高中物理典型例题集锦

1、高中物理典型例题集锦力学部分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，由平衡条件可知：2tsin=f，其中f=12牛将绳延长，由图中几何条件得：sin=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

2、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

3、，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角，再由角求出

4、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：2=120，所以=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

5、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=37，一小物体a与传送皮带的滑动摩擦系数=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

6、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：a1=g=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-gcos37=10x0.6-0.25x10x0.8=4米/秒2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=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

7、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=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1,（此时滑动摩擦力沿斜面向下）则：t1=v/1=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=mgcoss1=0.5x0.5x10x0.8x5=10焦w2=-fs2=-mg

8、coss2=-0.5x0.5x10x0.8x11=-22焦所以，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

9、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+(

10、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，若a、b与水平地面的动摩擦系数都是，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，

11、据题意有：n1=0，f1=0因此有：ncos=m1g 1 , f-nsin=m1a 2由1式得a、b间相互作用力为：n=m1g/cos（2）对b受力分析如图6-2（b）所示，则：n2=m2g+ncos 3 , f2=n2 4将1、3代入4式得： f2=(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)(tg-)/m2故a、b不发生相对滑动时f的取值范围为：0fm1g(m1+ m2)(tg-)/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？（0f2mgtg。7、某人造地球卫星的高度是地球半

12、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= 21、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

13、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v0，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n2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

14、动到最低点时速度为v0，此过程中机械能守恒：即m2v12+m2g2r=m2v02 4由1234式消去n1、n2和v1后得到m1、m2、r与v0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v0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m1m2。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

15、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。设：开始时平面ab与圆弧cd相切，a、b、c三点在同一水平线上，令ab连线为x轴，且ab=d=0.64m，滑块在ab面上运动时，其动量随位移的变化关系为p=1.6kgm/s，小车质量m=3.6kg，不计能量损失。求：(1)滑块受水平推力f为多大? (2)滑块通过c点时，圆弧c点受到压力为多大? (3)滑块到达d点时，小车速度为多大? (4)滑块能否第二次通过c点? 若滑块第二次通过c点时，小车与滑块的速度分别为多大? (5)滑块从d点滑出再返回d点这一过程中，小车移动距离为多少? (g取10m/s2) 分析与解

16、：(1)由p=1.6=mv，代入x=0.64m，可得滑块到b点速度为： vb=1.6/m=1.6=3.2m/s ab，由动能定理得：fs=mvb2 所以 f=mvb2/(2s)=0.4x3.22/(2x0.64)=3.2n(2)滑块滑上c立即做圆周运动，由牛顿第二定律得： n-mg=mvc2/r 而vc=vb 则 n=mg+mvc2/r=0.4x10+0.4x3.22/0.4=14.2n(3)滑块由cd的过程中，滑块和小车组成系统在水平方向动量守恒，由于滑块始终紧贴着小车一起运动，在d点时，滑块和小车具有相同的水平速度vdx 。由动量守恒定律得：mvc=(m+m)vdx所以 vdx=mvc/(

17、m+m)=0.4x3.2/(3.6+0.4)=0.32m/s(4)滑块一定能再次通过c点。因为滑块到达d点时，除与小车有相同的水平速度vdx外，还具有竖直向上的分速度vdy，因此滑块以后将脱离小车相对于小车做竖直上抛运动(相对地面做斜上抛运动)。因题中说明无能量损失，可知滑块在离车后一段时间内，始终处于d点的正上方(因两者在水平方向不受力作用，水平方向分运动为匀速运动，具有相同水平速度)， 所以滑块返回时必重新落在小车的d点上，然后再圆孤下滑，最后由c点离开小车，做平抛运动落到地面上。由机械能守恒定律得：mvc2=mgr+(m+m)vdx2+mvdy2所以以滑块、小车为系统，以滑块滑上c点为初

18、态，滑块第二次滑到c点时为末态，此过程中系统水平方向动量守恒，系统机械能守恒(注意：对滑块来说，此过程中弹力与速度不垂直，弹力做功，机械能不守恒)得： mvc=mvc+mv 即mvc2=mvc2+mv2上式中vc、v分别为滑块返回c点时，滑块与小车的速度， v=2mvc/(m+m)=2x0.4x3.2/(3.6+0.4)=0.64m/s vc=(m-m)vc/(m+m)=(0.4-3.6)x3.2/(0.4+3.6)=-2.56m/s(与v反向)(5)滑块离d到返回d这一过程中，小车做匀速直线运动，前进距离为： s=vdx2vdy/g=0.32x2x1.1/10=0.07m10、如图9-1所示

19、，质量为m=3kg的木板静止在光滑水平面上，板的右端放一质量为m=1kg的小铁块，现给铁块一个水平向左速度v0=4m/s，铁块在木板上滑行，与固定在木板左端的水平轻弹簧相碰后又返回，且恰好停在木板右端，求铁块与弹簧相碰过程中，弹性势能的最大值ep。分析与解：在铁块运动的整个过程中，系统的动量守恒，因此弹簧压缩最大时和铁块停在木板右端时系统的共同速度（铁块与木板的速度相同）可用动量守恒定律求出。在铁块相对于木板往返运动过程中，系统总机械能损失等于摩擦力和相对运动距离的乘积，可利用能量关系分别对两过程列方程解出结果。 设弹簧压缩量最大时和铁块停在木板右端时系统速度分别为v和v，由动量守恒得：mv0

20、=(m+m)v=(m+m)v 所以，v=v=mv0/(m+m)=1x4/(3+1)=1m/s铁块刚在木板上运动时系统总动能为：ek=mv02=0.5x1x16=8j 弹簧压缩量最大时和铁块最后停在木板右端时，系统总动能都为：ek=(m+m)v2=0.5x(3+1)x1=2j铁块在相对于木板往返运过程中，克服摩擦力f所做的功为：wf=f2l=ek-ek=8-2=6j铁块由开始运动到弹簧压缩量最大的过程中，系统机械能损失为：fs=3j 由能量关系得出弹性势能最大值为：ep=ek-ek-fs=8-2-3=3j说明：由于木板在水平光滑平面上运动，整个系统动量守恒，题中所求的是弹簧的最大弹性势能，解题时

21、必须要用到能量关系。在解本题时要注意两个方面：.是要知道只有当铁块和木板相对静止时(即速度相同时)，弹簧的弹性势能才最大；弹性势能量大时，铁块和木板的速度都不为零；铁块停在木板右端时，系统速度也不为零。.是系统机械能损失并不等于铁块克服摩擦力所做的功，而等于铁块克服摩擦力所做的功和摩擦力对木板所做功的差值，故在计算中用摩擦力乘上铁块在木板上相对滑动的距离。11、如图10-1所示，劲度系数为 k的轻质弹簧一端与墙固定，另一端与倾角为的斜面体小车连接，小车置于光滑水平面上。在小车上叠放一个物体，已知小车质量为 m，物体质量为m，小车位于o点时，整个系统处于平衡状态。现将小车从o点拉到b点，令ob=b，无初速释放后，小车即在水平面b、c间来回运动，而物体和小车之间始终没有相对运动。求：(1)小车运动到b点时的加速度大小和物体所受到的摩擦力大小。(2)b的大小必须满足什么条件，才能使小车和物体一起运动过程中，在某一位置时，物体和小车之间的摩擦力为零。分析与解：(1)所求的加速度a和摩擦力f是小车在b点时的瞬时值。取m、m和弹簧组成的系统为研究对象，由牛顿第二定律：kb=(m+m)a 所以a=kb/(m+m)。 取m为研究对象，在沿斜面方向有：f-mgsin=macos所以，f