期变大 B .速率变大 C .动能变大D .向心加速度变大5.(2017 天津)“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮,是天津市的地标之一。
摩天轮悬挂透明座舱,乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。
下列叙述正确的是 A .摩天轮转动过程中,乘客的机械能保持不变 B .在最高点,乘客重力大于座椅对他的支持力 C .摩天轮转动一周的过程中,乘客重力的冲量为零 D .摩天轮转动过程中,乘客重力的瞬时功率保持不变vPM海王星太阳BA LM vP夹子 6.(2017 天津)9.(1)我国自主研制的首艘货运飞船“天舟一号”发射升空后,与已经在轨运行的“天宫二号”成功对接形成组合体。
母题19 力与运动综合计算题【母题来源一】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理(江苏卷)【母题原题】如图所示,钉子A、B相距5l,处于同一高度.细线的一端系有质量为M的小物块,另一端绕过A 固定于B.质量为m的小球固定在细线上C点,B、C间的线长为3l.用手竖直向下拉住小球,使小球和物块都静止,此时BC与水平方向的夹角为53°.松手后,小球运动到与A、B相同高度时的速度恰好为零,然后向下运动.忽略一切摩擦,重力加速度为g,取sin53°=0.8,cos53°=0.6.求:(1)小球受到手的拉力大小F;(2)物块和小球的质量之比M:m;(3)小球向下运动到最低点时,物块M所受的拉力大小T.【答案】(1)53F Mg mg=-(2)65Mm=(3)85mMgTm M=+()(4885511T mg T Mg==或)(3)根据机械能守恒定律,小球回到起始点.设此时AC方向的加速度大小为a,重物受到的拉力为T 牛顿运动定律Mg–T=Ma小球受AC的拉力T′=T牛顿运动定律T′–mg cos53°=ma解得85mMgTm M=+()(4885511T mg T Mg==或)点睛:本题考查力的平衡、机械能守恒定律和牛顿第二定律。
解答第(1)时,要先受力分析,建立竖直方向和水平方向的直角坐标系,再根据力的平衡条件列式求解;解答第(2)时,根据初、末状态的特点和运动过程,应用机械能守恒定律求解,要注意利用几何关系求出小球上升的高度与物块下降的高度;解答第(3)时,要注意运动过程分析,弄清小球加速度和物块加速度之间的关系,因小球下落过程做的是圆周运动,当小球运动到最低点时速度刚好为零,所以小球沿AC方向的加速度(切向加速度)与物块竖直向下加速度大小相等。
【母题来源二】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理(北京卷)【母题原题】2022年将在我国举办第二十四届冬奥会,跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一。
专题01 运动图象【母题来源一】 2017年江苏卷【母题原题】E,与斜面间的动摩擦因数不变,如此一小物块沿斜面向上滑动,然后滑回到原处.物块初动能为k0该过程中,E与位移的关系图线是物块的动能k【答案】C【名师点睛】此题考查动能定理与学生的识图能力,根据动能定理写出E k–x图象的函数关系,从而得出图象斜率描述的物理意义.【母题来源二】 2017年全国新课标Ⅲ卷【母题原题】一质量为2 kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动。
F随时间t变化的图线如下列图,如此A.t=1 s时物块的速率为1 m/sB.t=2 s时物块的动量大小为4 kg·m/sC.t=3 s时物块的动量大小为5 kg·m/sD.t=4 s时物块的速度为零【答案】AB【名师点睛】求变力的冲量是动量定理应用的重点,也是难点。
F–t图线与时间轴所围面积表示冲量。
【命题意图】本类题通常主要考查对位移、路程、速度、速率、平均速度、时间、时刻、加速度等根本运动概念的理解,以与对牛顿第二定律、直线运动规律、功、功率等物理概念与规律的理解与简单的应用。
【考试方向】这类试题在考查题型上,通常根本以选择题的形式出现,极个别情况下会出现在计算题中以考查识图、读图的能力,难度一般不大;在考查内容上一般以x-t图象、v-t图象的形式出现,少数情况下会出现a-t图象、x-v图象等不常见的运动图象,着重考查对根本概念和根本规律的理解与应用,以与读图、识图、画图、用图的能力。
【得分要点】在中学教材中出现了x-t图象、v-t图象两种运动图象,因此要对这两种运动图象有深刻的理解:〔1〕x-t图象和v-t图象都是对物体运动的一种描述,分别反映了做直线运动时的物体的位移〔位置〕x和速度v随时间t变化的关系,并不表示物体的运动轨迹;〔2〕通过x-t图象可以知道某时刻运动物体的位置,以与在这一位置的运动情况,通过v-t图象可以知道某时刻运动物体的速度,以与在这一时刻的运动情况;〔3〕在x-t图象中,假设图线为平行于时间轴的直线,如此表示物体处于静止状态,假设图线为倾斜直线,如此表示物体做匀速直线运动,直线的斜率表示了物体的运动速度,假设图线为曲线,如此表示物体做变速直线运动,曲线上某点切线的斜率表示物体在对应时刻的运动速度;〔4〕在v -t 图象中,假设图线为平行于时间轴的直线,如此表示物体做匀速直线运动,假设图线为倾斜直线,如此表示物体做匀变速直线运动,直线的斜率表示了物体的运动的加速度,假设图线为曲线,如此表示物体做变加速直线运动,曲线上某点切线的斜率表示物体在对应时刻运动的加速度。
三年(2015-2017 )高考物理试题分项版解析专题20力与运动(:提升题〕1 .【2017 •新课标I卷】(12分)一质量为8.00 x fckg的太空飞船从其飞行轨道返回地面。
飞船在离地面高度 1.60 x 10 m处以7.50 x 10m/s的速度进入大气层,逐渐减慢至速度为100m/s时下落到地面。
取地面为重力势能零点,在飞船下落过程中,重力加速度可视为常量,大小取为9.8 m/s2。
(结果保留2位有效数字)(1) 分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能;(2) 求飞船从离地面高度600 m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功,已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的 2.0%。
【答案】(1) (1) 4.0 x 1J 2.4 x 1J (2) 9.7 x 10【解析】Cl)飞船看地前瞬间的机械能为% =*诚+ 0①式中」和此分另燧飞船的质量和着地前瞬间的速率。
由①式^题给数抿得咼=43僭J② 设地面附近的重力僦度大小为g,飞船遊入大气层时的机械能为爲=秒剧+窗国式中,盹是飞船在高度L两卩m处的速廈大农由③式和题给数据得£严241012 J®1 2 0(2)飞船在高度h' =600 m处的机械能为E h m( v h)2 mgh⑤2 100由功能原理得W E h E0⑥式中,W是飞船从高度600m处至着地瞬间的过程中克服阻力所做的功。
由②⑤⑥式和题给数据得W=9.7 x 10⑦【考点定位】机械能、动能定理【名师点睛】本题主要考查机械能及动能定理,注意零势面的选择及第 (2)问中要求的是克服阻力做功。
2. 【2016 •江苏卷】(16分)如图所示,倾角为a的斜面A被固定在水平面上,细线的一端固定于墙面,另一端跨过斜面顶端的小滑轮与物块B相连,B静止在斜面上.滑轮左侧的细线水平,右侧的细线与斜面平行. A、B的质量均为m.撤去固定A的装置后,A、B均做直线运动.不计一切摩擦,重力加速度为g.求:解得V A • 2的亦V3 2cos【考点定位】物体的平衡、机械能守恒定律【方法技巧】第一问为基础题,送分的。
2017年高考理综真题试卷(物理部分)(新课标Ⅲ卷)一、选择题:本题共8小题,每小题6分,共48分.在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一项符合题目要求,第6~7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.1.2017年4月,我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会对接,对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道(可视为圆轨道)运行.与天宫二号单独运行相比,组合体运行的( )A. 周期变大B. 速率变大C. 动能变大D. 向心加速度变大2.如图,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U 形金属导轨,导轨平面与磁场垂直.金属杆PQ 置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS ,一圆环形金属框T 位于回路围成的区域内,线框与导轨共面.现让金属杆PQ 突然向右运动,在运动开始的瞬间,关于感应电流的方向,下列说法正确的是( )A. PQRS 中沿顺时针方向,T 中沿逆时针方向B. PQRS 中沿顺时针方向,T 中沿顺时针方向C. PQRS 中沿逆时针方向,T 中沿逆时针方向D. PQRS 中沿逆时针方向,T 中沿顺时针方向3.如图,一质量为m ,长度为l 的均匀柔软细绳PQ 竖直悬挂.用外力将绳的下端Q 缓慢地竖直向上拉起至M 点,M 点与绳的上端P 相距 13 l .重力加速度大小为g .在此过程中,外力做的功为( )A. 19mglB. 16mglC. 13mglD. 12mgl4.一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80cm 的两点上,弹性绳的原长也为80cm .将一钩码挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为100cm ;再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点,则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)( )A. 86cmB. 92cmC. 98cmD. 104cm5.如图,在磁感应强度大小为B 0的匀强磁场中,两长直导线P 和Q 垂直于纸面固定放置,两者之间的距离为l .在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I 时,纸面内与两导线距离均为l 的a 点处的磁感应强度为零.如果让P 中的电流反向、其他条件不变,则a 点处磁感应强度的大小为( )A. 0B. √33B 0 C. 2√33B 0 D. 2B 06.在光电效应实验中,分别用频率为v a 、v b 的单色光a 、b 照射到同种金属上,测得相应的遏制电压分别为U a 和U b 、光电子的最大初动能分别为E ka 和E kb , h 为普朗克常量.下列说法正确的是( )A. 若v a >v b , 则一定有U a <U bB. 若v a >v b , 则一定有E ka >E kbC. 若U a <U b , 则一定有E ka <E kbD. 若v a >v b , 则一定有hv a ﹣E ka >hv b ﹣E kb7.一质量为2kg 的物块在合外力F 的作用下从静止开始沿直线运动.F 随时间t 变化的图线如图所示,则( )A. t=1s 时物块的速率为1m/sB. t=2s 时物块的动量大小为4kg•m/sC. t=3s 时物块的动量大小为5kg•m/sD. t=4s 时物块的速度为零8.一匀强电场的方向平行于xOy 平面,平面内a 、b 、c 三点的位置如图所示,三点的电势分别为10V 、17V 、26V .下列说法正确的是( )A. 电场强度的大小为2.5V/cmB. 坐标原点处的电势为1 VC. 电子在a 点的电势能比在b 点的低7eVD. 电子从b 点运动到c 点,电场力做功为9eV二、非选择题(共4小题,满分47分)9.某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,将画有坐标轴(横轴为x轴,纵轴为y轴,最小刻度表示1mm)的纸贴在桌面上,如图(a)所示.将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分除外),另一端P位于y轴上的A点时,橡皮筋处于原长.(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O,此时拉力F的大小可由测力计读出.测力计的示数如图(b)所示,F的大小为________N.(2)撤去(1)中的拉力,橡皮筋P端回到A点;现使用两个测力计同时拉橡皮筋,再次将P端拉至O点,此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向,由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1=4.2N和F2=5.6N.(i)用5mm长度的线段表示1N的力,以O点为作用点,在图(a)中画出力F1、F2的图示,然后按平形四边形定则画出它们的合力F合________;(ii)F合的大小为________N,F合与拉力F的夹角的正切值为________.若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内,则该实验验证了力的平行四边形定则.10.图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图.图中E是电池;R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻;表头G的满偏电流为250 μA,内阻为480Ω.虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别于两表笔相连.该多用电表有5个挡位,5个挡位为:直流电压1V挡和5V挡,直流电流1mA挡和2.5mA 挡,欧姆×100Ω挡.(1)图(a)中的A端与________(填“红”或“黑”)色表笔相连接.(2)关于R6的使用,下列说法正确的是(填正确答案标号).A.在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置C.使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置(3)根据题给条件可得R1+R2=________Ω,R4=________Ω.(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示.若此时B端是与“1”连接的,则多用电表读数为________;若此时B端是与“3”相连的,则读数为________;若此时B端是与“5”相连的,则读数为________.(结果均保留3为有效数字)11.如图,空间存在方向垂直于纸面(xOy平面)向里的磁场.在x≥0区域,磁感应强度的大小为B0;x<0区域,磁感应强度的大小为λB0(常数λ>1).一质量为m、电荷量为q(q>0)的带电粒子以速度v0从坐标原点O沿x轴正向射入磁场,此时开始计时,当粒子的速度方向再次沿x轴正向时,求(不计重力)(1)粒子运动的时间;(2)粒子与O点间的距离.12.如图,两个滑块A和B的质量分别为m A=1kg和m B=5kg,放在静止与水平地面上的木板的两端,两者与木板间的动摩擦因数均为μ1=0.5;木板的质量为m=4kg,与地面间的动摩擦因数为μ2=0.1.某时刻A、B 两滑块开始相向滑动,初速度大小均为v0=3m/s.A、B相遇时,A与木板恰好相对静止.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小g=10m/s2.求(1)B与木板相对静止时,木板的速度;(2)A、B开始运动时,两者之间的距离.13.[物理--选修3-3](2017•新课标Ⅲ)(1)如图,一定质量的理想气体从状态a出发,经过等容过程ab到达状态b,再经过等温过程bc到达状态c,最后经等压过程ca回到状态a.下列说法正确的是()A.在过程ab中气体的内能增加B.在过程ca中外界对气体做功C.在过程ab中气体对外界做功D.在过程bc中气体从外界吸收热量E.在过程ca中气体从外界吸收热量(2)一种测量稀薄气体压强的仪器如图(a)所示,玻璃泡M的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管K1和K2.K1长为l,顶端封闭,K2上端与待测气体连通;M下端经橡皮软管与充有水银的容器R连通.开始测量时,M与K2相通;逐渐提升R,直到K2中水银面与K1顶端等高,此时水银已进入K1,且K1中水银面比顶端低h,如图(b)所示.设测量过程中温度、与K2相通的待测气体的压强均保持不变.已知K1和K2的内径均为d,M的容积为V0,水银的密度为ρ,重力加速度大小为g.求:(i)待测气体的压强;(ii)该仪器能够测量的最大压强.14.[物理--选修3-4](1)如图,一列简谐横波沿x轴正方向传播,实线为t=0时的波形图,虚线为t=0.5s时的波形图.已知该简谐波的周期大于0.5s.关于该简谐波,下列说法正确的是()A.波长为2 mB.波速为6 m/sC.频率为1.5HzD.t=1s时,x=1m处的质点处于波峰E.t=2s时,x=2m处的质点经过平衡位置(2)如图,一半径为R的玻璃半球,O点是半球的球心,虚线OO′表示光轴(过球心O与半球底面垂直的直线).已知玻璃的折射率为1.5.现有一束平行光垂直入射到半球的底面上,有些光线能从球面射出(不考虑被半球的内表面反射后的光线).求:(i)从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值;(ii)距光轴R的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离.3答案解析部分一、<b >选择题:本题共8小题,每小题6分,共48分.在每小题给出的四个选项中,第1<b >~<b >5题只有一项符合题目要求,第6~7<b >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.【答案】C【考点】卫星问题【解析】【解答】天宫二号在天空运动,万有引力提供向心力,天宫二号的轨道是固定的,即轨道半径不变,根据F= GMmr2= mv2r= m4π2rT2可知,v=√GMr,T=2π√r3GM,a=GMr2,所以两者对接后,天宫二号的速度大小不变,周期不变,加速度不变;但是和对接前相比,质量变大,所以动能变大.故选:C【分析】根据万有引力等于向心力可以求出描述天体的运动的相关物理量,从而得出结论。
2017年全国统一高考物理试卷(新课标Ⅰ)一、选择题:本大题共8小题,每小题6分.在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一项是符合题目要求,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.(6分)将质量为1.00kg的模型火箭点火升空,50g燃烧的燃气以大小为600m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出.在燃气喷出后的瞬间,火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)()A.30kg•m/s B.5.7×102kg•m/sC.6.0×102kg•m/s D.6.3×102kg•m/s2.(6分)发球机从同一高度向正前方依次水平射出两个速度不同的乒乓球(忽略空气的影响)。
速度较大的球越过球网,速度较小的球没有越过球网;其原因是()A.速度较小的球下降相同距离所用的时间较多B.速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大C.速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少D.速度较大的球在相同时间间隔内下降的距离较大3.(6分)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在纸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 a4.(6分)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电,氘核聚变反应方程是:H+H→He+n,已知H的质量为2.0136u,He的质量为3.0150u,n的质量为1.0087u,1u=931MeV/c2.氘核聚变反应中释放的核能约为()A.3.7MeV B.3.3MeV C.2.7MeV D.0.93MeV5.(6分)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺寸上的形貌,为了有效隔离外界振动对STM的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小震动,如图所示,无扰动时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰动后,对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是()A. B.C.D.6.(6分)如图,三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距,均通有电流I,L1中电流方向与L2中的相同,与L3中的相反。
专题19 力与运动综合计算题【母题来源一】 2017年江苏卷 【母题原题】如图所示,两个半圆柱A 、B 紧靠着静置于水平地面上,其上有一光滑圆柱C ,三者半径均为R .C 的质量为m ,A 、B 的质量都为2m,与地面的动摩擦因数均为μ.现用水平向右的力拉A ,使A 缓慢移动,直至C 恰好降到地面.整个过程中B 保持静止.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g .求:(1)未拉A 时,C 受到B 作用力的大小F ; (2)动摩擦因数的最小值μmin;(3)A 移动的整个过程中,拉力做的功W .【答案】(1)3F mg =(2) min 2μ=(3) (21)W mgR μ=-(3)C 下降的高度 1)h R = A 的位移1)x R =摩擦力做功的大小1)f W fx mgR μ== 根据动能定理 00fW W mgh -+=-解得(21)W mgR μ=-【考点定位】物体的平衡 动能定理【名师点睛】本题的重点的C 恰好降落到地面时,B 物体受力的临界状态的分析,此为解决第二问的关键,也是本题分析的难点.【母题来源二】 2017年新课标Ⅲ卷 【母题原题】【2017·新课标Ⅲ卷】(20分)如图,两个滑块A 和B 的质量分别为m A =1 kg 和m B =5 kg ,放在静止于水平地面上的木板的两端,两者与木板间的动摩擦因数均为μ1=0.5;木板的质量为m =4 kg ,与地面间的动摩擦因数为μ2=0.1。
某时刻A 、B 两滑块开始相向滑动,初速度大小均为v 0=3 m/s 。
A 、B 相遇时,A 与木板恰好相对静止。
设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小g =10 m/s 2。
求(1)B 与木板相对静止时,木板的速度; (2)A 、B 开始运动时,两者之间的距离。
【答案】(1)1 m/s (2)1.9 m由牛顿第二定律得1A A f m a =④ 2B B f m a =⑤ 2131f f f ma --=⑥设在t 1时刻,B 与木板达到共同速度,设大小为v 1。
由运动学公式有101B v v a t =-⑦ 111v a t =⑧联立①②③④⑤⑥⑦⑧式,代入已知数据得1 1 m/s v =⑨(2)在t 1时间间隔内,B 相对于地面移动的距离为201112B B s v t a t =-⑩ 设在B 与木板达到共同速度v 1后,木板的加速度大小为a 2,对于B 与木板组成的体系,由牛顿第二定律有132()B f f m m a +=+⑪由①②④⑤式知,a A =a B ;再由⑦⑧可知,B 与木板达到共同速度时,A 的速度大小也为v 1,但运动方向与木板相反。
由题意知,A 和B 相遇时,A 与木板的速度相同,设其大小为v 2,设A 的速度大小从v 1变到v 2所用时间为t 2,则由运动学公式,对木板有2122v v a t =-⑫对A 有212A v v a t =-+⑬(也可用如图的速度–时间图线求解)【考点定位】牛顿运动定律、匀变速直线运动规律【名师点睛】本题主要考查多过程问题,要特别注意运动过程中摩擦力的变化情况,A 、B 相对木板静止的运动时间不相等,应分阶段分析,前一阶段的末状态即后一阶段的初状态。
【命题意图】平抛运动的规律、动能定理、牛顿第二定律、牛顿第三定律。
曲线运动(平抛和圆周)的两大处理方法:一是运动的分解;二是动能定理。
用图像法求变力做功,功能关系;势能是保守力做功才具有的性质,即做功多少与做功的路径无关(重力势能弹性势能、电势能、分子势能、核势能),而摩擦力做功与路径有关,所以摩擦力不是保守力,没有“摩擦力势能”的概念。
【考试方向】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.【得分要点】⑴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.⑵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.⑶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.⑷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.⑸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.⑹对于有多种解法的问题,要开拓思路避繁就简,合理选取最优解法。
避繁就简、选取最优解法是顺利解题、争取高分的关键,特别是在受考试时间限制的情况下更应如此.这就要求我们具有敏捷的思维能力和熟练的解题技巧,在短时间内进行斟酌、比较、选择并作出决断.当然,作为平时的解题训练,尽可能地多采用几种解法,对于开拓解题思路是非常有益的.【母题1】如图所示A、B质量分别为m A=1kg,m B=2kg,AB间用弹簧连接着,弹簧弹性系数k=100N/m,轻绳一端系在A上,另一端跨过定滑轮,B为套在轻绳上的光滑圆环,另一圆环C固定在桌边,B被C挡住而静止在C上,若开始时作用在绳子另一端的拉力F为零,此时A处于静止且刚没接触地面。
现用恒定拉力F=15N拉绳子,恰能使B离开C但不能继续上升,不计摩擦且弹簧没超过弹性限度,g=10m/s2求:(1)B刚要离开C时A的加速度,(2)若把拉力F改为F/=30N,则B刚要离开C时,A的速度大小。
【答案】(1)(2)【母题2】如图 1 所示,两滑块 A、B 用细线跨过定滑轮相连,B 距地面一定高度,A 可在细线牵引下沿足够长的粗糙斜面向上滑动。
已知=2 kg,=4 kg,斜面倾角θ=37°。
某时刻由静止释放 A,测得 A 沿斜面向上运动的图象如图 2 所示。
已知 g=10,sin 37°=0.6。
求:(1) A 与斜面间的动摩擦因数;(2) A 沿斜面向上滑动的最大位移;(3) 滑动过程中细线对 A 的拉力所做的功。
【答案】(1) (2) (3)【解析】【试题分析】根据速度时间图线求出匀加速和匀减速直线运动的加速度大小,结合牛顿第二定律对两个过程列式,可求出动摩擦因数的大小和A的质量.根据速度图象的“面积”求出B向上滑行的距离.根据动能定理和动能和势能相等的条件列式.(1)在0-0.5s内,根据图象,A、B系统的加速度为对A,对B,得:(3)A加速上滑过程中,由动能定理:得W=12J【点睛】本题主要考查了牛顿第二定律和动能定理的应用,要求同学们能正确对物体进行受力分析,注意整体法和隔离法的应用.【母题3】山谷中有三块石头和一根不可伸长的轻质青藤,其示意图如下.图中A、B、C、D均为石头的边缘点,O为青藤的固定点,h1=1.8 m,h2=4.0 m,x1=4.8 m,x2=8.0 m.开始时,质量分别为M=10 kg和m=2 kg的大、小两只滇金丝猴分别位于左边和中间的石头上,当大猴发现小猴将受到伤害时,迅速从左边石头的A点水平跳至中间石头.大猴抱起小猴跑到C点,抓住青藤下端,荡到右边石头上的D点,此时速度恰好为零.运动过程中猴子均可看成质点,空气阻力不计,重力加速度g=10 m/s2.求:(1)大猴从A点水平跳离时速度的最小值;(2)猴子抓住青藤荡起时的速度大小;(3)猴子荡起时,青藤对猴子的拉力大小.【答案】(1) (2) (3)【解析】试题分析:根据解得则跳离的最小速度.【母题4】有一个推矿泉水瓶的游戏节目,规则是:选手们从起点开始用力推瓶一段时间后,放手让瓶向前滑动,若瓶最后停在桌上有效区域内,视为成功;若瓶最后未停在桌上有效区域内或在滑行过程中倒下,均视为失败。
其简化模型如下图所示,AC是长度为L1=5 m的水平桌面,选手们可将瓶子放在A点,从A点开始用一恒定不变的水平推力推瓶,BC为有效区域。
已知BC长度L2=1 m,瓶子质量m=0.5 kg,瓶子与桌面间的动摩擦因数μ=0.4。
某选手作用在瓶子上的水平推力F=20 N,瓶子沿AC做直线运动,假设瓶子可视为质点,g取10 m/s2,那么该选手要想游戏获得成功,试问:(1)推力作用在瓶子上的时间最长不得超过多少?(2)推力作用在瓶子上的距离最小为多少?【答案】(1) (2)【解析】试题分析:(1)受力分析后,先根据牛顿第二定律求解出瓶子加速和减速时的加速度,然后根据运动学公式结合几何关系列式求解出瓶子恰好滑动到C点时推力的作用时间;(2)瓶子恰好滑动到B点,推力的作用距离最短;根据运动学公式结合几何关系列式求解即可.解:(1)要想游戏获得成功,瓶滑到C点速度正好为零时,推力作用时间最长,设最长作用时间为t1,有推力作用时瓶做匀加速运动,设加速度为a1,t1时刻瓶的速度为v,推力停止作用后瓶做匀减速运动,设此时加速度大小为a2,由牛顿第二定律得:F﹣μmg=ma1,μmg=ma2加速运动过程中的位移x1=减速运动过程中的位移x2=位移关系满足:x1+x2=L1,又:v=a1t1由以上各式解得:t1=s(2)要想游戏获得成功,瓶滑到B点速度正好为零时,推力作用距离最小,设最小距离为d,则:+=L1﹣L2v′2=2a1d,联立解得:d="0.4" m.答:(1)推力作用在瓶子上的时间最长不得超过(2)推力作用在瓶子上的距离最小为0.4m【点评】本题关键找出临界情况,求出加速度后,运用运动学公式结合几何关系列式求解。
【母题5】如图所示,水平地面上固定一个半径为R=0.8m的四分之一光滑圆轨道,圆轨道末端水平并与一个足够长的匀质木板的左端等高接触但不连接。