物理臨界狀態(tài)的假設解決物理試題的專項易錯試卷練習題(含答案)含答案

物理臨界狀態(tài)的假設解決物理試題的專項培優(yōu)易錯試卷練習題(含答案)含答案一、臨界狀態(tài)的假設解決物理試題1．如圖所示為一玻璃磚的橫截面，其中OAB是半徑為R的扇形，，為等腰直角三角形．一束光線從距O點的P點垂直于OD邊射人，光線恰好在BD邊上發(fā)生全反射，最后從AB邊上某點第一次射出玻璃磚．已知光在真空中的傳播速度為c，求：（1）玻璃磚對該光線的折射率；（2）光從P點射人到第一次射出玻璃磚過程中，光在玻璃磚中傳播的時間．【答案】（1）；（2）【解析】【分析】【詳解】（1）作出光路如圖所示，由幾何關系得又光線恰好發(fā)生全反射，所以=解得玻璃磚對該光線的折射率（2）由幾何關系知，BD邊與OA邊平行，光線在OA邊上也恰好發(fā)生全反射因此因此光在玻璃中傳播的路程另有n=則光在玻璃中傳播的時間答：（1）玻璃磚對該光線的折射率；（2）光在玻璃磚中傳播的時間．2．如圖所示，在光滑的圓錐頂用長為L的細線懸掛一質量為m的小球，圓錐頂角為，當圓錐和球一起以角速度勻速轉動時，球壓緊錐面．此時繩的張力是多少？若要小球離開錐面，則小球的角速度至少為多少？【答案】（1）（2）【解析】（1）小球此時受到豎直向下的重力mg，繩子的拉力T，錐面對小球的支持力N，三個力作用，合力充當向心力，即合力在水平方向上有，，在豎直方向上：聯(lián)立四個式子可得（2）重力和拉力完全充當向心力時，小球對錐面的壓力為零，故有向心力，，聯(lián)立可得，即小球的角速度至少為；3．如圖所示，帶電荷量為＋q、質量為m的物塊從傾角為θ＝37°的光滑絕緣斜面頂端由靜止開始下滑，磁感應強度為B的勻強磁場垂直紙面向外，重力加速度為g，求物塊在斜面上滑行的最大速度和在斜面上運動的最大位移．(斜面足夠長，取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)【答案】最大速度為：;最大位移為：【解析】【分析】【詳解】經(jīng)分析，物塊沿斜面運動過程中加速度不變，但隨速度增大，物塊所受支持力逐漸減小，最后離開斜面．所以，當物塊對斜面的壓力剛好為零時，物塊沿斜面的速度達到最大，同時位移達到最大，即qvmB＝mgcosθ物塊沿斜面下滑過程中，由動能定理得聯(lián)立解得：4．如圖所示，用長為L=0.8m的輕質細繩將一質量為1kg的小球懸掛在距離水平面高為H=2.05m的O點，將細繩拉直至水平狀態(tài)無初速度釋放小球，小球擺動至細繩處于豎直位置時細繩恰好斷裂，小球落在距離O點水平距離為2m的水平面上的B點，不計空氣阻力，取g=10m/s2求：(1)繩子斷裂后小球落到地面所用的時間；(2)小球落地的速度的大?。?3)繩子能承受的最大拉力。【答案】(1)0.5s(2)6.4m/s(3)30N【解析】【分析】【詳解】(1)細繩斷裂后，小球做平拋運動，豎直方向自由落體運動，則豎直方向有，解得(2)水平方向勻速運動，則有豎直方向的速度為則(3)在A點根據(jù)向心力公式得代入數(shù)據(jù)解得5．小明同學站在水平地面上，手握不可伸長的輕繩一端，繩的另一端系有質量為m=0.3kg的小球，甩動手腕，使球在豎直平面內做圓周運動.當球在某次運動到最低點時，繩恰好達到所能承受的最大拉力F而斷掉，球飛行水平距離s后恰好無碰撞地落在臨近的一傾角為α＝53°的光滑斜面上并沿斜面下滑，已知斜面頂端與平臺的高度差h＝0.8m．繩長r=0.3m(g取10m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6)求：(1)繩斷時小球的速度大小v1和小球在圓周最低點與平臺邊緣的水平距離s是多少.(2)繩能承受的最大拉力F的大小.【答案】（1）3m/s，1.2m（2）12N【解析】【詳解】(1)由題意可知：小球落到斜面上并沿斜面下滑，說明此時小球速度方向與斜面平行，否則小球會彈起，所以有vy=v0tan53°又vy2=2gh，代入數(shù)據(jù)得：vy=4m/s，v0=3m/s故繩斷時球的小球做平拋運動的水平速度為3m/s；由vy=gt1得：則s=v0t1=3×0.4m=1.2m（2）由牛頓第二定律：解得：F=12N6．如圖所示，AB為豎直轉軸，細繩AC和BC的結點C系一質量為m的小球，兩繩能承擔的最大拉力均為2mg。當AC和BC均拉直時∠ABC=90°，∠ACB=53°，BC=1m．ABC能繞豎直軸AB勻速轉動，因而C球在水平面內做勻速圓周運動．當小球的線速度增大時，兩繩均會被拉斷，則最先被拉斷那根繩及另一根繩被拉斷時的速度分別為（已知g=10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6）（）A．AC繩5m/s B．BC繩5m/sC．AC繩5.24m/s D．BC繩5.24m/s【答案】B【解析】【分析】當小球線速度增大時，BC逐漸被拉直，小球線速度增至BC剛被拉直時，對小球進行受力分析，合外力提供向心力，求出A繩的拉力，線速度再增大些，TA不變而TB增大，所以BC繩先斷；當BC繩斷之后，小球線速度繼續(xù)增大，小球m作離心運動，AC繩與豎直方向的夾角α增大，對球進行受力分析，根據(jù)合外力提供向心力列式求解?！驹斀狻慨斝∏蚓€速度增大時，BC逐漸被拉直，小球線速度增至BC剛被拉直時，根據(jù)牛頓第二定律得：對小球有TAsin∠ACB﹣mg=0①TAcos∠ACB+TB=②由①可求得AC繩中的拉力TA=mg，線速度再增大些，TA不變而TB增大，所以BC繩先斷。當BC繩剛要斷時，拉力為TB=2mg，TA=mg，代入②得解得v=5.24m/s當BC線斷后，AC線與豎直方向夾角α因離心運動而增大，當使球速再增大時，角α隨球速增大而增大，當α=60°時，TAC=2mg，AC也斷，則有TACsin53°代入數(shù)據(jù)解得v=5m/s故BC線先斷；AC線被拉斷時球速為5.0m/s．故選B。【點評】解決本題的關鍵搞清向心力的來源，抓住臨界狀態(tài)的特點，運用牛頓第二定律進行求解．7．如圖所示，長為L的輕繩，一端栓住一個質量為m的小球，另一端固定在光滑的水平軸上，使小球能夠在豎直平面內做圓周運動，下列敘述中錯誤的是A．小球運動到最高點的速度v的極小值為0B．當小球運動到最低點時，小球的向心力由繩的拉力和重力的合力提供C．當小球運動到最高點的速度時，繩對小球的彈力為0D．當小球運動到最高點的速度時，繩對小球的彈力為mg【答案】BC【解析】【分析】【詳解】ACD.當小球在最高點繩的拉力為零時，圓周運動的速度最小，則，可得，故A錯誤，C正確、D錯誤．B.當小球運動到最低點時，由牛頓第二定律可知，即小球的向心力由繩的拉力和重力的合力提供，則B正確．故選BC.8．在上表面水平的小車上疊放著上下表面同樣水平的物塊A、B，已知A、B質量相等，A、B間的動摩擦因數(shù)，物塊B與小車間的動摩擦因數(shù)。小車以加速度做勻加速直線運動時，A、B間發(fā)生了相對滑動，B與小車相對靜止，設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度g取，小車的加速度大小可能是（）A． B． C． D．【答案】BC【解析】【詳解】以A為研究對象，由牛頓第二定律得：μ1mg=ma0，得：a0=μ1g=2m/s2，所以小車的加速度大于2m/s2。當B相對于小車剛要滑動時靜摩擦力達到最大值，對B，由牛頓第二定律得：μ2?2mg-μ1mg=ma，得a=4m/s2，所以小車的加速度范圍為2m/s2＜a≤4m/s2，故AD錯誤，BC正確。故選BC。9．如圖所示，豎直放置的光滑圓軌道被固定在水平地面上，半徑r=0.4m，最低點處有一小球（半徑比r小很多），現(xiàn)給小球一水平向右的初速度v0，則要使小球不脫離圓軌道運動，v0應當滿足（g=10m/s2）（）A．m/s B．m/sC． D．m/s【答案】BD【解析】【分析】【詳解】小球不脫離圓軌道時，最高點的臨界情況為解得m/s根據(jù)機械能守恒定律得解得m/s故要使小球做完整的圓周運動，必須滿足m/s；若不通過圓心等高處小球也不會脫離圓軌道，根據(jù)機械能守恒定律有解得m/s故小球不越過圓心等高處，必須滿足m/s，所以要使小球不脫離圓軌道運動，v0應當滿足m/s或m/s，AC錯誤，BD正確。故選BD。10．在某路口，有按倒計時顯示的時間顯示燈．有一輛汽車在平直路面上正以36km/h的速度朝該路口停車線勻速前行，在車頭前端離停車線70m處司機看到前方綠燈剛好顯示“5”．交通規(guī)則規(guī)定：綠燈結束時車頭已越過停車線的汽車允許通過．(1)若不考慮該路段的限速，司機的反應時間為1s，司機想在剩余時間內使汽車做勻加速直線運動以通過停車線，則汽車的加速度至少為多大？(2)若該路段限速60km/h，司機的反應時間為1s，司機反應過來后汽車先以2m/s2的加速度沿直線加速3s，為了防止超速，司機在加速結束時立即踩剎車使汽車勻減速直行，結果車頭前端與停車線相齊時剛好停下，求剎車后汽車加速度的大?。?結果保留兩位有效數(shù)字)【答案】(1)2.5m/s2(2)6.1m/s2【解析】試題分析：（1）司機反應時間內做勻速直線運動的位移是：；加速過程：代入數(shù)據(jù)解得：（2）汽車加速結束時通過的位移：此時離停車線間距為：此時速度為：勻減速過程：帶入數(shù)據(jù)解得：考點：勻變速直線運動規(guī)律【名師點睛】本題關鍵分析清楚汽車的運動規(guī)律，然后分階段選擇恰當?shù)倪\動學規(guī)律列式求解，不難．11．如圖所示，一個固定在豎直平面上的光滑半圓形管道，管道里有一個直徑略小于管道內徑的小球，小球在管道內做圓周運動，從B點脫離后做平拋運動，經(jīng)過0.3秒后又恰好垂直與傾角為45°的斜面相碰到。已知圓軌道半徑為R=1m，小球的質量為m=1kg，g取10m/s2。求：(1)小球在斜面上的相碰點C與B點的水平距離；(2)小球經(jīng)過圓弧軌道的B點時，受到軌道的作用力NB的大小和方向？【答案】(1)，(2)，方向豎直向上。【解析】【詳解】(1)小球垂直落在斜面上，分解末速度：解得小球從C點飛出時的初速度：，則B與C點的水平距離：解得：；(2)假設軌道對小球的作用力豎直向上，根據(jù)牛頓第二定律：解得：，方向豎直向上。12．如圖所示，為兩組正對的平行金屬板，一組豎直放置，一組水平放置，一電子由靜止開始從豎直板的中點A出發(fā)，經(jīng)電壓U0加速后通過另一豎直板的中點B，然后從正中間射入兩塊水平金屬板間，已知兩水平金屬板的長度為L，板間距離為d，兩水平板間加有一恒定電壓，最后電子恰好能從下板右側邊沿射出．已知電子的質量為m，電荷量為-e.求：（1）電子過B點時的速度大小；（2）兩水平金屬板間的電壓大小U；（3）電子從下板右側邊沿射出時的動能．【答案】(1)(2)(3)【解析】【分析】【詳解】（1）令電子過B點時的速度大小為v，有：，（2）電子在水平板間做類平拋運動，有：，，聯(lián)立解得：（3）總過程對電子利用動能定理有：，13．如圖所示，A、B是豎直放置的中心帶有小孔的平行金屬板，兩板間的電壓為U1，C、D是水平放置的平行金屬板，板間距離為d，板的長度為L，P是C板的中點，A、B兩板小孔連線的延長線與C、D兩板的距離相等，將一個負離子從板的小孔處由靜止釋放，求：(1)為了使負離子能打在P點，C、D兩板間的電壓應為多少？(2)C、D兩板間所加的電壓為多少時，負離子不能打在板上？【答案】（1）（2）【解析】【分析】【詳解】(1)設負離子的質量為m，電量為q，從B板小孔飛出的速度為v0，由動能定理得：U1q＝由類平拋規(guī)律有：＝v0t＝at2又a＝聯(lián)立解得Ucd＝(2)若負離子不能打在板上，則應滿足：L＝v0又聯(lián)立解U2′14．如圖所示，一裝滿水的水槽放在太陽光下，將平面鏡斜放入水中，調整其傾斜角度，使一束太陽光從點經(jīng)水面折射和平面鏡反射，然后經(jīng)水面折射回到空氣中，最后射到槽左側上方的屏幕上，即可觀察到彩色光帶。如果逐漸增大平面鏡的傾角，各色光將陸續(xù)消失，已知所有光線均在同一豎直平面。（?。钠聊簧献钕认У氖悄姆N色光（不需要解釋）；（ⅱ）如果射向水槽的光線與水面成45°角，當平面鏡與水平面夾角時，屏幕上的彩色光帶恰好全部消失，求最后消失的那種色光對水的折射率?！敬鸢浮浚á。┳瞎?；（ⅱ）?！窘馕觥俊痉治觥俊驹斀狻浚á。┲饾u增大平面鏡的傾角，反射光線逆時針轉動，反射光線射到水面的入射角增大，由于紫光的臨界角最小，所以紫光的入射角最先達到臨界角，最先發(fā)生全反射，故從屏幕上最先消失的是紫光①.（ⅱ）畫出如圖所示的光路圖入射角是入射到平面鏡上的光線，是法線；設，由幾何關系得由折射定律得聯(lián)立解得即對水的折