高考物理斜面试题分类解析.docx

1、高考物理斜面试题分类解析高考斜面问题分类解析湖北省宜昌二中程嗣工作室程嗣（特级教师）湖北省宜昌市三峡高中程首宪（高级教师）高考物理中的斜面，并不是初中物理所学的简单机械，通常也不是题目的主体，而只是一个载体，即处于斜面上的物体通常才是真正的主体由于斜面问题的千变万化，既可能光滑，也可以粗糙；既可能固定，也可以运动，即使运动，也可能匀速或变速；既可能是一个斜面，也可能是多个斜面；斜面上的物体同样五花八门，可能是质点，也可能是连接体，可能是带电小球，也可能是导体棒斜面问题，由于承载的物体运动情况各异，因此举凡力学中的主要规律均可涉及；由于承载的物体各异，故很容易将力学知识和热学、电学知识联系起来凡

2、此种种，造成斜面问题的复杂化，为高考命题提供了广阔的平台求解斜面问题，能否做好斜面上物体的受力分析，尤其是斜面对物体的作用力（包括支持力和摩擦力）是解决问题的关键一十年高考题图年份1995年上海1997年上海1998年上海1999年上海2000年全国题型填空题实验题计算题填空题计算题题图年份2001年全国2002年春季2003年辽宁2004年春季2004年全国题型填空题选择题选择题选择题选择题题图二题型分类按研究对象分类，斜面问题可分为单个质点、连接体、带电小球、导体棒等等；按斜面本身分类，可分为单斜面、双斜面及多个斜面体；按运动性质分类，可分为平衡、加速等等三经典例析1平衡类例1（2001年

3、全国，12题）如图1所示，质量为m，横截面为直角三角形的物块ABC，ABCAB边靠在竖直墙面上，F是垂直于斜面BC的推力现物块静止不动，则摩擦力的大小为解析对物块作受力分析，并如图2所示建立坐标系由平衡条件，在y方向上有FfmgFsin0，得摩擦力FfmgFsin点评对于三个以上外力作用下物体的平衡问题，一般可采用正交分解法例2（1999年上海，12题）在倾角为30的光滑斜面上垂直纸面放置一根长为L，质量为m的直导体棒，一匀强磁场垂直于斜面向下，如图3所示当导体棒内通有垂直纸面向里的电流I时，导体棒恰好静止在斜面上，则磁感应强度的大小为B=_ 解析通电导体棒所受重力mg竖直向下，由左手定则知安

4、培力BIL沿斜面向上，斜面支持力垂直斜面向上由平衡条件知力与重力的下滑分力平衡，即BILmgsin30，所以点评通电导体在磁场中受力情况往往是三维空间问题，为了清晰地表达各力、磁感应强度和电流的关系，应该像本题这样在垂直于电流方向的平面内作受力分析图2加速类例3（2000年上海，21题）风洞实验中可产生水平方向的、大小可调节的风力现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室小球孔径略大于细杆直径，如图4所示（1）当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在杆上做做匀速运动，这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍，求小球与杆间的动摩擦因数（2）保持小球所受风力不变，使杆与水平方向间夹角为37并固

5、定，则小球从静止出发在细杆上滑下距离s所需时间为多少？（sin37=06，cos37=08）解析（1）设小球所受的风力为F，支持力为FN，摩擦力为Ff，小球质量为m，作小球受力图，如图5所示，当杆水平固定，即=0时，由题意得：F=mg，=F/mg=05 mg/mg=05 (2)沿杆方向，由牛顿第二定律得FcosmgsinFf =ma， 垂直于杆方向，由共点力平衡条件得FNFsinmgcos0， 又 Ff =FN ， 联立式得：，将F=05 mg代入上式得 由运动学公式得，所以 = 点评风洞实验是模拟航空航天飞行器飞行的不可缺少的实验设备本题就是以此为背景，来考查牛顿定律的应用，需要考生能从题境

6、中进行抽象，建立理想化的物理物理模型例4（2004年全国，15题）如图6所示，ad、bd、cd是竖直面内三根固定的光滑细杆，a、b、c、d位于同一圆周上，a点为圆周的最高点，d点为最低点每根杆上都套着一个小滑环(图中未画出)，三个滑环分别从a、b、c处释放(初速为0)，用t1、t2、t3依次表示滑环到达d所用的时间，则（ ） At1 t2 t2 t3Ct3 t1 t2 Dt1 = t2 = t3解析设圆的直径为d，某一细杆与竖直直径ad的夹角为，因物体仅受重力和细杆弹力的作用（a环所受弹力为零），由牛顿第二定律易得滑环下滑的加速度a=gcos 小物块通过的位移s=dcos，且，同以上各式得滑行

7、时间，可见，t仅由d决定，与题中细杆的倾角和长度无关，故D项正确点评当物理过程不尽相同时，应想法找到共同点本题中，各滑环下滑的加速度、位移都不相同，但由于初、末位置分别在同一圆周上，故寻求各位移与直径ad的关系就成为解决问题的突破口例5（2003年辽宁，36题）如图7所示，一质量为M的楔形木块放在水平桌面上，它的顶角为90，两底角为和，a、b为两个位于斜面上质量均为m的小木块已知所有接触面都是光滑的现发现a、b沿斜面下滑，而楔形木块静止不动，这时楔形木块对水平桌面的压力等于（ ）AMgmgBMg2mgCMgmg(sinsin)DMgmg(coscos)解析隔离楔形木块分析，受竖直向下的重力Mg

8、，a对M的压力Famgcos，b对M的压力Fbmgcos，图8为受力图示由平衡条件，在竖直方向上有FNMgFacos+ FbcosMgmgcos2+ mgcos2，+90，FNMgmg。选项A正确点评本题也可用整体法求解。先隔离a做为研究对象，受到重力和支持力的作用，其加速度方向沿斜面向下，大小为gsin同理，b的加速度方向也沿斜面向下，大小为gsin将两者的加速度沿水平方向和竖直方向分解，a、b加速度的竖直分量分别为gsin2、gsin2再以a、b和楔形木块为系统，利用整体法求解若系统内各物体加速度不相同，牛顿第二定律的表达式应为，式中为系统所受外力的矢量和，等式右端为系统内各物体的质量与加

9、速度乘积的矢量和在中学阶段，若连接体由两个物体组成，其中一个物体加速度不为零，另一个物体处于平衡状态即加速度等于零时，可选取整体为研究对象，由上式求解比较方便本题中由牛顿第二定律有（M2m）gFNmgsin2+mgsin2，又90， sincos, sin2cos2,所以桌面支持力FN（Mm）g由牛顿第三定律知楔形木块对水平桌面的压力等于（Mm）g，选项A正确当斜面上有几个物体时，要注意分析每个物体的受力情况，尤其是每个物体的运动情况另外，当物体运动中加速度方向竖直向下时处于失重状态本题中，由于a、b加速度竖直分量均向下，故桌面支持力小于系统重力3能量转化类例6（2004年上海，8题）滑块以速

10、率v1靠惯性沿固定斜面由底端向上运动，当它回到出发点时速率为v2，且v2 v1若滑块向上运动的位移中点为A，取斜面底端重力势能为零，则（ ） A上升时机械能减小，下降时机械能增大 B上升时机械能减小，下降时机械能也减小C上升过程中动能和势能相等的位置在A点上方D上升过程中动能和势能相等的位置在A点下方解析由于v2 v1可知滑块与斜面间有摩擦，无论上升还是下降，都有机械能损失，故B项正确；设上升时的最大高度为H，对应的最大位移为L，动能和势能相等时其高度为h，滑块所受摩擦力为F由能量关系有，得，则该点位于A点上方，故C项正确点评处理斜面上的能量转化问题时应明确各力做功的特点，重力做功与路径无关，

11、只与高度有关，摩擦力做功则与路径有关上式中，hL/H即为滑块从底端滑至动能和势能相等时所发生的位移FhL/H即为该过程中克服摩擦力所做的功例7（2004年辽宁、广东，34题）如图9所示，ABCD是一个盆式容器，盆内侧壁与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆弧，B、C为水平的，其距离d=050m，盆边缘的高度为h=030m在A处放一个质量为m的小物块并让其从静止出发下滑已知盆内侧壁是光滑的，而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数为=010小物块在盆内来回滑动，最后停下来，则停的地点到B的距离为（ ） A050m B025m C010m D0 解析设小物块从A点出发到最后停下来，整个过程中在盆底上通

12、过的路程为s由动能定理，有mghmgs0，得，即s6d，刚好运动3个来回，故最后将停在B点，D选项正确点评将研究物体的复杂运动转化为研究物体的简单状态，这是能量守恒定律相对于牛顿运动定律在解决问题时的优越之处4学科内综合类例8（2000年全国，30题）如图10所示，直角三角形ABC斜边倾角为30，底边BC长为2L，处在水平位置，斜边AC是光滑绝缘的，在底边中点O处放置一正电荷Q一个质量为m，电荷量为q的带负电的质点从斜面顶端A沿斜边滑下，滑到斜边上的垂足D时速度为v 将（1），（2）题正确选项前的标号填在题后括号内 （1）在质点的运动中不发生变化的是（） 动能 电势能与重力势能之和 动能与重力

13、势能之和 动能、电势能、重力势能三者之和 （2）质点的运动是（） A匀加速运动 B匀减速运动 C先匀加速后匀减速的运动 D加速度随时间变化的运动 （3）该质点滑到非常挨近斜边底端C点时速度vc为多少？没斜面向下的加速度ac为多少？解析（1）质点在运动过程中，电场力和重力做功，电荷的电势能和机械能之和守恒，故C项正确；（2）质点的运动被约束在斜面上，受重力、电场力和斜面的支持力作用，由于电场力的大小和方向不断变化，其在斜面上的分力不断变化，故电荷所受合力不断变化，故D项正确；（3）因，则B、C、D三点在以O为圆心的同一圆周上，是O点处点电荷Q产生的电场中的等势点，所以，q由D到C的过程中电场力做

14、功为零，由机械能守恒定律有 其中 得 质点在C点受三个力的作用；电场力，方向由C指向O点；重力mg，方向竖直向下；支持力FN，方向垂直于斜面向上根据牛顿第二定律有得 点评本例是用力和运动、功和能及电学知识综合研究带电粒子在电场中运动的典型问题，要求考生在对电荷运动过程有清楚的分析基础上，能正确地运用力学规律来解决问题例9（2004年北京，23题）如图11所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上，两导轨间距为L0、M、P两点间接有阻值为R的电阻一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦（1）由b向a方向看到的装置如图12所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；（2）在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流