高中物理典型易错试题分析

90zcx90zcx高中物理典型易错试题分析万有引力定律警示易错试题典型错误之一：错误地认为做椭圆运动的卫星在近地点和远地点的轨道曲率半径不同。例1、某卫星沿椭圆轨道绕行星运行，近地点离行星中心的距离是a,远地点离行星中心的距离为b,若卫星在近地点的速率为Va,则卫星在远地点时的速率Vb多少？错解：卫星运行所受的万有引力提供向心力，在近地点时，有aVmaMmGa22，在远地点时有bVmbMmGb22，上述两式相比得abVVba，故abVbaV。分析纠错：以上错误在于认为做椭圆运动的卫星在近地点和远地点的轨道曲率半径不同。实际做椭圆运动的卫星在近地点和远地点的轨道曲率半径相同，设都等于R。所以，在近地点时有RVmaMmGa22，在远地点时有RVmbMmGb22，上述两式相比得abVVba，故abVbaV。典型错误之二：利用错误方法求卫星运动的加速度的大小。例2、发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图20所示。则在卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是：A、卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率。B、卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度。C、卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度。D、卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度。错解：因为rVmmrrMmG222，所以V=rGM，3rGM，即B选项正确，A选项错误。因为卫星在轨道1上经过Q点时的速度等于它在轨道2上经过Q点时的速度，而在Q点轨道的曲率半径1rr2,所以121rVa222rVa，即C选项正确。分析纠错：B选项正确，但C选项错误。根据牛顿第二定律可得2rGMmFa，即卫星的加速度a只与卫星到地心的距离r有关，所以C选项错误，D选项正确。典型错误之三：错误认为卫星克服阻力做功后，卫星轨道半径将变大。例3、一颗正在绕地球转动的人造卫星，由于受到阻力作用则将会出现：A、速度变小；B、动能增大；C、角速度变小；D、半径变大。PQ123图2090zcx90zcx错解：当卫星受到阻力作用时，由于卫星克服阻力做功，故动能减小，速度变小，为了继续环绕地球，由于卫星速度rGMV可知，V减小则半径R必增大,又因rV，故ω变小,可见应该选A、C、D。分析纠错：当卫星受到阻力作用后，其总机械能要减小，卫星必定只能降至低轨道上飞行，故R减小。由rGMV可知，V要增大，动能、角速度也要增大。可见只有B选项正确。典型错误之四：混淆稳定运动和变轨运动例4、如图21所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运动的3颗卫星，下列说法正确的是：A．b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度；B．b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度；C．c加速可追上同一轨道上的b，b减速可等候同一轨道上的c；D．a卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，其线速度将增大。错解：c加速可追上b，错选C。分析纠错：因为b、c在同一轨道上运行,故其线速度大小、加速度大小均相等。又b、c轨道半径大于a的轨道半径，由rGMV/知，Vb=VcVa,故A选项错；由加速度a=GM/r2可知ab=acaa,故B选项错。当c加速时，c受到的万有引力Fmv2/r，故它将偏离原轨道做离心运动；当b减速时，b受到的万有引力Fmv2/r,故它将偏离原轨道做向心运动。所以无论如何c也追不上b，b也等不到c，故C选项错。对这一选项，不能用rGMV/来分析b、c轨道半径的变化情况。对a卫星，当它的轨道半径缓慢减小时，在转动一段较短时间内，可近似认为它的轨道半径未变，视为稳定运行，由rGMV/知，r减小时V逐渐增大，故D选项正确。典型错误之五：混淆连续物和卫星群例5、根据观察，在土星外层有一个环，为了判断环是土星的连续物还是小卫星群。可测出环中各层的线速度V与该层到土星中心的距离R之间的关系。下列判断正确的是：A、若V与R成正比，则环为连续物；B、若V2与R成正比，则环为小卫星群；C、若V与R成反比，则环为连续物；D、若V2与R成反比，则环为小卫星群。错解：选BD。分析纠错：连续物是指和天体连在一起的物体，其角速度和天体相同，其线速度V与r成正比。而对卫星来讲，其线速度rGMV/，即V与r的平方根成反比。由上面分析可知，连续物线速度V与r成正比；小卫星群V2与R成反比。故选A、D。bac地球图2190zcx90zcx典型错误之七：物理过程分析不全掉解。例7、如图23所示，M为悬挂在竖直平面内某一点的木质小球，悬线长为L，质量为m的子弹以水平速度V0射入球中而未射出，要使小球能在竖直平面内运动，且悬线不发生松驰，求子弹初速度V0应满足的条件。错解1:gLmMmV50错解2:gLmMmV20分析纠错：子弹击中木球时，由动量守恒定律得：mV0=(m+M)V1下面分两种情况：（1）若小球能做完整的圆周运动，则在最高点满足：LVMmgMm/)()(22由机械能守定律得：gLMmVMmVMm)(2)(21)(212122由以上各式解得：gLmMmV50.(2)若木球不能做完整的圆周运动，则上升的最大高度为L时满足gLMmVMm)()(2121解得：gLmMmV20.所以，要使小球在竖直平面内做悬线不松驰的运动，V0应满足的条件是：gLmMmV50或gLmMmV20但是，审题时不少学生对上述的两个物理过程分析不全，不是把物理过程（1）丢掉，就是把物理过程（2）丢掉。机械能警示易错试题典型错误之一：错误认为“人做功的计算”与“某个具体力做功的计算”相同。人做的功就是人体消耗化学能的量度，不少学生错误认为只是人对其它物体作用力所做的功。例26、质量为m1、m2的两物体，静止在光滑的水平面上，质量为m的人站在m1上用恒力F拉绳子，经过一段时间后，两物体的速度大小分别为V1和V2，位移分别为S1和S2，如图25A．FS2B．F(S1+S2)C．211222)(2121VmmVmD．22221Vm错解：人所做的功等于拉力F对物体m2所做的功W=F·S2，由动能定理可得：LV0图23m1图25m2m90zcx90zcx222221VmFS即AC正确。析纠错：根据能量守恒可知，人通过做功消耗的化学能将全部转化为物体m1和m2的动能以及人的动能。所以人做的功的大小等于2112221)(2121)(VmmmVSSF即B、D两选项正确。典型错误之二：混淆注意“相对位移”与“绝对位移”。功的计算公式中，S为力的作用点移动的位移，它是一个相对量，与参照物选取有关，通常都取地球为参照物，这一点也是学生常常忽视的，致使发生错误。例27、小物块位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水平地面上(如图26所示)，从地面上看，在小物块沿斜面下滑的过程中，斜面对小物块的作用力。(A)垂直于接触面，做功为零；(B)垂直于接触面，做功不为零；(C)不垂直于接触面，做功不为零；(D)不垂于接触面，做功不为零。错解：斜面对小物块的作用力垂直于接触面，作用力与物体的位移垂直，故做功为零。即A选项正确。分析纠错：小物块A在下滑过程中和斜面之间有一对相互作用力F和F'，如图27所示。如果把斜面B固定在水平桌面上，物体A的位移方向和弹力方向垂直，这时斜面对物块A不做功。但此题告诉的条件是斜劈放在光滑的水平面上，可以自由滑动。此时弹力方向仍然垂直于斜面，但是物块A的位移方向却是从初位置指向终末位置。如图27所示，弹力和位移方向不再垂直而是成一钝角，所以弹力对小物块A做负功，即B选项正确。典型错误之三：混淆“杆的弹力方向”与“绳的弹力方向”。绳的弹力是一定沿绳的方向的，而杆的弹力不一定沿杆的方向。所以当物体的速度与杆垂直时，杆的弹力可以对物体做功。例28、如图28所示，在长为L的轻杆中点A和端点B各固定一质量均为m的小球，杆可绕无摩擦的轴O转动，使杆从水平位置无初速释放摆下。求当杆转到竖直位置时，轻杆对A、B两球分别做了多少功?错解：由于杆的弹力总垂直于小球的运动方向，所以轻杆对A、B两球均不做功。分析纠错：设当杆转到竖直位置时，A球和B球的速度分别为VA和VB。如果把轻杆、地球、两个小球构成的系统作为研究对象，那么由于杆和小球的相互作用力做功总和等于零，故系统机械能守恒。若取B的最低点为零重力势能参考平面，可得：2mgL=mgLmVmVBA21212122又因A球对B球在各个时刻对应的角速度相同,故VB＝2VA由以上二式得：512,53gLVgLVBA.图26PQ图27PQFF’OAB图28VAVB90zcx90zcx根据动能定理，可解出杆对A、B做的功。对于A有WA+mgL/2=221AmV-O，所以WA=－2.0mgL.对于B有WB+mgL=0212BmV，所以WB=0.2mgL.典型错误之四：混淆作用力做功与反作用力做功的不同。作用力和反作用是两个分别作用在不同物体上的力，因此作用力的功和反作用力的功没有直接关系。作用力可以对物体做正功、负功或不做功，反作用力也同样可以对物体做正功、负功或不做功。例29、下列是一些说法：①一质点受两个力作用且处于平衡状态(静止或匀速)，这两个力在同一段时间内的冲量一定相同;②一质点受两个力作用且处于平衡状态(静止或匀速)，这两个力在同一段时间内做的功或者都为零，或者大小相等符号相反;③在同样的时间内，作用力和反作用力的功大小不一定相等，但正负号一定相反;④在同样的时间内，作用力和反作用力的功大小不一定相等，但正负号也不一定相反;以上说法正确的是A．①②B．①③②C．②③D．②④错解：认为“在同样的时间内,作用力和反作用力的功大小不一定相等,但正负号一定相反”而错选B。分析纠错：说法○1不正确，因为处于平衡状态时，两个力大小相等方向相反，在同一段时间内冲量大小相等，但方向相反。由恒力做功的知识可知，说法○2正确。关于作用力和反作用力的功要认识到它们是作用在两个物体上，两个物体的位移可能不同，所以功可能不同，说法○3不正确，说法○4正确。正确选项是D。典型错误之五：忽视机械能的瞬时损失。例30、一质量为m的质点，系于长为R的轻绳的一端，绳的另一端固定在空间的O点，假定绳是不可伸长的、柔软且无弹性的。今把质点从O点的正上方离O点的距离为R98的O1点以水平的速度gRV430抛出，如图29所示。试求；（1）轻绳即将伸直时，绳与竖直方向的夹角为多少？（2）当质点到达O点的正下方时，绳对质点的拉力为多大？错解：很多同学在求解这道题时，对全过程进行整体思维，设质点到达O点的正下方时速度为V,根据能量守恒定律可得：22021)98(21mVRRmgmV根据向心力公式得：RVmmgT2，解得：mgT1441934.V0O1ROθ图2990zcx90zcx分析纠错：上述解法是错误的。这些同学对物理过程没有弄清楚，忽视了在绳被拉直瞬时过程中机械能的瞬时损失。其实质点的运动可分为三个过程：第一过程：质点做平抛运动。设绳即将伸直时，绳与竖直方向的夹角为，如图30所示，则sin0RtV，cos98212RRgt，其中gRV430联立解得gRt34,2。第二过程：绳绷直过程。绳棚直时，绳刚好水平，如图30所示.由于绳不可伸长，故绳绷直时，V0损失，质点仅有速度V⊥，且gRgtV34。第三过程：小球在竖直平面内做圆周运动。设质点到达O点正下方时，速度为V′，根据机械能守恒守律有：RmgmVmV22/2121设此时绳对质点的拉力为T，则RVmmgT2/，联立解得：mgT943。动量警示易错试题典型错误之一、忽视动量守恒定律的系统性动量守恒定律描述的对象是由两个以上的物体构成的系统，研究的对象具有系统性，若在作用前后丢失任一部分，在解题时都会得出错误的结论。例29、一门旧式大炮在光滑的平直轨道上以V=5m/s的速度匀速前进