高三物理典型例题集锦 一 1

发布 2022-07-13 12:07:28 阅读 3732

编者按:笔者结合多年的高三教学经验,记录整理了部分高中物理典型例题,以2024年《考试说明》为依据,以力学和电学为重点,编辑如下,供各校教师、高三同学参考。实践证明,考前浏览例题,熟悉做过的题型,回顾解题方法,可以提高复习效率,收到事半功倍的效果。

力学部分。1、如图1-1所示,长为5米的细绳的两端分别系于竖立在地面上相距为4米的两杆顶端a、b。绳上挂一个光滑的轻质挂钩。它钩着一个重为12牛的物体。平衡时,绳中张力t=__

分析与解:本题为三力平衡问题。其基本思路为:

选对象、分析力、画力图、列方程。对平衡问题,根据题目所给条件,往往可采用不同的方法,如正交分解法、相似三角形等。所以,本题有多种解法。

解法一:选挂钩为研究对象,其受力如图1-2所示。

设细绳与水平夹角为α,由平衡条件可知:2tsinα=f,其中f=12牛。

将绳延长,由图中几何条件得:sinα=3/5,则代入上式可得t=10牛。

解法二:挂钩受三个力,由平衡条件可知:两个拉力(大小相等均为t)的合力f’与f大小相等方向相反。

以两个拉力为邻边所作的平行四边形为菱形。如图1-2所示,其中力的三角形△oeg与△adc相似,则: 得:

牛。想一想:若将右端绳a 沿杆适当下移些,细绳上张力是否变化?

提示:挂钩在细绳上移到一个新位置,挂钩两边细绳与水平方向夹角仍相等,细绳的张力仍不变。)

2、如图2-1所示,轻质长绳水平地跨在相距为2l的两个小定滑轮a、b上,质量为m的物块悬挂在绳上o点,o与a、b两滑轮的距离相等。在轻绳两端c、d分别施加竖直向下的恒力f=mg。先托住物块,使绳处于水平拉直状态,由静止释放物块,在物块下落过程中,保持c、d两端的拉力f不变。

1)当物块下落距离h为多大时,物块的加速度为零?

2)在物块下落上述距离的过程中,克服c端恒力f做功w为多少?

3)求物块下落过程中的最大速度vm和最大距离h?

分析与解:物块向下先作加速运动,随着物块的下落,两绳间的夹角逐渐减小。因为绳子对物块的拉力大小不变,恒等于f,所以随着两绳间的夹角减小,两绳对物块拉力的合力将逐渐增大,物块所受合力逐渐减小,向下加速度逐渐减小。

当物块的合外力为零时,速度达到最大值。之后,因为两绳间夹角继续减小,物块所受合外力竖直向上,且逐渐增大,物块将作加速度逐渐增大的减速运动。当物块下降速度减为零时,物块竖直下落的距离达到最大值h。

当物块的加速度为零时,由共点力平衡条件可求出相应的θ角,再由θ角求出相应的距离h,进而求出克服c端恒力f所做的功。

对物块运用动能定理可求出物块下落过程中的最大速度vm和最大距离h。

1)当物块所受的合外力为零时,加速度为零,此时物块下降距离为h。因为f恒等于mg,所以绳对物块拉力大小恒为mg,由平衡条件知:2θ=120°,所以θ=60°,由图2-2知:

h=l*tg30°=l1]

2)当物块下落h时,绳的c、d端均上升h’,由几何关系可得:h’=-l [2]

克服c端恒力f做的功为:w=f*h3]

由[1]、[2]、[3]式联立解得:w=(-1)mgl

3)出物块下落过程中,共有三个力对物块做功。重力做正功,两端绳子对物块的拉力做负功。两端绳子拉力做的功就等于作用在c、d端的恒力f所做的功。

因为物块下降距离h时动能最大。由动能定理得:mgh-2w4]

将[1]、[2]、[3]式代入[4]式解得:vm=

当物块速度减小为零时,物块下落距离达到最大值h,绳c、d上升的距离为h’。由动能定理得:mgh-2mgh’=0,又h’=-l,联立解得:h=。

3、如图3-1所示的传送皮带,其水平部分 ab=2米,bc=4米,bc与水平面的夹角α=37°,一小物体a与传送皮带的滑动摩擦系数μ=0.25,皮带沿图示方向运动,速率为2米/秒。若把物体a轻轻放到a点处,它将被皮带送到c点,且物体a一直没有脱离皮带。

求物体a从a点被传送到c点所用的时间。

分析与解:物体a轻放到a点处,它对传送带的相对运动向后,传送带对a的滑动摩擦力向前,则 a 作初速为零的匀加速运动直到与传送带速度相同。设此段时间为t1,则:

a1=μg=0.25x10=2.5米/秒2 t=v/a1=2/2.5=0.8秒。

设a匀加速运动时间内位移为s1,则:

设物体a在水平传送带上作匀速运动时间为t2,则。

设物体a在bc段运动时间为t3,加速度为a2,则:

a2=g*sin37°-μgcos37°=10x0.6-0.25x10x0.8=4米/秒2

解得:t3=1秒 (t3=-2秒舍去)

所以物体a从a点被传送到c点所用的时间t=t1+t2+t3=0.8+0.6+1=2.4秒。

4、如图4-1所示,传送带与地面倾角θ=37°,ab长为16米,传送带以10米/秒的速度匀速运动。在传送带上端a无初速地释放一个质量为0.5千克的物体,它与传送带之间的动摩擦系数为μ=0.

5,求:(1)物体从a运动到b所需时间,(2)物体从a 运动到b 的过程中,摩擦力对物体所做的功(g=10米/秒2)

分析与解:(1)当物体下滑速度小于传送带时,物体的加速度为α1,(此时滑动摩擦力沿斜面向下)则:

t1=v/α1=10/10=1米。

当物体下滑速度大于传送带v=10米/秒时,物体的加速度为a2,(此时f沿斜面向上)则:

即:10t2+t22=11 解得:t2=1秒(t2=-11秒舍去)

所以,t=t1+t2=1+1=2秒。

2)w1=fs1=μmgcosθs1=0.5x0.5x10x0.8x5=10焦。

w2=-fs2=-μmgcosθs2=-0.5x0.5x10x0.8x11=-22焦。

所以,w=w1+w2=10-22=-12焦。

想一想:如图4-1所示,传送带不动时,物体由皮带顶端a从静止开始下滑到皮带底端b用的时间为t,则:(请选择)

a. 当皮带向上运动时,物块由a滑到b的时间一定大于t。

b. 当皮带向上运动时,物块由a滑到b的时间一定等于t。

c. 当皮带向下运动时,物块由a滑到b的时间可能等于t。

d. 当皮带向下运动时,物块由a滑到b的时间可能小于t。

答案:(b、c、d)

5、如图5-1所示,长l=75cm的静止直筒中有一不计大小的小球,筒与球的总质量为4千克,现对筒施加一竖直向下、大小为21牛的恒力,使筒竖直向下运动,经t=0.5秒时间,小球恰好跃出筒口。求:

小球的质量。(取g=10m/s2)

分析与解:筒受到竖直向下的力作用后做竖直向下的匀加速运动,且加速度大于重力加速度。而小球则是在筒内做自由落体运动。小球跃出筒口时,筒的位移比小球的位移多一个筒的长度。

设筒与小球的总质量为m,小球的质量为m,筒在重力及恒力的共同作用下竖直向下做初速为零的匀加速运动,设加速度为a;小球做自由落体运动。设在时间t内,筒与小球的位移分别为h1、h2(球可视为质点)如图5-2所示。

由运动学公式得:

又有:l=h1-h2 代入数据解得:a=16米/秒2

又因为筒受到重力(m-m)g和向下作用力f,据牛顿第二定律:

f+(m-m)g=(m-m)a 得:

6、如图6-1所示,a、b两物体的质量分别是m1和m2,其接触面光滑,与水平面的夹角为θ,若a、b与水平地面的动摩擦系数都是μ,用水平力f推a,使a、b一起加速运动,求:(1)a、b间的相互作用力 (2)为维持a、b间不发生相对滑动,力f的取值范围。

分析与解:a在f的作用下,有沿a、b间斜面向上运动的趋势,据题意,为维持a、b间不发生相对滑动时,a处刚脱离水平面,即a不受到水平面的支持力,此时a与水平面间的摩擦力为零。

本题在求a、b间相互作用力n和b受到的摩擦力f2时,运用隔离法;而求a、b组成的系统的加速度时,运用整体法。

1)对a受力分析如图6-2(a)所示,据题意有:n1=0,f1=0

因此有:ncosθ=m1g [1] ,f-nsinθ=m1a [2]

由[1]式得a、b间相互作用力为:n=m1g/cosθ

2)对b受力分析如图6-2(b)所示,则:n2=m2g+ncosθ [3] ,f2=μn2 [4]

将[1]、[3]代入[4]式得: f2=μ(m1+ m2)g

取a、b组成的系统,有:f-f2=(m1+ m2)a [5]

由[1]、[2]、[5]式解得:f=m1g(m1+ m2)(tgθ-μm2

故a、b不发生相对滑动时f的取值范围为:0<f≤m1g(m1+ m2)(tgθ-μm2

想一想:当a、b与水平地面间光滑时,且又m1=m2=m时,则f的取值范围是多少?(0<f≤2mgtgθ=。

7、某人造地球卫星的高度是地球半径的15倍。试估算此卫星的线速度。已知地球半径r=6400km,g=10m/s2。

分析与解:人造地球卫星绕地球做圆周运动的向心力由地球对卫星的引力提供,设地球与卫星的质量分别为m、m,则:= 1]

又根据近地卫星受到的引力可近似地认为等于其重力,即:mg= [2]

1]、[2]两式消去gm解得:v===2.0x103 m/s

说明:n越大(即卫星越高),卫星的线速度越小。若n=0,即近地卫星,则卫星的线速度为v0==7.9x103m/s,这就是第一宇宙速度,即环绕速度。

8、一内壁光滑的环形细圆管,位于竖直平面内,环的半径为r(比细管的内径大得多。在圆管中有两个直径与细管内径相同的小球(可视为质点)。a球的质量为m1,b球的质量为m2。

它们沿环形圆管顺时针运动,经过最低点时的速度都为v0。设a球运动到最低点时,b球恰好运动到最高点,若要此时两球作用于圆管的合力为零,那么m1、m2、r与v0应满足的关系式是。

分析与解:如图7-1所示,a球运动到最低点时速度为v0,a球受到向下重力mg和细管向上弹力n1的作用,其合力提供向心力。那么,n1-m1g=m1 [1]

这时b球位于最高点,速度为v1,b球受向下重力m2g和细管弹力n2作用。球作用于细管的力是n1、n2的反作用力,要求两球作用于细管的合力为零,即要求n2与n1等值反向,n1=n2 [2], 且n2方向一定向下,对b球:n2+m2g=m2 [3]

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