備戰(zhàn)高考物理臨界狀態(tài)的假設解決物理試題-經(jīng)典壓軸題含答案

1、A (可視為質點)以初 v-t圖像如圖乙所示，備戰(zhàn)高考物理臨界狀態(tài)的假設解決物理試題-經(jīng)典壓軸題含答案一、臨界狀態(tài)的假設解決物理試題1 .如圖甲所示，小車 B緊靠平臺的邊緣靜止在光滑水平面上，物體速度V0從光滑的平臺水平滑到與平臺等高的小車上，物體和小車的 取重力加速度g=10m/s2,求：(1)物體A與小車上表面間的動摩擦因數(shù);(2)物體A與小車B的質量之比；(3)小車的最小長度?！敬鸢浮?1)0.3； (2)1； (3)2m3【解析】【分析】【詳解】(1)根據(jù)V t圖像可知，A在小車上做減速運動，加速度的大小aiVm / s2 3m / s2t 1若物體A的質量為m與小車上表面間的動摩擦因

2、數(shù)為mg ma1聯(lián)立可得0.3(2)設小車B的質量為M ,加速度大小為a2 ,根據(jù)牛頓第二定律mg Ma2m 1M 3(3)設小車的最小長度為 L,整個過程系統(tǒng)損失的動能，全部轉化為內能一 I 1 一 212mgL - mvo -(M m)v解得L=2m2 . 一足夠長的矩形區(qū)域 abcd內充滿磁感應強度為 B,方向垂直紙而向里的勻強磁場 ，矩形區(qū) 域的左邊界ad寬為L,現(xiàn)從ad中點O垂直于磁場射入一帶電粒亍 ，速度大小為v方向與ad 邊夾角為30°,如圖所示.已知粒子的電荷量為 q,質量為m(重力不計).求：(1)若拉子帶負電，且恰能從d點射出磁場，求v的大??；(2)若粒子帶正電，

3、使粒子能從ab邊射出磁場，求拉子從ab邊穿出的最短時間.0 BqL； (2)2m6qB(1)根據(jù)牛頓第二定律，由洛倫茲力提供向心力，結合幾何關系可確定半徑的范圍，即可 求解；(2)根據(jù)題意確定運動軌跡，再由圓心角與周期公式，即可確定最短運動的時間；【詳解】(1)由圖可知：R= L22據(jù)洛倫茲力提供向心力，得：qvB= m也Rntt qBR qBL則 v0=-=-m 2m(2)若粒子帶正電，粒子的運動軌跡如圖，當粒子的速度大于與 Ri相對應的速度vi時，粒子從cd邊射出，由幾彳S關系可知 R=L；由2 _ v洛倫茲力等于向心力可知：q%B= mRi從圖中看出，當軌跡的半徑對應Ri時從ab邊上射出

4、時用時間最短，此時對應的圓心角為二1800 300 = 1500由公式可得：Tv qB= ti 360° - T解得ti5 m6qB考查牛頓第二定律的應用，掌握幾何關系在題中的運用，理解在磁場中運動時間與圓心角 的關系.注意本題關鍵是畫出正確的運動軌跡.3 .今年入冬以來，我國多地出現(xiàn)了霧霾天氣，給交通安全帶來了很大的危害.某地霧霾天氣中高速公司上的能見度只有72m,要保證行駛前方突發(fā)緊急情況下汽車的安全，汽車行駛的速度不能太大.已知汽車剎車時的加速度大小為5m/s2.(1)若前方緊急情況出現(xiàn)的同時汽車開始制動，汽車行駛的速度不能超過多大？(結果可以帶根號)(2)若駕駛員從感知前方緊

5、急情況到汽車開始制動的反應時間為0.6s,汽車行駛的速度不能超過多大？【答案】(1) 1275m/s ; (2) 24m/s .【解析】試題分析：(1)根據(jù)速度位移公式求出求出汽車行駛的最大速度；(2)汽車在反應時間內的做勻速直線運動，結合勻速直線運動的位移和勻減速直線運動的位移之和等于72m,運用運動學公式求出汽車行駛的最大速度.解：(1)設汽車剎車的加速度 a=- 5m/s2,要在s=72m內停下，行駛的速度不超過v，由運動學方程有：0-V12=- 2as代入題中數(shù)據(jù)可得：V1=12 -： Lm/s(2)設有汽車行駛的速度不超過V2,在駕駛員的反應時間t0內汽車作勻速運動的位移S1:S1=

6、V2t0 剎車減速位移S=S1+S2 由 式并代入數(shù)據(jù)可得：V2=24m/s答：(1)汽車行駛的速度不能超過 12jm/s；(2)汽車行駛的速度不能超過24m/s.【點評】解決本題的關鍵知道在反應時間內汽車做勻速直線運動，剎車后做勻減速直線運 動，抓住總位移，結合運動學公式靈活求解.2R ,圓筒的高4.壁厚不計的圓筒形薄壁玻璃容器的側視圖如圖所示。圓形底面的直徑為度為Ro(1)若容器內盛滿甲液體，在容器中心放置一個點光源，在側壁以外所有位置均能看到該點 光源，求甲液體的折射率；(2)若容器內裝滿乙液體，在容器下底面以外有若干個光源，卻不能通過側壁在筒外看到所 有的光源，求乙液體的折射率。2R【

7、答案】n甲 75； (2)nz J2【解析】【詳解】(1)盛滿甲液體，如圖甲所示， P點剛好全反射時為最小折射率，有1n sinC甲由幾何關系知解得則甲液體的折射率應為(2)盛滿乙液體，如圖乙所示，與底邊平行的光線剛好射入液體時對應液體的最小折射率,1n乙 sin C由幾何關系得90 CB點恰好全反射有C解各式得叱 2則乙液體的折射率應為5 .如圖所示，用長為 L=0.8m的輕質細繩將一質量為 1kg的小球懸掛在距離水平面高為H=2.05m的。點，將細繩拉直至水平狀態(tài)無初速度釋放小球，小球擺動至細繩處于豎直位 置時細繩恰好斷裂，小球落在距離O點水平距離為2m的水平面上的B點，不計空氣阻力，取

8、g=10m/s2 求：(1)繩子斷裂后小球落到地面所用的時間；(2)小球落地的速度的大小；(3)繩子能承受的最大拉力?！敬鸢浮?1)0.5s(2)6.4m/s(3)30Nt .：2 (2.05 0.8)s 0.5s10(2)水平方向勻速運動，則有V02,m/s 4m/s0.5豎直方向的速度為vygt 5m/sV2v2,42 52m/s= . 41m/s 6.4m/s(3)在A點根據(jù)向心力公式得T mg2V0 m L代入數(shù)據(jù)解得(1 10 1E)N=30N 0.811,2 .FhAB2 gt，解(1)細繩斷裂后，小球做平拋運動，豎直方向自由落體運動，則豎直方向有6 . 一輛貨車運載著圓柱形光滑的

9、空油桶。在車廂底 ，一層油桶平整排列，相互緊貼并被牢 牢固定。上一層只有一只桶 C,自由地擺放在 A、B之間，和汽車一起保持靜止，如圖所 示，當C與車共同向左加速時A. A對C的支持力變大B. B對C的支持力不變C.當向左的加速度達到D.當向左的加速度達到<32,33g時，C將脫離Ag時，C將脫離A【答案】D【解析】【詳解】對C進行受力分析，如圖所示,R 1 設B對C的支持力與豎直方向的夾角為。，根據(jù)幾何關系可得：sin_)=，所以2R 20 =30;°同理可得，A對C的支持力與豎直方向的夾角也為30°AB.原來C處于靜止狀態(tài)，根據(jù)平衡條件可得：NBsin30 = N

10、Asin30令C的加速度為a,根據(jù)正交分解以及牛頓第二定律有：NBsin30 -N Asin30 = ma可見A對C的支持力減小、B對C的支持力增大，故 AB錯誤；CD.當A對C的支持力為零時，根據(jù)牛頓第二定律可得：mgtan30 =ma 解得：3a Tg則C錯誤，D正確；故選Do7.如圖所示，帶電粒子(不計重力)以初速度V0從a點垂直于y軸進入勻強磁場，運動過程中經(jīng)過b點，Oa= Ob。若撤去磁場加一個與 y軸平行的勻強電場，帶電粒子仍以速度V0從a點垂直于y軸進入電場，仍能通過 b點，則電場強度 E和磁感應強度 B的比值為 ()拌 X X x KUF% x x x XA. V0B, lC,

11、 2v0D, v0V02【答案】C【解析】【詳解】設Oa Ob d ,因為帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動，所以圓周運動的半徑正好等于 d ,粒子在磁場中做勻速圓周運動，由牛頓第二定律得：2mV。qv°B d解得:mvoqd如果換成勻強電場，水平方向以 Vo做勻速直線運動，在水平方向:dv°t豎直沿y軸負方向做勻加速運動，即：d解得：1at2 與 2 2m22mv0qd則有：故C正確，A、B、D錯誤;故選C。2Vo8.近年來我國高速鐵路發(fā)展迅速，現(xiàn)已知某新型國產列車某車廂質量為 m ,如果列車要進入半徑為R的彎道，如圖所示，已知兩軌間寬度為 L,內外軌高度差為h,重力加速度為

12、g ,該彎道處的設計速度最為適宜的是（gRhA, ' , L2 h2C gR L2 h2【答案】A【解析】【詳解】 列車轉彎時的向心力由列車的重力和軌道對列車的支持力的合力提供，方向沿水平方向, 根據(jù)牛頓第二定律可知mg2Vm-R解得gRh故A正確。故選A。9 .火車以速率vi向前行駛，司機突然發(fā)現(xiàn)在前方同一軌道上距車為s處有另一輛火車,它正沿相同的方向以較小的速率V2做勻速運動，于是司機立即使車做勻減速運動，該加速度大小為a,則要使兩車不相撞，加速度a應滿足的關系為【解析】試題分析：兩車速度相等時所經(jīng)歷的時間:v1 v2-一2,此時后面火車的位移為:a22vi v2x12a前面火車的

13、位移為:2v1v2 v2 x2v2t 度大小滿足的條件是：aa(vi v )2Xi X2 s解得：a 包一v2)-,所以加速2s,故選項D正確.2s考點：勻變速直線運動的位移與時間的關系、勻變速直線運動的速度與時間的關系【名師點睛】速度大者減速追速度小者，速度相等前，兩者距離逐漸減小，若不能追上， 速度相等后，兩者距離越來越大，可知只能在速度相等前或相等時追上.臨界情況為速度 相等時恰好相碰.10 .在上表面水平的小車上疊放著上下表面同樣水平的物塊A、B,已知A、B質量相等,A、B間的動摩擦因數(shù) i 0.2,物塊B與小車間的動摩擦因數(shù)20.3。小車以加速度 ao做勻加速直線運動時， A、B間發(fā)

14、生了相對滑動，B與小車相對靜止，設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度g取10m/s2 ,小車的加速度大小可能是(HA. 2m/s2B. 2.5m/s2C. 3m/s2D. 4.5m/s2【答案】BC【解析】【詳解】以A為研究對象，由牛頓第二定律得：以 mg=mao,得：2ao=妝 g=2m/s ,所以小車的加速度大于 2m/s2。當B相對于小車剛要滑動時靜摩擦力達到最大值，對B,由牛頓第二定律得:修？2mg-（iimg=ma,得2a=4m/s ,所以小車的加速度范圍為2m/s 2< aw4m/§,故AD錯誤，BC正確。故選BQ311 .如圖所不，半徑為 R的圓形區(qū)域內有垂直

15、于圓平面向里的勻強磁場。磁感應強度大4小為B,。為圓心，/AOC=90 , D為AC的中點，DO為一塊很薄的粒子吸收板。一束質eBR重為m、電何重為e的電子以相同速度 v 在AD間平行于DO方向垂直射入磁場,2m不考慮電子的重力及相互作用，電子打在吸收板上即被板吸收。則電子在磁場中運動的時間可能為（）Tm271m3 7mA。2Be3BeC, 2Be【答案】AC【解析】【詳解】所有電子在磁場中做圓周運動的軌跡半徑r相同，由2vBev m一 r8 m D5Be電子在磁場中做圓周運動的周期Rr=2T 2 71r271mv Be畫出電子在磁場中運動的軌跡如圖所示可知從AO邊射出磁場的電子在磁場中運動二

16、圓周，其運動時間為ti 4Tmy2Be從CO邊射出磁場的電子在磁場中運動等于或大于1 j 一 一、，圓周，其運動時間為2t2 It2myBe 3 其中沿DO方向從。點射人磁場的電子在磁場中運動一圓周，其運動時間最長，最長時間4t34T3刈2Be綜上所述，故選AC。12 .如圖所示.半徑分別為a、b的兩同心虛線圓所圍空間分別存在電場和磁場，中心 。處 固定一個半徑很?。珊雎圆挥嫞┑慕饘偾?，在小圓空間內存在沿半徑向內的輻向電場，小圓周與金屬球間電勢差 U,兩圓之間存在垂直于紙面向里的勻強磁場，設有一個帶負電 的粒子從金屬球表面沿 x軸正方向以很小的初速度逸出，粒子質量為m,電荷量為q.（不計粒子

17、的重力，忽略粒子逸出的初速度）試求：（1）粒子到達小圓周上時的速度為多大？（2）粒子以（1）中的速度進入兩圓間的磁場中，當磁感應強超過某一臨界值時，粒子將不能到達大圓周，求此磁感應強度的最小值B.（3）若當磁感應強度?。?）中最小值，且b = 亍+ 1）白時，粒子運動一段時間后恰好能沿x軸負方向回到原出發(fā)點，求粒子從逸出到第一次回到原出發(fā)點的過程中，在磁場中運 動的時間.（設粒子與金屬球正碰后電量不變且能以原速率原路返回）【解析】(1)粒子在電場中加速，根據(jù)動能定理得:qU = mv(2)粒子進入磁場后，受絡倫茲力做勻速圓周運動，-KV2八 C有qvB = w-分2要使粒子不能到達大圓周，其最

18、大的圓半徑為軌跡圓與大圓周相切，如圖則有葭+廣：= b r分所以產二一02h nwU聯(lián)系解得B=T二分25'-我“ ' gr & ri *(3)由圖可知tutl白二一二=1 即日二尹舞口 lab則粒子在磁場中轉 0 = 2-0匚，然后沿半徑進入電場減速到達金屬球表面，再經(jīng)電場加速原路返回磁場，如此重復，恰好經(jīng)過4個回旋后，沿與原出射方向相反的方向回到原出發(fā)點因為gvB二切，二y ua 3Mb" H I w將B代入，得粒子在磁場中運動時間為 f = +x-Z = J 2分4 b13. 一質量為m的小球（可視為質點），系于長為R的輕繩的一端，繩的另一端固定在空間的

19、。點，假定繩是不可伸長的、柔軟且無彈性的。今把小球從O點的正上方離 O點距離JgR拋出，如圖所示。當小球到達 。點的正下方時，繩對為8 R的點以水平速度Vo -94小球的拉力為多大？436 mg【解析】【詳解】,如圖甲所示，根據(jù)平拋運動規(guī)律有設繩即將伸直時，繩與豎直方向的夾角為一 ，81 ,2Rsin Vot- R Rcos gt92解得即繩繃緊時，繩剛好水平，如圖乙所示，由于繩不可伸長，故繩繃緊時，沿繩方向的分速 度Vo消失，小球僅有速度 vv gt 3VgR以后小球在豎直平面內做圓周運動，設到達。點正下方的速度為 V,由機械能守恒定律有1 2一 mv21mv2 mgR設此時繩對小球的拉力為FT ,則有14 .如圖所示為兩組正對的平行金屬板，一組豎直放置，一組水平放置，一電子由靜止開始從豎直板的中點 A出發(fā)，經(jīng)電壓U0加速后通過另一豎直板的中點 B,然后從正中間射入 兩塊水平金屬板間，已知兩水平金屬板的長度為L,板間距離為d,兩水平板間加有一恒定電壓，最后電子恰好能從下板右側邊沿射出。已知電子的質量為m,電荷量為-e。求：(1)電子過B點時的速度大小;(2)兩水平金屬板間的電壓大小U;(1)設電子過B點時的速