高考物理五大专题.docx
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高考物理五大专题
2015年高考物理五大专题精讲
专题一:
物理思想与方法
一、整体法、隔离法：
【解题思想】
1.如图所示，有两个铁环P、Q分别套在粗糙的水平杆和光滑的竖直杆上，铁环P、Q之间用细线相连且处于静止状态。
现将铁环P向右稍微移动一小段距离（Q也会上移），两环仍然静止不动，则关于两环的受力分析，正确说法是[]
A．细线上的拉力将变大
B．竖直杆对铁环Q的弹力将变大
C．水平杆对铁环P的摩擦力将变大
D．水平杆对铁环P的弹力将变大
2．如图所示，甲是一个带正电的小物块，乙是一个不带电的绝缘物块，甲、乙叠放在一起置于粗糙的水平地板上，地板上方有水平方向的匀强磁场。
现用水平恒力拉乙物块，使甲、乙无相对滑动地一起水平向左加速运动，在加速运动阶段[]
A.乙物块与地之间的摩擦力不断增大
B.甲、乙两物块间的摩擦力不断增大
C.甲、乙两物块间的摩擦力大小不变
D.甲、乙两物块间的摩擦力不断减小
3．如图所示，质量分别为mA、mB的两个物块用细绳相连，跨过光滑的滑轮，A在倾角为θ的斜面上，B悬空，设A与斜面、斜面与水平面均光滑A沿斜面加速下滑，求斜面受到高出地面的竖直台阶的水平方向作用力的大小。
二、极值法:
【解题思想】
4.如图所示，甲乙两在河两岸通过纤绳拉小船，使船行驶在河流的中心线上。
甲沿与河岸成θ角的方向拉纤绳，
（1）若使船受到一个恒定拉力F，则乙如何用力最小？
最小力F2是多大？
此时甲的拉力F1多大？
（2）若甲的拉力为F1，则乙如何用力最小？
最小力F2是多大？
此时船受到的拉力F多大？
5．如图所示，娱乐场空中列车由许多节完全相同的车厢组成，列车先沿水平轨道行驶，然后滑上半径为R的空中圆环形光滑轨道.若列车全长为L（L＞2πR），R远于一节车厢的长度和高度，那么列车在运行到圆环前的速度v0至少多大，才能使整个列车安全通过圆环轨道?
6.如图，一半径为R的光滑绝缘半球面开口向下，固定在水平面上。
整个空间存在匀强磁场，磁感应强度方向竖直向下。
一电荷量为q（q＞0）、质量为m的小球P在球面上做水平的匀速圆周运动，圆心为O′。
球心O到该圆周上任一点的连线与竖直方向的夹角为θ（0＜θ＜
。
为了使小球能够在该圆周上运动，求磁感应强度大小的最小值及小球P相应的速率。
重力加速度为g。
三、等效法:
【解题思想】
7.（2013陕西）如图，一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷。
在垂直于圆盘过圆心c点的轴线上存在a,b,d三个点。
a和b,b和c,c和d的距离均为R,在a点处有一电荷量为q（q>0）的固定点电荷。
已知b点处的场强为0,则d点处的场强大小为（k为静电力常量）（ ）
A.
B.
C.
D.
8.如图，真空中有一足够大的薄金属板左侧相距r处放置一电量为Q的正点电荷，求点电荷与金属板之间的静电力为多大？
（已知静电力常量为k）
9.如图所示，在水平地面上有一质量为m的物块，它与地面间的动摩擦因数μ，在与水平方向夹角为θ的拉力F作用下，沿水平地面匀速运动，求θ为多大时，拉力F最小？
最小值是多少？
（角度可用反三角函数表示）
10．如图所示，一个“V”型玻璃管倒置于竖直平面内，并处于E=103v/m、方向竖直向下的匀强电场中，一个带负电的小球，重为G=10-3N，电量q=2×10-6C，从A点由静止开始运动，球与管壁的摩擦因数μ=0.5.已知管长AB=BC=2m，倾角α=37°，且管顶B处有一很短的光滑圆弧.求：
（1）小球第一次运动到B时的速度多大?
（2）小球运动后，第一次速度为0的位置在何处?
（3）从开始运动到最后静止，小球通过的总路程是多少?
（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8；g=10m/s2）
四、图像法:
【解题思想】
11.（2013广东）如图7，游乐场中，从高处A到水面B处有两条长度相同的光滑轨道。
甲、乙两小孩沿不同轨道同时从A处自由滑向B处，下列说法正确的有[]
A．甲的加速度始终比乙的大
B．甲、乙在同一高度的速度大小相等
C．甲、乙在同一时刻总能到达同一高度
D．甲比乙先到达B处
12.如图所示，AB两平行金属板，A板接地,Ｂ板的电势做如右图的周期性变化，在两板间形成交变电场。
一电子（重力不计）分别在下列各不同时刻从A板的小孔处进入场区，进入电场时的初速度V0＝0,板间距足够大。
要使电子最终能达到B板，电子进入电场的时刻可能是[]
A.t＝０时，电子进入场区
B.t＝T/8时，电子进入场区
C.t＝T/4时，电子进入场区
D.t＝T/2时，电子进入场区
五、微元法：
【解题思想】
13．如图所示，水平放置的导体电阻为R，R与两根光滑的平行金属导轨相连导轨间距为L，其间有垂直导轨平面的、磁感应强度为B的匀强磁场，导轨上有一质量为m的导体棒ab以初速度V向右运动。
求这个过程的总位移。
14．来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为800kV的直线加速器加速，形成电流强度为lmA的细柱形质子流。
已知质子电荷e=1.60×10-19C。
这束质子流每秒打到靶上的质子数为多少？
假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距l和4l的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为n1和n2，求n1:
n2=?
15.（2013陕西压轴题）如图，两条平行导轨所在平面与水平地面的夹角为θ，间距为L，导轨上端接有一平行板电容器，电容为C，导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨平面。
在导轨上放置一质量为m的金属棒，棒可沿导轨下滑，且在下滑过程中保持与导轨垂直并良好接触。
已知金属棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g。
忽略所有电阻，让金属棒从导轨上端由静止开始下滑，求：
（1）电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系；
（2）金属棒的速度大小随时间变化的关系。
专题二：
力与运动
一、对力的认识：
1.关于力的概念.力是物质间的相互作用.体现了力的物质性和相互性.力是矢量.
2.力的效果:
（1）力的静力学效应：
力能使物体发生形变.
（2）力的动力学效应：
a.瞬时效应：
使物体产生加速度F=ma
b.空间积累效应：
做功W=Fs，使物体的动能发生变化△Ek=W
（c.时间积累效应：
产生冲量I=Ft，使物体的动量发生变化Ft=△p）
3.物体受力分析的基本方法:
（1）确定研究对象（是隔离体还是整体）.
（2）按照次序画受力图，先画重力，再找弹力，然后是摩擦力，最后是电场力、磁场力等。
（3）结合物体的运动状态：
是静止还是运动，是直线运动还是曲线运动.如物体做曲线运动时，在某点所受合外力的方向一定指向轨迹弧线内侧的某个方向.
二、常见的几种力:
三、力和运动的关系：
1.F=0时，加速度a=0.静止或匀速直线运动
F=恒量:
F与v在一条直线上——匀变速直线运动
F与v不在一条直线上——曲线运动（如平抛运动）
2.特殊力:
F大小恒定，方向与v始终垂直——匀速圆周运动
F=-kx——简谐振动
四、基本理论与应用:
解题主要理论：
匀变速直线运动规律、力的合成与分解、牛顿运动定律、平抛运动的规律、圆周运动的规律等.主要应用如各种交通运输工具、天体的运行、带电物体在电、磁场中的运动等。
一、力与运动的关系：
两大类题：
一是已知力情况求运动；二是已知运动求力.两类问题中，加速度a都起着桥梁的作用.而对物体进行受力分析、运动状态及运动过程分析是解题的突破口。
1．如图所示，一高度为h＝0.2m的水平面在A点处与一倾角为θ＝30°的斜面连接，一小球以v0＝5m/s的速度在平面上向右运动。
求小球从A点运动到地面所需的时间（平面与斜面均光滑，取g＝10m/s2）。
某同学对此题的解法为：
小球沿斜面运动，则
由此可求得落地的时间t。
问：
你同意上述解法吗？
若同意，求出所需的时间；若不同意，则说明理由并求出你认为正确的结果。
解：
不同意。
小球应在A点离开平面做平抛运动，而不是沿斜面下滑。
正确做法为：
落地点与A点的水平距离
斜面底宽
小球离开A点后不会落到斜面，因此落地时间即为平抛运动时间。
∴
2．（2012辽宁）如图所示，一个弹簧台秤的秤盘和弹簧质量都不计．盘内放一个质量m=12kg并处于静止的物体P．弹簧劲度系数k=300N/m，现给P施加一个竖直向上的力F，使P从静止开始始终向上做匀加速直线运动．在这过程中，前0.2s内F是变力，在0.2s以后F是恒力，g取10m/s2，则物体P做匀加速运动，加速度a的大小为多少？
力F的最小值是多少？
最大值是多少？
解：
设刚开始时弹簧压缩量为x，则：
在前0.2s时间内，有运动学公式得：
代入数据得：
a=20m/s2
由牛顿第二定律得开始时的力为：
Fmin=ma=12×20=240N，
最终分离后的力为：
Fmax-mg=ma，
即：
Fmax=m（g+a）=12×（10+20）=360N；
故答案为：
240N，360N．
二、临界状态的求解：
临界状态的问题经常和最大值、最小值联系在一起，关键：
（1）要能分析出临界状态的由来.
（2）要能抓住处于临界状态时物体的受力、运动状态的特征.（3）题中经常有“恰好”、“即将”、“瞬间”等字样，暗示突然减少或增加一个力之意。
3．一根劲度系数为k、质量不计的轻弹簧，上端固定,下端系一质量为m的物体,有一水平板将物体托住,并使弹簧处于自然长度，如图所示。
现让木板由静止开始以加速度a（a＜g）匀加速向下移动。
求经过多长时间木板将与物体分离。
解：
设物体与平板一起向下运动的距离为x时，物体受重力mg、弹簧的弹力F=kx和平板的支持力N作用
据牛顿第二定律有：
mg-kx-N=ma，得：
N=mg-kx-ma
当N=0时，物体与平板分离，所以此时
因为
，所以
4．一个质量为m=5×10-5㎏，带有电量q=5×10-4C的小滑块放置在倾角为θ=300光滑的斜面上（物块的电量保持不变），斜面置于B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图所示，小滑块由静止开始沿斜面下滑，设斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面。
求：
⑴小滑块带何种电荷？
⑵小滑块离开斜面时的瞬时速度多大？
⑶该斜面长度至少多长？
（答案中m=0.1g）
解：
（1）小滑块沿斜面下滑过程中，受重力mg、斜面支持力N和洛伦兹力F，若要小滑块离开斜面，洛伦兹力F方向应垂直斜面向上，根据左手定则可知，小滑块应带负电荷
（2）小滑块沿斜面下滑时，垂直斜面方向的加速度为零，有
qvB＋N－mgcosα＝0
当N＝0时，小滑块开始脱离斜面，此时qvB＝mgcosα，得
v＝
＝
×0.
5m/s＝2
m/s
（3）下滑过程中，只有重力做功，由动能定理得mgxsinα＝
mv2
斜面的
长度至少应是x＝
m＝1.2m
5.如图所示，abcd为质量M＝2kg的导轨，放在光滑绝缘的水平面上。
质量m＝0.6kg的金属棒PQ平行于bc放在水平导轨上，PQ棒左边靠着绝缘的竖直立柱e、f（e、f光滑，固定不动），导轨处于匀强磁场中，磁场以
为界，左侧的磁场方向竖直向上，右侧的磁场方向水平向右，磁感应强度大小都为B＝0.8T．导轨的bc段长L＝0.5m，其电阻r＝0.4Ω，金属棒的电阻R＝0.2Ω，其余电阻均可不计．金属棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.2．若在导轨上作用一个方向向左、大小为F＝2N的水平拉力，设导轨足够长，重力加速度g取
，试求：
（1）导轨运动的最大加速度；
（2）导轨的最大速度。
解：
（1）导轨向左运动时，导轨受到向左的拉力F，向右的安培力F1和向右的摩擦力f。
根据牛顿第二定律：
（3分）F1=BIl（1分）f=μ（mg―BIl）（3分）
（2分）
当I=0时，即刚拉动时，a最大.
（2）随着导轨速度增大，感应电流增大，加速度减小.当a=0时，I最大即
（2分）
（1分）
（3）当a=0时，I最大，导轨速度最大.
（2分）
（1分）
（3分）
三、在生活中的运用：
高考对学生能力的考察，不仅要让学生掌握知识本身，更要让学生知道这些知识能解决哪些实际问题，因而新的高考试题十分强调对知识的实际应用的考查.
6．两个人要将质量M=1000kg的小车沿一小型铁轨推上长L=5m，高h=1m的斜坡顶端，如图所示。
已知车在任何情况下所受的摩擦阻力恒为车重的0.12倍，两人能发挥的最大推力各为800N。
在不允许使用别的工具的情况下，两人能否从坡底将车刚好推到坡顶？
如果能，写出证明的过程。
如果不能，该从距离坡底多远的水平面S处推小车？
（g取10m/s2）
解：
车沿斜坡运动时所受阻力为：
Fμ=Mgsinα＋kMg=1000×10×
N＋0.12×1000×10N=3200N
而两人的推力合力最大为：
F=800×2N=1600N＜Fμ
所以，如果两人直接沿斜坡推物体，不可能将物体推到坡顶。
但因物体在水平面上所受阻力为Fμ′=kMg=0.12×1000×10N=1200N，故可先在水平面上推一段距离后再上斜坡。
设在水平面上先推s的距离，则据动能定理有：
Fs＋Fl－kMg（l＋s）－Mgh=0
即（1600－1200）（5＋s）－103×10×1=0
解得：
s=20m
7.如图，长为L的细绳一端固定在O点，另一端系一质量为m的小球，开始时绳子与水平方向成300角，现将小球由静止释放，求小球运动到最低点C时的速度。
解析：
如图所示，球到B点时细绳拉直，物体从A到B做自由落体运动，下落高度等于L，由机械能守恒定律得：
mgL=
1
2
mvB2①
物体到达B点时的速度为vB=
2gL
②
物体到达B点绷紧绳的瞬间，绳的拉力的作用使分速度v2损失掉，物体以分速度v1为初速度开始沿圆弧运动，从B到C机械能守恒，则有
mgL（1-cos60°）+
1
2
mv12=
1
2
mvc2③
v1=vBcos30°④
所以，物体到达最低点C时的速度为
VC=
.
答案：
8．蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目。
一个质量为60kg的运动员，从离水平网面3.2m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0m高处。
已知运动员与网接触的时间为1.2s。
若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理，求此力的大小。
（g＝10m/s2）
解一：
将运动员看作质量为m的质点，从h1高处下落，刚接触网时速度的大小
，向下
弹跳后到达的高度为h2，刚离网时速度的大小
，向上
速度的改变量
，向上
以a表示加速度，△t表示接触时间，则
接触过程中运动员受到向上的弹力F和向下的重力mg。
由牛顿第二定律
由以上五式解得
代入数值得
N
解二：
设运动员从h1处下落，刚触网的速度为
v1=
2gh1
=8m/s（方向向下），
运动员反弹到达高度h2，离网时速度为
v2=
2gh2
=10m/s（方向向上）．
在接触网的过程中，运动员受到向上的弹力F和向下的重力mg，设向上方向为正，由动量定理有
（F-mg）t=mv2-（-mv1）
F=1.5×103N．
答：
网对运动员的平均作用力1.5×103N．
四、曲线运动：
当物体受到的合力的方向与速度的方向不在一条直线上时，物体就要做曲线运动.主要有两种情形：
一种是平抛运动，一种是圆周运动.平抛运动的问题重点是掌握力及运动的合成与分解.圆周运动的问题重点是向心力的来源和运动的规律。
9．在光滑水平面上有一质量m=1.0×10-3kg，电量q=1.0×10-10C的带正电小球，静止在O点，以O点为原点，在该水平面内建立直角坐标系Oxy.现突然加一沿x轴正方向、场强大小为E=2.0×106V/m的匀强电场，使小球开始运动，经过1.0s，所加电场突然变为沿y轴正方向，场强大小仍为E=2.0×106V/m的匀强电场，再经过1.0s所加电场又突然变为另一个匀强电场.使小球在此电场作用下经1.0s速度变为零.求速度为0时小球的位置.
解：
由牛顿第二定律得知，在匀强电场中小球加速度的大小恒为：
a=
qE
m
代入数值得：
a=
1.0×10-10×2.0×106
1.0×10-3
m/s2=0.20m/s2
第1s内：
场强沿x正方向时，经过1秒钟小球的速度大小为：
Vx=at=0.20×1.0=0.20m/s
速度的方向沿x轴正方向，小球沿x轴方向移动的距离
△x1=
1
2
at2=
1
2
×0.20×1.02=0.10m
第2秒内：
电场方向沿y轴正方向，故小球在x方向做速度为Vx的匀速运动，在y方向做初速为零的匀加速运动，
沿x方向移动的距离：
△x2=Vxt=0.20m
沿y方向移动的距离：
△y=
1
2
at2=
1
2
×0.20×1.02=0.10m
故在第2秒末小球到达的位置坐标：
x2=△x1+△x2=0.30m
y2=△y=0.10m
在第2秒末小球在x方向的分速度仍为Vx，在y方向的分速度为
Vy=at=0.20×1.0=0.20m/s
由上可知，此时运动方向与x轴成45°角．要使小球速度能变为零，则在第3秒内所加匀强电场的方向必须与此方向相反，即指向第三象限，与x轴成225°角．
第3秒内：
设在电场作用下小球加速度的x分量和y分量分别为ax，ay，则
ax=
Vx
t
=0.20m/s2，
ay=
Vy
t
=0.20m/s2
在第3秒未小球到达的位置坐标为
x3=x2+Vxt-
1
2
axt2=0.40m，
y3=y2+Vyt-
1
2
ayt2=0.20m
答：
此电场的方向为指向第三象限，与x轴成225°角．速度变为零时小球的位置为x3=0.40m，y3=0.20m．
10．如图所示，有一质量为m的小球P与穿过光滑水平板上小孔O的轻绳相连，用手拉着绳子另一端，使小球在水平板上绕O点做半径为r1、角速度为ω的匀速圆周运动.求：
（1）此时绳上的拉力有多大？
（2）若将绳子从此状态迅速放松，后又拉直，使小球绕O做半径为r2的匀速圆周运动.从放松到拉直这段过程经历了多长时间？
（3）小球做半径为r2的匀速圆周运动时，绳子上的拉力又是多大？
解：
（1）根据线速度和角速度的关系得v1=ω1r1.
（2）如图所示，绳子放松后，小球保持v1的速度沿切线方向做匀速直线运动，从放开到拉紧这一段过程位移为x，则x=
，所以t=
.
（3）拉直时，v1分解为切向速度v2和法向速度v3，小球将以速度v2做半径为r2的匀速圆周运动，而法向速度损失，所以有v2=v1cosα，其中v2=ω2r2，cosα=r1/r2.所以有
ω2r2=ω1r1×r1/r2，解出ω2=r12/r22ω1.
.
五、图像的运用：
运动和力的图像，主要有x-t、v-t、F-t等，最主要的是v-t中图线的斜率、横轴和纵轴的截距、面积的含义。
11．用一根细线一端系一小球（可视为质点），另一端固定在一光滑锥顶上，如图
（1）所示，设小球在水平面内作匀速圆周运动的角速度为ω，线的张力为T，则T随ω2变化的图象是图
（2）中的[]
∙解析:
设小球刚要离开圆锥面时的角速度为
，圆锥面与竖直方向的夹角为
，则小球离开圆锥面前，
，
，解得
，即
是
的一次函数，当
时
，AB错；当
时，
，C正确。
12.（2013浙江）如图所示，两质量相等的物块A、B通过一轻质弹簧连接，B足够长、放置在桌面上，所有接触面均光滑。
弹簧开始时处于原长，运动过程中始终处在弹性限度内。
在物块A上施加一水平恒力，A、B从静止开始运动到第一次速度相等的过程中，下列说法正确的是[]
A．当A、B加速度相等时，系统的机械能最大
B．当A、B加速度相等时，A、B的速度差最大
C．当A、B的速度相等时，A的速度达到最大
D．当A、B的速度相等时，弹簧的弹性势能最大
∙BCD
解析:
对A、B进行受力分析如图甲,
甲
则分析知:
拉力F对系统做功最多时,即拉力位移最大,弹簧被拉到最长时,系统机械能最大,A错;
由牛顿第二定律
开始x较小,aA＞aB,A速度增加快,B速度增加慢,二者速度差越来越大,随x增大,aA减小,ab增大,当aA=aB时,二者速度差最大,B正确.画出A、B运动的v-t图如图乙,图中t1时A、B各自v-t图的斜率相同,表明aA=aB,此后随x增大,aB增大,aA减小,二者速度差又减小,当vA=vB时,弹簧被拉到最长,弹性势能最大（t2时刻）,此时A速度最大,C、D均正确.
乙
13．如图所示，一对平行光滑轨道设置在水平面上，两轨道间距L=0.20m，电阻R=1.0Ω；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道向下，现用一外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图所示.求杆的质量m和加速度a。
解：
外力F作用于导体棒上，使之做匀加速直线运动，导体棒切割磁感线产生的感应电动势必均匀增加，感应电流均匀增加，安培力均匀增加，这样就导致外力F随时间t均匀增加，利用法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿第二定律找出外力F随时间变化的函数关系，再从图像上取两点的坐标（0，1）和（30，4）代入，解方程组即可得出答案
导体棒在轨道上做匀加速直线运动，用v表示其速度，t表示时间，则有v=at①
导体棒切割磁感线，将产生感应电动势E=Blv②
在导体棒、轨道和电阻组成的闭合回路中产生电流I=
③
导体棒受到的安培力为f=IBl④
根据牛顿第二定律，有F－f=ma⑤
联立以上各式，得
⑥
由图像上取两点的坐标（0，1）和（30，4）代入⑥式，可解得a=10m/s2，m=0.1kg
专题三:
功与能量
方法提炼:
①重力做功等于重力势能的变化量;
②弹力做功等于弹性势能的变化量;
③合力做功等于动能的变化量;
④电场力做功等于电势能的变化量;
⑤安培力做功等于产生的电能，电能再通过电路转化为其他形式的能;
⑥电流做多少功就消耗多少电能;
⑦纯电阻电路中，电路消耗的电能等于产生的热;
⑧滑动摩擦力“打滑”做多少功，就产生多少热（Q=fs相对）;
⑨只有重力和系统内的弹力做功，其它力不做功，机械能守恒;
⑩重力以外有其它力做的功等于机械能的变化;
⑾只有重力、电场力做功的系统内，动能、重力势能、电势能间发生相互转化，但总和保持不变。
一、选择题：
1．某带电粒子仅在电场力作用下，由A点运动到B点，如图3所示，可以判定（B）
A．粒子在A点的加速度大于在B点的加速度
B．粒子在A点的动能小于在B点的动能
C．粒子在A点的电势能小于在B点的电势能
D．该粒子带负电荷
2.如图所示，实线为一簇电场线，虚线是间距相等的等势面，一带电粒子沿着电场线方向运动，
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