高中物理典型例題集錦

1、高中物理典型例題集錦(一)山東 賈玉兵編者按：筆者結(jié)合多年的高三教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，記錄整理了部分高中物理典型例題，以2003年考試說(shuō)明為依據(jù)，以力學(xué)和電學(xué)為重點(diǎn)，編輯如下，供各校教師、高三同學(xué)參考。實(shí)踐證明，考前瀏覽例題，熟悉做過(guò)的題型，回顧解題方法，可以提高復(fù)習(xí)效率，收到事半功倍的效果。力學(xué)部分1、如圖1-1所示，長(zhǎng)為5米的細(xì)繩的兩端分別系于豎立在地面上相距為4米的兩桿頂端A、B。繩上掛一個(gè)光滑的輕質(zhì)掛鉤。它鉤著一個(gè)重為12牛的物體。平衡時(shí)，繩中張力T=分析與解：本題為三力平衡問(wèn)題。其基本思路為：選對(duì)象、分析力、畫(huà)力圖、列方程。對(duì)平衡問(wèn)題，根據(jù)題目所給條件，往往可采用不同的方法，如正交分解法、相似三

2、角形等。所以，本題有多種解法。解法一：選掛鉤為研究對(duì)象，其受力如圖1-2所示設(shè)細(xì)繩與水平夾角為，由平衡條件可知：2TSin=F，其中F=12牛將繩延長(zhǎng)，由圖中幾何條件得：Sin=3/5，則代入上式可得T=10牛。解法二：掛鉤受三個(gè)力，由平衡條件可知：兩個(gè)拉力（大小相等均為T）的合力F與F大小相等方向相反。以兩個(gè)拉力為鄰邊所作的平行四邊形為菱形。如圖1-2所示，其中力的三角形OEG與ADC相似，則： 得：牛。想一想：若將右端繩A 沿桿適當(dāng)下移些，細(xì)繩上張力是否變化？（提示：掛鉤在細(xì)繩上移到一個(gè)新位置，掛鉤兩邊細(xì)繩與水平方向夾角仍相等，細(xì)繩的張力仍不變。）2、如圖2-1所示，輕質(zhì)長(zhǎng)繩水平地跨在相距

3、為2L的兩個(gè)小定滑輪A、B上，質(zhì)量為m的物塊懸掛在繩上O點(diǎn)，O與A、B兩滑輪的距離相等。在輕繩兩端C、D分別施加豎直向下的恒力F=mg。先托住物塊，使繩處于水平拉直狀態(tài)，由靜止釋放物塊，在物塊下落過(guò)程中，保持C、D兩端的拉力F不變。（1）當(dāng)物塊下落距離h為多大時(shí)，物塊的加速度為零？（2）在物塊下落上述距離的過(guò)程中，克服C端恒力F做功W為多少？（3）求物塊下落過(guò)程中的最大速度Vm和最大距離H？分析與解：物塊向下先作加速運(yùn)動(dòng)，隨著物塊的下落，兩繩間的夾角逐漸減小。因?yàn)槔K子對(duì)物塊的拉力大小不變，恒等于F，所以隨著兩繩間的夾角減小，兩繩對(duì)物塊拉力的合力將逐漸增大，物塊所受合力逐漸減小，向下加速度逐漸減

4、小。當(dāng)物塊的合外力為零時(shí)，速度達(dá)到最大值。之后，因?yàn)閮衫K間夾角繼續(xù)減小，物塊所受合外力豎直向上，且逐漸增大，物塊將作加速度逐漸增大的減速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)物塊下降速度減為零時(shí)，物塊豎直下落的距離達(dá)到最大值H。當(dāng)物塊的加速度為零時(shí)，由共點(diǎn)力平衡條件可求出相應(yīng)的角，再由角求出相應(yīng)的距離h，進(jìn)而求出克服C端恒力F所做的功。對(duì)物塊運(yùn)用動(dòng)能定理可求出物塊下落過(guò)程中的最大速度Vm和最大距離H。（1）當(dāng)物塊所受的合外力為零時(shí)，加速度為零，此時(shí)物塊下降距離為h。因?yàn)镕恒等于mg，所以繩對(duì)物塊拉力大小恒為mg，由平衡條件知：2=120，所以=60，由圖2-2知：h=L*tg30=L 1（2）當(dāng)物塊下落h時(shí)，繩的C、D端均

5、上升h，由幾何關(guān)系可得：h=-L 2克服C端恒力F做的功為：W=F*h 3由1、2、3式聯(lián)立解得：W=（-1）mgL（3）出物塊下落過(guò)程中，共有三個(gè)力對(duì)物塊做功。重力做正功，兩端繩子對(duì)物塊的拉力做負(fù)功。兩端繩子拉力做的功就等于作用在C、D端的恒力F所做的功。因?yàn)槲飰K下降距離h時(shí)動(dòng)能最大。由動(dòng)能定理得：mgh-2W= 4將1、2、3式代入4式解得：Vm=當(dāng)物塊速度減小為零時(shí)，物塊下落距離達(dá)到最大值H，繩C、D上升的距離為H。由動(dòng)能定理得：mgH-2mgH=0，又H=-L，聯(lián)立解得：H=。3、如圖3-1所示的傳送皮帶，其水平部分 ab=2米，bc=4米，bc與水平面的夾角=37，一小物體A與傳送皮

6、帶的滑動(dòng)摩擦系數(shù)=0.25，皮帶沿圖示方向運(yùn)動(dòng)，速率為2米/秒。若把物體A輕輕放到a點(diǎn)處，它將被皮帶送到c點(diǎn)，且物體A一直沒(méi)有脫離皮帶。求物體A從a點(diǎn)被傳送到c點(diǎn)所用的時(shí)間。分析與解：物體A輕放到a點(diǎn)處，它對(duì)傳送帶的相對(duì)運(yùn)動(dòng)向后，傳送帶對(duì)A的滑動(dòng)摩擦力向前，則 A 作初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)直到與傳送帶速度相同。設(shè)此段時(shí)間為t1，則：a1=g=0.25x10=2.5米/秒2 t=v/a1=2/2.5=0.8秒設(shè)A勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)位移為S1，則：設(shè)物體A在水平傳送帶上作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2，則設(shè)物體A在bc段運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t3，加速度為a2，則：a2=g*Sin37-gCos37=10x0.6-0.25x

7、10x0.8=4米/秒2解得：t3=1秒 （t3=-2秒舍去）所以物體A從a點(diǎn)被傳送到c點(diǎn)所用的時(shí)間t=t1+t2+t3=0.8+0.6+1=2.4秒。4、如圖4-1所示，傳送帶與地面傾角=37，AB長(zhǎng)為16米，傳送帶以10米/秒的速度勻速運(yùn)動(dòng)。在傳送帶上端A無(wú)初速地釋放一個(gè)質(zhì)量為0.5千克的物體，它與傳送帶之間的動(dòng)摩擦系數(shù)為=0.5，求：（1）物體從A運(yùn)動(dòng)到B所需時(shí)間，（2）物體從A 運(yùn)動(dòng)到B 的過(guò)程中，摩擦力對(duì)物體所做的功（g=10米/秒2） 分析與解：（1）當(dāng)物體下滑速度小于傳送帶時(shí)，物體的加速度為1,（此時(shí)滑動(dòng)摩擦力沿斜面向下）則：t1=v/1=10/10=1米當(dāng)物體下滑速度大于傳送帶

8、V=10米/秒 時(shí)，物體的加速度為a2，（此時(shí)f沿斜面向上）則：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=mgcosS1=0.5X0.5X10X0.8X5=10焦W2=-fs2=-mgcosS2=-0.5X0.5X10X0.8X11=-22焦所以，W=W1+W2=10-22=-12焦。想一想：如圖4-1所示，傳送帶不動(dòng)時(shí)，物體由皮帶頂端A從靜止開(kāi)始下滑到皮帶底端B用的時(shí)間為t，則：（請(qǐng)選擇）A. 當(dāng)皮帶向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，物塊由A滑到B的時(shí)間一定大于t。 B. 當(dāng)皮帶向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，物塊由A滑到B的時(shí)間一定等于t。 C. 當(dāng)皮帶

9、向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，物塊由A滑到B的時(shí)間可能等于t。 D. 當(dāng)皮帶向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，物塊由A滑到B的時(shí)間可能小于t。 答案：（B、C、D）5、如圖5-1所示，長(zhǎng)L=75cm的靜止直筒中有一不計(jì)大小的小球，筒與球的總質(zhì)量為4千克，現(xiàn)對(duì)筒施加一豎直向下、大小為21牛的恒力，使筒豎直向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)t=0.5秒時(shí)間，小球恰好躍出筒口。求：小球的質(zhì)量。（取g=10m/s2）分析與解：筒受到豎直向下的力作用后做豎直向下的勻加速運(yùn)動(dòng)，且加速度大于重力加速度。而小球則是在筒內(nèi)做自由落體運(yùn)動(dòng)。小球躍出筒口時(shí)，筒的位移比小球的位移多一個(gè)筒的長(zhǎng)度。設(shè)筒與小球的總質(zhì)量為M，小球的質(zhì)量為m，筒在重力及恒力的共同作用下豎直向下做初速為零

10、的勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度為a；小球做自由落體運(yùn)動(dòng)。設(shè)在時(shí)間t內(nèi)，筒與小球的位移分別為h1、h2（球可視為質(zhì)點(diǎn)）如圖5-2所示。由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得： 又有：L=h1-h2 代入數(shù)據(jù)解得：a=16米/秒2 又因?yàn)橥彩艿街亓?M-m)g和向下作用力F，據(jù)牛頓第二定律：F+(M-m)g=(M-m)a得： 6、如圖6-1所示，A、B兩物體的質(zhì)量分別是m1和m2，其接觸面光滑，與水平面的夾角為，若A、B與水平地面的動(dòng)摩擦系數(shù)都是，用水平力F推A，使A、B一起加速運(yùn)動(dòng)，求：（1）A、B間的相互作用力 （2）為維持A、B間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，力F的取值范圍。 分析與解：A在F的作用下，有沿A、B間斜面向上運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，據(jù)

11、題意，為維持A、B間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，A處剛脫離水平面，即A不受到水平面的支持力，此時(shí)A與水平面間的摩擦力為零。 本題在求A、B間相互作用力N和B受到的摩擦力f2時(shí)，運(yùn)用隔離法；而求A、B組成的系統(tǒng)的加速度時(shí)，運(yùn)用整體法。（1）對(duì)A受力分析如圖6-2（a）所示，據(jù)題意有：N1=0，f1=0因此有：Ncos=m1g 1 , F-Nsin=m1a 2由1式得A、B間相互作用力為：N=m1g/cos（2）對(duì)B受力分析如圖6-2（b）所示，則：N2=m2g+Ncos 3 , f2=N2 4將1、3代入4式得： f2=(m1+ m2)g取A、B組成的系統(tǒng)，有：F-f2=(m1+ m2)a 5由1、2、5

12、式解得：F=m1g(m1+ m2)(tg-)/m2故A、B不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)F的取值范圍為：0Fm1g(m1+ m2)(tg-)/m2想一想：當(dāng)A、B與水平地面間光滑時(shí)，且又m1=m2=m時(shí)，則F的取值范圍是多少？（0F2mgtg。7、某人造地球衛(wèi)星的高度是地球半徑的15倍。試估算此衛(wèi)星的線速度。已知地球半徑R=6400km，g=10m/s2。分析與解：人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由地球?qū)πl(wèi)星的引力提供，設(shè)地球與衛(wèi)星的質(zhì)量分別為M、m，則：= 1 又根據(jù)近地衛(wèi)星受到的引力可近似地認(rèn)為等于其重力，即：mg= 21、2兩式消去GM解得：V=2.0X103 m/s 說(shuō)明：n越大(即衛(wèi)星越高)，

13、衛(wèi)星的線速度越小。若n=0，即近地衛(wèi)星，則衛(wèi)星的線速度為V0=7.9X103m/s，這就是第一宇宙速度，即環(huán)繞速度。 8、一內(nèi)壁光滑的環(huán)形細(xì)圓管，位于豎直平面內(nèi)，環(huán)的半徑為R（比細(xì)管的內(nèi)徑大得多。在圓管中有兩個(gè)直徑與細(xì)管內(nèi)徑相同的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)）。A球的質(zhì)量為m1，B球的質(zhì)量為m2。它們沿環(huán)形圓管順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速度都為V0。設(shè)A球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，B球恰好運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)，若要此時(shí)兩球作用于圓管的合力為零，那么m1、m2、R與V0應(yīng)滿足的關(guān)系式是 。分析與解：如圖7-1所示，A球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)速度為V0，A球受到向下重力mg和細(xì)管向上彈力N1的作用，其合力提供向心力。那么，N1-m1g

14、=m1 1這時(shí)B球位于最高點(diǎn)，速度為V1，B球受向下重力m2g和細(xì)管彈力N2作用。球作用于細(xì)管的力是N1、N2的反作用力，要求兩球作用于細(xì)管的合力為零，即要求N2與N1等值反向，N1=N2 2， 且N2方向一定向下，對(duì)B球：N2+m2g=m2 3 B球由最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)速度為V0，此過(guò)程中機(jī)械能守恒：即m2V12+m2g2R=m2V02 4由1234式消去N1、N2和V1后得到m1、m2、R與V0滿足的關(guān)系式是：(m1-m2)+(m1+5m2)g=0 5說(shuō)明：（1）本題不要求出某一物理量，而是要求根據(jù)對(duì)兩球運(yùn)動(dòng)的分析和受力的分析，在建立1-4式的基礎(chǔ)上得到m1、m2、R與V0所滿足的關(guān)系式

15、5。（2）由題意要求兩球?qū)A管的合力為零知，N2一定與N1方向相反，這一點(diǎn)是列出3式的關(guān)鍵。且由5式知兩球質(zhì)量關(guān)系m1m2。9、如圖8-1所示，質(zhì)量為m=0.4kg的滑塊，在水平外力F作用下，在光滑水平面上從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)外力F突然撤去，滑塊隨即沖上半徑為 R=0.4米的1/4光滑圓弧面小車，小車立即沿光滑水平面PQ運(yùn)動(dòng)。設(shè)：開(kāi)始時(shí)平面AB與圓弧CD相切，A、B、C三點(diǎn)在同一水平線上，令A(yù)B連線為X軸，且AB=d=0.64m，滑塊在AB面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，其動(dòng)量隨位移的變化關(guān)系為P=1.6kgm/s，小車質(zhì)量M=3.6kg，不計(jì)能量損失。求：(1)滑塊受水平推力F為多大? (2)

16、滑塊通過(guò)C點(diǎn)時(shí)，圓弧C點(diǎn)受到壓力為多大? (3)滑塊到達(dá)D點(diǎn)時(shí)，小車速度為多大? (4)滑塊能否第二次通過(guò)C點(diǎn)? 若滑塊第二次通過(guò)C點(diǎn)時(shí)，小車與滑塊的速度分別為多大? (5)滑塊從D點(diǎn)滑出再返回D點(diǎn)這一過(guò)程中，小車移動(dòng)距離為多少? (g取10m/s2) 分析與解：(1)由P=1.6=mv，代入x=0.64m，可得滑塊到B點(diǎn)速度為： VB=1.6/m=1.6=3.2m/s AB，由動(dòng)能定理得：FS=mVB2 所以 F=mVB22/(2X0.64)=3.2N(2)滑塊滑上C立即做圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得： N-mg=mVC2/R 而VC=VB 則 N=mg+mVC22/0.4=14.2N(3)滑

17、塊由CD的過(guò)程中，滑塊和小車組成系統(tǒng)在水平方向動(dòng)量守恒，由于滑塊始終緊貼著小車一起運(yùn)動(dòng)，在D點(diǎn)時(shí)，滑塊和小車具有相同的水平速度VDX 。由動(dòng)量守恒定律得：mVC=(M+m)VDX所以 VDX=mVC/(M+m)=0.4X3.2/(3.6+0.4)=0.32m/s(4)滑塊一定能再次通過(guò)C點(diǎn)。因?yàn)榛瑝K到達(dá)D點(diǎn)時(shí)，除與小車有相同的水平速度VDX外，還具有豎直向上的分速度VDY，因此滑塊以后將脫離小車相對(duì)于小車做豎直上拋運(yùn)動(dòng)(相對(duì)地面做斜上拋運(yùn)動(dòng))。因題中說(shuō)明無(wú)能量損失，可知滑塊在離車后一段時(shí)間內(nèi)，始終處于D點(diǎn)的正上方(因兩者在水平方向不受力作用，水平方向分運(yùn)動(dòng)為勻速運(yùn)動(dòng)，具有相同水平速度)， 所以

18、滑塊返回時(shí)必重新落在小車的D點(diǎn)上，然后再圓孤下滑，最后由C點(diǎn)離開(kāi)小車，做平拋運(yùn)動(dòng)落到地面上。由機(jī)械能守恒定律得：mVC2=mgR+(M+m)VDX2+mVDY2所以以滑塊、小車為系統(tǒng)，以滑塊滑上C點(diǎn)為初態(tài)，滑塊第二次滑到C點(diǎn)時(shí)為末態(tài)，此過(guò)程中系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，系統(tǒng)機(jī)械能守恒(注意：對(duì)滑塊來(lái)說(shuō)，此過(guò)程中彈力與速度不垂直，彈力做功，機(jī)械能不守恒)得： mVC=mVC+MV 即mVC2=mVC2+MV2上式中VC、V分別為滑塊返回C點(diǎn)時(shí)，滑塊與小車的速度， V=2mVC/(M+m)=2X0.4X3.2/(3.6+0.4)=0.64m/s VC=(m-M)VC/(m+M)=(0.4-3.6)X3.

19、2/(0.4+3.6)=-2.56m/s(與V反向)(5)滑塊離D到返回D這一過(guò)程中，小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，前進(jìn)距離為： S=VDX2VDY10、如圖9-1所示，質(zhì)量為M=3kg的木板靜止在光滑水平面上，板的右端放一質(zhì)量為m=1kg的小鐵塊，現(xiàn)給鐵塊一個(gè)水平向左速度V0=4m/s，鐵塊在木板上滑行，與固定在木板左端的水平輕彈簧相碰后又返回，且恰好停在木板右端，求鐵塊與彈簧相碰過(guò)程中，彈性勢(shì)能的最大值EP。分析與解：在鐵塊運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中，系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，因此彈簧壓縮最大時(shí)和鐵塊停在木板右端時(shí)系統(tǒng)的共同速度（鐵塊與木板的速度相同）可用動(dòng)量守恒定律求出。在鐵塊相對(duì)于木板往返運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，系統(tǒng)總機(jī)械能損

20、失等于摩擦力和相對(duì)運(yùn)動(dòng)距離的乘積，可利用能量關(guān)系分別對(duì)兩過(guò)程列方程解出結(jié)果。 設(shè)彈簧壓縮量最大時(shí)和鐵塊停在木板右端時(shí)系統(tǒng)速度分別為V和V，由動(dòng)量守恒得：mV0=(M+m)V=(M+m)V 所以，V=V=mV0/(M+m)=1X4/(3+1)=1m/s鐵塊剛在木板上運(yùn)動(dòng)時(shí)系統(tǒng)總動(dòng)能為：EK=mV02=0.5X1X16=8J 彈簧壓縮量最大時(shí)和鐵塊最后停在木板右端時(shí)，系統(tǒng)總動(dòng)能都為：EK=(M+m)V2=0.5X(3+1)X1=2J鐵塊在相對(duì)于木板往返運(yùn)過(guò)程中，克服摩擦力f所做的功為：Wf=f2L=EK-EK=8-2=6J鐵塊由開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到彈簧壓縮量最大的過(guò)程中，系統(tǒng)機(jī)械能損失為：fs=3J 由能量

21、關(guān)系得出彈性勢(shì)能最大值為：EP=EK-EK-fs=8-2-3=3J說(shuō)明：由于木板在水平光滑平面上運(yùn)動(dòng)，整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)量守恒，題中所求的是彈簧的最大彈性勢(shì)能，解題時(shí)必須要用到能量關(guān)系。在解本題時(shí)要注意兩個(gè)方面：.是要知道只有當(dāng)鐵塊和木板相對(duì)靜止時(shí)(即速度相同時(shí))，彈簧的彈性勢(shì)能才最大；彈性勢(shì)能量大時(shí)，鐵塊和木板的速度都不為零；鐵塊停在木板右端時(shí)，系統(tǒng)速度也不為零。.是系統(tǒng)機(jī)械能損失并不等于鐵塊克服摩擦力所做的功，而等于鐵塊克服摩擦力所做的功和摩擦力對(duì)木板所做功的差值，故在計(jì)算中用摩擦力乘上鐵塊在木板上相對(duì)滑動(dòng)的距離。11、如圖10-1所示，勁度系數(shù)為 K的輕質(zhì)彈簧一端與墻固定，另一端與傾角為的斜面體

22、小車連接，小車置于光滑水平面上。在小車上疊放一個(gè)物體，已知小車質(zhì)量為 M，物體質(zhì)量為m，小車位于O點(diǎn)時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)將小車從O點(diǎn)拉到B點(diǎn)，令OB=b，無(wú)初速釋放后，小車即在水平面B、C間來(lái)回運(yùn)動(dòng)，而物體和小車之間始終沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。求：(1)小車運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的加速度大小和物體所受到的摩擦力大小。(2)b的大小必須滿足什么條件，才能使小車和物體一起運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，在某一位置時(shí)，物體和小車之間的摩擦力為零。分析與解：(1)所求的加速度a和摩擦力f是小車在B點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)值。取M、m和彈簧組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，由牛頓第二定律：kb=(M+m)a 所以a=kb/(M+m)。 取m為研究對(duì)象，在沿斜面方