高中物理常见模型Word格式.docx

高中物理常见模型Word格式.docx

《高中物理常见模型Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理常见模型Word格式.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

设A与挡板碰撞无机械能损失，碰撞时间可忽略不计，g取10m/s2，求：

（1）A、B最后速度的大小；

（2）铁块A与小车B之间的动摩擦因数；

（3）铁块A与小车B的挡板相碰撞前后小车B的速度，并在图乙坐标中画出A、B相对滑动过程中小车B相对地面的速度v－t图线。

图甲　　　　　　　　　　　　　　　

图已

2．平抛与圆周运动

1.如图所示，ab为竖直平面内的半圆环acb的水平直径，c为环上最低点，环半径为R。

将一个小球从a点以初速度v0沿ab方向抛出，设重力加速度为g，不计空气阻力，则（　　）

A．当小球的初速度v0＝

时，落到环上时的竖直分速度最大

B．当小球的初速度v0<

时，将撞击到环上的圆弧ac段

C．当v0取适当值，小球可以垂直撞击圆环D．无论v0取何值，小球都不可能垂直撞击圆环

2.如图所示，斜轨道与半径为R的半圆轨道平滑连接，点A与半圆轨道最高点C等高，B为轨道的最低点．现让小滑块（可视为质点）从A点开始以速度v0沿斜面向下运动，不计一切摩擦，关于滑块运动情况的分析，正确的是（　　）

A．若v0＝0，小滑块恰能通过C点，且离开C点后做自由落体运动

B．若v0＝0，小滑块恰能通过C点，且离开C点后做平抛运动

C．若v0＝

，小滑块恰能到达C点，且离开C点后做自由落体运动

D．若v0＝

，小滑块恰能到达C点，且离开C点后做平抛运动

3.抛体运动在各类体育运动项目中很常见，如乒乓球运动。

现讨论乒乓球发球问题，设球台长2L、网高h，乒乓球反弹前后水平分速度不变，竖直分速度大小不变、方向相反，且不考虑乒乓球的旋转和空气阻力。

（设重力加速度为g）

（1）若球在球台边缘O点正上方高度为h1处以速度v1水平发出，落在球台的P1点（如图实线所示），求P1点距O点的距离x1。

（2）若球在O点正上方以速度v2水平发出，恰好在最高点时越过球网落在球台的P2点（如图虚线所示），求v2的大小。

（3）

若球在O点正上方水平发出后，球经反弹恰好越过球网且刚好落在对方球台边缘P3处，求发球点距O点的高度。

4.如图所示，竖直圆筒内壁光滑，半径为

，顶部有一个入口

，在

的正下方

处有一个出口

，一质量为

的小球沿切线方向的水平槽射入圆筒内，要使小球从

处飞出，小球射入入口

的速度

满足什么条件?

在运动过程中球对筒的压力多大？

5.小球A用不可伸长的细绳悬于O点，在O点的正下方有一固定的钉子B，OB=d，初始时小球A与O同水平面无初速度释放，绳长为L，为使小球能绕B点做完整的圆周运动，如图所示。

试求d的取值范围。

3．功能关系

1.如图所示，一物体从斜面上A点开始沿斜面向下运动，初动能为40J，经过B点时动能减少10J，机械能减少了30J，到达C点时恰好停止。

如果从C点开始沿斜面向上运动，恰好到达A点停止，则它在C点时的动能为___________J。

2.如图所示，小球以大小为v0的初速度由A端向右运动，到B端时的速度减小为vB；

若以同样大小的初速度由B端向左运动，到A端时的速度减小为vA。

已知小球运动过程中始终未离开该粗糙轨道。

比较vA、vB的大小，结论是

A．vA>

vBB．vA=vBC．vA<

vBD．无法确定

3.下图所示的小球以初速度为v0从光滑斜面底部向上滑，恰能到达最大高度为h的斜面顶部．A是内轨半径大于h的光滑轨道、B是内轨半径小于h的光滑轨道、C是内轨半径等于h的光滑轨道、D是长为

h的轻棒，其下端固定一个可随棒绕O点向上转动的小球．小球在底端时的初速度都为v0，则小球在以上四种情况中能到达高度h的有（　　）

4.如图所示，一质量为M=5.0kg的平板车静止在光滑的水平地面上，平板车的上表面距离地面高h=0.8m，其右侧足够远处有一障碍A，一质量为m=2.0kg可视为质点的滑块，以v0=8m/s的初速度从左端滑上平板车，同时对平板车施加一水平向右的、大小为5N的恒力F。

当滑块运动到平板车的最右端时，二者恰好相对静止，此时撤去恒力F。

当平板车碰到障碍物A时立即停止运动，滑块水平飞离平板车后,恰能无碰撞地沿圆弧切线从B点切入光滑竖直圆弧轨道，并沿轨道下滑。

已知滑块与平板车间的动摩擦因数μ=0.5，圆弧半径为R=1.0m，圆弧所对的圆心角∠BOD=θ=106°

。

取g=10m/s2，sin53°

=0.8，cos53°

=0.6。

（1）平板车的长度；

（2）障碍物A与圆弧左端B的水平距离；

（3）滑块运动到圆弧轨道最低点C时对轨道压力的大小。

5.如图所示,AB是固定于竖直平面内的圆弧形光滑轨道,末端B处的切线方向水平.一物体（可视为质点）P从圆弧最高点A处由静止释放,滑到B端飞出,落到地面上的C点.测得C点和B点的水平距离,B点距地面的高度.现在轨道下方紧贴B端安装一个水平传送带,传送带的右端与B点的距离为.当传送带静止时,让物体P从A处由静止释放,物体P沿轨道滑过B点后又在传送带上滑行并从传送带的右端水平飞出,仍然落到地面上的C点.求:

（1）物体P与传送带之间的动摩擦因数;

（2）若在A处给物体P一个竖直向下的初速度,物体P从传送带的右端水平飞出后,落在地面上的D点,求OD的大小;

（3）若传送带驱动轮顺时针转动,带动传送带以速度v匀速运动,再把物体P从A处由静止释放,物体P落到地面上.设着地点与O点的距离为x,求出x与传送带上表面速度v的函数关系.

四．带电粒子在复合场中的运动

1.如图4－10甲所示，在真空中，有一半径为R的圆形区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外．在磁场右侧有一对平行金属板M和N，两板间距为R，板长为2R，板间的中心线O1O2与磁场的圆心O在同一直线上．有一电荷量为q、质量为m的带正电的粒子以速度v0从圆周上的a点沿垂直于半径OO1并指向圆心O的方向进入磁场，当从圆周上的O1点水平飞出磁场时，给M、N两板加上如图4－10乙所示的电压，最后粒子刚好以平行于N板的速度从N板的边缘飞出．（不计粒子所受到的重力、两板正对面之间为匀强电场，边缘电场不计）

图4－10

（1）求磁场的磁感应强度B．

（2）求交变电压的周期T和电压U0的值．

（3）当t＝

时，该粒子从M、N板右侧沿板的中心线仍以速度v0射入M、N之间，求粒子从磁场中射出的点到a点的距离．

2.如图4－12甲所示，质量为m、电荷量为e的电子从坐标原点O处沿xOy平面射入第一象限内，射入时的速度方向不同，但大小均为v0．现在某一区域内加一方向向外且垂直于xOy平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，若这些电子穿过磁场后都能垂直地射到与y轴平行的荧光屏MN上，求：

图4－12甲

（1）荧光屏上光斑的长度．

（2）所加磁场范围的最小面积．

3.在场强为B的水平匀强磁场中，一质量为m、带正电q的小球在O点静止释放，小球的运动曲线如图所示。

已知此曲线在最低点的曲率半径为该点到x轴距离的2倍，重力加速度为g。

（1）小球运动到任意位置P（x，y）处的速率v。

（2）小球在运动过程中第一次下降的最大距离ym。

（3）当在上述磁场中加一竖直向上场强为E（

）的匀强电场时，小球从O静止释放后获得的最大速率vm。

4.如图所示，相距为R的两块平行金属板M、N正对着放置，S1、S2分别为M、N板上的小孔，S1、S2、O三点共线，它们的连线垂直M、N，且S2O＝R.以O为圆心、R为半径的圆形区域内存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场．D为收集板，板上各点到O点的距离以及板两端点的距离都为2R，板两端点的连线垂直M、N板．质量为m、带电量为＋q的粒子经S1进入M、N间的电场后，通过S2进入磁场．粒子在S1处的速度以及粒子所受的重力均不计．

（1）当M、N间的电压为U时，求粒子进入磁场时速度的大小v；

（2）若粒子恰好打在收集板D的中点上，求M、N间的电压值U0；

（3）当M、N间的电压不同时，粒子从S1到打在D上经历的时间t会不同，求t的最小值．

5.如图21所示，在直角坐标系xoy的第一、四象限区域内存在边界平行y轴的两个有界的匀强磁场：

垂直纸面向外的匀强磁场Ⅰ、垂直纸面向里的匀强磁场Ⅱ。

O、M、P、Q为磁场边界和x轴的交点，OM=MP=L；

在第三象限存在沿y轴正向的匀强电场。

一质量为

带电量为

的带电粒子从电场中坐标为（

）的点以速度

沿+x方向射出，恰好经过原点O处射入区域Ⅰ又从M点射出区域Ⅰ（粒子的重力不计）。

（1）求第三象限匀强电场场强E的大小；

（2）求区域Ⅰ内匀强磁场磁感应强度B的大小；

（3）若带电粒子能再次回到原点O，问区域Ⅱ内磁场的宽度至少为多少？

粒子两次经过原点O的时间间隔为多少？

4．电磁感应的综合应用

1.如图所示，一个边长为a、电阻为R的等边三角形线框，在外力作用下，以速度v匀速穿过宽度均为a的两个匀强磁场。

这两个磁场的磁感应强度大小均为B，方向相反。

线框运动方向与底边平行且与磁场边缘垂直。

取逆时针方向的电流为正。

若从图示位置开始，线框中产生的感应电流i与沿运动方向的位移x之间的函数图象，下面四个图中正确的是．（）

2.如图所示，在PQ、QR区域中存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面。

一导线框abcdef位于纸面内，况的邻边都相互垂直，bc边与磁场的边界P重合。

导线框与磁场区域的尺寸如图所示。

从t=0时刻开始，线框匀速横穿两个磁场区域。

以a→b→c→d→e→f为线框中的电动势ε的正方向，以下四个ε-t关系示意图中正确的是（）

ABCD

3.如图所示，光滑矩形斜面ABCD的倾角θ=30°

，在其上放置一矩形金属线框abcd，ab的边长l1=1m，bc的边长l2=0.6m，线框的质量m=1kg，电阻R=0。

1Ω，线框通过细线绕过定滑轮与重物相连，细线与斜面平行且靠近；

重物质量M=2kg，离地面的高度为H=4.8m；

斜面上efgh区域是有界匀强磁场，方向垂直于斜面向上；

已知AB到ef的距离为S1=4.2m，ef到gh的距离S2=0.6m，gh到CD的距离为S3=3.8m，取g=10m/s2；

现让线框从静止开始运动（开始时刻，cd与AB边重合），发现线框匀速穿过匀强磁场区域，求：

（1）线框进入磁场时的速度v

（2）efgh区域内匀强磁场的磁感应强度B

（3）线框在通过磁场区域过程中产生的焦耳热Q

（4）线框从开始运动到ab边与CD边重合需经历多长时间

4.竖直放置的平行金属板M、N相距d=0.2m，板间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T，极板按如图所示的方式接入电路。

足够长的、间距为L=1m的光滑平行金属导轨CD、EF水平放置，导轨间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度也为B。

电阻为r=1

的金属棒ab垂直导轨放置且与导轨接触良好。

已知滑动变阻器的总阻值为R=4

，滑片P的位置位于变阻器的中点。

有一个质量为m=1.0×

10

kg、电荷量为q=+2.0×

C的带电粒子，从两板中间左端沿中心线水平射入场区。

不计粒子重力。

（1）若金属棒ab静止，求粒子初速度v0多大时，可以垂直打在金属板上？

（2）当金属棒ab以速度v匀速运动时，让粒子仍以相同初速度v0射入，而从两板间沿直线穿过，求金属棒ab运动速度v的大小和方向。

5.如图所示，两足够长的平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L=1m，导轨平面与水平面夹角

，导轨电阻不计。

磁感应强度为B1=2T的匀强磁场垂直导轨平面向上，长为L=1m的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m1=2kg、电阻为R1=1

两金属导轨的上端连接右侧电路，电路中通过导线接一对水平放置的平行金属板，两板间的距离和板长均为d=0.5m，定值电阻为R2=3

，现闭合开关S并将金属棒由静止释放，重力加速度为g=10m/s2，试求：

（1）金属棒下滑的最大速度为多大？

（2）当金属棒下滑达到稳定状态时，整个电路消耗的电功率P为多少？

（3）当金属棒稳定下滑时，在水平放置的平行金属间加一垂直于纸面向里的匀强磁场B2=3T，在下板的右端且非常靠近下板的位置有一质量为m2=3×

10—4kg、带电量为q=－1×

10-4C的液滴以初速度v水平向左射入两板间，该液滴可视为质点。

要使带电粒子能从金属板间射出，初速度v应满足什么条件？

5．弹簧类问题

1.如图所示，竖直放置在水平面上的轻弹簧上叠放着两物块A、B，A、B的质量均为2kg，它们处于静止状态，若突然将一个大小为10N，方向竖直向下的力施加在物块A上，则此瞬间，A对B压力的大小为（取g=10m/s2）

A.5NB.15NC.25ND.35N

2.质量相等的两物块Ｐ、Ｑ间用一轻弹簧连接，放在光滑的水平地面上，并使Ｑ物块紧靠在墙上，现用力Ｆ推物块Ｐ压缩弹簧，如图所示，待系统静止后突然撤去Ｆ，从撤去力Ｆ起计时，则　（）

Ａ.Ｐ、Ｑ及弹簧组成的系统机械能守恒

Ｂ.Ｐ、Ｑ的总动量保持不变

Ｃ.不管弹簧伸到最长时，还是缩短到最短时，Ｐ、Ｑ的速度总相等

Ｄ.弹簧第二次恢复原长时，Ｐ的速度恰好为零，而Ｑ的速度达到最大

3.如图所示，质量为m的钢板与直立弹簧的上端连接，弹簧下端固定在地面上，平衡时弹簧的压缩量为

一物体从钢板正上方距离为

的A处自由下落打在钢板上，并立即与钢板一起向下运动，但不粘连，它们到达最低点后又向上运动，已知物块质量也为m时，它们恰能回到O点，若物体质量为2m仍从A处自由下落，则物块与钢板回到O点时还有向上的速度，求物块向上运动到达的最高点与O点的距离。

4.如图所示，光滑水平面上，质量为2m的小球B连接着轻质弹簧，处于静止；

质量为m的小球A以初速度v0向右匀速运动，接着逐渐压缩弹簧并使B运动，过一段时间，A与弹簧分离。

（弹簧始终处于弹性限度以内）

（1）在上述过程中，弹簧的最大弹性势能是多大；

（2）若开始时在B球的右侧某位置固定一块挡板（图中未画出），在A球与弹簧分离之前使B球与挡板发生碰撞，并在碰后立刻将挡板撤走。

设B球与固定挡板的碰撞时间极短，碰后B球的速度大小不变但方向相反。

试求出此后弹簧的弹性势能最大值的范围。

5.如图所示，将质量均为m厚度不计的两物块A、B用轻质弹簧相连接，只用手托着B物块于H高处，A在弹簧弹力的作用下处于静止，将弹簧锁定．现由静止释放A、B，B物块着地时解除弹簧锁定，且B物块的速度立即变为0，在随后的过程中当弹簧恢复到原长时A物块运动的速度为υ0，且B物块恰能离开地面但不继续上升．已知弹簧具有相同形变量时弹性势能也相同．

（1）B物块着地后，A向上运动过程中合外力为0时的速度υ1；

（2）B物块着地到B物块恰能离开地面但不继续上升的过程中，A物块运动的位移Δx；

（3）第二次用手拿着A、B两物块，使得弹簧竖直并处于原长状态，此时物块B离地面的距离也为H，然后由静止同时释放A、B，B物块着地后速度同样立即变为0．求第二次释放A、B后，B刚要离地时A的速度υ2．