《高考物理推断题综合题专练∶临界状态的假设解决物理试题及详细答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理推断题综合题专练∶临界状态的假设解决物理试题及详细答案（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高考物理推断题综合题专练临界状态的假设解决物理试题及详细答案 一、临界状态的假设解决物理试题 1今年入冬以来，我国多地出现了雾霾天气，给交通安全带来了很大的危害某地雾霾天 气中高速公司上的能见度只有72m，要保证行驶前方突发紧急情况下汽车的安全，汽车行 驶的速度不能太大已知汽车刹车时的加速度大小为5m/s 2 （1）若前方紧急情况出现的同时汽车开始制动，汽车行驶的速度不能超过多大？（结果可 以带根号） （2）若驾驶员从感知前方紧急情况到汽车开始制动的反应时间为0.6s，汽车行驶的速度不 能超过多大？ 【答案】（ 1）12 5m/s；（ 2）24m/s 【解析】 试题分析：（ 1）根据速度位移公
2、式求出求出汽车行驶的最大速度； （2）汽车在反应时间内的做匀速直线运动，结合匀速直线运动的位移和匀减速直线运动的 位移之和等于72m，运用运动学公式求出汽车行驶的最大速度 解：（ 1）设汽车刹车的加速度a=5m/s 2，要在 s=72m 内停下，行驶的速度不超过 v1， 由运动学方程有：0v12=2as 代入题中数据可得：v1=12 m/s （2）设有汽车行驶的速度不超过v2，在驾驶员的反应时间 t0内汽车作匀速运动的位移 s1： s1=v2t0 刹车减速位移s2= s=s1+s2 由 式并代入数据可得：v2=24m/s 答：（ 1）汽车行驶的速度不能超过m/s； （2）汽车行驶的速度不能超过
3、24m/s 【点评】解决本题的关键知道在反应时间内汽车做匀速直线运动，刹车后做匀减速直线运 动，抓住总位移，结合运动学公式灵活求解 2一根细线一端系一小球（可视为质点），另一端固定在光滑圆锥顶上，如图所示，设小 球在水平面内做匀速圆周运动的角速度为 ，细线的张力为FT，则 FT随 2变化的图象是 （） AB C D 【答案】 C 【解析】 【分析】 【详解】 由题知小球未离开圆锥表面时细线与竖直方向的夹角为 ，用 L 表示细线长度，小球离开 圆锥表面前，细线的张力为FT，圆锥对小球的支持力为 FN，根据牛顿第二定律有 FTsin FNcos m 2Lsin FTcos FNsin mg 联立解
4、得 FTmgcos 2mLsin2 小球离开圆锥表面后，设细线与竖直方向的夹角为 ，根据牛顿第二定律有 FTsin m 2Lsin 解得 FTmL2 故 C 正确。 故选 C。 3如图所示， C D 两水平带电平行金属板间的电压为U，AB 为一对竖直放置的带电平 行金属板， B 板上有一个小孔，小孔在CD 两板间的中心线上，一质量为m带电量为 q 的粒子（不计重力）在A 板边缘的P点从静止开始运动，恰好从D 板下边缘离开，离开 时速度度大小为v，则 AB 两板间的电压为 A 2 0 v 2 mqU q B 2 0 2 2 mvqU q C 2 0 mvqU q D 2 0 2mvqU q 【答
5、案】 A 【解析】 【分析】 【详解】 在 AB两板间做直线加速，由动能定理得： 2 1 1 2 AB qUmv；而粒子在CD间做类平抛运 动，从中心线进入恰好从D 板下边缘离开，根据动能定理： 22 01 11 222 qU mvmv；联立 两式可得： 2 0 2 AB mvqU U q ；故选 A. 【点睛】 根据题意分析清楚粒子运动过程是解题的前提与关键，应用动能定理、牛顿第二定律与运 动学公式即可解题 4如图所示，带电粒子（不计重力）以初速度v0从 a 点垂直于 y 轴进入匀强磁场，运动 过程中经过b 点， OaOb。若撤去磁场加一个与y 轴平行的匀强电场，带电粒子仍以速度 v0从 a
6、 点垂直于y 轴进入电场，仍能通过b 点，则电场强度E和磁感应强度B 的比值为 （ ） Av0B 0 2 v C2v0D 0 2 v 【答案】 C 【解析】 【详解】 设OaObd，因为带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，所以圆周运动的半径正好等于 d，粒子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得： 2 0 0 m d q v v B 解得： 0 mv B qd 如果换成匀强电场，水平方向以 0 v做匀速直线运动，在水平方向： 0 dv t 竖直沿 y轴负方向做匀加速运动，即： 22 1 22 qE datt m 解得： 2 0 2 vm E qd 则有： 0 2 E v B 故 C 正确， A、
7、B、D 错误； 故选 C。 5如图所示，在竖直平面内的光滑管形圆轨道的半径为 R（管径远小于R），小球 a、 b大小相同，质量均为 m，直径均略小于管径，均能在管中无摩擦运动。两球先后以相同 速度v通过轨道最低点，且当小球a在最低点时，小球 b在最高点，重力加速度为 g，以 下说法正确的是（） A当小球b在最高点对轨道无压力时，小球 a比小球b所需向心力大4mg B当 5vgR时，小球b在轨道最高点对轨道压力为 mg C速度 v至少为5gR，才能使两球在管内做完整的圆周运动 D只要两小球能在管内做完整的圆周运动，就有小球 a在最低点对轨道的压力比小球b在 最高点对轨道的压力大 6mg 【答案】
8、 A 【解析】 【详解】 A.当小球b在最高点对轨道无压力时，所需要的向心力 2 b b v Fmgm R 从最高点到最低点，由机械能守恒可得 22 11 2 22 ba mgRmvmv 对于a球，在最低点时，所需要的向心力 2 5mg a a v Fm R 所以小球a比小球b所需向心力大4mg，故 A 正确； B.由上解得，小球 a在最低点时的速度 5 a vgR，可知，当5vgR时，小球b在轨 道最高点对轨道压力为零，故B 错误； C.小球恰好通过最高点时，速度为零，设通过最低点的速度为 0 v，由机械能守恒定律得 2 0 1 2 2 mgRmv 解得 0 2vgR，所以速度 v至少为 2
9、 gR，才能使两球在管内做完整的圆周运动，故 C 错误； D.若 2vgR，两小球恰能在管内做完整的圆周运动，小球b在最高点对轨道的压力大 小 b Fmg，小球a在最低点时，由 2 0 a v Fmgm R 解得5 a Fmg，小球 a在最低点对轨道的压力比小球 b在最高点对轨道的压力大 4mg， 故 D 错误。 故选 A。 6如图所示，一根长为L的轻杆一端固定在光滑水平轴O 上，另一端固定一质量为m 的 小球，小球在最低点时给它一初速度，使它在竖直平面内做圆周运动，且刚好能到达最高 点 P，重力加速度为g。关于此过程以下说法正确的是（） A小球在最高点时的速度等于gL B小球在最高点时对杆的
10、作用力为零 C若减小小球的初速度，则小球仍然能够到达最高点P D若增大小球的初速度，则在最高点时杆对小球的作用力方向可能向上 【答案】 D 【解析】 【分析】 【详解】 A在最高点，由于轻杆能支撑小球，所以小球在最高点时的速度恰好为零，故A 错误； B. 小球在最高点时小球的速度为零，向心力为零，则此时对杆的作用力F=mg，方向竖直向 下，故 B错误； C. 若减小小球的初速度，根据机械能守恒定律可知，小球能达到的最大高度减小，即不能 到达最高点P，故 C错误； D. 在最高点，根据牛顿第二定律，有 2 + v Fmgm L 当vgL时，轻杆对小球的作用力F=0；当vgL时，杆对小球的作用力0
11、F，则 杆对球的作用力方向竖直向上；当 vgL时，杆对小球的作用力0F ，则杆对球的作 用力方向竖直向下，所以若增大小球的初速度，则在最高点时杆对小球的作用力方向可能 向上，故D 正确。 故选 D。 7竖直平面内的四个光滑轨道，由直轨道和平滑连接的圆弧轨道组成，圆轨道的半径为 R，P为圆弧轨道的最低点。P点左侧的四个轨道均相同，P点右侧的四个圆弧轨道的形状 如图所示。现让四个相同的小球（ 可视为质点，直径小于图丁中圆管内径） 分别从四个 直轨道上高度均为h 处由静止下滑，关于小球通过P点后的运动情况，下列说法正确的是 （ ） A若 h 1 2 R，则四个小球能达到的最大高度均相同 B若 h=R
12、 ，则四个小球能达到的最大高度均相同 C若 h= 5 2 R ，则图乙中的小球能达到的高度最大 D若 h= 5 2 R，则图甲、图丙中的小球能达到的最大高度相同 【答案】 ACD 【解析】 【详解】 A若 2 R h，根据机械能守恒定律可知，四个小球都能上升到右侧高度 2 R h处，即小 球不会超过圆弧的四分之一轨道，则不会脱离圆轨道，故上升到最高点的速度均位列零， 最大高度相同为h，A 正确； B若 hR，根据机械能守恒，甲乙丁都能上升到右侧高度R 处而不会越过圆弧的四分之 一轨道，而丙图中小球做斜上抛运动离开轨道，到达最高点时还有水平的速度，最大高度 小于 R，B 错误； C若 5 2 h
13、R，甲、丁两图中的小球不会脱离圆轨道，最高点的速度不为零，丙图小球离 开轨道，最高点速度也不为零，乙图离开轨道，上升到最高点的速度为零，根据机械能守 恒知，图乙中小球到达的高度最大，故C 正确； D若 5 2 hR，图甲中小球到达的最大高度为2R，根据机械能守恒得， 2 1 2 2 mghmgRmv 得最高点的速度为 2 (2 )vg hRgR 对于图丙，设小球离开轨道时的速度为v1，根据机械能守恒得， 2 1 1 (cos60 2 mghmgRRmv） 而到达最高点的速度 v=v1cos60， 联立解得最高点的速度 vgR 则两球到达最高点的速度相等，根据机械能守恒得，甲、丙图中小球到达的最
14、大高度相 等，故 D 正确； 故选 ACD。 【点睛】 本题考查机械能守恒定律的应用，通过机械能守恒定律建立方程分析不同情况下上升的最 大高度；解题的关键在于丙图的情况，小球离开轨道做斜上抛运动，最高点的速度不为 0。 8如图所示，小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，圆形管道半径为 R，管道 内径略大于小球直径，且远小于 R，则下列说法正确的是（ ） A小球通过最高点时的最小速度 min vgR B小球通过最高点时的最小速度 min 0v C小球在水平线ab以下的管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力 D小球在水平线ab以上的管道中运动时，内侧管壁对小球一定有作用力 【答案】 BC 【
15、解析】 【详解】 AB小球在竖直放置的光滑圆形管道内的圆周运动属于轻杆模型，小球通过最高点时的最 小速度为零，故A 错误， B 正确； C小球在水平线ab以下的管道中运动时，沿半径方向的合力提供小球做圆周运动的向心 力，所以外侧管壁对小球一定有作用力，而内侧管壁对小球一定无作用力，故C 正确； D小球在水平线 ab以上的管道中运动时，沿半径方向的合力提供小球做圆周运动的向心 力，当速度非常大时，内侧管壁没有作用力，此时外侧管壁有作用力，当速度比较小时， 内侧管壁有作用力，外侧管壁对小球无作用力，故D 错误。 故选 BC。 9现有 A、B两列火车在同一轨道上同向行驶， A 车在前，其速度vA10
16、 m/s，B 车速度 vB30 m/s.因大雾能见度低，B 车在距 A 车 600 m 时才发现前方有A 车，此时 B 车立即刹 车，但 B车要减速1 800 m 才能够停止 (1)B 车刹车后减速运动的加速度多大？ (2)若 B 车刹车 8 s后， A车以加速度a1 0.5 m/s 2 加速前进，问能否避免事故？若能够避免 则两车最近时相距多远？ 【答案】 (1)0.25 m/s 2 (2)可以避免事故232 m 【解析】 【分析】 【详解】 (1)设 B 车减速运动的加速度大小为a，有 0vB2 2ax1，解得： a0.25 m/s 2. (2)设 B 车减速 t 秒时两车的速度相同，有vBatvA a1(t t) 代入数值解得t32 s， 在此过程中B 车前进的位移为xB vBt 21 2 at832 m A 车前进的位移为xA v A tvA(t t) 1 2 a1(t t)2464 m， 因 xAxxB，故不会发生撞车事故，此时 xxAxxB232 m. 10 如图所示，用一根长为l1m 的细线，一端系一质量为m1kg 的小球 (可视为质点
