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高考物理综合题0 (含答案,打印版)


1. 建筑工地上的黄沙堆成圆锥形, 而且不管如何堆其角度是不变的。若 测出其圆锥底的周长为 12.5m,高为 1 .5m ,如图所示。 (1 )试求黄沙之 间的动摩擦因数。 (2 )若将该黄沙靠墙堆放,占用的 场地面积至少为多少? 【1 题解答】 (1)沙堆表面上的沙粒受到重力、弹力和摩擦 力的作用而静止,则 mg sin ? ? Ff ? ? mg cos ? 所以 ? ? t

an? ? 角) (2)因为黄沙是靠墙堆放的,只能堆成半个圆锥状,由于 体积不变, ? 不变,要使占场地面积最小,则取 Rx 为最小, 所以有

3.一带电荷量为 q=-0.01 C 的质点,只受到重力、电场力 和空气阻力三个力作用, 由空中的 a 点运动到 b 点, 重力势 能增加 3J,克服空气阻力做功 0.5J,机械能增加 0.5J,则 下列判断正确的是 A.a、b 两点间的电势差 U ab =100 V B.质点的动能减少 2.5J C.空间电场一定是匀强电场 D.若空间还存在匀强磁场,则质点一定是做曲线运动 【答案】B 3.由功能关系可知,W , 因此电场力做 电 -Wf =?E=0.5J 功 1J,由 W 得 U ab =-100 V,A 错;由动能定理 电=qU ab 得 ?Ek =W 1-3-0.5=2.5 J,B 正确;空间 电 -mgh-Wf = 电场是否是匀强电场不能确定,C 错;若空间同时还存在匀 强磁场, 由于运动电荷不受洛伦兹力, 因此一定是平行磁感 线运动,是直线运动,D 错。 【点评】功能关系、动能定理、电场力做功等一直是高 考热点和重点, 试题从三个力做功考查动能定理、 功能关系、 电场的性质和质点运动性质的判断等, 综合性强, 能力要求 高。 4.如图所示,质量 m=0.5kg 的小球(可视为质点)从距地面 高 H1=5m 处自由下落,到达地 面恰能沿凹陷于地面的形状左 右对称的槽壁运动, 凹槽内 AB、CD 是两段动摩擦因数相同 且竖直高度差为 H2=0.4m 的粗 糙斜面,两段斜面最高点 A、D 与水平地面之间以及两段斜面 最低点 B、 C 之间均用光滑小圆 弧连接,以免小球与斜面之间 因撞击而造成机械能损失。 已知小球第一次到达槽最低点时 速率为 10m/s,以后沿槽壁运动到槽左端边缘恰好竖直向上 飞出??,如此反复几次。求: (1)小球第一次离槽上升的高度 h1; 2 (2)小球最多能飞出槽外的次数(取 g=10m/s ) 。 【4 题解答】 (1)小球从高处至槽口时,由于只有重力 做功;由槽口至槽底端重力、摩擦力都做功。由于对称性, 在槽右半部分克服摩擦力做的功与左半部分做的功相等。 小球落至槽底部的整个过程中,由动能定理得

h 2? h ? ? 0.75 , ? ? 37? ( ? 称为摩擦 R l

hx ? ? Rx

,根据体积公式,该堆黄沙的体积为

1 1 V ? ? R2 h ? ? R3 ,因为靠墙堆放只能堆成半个圆锥, 3 4 1 3 故 V ? ? Rx ,解得 Rx ? 3 2R , 8 1 2 2 2 占地面积至少为 Sx ? ? Rx = 2? 3 4 m ≈9.97m 2
2. 如图所示, 地球和某行星在同 一轨道平面内同向绕太阳做匀 速圆周运动。地球的轨道半径为 R,运转周期为 T。地球和太阳中 心的连线与地球和行星的连线 所夹的角叫地球对该行星的观 察视角(简称视角) 。已知该行

星的最大视角为 ? ,当 行星处 于最大视角处时,是地球上的天 文爱好者观察该行星的最佳时 期。若某时刻该行星正处于最佳观察期, 问该行星下一次处 于最佳观察期至少需经历多长时间? 【2 题解答】 .由题意可得行星的轨道半径 r 为:

r ? R sin ?

设行星绕太阳的运转周期为 T ,由开普勒第三定律有:

'

R3 r 3 ? T 2 T /2

(用万有引力定律和匀速圆周运动知识解答,

结果正确照样给分) 设行星最初处于最佳观察期时, 其位置超前与地球, 且 设经时间 t 地球转过 ? 角后该行星再次处于最佳观察期。 则行星转过的角度 ? 为: ? 于是有:

2? t ?? T

? ? ? ? ? 2? 2? t?? T'
3

1 mv 2 2 1 2 解得 W f ? mg ( H 1 ? H 2 ) ? mv ? 2 J 2 mg ( H 1 ? H 2 ) ? W f ?
小球第一次离槽上升的高度 h1,由动能定理得

1 ? mg (h1 ? H 2 ) ? W f ? ? mv 2 2

解得

h1 ? 4.2m

解得: t

?

(? ? 2? ) sin 3 ? 2? (1 ? sin ? )
3

(2)设小球最多能飞出槽外 n 次,则应有

T

mgH1 ? n ? 2W f
解得

若行星最初处于最佳观察期时, 其位置滞后与地球, 同 理可得: t

n?

?

(2? ? ? ) sin ? 2? (1 ? sin ? )
3

m gH1 25 ? ? 6.25 2W f 4



T

即小球最多能飞出槽外 6 次。

5 题:2008 年 1 月,我国南方地区连降大雪,出现了罕见的 雪灾。为了安全行车, 某司机在冰雪覆盖的平直公路上测试 汽车的制动性能。他从车上速度表看到汽车速度 v=46.8km/h 时紧急刹车,由于车轮与冰雪公路面的摩擦, 车轮在公路面上划出一道长 L=50m 的刹车痕后停止。求: (1)车轮与冰雪公路面间的动摩擦因数 μ ; (2) 该司机驾车以 v’=36km/h 的速度在一段动摩擦因 数也为 μ 、倾角为 8°的坡路上匀速向下行驶, 发现前方停 着一辆故障车。若刹车过程司机的反应时间为△t=0.7s, 为 了避免两车相撞, 该司机至少应在距故障车多远处采取同样 的 紧 急 刹 车 措 施 ? ( 取 sin8°=0.14, cos8°=0.99 , 2 g=10m/s ) 【说明】2008 年 1 月的雪灾给与人们太深的印象和思考, 交通安全是高考命题热点之一。 2 【5 题解答】 (1)汽车刹车可看作匀减速运动,-v =2aL 由牛顿第二定律得

运动员只受重力作用, 因此, 这些内力对运动的整体运动没 有影响。 ① (2)运动员在空中的运动可等效为竖直上抛运动。 运动员从跃起升到最高处,重心升高了 h 1

? 1m



这个过程可逆向看做自由落体运动,因此此过程历时

t1 ?

2 ? h1 ? 0.447s g
? h1 ? h 2 ? 11m




运动员从最高处自由下落到手触及水面的过程中下落 的高度为 h

这个过程历时 t 2

?

2 ? (h1 ? h 2 ) ? 1.483s g




故运动员要完成一系列动作可利用的时间为

-μ mg=ma
2

t ? t 1 ? t 2 ? 1.93s

联立上述二式解得 ? ? v (2)汽车速度

2 gL

?

13 ? 0.169 2 ?10 ? 50

2

(3) 运动员手触及水面到她的重心下沉到离水面约 2.2m 处所经历的位移为

s ? h3 ? h 4 ? 1m ? 2.2m ? 3.3m
手触及水面时瞬时速度为 v 能定理可得 ( mg ? F )s

⑦ ⑧

v’=36km/h=10m/s,

? 2gh

在 反 应 时 间 △t 内 , 汽 车 仍 做 匀 速 运 动 , 其 位 移

因此,从手触及水面到重心下沉 2.2m 的过程中,由动

s1=v’·△t=10×0.7m=7m
在坡路上实施紧急刹车后汽车的加速度大小设为 a′, 由牛顿第二定律得

mgsin8°-μ mgcos8°= m a′ 2 解得 a′= - 0.27m/s
紧急刹车后汽车滑动位移为 s 2 刹车距离

1 mv 2 ⑨ 2 m g s ? m gh F ? 4.33 故可得 F ? , 因此 s mg ?0?
或者将整个过程作为研究对象,由功能定义



?

0?v 2a ?

2

=185m

s=s1+s2=7m+185m=192m。

WG ? mg(h2 ? h3 ? h 4 ) W f ? ? f (h3 ? h 4 ) 动能定理得: WG ? W f ? 0 ? 0
故可得 F



?

6 题:2008 年 2 月 22 日,2008 年跳水世界杯在“水立方” 展开第四日角逐。在男子双人十米台决赛中, 中国组合林跃 /火亮优势明显,最终以总分 482.46 分成功折桂, 帮助中国 队夺得第五枚金牌。如图甲是林跃/火亮在跳台上腾空而起 的英姿。中国组合林跃/火亮站在距水面 10m 高的跳台跳板 上的最边缘端,他们的重心离跳板板面的高度大约为 1m, 当他们腾空跃起后其重心离跳板板面最大高度为 2m,下降 到手触及水面时伸直双臂做一个翻掌压水花的动作,如图乙 2 所示,这时他们的重心离水面大约为 1m。(g 取 10m/s ,保留 三位有效数字) (1) 请问运动员在空中是依靠什么力来 完成各种难度较大动作的 ? 这些力相互作 用力对运动员的整体运动过程有影响吗 ? 为什么?请试探究性回答; 图 (2)不计空气阻力, 试估算从跃起到手触 及水面的过程中运动员完成一系列动作可 甲 利用的时间多长; (3) 忽略运动员进入水面过程中受力的 变化,入水后,运动员的重心能下沉到离 水面约 2.2m 处, 试估算水对运动员的平均 图 阻力约是运动员自身重力的几倍。 乙 【6 题解答】本题重点考查将实际问题转化为所学的物理模 型,考查竖直上抛运动规律及研究方法,动能定理的应用。 (1)通过肌肉收缩或舒展,产生的内力作用,完成各种 高难度的动作。 力的作用是相互的, 所有内力的合力等于零,

m g s ? m gh F ? 4.33 ,因此 s mg

7 题:潮汐能是一种有待开发新能源,利用涨、落潮位差, 可以把潮汐势能转化为动能再通过水轮机发电。 如图所示为 双向型潮汐电站示意图, 在海湾建一拦水坝, 使海湾与大海 隔开构成水库, 在坝上安装水轮发电机组, 利用潮汐造成的 坝内、 外水位差, 引导高水位的海水通过水轮发电机, 将机 3 2 2 械能转变成电能。海水密度 ? =1.0 ? 10 kg/m , g =10m/s 。 (1)试用图中规定的符号, 画出涨潮和落潮时, 海水双向 流动的路径。 6 2 (2)已知某潮汐电站海湾水库面积约 2.5 ? 10 m , 假设 电站的 总能 量转 换效 率为 10% ,该电站 的年 发电 总量 7 1.0 ? 10 kW·h ,电站 发电功率为 3 3.2 ? 10 kW。 试推算出大坝 两侧涨、落潮 的平均潮差及 日满负荷工作 的时间。 【7 题解答】本题以潮汐能的开发利用为背景命题,考查学 生运用所学科分析和解决实际问题的综合能力。 (1) 涨潮、落潮时海水双向流动的路径应从两方面考 虑: 一是涨潮时海水从外海流向水库(虚线所示), 落潮时海

水从水库流向外海( 实线所示), 二是应使水流从同一方向 流过水轮机。 海水双向流 动的路径如右图。 (2) 设大坝两侧涨、落潮 的平均潮差为 h(m) 。 每天海水涨、落两次,双 向潮汐电站做功 4 次, 由 题意列式

(3)物体第一次通过圆弧最低点时,圆弧所受压力最 大.由动能定理得

mg[h+R(1-cos60°)]- μ mgcos60°/sin60°=m (v12-v02)/2,

h W ? (mg ) ? 4 ? 0.1 ? 365 ○ 1 2 其 中 W=1.0 ? 10 ? 10 ? 3600=3.6 ? 10 m ? ?Sh ? 1.0 ? 10 ? 2.5 ? 10 h=2.5 ? 10 h (kg),
7 3 3 6 9

13

J,

由牛顿第二定律得 Nmax-mg=mv12/R, 解得 Nmax=54.5N.
物体最终在圆弧上运动时圆弧所受压力最小. 由动能定理得

将数据代入○ 1 式, 求得 h = 4.4m 。 设每日满负荷工作的时间为 t 小时) 。由题意列式

W ? Pt ? 365 2 ○ 其中 W=1.0 ? 10 kW·h ,P=3.2 ? 10
7

3

kW,

将数据代入○ 2 式, 求得 t =8.6h 【点评】利用涨、落潮位差发电,应从涨潮、落潮两方 面考虑.。推算出大坝两侧涨、落潮的平均潮差及日满负荷 工作的时间, 要注意选择合适的物理规律 , 在运算中各物 理量要统一采用 SI 制单位。 【错解剖析】学生解题中常见错误是:只画出了落潮时 海水从水库流向外海的一条线路, 漏掉海水从外海流向水 库的一条线路。计算涨潮、落潮时海水重力做功时误用 h 作 为重心降低高度. 避错技巧:在平时应关注生产、生活中 的实际问题,用学到的知识去分析解释它,对一些疑难点, 可与同学一起讨论或者请教老师,也可以通过阅读相关科普 资料来扩展自己的知识面。 8.如图所示,AB和CD为两个对称斜面,其上部足够长, 下部分分别与一个光滑的圆弧面的两端相切, 圆弧圆心角为 120°,半径R=2.0m,一个质量为m=1kg的物体在离 弧高度为h=3.0m处,以初速度 4.0m/s沿斜面运动, 若物体与两斜面间的动摩擦因数 μ =0.2,重力加速度g= 2 10m/s ,则 (1)物体在斜面上(不包 括圆弧部分)走过路程的最大 值为多少? (2) 试描述物体最终的运 动情况. (3) 物体对圆弧最低点的 最大压力和最小压力分别为多少?

mgR (1-cos60°) =mv22/2,
由牛顿第二定律得

Nmin-mg=mv22/R, 解得Nmin=20N.

9. 两个物体质量分别为m1 和m2, m1 原来 静止, m2 以速度v0 向右运动, 如图 1-89 所示,它们同时开始受到大小相等、方向 与v0 相同的恒力F的作用, 它们能不能在 某一时刻达到相同的速度?说明判断的理 由.

8.解:(1)物体在两斜面上来回运 动时,克服摩擦力所做的功 Wf=μ mgcos60°·s总.
物体从开始直到不再在斜面上运动的过程中

9.解:设m1、m2 两物体受恒力F作用后,产生的加速度 分别为a1、a2,由牛顿第二定律F=ma,得 a1=F/m1,a2=F/m2, 历时t两物体速度分别为v1=a1t,v2=v0+a2t, 由题意令v1=v2,即a1t=v0+a2t或(a1-a2)t= v0,因t≠0、v0>0,欲使上式成立,需满足a1-a2>0, 即F/m1>F/m2,或m1<m2,也即当m1≥m2 时不可能 达到共同速度,当m1<m2 时,可以达到共同速度.

mgh-Wf=0-mv02/2.
解得s总=38m. (2)物体最终是在B、C之间的圆弧上来回做变速圆 周运动,且在B、C点时速度为零.


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