《全国各地高考物理分类：临界状态的假设解决物理试题推断题综合题汇编及详细答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《全国各地高考物理分类：临界状态的假设解决物理试题推断题综合题汇编及详细答案（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、全国各地高考物理分类：临界状态的假设解决物理试题推断题综合题汇编及详 细答案 一、临界状态的假设解决物理试题 1如图甲所示，小车B 紧靠平台的边缘静止在光滑水平面上，物体A（可视为质点）以初 速度 v0从光滑的平台水平滑到与平台等高的小车上，物体和小车的 v-t 图像如图乙所示， 取重力加速度g=10m/ s2，求： (1)物体 A 与小车上表面间的动摩擦因数； (2)物体 A 与小车 B 的质量之比； (3)小车的最小长度。 【答案】 (1)0.3；(2) 1 3 ；(3)2m 【解析】 【分析】 【详解】 (1)根据v t图像可知， A 在小车上做减速运动，加速度的大小 2 1 2 41
2、m / s3m / s 1 v a t 若物体 A 的质量为m与小车上表面间的动摩擦因数为，则 1 mgma 联立可得 0.3 (2)设小车 B 的质量为M，加速度大小为2 a，根据牛顿第二定律 2 mgMa 得 1 3 m M (3)设小车的最小长度为L，整个过程系统损失的动能，全部转化为内能 22 0 11 () 22 mgLmvMm v 解得 L=2m 2如图所示，带电荷量为q、质量为 m 的物块从倾角为 37 的光滑绝缘斜面顶端由静 止开始下滑，磁感应强度为B的匀强磁场垂直纸面向外，重力加速度为g，求物块在斜面 上滑行的最大速度和在斜面上运动的最大位移(斜面足够长，取sin 37 0.
3、6，cos 37 0.8) 【答案】最大速度为： 4mg 5qB ;最大位移为： 2 22 8 15 m g q B 【解析】 【分析】 【详解】 经分析，物块沿斜面运动过程中加速度不变，但随速度增大，物块所受支持力逐渐减小， 最后离开斜面所以，当物块对斜面的压力刚好为零时，物块沿斜面的速度达到最大，同 时位移达到最大，即qvmBmgcos 物块沿斜面下滑过程中，由动能定理得 21 sin 2 mgsmv 联立解得： 22 mm 22 cos48 , 52 sin15 m vmgmgm g vs qBqBgq B 3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
4、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
5、：（ 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=12m/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 4壁厚不计的圆筒形薄壁玻璃容器的侧视图如图所
6、示。圆形底面的直径为2R，圆筒的高 度为 R。 (1)若容器内盛满甲液体，在容器中心放置一个点光源，在侧壁以外所有位置均能看到该点 光源，求甲液体的折射率； (2)若容器内装满乙液体，在容器下底面以外有若干个光源，却不能通过侧壁在筒外看到所 有的光源，求乙液体的折射率。 【答案】 (1) 5n甲 ；(2) 2n乙 【解析】 【详解】 (1)盛满甲液体，如图甲所示，P点刚好全反射时为最小折射率，有 1 sin n C 由几何关系知 2 2 2 sin 2 R C R R 解得 5n 则甲液体的折射率应为 5n甲 (2)盛满乙液体，如图乙所示，与底边平行的光线刚好射入液体时对应液体的最小折射率，
7、A 点 1 sin n C 乙 由几何关系得 90C B点恰好全反射有 C 解各式得 2n乙 则乙液体的折射率应为 2n 乙 5质量为 m 的光滑圆柱体A 放在质量也为m 的光滑 “ V ” 型槽 B 上，如图， =60 ，另有质 量为 M 的物体 C通过跨过定滑轮的不可伸长的细绳与B 相连，现将C自由释放，则下列说 法正确的是 ( ) A当 M= m 时， A 和 B 保持相对静止，共同加速度为0.5g B当 M=2m 时， A 和 B保持相对静止，共同加速度为0.5g C当 M=6m 时， A 和 B保持相对静止，共同加速度为0.75g D当 M=5m 时， A 和 B 之间的恰好发生相对
8、滑动 【答案】 B 【解析】 【分析】 【详解】 D.当 A 和 B 之间的恰好发生相对滑动时，对A受力分析如图 根据牛顿运动定律有：cot 60mgma 解得cot 603agg B与 C为绳子连接体，具有共同的运动情况，此时对于B 和 C 有： ()MgMm a 所以3 M agg Mm ，即3 M Mm 解得 3 2.37 13 Mmm 选项 D 错误； C.当2.37Mm，A 和 B 将发生相对滑动，选项C错误； A. 当2.37Mm，A 和 B保持相对静止。若 A 和 B 保持相对静止，则有 (2 )MgMm a 解得 2 M ag Mm 所以当 M= m 时， A 和 B保持相对静
9、止，共同加速度为 1 3 ag，选项 A 错误； B. 当 M=2m 时， A 和 B保持相对静止，共同加速度为 1 0.5 2 agg，选项 B 正确。 故选 B。 6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 【答案】 A
10、【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 7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
11、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】 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
12、 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 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
13、，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。 8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
14、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0F，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。 9如图所示，带电荷量为q、质量为
15、m 的物块从倾角为 37的光滑绝缘斜面顶端由 静止开始下滑，磁感应强度为B 的匀强磁场垂直纸面向外，求物块在斜面上滑行的最大速 度和在斜面上运动的最大位移(斜面足够长，取sin37 0.6，cos370.8) 【答案】 vm 4 5 mg qB s 2 22 8 15 m g q B 【解析】 【分析】 【详解】 1以小球为研究对象，分析其受力情况：小球受重力、斜面支持力及洛伦兹力作用，沿斜 面方向上；根据牛顿第二定律，有： sinmgma 在垂直于斜面方向上，有 cos Nf FFmg 洛 由 f FqvB 洛 ，知 Ff洛随着小球运动速度的增大而增大，当 Ff洛增大到使FN=0 时，小球将
16、 脱离斜面，此时有： cos mf Fqv Bmg 洛 所以 cos374 5 m mgmg v qBqB 2小球在斜面上匀加速运动的最大距离为： 2 2 22 2 4 () 5 22sin17 8 35 m mg vqB s ag m g q B 10 光滑绝缘的水平轨道AB 与半径为 R 的光滑的半圆形轨道BCD相切于 B点，水平轨道 AB部分存在水平向右的匀强电场，半圆形轨道在竖直平面内，B 为最低点， D 为最高点。 一质量为 m、 q 的小球从距B 点 x 的位置在电场力的作用下由静止开始沿AB 向右运动， 恰能通过最高点，重力加速度为g，求： (1)电场强度的大小E； (2)小球从开始运动到D 的过程中减少的电势能； (3)如果将同一带电小球从AB 中点处由静止释放，它离开半圆轨道时离水平轨道的竖直高 度。 【答案】 (1) 5 2 mgR E qx ；(2) 5 2 mgR ；(3) 7 6 hR。 【解析】 【详解】 (1)小球刚好通过圆轨道的最高点，只有重力提供向心力， 2 D v mgm R 解得： D vgR 小球从 A 点到
