2012年高考物理高频考点预测选考题3(新课标).doc

选考题典例1 （甘肃省河西五市部分高中2012届高三第一次联考试题）放在水平地面上的物块，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物块的速度v与时间t的关系如图所示，根据图像提供的信息，可确定下列哪些物理量（ ） A物体与地面间的动摩擦因数 B推力F在0-4秒内的冲量C物体在0-4秒内的位移 D物体在0-4秒内的动能变化量解析：前2s内物体静止，表示物体的最大静摩擦力大于1N，后2s内，物体从静止做匀加速直线运动，根据v-t图象可求出物体运动的加速度a=2m/s2和物体的位移s=4m，显然选项C正确；根据牛顿第二定律有F-mg=ma，所以=（F-ma）/mg，因为物体的质量m未知，所以选项A错误；F-t图象与坐标轴围成图形的面积表示推力F的冲量，显然，选项B正确；物体在0-4秒内的动能变化量为，因为物体的质量m未知，所以选项D错误。本题答案为BC。点评：正如v-t图象与坐标轴围成图形的面积表示位移一样，F-t图象与坐标轴围成图形的“面积”表示推力F的冲量，“面积”的大小表示冲量的大小，“面积”的位置表示冲量的方向，“面积”在横轴上方和下方分别表示冲量方向与规定的正方向相同和相反。典例2 （福建省福州八中2012届高三质检卷）如图所示，木块B与水平弹簧相连放在光滑水平面上，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块B内，入射时间极短，而后木块将弹簧压缩到最短关于子弹和木块组成的系统，下列说法中正确的是（ ）子弹射入木块的过程中系统动量守恒子弹射入木块的过程中系统机械能守恒木块压缩弹簧过程中，系统总动量守恒木块压缩弹簧过程中，子弹、木块和弹簧组成的系统机械能守恒A BC D解析：子弹打木块模型是两个物体相互作用的典型问题。依据其相互作用原理、各自运动原理、能量转化原理建立的“子弹打木块”模型，其实质是物体系在一对内力的作用下，实现系统内物体的动量、动能和能量的变化过程。在子弹射入木块的过程中，因为入射时间极短，可认为系统静止，所以不受弹力作用，系统合力为零，动量守恒，说法正确；在子弹射入木块的过程中，子弹相对于木块发生位移，内力做功，子弹将一部分机械能转化为系统的内能，即系统的机械能不守恒，说法错误；木块压缩弹簧过程中，系统受到水平向右弹力作用，合外力不为零，系统的总动量不守恒，所以说法错误；木块压缩弹簧过程中，由子弹、木块和弹簧组成的系统，只有系统内的弹力做功，所以系统的机械能守恒，说法正确。本题答案为C。某阶段动量守恒：全过程的某一阶段系统受的合外力为零，则该阶段系统动量守恒（3）碰撞问题应遵守的原则 发生碰撞的两个物体间的相互作用力为变力，相互作用的时间极短，相互作用力远大于外力，碰撞过程遵循以下三个原则：系统的动量守恒 碰撞是两物体在极短时间内发生相互作用的过程，由于相互作用的时间极短，相互作用力很大，通常系统的外力（如重力，摩擦力等）在短时间内的影响可忽略不计，系统的动量守恒。系统的动能不增加 当碰撞中无其他形式的能向机械能转化，系统的总动能不增加，即：或速度的大小和方向要符合实际 若为追及碰撞，碰前，后面运动物体的速度一定要大于前面运动物体的速度（否则无法实现碰撞），碰后，前面物体的动量增大，后面物体的动量减小，减小量等于增大量；若碰后两物体同向运动，则碰撞结束后前面运动的物体速度一定不能小于后面运动物体的速度（否则碰撞没有结束还要发生碰撞）；若两物体相向碰撞，则碰后两物体的运动方向不可能都不改变，若碰后只有一个物体改变方向，则改变方向者碰前的动量必定较小；若碰撞后只有一个停下，则停下者碰前的动量必定较大。预测题1 （四川省成都石室中学2012届高三月考理综卷）质量为m的带正电小球由空中A点无初速度自由下落，在t秒末加上竖直向上、范围足够大的匀强电场，再经过t秒小球又回到A点，不计空气阻力且小球从未落地，则（ ）A整个过程中小球动量增量的大小为mgtB整个过程中小球电势能变化了2mg2t2C从加电场开始到小球运动到最低点时小球动能变化了mg2t2D从A点到最低点小球重力势能变化了2mg2t2/3 预测题2 （四川省仁寿县城区五校2012届高三（上）第三次月考联考理综卷）物体在恒定的合力作用下做直线运动，在时间t1内动能由零增大到E1，在时间t2内动能由E1增加到2 E1，设合力在时间t1内做的功为W1，冲量为I1，在时间t2内做的功是W2，冲量为I2，则（ ）AI1I2，W1=W2 CI1 I2，W1W2 DI1=I2，W1I2。只有选项B正确。本题答案为B。预测题3 （广西南宁二中2012届高三月考理综卷）如图所示，在光滑水平面上，质量为m的小球A和质量为m的小球B通过轻弹簧相连并处于静止状态，弹簧处于自然伸长状态；质量为m的小球C以初速度沿AB连线向右匀速运动，并与小球A发生弹性碰撞。在小球B的右侧某位置固定一块弹性挡板（图中未画出），当小球B与挡板发生正碰后立刻将挡板撤走。不计所有碰撞过程中的机械能损失，弹簧始终处于弹性限度内，小球B与挡板的碰撞时间极短，碰后小球B的速度大小不变，但方向相反。则B与挡板碰后弹簧弹性势能的最大值Em可能是（ ）高频考点2 动量与能量 典例1 （甘肃省天水市一中2012届高三上学期期末考试）如图所示，水平光滑地面上停放着一辆质量为M的小车，小车左端靠在竖直墙壁上，其左侧半径为R的四分之一圆弧轨道AB是光滑的，轨道最低点B与水平轨道BC相切，整个轨道处于同一竖直平面内将质量为m的物块（可视为质点）从A点无初速度释放，物块沿轨道滑行至轨道末端C处恰好没有滑出重力加速度为g，空气阻力可忽略不计关于物块从A位置运动至C位置的过程，下列说法中正确的是（ ）A在这个过程中，小车和物块构成的系统水平方向动量守恒B在这个过程中，物块克服摩擦力所做的功为mgRC在这个过程中，摩擦力对小车所做的功为mgRD在这个过程中，由于摩擦生成的热量为mMgR/（m+M）解析：在物块从A位置运动到B位置过程中，小车和物块构成的系统水平方向动量不守恒，在物块从B运动到C过程中，水平方向动量守恒，A项错误；物块从A位置运动到A整个过程中小球动量增量的大小为mgtB整个过程中小球电势能变化了2mg2t2C从加电场开始到小球运动到最低点时小球动能变化了mg2t2D从A点到最低点小球重力势能变化了2mg2t2/3 解析：设没加电场时小球下落的高度为h，加电场后小球的加速度大小为a，取向下为正方向，根据题意有h=，gtt-，联立可得a=3g，根据牛顿第二定律有F-mg=ma，所以电场力的大小F=4mg；根据动量定理，整个过程中小球动量增量的大小为Ft-2mgt=2mgt，选项A错误；整个过程中，小球电势能变化量的大小等于电场力做的功为Fh=4mg=2mg2t2，选项B正确；从加电场开始到小球运动到最低点时小球动能变化量大小为=mg2t2/2，所以选项C错误；从A点到最低点的竖直高度为+（gt）2/2a=，所以小球重力势能变化了2mg2t2/3，选项D正确。本题答案为BD。点评：本题考查了动量定理、动能定理和功能关系；正如动能的变化与合外力做的功相对应（动能定理），动量的变化与合外力的冲量相对应（动量定理）。备考必知：（1）动量和动能的大小关系：p2=2mEk。（2）爆炸模型的特点：在爆炸过程中，系统的动量守恒，动能增加，位置不变。（3）碰撞模型遵守的原则：系统的动量守恒、系统的动能不增加、速度的大小和方向要符合实际预测题1 （重庆市重庆八中2012届高三月考理综卷、浙江省浙大附中2012届高三上学期期中考试试题）如图所示，两物体A、B用轻质弹簧相连，静止在光滑水平面上，现同时对A、B两物体施加等大反向的水平恒力F1、F2使A、B同时由静止开始运动，在弹簧由原长伸到最长的过程中，对A、B两物体及弹簧组成的系统，正确的说法是（ ）AA、B先做变加速运动，当F1、F2和弹力相等时，A、B的速度最大；之后，A、B做变减速运动，直至速度减到零BA、B做变减速运动速度减为零时，弹簧伸长最长，系统的机械能最大CA、B、弹簧组成的系统机械能在这一过程中是先增大后减小D因F1、F2等值反向，故A、B、弹簧组成的系统的动量守恒1.ABD 解析：刚开始，弹簧弹力逐渐增大，但大小小于水平恒力，合力逐渐减小，两物体均从静止做加速度逐渐减小的变加速运动；当弹簧被拉长到弹力的大小与恒力相等时，合力和加速度均减小到零，两物体的速度均达到最大；之后，弹簧继续被拉长，弹力大于水能减小，还可能不变，但不管那种情况，其电场力的冲量逐渐增大，所以其动量一定发生变化，故选项A错误，C正确；如果空间只存在匀强磁场，当带电粒子沿着磁感线方向运动时，不受磁场力的作用，其动能和动量都不变，故选项B错误；如果空间同时存在匀强电场和匀强磁场，当磁场方向垂直于电场方向，并且带电粒子在复合场中受到的电场力与磁场力等大反向时，合力为零，粒子做匀速直线运动，其动能和动量均不变，选项D错误。本题答案为C。预测题3 （北京市顺义区2012届高三尖子生综合素质展示）在一对很大的平行正对金属板间可形成匀强电场，通过改变两金属板间的电压，可使其间的电场强度E随时间t按如图所示的规律变化。在这个电场中间，有一个带电粒子在t=0时刻由静止释放，若带电粒子只受电场力作用，且运动过程中不接触金属板，则下列说法中正确的是 （ ）E/Vm-101 2 3 4 5 6 7t/s-E02E0A带电粒子一定只向一个方向运动 B0s3.0s内，电场力的冲量等于0，电场力的功小于0C4.0s末带电粒子回到原出发点 D2.5s4s内，电场力的冲量等于03D 解析：带电粒子在匀强电场中受到的电场力F=Eq，其冲量I=Ft=Eqt=qEt，高频考点3 计算题（动量和功能关系的综合应用） 典例1 （广西区柳铁一中2012届高三月考理综卷）如图所示，在足够长的光滑水平轨道上有三个小木块A、B、C，质量分别为mA、mB、mC，且mA=mB=1.0kg，mC=2.0kg，其中B与C用一个轻弹簧拴接在一起，开始时整个装置处于静止状态，弹簧处于原长。A和B之间有少许塑胶炸药，A的左边有一个弹性挡板。现在引爆塑胶炸药，若炸药爆炸产生的能量中有E=9.0J转化为A和B的动能，A和B分开后，A恰好在B、C之间的弹簧第一次恢复到原长时追上B，并且与B发生碰撞后粘在一起。忽略小木块和弹性挡板碰撞过程中的能量损失。求：（1）塑胶炸药爆炸后瞬间A与B的速度各为多大？（2）在A追上B之前弹簧弹性势能的最大值；（3）A与B相碰以后弹簧弹性势能的最大值。解析：（1）塑胶炸药爆炸瞬间取A和B为研究对象，假设爆炸后瞬间A、B的速度大小分别为vA、vB，取向右为正方向，由动量守恒定律得-mAvA+mBvB=0，爆炸产生的热量有9J转化为A、B的动能 ，代入数据解得vA =vB =3.0 m/s。（2）由于A在炸药爆炸后再次追上B的时候弹簧恰好第一次恢复到原长，则在A追上B之前弹簧已经有一次被压缩到最短（即弹性势能最大）。爆炸后取B、C和弹簧为研究系统，当弹簧第一次被压缩到最短时B、C达到共速vBC，此时弹簧的弹性势能最大，设为Ep1。由动量守恒定律，得mBvB=（mB+mC）vBC，由机械能守恒，得，代入数据，可得EP1=3.0 J。（3）设B、C之间的弹簧第一次恢复到原长时B、C的速度大小分别为vB1和vC1，则由动量守恒定律和能量守恒定律有mBvB=mBvB1+mCvC1，代入数据，解得vB1=-1.0m/s，vC1=2.0m/s，A爆炸后先向左匀速运动，与弹性挡板碰撞以后速度大小不变，反向弹回。当A追上B，发生碰撞瞬间达到共速vAB，由动量守恒定律mAvA+mBvB1=（mA+mB）vAB，解得vAB =1.0m/s，当A、B、C三者达到共同速度vABC时，弹簧的弹性势能最大为EP2，由动量守恒定律（mA+mB）vAB+mCvC1=（mA+mB+mC）vABC，由机械能守恒定律，得，代入数据解得Ep2 =0.5J。点评：本题涉及爆炸过程和碰撞问题，主要考查动量守恒定律、机械能守恒定律和能量守恒定律等知识点，主要考查考生分析综合能力、推导能力和运用数学知识解决物理问题的能力。分段考虑问题，运用合适的物理规律列式求解，同时注意各阶段交接点速度的变化是解决本题的关键。典例2 （贵州省五校联盟2012届高三下学期第三次联考理综卷）如图所示，两根不计电阻的足够长的平行导轨固定在同一水平面上，两导轨之间的距离为L=0.5m.，现有两根质量分别为m1=1kg、m2=2kg，电阻分别为R1=8、R2=4的导体棒a、b分别以v1=2m/s、v2=5m/s的初速度在导轨上沿导轨向右运动，运动中导体棒a、b始终与导轨垂直，并接触良解析：（1）刚开始，两导体棒中会产生方向相反、大小相等的感应电流，导体棒a会因受到水平向前的安培力而做加速运动，而导体棒b会因受到水平向后的安培力而做减速运动，直至两棒的速度相同时，两导体棒中的感应电流消失，安培力也同时消失，导体棒在水平方向上均不受力，它们会以相同的速度做匀速直线运动；选取导体棒a、b组成的系统为研究对象，在全过程中系统动量守恒，所以有：，可得，所以两导体棒的最终速度4m/s，方向向右。（2）由能量的转化与守恒定律可知，全过程中，系统减少的机械能全部转化为系统的电能即两棒上产生的焦耳热为：，导体棒a产生的焦耳热为：。点评：本题属于导体棒在匀强磁场中的运动问题，主要考查动量守恒定律、功能关系和能量的转化与守恒定律等知识点。根据功能关系，安培力做功时电能与其他形式的能相互转化，比如刚开始，安培力对导体棒a做正功，导体棒的机械能增加，安培力做功的过程就是电能转化为机械能的过程，即安培力对导体棒a做了多少功，就要多少电能转化为导体棒a的机械能；同理，安培力对导体棒b做负功，导体棒b的机械能减小，导体棒b克服安培力做了多少功就有多少机械能转化为电能，前后两个安培力做系统做功的代数和是负值，这表明系统的机械能减少了，减少的机械能等于两导体棒产生的焦耳热。备考必知：动量观点和能量观点研究的都是物体或系统经历一系列变化过程后状态的改变情况，它无须对中间变化过程的细节做深入的研究，而更关心的是变化的结果如何以及变化的原因；简言之，只要知道物体或系统变化前后状态量，就可以利用动量关系式或能量关系时求解。在用动量和能量观点解题时，首先要明确研究对象，分清研究过程以及研究过程中的动量是否守恒，能量之间的转化关系等。预测题1 （黑龙江省等东北四校2012届高三下学期第一次高考模拟考试）如图所示，质量为3m的木板静止在光滑的水平面上，一个质量为2m的物块（可视为质点），静止在木板上的A端，已知物块与木板间的动摩擦因数为。现有一质量为m的子弹（可视为质点）以初速度v0水平向右射人物块并穿出，已知子弹穿出物块时的速度为v0/2，子弹穿过物块的时间极短，不计空气阻力，重力加速度为g。求：（1）子弹穿出物块时物块的速度大小。（2）子弹穿出物块后，为了保证物块不从木板的B端滑出，木板的长度至少多大？1.解析：（1）设子弹穿过物块时物块的速度为v1，对子弹和物块组成的系统，由动量守M，车上放一小物体A，质量也是M，小物体A随小车以速度v0向右匀速运动，此时弹簧处于自由长度状态（小物体A与弹簧没有连接）小物体A与左侧车面间有摩擦，动摩擦因数为，与其它车面间无摩擦，在匀速运动时，距砂面H高处有一质量为m的泥球自由下弹簧的压缩量最大时，设共同速度为v2，则有Mv0+(M+m)v1=(2M+m)v2，由能量转化和守恒关系有Ep=，解以上方程，得Ep=。（2）根据功能关系有：MgL=EP，。预测题3 （广西南宁二中、柳州高中、玉林高中2012届高三联考理综卷）如图所示，半径R=0.8 m的光滑圆弧轨道固定在光滑水平面上，在轨道末端c点紧靠（不相连）一质量M=3kg的长木板，长木板上表面与圆弧轨道末端的切线相平，距离木板右侧1m处有一固定在地面上的木桩，轨道上方的A点与轨道圆心D的连线长也为R，且AO连线与水平方向夹角=30。一个可视为质点、质量为m=lkg的小物块，从A点由静止开始下落后打在圆弧轨道的B点，假设在该瞬间碰撞过程中，小物块沿半径方向的分速度立刻减为零，而沿切线方向的分速度不变，此后小物块将沿圆弧轨道下滑，已知小物块与长木板间的动摩擦因（2）小物块落到B点后沿切线方向的分速度大小为vB1=vBcos=2m/s；小物块从B点滑到C点机械能守恒，取C点为重力势能零点，则，解得vC=2m/s；设长木板第一次与木桩碰撞之前，小物块与长木板速度相同，系统动量守恒，则mvC=（M+m）v，得v=/2m/s；对长木板运用动能定理得：mgs=，可得s=1m，假设成立，所以长木板第一次与木桩碰撞时速度大小为/2m/s。（3）长木板第一次与木桩碰撞反弹后，根据动量守恒得Mv-mv=（M+m）v，解得vE记录纸上O点到A、B、C各点的距离Fa球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h（2）放上被碰小球b，两球（mamb）相碰后，小球a、b的落地点依次是图中水平面上的_点和_点（3）某同学在做实验时，测量了过程中的各个物理量，利用上述数据验证碰撞中的动量守恒，那么判断的依据是看_和_在误差允许范围内是否相等解析：（1）B点是不发生碰撞时a球的下落点，A点是发生碰撞后a球的下落点，C点是碰后b球的下落点，设小球a运动到轨道末端时的速度大小为vB，与球b发生碰撞后的瞬间速度大小为vA，碰后b球的速度大小为vC，本实验就是要验证关系式“mavB=mavA+mbvC”是否成立，因为小球做平抛运动的高度相同，下落时间相同，它们在水平方向上位移与水平方向上的速度成正比，所以本实验也可以验证“=”，只有选项BE正确。本题答案为BE。（2）两球碰撞后，a球在水平方向上的分速度较小，下落时间相同时，落地时的水平位移也较小，所以小球a、b的落地点依次是图中水平面上的A点和C点。（3）根据（1）的分析，判断两球碰撞过程中的动量是否守恒的依据是和在误差允许范围内是否相等。答案：（1）BE （2）A；C （3）；点评：本题考查实验原理、实验过程和数据处理。典例2 （重庆市重庆一中2012届高三月考理综卷）在“验证动量守恒定律”的实验上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球ml从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是_。（填选项前的符号）A用天平测量两个小球的质量ml、m2；B测量小球m1开始释放高度h；C测量抛出点距地面的高度H；D分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N；E测量平抛射程OM，ON。（3）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_（用中测量的量表示）；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为_ （用中测量的量表示）。（4）经测定，m1=45. 0g，m2=15.0g，小球落地点的平均位置距O点的距离分别为OP=44.00cm、ON=60.00cm、OM=23.00cm，则碰撞前、后总动量的比值为_。（保留三位有效数字）解析：（1）在实验中误差是不可避免的，按照性质和来源，误差又有系统误差和偶然误差之分，系统误差是在一定条件下，对同一物理量多次测量，各次测量的结果相对于真实值总是偏大或总是偏小，而偶然误差是各种不可避免的偶然因素对实验者或实验仪器产生的影响，使测量值比真实值的偏差有时偏大，有时偏小。显然，本实验通过画圆找位置是为了减小实验的偶然误差。（2）本实验不需要测量小球m1开始释放高度h和抛出点距地面的高度H，本题答案为ADE。（3）图中P点是不发生碰撞时小球m1的下落点，M点是发生碰撞后小球m1的下落点，N点是碰后小球m2的下落点，设小球m1运动到轨道末端时的速度大小为vP，与小球m2发生碰撞后的瞬间速度大小为vM，碰后小球m2的速度大小为vN，如果碰撞过程满足动量守恒，则关系式“m1vP=m1vM+m2vN”一定成立，因为小球做平抛运动的高度相同，下落时间相同，它们在水平方向上位移与水平方向上的速度成正比，所以本实验中关系式“m1OP=m1OM+m2ON”一定也成立。若碰撞是弹性碰撞，那么碰撞前后系统的机械能守恒，所以还应满足的表达式为m1vP2=m1vM2+m2vN2，等式两边同事乘以小球碰后下落时间t2，化简后有m1OP2=m1OM2+m2ON2或者联立m1OP=m1OM+m2ON和m1OP2=m1OM2+m2ON2两式，得出OP=ON-OM。（4）碰撞前、后总动量的比值。答案：（1）偶然误差 （2）ADE （3）；或OP=ON-OM （4）1.02点评：本题全面地考查了本实验，抓住实验原理是解题的关键。备考必知：（1）实验方法和原理：本实验利用了转换法，即将两球碰撞后在水平方向上的分速度大小用两球在水平方向上的位移代替，即将验证“m1vP=m1vM+m2vN”的过程转换为只需验证“m1OP=m1OM+m2ON”。（2）实验注意事项：斜槽轨道的末端必须水平，判断方法是将小球放在末端平直部分任意位置，若小球均能静止，则表明斜槽末端已水平；入射小球应尽可能的在斜槽较高的地方由静止释放，并且每次都必须从斜槽轨道上同一位置处由静止释放；入射小球的质量应大于被碰小球的质量；计算时一定要注意m1、m2和OP、OM和ON的对应关系。预测题1 （浙江省嘉兴一中2012届高三摸底考试）为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞（