《高考物理微元法解决物理试题常见题型及答题技巧及练习题》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常见题型及答题技巧及练习题（14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常见题型及答题技巧及练习题 一、微元法解决物理试题 1我国自主研制的绞吸挖泥船“ 天鲲号 ” 达到世界先进水平若某段工作时间内，“ 天鲲号 ” 的泥泵输出功率恒为 4 1 10 kW ，排泥量为 3 1.4m /s，排泥管的横截面积为 2 0.7 m ，则泥 泵对排泥管内泥浆的推力为（） A 6 510 N B 7 2 10 NC 9 210 N D 9 510 N 【答案】 A 【解析】 【分析】 【详解】 设排泥的流量为Q， t 时间内排泥的长度为： 1.4 2 0.7 VQt xtt SS 输出的功： WPt 排泥的功： WFx 输出的功都用于排泥，则解得： 6
2、 5 10 NF 故 A 正确， BCD错误 2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 F s2Fs3 F( s1 s2 s3 ） F 2R20J ， 选项 B 符合题意 .故答案为B 【点睛 】本题应注意，力虽然是变
3、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 3如图所示，长为l 均匀铁链对称挂在一轻质小滑轮上，由于某一微小扰动使铁链向一侧 滑动，则铁链完全离开滑轮时速度大小为（） A 2gl B gl C 2 gl D 1 2 gl 【答案】 C 【解析】 【分析】 【详解】 铁链从开始到刚脱离滑轮的过程中，链条重心下降的高度为 244 lll H 链条下落过程，由机械能守恒定律，得： 21 42 l mgmv 解得： 2 gl v A. 2gl与分析不相符，故A 项与题意不相符； B. gl与分析不相符，故 B 项与题意不相符； C. 2 gl 与分析相符，故C 项与题意相符； D.
4、1 2 gl 与分析不相符，故D 项与题意不相符 4为估算雨水对伞面产生的平均撞击力，小明在大雨天将一圆柱形水杯置于露台，测得 10 分钟内杯中水位上升了45mm，当时雨滴竖直下落速度约为 12m/s。设雨滴撞击伞面后 无反弹，不计雨滴重力，雨水的密度为 33 1 10 kg/m，伞面的面积约为0.8m 2，据此估算当 时雨水对伞面的平均撞击力约为（） A0.1N B1.0N C10N D100N 【答案】 B 【解析】 【分析】 【详解】 对雨水由动量定理得 FtmvShv 则 0.72N1.0N Shv F t 所以 B 正确， ACD错误。 故选 B。 5如图所示，水龙头开口处A 的直径
5、 d11cm，A 离地面 B的高度 h75cm，当水龙头打 开时，从 A 处流出的水流速度v1 1m/s，在空中形成一完整的水流束，则该水流束在地面 B处的截面直径d2约为 (g 取 10m/s 2)( ) A0.5cm B1cm C2cm D应大于2cm，但无法计算 【答案】 A 【解析】 【详解】 设水在水龙头出口处速度大小为v1，水流到 B 处的速度v2，则由 22 21 2vvgh得 2 4m/sv 设极短时间为 t，在水龙头出口处流出的水的体积为 21 11 () 2 d Vvt 水流 B 处的体积为 22 22 () 2 d Vvt 由 12 VV 得 2 0.5cmd 故 A 正
6、确。 6如图所示，粗细均匀，两端开口的U 形管内装有同种液体，开始时两边液面高度差为 h，管中液柱总长度为4h，后来让液体自由流动，当两液面高度相等时，右侧液面下降的 速度大小是（） A 8 gh B 6 gh C 4 gh D 2 gh 【答案】 A 【解析】 【分析】 【详解】 设 U 形管横截面积为S，液体密度为 ，两边液面等高时，相当于右管上方 2 h 高的液体移 到左管上方，这 2 h 高的液体重心的下降高度为 2 h ，这 2 h 高的液体的重力势能减小量转化为 全部液体的动能。由能量守恒得 2 1 4 222 hh S ghS v 解得 8 gh v 因此 A 正确， BCD错误
7、。 故选 A。 7生活中我们经常用水龙头来接水，假设水龙头的出水是静止开始的自由下落，那么水流 在下落过程中，可能会出现的现象是（） A水流柱的粗细保持不变 B水流柱的粗细逐渐变粗 C水流柱的粗细逐渐变细 D水流柱的粗细有时粗有时细 【答案】 C 【解析】 【详解】 水流在下落过程中由于重力作用，则速度逐渐变大，而单位时间内流过某截面的水的体积 是一定的，根据 Q=Sv 可知水流柱的截面积会减小，即水流柱的粗细逐渐变细，故C 正确， ABD 错误。 故选 C。 8如图所示，摆球质量为m，悬线的长为L，把悬线拉到水平位置后放手设在摆球运动过 程中空气阻力F阻的大小不变，则下列说法正确的是 A重力
8、做功为mgL B绳的拉力做功为0 C空气阻力做功0 D空气阻力做功为 1 2 FL 阻 【答案】 ABD 【解析】 A、如图所示，重力在整个运动过程中始终不变，小球在重力方向上的位移为AB 在竖直方 向上的投影L， 所以 WG=mgL故 A正确 B、因为拉力 FT在运动过程中始终与运动方向垂直，故不做 功，即 WFT=0故 B正确 C、F阻所做的总功等于每个小弧段上F阻所做功的代数和，即 12F 1 =() 2 WFxFxFL 阻阻阻阻 ，故 C 错误， D 正确；故选ABD 【点睛 】根据功的计算公式可以求出重力、拉力与空气阻力的功 9如图所示为固定在水平地面上的顶角为的圆锥体，其表面光滑有
9、一质量为 m、长 为 L 的链条静止在圆锥体的表面上，已知重力加速度为g，若圆锥体对圆环的作用力大小 为 F，链条中的张力为T，则有（） AF=mg B C D 【答案】 AD 【解析】 试题分析：因为圆环受重力和圆锥体对圆环的作用力处于平衡，则圆锥体对圆环的作用力 等于圆环的重力，即F=mg，故 A 对 B错取圆环上很小的一段分析，设对应圆心角为， 分析微元受力有重力 0 m g、支持力N、两边圆环其余部分对微元的拉力T，由平衡条件 0 2sin 2 tan 2 m g T ，由于微元很小，则对应圆心角很小，故sin 22 ，0 R mmg L ， 而 2 L R，联立求解得：故 C错 D
10、对故选AD 考点：物体平衡问题 【名师点睛】本题为平衡问题，在求解圆锥体对圆环作用力时，可以圆环整体为研究对象 进行分析在求解圆环内部张力时，可选其中一个微元作为研究对象分析由于微元很 小，则对应圆心角很小，故sin 22 ，0 R mmg L ，而 2 L R，然后对微元进行受力 分析，列平衡方程联立求解即可 10 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 H 80 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v03
11、0 m/s，水炮单位时间内的出水量 m060 kg/s，取 g 10 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
12、地方压强反而小 【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
13、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 t，这段流体的左端S1由 a1移到 b1右端 S2由 a2移到 b2两端移动 的距离分别为 l1和 l2左端流入的流体体积为 V1=S1 l1，右端流出的流体体积为 V2=S2 l2，理想流体是不可压缩的，流入和流出的体积相等， V1= V2，记为 V 现在考虑左右
14、两端的力对这段流体所做的功 作用在液体左端的力F1=p1S1向右，所做的功 W1=F1 l1=(p1S1) l1=p1(S1 l1) =p1 V 作用在液体右端的力F2=p2S2向左，所做的功 W2=F2 l2=(p2S2) l2=p2(S2 l2) = p2 V 外力所做的总功 W= W1W2=(p1p2) V 外力做功使这段流体的机械能发生改变初状态的机械能是a1处和 a2处之间的这段流体的 机械能 E1，末状态的机械能是 b1处和 b2处之间的这段流体的机械能E2由 b1到 a2这一 段，经过时间 t，虽然流体有所更换，但由于我们研究的是理想流体的定常流动，流体的 密度 和各点的流速v
15、没有改变，动能和重力势能都没有改变，所以这一段的机械能没有 改变，这样机械能的改变(E2E1)就等于流出的那部分流体的机械能减去流入的那部分流体 的机械能 由于 m= V，所以流入的那部分流体的动能为 22 11 11 22 mvVv 重力势能为 mgh1 Vgh1 流出的那部分流体的动能为 22 22 11 22 mvVv 重力势能为 mgh2 Vgh2 机械能的改变为 2 112122 211 22 EEVVvvVghVgh 理想流体没有粘滞性，流体在流动中机械能不会转化为内能，所以这段流体两端受的力所 做的总功W 等于机械能的改变，即 W=E2 E 1 将式和式代入式，得 22 1221
16、21 11 22 ppVVvVvVghVgh 整理后得 22 111222 11 22 pvghpvgh a1和 a2是在流体中任意取的，所以上式可表示为对管中流体的任意处： 21 2 pvghC（常量） 式和式称为伯努利方程 流体水平流动时，或者高度差的影响不显著时（如气体的流动），伯努利方程可表达为 2 1 2 pvC（常量） 从式可知，在流动的流体中，压强跟流速有关，流速v 大的地方要强p 小，流速v 小的 地方压强p 大 【点睛】 11 我们一般认为，飞船在远离星球的宇宙深处航行时，其它星体对飞船的万有引力作用 很微弱，可忽略不计此时飞船将不受外力作用而做匀速直线运动 设想有一质量为 M 的宇宙飞船，正以速度 0 v在宇宙中飞行飞船可视为横截面积为 S的 圆柱体（如图所示）某时刻飞船监测到前面有一片尘埃云 (1)已知在开始进入尘埃云的一段很短的时间t内，飞船的速度减小了v，求这段时间内 飞船受到的阻力大小 (2)已知尘埃云公布均匀，密度为 a假设尘埃碰到飞船时，立即吸附在飞船表面若不采取任何措施，
