《高中物理微元法解决物理试题题20套(带答案)及解析.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理微元法解决物理试题题20套(带答案)及解析.doc（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高中物理微元法解决物理试题题20套(带答案)及解析一、微元法解决物理试题1一条长为L、质量为m的均匀链条放在光滑水平桌面上，其中有三分之一悬在桌边，如图所示，在链条的另一端用水平力缓慢地拉动链条，当把链条全部拉到桌面上时，需要做多少功（）AmgLBmgLCmgLDmgL【答案】C【解析】【分析】【详解】悬在桌边的长的链条重心在其中点处，离桌面的高度：它的质量是 当把它拉到桌面时，增加的重力势能就是外力需要做的功，故有AmgL，与结论不相符，选项A错误；BmgL，与结论不相符，选项B错误；CmgL，与结论相符，选项C正确；DmgL，与结论不相符，选项D错误；故选C【点睛】如果应用机械能守恒定律解
2、决本题，首先应规定零势能面，确定初末位置，列公式时要注意系统中心的变化，可以把整体分成两段来分析2下雨天，大量雨滴落在地面上会形成对地面的平均压强。某次下雨时用仪器测得地面附近雨滴的速度约为10m/s。查阅当地气象资料知该次降雨连续30min降雨量为10mm。又知水的密度为。假设雨滴撞击地面的时间为0.1s，且撞击地面后不反弹。则此压强为（）A0.06PaB0.05PaC0.6PaD0.5Pa【答案】A【解析】【详解】取地面上一个面积为S的截面，该面积内单位时间降雨的体积为则单位时间降雨的质量为撞击地面时，雨滴速度均由v减为0，在内完成这一速度变化的雨水的质量为。设雨滴受地面的平均作用力为F，
3、由动量定理得又有解以上各式得所以A正确，BCD错误。故选A。3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ABCD【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，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，解得，A正确4生活中我们经常用水
4、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。5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
5、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，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
6、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流最大时的位置【答案】（1）L2B0/t0（2）+ mgL/2-mv2（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
7、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=L2（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
8、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=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
9、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6某中学科技小组的学生在进行电磁发射装置的课题研究，模型简化如下。在水平地面上固定着相距为L的足够长粗糙导轨PQ及MN，PQNM范围内存在可以调节的匀强磁场，方向竖直向上，如图所示，导轨左侧末端接有电动势为E、内
10、阻为r的电源，开关K控制电路通断。质量为m、电阻同为r的导体棒ab垂直导轨方向静止置于上面，与导轨接触良好。电路中其余位置电阻均忽略不计。导轨右侧末端有一线度非常小的速度转向装置，能将导体棒水平向速度转为与地面成角且不改变速度大小。导体棒在导轨上运动时将受到恒定的阻力f，导轨棒发射后，在空中会受到与速度方向相反、大小与速度大小成正比的阻力，f0=kv，k为比例常数。导体棒在运动过程中只平动，不转动。重力加速度为g。调节磁场的磁感应强度，闭合开关K，使导体棒获得最大的速度。（需考虑导体棒切割磁感线产生的反电动势）(1)求导体棒获得最大的速度vm；(2)导体棒从静止开始达到某一速度v1，滑过的距离
11、为x0，导体棒ab发热量Q，求电源提供的电能及通过电源的电量q；(3)调节导体棒初始放置的位置，使其在到达NQ时恰好达到最大的速度，最后发现导体棒以v的速度竖直向下落到地面上。求导体棒自NQ运动到刚落地时这段过程的平均速度大小。【答案】(1) ；(2)电源提供的电能，通过电源的电量；(3) 【解析】【分析】【详解】(1)当棒达到最大速度时，棒受力平衡，则联立解得据数学知识得(2)导体棒电阻为r，电源内阻为r，通过两者的电流始终相等，导体棒ab发热量Q，则回路总电热为2Q；据能量守恒定律知，电源提供的电能据电源提供电能与通过电源的电量的关系可得，通过电源的电量(3)导体棒自NQ运动到刚落地过程中
12、，对水平方向应用动量定理可得解得：水平方向位移对竖直方向应用动量定理可得解得：运动的时间据平均速度公式可得，导体棒自NQ运动到刚落地时这段过程的平均速度大小7如图所示，有两根足够长的平行光滑导轨水平放置，右侧用一小段光滑圆弧和另一对竖直光滑导轨平滑连接，导轨间距L1m。细金属棒ab和cd垂直于导轨静止放置，它们的质量m均为1kg，电阻R均为0.5。cd棒右侧lm处有一垂直于导轨平面向下的矩形匀强磁场区域，磁感应强度B1T，磁场区域长为s。以cd棒的初始位置为原点，向右为正方向建立坐标系。现用向右的水平恒力F1.5N作用于ab棒上，作用4s后撤去F。撤去F之后ab棒与cd棒发生弹性碰撞，cd棒向
13、右运动。金属棒与导轨始终接触良好，导轨电阻不计，空气阻力不计。（g=10m/s2）求：(1) ab棒与cd棒碰撞后瞬间的速度分别为多少；(2)若s1m，求cd棒滑上右侧竖直导轨，距离水平导轨的最大高度h；(3)若可以通过调节磁场右边界的位置来改变s的大小，写出cd棒最后静止时与磁场左边界的距离x的关系。（不用写计算过程）【答案】（1）0，；（2）1.25 m；（3）见解析【解析】【详解】(1)对ab棒，由动量定理得ab棒与cd棒碰撞过程，取向右方向为正，对系统由动量守恒定律得由系统机械能守恒定律得解得，(2)由安培力公式可得对cd棒进入磁场过程，由动量定理得设导体棒cd进出磁场时回路磁通量变化
14、量为以上几式联立可得。对cd棒出磁场后由机械能守恒定律可得联立以上各式得。(3)第一种情况如果磁场s足够大，cd棒在磁场中运动距离时速度减为零，由动量定理可得设磁通量变化量为 流过回路的电量联立可得即s6 m，x=6 m，停在磁场左边界右侧6m处。第二种情况cd棒回到磁场左边界仍有速度，这时会与ab再次发生弹性碰撞，由前面计算可得二者速度交换，cd会停在距磁场左边界左侧1m处，设此种情况下磁场区域宽度，向右运动时有返回向左运动时通过回路的电量联立可得即s3 m时，x=1 m，停在磁场左边界左侧1m处；第三种情况3 ms6 m，向右运动时有通过回路的电量返回向左运动时通过回路的电量联立可得x=(
15、2s6）m，在磁场左边界右侧。8两根足够长的平行金属导轨固定于同一水平面内，两导轨间的距离为L，导轨上垂直放置两根导体棒a和b，俯视图如图甲所示。两根导体棒的质量均为m，电阻均为R，回路中其余部分的电阻不计，在整个导轨平面内，有磁感应强度大小为B的竖直向上的匀强磁场。两导体棒与导轨接触良好且均可沿导轨无摩擦地滑行，开始时，两棒均静止，间距为x0，现给导体棒a一向右的初速度v0，并开始计时，可得到如图乙所示的图像（表示两棒的相对速度，即）。求：（1）0t2时间内回路产生的焦耳热；（2）t1时刻棒a的加速度大小；（3）t2时刻两棒之间的距离。【答案】(1) ；(2) ；(3)【解析】【分析】【详解】(1)t2时刻，两棒速
