高考物理测试题2

主干知识梳理

 

　　　　　　　 

本专题的教学安排

本专题共两个课时：第一课时：单个物体在恒力作用下的直线运动，第二课时：两个或多个物体在恒力作用下的运动

恒力作用下的直线运动是历年来高考的热点，它不仅涉及到力学中的匀变速直线运动和对物体的受力分析以及牛顿定律的应用，还涉及到带电粒子在电场、磁场以及复合场中的运动问题。近几年的高考题中有速度、位移、加速度的矢量的选择题，也有对速度、位移、加速度的计算公式的考查，特别是运用牛顿定律解决传送带问题，带电粒子在电磁场中的运动的综合题。

主要考点在以下几个方面：

1、　 速度、位移、加速度的矢量的选择题，也有对速度、位移、加速度的计算公式运用

2、　 匀变速直线运动的比例式的应用

3、　 直线运动的追击相遇问题

4、　 灵活运用牛顿第二定律和运动学公式解决问题的综合能力

5、　 利用直线运动的图象分析和解决问题

6、　 带电粒子在电场中的运动和牛顿第二定律结合，把电场和力学知识结合起来考查学生的能力

第1课时：单个物体在恒力作用下的直线运动

一、方法指导

力是改变物体运动状态的原因，即力是改变物体的速度的原因

（1）　　　　 当物体受到的合外力与物体的初速度方向共线时，物体做直线运动。若同向则物体做加速运动，若反向则物体做减速运动

（2）　　　　 物体在恒力的作用下的直线运动，是匀变速直线运动。典型的匀变速运动有：①只受重力作用的物体的自由落体运动和竖直上抛运动;②带电粒子在匀强电场中由静止开始被加速,或带电粒子沿着平行于电场方向射入电场中的运动;③静止或运动的物体只要所受的外力恒定,且合力的方向与初速度的方向一致,物体就做匀变速运动.

（3）　　　　 研究直线运动的基本的方法是动力学的观点,即运用牛顿运动定律和运动学公式.许多问题需要用功能关系、能量守恒及动量的关系去解决。

（4）　　　　 带电粒子在电场中的直线运动问题在与力学知识的结合中巧妙的把电场的概念、牛顿运动定律、功能关系等联系命题，对学生能力有较好的测试作用，另外平行板电容器也是一个命题频率较高的知识点。

 （一）匀变速运动

例1、A、B两质点的运动情况在v-t图中，由A、B表示，下述正确的是

A．t=1s时，B质点运动方向发生改变

B．t=2s时，A、B两质点间距一定等于2m

C．A、B同时从静止出发，朝相反方向运动

D．t=4s时A、B相遇

（二）在重力场中的直线运动

例题2.如图所示，传送带与地面倾角θ=37°，从A→B长度为16m，传送带以l0m／s的速率逆时针转动．在传送带上端A无初速度地放一个质量为0.5kg的物体，它与传送带之间的动摩擦因数为0.5．求物体从A运动到B需时间是多少?(sin37°=0.6，cos37°=0.8)

（三）电磁场中的直线运动

带电粒子在电场中的直线运动问题，实质是在电场中处理力学问题，因此分析的方法和力学基本相同。主要的题型：带电粒子在电场中的加速运动和减速运动，与牛顿第二定律结合，把电场和力学知识结合起来考查学生的能力。同时还要把动量和能量的知识综合考查。

例题3、质量为m，电量为+q的小球以初速度v₀以与水平方向成θ角射出，如图2-1-3所示，如果在某方向加上一定大小的匀强电场后，能保证小球仍沿v₀方向做直线运动，试求所加匀强电场的最小值，加了这个电场后，经多长时间速度变为零?

例4、为研究静电除尘，有人设计了一个盒状容器，容器侧面是绝缘的透明有机玻璃，它的上下底面是面积A=0.04m²的金属板，间距L=0.05m，当连接到U=2500V的高压电源正负两极时，能在两金属板间产生一个匀强电场，如图2-1-5所示。现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内，每立方米有烟尘颗粒10¹³个，假设这些颗粒都处于静止状态，每个颗粒带电量为q=+1.0×10^-17C，质量为m=2.0×10^-15kg，不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力，并忽略烟尘颗粒所受重力。求合上电键后：⑴经过多长时间烟尘颗粒可以被全部吸附？⑵除尘过程中电场对烟尘颗粒共做了多少功？⑶经过多长时间容器中烟尘颗粒的总动能达到最大？

例5、图2-1-6中a₁b₁c₁d₁和a₂b₂c₂d₂为在同一竖直平面内的金属导轨，处在磁感强度B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨所在平面（纸面）向里。导轨的a₁b₁段与a₂b₂段是竖直的，距离为l₁；c₁d₁段与c₂d₂段也是竖直的，距离为l₂。x₁y₁与x₂y₂为两根用不可伸长的绝缘轻线相连的金属细杆，质量分别为m₁、m₂，它们都垂直于导轨并与导轨保持光滑接触。两杆与导轨构成的回路的总电阻为R。F为作用与金属杆x₁y₁上竖直向上的恒力。已知两杆运动到图示位置时，已匀速向上运动，求此时作用于两杆的重力的功率的大小和回路电阻上的热功率

例3解：由题知小球在重力和电场力作用下沿v₀方向做直线运动，可知垂直v₀方向上合外力为零，或者用力的分解或力的合成方法，重力与电场力的合力沿v₀所在直线.

建如图2-1-4所示坐标系，设场强E与v₀成φ角，则受力如图：

由牛顿第二定律可得

Eqsinφ-mgcosθ=0　　　　　　　　　　 ①

Eqcosφ-mgsinθ=ma　　　　　　　　　　②

由①式得：E=mgcosθ／qsinφ　　　　　 ③

由③式得：φ＝90°时，E最小为

E_min＝mgcosθ／q

其方向与v₀垂直斜向上

将φ＝90°代入②式可得a＝－gsinθ

即在场强最小时，小球沿v₀做加速度

为a＝－gsinθ的匀减速直线运动，设运动

时间为t时速度为0，则：0＝v₀－gsinθt

可得：t=

例4解：⑴当最靠近上表面的烟尘颗粒被吸附到下板时，烟尘就被 全部吸附。烟尘颗粒受到的电场力F=qU/L，L=at²/2=qUt²/2mL，故t=0.02s

⑵W=NALqU/2=2.5×10^-4J

⑶设烟尘颗粒下落距离为x，则当时所有烟尘颗粒的总动能

E_K=NA(L-x) mv²/2= NA(L-x)  qUx/L，当

x=L/2时E_K达最大，而x=at₁²/2，故t₁=0.014s

4、 P＝ R（m₁＋m₂）g

Q＝[]²R

例5解：这是一道学科内部综合试题，涉及到电磁感应、安培力、等效电路及牛顿第二定律。要求考生综合上述知识，认真处理双杆问题，找出物理量之间的关系，两杆可当成连接体问题处理。两杆都相当于等效电源，但有效切割长度不同，所以产生的感应电动势不同，有必要画出等效电路，求出感应电流大小。最终两杆都达到匀速状态，处理方法有两种：
　　一、整体法：整体受外力：两杆重力及两杆安培力，列平衡方程；
　　二、隔离法：隔离两杆，分别列平衡方程。
　　以上可求出感应电流I及末速度v的大小，即可求出两杆重力的瞬时功率及回路电阻的热功率。
　　答案：(18分)
　　设杆向上运动的速度为v，因杆的运动，两杆与导轨构成的回路的面积减少，从而磁通量也减少。由法拉第电磁感应定律，
　　回路中的感应电动势的大小： =B()v　 ①
　　回路中的电流： 　　　　　　　　　　　②　 电流沿顺时针方向。
　　两金属杆都要受到安培力作用，
　　作用于杆x_ly_l的安培力为：　 　　 ③　 方向向上
　　作用于杆x₂y₂的安培力为： 　f₂ = 　　　④　 方向向下
　　当杆做匀速运动时，根据牛顿第二定律有：
　　F-m_lg-m₂g+f₁-f₂=0　 　　　　　　　　　　　⑤

　　解以上各式，得： 　　　 ⑥
　　 　　　　　　　　　　 ⑦
　　作用于两杆的重力的功率的大小：P=(m₁+m₂)gv　⑧
　　电阻上的热功率的大小：　　　 P_Q=I²R　 　　 ⑨
　　由⑥、⑦、⑧、⑨式，可得：
　　 　
　　
　　点评：
　　本题最大优点在于力、电、磁的综合应用，考查考生的综合分析能力。要充分掌握高中物理两大基本观点：力学观点、能量观点，这是解决问题的基本途径。有的考生　 认为此题计算复杂，其实不然，应学会分步考虑，最后写出通式的良好运算习惯，此题对中等考生有一定区分度。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

物理高考测试题2

1、气球以5m/s的速度由地面匀速上升，经过30s后从气球上自行脱落一小物体，物体自脱落到地面所需时间为（不计空气阻力，g=10m/s²）

A.6s　　　　B.s　　　C.7s　　　　D.条件不足，无法确定　

2、一个物体做初速度为零的匀加速直线运动，在t时间内经过的位移为s，设其通过前s/2用的时间为，通过后s/2的时间为，则（ ）

A． 　B．

C． D．

3、如图所示，传送带与水平面夹角为37⁰，并以V=10m/s的速度运行，在传送带的A端轻轻地放一小物体，若已知传送带与物体间的动摩擦因数为0.5，传送带A到B端的距离为16m，则小物体从A端运动到B端所需的时间可能是(g=10m/s²)

A.1.8s　　 　　B.2s 　　 C.2.1s  D.4.0s

4、如图所示，ad、bd、cd是竖直面内三根固定的光滑细杆，a、b、c、d 位于同一圆周上， a点为圆周的最高点，d点为最低点。每根杆上都套着一个小滑环（图中未画出），三个滑环分别从 a、b、c处释放（初速为0），用t_1、、、t_2、、t₃ 依次表示各滑环到达d所用的时间，则

A．t₁ <t₂ <t₃　　　　 B．t_1、>_、t_2、>t₃C．t₃ > t_1、>t_2、 D．t₁=_、t_2、=t₃

5、物体静止在光滑水平面上，先对物体施一水平向右的恒力F₁，经ts后撤去F₁，立即再对它施一水平向左的恒力F₂,又经t后物体回到出发点，

（1）F₁和F₂的大小关系是

A.　F₁=F₂　 　B. F₂=2 F₁C. F₂＝3F₁　　D. F₂＝5F₁

（2）在这一过程中，F₁, F₂对物体做功W₁,W₂之间的关系是（）

A.  W₁=W₂　　　B. W₂=2 W₁C. W₂ =3W₁　　 D. W₂=5W₁

 6．如图所示，在一足够大的电场强度为E的匀强电场中，有一带负电的粒子(重力不计)，以速度V₀从A点射入电场，V₀的方向与E同向，粒子在电场中的加速度为a，经过时间t电场突然变为反向，但场强大小不变，又过一段时间带电粒子恰好回到A点速度为零，粒子回到A点时电场消失，则粒子在返回A点的过程中的最大速率为

A．　　　　B．　　C．　　D．

7、带电小球沿直线ab斜向上穿越水平的匀强电场，如图2-1-19,此空间同时存在着由b向a方向的匀强磁场，下列说法中错误的是

A. 若小球带负电，则电场方向水平向右

  B. 小球一定做匀减速直线运动

  C. 不论小球带何种电荷，电势能总是增加的

D. 小球可能沿ab方向做匀速运动

8.一负电荷仅受电场力作用,从电场中的A点运动到B点,在此过程中该电荷做初速度为零的匀加速直线运动,则A、B两点的电场强度E_A、E_B和该电荷在A、B两点的电势能ε_A和ε_B之间的关系为：

A。E_A、＞E_B B．E_A、＜E_B C．ε_A＞ε_B　　　　  D．ε_A=ε_B

9、如图带正电的物体刚好能沿绝缘体斜面匀速下滑，则下列说法正确的是：

A.若在此空间加竖直向下的匀强电场，物体仍能匀速下滑

B.若在此空间加竖直向下的匀强电场，物体将加速下滑

C.若在此空间加垂直纸面向里的匀强磁场，物体仍能匀速下滑

D.若在此空间加垂直纸面向里的匀强磁场，物体将加速下滑

10．铁路上使用一种电磁装置向控制中心传输信号以确定火车的位置，能产生匀强磁场的磁铁，被安装在火车首节车厢下面，如图甲所示(俯视图)，当它经过安放在两铁轨间的线圈时，便会产　生一电信号，被控制中心接收，当火车通过线圈时，若控制中心接收到的线圈两端的电压信号为如图乙所示，则说明火车在做

A．匀速直线运动　　 B．匀加速直线运动　C．匀减速直线运动 D．加速度逐渐增大的变加速直线运动

11、_{一弹簧秤的秤盘质量m1=1．5kg，盘内放一质量为m2=10．5kg的物体P，弹簧质量不计，其劲度系数为k=800N/m，系统处于静止状态，如图2-1-14所示。现给P施加一个竖直向上的力F，使P从静止开始向上做匀加速直线运动，已知在最初0．2s内F是变化的，在0．2s后是恒定的，求F的最大值和最小值各是多少？（g=10m/s2）}

12.如图甲所示，一正方形金属线框位于有界匀强磁场区域内，线框的右边紧贴着边界，t=0时刻对线框施加一水平向右的外力F，让线框从静止开始做匀加速直线运动穿出磁场；乙图为外力F随时间变化的图像．若线框质量m、电阻R及图像中的F₀、t₀均为已知量，则

根据上述条件，请你求出两个电磁学物理量．写出必要的计算过程

13、水平传送带被广泛地应用于机场和火车站，用于对旅客的行李进行了安全检查。图2-1-15为—水平传送带装置示意图，绷紧的传送带AB始终保持v＝1m/s的恒定速率运行，一质量为m＝4kg的行李无初速地放在A处，传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动，随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动。设行李与传送带间的动摩擦因数μ＝0.1，AB间的距离l＝2m，g取10m/s²。

（1）求行李刚开始运动时所受的滑动摩擦力大小与加速度大小；

（2）求行李做匀加速直线运动的时间；

（3）如果提高传送带的运行速率，行李就能被较快地传送到B处。求行李从A处传送到B处的最短时间和传送带对应的最小运行速率。

14、如图所示，带正电小球质量为m=1×10^-2kg，带电量为q=1×10^-6C，置于光滑绝缘水平面上的A点，当空间存在着斜向上的匀强电场时，该小球从静止开始始终沿水平面做匀加速运动，当运动到B点时，测得其速度V_B=1.5m/s，此时小球的位移为s=0.15m，求此匀强电场场强E的取值范围

（g取10m/s²）.

15．解答：

线圈运动的加速度：　　　　　　 ①

线圈离开磁场的末速度：v=at₀　　　　　  ②

线圈框的边长：　　  　　　　　③

　④

由①②③④解得：　 　　　　⑤

在拉出的过程中通过线框的电量：

⑥

拉出过程中的平均电流：　　⑦

线框全部离开磁场时：　⑧

　　　 ⑨

评分标准：本题共16分；①②③④式各2分，⑤式4分，⑥或⑦、⑧、⑨式等其它答案4分。