高中物理难题

1测试题难题15题赏析1．(盐城一调)如图所示，斜劈A静止放置在水平地面上。质量为m的物体B在外力F1和F2的共同作用下沿斜劈表面向下运动。当F1方向水平向右，F2方向沿斜劈的表面向下时斜劈受到地面的摩擦力方向向左。则下列说法中正确的是ABA．若同时撤去F1和F2，物体B的加速度方向一定沿斜面向下B．若只撤去F1，在物体B仍向下运动的过程中，A所受地面摩擦力方向可能向右C．若只撤去F2，在物体B仍向下运动的过程中，A所受地面摩擦力方向可能向右D．若只撤去F2，在物体B仍向下运动的过程中，A所受地面摩擦力不变2．（扬州期末）如图所示，L1和L2为平行的虚线，L1上方和L2下方都是垂直纸面向里的磁感应强度相同的匀强磁场，AB两点都在L2上．带电粒子从A点以初速v与L2成300斜向上射出，经过偏转后正好过B点，经过B点时速度方向也斜向上，不计重力，下列说法中正确的是ABA．带电粒子经过B点时的速度一定跟在A点的速度相同B．若将带电粒子在A点时的初速度变大（方向不变）它仍能经过B点C．若将带电粒子在A点时初速度方向改为与L2成600角斜向上，它就不一定经过B点D.粒子一定带正电荷感悟与反思：AB选项考查基本知识，C选项考查这种运动的周期性，也能检查学生的错误思维定势。4．(扬州期末15分)如图所示，一边长L=0.2m，质量m1=0.5kg，电阻R=0.1Ω的正方形导体线框abcd，与一质量为m2=2kg的物块通过轻质细线跨过两定滑轮相连。起初ad边距磁场下边界为d1=0.8m，磁感应强度B=2.5T，磁场宽度d2=0.3m，物块放在倾角θ=53°的斜面上，物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5。现将物块由静止释放，经一段时间后发现当ad边从磁场上边缘穿出时，线框恰好做匀速运动。（g取10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6）求：（1）线框ad边从磁场上边缘穿出时绳中拉力的功率；（2）线框刚刚全部进入磁场时速度的大小；（3）整个运动过程中线框产生的焦耳热。解：（1）由于线框匀速出磁场，则对m2有：0cossin22Tgmgm得T=10N……2分对m1有：01BILgmT又因为RBLvI联立可得：smRLBgmgmv/2)cos(sin2212……2分所以绳中拉力的功率P=Tv=20W……2分（2）从线框刚刚全部进入磁场到线框ad边刚要离开磁场，由动能定理得KEvmmLdgmLdgmgm22121222)(21)())(cossin(……3分且2021)(21vmmEk解得v0=5103=1.9m/s……2分1,3,51,3,5F1F22（3）从初状态到线框刚刚完全出磁场，由能的转化与守恒定律可得2212112122)(21)())(cossin(vmmQLddgmLddmgm……3分将数值代入，整理可得线框在整个运动过程中产生的焦耳热为：Q=1.5J……1分感悟与反思：第一问学生往往错误地应用整体法而得出错误答案；第二问有两种解法，一是利用能量转化与守恒，二是纯粹用运动学方法解，但必须正确隔离两个物体；第三问似与第二问考点重复，删去也可。5．（如东启东期中联考13分）如图所示，一轻绳绕过无摩擦的两个轻质小定滑轮O1、O2和质量mB=m的小球连接，另一端与套在光滑直杆上质量mA=m的小物块连接，已知直杆两端固定，与两定滑轮在同一竖直平面内，与水平面的夹角θ=60°，直杆上C点与两定滑轮均在同一高度，C点到定滑轮O1的距离为L，重力加速度为g，设直杆足够长，小球运动过程中不会与其他物体相碰．现将小物块从C点由静止释放，试求：（1）小球下降到最低点时，小物块的机械能（取C点所在的水平面为参考平面）；（2）小物块能下滑的最大距离；（3）小物块在下滑距离为L时的速度大小．解：（1）设此时小物块的机械能为E1．由机械能守恒定律得1(sin)(13/2)BEmgLLmgL（3分）（2）设小物块能下滑的最大距离为sm，由机械能守恒定律有sinAmBBmgsmgh增（2分）而22(cos)(sin)mBhsLLL增（1分）代入解得4(13)msL；（2分）（3）设小物块下滑距离为L时的速度大小为v，此时小球的速度大小为vB，则cosBvv（1分）2211sin22ABBAmgLmvmv（2分）解得2035gLv（2分）感悟与反思：本题要求正确判断CO1长度是现变短后变长，从而知道小球是先上升后下降，CO垂于杆时小球速度为零；物块速度为零时小球速度也为零。最后一问要求学生正确处理A、B两物体之间的速度关系，即两者沿绳速度相等。综合考查了运动分析、能量守恒定律、运动的合成与分解等知识。学生对第一问难以上手，所以本题三问的区分度并不好。6．（盐城一调10分）中国“嫦娥一号”绕月探测卫星完成三次近月制动后，成功进入周期T=127min、高度h=200km的近月圆轨道。（1）已知月球半径为R=1.72×106m，求卫星在高度200km的圆轨道上运行的速度υ和轨道处的重力加速度g。（2）“嫦娥一号”轨道的近月点到月球球心的距离r近=193km，远月点到月球球心的距离r远=194km。张明、王玉两同学利用不同方法分别计算出卫星经过近月点时速度v近、近月点到月球球心的距离r近和经过远月点时速度υ远、远月点到月球球心的距离r远的关系。θCmBO1mAO23张明的方法：mυ2近r近＝GMmr2近mυ2远r远＝GMmr2远由(1)、(2)得υ－υ＝GMr近r远(r－r)＝g(r－r)王玉的方法：12mυ－12mυ＝mg(r－r)得υ－υ＝2g(r－r)请分别对这两个同学的计算方法作一评价，并估算从远月点到近月点卫星动能的增量。（卫星质量为1650kg，结果保留两位有效数字）解：⑴υ=ThR)(2①υ=601271092.114.326=1.6×103(m/s)②由υ=)(hRg得：③g=hR2=6231092.1)106.1(=1.3(m/s)④⑵张明的思路方法错误，王玉的方法正确，但所列方程式是错误的。⑤由动能定理得：ΔEk=mg(r远－r近)=1650×1.3×(1.94－1.93)×105=2.1×106(J)⑥评分标准：②③④各1分，①⑤2分，⑥3分。感悟与反思：第一问考查基本知识；第二问立意很好，将实际的椭圆运动和两个独立的圆周运动放在一起让学生辨析，抓住了教师教学和学生学习过程中的常见缺漏。学生大多只是抓住“1千米差别”大做文章，而不能发现本质问题。对第二问，好的学生也可能用引力势能公式计算，这也较好，但题目要求估算，还是题给解法好些。7．（盐城一调12分）如图所示，在直角坐标系的原点O处有一放射源，向四周均匀发射速度大小相等、方向都平行于纸面的带电粒子。在放射源右边有一很薄的挡板，挡板与xoy平面交线的两端M、N与原点O正好构成等腰直角三角形。已知带电粒子的质量为m，带电量为q，速度为υ，MN的长度为L。（1）若在y轴右侧加一平行于x轴的匀强电场，要使y轴右侧所有运动的粒子都能打到挡板MN上，则电场强度E0的最小值为多大？在电场强度为E0时，打到板上的粒子动能为多大?（2）若在整个空间加一方向垂直纸面向里的匀强磁场，要使板右侧的MN连线上都有粒子打到，磁场的磁感应强度不能超过多少(用m、υ、q、L表示)?若满足此条件，放射源O向外发射出的所有带电粒子中有几分之几能打在板的左边?解：⑴由题意知，要使y轴右侧所有运动粒子都能打在MN板上，其临界条件为：沿y轴方向运动的粒子作类平抛运动，且落在M或N点。MO′=21L=υt①a=mqE0②OO′=21L=21at2③υ1υ2xyOMNＯ′4解①②③式得E0=Lqm24④由动能定理知qE0×21L=Ek－221m⑤解④⑤式得Ek=225m⑥⑵由题意知，要使板右侧的MN连线上都有粒子打到，粒子轨迹直径的最小值为MN板的长度L。R0=21L=0qBm⑦B0=qLm2⑧放射源O发射出的粒子中，打在MN板上的粒子的临界径迹如图所示。∵OM=ON，且OM⊥ON∴OO1⊥OO2∴υ1⊥υ2∴放射源O放射出的所有粒子中只有41打在MN板的左侧。评分标准：①②③④⑤⑥各1分，⑦⑧各2分，第2问的第二部分的文字叙述正确得2分。感悟与反思：本题总体较难。第一问考查带电粒子在电场中的偏转，为基本要求；第二问的第一种情形学生很多看不清题目，错误理解为从左侧打板，第二种情形中学生受熟题影响，只知道相切这种临界情况，而不知道应该按照旋转半径大于L/2考虑。另外，学生不能熟练进行圆的旋转、缩放，束手无策，也是高三复习中的难点问题，需要切实突破。全题大多学生只能做出第一问。9．（如东启东期中联考14分）如图所示，可视为质点的三物块A、B、C放在倾角为300、长L=2m的固定斜面上，物块与斜面间的动摩擦因数μ＝7380，A与B紧靠在一起，C紧靠在固定挡板上，三物块的质量分别为mA＝0.80kg、mB＝0.64kg、mC＝0.50kg，其中A不带电，B、C的带电量分别为qB＝＋4.0×10-5C、qC＝＋2.0×10-5C且保持不变，开始时三个物块均能保持静止且与斜面间均无摩擦力作用．如果选定两点电荷在相距无穷远处的电势能为0，则相距为r时，两点电荷具有的电势能可表示为12pqqEkr．现给A施加一平行于斜面向上的力F，使A在斜面上作加速度a＝1.5m/s2的匀加速直线运动，经过时间t0，力F变为恒力，当A运动到斜面顶端时撤去力F．已知静电力常量k＝9.0×109N·m2／C2，g＝10m/s2．求：（1）未施加力F时物块B、C间的距离；（2）t0时间内A上滑的距离；（3）t0时间内库仑力做的功；（4）力F对A物块做的总功．解：（1）A、B、C处于静止状态时，设B、C间距离为L1，则C对B的库仑斥力υ1υ2xyOMNO1O25021CBkqqFL（1分）以A、B为研究对象，根据力的平衡0)sin30ABFmmg0（（1分）联立解得L1=1.0m（1分）（2）给A施加力F后，A、B沿斜面向上做匀加速直线运动，C对B的库仑斥力逐渐减小，A、B之间的弹力也逐渐减小．经过时间t0，B、C间距离设为L2，A、B两者间弹力减小到零，此后两者分离，力F变为恒力．则t0时刻C对B的库仑斥力为022CBkqqFL①（1分）以B为研究对象，由牛顿第二定律有000sin30cos30BBBFmgmgma②（1分）联立错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。解得L2=1.2m则t0时间内A上滑的距离21Δ0.2mLLL（1分）（3）设t0时间内库仑力做的功为W0，由功能关系有1212012qqqqWkkLL（1分）代入数据解得01.2JW③（1分）（4）设在t0时间内，末速度为v1，力F对A物块做的功为W1，由动能定理有21011()2GfAB④（1分）而0()sin30GABWmmgL⑤0()cos30fABWmmgL⑥212ΔvaL⑦（1分）由③~⑦式解得11.05WJ（1分）经过时间t0后，A、B分离，力F变为恒力，对A由牛顿第二定律有00sin30cos30AAAFmgmgma⑧（1分）力F对A物块做的功22()WFLL⑨由⑧⑨式代入数据得25JW（1分）则力F对A物块做的功126.05J（1分）感悟与反思：本题的设计属于陈题翻新。这类的老陈题多为重力势能与弹性势能结合，加考匀变速运动中的变量（受力）分析，本题用电势能代替弹性势能，保留重力的分立代替原重力。考查功能很直接：一是考查学生能否用熟悉的方法解决相似问题的能力，二是能否综合应用几乎全部力学规律（匀变速运动、牛顿第二定律、能量守恒定律）解决问题，不失为一道立意鲜明难度适当的好的综合题。11．（南通市一调15分）如图甲，相距为L的光滑平行金属导轨水平放置，导轨一部分处在垂直导轨平面的匀强磁场中，oo/为磁场边界，磁感应强度为