2011高三物理二轮复习 专题三十四解题方法专题测试

用心 爱心 专心1 物理物理 20112011 二轮复习专题三十四二轮复习专题三十四 高中物理解题方法专题 测试 高中物理解题方法专题 测试 1 一个边长为6 cm的正方形金属线框置于匀强磁场中 线框平面与磁场垂直 电阻 为 0 36 磁感应强度B随时间t的变化关系如图3 2 3所示 则线框中感应电流的有 效值 为 A 2 10 5A B 6 10 5A C 2 2 10 5A D 32 2 10 5A 2 如图所示 DC 是水平面 AB 是斜面 初速为 V0的物体从 D 点出发沿 DBA 滑到顶 点 A 时速度刚好为零 如果斜面改为 AC 让该物体从 D 点出发沿 DCA 滑到点 A 点且速度刚 好为零 则物体具有的初速度 已知物体与路面的动摩擦因数处处相同且不为零 A 大于 V0 B 等于 V0 C 小于 V0 D 处决于斜面的倾角 3 如图所示 两块同样的玻璃直角三棱镜 ABC 两者的 AC 面是平行放置的 在它们 之间是均匀的未知透明介质 一单色细光束 O 垂直于 AB 面人射 在图示的出射光线中 A 1 2 3 彼此平行 中的任一条都有可能 B 4 5 6 彼此平行 中的任一条都有可能 C 7 8 9 彼此平行 中的任一条都有可能 D 只能是 4 6 中的某一条 用心 爱心 专心2 4 如图所示 在直角坐标系的第二象限内有垂直纸面向里的匀强磁场 磁感应强度的 大小为 0 1 T 在 y 轴的正半轴上竖有一挡板 板足够长 挡板平面垂直于纸面 在 P 4 1 点有一粒子放射源 能连续地向各个方向放射出速率相同的同种带正电粒子 粒子的 质量 m 1 0 10 6kg 带电荷量为 q 1 10 5 C 不计粒子重力 求 结果保留两位有效数 字 1 要使粒子能够击中挡板 粒子的速度至少为多大 2 若粒子的速度大小为 3 m s 求粒子击中挡板的最高点距 0 点的距离 5 沿水平方向向一堵竖直光滑的墙壁抛出一个弹性小球A 抛出点离水平地面的高度为 h 距离墙壁的水平距离为s 小球与墙壁发生弹性碰撞后 落在水平地面上 落地点距墙 壁的水平距离为 2s 如图 a 所示 求小球抛出时的初速度 6 如图所示 在空间中的A B两点固定着一对等量正点电荷 有一带电微粒在它们 用心 爱心 专心3 产生的电场中运动 设带电微粒在运动过程中只受到电场力的作用 带电微粒在电场中所 做的运动可能是 A 匀变速直线运动 B 匀速圆周运动 C 类似平抛运动 D 机械振动 现有某同学分析如下 带电粒子在电场中不可能做匀变速直线运动与类似平抛运动 因为带电粒子在电场中不可能受到恒定的外力作用 所以 A C 是错误的 也不可能做匀速 圆周运动 因为做匀速圆周运动的物体所受的合外力始终指向圆心充当向心力 图示中两 点电荷所产生的电场不可能提供这样的向心力 所以 B 也是错误的 只有 D 正确 理由是 在 AB 连线中点 O 两侧对称位置之间可以做机械振动 你认为该同学的全部分析过程是否有错 若没有错 请说明正确答案 D 成立的条件 若有错 请指出错误并说明理由 7 设在地面上方的真空室内 存在匀强电场和匀强磁场 已知电场强度和磁感应强度 的方向是相同的 电场强度的大小 E 4 0V m 磁感应强度的大小 B 0 15T 今有一个带负 电的质点以 u 20 m s 的速度在此区域内沿垂直场强方向做匀速直线运动 求此带电质点 的电量与质量之比 q m 以及磁场的所有可能方向 角度可用反三角函数表示 8 如图甲所示 一静止的带电粒子q 质量为m 不计重力 从P点经电场E加速 经A点进入中间磁场B B方向垂直纸面向里 再穿过中间磁场进入右边足够大的空间磁场 B B B B 方向垂直于纸面向外 然后能够按某一路径再由A返回电场并回到出发点 P 然后再重复前述过程 已知l为P到A的距离 求中间磁场的宽度d和粒子运动的周 期 虚线表示磁场的分界线 用心 爱心 专心4 9 人从一定高度落地容易造成骨折 一般成人胫骨的极限抗压强度约为 1 5 107 N m2 胫骨最小横截面积大约为 3 2 cm2 假若一质量为 50 kg 的人从一定高度直膝双足落 地 落地时其重心又约下降 1 cm 试计算一下这个高度超过多少米时 就会导致胫骨骨折 10 一个木球从水面上 h1 3 米处自由下落 落入水中后木球能达到多深 已知木球的 密度为水密度的 3 4 假设空气和水的阻力不计 水有足够深度 11 如图所示 斜面长为 s 倾角为 一物体质量为 m 以初速度 v0从斜面底端 A 沿斜面向上滑行 斜面与物体间动摩擦因数为 物体滑到斜面顶端 B 飞出斜面 最后落 到与 A 同一高度的地面上 C 处 求物体落地时的速度 12 小球由离地面 h 高处由静止开始下落 落地时与地面碰撞后即以原速率竖直反弹 如果小球运动中所受空气阻力大小恒定为重力的 K 倍 K 则小球第一次反弹的高度 为多大 若不计小球的大小 小球总共运动的路程为多大 13 小球 A 用不可伸长的轻绳系于 O 点 在 O 点正下方有一固定的钉子 B 开始时 将球 A 拉到与悬点 O 同高处无初速释放 若绳长为 L 则当 B 与悬点 O 的距离 d 满足什 么条件时 球 A 摆下后将如图所示 绕 B 点做完整的圆周运动 用心 爱心 专心5 14 右图中 ABCD 是一条长轨道 其中 AB 段是倾角为 O 的斜面 CD 段是水平的 BC 是与 AB 及 CD 都相切的一小段圆弧 其长度可以不计 一质量为 M 的小滑块在 A 点 从静止状态释放 沿轨道滑下 最后停在 D 点 已知 A 点比 CD 水平面高出 h CD 段的 长度为 s 现用一沿着轨道方向的力推滑块 使它缓慢地由 D 点推回到 A 点时停下 设滑 块与轨道间的动摩擦因数为 则推力对滑块做的功等于 mghC mghA 2 mghctgmgD h smgB sin 15 斜面倾角为 在斜面底端有一弹性挡板与斜面垂直 在斜面上距离挡板为 s0处 有一小物块从初速率 v0开始沿斜面滑动 若物块与斜面之间的动摩擦因数为 tan 且滑块每次与挡板碰撞都不改变速率的大小 不考虑物块的大小 求物块总共能运动的路 程 16 如图所示 一固定的斜面 倾角 45 斜面长 L 2 00 米 在斜面下端有一与斜 面垂直的挡板 一质量为 m 的质点 从斜面的最高点沿斜面下滑 初速度为零 下滑到最 底端与挡板发生弹性碰撞 无动能损失 已知质点与斜面间的动摩擦因数20 0 试 B C L O d D D S C B h A 用心 爱心 专心6 求此质点从开始到发生第 11 次碰撞的过程中运动的总路程 17 有 n 块质量均为 m 厚度为 d 的相同砖块 平放在水平地面上 现将它们一块一 块地叠放起来 如图所示 人至少做多少功 18 如图所示 R1 R3 R5 R99 5 R2 R4 R6 R98 10 R100 5 10V 求 1 RAB 2 电阻 R2消耗的电功率应等于多少 3 99 3 2 1 iRi消耗的电功率 4 电路上的总功率 用心 爱心 专心7 19 如图所示 有两本完全相同的书 A B 书重均为 5N 若将两本书等分成若干份 后 交叉地叠放在一起 置于光滑的桌面上 并将书 A 通过一轻质弹簧秤与墙壁相连 用水平 向右的力 F 把书 B 抽出 现测得一组数据如下表 实验次数1234 n 将书分成的份数24816 逐页交叉 弹簧秤的示数 N 4 510 522 546 5 190 5 根据以上数据 试求 1 若将书分成 32 份 弹簧秤的示数为多大 2 该书由多少张与首页大小相同的纸组成 3 如果两本书任意两张纸之间的动摩擦因数 都相等 则 为多大 答案 1 解析 交流电的有效值是利用与直流电有相同的热效应来定义的 Q I2Rt 因此我 们只要按图算出在一个周期内 两段时间内的热量的平均值 再开平就可以了 由图与题 目条件可知 线框的感应电动势在前 3s 为 7 2 10 6V 感应电流为 2 10 5A 后 2s 内的 感应电流为 3 10 5A 在一个周期 5s 内 电流平方的平均值为 12 18 A2 5 开平方即 得电流的有效值等于6 10 5A 答案为 B 2 解析 我们在平时练习中已经做过这样的题目 如果物体与 水平与倾斜 路面的 动摩擦因数处处相同且不为零 则物体从 D 点出发先后经过平面与斜面到 A 达点的全过程 用心 爱心 专心8 中克服摩擦力所做的功 都等于物体从 D 点出发直接到达 O 点克服摩擦力所做的功 因此 本题答案选 B 3 解析 在两块玻璃直角三棱镜之间的未知透明介质可以视为另一种玻璃材料制作的 平行玻璃砖 细光束 O 通过第一块玻璃直角三棱镜过程中仍垂直于 AB 面 而光线通过上述 平行玻璃砖会发生平行侧移 因此光束通过第二块玻璃直角三棱镜仍垂直于 AB 面 所以最 后的出射光线也与 AB 面垂直 即可能是 4 5 6 光线 选 B 4 1 2 17 m s 2 3 83 m 1 当粒子恰好能击中挡板时 其运动轨迹如下图 1 所示 由几何关系得 R2 4 R 2 R 1 2 解得 R 5 22m R 5 22m 舍去 据 Bqv R mv2 得 sm m BqR v 101 2251011 0 6 5 2 17m s 即粒子的速度至少为 2 17 m s 时 才能击中挡板 2 当 v 3 m s 时 粒子的轨道半径为 R qB mv 3 m 当粒子击中挡板的位置最高时 其轨迹如图 2 所示 则击中的最高位置离坐标原点的 距离 H 1 h 而 2 2 4RRh 得 H l m 22m 3 83 m 5 因小球与墙壁发生弹性碰撞 故与墙壁碰撞前后入射速度与反射速度具有对称性 碰撞后小球的运动轨迹与无墙壁阻挡时小球继续前进的轨迹相对称 用心 爱心 专心9 如图 b 所示 所以小球的运动可以转换为平抛运动处理 效果上相当于小球从A 点水平 抛出所做的运动 根据平抛运动的规律 x v0t y 2 1 gt 2 因为抛出点到落地点的距离为 3s 抛出点的高度为h 代入后可解得 v0 x y g 2 3s h g 2 6 1 小球在A B间摆动 根据能量守恒定律有 EPA EPB 取 A 点为零势能的参考点 则 EPB mglsin600 qUBA 0 所以 UBA q mgh 2 3 UAB q mgh 2 3 2 小球在平衡位置的受力如图 根据共点力的平衡条件有 qE mgtan600 解得电场强度 E q mg3 7 解析 在讨论一个点电荷受到面电荷 如导体表面的感应电荷 的作用时 根据 镜像法 可以设想一个 像电荷 并使它的电场可以代替面电荷的电场 从而把问题大 大简化 1 导体板静电平衡后有E感 E点 且方向相反 因此板上感应电荷 在导体内P点产生的场强为EP 2 r kq 其中r为AP间距离 方向沿AP 如 图甲所示 2 因为导体接地 感应电荷分布在右表面 感应电荷在P点和P 点 的电场具有对称性 因此有EP 2 r kq 方向如图甲所示 3 考察导体板在表面两侧很靠近表面的两点P1点和P1 如前述分析 在导体外 P1 点感应电荷产生的场强大小为EiP 2 1 r kq 点电荷 q在P1 点产生的场强大小也是 用心 爱心 专心10 EqP 2 1 r kq 它们的方向如图乙 从图乙看出 P1 点的场强为上述两个场强的矢量和 即与 导体表面垂直 4 重复 2 的分析可知 感应电荷在 q所在处A点的场强为EiA 2 2 d kq 2 4d kq 方向垂直于导体板指向右方 该场作用于点电荷 q的电场力为F qEiA 2 2 4d kq 负号表示力的方向垂直于导体板指向左方 8 由粒子能 重复前述过程 可知粒子运动具有周期性 又由粒子经过A点进入磁 场后能够按某一路径再返回A点 可知粒子的运动具有对称性 粒子从A点进入中间磁场 做匀速圆周运动 半径为R 过C点进入右边磁场 做半径为R的匀速圆周运动经点F到 点D 由于过D点后还做匀速圆周运动回到A 如图乙所示 故弧DA和弧CA关于直线OA 对称 且OA垂直于磁场的分界线 同理可知 OA也同时是弧CD的对称轴 因此粒子的运 动轨迹是关于直线OA对称的 由于速度方向为切线方向 所以圆弧AC 圆弧CD 圆弧DA 互相相切 1 设中间磁场宽度为d 粒子过A点的速度为v 由圆周运动的对称性可得 Rsin R Rsin 则 6 带电粒子在加速电场中有 qEl 2 1 mv 2 在中间和右边磁场中有 R qB mv d Rcos 解 得 d qB qEml 2 6 用心 爱心 专心11 h1 h2h2 水面 木球 水球 水球 木球 2 粒子运动周期T由三段时间组成 设在电场中做匀变速直线运动的时间为t1 则 t1 2 qE ml2 设在中间磁场中运动的时间为t2 因为弧AC所对圆心角为 3 所以 t2 2 2 3 T 2 2 3 qB m 2 qB m 3 2 设在右边磁场中运动的时间为t3 因为弧CD所对圆心角为 3 5 所以 t3 2 3 5 T 2 3 5 qB m 2 qB m 3 5 所以周期为 T t1 t2 t3 2 qE ml2 qB m 3 7 9 解析 双脚胫骨面积最小处能承受冲击力的最大值 F pS 1 5 107 2 3 2 10 4 N 9 6 103 N 设人的质量为 m 下落的安全极限高度为 h1 触地后重心又下降的高度为 h2 对全过程由动能定理得 mg h1 h2 F h2 0 解得 h1 mg hmgF 2 1050 15 0 1050106 9 3 m 2 7 m 用心 爱心 专心12 10 解析 设木球入水的最大深度为 h2 设想木球入水后 在水深 h2处有一个与 木球等大小的水球 同时由水中 h2 处上升到水面 如图所示因为在木球下落 水球上升 过程中 只有重力做功 因此对木球 水球和地球系统机械能守恒 取水面下深 h2处为零 势能位置由 221 ghmhhgm 水木 米 木水 木 63 4 3 1 4 3 1112 hhh mm m h 11 解析 分析物体的运动过程可分为两个阶段 第一个阶段物体在斜面上做匀减速 直线运动 利用牛顿运动定律和运动学公式 或者应用动能定理可以求出物体在斜面顶端 B 处的速度 第二阶段物体做斜抛运动 只有重力做功 可应用机械能守恒定律求出物体 落地时的速度 物体在 B 处的速度是两个阶段运动的衔接量 按照上述的分析方法 物体在 B 处的速度就是一个非常关键的量 我们能不能全过程来考虑物体的运动呢 尽管物体在前后两个阶段中运动形式不同 我 们还是可以全过程来考虑 物体从 A B C 重力做的总功为零 因为 A C 等高 只有 斜面的摩擦力做负功 因此可以全过程应用动能定理 直接求出现 而不必求出中间状态 量 对全过程应用动能定理 则 12 解析 研究小球由下落开始直到反弹到最高点 离地面高度设为 h1 的过程 此 过程初末动能皆为 0 0 K E 此过程中 物体受重力 空气阻力和地面作用力 题设 与地面碰撞后以原速率反弹 即碰撞时小球动能未变 地面所作用力所做功为 0 重力做 功与途径无关 只由起点与终点两点高度差决定 即 WG mg h h1 空气阻力大小不变 在两段路程上皆做负功 即 1 hhkmgW 阻 所以合外力功为 用心 爱心 专心13 11 hhkmghhmgW 根据动能定理 即得h k k h 1 1 1 小球不断下落和反弹 总的路程不用动能定理也可求得 但比较繁琐 用动能定理解 第二问 只需研究小球由下落开始 直到最终停在地面上的全过程即可 所研究过程首末 两态动能皆为 0 0 K E 在此过程中只有重力和空气阻力做功 重力做功 mgh 空气 阻力做功 kmgs S 为总路程 根据 WEK 有 mgh kmgs 0 k h s 本题也可换一个角度考虑 物体最终停留在地面上 其重力势能减少了 mgh 完全用于 克服摩擦阻力做功了 即应有 mgh kmgs 13 解析 球 A 由摆下到绳遇到钉 B 之后作圆周运动的 全过程中 受绳拉力和垂力 绳拉力不做功 只有重力做功 球 A 的机械能守恒 研究球 A 由开始释放至运动到圆周上最高位置 C 之过程 其重力势 能减少了ocmg 动能增加了 2 2 1 c mv 其中Rloc2 而 vC应满足条件RgvC 根据机械能守恒 应有 RR mRgmvRlmg c 5 2 2 1 2 1 2 2 由图可见 d L R 因此应有ld 5 3 虽然 d 还应满足 d L 本题的解为ldl 5 3 实际上 机械能守恒定律的解题思路可以迁移到更一般的应用能量转化与守恒的思想 来解决物理问题 从能量的观点 包括动能定理 机械能