《高考物理微元法解决物理试题各地方试卷集合汇编及解析(1)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理微元法解决物理试题各地方试卷集合汇编及解析(1)（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高考物理微元法解决物理试题各地方试卷集合汇编及解析(1) 一、微元法解决物理试题 1如图所示，某个力F10 N 作用在半径为R 1 m 的转盘的边缘上，力F的大小保持不 变，但方向保持在任何时刻均与作用点的切线一致，则转动一周这个力F做的总功为（） A0 B20 JC10 J D10 J 【答案】 B 【解析】 本题中力F的大小不变，但方向时刻都在变化，属于变力做功问题，可以考虑把圆周分割 为很多的小段来研究.当各小段的弧长足够小时，可以认为力的方向与弧长代表的位移方向 一致，故所求的总功为WFs1 Fs2Fs3 F( s1 s2 s3 ） F 2R20J ， 选项 B 符合题意 .故答案为B
2、 【点睛 】本题应注意，力虽然是变力，但是由于力一直与速度方向相同，故可以直接由 W=FL求出 2超强台风“利奇马”在2019 年 8 月 10 日凌晨在浙江省温岭市沿海登陆，登陆时中心 附近最大风力16 级，对固定建筑物破坏程度非常大。假设某一建筑物垂直风速方向的受力 面积为 s，风速大小为v，空气吹到建筑物上后速度瞬间减为零，空气密度为 ，则风力F 与风速大小v 关系式为 ( ) AF = svBF = sv 2 CF = sv 3 DF= 1 2 sv 2 【答案】 B 【解析】 【分析】 【详解】 设 t 时间内吹到建筑物上的空气质量为m，则有： m= svt 根据动量定理有： -Ft
3、=0-mv=0- sv 2t 得： F= sv 2 AF = sv ，与结论不相符，选项A 错误； BF = sv 2，与结论相符，选项 B 正确； CF = sv 3，与结论不相符，选项 C 错误； DF= 1 2 sv 2，与结论不相符，选项 D 错误； 故选 B。 3估算池中睡莲叶面承受雨滴撞击产生的平均压强，小明在雨天将一圆柱形水杯置于露 台，测得 1 小时内杯中水上升了45mm。查询得知，当时雨滴竖直下落速度约为12m/s。 据此估算该压强约为（）（设雨滴撞击唾莲后无反弹，不计雨滴重力，雨水的密度为 1 10 3kg/m3） A0.15Pa B0.54Pa C1.5Pa D5.1Pa
4、 【答案】 A 【解析】 【分析】 【详解】 由于是估算压强，所以不计雨滴的重力。设雨滴受到支持面的平均作用力为F。设在 t 时 间内有质量为 m 的雨水的速度由v=12m/s 减为零。以向上为正方向，对这部分雨水应用 动量定理有 0Ftmvmv 得到 m Fv t 设水杯横截面积为S ，对水杯里的雨水，在t 时间内水面上升h，则有 mS h = h FSv t 所以有压强 3 3 45 10 1012Pa0.15Pa 3600 Fh Pv St 即睡莲叶面承受雨滴撞击产生的平均压强为0.15Pa。 故 A 正确， BCD错误。 故选 A。 42019 年 8 月 11 日超强台风“利奇马”登
5、陆青岛，导致部分高层建筑顶部的广告牌损 毁。台风“利奇马”登陆时的最大风力为11 级，最大风速为30m/s。某高层建筑顶部广 告牌的尺寸为：高5m、宽20m，空气密度 3 1.2kg/m，空气吹到广告牌上后速度瞬间 减为 0，则该广告牌受到的最大风力约为（） A 3 3.6 10 NB 5 1.1 10 NC 4 1.0 10 ND 4 9.0 10 N 【答案】 B 【解析】 【分析】 【详解】 广告牌的面积 S =5 20m 2=100m2 设 t 时间内吹到广告牌上的空气质量为m，则有 m= Svt 根据动量定理有 -Ft=0-mv=0- Sv 2t 得 25 1.1 10 NFSv 故
6、选 B。 5如图所示，粗细均匀的U形管内装有同种液体，在管口右端用盖板A密闭，两管内液面 的高度差为h，U形管中液柱的总长为4h?现拿去盖板A，液体开始流动，不计液体内部及 液体与管壁间的阻力，则当两液面高度相等时，右侧液面下降的速度是 A gh 8 B 4 gh C 2 gh Dgh 【答案】 A 【解析】 试题分析：拿去盖板，液体开始运动，当两液面高度相等时，液体的机械能守恒，即可求 出右侧液面下降的速度当两液面高度相等时，右侧高为h 液柱重心下降了 1 4 h，液柱的 重力势能减小转化为整个液体的动能 设管子的横截面积为S，液体的密度为拿去盖板，液体开始运动，根据机械能守恒定 律得 21
7、1 4 42 hSghhSv，解得 8 gh v，A正确 6位于光滑水平面上的小车受到水平向右的拉力作用从静止开始运动，已知这一过程中拉 力大小由F1随时间均匀增大到 F2，所用时间为t，小车的位移为s，小车末速度为v。则下 列判断正确的是（） A小车增加的动能等于 12 1 2 FFs B小车增加的动能大于 12 1 2 FFs C小车增加的动量等于 12 1 2 FFt D小车的位移小于 1 2 vt 【答案】 BCD 【解析】 【详解】 AB因为拉力大小由F1随时间均匀增大到F2，而小车做加速运动，位移在单位时间内增加 的越来越大，所以若将位移s 均分为无数小段，则在每一小段位移内F增加
8、的越来越慢， 如图所示（曲线表示题所示情况，直线表示拉力随s 均匀变化情况），而图像的面积表示 拉力做的功。 其中拉力随s 均匀变化时，拉力做功为： 12 1 2 WFFs， 故当拉力大小由F1随时间均匀增大到 F2时（曲线情况），做功大于 12 1 2 FFs，根据动 能定理可知小车增加的动能大于 12 1 2 FFs，A错误B正确； C因为拉力是随时间均匀增大，故在t 时间内拉力的平均值为： 12 1 2 FFF， 所以物体动量增加量为： 12 1 2 pFFt， C正确； D根据牛顿第二定律可知在力随时间均匀增大的过程中物体运动的加速度逐渐增大，即 v t图像的斜率增大（图中红线所示，而
9、黑线表示做匀加速直线运动情况）。 根据v t图像的面积表示位移可知小车的位移小于 1 2 vt，D 正确。 故选 BCD。 7如图 1 所示，一端封闭的两条平行光滑长导轨相距L，距左端L处的右侧一段被弯成半 径为的四分之一圆弧，圆弧导轨的左、右两段处于高度相差的水平面上以弧形导轨 的末端点O 为坐标原点，水平向右为x 轴正方向，建立Ox 坐标轴圆弧导轨所在区域无 磁场；左段区域存在空间上均匀分布，但随时间t 均匀变化的磁场B（t），如图2 所示； 右段区域存在磁感应强度大小不随时间变化，只沿x 方向均匀变化的磁场B（x），如图3 所示；磁场B（t）和 B（x）的方向均竖直向上在圆弧导轨最上端，
10、放置一质量为m 的 金属棒 ab，与导轨左段形成闭合回路，金属棒由静止开始下滑时左段磁场B（t）开始变 化，金属棒与导轨始终接触良好，经过时间t0金属棒恰好滑到圆弧导轨底端已知金属棒 在回路中的电阻为R，导轨电阻不计，重力加速度为g. （1）求金属棒在圆弧轨道上滑动过程中，回路中产生的感应电动势E； （2）如果根据已知条件，金属棒能离开右段磁场B（x）区域，离开时的速度为v，求金属 棒从开始滑动到离开右段磁场过程中产生的焦耳热Q； （3）如果根据已知条件，金属棒滑行到x=x1位置时停下来， a.求金属棒在水平轨道上滑动过程中通过导体棒的电荷量q； b.通过计算，确定金属棒在全部运动过程中感应电
11、流最大时的位置 【答案】（ 1）L2B0/t0（2） + mgL/2-mv 2（3）金属棒在 x=0 处，感应电流最大 【解析】 试题分析：（ 1）由图看出，左段区域中磁感应强度随时间线性变化，其变化率一定，由法 拉第电磁感应定律得知，回路中磁通量的变化率相同，由法拉第电磁感应定律求出回路中 感应电动势 （2）根据欧姆定律和焦耳定律结合求解金属棒在弧形轨道上滑行过程中产生的焦耳热再 根据能量守恒求出金属棒在水平轨道上滑行的过程中产生的焦耳热，即可得到总焦耳热 （3）在金属棒滑到圆弧底端进入匀强磁场B0的一瞬间，在很短的时间 t 内，根据法拉第 电磁感应定律和感应电流的表达式，求出感应电荷量q再
12、进行讨论 解：（ 1）由图 2 可：= 根据法拉第电磁感应定律得感应电动势为：E=L2 =L 2 （2）金属棒在弧形轨道上滑行过程中，产生的焦耳热为：Q1= 金属棒在弧形轨道上滑行过程中，根据机械能守恒定律得：mg= 金属棒在水平轨道上滑行的过程中，产生的焦耳热为Q2，根据能量守恒定律得： Q2=mg 所以，金属棒在全部运动过程中产生的焦耳热为：Q=Q1+Q2= +mg （3）a根据图 3，x=x1（x1x）处磁场的磁感应强度为：B1= 设金属棒在水平轨道上滑行时间为t由于磁场B（x）沿 x 方向均匀变化，根据法拉第电 磁感应定律 t 时间内的平均感应电动势为：= 所以，通过金属棒电荷量为：q
13、= t=t= b金属棒在弧形轨道上滑行过程中，感应电流为：I1= = 金属棒在水平轨道上滑行过程中，由于滑行速度和磁场的磁感应强度都在减小，所以，此 过程中，金属棒刚进入磁场时，感应电流最大刚进入水平轨道时，金属棒的速度为： v= 所以，水平轨道上滑行过程中的最大电流为：I2= = 若金属棒自由下落高度，经历时间t=，显然 tt 所以， I1= =I2 综上所述，金属棒刚进入水平轨道时，即金属棒在x=0 处，感应电流最大 答：（ 1）金属棒在圆弧轨道上滑动过程中，回路中产生的感应电动势E是 L 2 （2）金属棒从开始滑动到离开右段磁场过程中产生的焦耳热Q 为+mg （3）a金属棒在水平轨道上滑
14、动过程中通过导体棒的电荷量 q 为 b金属棒在全部运动过程中金属棒刚进入水平轨道时，即金属棒在x=0 处，感应电流最 大 【点评】本题中（1）（ 2）问，磁通量均匀变化，回路中产生的感应电动势和感应电流均 恒定，由法拉第电磁感应定律研究感应电动势是关键对于感应电荷量，要能熟练地应用 法拉第定律和欧姆定律进行推导 8消防车的供水系统主要由水泵、输水管道和水炮组成如图所示，消防水炮离地高度为 H80 m，建筑物上的火点离地高度为h60 m，整个供水系统的效率 60%（供水效率 定义为单位时间内抽水过程水所获得的机械能与水泵功率的比值 100% ）假设水从水炮 水平射出，水炮的出水速度v030 m/
15、s，水炮单位时间内的出水量 m060 kg/s，取 g10 m/s 2，不计空气阻力 （1）求水炮与火点的水平距离x，和水炮与火点之间的水柱的质量 m； （2）若认为水泵到炮口的距离也为H80 m，求水泵的功率P； （3）如图所示，为流速稳定分布、体积不可压缩且粘性可忽略不计的液体（比如水）中的 一小段液柱，由于体积在运动中不变，因此当S1面以速度 v1向前运动了x1时， S2面以速 度 v2向前运动了 x2，若该液柱前后两个截面处的压强分别为p1和 p2，选用恰当的功能关 系证明：流速稳定分布、体积不可压缩且粘性可忽略不计的液体水平流动（或者高度差的 影响不显著）时，液体内流速大的地方压强反
16、而小 【答案】 (1) 120kg (2) 1.2510 2 kW (3)见解析； 【解析】 【分析】 【详解】 (1)根据平抛运动规律，有 Hh 1 2 gt2 xv0t 联立上述两式，并代入数据得 t= 2()Hh g 2 s xv0 2()Hh g 60 m 水炮与火点之间的水柱的质量 m= m0t=120kg (2)设在 t 时间内出水质量为 m，则 m= m0 t，由功能关系得： 2 0 1 2 P tmvmgH 即 2 000 1 2 P tmtvmtgH 解得： P 2 000 1 2 m vm gH 1.2510 2 kW (3)表示一个细管，其中流体由左向右流动在管的a1处和 a2处用横截面截出一段流体， 即 a 1处和 a2处之间的流体，作为研究对象 a1处的横截面积为S1，流速为v1，高度为h1，a1处左边的流体对研究对象的压强为p1，方 向垂直于 S1向右 a2处的横截面积为S2，流速为v2，高度为h2，a2处左边的流体对研究对象的压强为p2，方 向垂直于 S2向左 经过很短的时间间隔
