专题二力与运动
专题三动量与能量
专题四带电粒子在场中的运动
专题五电磁感应与电路
专题一物理思想与物理方法
2009年高考物理经典题型及其解题基本思路专题辅导（二）
专题二力与运动
思想方法提炼
一、对力的几点认识
1.关于力的概念.力是物体对物体的相互作用.这一定义体现了力的物质性和相互性.力是矢量.
2.力的效果
（1）力的静力学效应：力能使物体发生形变.
(2)力的动力学效应：
a.瞬时效应：使物体产生加速度F=ma
b.时间积累效应：产生冲量I=Ft，使物体的动量发生变化Ft=△p
c.空间积累效应：做功W=Fs，使物体的动能发生变化△E k=W
3.物体受力分析的基本方法
（1）确定研究对象（隔离体、整体）.
（2）按照次序画受力图，先主动力、后被动力，先场力、后接触力.
（3）只分析性质力，不分析效果力，合力与分力不能同时分析.
（4）结合物体的运动状态：是静止还是运动，是直线运动还是曲线运动.如物体做曲线运动时，在某点所受合外力的方向一定指向轨迹弧线内侧的某个方向.
二、中学物理中常见的几种力
三、力和运动的关系
1.F=0时，加速度a =0.静止或匀速直线运动
F=恒量:F 与v 在一条直线上——匀变速直线运动
F 与v 不在一条直线上——曲线运动（如平抛运动）
2.特殊力:F 大小恒定，方向与v 始终垂直——匀速圆周运动
F=-kx ——简谐振动
四、基本理论与应用
解题常用的理论主要有：力的合成与分解、牛顿运动定律、匀变速直线运动规律、平抛运动的规律、圆周运动的规律等.力与运动的关系研究的是宏观低速下物体的运动，如各种交通运输工具、天体的运行、带电物体在电磁场中的运动等都属于其研究范畴，是中学物理的重要内容，是高考的重点和热点，在高考试题中所占的比重非常大.选择题、填空题、计算题等各种类型的试题都有，且常与电场、磁场、动量守恒、功能部分等知识相结合. 感悟 · 渗透 · 应用
一、力与运动的关系
力与运动关系的习题通常分为两大类：一类是已知物体的受力情况，求解其运动情况；另一类是已知物体的运动情况，求解物体所受的未知力或与力有关的未知量.在这两类问题中，加速度a 都起着桥梁的作用.而对物体进行正确的受力分析和运动状态及运动过程分析是解决这类问题的突破口和关键.
【例1】如图所示，质量M=10kg 的木楔 静止于粗糙水平地面上，木楔与地面间的
动摩擦因数μ=0.2，在木楔的倾角为θ=30°
的斜面上，有一质量m=1.0kg 的物块由静止
开始沿斜面下滑，当滑行路程s=1.4m 时， 其速度v=1.4m/s.在这个过程中木楔处于静止状态.
求地面对木楔的摩擦力的大小和方向（取g=10m/s 2）. 【解析】由于木楔没有动，不能用公式
f=μN 计算木楔受到的摩擦力，题中所给出动摩擦因数的已知条件是多余的。首先要判断物块沿斜面向下做匀加速直线运动，由运动学公式v 2t -v 20=2as 可得其加速度a=v 2/2s=0.7m/s 2，由于a < gsin θ=5m/s 2，可知物块受摩擦力作用， 物块和木楔的受力如图所示：
对物块，由牛顿第二定律得：
mgsin θ-f 1=ma f 1=4.3N
mgcos θ-N 1=0 N 1= N
对木楔，设地面对木楔的摩擦力如图
所示，由平衡条件：
f=N ′1sin θ-f ′1cos θ=0.61N
f 的结果为正值，说明所设的方向与图设方向相同.
【解题回顾】物理习题的解答，重在对物理规律的理解和运用，忌生拉硬套公式.对两个或两个以上的物体，理解物体间相互作用的规律，正确选取并转移研究对象，是解题的基本能力要求.本题也可以用整体法求解：对物块沿斜向下的加速度分解为水平方向acos θ和竖直方向asin θ，其水平方向上的加速度是木楔对木块作用力的水平分量产生的，根据力的相互
35
作用规律，物块对木楔的水平方向的作用力也是macos θ，再根据木楔静止的现象，由平衡条件，得地面对木楔的摩擦力一定是macos θ=0.61N.
【例2】如图所示，一高度为h ＝0.2m 的水平面在A 点处与一倾角为θ＝30°的斜面连接，一小球以v 0＝5m/s 的速度在平面上向右运动。求小球从A 点运动到地面所需的时间（平面与斜面均光滑，取g ＝10m/s 2）。某同学对此题的解法为：小球沿斜面运动，则,sin 2
1sin 20t g t v h ?+=θθ由此可求得落地的时间t 。 问：你同意上述解法吗？若同意，求出所需的时
间；若不同意，则说明理由并求出你认为正确的结果。
【解析】不同意。小球应在A 点离开平面做平抛运动，
而不是沿斜面下滑。正确做法为：落地点与A 点的水平距离)(110
2.025200m g h v t v s =??=== ① 斜面底宽 )(35.032.0m hctg l =?==θ ② l s >
小球离开A 点后不会落到斜面，因此落地时间即为平抛运动时间。
∴ )(2.010
2.022s g h t =?== ③ 二、临界状态的求解
临界状态的问题经常和最大值、最小值联系在一起，它需要在给定的物理情境中求解某些物理量的上限或下限，有时它与数学上的极值问题相类似.但有些问题只能从物理概念、规律的约束来求解，研究处理这类问题的关键是：（1）要能分析出临界状态的由来.（2）要能抓住处于临界状态时物体的受力、运动状态的特征.
【例3】如图所示，在相互垂直的匀强电场、磁场 中，有一个倾角为θ且足够长的光滑绝缘斜面.磁感应强
度为B ，方向水平向外，电场强度的方向竖直向上.有
一质量为m ，带电量为+q 的小球静止在斜面顶端，这
时小球对斜面的压力恰好为0.若迅速把电场方向改为
竖直向下时，小球能在斜面上连续滑行多远？所用
时间是多少？
【解析】开始电场方向向上时小球受重力和电场力两个 力作用，mg=qE ，得电场强度E=mg/q.
当电场方向向下，小球在斜面上运动时小球受力
如图，在离开斜面之前小球垂直于斜面方向的加速度
为0.
mgcos θ+qEcos θ=Bqv+N ，
即2mgcos θ=Bqv+N
随v 的变大小球对斜面的压力N 在变小，当增大到某个值时压力为0，超过这个值后，小球将离开斜面做曲线运动.
沿斜面方向小球受到的合力
F=mgsin θ+qEsin θ=2mgsin θ为恒力，所以小球在离开斜面前做匀加速直线运动a=F/m=2gsin θ.
其临界条件是2mgcos θ=Bqv ，
得即将离开斜面时的速度v=2mgcos θ/Bq.
由运动学公式v 2=2as ，
得到在斜面上滑行的距离为s=m 2gcos 2θ/(B 2q 2sin θ)
再根据v=at 得运动时间：t=v/a=mctan θ/Bq.
【解题回顾】本题的关键有三点：（1）正确理解各种力的特点，如匀强电场中电场力是恒力，洛伦兹力随速度而变化，弹力是被动力等.（2）分析出小球离开斜面时临界状态，求出临界点的速度.（3）掌握运动和力的关系，判断出小球在离开斜面前做初速度为0的匀加速直线运动.下滑距离的求解也可以用动能定理求解，以加强对各种力的理解.
【例4】如图所示，一平直的传送带以v=2m/s 的速度匀速运行，传送带把A 处的工件运送到B 处.A 、B 相距L=10m.从A 处把工件无初速度地放到传送带上，经过时间t=6s 传送到B 处，欲用最短的 时间把工件从A 处传送到B 处，
求传送带的运行速度至少多大？
【解析】A 物体无初速度放上传送带以后，物体将在摩擦力作用下做匀加速运动，因为L/t ＞v/2,这表明物体从A 到B 先做匀加速运动后做匀速运动.
设物体做匀加速运动的加速度为a ，加速的时间为t 1，相对地面通过的位移为s ，则有v=at 1，s=at 21/2，s+v(t-t 1)=L.
数值代入得a=1m/s 2
要使工件从A 到B 的时间最短，须使物体始终做匀加速运动，至B 点时速度为运送时间最短所对应的皮带运行的最小速度.
由v 2=2aL ，
v= 【解题回顾】对力与运动关系的习题，正确判断物体的运动过程至关重要.工件在皮带上的运动可能是一直做匀加速运动、也可能是先匀加速运动后做匀速运动，关键是要判断这一临界点是否会出现.在求皮带运行速度的最小值时，也可以用数学方法求解：设皮带的速度为v ，物体加速的时间为t
1，匀速的时间为t 2，则L=（v/2）t 1+vt 2，而t 1=v/a.t 2=t-t 1，得t=L/v+v/2a.由于L/v 与v/2a 的积为常数，当两者相等时其积为最大值，得v= 时t 有
最小值.由此看出，求物理极值，可以用数学方法也可以采用物理方法.但一般而言，用物理
方法比较简明.
三、在生产、生活中的运用.
高考制度的改革，不仅是考试形式的变化，更是高考内容的全面革新，其根本的核心是不仅要让学生掌握知识本身，更要让学生知道这些知识能解决哪些实际问题，因而新的高考试题十分强调对知识的实际应用的考查.
【例5】两个人要将质量M=1000kg 的小车沿
一小型铁轨推上长L=5m ，高h=1m 的斜坡
顶端，如图所示.已知车在任何情况下所受
的摩擦阻力恒为车重的0.12倍，两人能发挥的 最大推力各为800N.在不允许使用别的工具的
情况下，两人能否将车刚好推到坡顶？如果能，应如何办？（g 取10m/s 2 ）
【解析】由于推车沿斜坡向上运动时，车所受“阻力”大于两个人的推力之和.
即f 1=Mgh/L+μMg=3.2×103N ＞F=1600N
所以不能从静止开始直接沿斜面将小车推到坡顶.
但因小车在水平面所受阻力小于两人的推力之和，即f 2=μMg=1200N ＜1600N
故可先在水平面上加速推一段距离后再上斜坡.小车在水平面的加速度为
s
m aL /522=
s m aL /522=
a 1=(F-f 2)/M=0.4m/s 2
在斜坡上做匀减速运动，加速度为
a 2=(F-f 1)/M=-1.6m/s 2
设小车在水平面上运行的位移为s 到达斜面底端的速度为v.
由运动学公式2a 1s=v 2=-2a 2L
解得s=20m.即两人先在水平面上推20m 后，再推上斜坡，则刚好能把小车推到坡顶.
【解题回顾】本题的设问，只有经过深入思考，通过对物理情境的变换才能得以解决.由此可知，对联系实际问题应根据生活经验进行具体分析.不能机械地套用某种类型.这样才能切实有效地提高解题能力.另外，本题属半开放型试题，即没有提供具体的方法，需要同学自己想出办法，如果题中没有沿铁轨这一条件限制，还可以提出其他一些办法，如在斜面上沿斜线推等.
【例6】蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目。一个质量为 60kg 的运动员，从离水平网面 3.2m 高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面 5.0m 高处。已知运动员与网接触的时间为 1.2s 。若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理，求此力的大小。（g ＝10m/s 2）
【解析】将运动员看作质量为 m 的质点，从 h 1 高处下落，刚接触网时速度的大小
1v =（向下）
弹跳后到达的高度为 h
，刚离网时速度的大小
2v =（向上）
速度的改变量
12v v v ?=+ （向上）
以 a 表示加速度，△t 表示接触时间，则
v a t ?=?
接触过程中运动员受到向上的弹力 F 和向下的重力 mg 。由牛顿第二定律，
F mg ma -=
由以上五式解得，
F mg =+
代入数值得
31.510F =? N
四、曲线运动.
当物体受到的合力的方向与速度的方向不在一条直线上时，物体就要做曲线运动.中学物理能解决的曲线运动的习题主要有两种情形：一种是平抛运动，一种是圆周运动.平抛运动的问题重点是掌握力及运动的合成与分解.圆周运动的问题重点是向心力的来源和运动的规律.
【例7】在光滑水平面上有一质量m=1.0×10-3kg ，
电量q=1.0×10-10C 的带正电小球，静止在O 点，
以O 点为原点，在该水平面内建立直角坐标系Oxy ，
如图所示.
现突然加一沿x 轴正方向、场强大小
为E=2.0×106V/m 的匀强电场，使小球开始运动，
经过1.0s ，所加电场突然变为沿y 轴正方向，场强大小 仍为E=2.0×106V/m 的匀强电场，再经过1.0s 所加电场又突然变为另一个匀强电场.使小球在此电场作用下经1.0s 速度变为0.求速度为0时小球的位置.
【解析】由牛顿定律可知小球在水平面上的加速度
a=qE/m=0.20m/s 2.
当场强沿x 轴正方向时，经1.0s 小球的速度大小为v x =at=0.20×1.0=0.20m/s （方向沿x 轴方向）
小球沿x 轴方向移动的距离为△x 1=at 2/2=0.10m.
在第2s 内，电场方向y 轴正方向，x 方向不再受力，
所以第2s 内小球在x 方向做匀速运动，在y 方向做初速度为0的匀加速直线运动（类似平抛运动）
沿y 方向的距离:△y=at 2/2=0.10m.
沿x 方向的距离:△x 2=v x t=0.2×1.0=0.20m.
第2s 未在y 方向分速度为:
v y =at=0.20×1.0=0.20m/s
由上可知，此时小球运动方向与x 轴成45°角，要使小球速度变为0，则在第3s 内所加电场方向必须与此方向相反，即指向第三象限，与x 轴成225°角.
在第3s 内，设在电场作用下小球加速度的x 分量和y 方向分量分别为a x 、a y ，则
a x =v x /t=0.2m/s 2，
a y =v y/t=0.20m/s 2；
在第3s 未，小球到达的位置坐标为
x 3=△x 1+△x 2+v x t-a x t 2/2=0.40m ，
y 3=△y+v y t-a y t 2/2=0.20m.
【解题回顾】学好物理要有一定的空间想像力，要分析、想像物体的运动状态和运动轨迹.作图可以化抽象为具体，提高解题成功率.本题小球的运动情景如图.
【例8】如图所示，有一质量为m 的小球P 与
穿过光滑水平板上小孔O 的轻绳相连，用手拉着 绳子另一端，使小球在水平板上绕O 点做半径
为a 、角速度为ω的匀速圆周运动.
求：（1）此时绳上的拉力有多大？
（2）若将绳子从此状态迅速放松，后又拉直，
使小球绕O 做半径为b 的匀速圆周运动.从放松到拉直这段过程经历了多长时间？
（3）小球做半径为b 的匀速圆周运动时，绳子上的拉力又是多大？
【解析】（1）绳子上的拉力提供小球做匀速圆周运动的向心力，故有：F=m ω2a
（2）松手后绳子上的拉力消失，小球将从松手时的位置沿圆周的切线方向，在光滑的水平面上做匀速直线运动.当绳在水平板上长为b 时，绳又被拉紧.在这段匀速直线运动的过程中小球运动的距离为
s= ， 如图所示
故t=s/v= （3）将刚拉紧绳时的速度分解为沿绳子的分量
和垂直于绳子的分量.在绳被拉紧的短暂过程中，
球损失了沿绳的分速度，保留着垂直于绳的分速度做匀速圆周运动.被保留的速度的大小为： v 1=va/b=ωa 2/b.
所以绳子后来的拉力为：
F ′=mv 21/b=m ω2a 4/b 3.
【解题回顾】此题难在第3问，注意物体运动过程中的突变点，理解公式F=mv 2/R 中的v
22a b -a a b ω2
2-
是垂直于半径、沿切线方向的速度.
五、图像的运用
【例9】如图所示，一对
平行光滑轨道设置在水平面上，
两轨道间距L=0.20m ，电阻
R=1.0
；有一导体杆静止地放
在轨道上，与两轨道垂直，
杆及轨道的电阻皆可忽略不计，
整个装置处于磁感应强度B=0.5T 的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道向下，现用一外力F 沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F 与时间t 的关系如图所示.求杆的质量m 和加速度a
【解析】物体做匀加速运动的条件是合外力不变.导体杆运动过程中受拉力和安培力两个力作用，因安培力随着速度增加电流变大而变大，所以拉力随着时间而变化.
设杆的质量为m ，加速度为a ，则由运动学公式v=at ，
感应电动势E=BLv ，感应电流I=E/R ，
安培力f=BIL ，
由牛顿第二定律F-f=ma ，
整理得F=ma+B 2L 2at/R ，
在图线上取两点代入后可得a = 10m/s 2 m = 0.1kg.
练习题
如图所示，离子源从某小孔发射出带电量q=1.6×10-10C
的正离子(初速度不计)，在加速电压U= 1000V 作用下沿
O 1O 2方向进入匀强磁场中．磁场限制在以O 2为圆心半
径为R 0=2.64cm 的区域内，磁感强度大小B 为0.10T ，
方向垂直纸面向外，正离子沿偏离O 1O 2为60°角的方
向从磁场中射出，打在屏上的P 点，计算：
(1)正离子质量m ．
(2)正离子通过磁场所需要的时间t ．
解
① ②
由图可见
R ＝R 0·cot30°
③
由①、②、③式得
＝1.67×10-27(kg)
(2)由图所示，离子飞出磁场，偏转60°角，故在磁场中飞
2009年高考物理经典题型及其解题基本思路专题辅导（三）
专题三动量与能量
思想方法提炼
牛顿运动定律与动量观点和能量观点通常称作解决问题的三把金钥匙.其实它们是从三个不同的角度来研究力与运动的关系.解决力学问题时，选用不同的方法，处理问题的难易、繁简程度可能有很大差别，但在很多情况下，要三把钥匙结合起来使用，就能快速有效地解决问题.
一、能量
1.概述
能量是状态量，不同的状态有不同的数值的能量，能量的变化是通过做功或热传递两种方式来实现的，力学中功是能量转化的量度，热学中功和热量是内能变化的量度.
高中物理在力学、热学、电磁学、光学和原子物理等各分支学科中涉及到许多形式的能，如动能、势能、电能、内能、核能，这些形式的能可以相互转化，并且遵循能量转化和守恒定律，能量是贯穿于中学物理教材的一条主线，是分析和解决物理问题的主要依据。在每年的高考物理试卷中都会出现考查能量的问题。并时常发现“压轴题”就是能量试题。
2.能的转化和守恒定律在各分支学科中表达式
(1)W合=△E k包括重力、弹簧弹力、电场力等各种力在内的所有外力对物体做的总功，等于物体动能的变化。(动能定理)
(2)W F=△E除重力以外有其它外力对物体做功等于物体机械能的变化。(功能原理)
注：(1)物体的内能(所有分子热运动动能和分子势能的总和)、电势能不属于机械能
(2)W F=0时，机械能守恒，通过重力做功实现动能和重力势能的相互转化。(3)W G=-△E P重力做正功，重力势能减小；重力做负功，重力势能增加。重力势能变化只与重力做功有关，与其他做功情况无关。
(4)W电=-△E P 电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加。在只有重力、电场力做功的系统内，系统的动能、重力势能、电势能间发生相互转化，但总和保持不变。注：在电磁感应现象中，克服安培力做功等于回路中产生的电能，电能再通过电路转化为其他形式的能。
(5)W+Q=△E物体内能的变化等于物体与外界之间功和热传递的和(热力学第一定律)。
(6)mv02/2=hν-W 光电子的最大初动能等于入射光子的能量和该金属的逸出功之差。
(7)△E=△mc2在核反应中，发生质量亏损，即有能量释放出来。(可以以粒子的动能、光子等形式向外释放)
动量与能量的关系
1.动量与动能
动量和能量都与物体的某一运动状态相对应，都与物体的质量和速度有关.但它们存在明显的不同：动量的大小与速度成正比p=mv；动能的大小与速度的平方成正比Ek=mv2/2 两者的关系：p2=2mE k
动量是矢量而动能是标量.物体的动量发生变化时，动能不一定变化；但物体的动能一旦发生变化，则动量必发生变化.
2.动量定理与动能定理
动量定理：物体动量的变化量等于物体所受合外力的冲量.△p=I，冲量I=Ft是力对时间的积累效应
动能定理：物体动能的变化量等于外力对物体所做的功.△E k=W，功W=Fs是力对空间的积累效应.
3.动量守恒定律与机械能守恒定律
动量守恒定律与机械能守恒定律所研究的对象都是相互作用的物体系统，(在研究某个物体与地球组成的系统的机械能守恒时，通常不考虑地球的影响)，且研究的都是某一物理过程.动量守恒定律的内容是：一个系统不受外力或者所受外力之和为0，这个系统的总动量保持不变；机械能守恒定律的内容是：在只有重力和弹簧弹力做功的情形下，系统机械能的总量保持不变
运用动量守恒定律值得注意的两点是：(1)严格符合动量守恒条件的系统是难以找到的.如：在空中爆炸或碰撞的物体受重力作用，在地面上碰撞的物体受摩擦力作用，但由于系统间相互作用的内力远大于外界对系统的作用，所以在作用前后的瞬间系统的动量可认为基本上是守恒的.(2)即使系统所受的外力不为0，但沿某个方向的合外力为0，则系统沿该方向的动量是守恒的.
动量守恒定律的适应范围广，不但适应常见物体的碰撞、爆炸等现象，也适应天体碰撞、原子的裂变，动量守恒与机械能守恒相结合的综合的试题在高考中多次出现，是高考的热点内容.
【例1】如图所示，滑块A、B的质量分别为m1与m2，m1＜m2，由轻质弹簧相连接置于水平的气垫导轨上，用一轻绳把两滑块拉至最近，使弹簧处于最大压缩状态后绑紧。两滑块一起以恒定的Array
速率v0向右滑动.突然轻绳断开.当弹簧
伸至本身的自然长度时，滑块A的速度
正好为0.求：
(1)绳断开到第一次恢复自然长度的过程中弹簧释放的弹性势能Ep；
(2)在以后的运动过程中，滑块B是否会有速度为0的时刻?试通过定量分析证明你的结论.
【解析】(1)当弹簧处压缩状态时，系统的机械能等于两滑块的动能和弹簧的弹性势能之和，当弹簧伸长到自然长度时，弹性势能为0，因这时滑块A的速度为0，故系统的机械能等于滑块B的动能.设这时滑块B的速度为v，则有E=m2v2/2.
因系统所受外力为0，由动量守恒定律
(m1+m2)v0=m2v.
解得E=(m1+m2)2v02/(2m2).
由于只有弹簧的弹力做功，系统的机械能守恒
(m 1+m 2)v 02/2+E p =E.
解得E p =(m 1-m 2)(m 1+m 2)v 02/2m 2.
(2)假设在以后的运动中滑块B 可以出现速度为0的时刻，并设此时A 的速度为v 1，弹簧的弹性势能为E ′p ，由机械能守恒定律得
m 1v 12/2+E ′p =(m 1+m 2)2v 02/2m 2.
根据动量守恒得(m 1+m 2)v 0=m 1v 1，
求出v 1代入上式得:
(m 1+m 2)2v 02/2m 1+E ′p=(m 1+m 2)2v 02/2m 2.
因为E ′p ≥0，故得:
(m 1+m 2)2v 02/2m 1≤(m 1+m 2)2v 02/2m 2
即m 1≥m 2，这与已知条件中m 1＜m 2不符.
可见在以后的运动中不可能出现滑块B 的速度为0的情况.
【解题回顾】“假设法”解题的特点是：先对某个结论提出可能的假设.再利用已知的规律知识对该假设进行剖析，其结论若符合题意的要求，则原假设成立.“假设法”是科学探索常用的方法之一.在当前，高考突出能力考察的形势下，加强证明题的训练很有必要.
【例2】如图所示，质量为m 的有孔物体A 套在光滑的水平杆上，在A 下面用细绳挂一质量
为M 的物体B ，若A 固定不动，给B 一水平冲量I ，
B 恰能上升到使绳水平的位置.当A 不固定时，要使
B 物体上升到使绳水平的位置，则给它的水平冲量
至少多大? 【解析】当A
固定不动时，B 受到冲量后以A 为圆心做圆周运动，只有重力做功，机械能守恒.在水平位置时B 的重力势能应等于其在最低位置时获得的动能Mgh=E k =p 2/2M=I 2/2M.
若A 不固定，B 向上摆动时A 也要向右运动，当B 恰能摆到水平位置时，它们具有相同的水平速度，把A 、B 看成一个系统，此系统除重力外，其他力不做功，机械能守恒.又在水平方向上系统不受外力作用，所以系统在水平方向上动量守恒，设M 在最低点得到的速度为v 0，到水平位置时的速度为v.
Mv 0=(M+m)v.
Mv 02/2=(M+m)v 2/2+Mgh.
I ′=Mv 0.
I ′= 【解题回顾】此题重要的是在理解A 不固定，B 恰能上升到使绳水平的位置时，其竖直方向的分速度为0，只有水平速度这个临界点.另外B 上升时也不再是做圆周运动，此时绳的拉力对B 做功(请同学们思考一下，绳的拉力对B 做正功还是负功)，有兴趣的同学还可以分析一下系统以后的运动情况. 【例3】下面是一个物理演示实验，它显示：
图中下落的物体A 、B 经反弹后，B 能上升到比
初始位置高的地方.A 是某种材料做成的实心球，质量
m 1=0.28kg ，在其顶部的凹坑中插着质量m 2=0.1kg 的
木棍B.B 只是松松地插在凹坑中，其下端与坑底之间
有小间隙. 将此装置从A 的下端离地板的高度H=1.25m
处由静止释放.实验中，A 触地后在极短的时间内反弹，
m m M I
且其速度大小不变；接着木棍B 脱离球A 开始上升，而球A 恰好停留在地板上，求木棍B 上升的高度.重力加速度（g=10m/s 2）
【解析】根据题意，A 碰地板后，反弹速度的大小等于它下落到地面时的速度的大小，由机械能守恒得
(m 1+m 2)gH=(m 1+m 2)v 2/2，v 1
=
. A 刚反弹时速度向上，立刻与下落的B 碰撞，碰前B 的速度v 2 由题意，碰后A 速度为0，以v 2表示B 上升的速度，
根据动量守恒m 1v 1-m 2v 2=m 2v ′2.
令h 表示B 上升的高度，有m 2v ′22/2=m 2gh ，
由以上各式并代入数据得:h=4.05m.
【例4】质量分别为m 1、m 2的小球在一
直线上做弹性碰撞，它们在碰撞前后的
位移—时间图像如图所示，若m 1=1kg,
m 2的质量等于多少?
【解析】从位移—时间图像上可看出：m 1和m 2
于t=2s 时在位移等于8m 处碰撞，碰前m 2的速度为0，m 1的速度v 0=△s/△t=4m/s
碰撞后，m 1的速度v 1=-2m/s ，
m 2的速度v 2=2m/s ，
由动量守恒定律得m 1v 0=m 1v 1+m 2v 2，
m 2=3kg.
【解题回顾】这是一道有关图像应用的题型，关键是理解每段图线所对应的两个物理量：位移随时间的变化规律，求出各物体碰撞前后的速度.不要把运动图像同运动轨迹混为一谈.
【例5】云室处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，一质量为M 的静止的原子核在云室中发生一次α衰变，α粒子的质量为m ，电量为q ，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内.现测得α粒子运动的轨道半径为R ，试求在衰变过程中的质量亏损.(注：涉及动量问题时，亏损的质量可忽略不计)
【解析】α粒子在磁场中做圆周运动的向心力是洛伦兹力，设α粒子的运动速度为v ，由牛顿第二定律得qvB=mv 2/R.
衰变过程中，粒子与剩余核发生相互作用，设衰变后剩余核的速度为v ′，衰变过程中动量守恒(M-m)v ′=mv.
α粒子与剩余核的动能来源于衰变过程中亏损的质量，有
△m·c 2=(M-m)v ′2/2+mv 2/2.
解得:△m=M(qBR)2/[2c 2m(M-m)].
【解题回顾】此题知识跨度大，综合性强，将基础理论与现代物理相结合.考查了圆周运动、洛伦兹力、动量守恒、核裂变、能量守恒等知识.这类题型需注意加强.
【例6】如图所示，一轻绳穿过光滑的定滑轮，
两端各拴有一小物块.它们的质量分别为m 1、m 2，已知 m 2=3m 1，起始时m1放在地上，m 2离地面的高度
h=1.0m ，绳子处于拉直状态，然后放手.设物块与地面相碰
时完全没有弹起(地面为水平沙地)，绳不可伸长，绳中
各处拉力均相同，在突然提起物块时绳的速度与物块的
速度相同，试求m 2所走的全部路程(取3位有效数字)
【解析】因m 2＞m 1，放手后m 2将下降，直至落地.
由机械能守恒定律得
gH 2
m 2gh-m 1gh=(m 1+m 2)v 2/2.
m 2与地面碰后静止，绳松弛，m 1以速度v 上升至最高点处再下降.
当降至h 时绳被绷紧.
根据动量守恒定律可得:m 1v=(m 1+m 2)v 1
由于m 1通过绳子与m 2作用及m 2与地面碰撞的过程中都损失了能量，故m 2不可能再升到h 处，m 1也不可能落回地面.设m 2再次达到的高度为h 1，m 1则从开始绷紧时的高度h 处下降了h 1.由机械能守恒
(m 1+m 2)v 12/2+m 1gh 1=m 2gh 1
由以上3式联立可解得
h 1=m 12h/(m 1+m 2)2=[m 1/(m 1+m 2)]2h
此后m 2又从h 1高处落下，类似前面的过程.设m 2第二次达到的最高点为h2，仿照上一过程可推得
h 2=m 12h 1/(m 1+m 2)2=m 14h/(m 1+m 2)4=[m 1/(m 1+m 2)]4h
由此类推，得:h 3=m 16h/(m 1+m 2)6=[m 1/(m 1+m 2)]6h
所以通过的总路程
s=h+2h 1+2h 2+2h 3+……
【解题回顾】这是一道难度较大的习题.除了在数学处理方面遇到困难外，主要的原因还是出在对两个物块运动的情况没有分析清楚.本题作为动量守恒与机械能守恒定律应用的一种特例，应加强记忆和理解.
【例7】如图所示，金属杆a 从 离地h 高处由静止开始沿光滑平行的
弧形轨道下滑，轨道的水平部分有竖直
向上的匀强磁场B ，水平轨道上原来
放有一金属杆b ，已知a 杆的质量为
m a ,且与杆b 的质量之比为m a ∶m b =3∶4，
水平轨道足够长，不计摩擦，求： (1)a 和b 的最终速度分别是多大?
(2)整个过程中回路释放的电能是多少?
(3)若已知a 、b 杆的电阻之比R a ∶R b =3∶4，其余部分的电阻不计，整个过程中杆a 、b 上产生的热量分别是多少?
【解析】(1)a 下滑过程中机械能守恒
m a gh=m a v 02/2
a 进入磁场后，回路中产生感应电流，a 、
b 都受安培力作用，a 做减速运动，b 做加速运动，经过一段时间，a 、b 速度达到相同，之后回路的磁通量不发生变化，感应电流为0，安培力为0，二者匀速运动.匀速运动的速度即为a.b 的最终速度，设为v.由于所组成的系统所受合外力为0，故系统的动量守恒
m a v 0=(m a +m b )v
由以上两式解得最终速度
m
h h m m m m m m m m m h 13.1567.02])4
1()41()41(21[2])()()(21[2642621142112211≈?=++++=+++++++=
gh 27
3
v a =v b =v=
(2)由能量守恒得知，回路中产生的电能应等于a 、b 系统机械能的损失，所以
E=m a gh-(m a +m b )v 2/2=4m a gh/7
(3)由能的守恒与转化定律，回路中产生的热量应等于回路中释放的电能等于系统损失的机械能，即Q a +Q b =E.在回路中产生电能的过程中，电流不恒定，但由于R a 与R b 串联，通过的电流总是相等的，所以应有
所以 【例8】连同装备质量M=100kg 的宇航员离飞船45m 处与飞船相对静止，他带有一个装有m=0.5kg 的氧气贮筒，其喷嘴可以使氧气以v=50m/s 的速度在极短的时间内相对宇航员自身喷出.他要返回时，必须向相反的方向释放氧气，同时还要留一部分氧气供返回途中呼吸.设他的耗氧率R 是2.5×10-4kg/s ，问：要最大限度地节省氧气，并安全返回飞船，所用掉的氧气是多少?
【解析】设喷出氧气的质量为m ′后，飞船获得的速度为v ′，喷气的过程中满足动量守恒定律，有:
0=(M-m ′)v ′+m ′(-v+v ′)
得v ′=m ′v/M
宇航员即以v ′匀速靠近飞船，到达飞船所需的时间
t=s/v ′=Ms/m ′v
这段时间内耗氧m ″=Rt
故其用掉氧气m ′+m ″=2.25×10-2/m ′+m ′
因为(2.25×10-2/m ′)×m ′=2.5×10-2为常数，
所以当2.25×10-2/m ′=m ′，即m ′=0.15kg 时用掉氧气最少，共用掉氧气是m ′+m ″=0.3kg.
【解题回顾】(1)动量守恒定律中的各个速度应统一对应于某一惯性参照系，在本题中，飞船沿圆轨道运动，不是惯性参照系.但是，在一段很短的圆弧上，可以视飞船做匀速直线运动，是惯性参照系.(2)此题中氧气的速度是相对宇航员而不是飞船，因此，列动量守恒的表达式时，要注意速度的相对性，这里很容易出错误.(3)要注意数学知识在物理上的运用.
【例9】质量为m 的飞机以水平速度v 0飞离跑道后逐渐上升，若飞机在此过程
中水平速度保持不变，同时受到重力和竖直向上的恒定升力（该升力由其它力
的合力提供，不含重力）。今测得当飞机在水平方向的位移为l 时，它的上升高
度为h ，求：（1）飞机受到的升力大小；（2）从起飞到上升至h 高度的过程中升
力所作的功及在高度h 处飞机的动能。
【解析】飞机水平速度不变 t v l 0= ① y 方向加速度恒定 221at h =
② 消去t 即得 202
2v l h a = ③ 由牛顿第二定律 )21(202
v gl h mg ma mg F +=+= ④ 4
322===b a b a b a R R t R I t R I Q Q gh m E Q gh m E Q a b a a 491674491273===
=
（2）升力做功 )21(202v gl
h mgh Fh W +== ⑤ 在h 处 l
hv ah at v t 022=== ⑥
∴ )41(21)(2122
20220l
h mv v v m E t k +=+= ⑦ 【例10】有三根长度皆为 l ＝1.00m 的不可伸长的绝缘轻线，其中两根的一
端固定在天花板上的 O 点，另一端分别拴有质量皆为 m ＝1.00×10－2kg 的
带电小球 A 和 B ，它们的电量分别为 一q 和 ＋q ，q ＝l.00×10－7C 。A 、B 之
间用第三根线连接起来。空间中存在大小为 E ＝1.00×106N/C 的匀强电场，
场强方向沿水平向右，平衡时 A 、B 球的位置如图所示。现将 O 、B 之间的线烧断，由于有空气阻力，A 、B 球最后会达到新的平衡位置。求最后两球的机械能与电势能的总和与烧断前相比改变了多少。（不计两带电小球间相互作用的静电力）
【解析】图1中虚线表示 A 、B 球原来的平衡位置，实线表示烧断后重新
达到平衡的位置，其中α、β 分别表示细线加 OA 、AB 与竖直方向的夹
角。
A 球受力如图2所示：重力 mg 竖直向下；电场力 qE 水平向左；细
线OA 对 A 的拉力 T 1，方向如图；细线 AB 对 A 的拉力 T 2，方向如图。
由平衡条件
12sin sin T T qE αβ+=
12cos cos T mg T αβ=+
B 球受力如图3所示：重力 mg 竖直向下；电场力 qE 水平向右；
细线 AB 对 B 的拉力 T 2，方向如图。由平衡
条件
2sin T qE β=
2cos T mg β=
联立以上各式并代入数据，得
0α=
45β=?
由此可知，A 、B 球重新达到平衡的位置如图4所示。与原来位置相比，A 球的重力势能减少了
(1sin 60)A E mgl =-?
B 球的重力势能减少了
(1sin60cos45)B E mgl =-?+?
A 球的电势能增加了
cos60A W qEl =?
B 球的电势能减少了
(sin 45sin30)B W qEl =?-?
两种势能总和减少了
B A A B W W W E E =-++
代入数据解得
26.810W -=? J
【例11】一传送带装置示意如图，其中传送带经过AB 区域时是水平的，经过BC 区域 时变为圆弧形（圆弧由光滑模板形成，未画出），经过CD 区域时是倾斜的，AB 和CD 都与BC 相切。现将大量的质量均为m
的小货箱一个一个在A 处放到传送带
上，放置时初速为零，经传送带运送到
D 处，D 和A 的高度差为h 。稳定工作
时传送带速度不变，CD 段上各箱等距排
列，相邻两箱的距离为L 。每个箱子在
A 处投放后，在到达
B 之前已经相对于
传送带静止，且以后也不再滑动（忽略
经BC 段时的微小滑动）。已知在一段相当长的时间T 内，共运送小货箱的数目为N 。这装置由电动机带动，传送带与轮子间无相对滑动，不计轮轴处的摩擦。求电动机的平均抽出功率P 。
【解析】以地面为参考系（下同），设传送带的运动速度为v 0，在水平段运输的过程中，小货箱先在滑动摩擦力作用下做匀加速运动，设这段路程为s ，所用时间为t ，加速度为a ，则对小箱有
s ＝1/2at 2 ①
v 0＝at ②
在这段时间内，传送带运动的路程为
s 0＝v 0t ③
由以上可得
s 0＝2s ④
用f 表示小箱与传送带之间的滑动摩擦力，则传送带对小箱做功为
A ＝fs ＝1/2mv 02 ⑤
传送带克服小箱对它的摩擦力做功
A 0＝fs 0＝2·1/2mv 02 ⑥
两者之差就是克服摩擦力做功发出的热量
Q ＝1/2mv 02 ⑦
可见，在小箱加速运动过程中，小箱获得的动能与发热量相等。
T 时间内，电动机输出的功为
W ＝P T ⑧
此功用于增加小箱的动能、势能以及克服摩擦力发热，即
W ＝1/2Nmv 02＋Nmgh ＋NQ ⑨
已知相邻两小箱的距离为L ，所以
v 0T ＝NL ⑩
联立⑦⑧⑨⑩，得
P ＝T Nm [22
2T
L N ＋gh]
2009年高考物理经典题型及其解题基本思路专题辅导（四）专题四带电粒子在场中的运动
思想方法提炼
带电粒子在某种场(重力场、电场、磁场或复合场)中的运动问题，本质还是物体的动力学问题
电场力、磁场力、重力的性质和特点：匀强场中重力和电场力均为恒力，可能做功；洛伦兹力总不做功；电场力和磁场力都与电荷正负、场的方向有关，磁场力还受粒子的速度影响，反过来影响粒子的速度变化.
一、安培力
1.安培力：通电导线在磁场中受到的作用力叫安培力.
【说明】磁场对通电导线中定向移动的电荷有力的作用，磁场对这些定向移动电荷作用力的宏观表现即为安培力.
2.安培力的计算公式：F=BILsinθ；通电导线与磁场方向垂直时，即θ = 900，此时安培力有最大值；通电导线与磁场方向平行时，即θ=00，此时安培力有最小值，F min=0N；0°＜θ＜90°时，安培力F介于0和最大值之间.
3.安培力公式的适用条件；
①一般只适用于匀强磁场；②导线垂直于磁场；
③L为导线的有效长度，即导线两端点所连直线的长度，相应的电流方向沿L由始端流向末端；
如图所示，
几种有效长度；
④安培力的作用点为磁场中通电导体的几何中心；
⑤根据力的相互作用原理，如果是磁体对通电导体有力的作用，则通电导体对磁体有反作用力.
【说明】安培力的计算只限于导线与B垂直和平行的两种情况.
二、左手定则
1.通电导线所受的安培力方向和磁场B的方向、电流方向之间的关系，可以用左手定则来判定.
2.用左手定则判定安培力方向的方法：伸开左手，使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内，让磁感线垂直穿入手心，并使四指指向电流方向，这时手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直，大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向.
3.安培力F的方向既与磁场方向垂直，又与通电导线方向垂直，即F总是垂直于磁场与导线所决定的平面.但B与I的方向不一定垂直.
4.安培力F、磁感应强度B、电流I三者的关系
①已知I、B的方向，可惟一确定F的方向；
②已知F、B的方向，且导线的位置确定时，可惟一确定I的方向；
③已知F、I的方向时，磁感应强度B的方向不能惟一确定.
三、洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力.
1.洛伦兹力的公式：F=qvBsinθ；
2.当带电粒子的运动方向与磁场方向互相平行时，F=0；
3.当带电粒子的运动方向与磁场方向互相垂直时，F=qvB;
4.只有运动电荷在磁场中才有可能受到洛伦兹力作用，静止电荷在磁场中受到的磁场对电荷的作用力一定为0；
四、洛伦兹力的方向
1.运动电荷在磁场中受力方向可用左手定则来判定；
2.洛伦兹力f的方向既垂直于磁场B的方向，又垂直于运动电荷的速度v的方向，即f 总是垂直于B和v所在的平面.
3.使用左手定则判定洛伦兹力方向时，若粒子带正电时，四个手指的指向与正电荷的运动方向相同.若粒子带负电时，四个手指的指向与负电荷的运动方向相反.
4.安培力的本质是磁场对运动电荷的作用力的宏观表现.
五、带电粒子在匀强磁场中的运动
1.不计重力的带电粒子在匀强磁场中的运动可分三种情况：一是匀速直线运动；二是匀速圆周运动；三是螺旋运动.从运动形式可分为：匀速直线运动和变加速曲线运动.
2.如果不计重力的带电粒子的运动方向与磁场方向平行时，带电粒子做匀速直线运动，是因为带电粒子在磁场中不受洛伦兹力的作用.
3.如果不计重力的带电粒子的运动方向与磁场方向垂直时，带电粒子做匀速圆周运动，是因为带电粒子在磁场中受到的洛伦兹力始终与带电粒子的运动方向垂直，只改变其运动方向，不改变其速度大小.
4.不计重力的带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径r=mv/Bq;其运动周期T=2πm/Bq(与速度大小无关).
5.不计重力的带电粒子垂直进入匀强电场和垂直进入匀强磁场时都做曲线运动，但有区别：带电粒子垂直进入匀强电场，在电场中做匀变速曲线运动(类平抛运动)；垂直进入匀强磁场，则做变加速曲线运动(匀速圆周运动)
6.带电粒子在匀强磁场中做不完整圆周运动的解题思路：
(1)用几何知识确定圆心并求半径.
因为F方向指向圆心，根据F一定垂直v，画出粒子运动轨迹中任意两点(大多是射入点和出射点)的F或半径方向，其延长线的交点即为圆心，再用几何知识求其半径与弦长的关系.
(2)确定轨迹所对的圆心角，求运动时间.
先利用圆心角与弦切角的关系，或者是四边形内角和等于360°(或2π)计算出圆心角θ的大小，再由公式t=θT/3600(或θT/2 π)可求出运动时间.
六、带电粒子在复合场中运动的基本分析
1.这里所说的复合场是指电场、磁场、重力场并存，或其中某两种场并存的场.带电粒子在这些复合场中运动时，必须同时考虑电场力、洛伦兹力和重力的作用或其中某两种力的作用，因此对粒子的运动形式的分析就显得极为重要.
2.当带电粒子在复合场中所受的合外力为0时，粒子将做匀速直线运动或静止.
3.当带电粒子所受的合外力与运动方向在同一条直线上时，粒子将做变速直线运动.
4.当带电粒子所受的合外力充当向心力时，粒子将做匀速圆周运动.
5.当带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化的，则粒子将做变加速运动，这
类问题一般只能用能量关系处理.
七、电场力和洛伦兹力的比较
1.在电场中的电荷，不管其运动与否，均受到电场力的作用；而磁场仅仅对运动着的、且速度与磁场方向不平行的电荷有洛伦兹力的作用.
2.电场力的大小F=Eq,与电荷的运动的速度无关；而洛伦兹力的大小f=Bqvsina，与电荷运动的速度大小和方向均有关.
3.电场力的方向与电场的方向或相同、或相反；而洛伦兹力的方向始终既和磁场垂直，又和速度方向垂直.
4.电场既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向，而洛伦兹力只能改变电荷运动的速度方向，不能改变速度大小.
5.电场力可以对电荷做功，能改变电荷的动能；洛伦兹力不能对电荷做功，不能改变电荷的动能.
6.匀强电场中在电场力的作用下，运动电荷的偏转轨迹为抛物线；匀强磁场中在洛伦兹力的作用下，垂直于磁场方向运动的电荷的偏转轨迹为圆弧.
八、对于重力的考虑
重力考虑与否分三种情况.(1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等一般不做特殊交待就可以不计其重力，因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略；而对于一些实际物体，如带电小球、液滴、金属块等不做特殊交待时就应当考虑其重力.(2)在题目中有明确交待的是否要考虑重力的，这种情况比较正规，也比较简单.(3)是直接看不出是否要考虑重力，但在进行受力分析与运动分析时，要由分析结果，先进行定性确定再是否要考虑重力.
九、动力学理论：
(1)粒子所受的合力和初速度决定粒子的运动轨迹及运动性质；
(2)匀变速直线运动公式、运动的合成和分解、匀速圆周运动的运动学公式；
(3)牛顿运动定律、动量定理和动量守恒定律；
(4)动能定理、能量守恒定律.
十、在生产、生活、科研中的应用：如显像管、回旋加速器、速度选择器、正负电子对撞机、质谱仪、电磁流量计、磁流体发电机、霍尔效应等等.
正因为这类问题涉及知识面大、能力要求高，而成为近几年高考的热点问题，题型有选择、填空、作图等，更多的是作为压轴题的说理、计算题.分析此类问题的一般方法为：首先从粒子的开始运动状态受力分析着手，由合力和初速度判断粒子的运动轨迹和运动性质，注意速度和洛伦兹力相互影响这一特点，将整个运动过程和各个阶段都分析清楚，然后再结合题设条件，边界条件等，选取粒子的运动过程，选用有关动力学理论公式求解 常见的问题类型及解法.
【例1】如图，在某个空间内有一个水平方向的匀强电
场，电场强度，又有一个与电场垂直的水平方
向匀强磁场，磁感强度B＝10T。现有一个质量m＝2×10-6kg、
带电量q＝2×10-6C的微粒，在这个电场和磁场叠加的空间作
匀速直线运动。假如在这个微粒经过某条电场线时突然撤去磁
场，那么，当它再次经过同一条电场线时，微粒在电场线方向
上移过了多大距离。（ｇ取10m／S2）
【解析】题中带电微粒在叠加场中作匀速直线运动，意
味着微粒受到的重力、电场力和磁场力平衡。进一步的
分析可知：洛仑兹力f 与重力、电场力的合力F 等值反向，微粒运动速度V 与f 垂直，如图
2。当撤去磁场后，带电微粒作匀变速曲线运动，可将此曲线运动分解为水平方向和竖直方向两个匀变速直线运动来处理，如图3。由图2可知：
又：
解之得：
由图3可知，微粒回到同一条电场线的时
间
则微粒在电场线方向移过距离
【解题回顾】本题的关键有两点：
(1)根据平衡条件结合各力特点画出三力关系；(2)将匀变速曲线运动分解
【例2】如图所示，质量为m ，电量为q 的带正电
的微粒以初速度v 0垂直射入相互垂直的匀强电场和
匀强磁场中，刚好沿直线射出该场区，若同一微粒
以初速度v 0/2垂直射入该场区，则微粒沿图示的
曲线从P 点以2v 0速度离开场区，求微粒在场区中
的横向(垂直于v 0方向)位移，已知磁场的磁感应强度大小为B.
【解析】速度为v 0时粒子受重力、电场力和磁场力，三力在竖直方向平衡；速度为v 0/2时，磁场力变小，三力不平衡，微粒应做变加速度的曲线运动.
当微粒的速度为v 0时，做水平匀速直线运动，有: qE=mg+qv 0B ①；
当微粒的速度为v 0/2时，它做曲线运动，但洛伦兹力对运动的电荷不做功，只有重力和电场力做功，设微粒横向位移为s ，由动能定理
(qE-mg)s=1/2m(2v 0)2-1/2m(v 0/2)2 ②.
将①式代入②式得qv 0BS=15mv 02/8，
所以s=15mv 0/(8qB).
【解题回顾】由于洛伦兹力的特点往往会使微粒的运动很复杂，但这类只涉及初、末状态参量而不涉及中间状态性质的问题常用动量、能量观点分析求解
【例3】在xOy 平面内有许多电子(质量为m ，电量为e)从
坐标原点O 不断地以相同大小的速度v 0沿不同的方向射入
第一象限，如图所示，现加一个垂直于xOy 平面的磁感应强度
为B 的匀强磁场，要求这些电子穿过该磁场后都能平行于x 轴
向x 轴正方向运动，试求出符合条件的磁场的最小面积.
【分析】电子在磁场中运动轨迹是圆弧，且不同方向射出
的电子的圆形轨迹的半径相同(r=mv 0/Be).假如磁场区域
足够大，画出所有可能的轨迹如图所示，
其中圆O 1和圆O 2为从圆点射出，经第一象限的所有圆中的最低和最高位置的两个圆，若要使电子飞出磁场平行于x 轴，这些圆的最高点应是区域的下边界，
可由几何知识证明，此下边界为一段圆弧将这些圆心连线(图中虚线O 1O 2)向上平移一段长度为r=mv 0/eB 的距离即图中的弧ocb 就是这些圆的最高点的连线，应是磁场区域的下边界.；圆O 2的y 轴正方向的半个圆应是磁场的上边界，两边界之间图形的面积即为所求
图中的阴影区域面积，即为磁场区域面积
S=
【解题回顾】数学方法与物理知识相结合是解决物理
问题的一种有效途径.本题还可以用下述方法求出下边界.
设P(x,y)为磁场下边界上的一点，经过该点的电子初速度
与x 轴夹角为θ，则由图可知：x=rsin θ, y=r-rcos θ
得: x 2+(y-r )2=r 2 所以磁场区域的下边界也是半径为r ， 圆心为(0,r)的圆弧
【例4】如图所示，在x 轴上方有垂直于xy 平面向
里的匀强磁场，磁感应强度为B ；在x 轴下方有沿y 轴
负方向的匀强电场，场强为E.一质量为m ，电量为-q 的
粒子从坐标原点O 沿着y 轴正方向射出 射出之后，
第三次到达x 轴时，它与点O 的距离为L.求此粒子
射出的速度v 和在此过程中运动的总路程s(重力不计).
【解析】由粒子在磁场中和电场中受力情况与粒子的速度可以判断粒子从O 点开始在磁场中匀速率运动半个圆周后进入电场，做先减速后反向加速的匀变直线运动，再进入磁场，匀速率运动半个圆周后又进入电场，
如此重复下去.
粒子运动路线如图3-11所示，有L=4R
①
粒子初速度为v ，则有qvB=mv 2/R ②，
由①、②可得v=qBL/4m ③.
设粒子进入电场做减速运动的最大路程为L ，
加速度为a ,
则有v 2=2a L ④， qE=m a , ⑤
粒子运动的总路程s=2πR+2L. ⑥
由①、②、③、④、⑤、⑥式，
得:s=πL/2+qB 2L 2/(16mE).
【解题回顾】把复杂的过程分解为几个简单的
过程，按顺序逐个求解，或将每个过程所满足的规律公式写出，结合关联条件组成方程，再
2
22022
22)1()241(2B e v m r r -=-ππ
高考物理经典专题:时间与空间 力与运动 思想方法提炼 一、对力的几点认识 1.关于力的概念.力是物体对物体的相互作用.这一定义体现了力的物质性和相互性.力是矢量. 2.力的效果 （1）力的静力学效应：力能使物体发生形变. (2)力的动力学效应： a.瞬时效应：使物体产生加速度F=ma b.时间积累效应：产生冲量I=Ft，使物体的动量发生变化Ft=△p c.空间积累效应：做功W=Fs，使物体的动能发生变化△E k=W 3.物体受力分析的基本方法 （1）确定研究对象（隔离体、整体）. （2）按照次序画受力图，先主动力、后被动力，先场力、后接触力. （3）只分析性质力，不分析效果力，合力与分力不能同时分析. （4）结合物体的运动状态：是静止还是运动，是直线运动还是曲线运动.如物体做曲线运动时，在某点所受合外力的方向一定指向轨迹弧线内侧的某个方向. 二、中学物理中常见的几种力 三、力和运动的关系 1.F=0时，加速度a =0.静止或匀速直线运动 F=恒量:F与v在一条直线上——匀变速直线运动 F与v不在一条直线上——曲线运动（如平抛运动） 2.特殊力:F大小恒定，方向与v始终垂直——匀速圆周运动 F=-kx——简谐振动 四、基本理论与应用 解题常用的理论主要有：力的合成与分解、牛顿运动定律、匀变速直线运动规律、平抛运动的规律、圆周运动的规律等.力与运动的关系研究的是宏观低速下物体的运动，如各种交通运输工具、天体的运行、带电物体在电磁场中的运动等都属于其研究范畴，是中学物理的重要内容，是高考的重点和热点，在高考试题中所占的比重非常大.选择题、填空题、计算题等各种类型的试题都有，且常与电场、磁场、动量守恒、功能部分等知识相结合.
物理 1.一中子与一质量数为A(A>1)的原子核发生弹性正碰。若碰前原子核静止,则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为( ) A. B. C. D. [解析] 1.设中子质量为m,则原子核的质量为Am。设碰撞前后中子的速度分别为v0、v1,碰后原子核的速度为v2,由弹性碰撞可得mv0=mv1+Amv2,m=m+Am,解得v1=v0,故=,A正确。 2.很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放,形成一很长的竖直圆筒。一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置,其下端与圆筒上端开口平齐。让条形磁铁从静止开始下落。条形磁铁在圆筒中的运动速率( ) A.均匀增大 B.先增大,后减小 C.逐渐增大,趋于不变 D.先增大,再减小,最后不变[解析] 2.对磁铁受力分析可知,磁铁重力不变,磁场力随速率的增大而增大,当重力等于磁场力时,磁铁匀速下落,所以选C。 3.(2014大纲全国，19，6分)一物块沿倾角为θ的斜坡向上滑动。当物块的初速度为v时, 上升的最大高度为H,如图所示;当物块的初速度为时,上升的最大高度记为h。重力加速度大小为g。物块与斜坡间的动摩擦因数和h分别为( )
A.tan θ和 B.tan θ和 C.tan θ和 D.tan θ和 [解析] 3.由动能定理有 -mgH-μmg cos θ=0-mv2 -mgh-μmg cos θ=0-m()2 解得μ=(-1)tan θ,h=,故D正确。 4.两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的相干简谐横波相遇。下列说法正确的是( ) A.波峰与波谷相遇处质点的振幅为|A1-A2| B.波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为A1+A2 C.波峰与波谷相遇处质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移 D.波峰与波峰相遇处质点的振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅 [解析] 4.两列振动方向相同的相干波相遇叠加,在相遇区域内各质点仍做简谐运动,其振动位移在0到最大值之间,B、C项错误。在波峰与波谷相遇处质点振幅为两波振幅之差,在波峰与波峰相遇处质点振幅为两波振幅之和,故A、D项正确。
高考物理经典力学计算题集萃 ＝10ｍ／ｓ沿ｘ1．在光滑的水平面内，一质量ｍ＝1ｋｇ的质点以速度ｖ ０ 轴正方向运动，经过原点后受一沿ｙ轴正方向的恒力Ｆ＝5Ｎ作用，直线ＯＡ与ｘ轴成37°角，如图1-70所示，求（1）如果质点的运动轨迹与直线ＯＡ相交于Ｐ点，则质点从Ｏ点到Ｐ点所经历的时间以及Ｐ的坐标；（2）质点经过Ｐ点 时的速度． 2．如图1-71甲所示，质量为1ｋｇ的物体置于固定斜面上，对物体施以平行于斜面向上的拉力Ｆ，1ｓ末后将拉力撤去．物体运动的ｖ-ｔ图象如图1-71乙，试求拉力Ｆ． 3．一平直的传送带以速率ｖ＝2ｍ／ｓ匀速运行，在Ａ处把物体轻轻地放到传送带上，经过时间ｔ＝6ｓ，物体到达Ｂ处．Ａ、Ｂ相距Ｌ＝10ｍ．则物体在传送带上匀加速运动的时间是多少?如果提高传送带的运行速率，物体能较快地传送到Ｂ处．要让物体以最短的时间从Ａ处传送到Ｂ处，说明并计算传送带的运行速率至少应为多大?若使传送带的运行速率在此基础上再增大1倍，则物体从Ａ传送到Ｂ的时间又是多少? 4．如图1-72所示，火箭内平台上放有测试仪器，火箭从地面起动后，以加速度ｇ／2竖直向上匀加速运动，升到某一高度时，测试仪器对平台的压力为起动前压力的17／18，已知地球半径为Ｒ，求火箭此时离地面的高度．（ｇ为地面附近的重力加速度） 5．如图1-73所示，质量Ｍ＝10ｋｇ的木楔ＡＢＣ静止置于粗糙水平地面上，摩擦因素μ＝0．02．在木楔的倾角θ为30°的斜面上，有一质量ｍ＝1．0ｋｇ的物块由静止开始沿斜面下滑．当滑行路程ｓ＝1．4ｍ时，其速度ｖ＝1．4ｍ／ｓ．在这过程中木楔没有动．求地面对木楔的摩擦力的大小和方向．（重力加速度取ｇ＝10／ｍ·ｓ２） 6．某航空公司的一架客机，在正常航线上作水平飞行时，由于突然受到强大垂直气流的作用，使飞机在10ｓ内高度下降1700ｍ造成众多乘客和机组人员的伤害事故，如果只研究飞机在竖直方向上的运动，且假定这一运动是匀变速直线运动．试计算： （1）飞机在竖直方向上产生的加速度多大?方向怎样? （2）乘客所系安全带必须提供相当于乘客体重多少倍的竖直拉力，才能使乘客不脱离座椅？（ｇ取10ｍ／ｓ２） （3）未系安全带的乘客，相对于机舱将向什么方向运动?最可能受到伤害的是人
2013年高三物理选择题专项训练（一） 14．如图所示，直线I、Ⅱ分别表示A、B两物体从同一地点开始运动的v-t图 象，下列说法中正确的是 A．A物体的加速度小于B物体的加速度B．t0时刻，两物体相遇 C．t0时刻，两物体相距最近D．A物体的加速度大于B物体的加速度 15．如图所示，物块A、B通过一根不可伸长的细线连接，A静止在斜面上， 细线绕过光滑的滑轮拉住B，A与滑轮之间的细线与斜面平行。则物块 A受力的个数可能是 A．3个B．4个C．5个D．2个 16．如图所示，A、B、C、D是真空中一正四面体的四个顶点。现在在A、B两 点分别固定电量为+q、-q的两个点电荷，则关于C、D两点的场强和电势， 下列说法正确的是 A．C、D两点的场强不同，电势相同B．C、D两点的场强相同，电势不同 C．C、D两点的场强、电势均不同D．C、D两点的场强、电势均相同 17．图示为某种小型旋转电枢式发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强 度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′以角速度ω匀 速转动，线圈的面积为S、匝数为n、线圈总电阻为r，线圈的两端经 两个半圆形的集流环（缺口所在平面与磁场垂直）和电刷与电阻R连 接，与电阻R并联的交流电压表为理想电表。在t=0时刻，线圈平面 与磁场方向平行（如图所示），则下列说法正确的是 A．通过电阻R的是直流电B．发电机产生电动势的最大值E m= nBSω C．电压表的示数为D．线圈内产生的是交流电 18．2009年5月，英国特技演员史蒂夫·特鲁加里亚飞车挑战世界最大环形车道。如图所示，环形车道竖直放置，直径达12m，若汽车在车道上以12m/s恒定的速率运动， 演员与摩托车的总质量为1000kg，车轮与轨道间的动摩擦因数为0.1， 重力加速度g取10m／s2，则 A．汽车发动机的功率恒定为4.08×104W B．汽车通过最高点时对环形车道的压力为1.4×l04N C．若要挑战成功，汽车不可能以低于12 m/s的恒定速率运动 D．汽车在环形车道上的角速度为1 rad/s 19．如图所示，一竖直绝缘轻弹簧的下端固定在地面上，上端连接一带正电小球P，小球所处的空间存在着竖直向上的匀强电场，小球平衡时，弹簧恰好处于原长
高考物理系列讲座——-带电粒子在场中的运动 【专题分析】 带电粒子在某种场(重力场、电场、磁场或复合场)中的运动问题，本质还是物体的动力学问题 电场力、磁场力、重力的性质和特点：匀强场中重力和电场力均为恒力，可能做功；洛伦兹力总不做功；电场力和磁场力都与电荷正负、场的方向有关，磁场力还受粒子的速度影响，反过来影响粒子的速度变化. 【知识归纳】一、安培力 1.安培力：通电导线在磁场中受到的作用力叫安培力. 【说明】磁场对通电导线中定向移动的电荷有力的作用，磁场对这些定向移动电荷作用力的宏观表现即为安培力. 2.安培力的计算公式：F=BILsinθ；通电导线与磁场方向垂直时，即θ = 900，此时安培力有最大值；通电导线与磁场方向平行时，即θ=00，此时安培力有最小值，F min=0N；0°＜θ＜90°时，安培力F介于0和最大值之间. 3.安培力公式的适用条件； ①一般只适用于匀强磁场；②导线垂直于磁场； ③L为导线的有效长度，即导线两端点所连直线的长度，相应的电流方向沿L由始端流向末端； ④安培力的作用点为磁场中通电导体的几何中心； ⑤根据力的相互作用原理，如果是磁体对通电导体有力的作用，则通电导体对磁体有反作用力. 【说明】安培力的计算只限于导线与B垂直和平行的两种情况. 二、左手定则 1.通电导线所受的安培力方向和磁场B的方向、电流方向之间的关系，可以用左手定则来判定. 2.用左手定则判定安培力方向的方法：伸开左手，使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内，让磁感线垂直穿入手心，并使四指指向电流方向，这时手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直，大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向. 3.安培力F的方向既与磁场方向垂直，又与通电导线方向垂直，即F总是垂直于磁场与导线所决定的平面.但B与I的方向不一定垂直. 4.安培力F、磁感应强度B、电流I三者的关系 ①已知I、B的方向，可惟一确定F的方向； ②已知F、B的方向，且导线的位置确定时，可惟一确定I的方向； ③已知F、I的方向时，磁感应强度B的方向不能惟一确定. 三、洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力. 1.洛伦兹力的公式：F=qvBsinθ； 2.当带电粒子的运动方向与磁场方向互相平行时，F=0； 3.当带电粒子的运动方向与磁场方向互相垂直时，F=qvB; 4.只有运动电荷在磁场中才有可能受到洛伦兹力作用，静止电荷在磁场中受到的磁场对电荷的作用力一定为0； 四、洛伦兹力的方向 1.运动电荷在磁场中受力方向可用左手定则来判定； 2.洛伦兹力f的方向既垂直于磁场B的方向，又垂直于运动电荷的速度v的方向，即f
物理选修3-5动量典型例题 【例1】质量为0.1kg 的小球，以10m ／s 的速度水平撞击在竖直放置的厚钢板上，而后以7m ／s 的速度被反向弹回，设撞击的时间为0.01s ，并取撞击前钢球速度的方向为正方向，则钢球受到的平均作用力为（ ）． A ．30N B ．－30N C ．170N D ．－170N 【例2】质量为m 的钢球自高处落下，以速率1v 碰地，竖直向上弹回，碰撞时间极短离地的速率为2v ，在碰撞过程中，地面对钢球的冲量的方向和大小为（ ）． A ．向下，12()m v v - B ．向下，12()m v v + C ．向上，12()m v v - D ．向上，12()m v v + 【例3】质量为2m 的物体A ，以一定的速度沿光滑水平面运动，与一静止的物体B 碰撞后粘为一体继续运动，它们共同的速度为碰撞前A 的速度的2／3，则物体B 的质量为（ ）． A ．m B ．2m C ．3m D ． 2 3 m 【例4】一个不稳定的原子核，质量为M ，处于静止状态，当它以速度0v 释 放一个质量为m 的粒子后，则原子核剩余部分的速度为（ ）． A ．0 m v M m - B ． m v M - C ．0m v M m -- D ．0 m v M m - + 【例5】带有光滑圆弧轨道、质量为M 的滑车静止置于光滑水平面上,如图所示.一质量为m 的小球以速度v 0水平冲上滑车,当小球上滑再返回并脱离滑车时,有①小球一定水平向左做 平抛运动 ②小球可能水平向左做平抛运动 ③小球可能做自由落体运动 ④小球一定水平向右做平抛运动 以上说法正确的是( ) A.① B .②③ C.④ D.每种说法都不对 【例6】质量为m 的物体静止在足够大的水平面上，物体与桌面的动摩擦因数为μ，有一水平恒力作用于物体上，并使之加速前进，经1t 秒后去掉此恒力，求物体运动的总时间t ． 【例7】将质量为0.10kg 的小球从离地面20m 高处竖直向上抛出，抛出时 的初速度为15m ／s ，当小球落地时，求： （1）小球的动量； （2）小球从抛出至落地过程中的动量增量； （3）小球从抛出至落地过程中受到的重力的冲量． 【例8】气球质量为200kg ，载有质量为50kg 的人，静止在空中距地面20m 高的地方，气球下方悬根质量可忽略不计的绳子，此人想从气球上沿绳慢慢下滑至地面，为了安全到达地面，则这根绳长至少为多少米？（不计人的高度）
物理选择题专项训练题一 答案填写在后面的答题卡中！ 1、下列说确的是 A ．行星的运动和地球上物体的运动遵循不同的规律 B ．物体沿光滑斜面下滑时受到重力、斜面的支持力和下滑力的作用 C ．月球绕地球运动时受到地球的引力和向心力的作用 D ．物体在转弯时一定受到力的作用 2、天文学家发现了某恒星有一颗行星在圆形轨道上绕其运动，并测出了行星的轨道半径和运行周期。由此可推算出 A ．恒星的质量 B ．行星的质量 C ．行星的半径 D ．恒星的 密度 3、甲乙两辆汽车在平直的公路上沿同一方向作直线运动，t ＝0时刻同时经过公路旁的同一个路标。在描述两车运动的v －t 图中（如图），直线a 、b 分别描述了甲乙两车在0－20 s 的运动情况。关于两车之间的位置关系，下列说确的是 A ．在0－10 s 两车逐渐靠近 B ．在2－18 s 两车的位移相等 C ．在t ＝10 s 时两车在公路上相遇 D ．在10－20 s 两车逐渐靠近 4、一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。由图可知 A ．该交流电的电压瞬时值的表达式为 u ＝100sin(25t)V B ．该交流电的电压的有效值为 C ．该交流电的频率为25 Hz D ．若将该交流电压加在阻值R ＝200 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率时50 W 5、两个质量相同的小球用不可伸长的细线连结，置于场强为E 的匀强电场中，小球1带正电、小球2带负电，电荷量大小分别为q 1和q 2（q 1＞q 2）。将细线拉直并使之与电场方向平行，如图所示。若将两小球同时从静止状态释放，则释放后细线中的力T 为（不计重力及两小球间的库仑力） A ．121()2T q q E =- B ． 121()2T q q E =+ C ．12()T q q E =- D ．12()T q q E =+ － 2 s E 球1 球2
高考物理物理学史知识点经典测试题含答案(2) 一、选择题 1．下列叙述正确的是（） A．开普勒三定律都是在万有引力定律的基础上推导出来的 B．爱伊斯坦根据他对麦克斯韦理论的研究提出光速不变原理，这是狭义相对论的第二个基本假设 C．伽利略猜想自由落体的运动速度与下落时间成正比，并直接用实验进行了验证 D．红光由空气进入水中，波长变长，颜色不变 2．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下符合史实的是( ) A．焦耳发现了电流的磁效应 B．法拉第发现了电磁感应现象，并总结出了电磁感应定律 C．惠更斯总结出了折射定律 D．英国物理学家托马斯杨利用双缝干涉实验首先发现了光的干涉现象 3．在物理学建立、发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步，关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是() A．古希腊学者亚里士多德认为物体下落的快慢由它们的重量决定，伽利略在他的《两种新科学的对话》中利用逻辑推断，使亚里士多德的理论陷入了困境 B．德国天文学家开普勒对他导师第谷观测的行星数据进行了多年研究，得出了万有引力定律 C．英国物理学家卡文迪许利用“卡文迪许扭秤”首先较准确的测定了静电力常量 D．牛顿首次提出“提出假说，数学推理实验验证，合理外推”的科学推理方法 4．科学发现或发明是社会进步的强大推动力，青年人应当崇尚科学在下列关于科学发现或发明的叙述中，存在错误的是 A．安培提出“分子电流假说”揭示了磁现象的电本质 B．库仑发明了“扭秤”，准确的测量出了带电物体间的静电力 C．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电与磁的联系 D．法拉第经历了十年的探索，实现了“电生磁”的理想 5．关于物理学家做出的贡献，下列说法正确的是（） A．奥斯特发现了电磁感应现象 B．韦伯发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系 C．洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律 D．安培观察到通电螺旋管和条形磁铁的磁场很相似，提出了分子电流假说 6．理想实验有时更能深刻地反映自然规律。伽利略设想了一个理想实验，其中有一个是经验事实，其余是推论。 ①减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来原来释放时的高度。 ②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面。 ③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度。 ④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面作持续的匀速运动。
选择题专项训练① 本文档中涉及大量公式，上传后可能会在网页中出现位置错乱或乱码等问题，但下载后均可以正常使用，欢迎下载！ 选择题：每小题给出的四个选项中，第1～5题只有一项符合题目要求，第6～7题有多项符合题目要求． 1．[原子物理](2019年广东名校二模)来自太阳的带电粒子会在地球的两极引起极光．带电粒子与地球大气层中的原子相遇，原子吸收带电粒子的一部分能量后，立即将能量释放出来就会产生奇异的光芒，形成极光．极光的光谐线波长范围约为3 100 ?～6 700 ?(1 ?＝10－10 m)．据此推断以下说法不正确的是() A．极光光谐线频率的数量级约为1014 Hz B．极光出现在极地附近与带电粒子受到洛伦兹力有关 C．原子在从高能级向低能级跃迁时辐射出极光 D．对极光进行光谱分析可以鉴别太阳物质的组成成分 【答案】D 2．[直线运动](2019年云浮名校二模)驾车从太原沿青银高速公路去银川，清晨8时出发下午8时到达，第二天清晨8时动身沿原路返回，下午6时回到太原．若两天分别以各自出发时刻开始计时，经过相同时间到达同一地点的机会，下列说法正确的是() A．可能没有B．一定没有 C．一定有一次D．可能有两次 【答案】C 【解析】在同一个坐标系中，作出从太原到银川的位置时间图象，同时作出银川返回太原的位置时间图象，显然有且只有一个交点，C正确． 3．[交变电流与变压器](2019年黑龙江齐齐哈尔一模)如图所示的理想变压器电路中，变压器原副线圈的匝数比为1∶2，在a、b端输入正弦交流电压U，甲、乙、丙三个灯泡均能正常发光，且三个灯泡的额定功率相等，则下列说法正确的是()
高中物理必修1 运动学问题是力学部分的基础之一，在整个力学中的地位是非常重要的，本章是讲运动的初步概念，描述运动的位移、速度、加速度等，贯穿了几乎整个高中物理内容，尽管在前几年高考中单纯考运动学题目并不多，但力、电、磁综合问题往往渗透了对本章知识点的考察。近些年高考中图像问题频频出现，且要求较高，它属于数学方法在物理中应用的一个重要方面。 第一章运动的描述 专题一：描述物体运动的几个基本本概念 ◎知识梳理 1．机械运动：一个物体相对于另一个物体的位置的改变叫做机械运动，简称运动，它包括平动、转动和振动等形式。 2．参考系：被假定为不动的物体系。 对同一物体的运动，若所选的参考系不同，对其运动的描述就会不同，通常以地球为参考系研究物体的运动。 3．质点：用来代替物体的有质量的点。它是在研究物体的运动时，为使问题简化，而引入的理想模型。仅凭物体的大小不能视为质点的依据，如：公转的地球可视为质点，而比赛中旋转的乒乓球则不能视为质点。’ 物体可视为质点主要是以下三种情形： (1)物体平动时； (2)物体的位移远远大于物体本身的限度时； (3)只研究物体的平动，而不考虑其转动效果时。 4．时刻和时间 (1)时刻指的是某一瞬时，是时间轴上的一点，对应于位置、瞬时速度、动量、动能等状态量，通常说的“2秒末”，“速度达2m/s时”都是指时刻。 (2)时间是两时刻的间隔，是时间轴上的一段。对应位移、路程、冲量、功等过程量．通常说的“几秒内”“第几秒内”均是指时间。 5．位移和路程 (1)位移表示质点在空间的位置的变化，是矢量。位移用有向线段表示，位移的大小等于有向线段的长度，位移的方向由初位置指向末位置。当物体作直线运动时，可用带有正负号的数值表示位移，取正值时表示其方向与规定正方向一致，反之则相反。 (2)路程是质点在空间运动轨迹的长度，是标量。在确定的两位置间，物体的路程不是唯一的，它与质点的具体运动过程有关。 (3)位移与路程是在一定时间内发生的，是过程量，二者都与参考系的选取有关。一般情况下，位移的大小并不等于路程，只有当质点做单方向直线运动时，二者才相等。6．速度 （1）．速度：是描述物体运动方向和快慢的物理量。 （2）．瞬时速度：运动物体经过某一时刻或某一位置的速度，其大小叫速率。
2021模拟模拟-选择题专项训练之交变电流 本考点是电磁感应的应用和延伸．高考对本章知识的考查主要体现在“三突出”：一是突出考查交变电流的产生过程；二是突出考查交变电流的图象和交变电流的四值；三是突出考查变压器．一般试题难度不大，且多以选择题的形式出现．对于电磁场和电磁波只作一般的了解．本考点知识易与力学和电学知识综合，如带电粒子在加有交变电压的平行金属板间的运动，交变电路的分析与计算等．同时，本考点知识也易与现代科技和信息技术相联系，如“电动自行车”、“磁悬浮列车”等．另外，远距离输电也要引起重视．尤其是不同情况下的有效值计算是高考考查的主要内容；对变压器的原理理解的同时，还要掌握变压器的静态计算和动态分析． 北京近5年高考真题 05北京18．正弦交变电源与电阻R、交流电压表按照图1所示的方式连接，R=10Ω，交流电压表的示数是10V。图2是交变电源输出电压u随时间t变化的图象。则( ) Ａ．通过R的电流i R随时间t变化的规律是i R=2cos100πt (A) Ｂ．通过R的电流 i R 随时间t变化的规律是i R=2cos50πt (A) Ｃ．R两端的电压u R随时间t变化的规律是u R=52cos100πt (V) Ｄ．R两端的电压u R随时间t变化的规律是u R=52cos50πt (V) 07北京17、电阻R1、R2交流电源按照图1所示方式连接，R1=10Ω，R2=20Ω。合上开关后S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图2所示。则（） A、通过R1的电流的有效值是1.2A B、R1两端的电压有效值是6V C、通过R2的电流的有效值是1.22A D、R2两端的电压有效值是62V 08北京18.一理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=11:5。原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图所示。副线圈仅接入一个10 Ω的电阻。则（） A.流过电阻的电流是20 A B.与电阻并联的电压表的示数是1002V C.经过1分钟电阻发出的热量是6×103 J D.变压器的输入功率是1×103 W 北京08——09模拟题 08朝阳二模16．在电路的MN间加一如图所示正弦交流电，负载电阻为100Ω，若不考 虑电表内阻对电路的影响，则交流电压表和交流电流表的读数分别为（）A．220V，2.20 AB．311V，2.20 AC．220V，3.11A D．311V，3.11A t/×10-2s U/V 311 -311 1 2 3 4 A V M ~ R V 交变电源 ~ 图1 u/V t/×10-2s O U m -U m 12 图2
高考物理直线运动解题技巧及经典题型及练习题(含答案) 一、高中物理精讲专题测试直线运动 1．一长木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物块，在木板右方有一墙壁，木板右端与墙壁的距离为4.5m ，如图（a ）所示．0t =时刻开始，小物块与木板一起以共同速度向右运动，直至1t s =时木板与墙壁碰撞（碰撞时间极短）．碰撞前后木板速度大小不变，方向相反；运动过程中小物块始终未离开木板．已知碰撞后1s 时间内小物块的v t -图线如图（b ）所示．木板的质量是小物块质量的15倍，重力加速度大小g 取10m/s 2．求 （1）木板与地面间的动摩擦因数1μ及小物块与木板间的动摩擦因数2μ； （2）木板的最小长度； （3）木板右端离墙壁的最终距离． 【答案】（1）10.1μ=20.4μ=（2）6m （3）6.5m 【解析】 （1）根据图像可以判定碰撞前木块与木板共同速度为v 4m/s = 碰撞后木板速度水平向左，大小也是v 4m/s = 木块受到滑动摩擦力而向右做匀减速，根据牛顿第二定律有24/0/1m s m s g s μ-= 解得20.4μ= 木板与墙壁碰撞前，匀减速运动时间1t s =，位移 4.5x m =，末速度v 4m/s = 其逆运动则为匀加速直线运动可得212 x vt at =+ 带入可得21/a m s = 木块和木板整体受力分析，滑动摩擦力提供合外力，即1g a μ= 可得10.1μ= （2）碰撞后，木板向左匀减速，依据牛顿第二定律有121()M m g mg Ma μμ++= 可得214 /3 a m s = 对滑块，则有加速度2 24/a m s = 滑块速度先减小到0，此时碰后时间为11t s = 此时，木板向左的位移为2111111023x vt a t m =- =末速度18 /3 v m s =
14．（7分）如图14所示，两平行金属导轨间的距离 L=0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，在 导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.50 T、方向垂直于 导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势 E=4.5 V、内阻r=0.50 Ω的直流电源．现把一个质量m=0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒 与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接图14 触的两点间的电阻R0＝2.5 Ω,金属导轨电阻不计，g取 10 m/s2．已知sin 37°=0.60，cos 37°=0.80，求： （1）通过导体棒的电流； （2）导体棒受到的安培力大小； （3）导体棒受到的摩擦力 15．（7分）如图15所示，边长L=0.20m的正方形导线框ABCD 由粗细均匀的同种材料制成，正方形导线框每边的电阻R0＝1.0 Ω， 金属棒MN与正方形导线框的对角线长度恰好相等，金属棒MN的电 阻r=0.20 Ω．导线框放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度B＝0.50 T,方向垂直导线框所在平面向里．金属棒MN与导线框接触良好，且 与导线框的对角线BD垂直放置在导线框上，金属棒的中点始终在BD 连线上．若金属棒以v=4.0 m/s的速度向右匀速运动，当金属棒运动 至AC的位置时，求（计算结果保留两位有效数字）： 图15 （1）金属棒产生的电动势大小； （2）金属棒MN上通过的电流大小和方向； （3）导线框消耗的电功率． 16．（8分）如图16所示，正方形导线框abcd的质量为m、边长为l， 导线框的总电阻为R．导线框从垂直纸面向里的水平有界匀强磁场的上 方某处由静止自由下落，下落过程中，导线框始终在与磁场垂直的竖直 平面内，cd边保持水平．磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向 里，磁场上、下两个界面水平距离为l已．知cd边刚进入磁场时线框 恰好做匀速运动．重力加速度为g． （1）求cd边刚进入磁场时导线框的速度大小． （2）请证明：导线框的cd边在磁场中运动的任意瞬间，导线框克 服安培力做功的功率等于导线框消耗的电功率．图16 （3）求从导线框cd边刚进入磁场到ab边刚离开磁场的过程中，导 线框克服安培力所做的功． 17．（8分）图17（甲）为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的匝数n=100、电阻r=10 Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R=90 Ω，与R并联的交流电压表为理想电表．在t=0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量φ随时间t按图17（乙）所示正弦规律变化．求： （1）交流发电机产生的 电动势最大值；
五年高考真题2017届高考物理专题选修3-3热学 考点一分子动理论内能 1.[2015·新课标全国Ⅱ，33（1），5分]（难度★★）（多选）关于扩散现象，下列说法正确的是（） A.温度越高，扩散进行得越快 C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的 E.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的 B.扩散现象是不同物质间的一种化学反应D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生 2.[2015·福建理综，29（1），6分]（难度★★））下列有关分子动理论和物质结构的认识，其中正确的是（） A.分子间距离减小时分子势能一定减小 B.温度越高，物体中分子无规则运动越剧烈 C.物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度无关 D.非晶体的物理性质各向同性而晶体的物理性质都是各向异性 3.[2015·山东理综,37]（难度★★）（多选）墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀.关于该现象的分析正确的是（） a.混合均匀主要是由于碳粒受重力作用 b.混合均匀的过程中，水分子和碳粒都做无规则运动 c.使用碳粒更小的墨汁，混合均匀的过程进行得更迅速 d.墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的 4.[2015·江苏单科，12A（1）]（难度★★）（多选）对下列几种固体物质的认识，正确的有（） A.食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体 B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体 C.天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则 D.石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同
6.（2014·北京理综，13，6分）（难度★★）下列说法中正确的是（） A.物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大 B.物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大 C.物体温度降低，其内能一定增大 D.物体温度不变，其内能一定不变 7.（2013·北京理综，13，6分）（难度★★）下列说法正确的是（） A.液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动 C.物体从外界吸收热量，其内能一定增加 B.液体分子的无规则运动称为布朗运动 D.物体对外界做功，其内能一定减少 9.（2012·全国理综，14，6分）（难度★★）（多选）下列关于布朗运动的说法，正确的是（） A.布朗运动是液体分子的无规则运动 B.液体温度越高，悬浮粒子越小，布朗运动越剧烈 C.布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的 D.布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的 10.（2012·广东理综，13，4分）（难度★★）清晨，草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成的水珠，这一物理过程中，水分子间的（） A.引力消失，斥力增大 B.斥力消失，引力增大 C.引力、斥力都减小 D.引力、斥力都增大 考点二固体液体气体 1.[2015·新课标全国Ⅰ，33（1），5分]（难度★★）（多选）下列说法正确的是（） A.将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体 B.固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质 C.由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 D.在合适的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体 E.在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变 2.[2014·新课标全国Ⅱ，33（1），5分]（难度★★）（多选）下列说法正确的是（） A.悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动
一、计算题(解答写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。本题包含55小题，每题？分，共？分) 1．如图所示，在光滑的水平面上，有两个质量都是M 的小车A 和B ，两车间用轻质弹簧相连，它们以共同的速度向右运动，另有一质量为 0M 的粘性物体，从高处自由下落，正好落 至A 车并与之粘合在一起，在此后的过程中，弹簧获得最大弹性势能为E ，试求A 、B 车开始匀速运动的初速度 0v 的大小． 解析：物体 0M 落到车A 上并与之共同前进，设其共同速度为1v ， 在水平方向动量守恒，有 100)(v M M M v += 所以 0 01v M M M v += 物体0M 与A 、B 车共同压缩弹簧，最后以共同速度前进，设共同速度为2v ，根据动量守 恒有 200)2(2v M M Mv += 所以 0222v M M M v += 当弹簧被压缩至最大而获得弹性势能为E ，根据能量守恒定律有： ()()202102202121221 Mv v M M v M M E ++=++ 解得 ()()002 0022M M M M MM E v ++= ． 2．如图所示，质量为M 的平板小车静止在光滑的水平地面上，小车左端放一个质量为m 的木块，车的右端固定一个轻质弹簧．现给木块一个水平向右的瞬时冲量I ，木块便沿小车向右滑行，在与弹簧相碰后又沿原路返回，并且恰好能到达小车的左端．试求： (1)木块返回到小车左端时小车的动能． (2)弹簧获得的最大弹性势能． 解：(1)选小车和木块为研究对象．由于m 受到冲量I 之后系统水平方向不受外力作用，系统动量守恒．则v m M I )(+=
最新高考物理选择题的五种类型 物理选择题类型分为五种 1.定性判断型 考查考生对物理概念、基本规律的掌握、理解和应用而设定。同学们要从物理规律的表达方式、规律中涉及的物理概念、规律的成立或适用条件、与规律有关的物理模型等方面把规律、概念、模型串联成完整的知识系统，并将物理规律之间作横向比较，形成合理、最优的解题模式。这就需要同学们对基本概念、规律等熟练掌握并灵活应用喽。 2.函数图象型 以函数图象的形式给出物理信息处理物理问题的试题。物理图象选择题是以解析几何中的坐标为基础，借助数和行的结合，来表现两个相关物理量之间的依存关系，从而直观、形象、动态地表达各种现象的物理过程和规律。图象法是物理学研究的重要方法。也是解答物理问题(特别是选择题)的有效方法。在图象类选择题中使用排除法的频次较高。
例如：如图甲所示，导体框架abcd放置于水平面内，ab平行于cd,导体棒MN与两导轨垂直并与导轨接触良好，整个装置置于垂直于框架平面的磁场中，磁感应强度B随时间的变化规律如图乙所示，MN始终保持静止。规定竖直向上为磁场正方向，沿导体棒由M到N为感应电流的正方向，水平向右为导体棒所受安培力F的正方向，水平向左为导体棒所受摩擦力f的正方向，下列选项正确的是( ) 快解秘诀：分析0~t1时间内可知磁通量无变化，导体棒不受安培力，可排除C选项;A、B选项中肯定有一个是错误的，分析t2~t3时间内可知电流方向为正，可排除A选项;然后多选题可轻松判断B、D正确。 3.定量计算型 考查考生对物理概念的理解、物理规律的掌握和思维敏捷性而设置，对考生来说一方面要有坚实的基础，更主要的是考生的悟性、平时积累的速解方法加上灵活运用知识的能力来迅速解题。这就需要同学们平时夯实基础，总结和掌握解题方法、归纳物理推论，这样才能在考场内得心应手。 其中一些量化明显的题，往往不是简单机械计算，而蕴涵了对概
高中物理选修3-3大题知识点及经典例题 气体压强的产生与计算 1．产生的原因：由于大量分子无规则运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强。 2．决定因素 (1)宏观上：决定于气体的温度和体积。 (2)微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度。 3．平衡状态下气体压强的求法 (1)液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程，求得气体的压强。 (2)力平衡法：选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强。 (3)等压面法：在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等。液体内深h处的总压强p＝p0＋ρgh，p0为液面上方的压强。 4．加速运动系统中封闭气体压强的求法 选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解。 考向1 液体封闭气体压强的计算 若已知大气压强为p0，在图2－2中各装置均处于静止状态，图中液体密度均为ρ，求被封闭气体的压强。 图2－2 [解析]在甲图中，以高为h的液柱为研究对象，由二力平衡知 p甲S＝－ρghS＋p0S 所以p甲＝p0－ρgh 在图乙中，以B液面为研究对象，由平衡方程F上＝F下有： p A S＋ρghS＝p0S p乙＝p A＝p0－ρgh 在图丙中，仍以B液面为研究对象，有 p A′＋ρgh sin 60°＝p B′＝p0 所以p丙＝p A′＝p0－ 3 2 ρgh 在图丁中，以液面A为研究对象，由二力平衡得p丁S＝(p0＋ρgh1)S 所以p丁＝p0＋ρgh1。 [答案]甲：p0－ρgh乙：p0－ρgh丙：p0－ 3 2 ρgh1丁：p0＋ρgh1 考向2 活塞封闭气体压强的求解 如图2－3中两个汽缸质量均为M，内部横截面积均为S，两个活塞的质量均为m，左边
高中物理力学典型例题 1、如图1-1所示，长为5米的细绳的两端分别系于竖立在地面上相距 为4米的两杆顶端A、B。绳上挂一个光滑的轻质挂钩。它钩着一个重 为12牛的物体。平衡时，绳中张力T=＿＿＿＿ 分析与解：本题为三力平衡问题。其基本思路为：选对象、分析力、画 力图、列方程。对平衡问题，根据题目所给条件，往往可采用不同的方 法，如正交分解法、相似三角形等。所以，本题有多种解法。 解法一：选挂钩为研究对象，其受力如图1-2所示，设细绳与水平夹角 为α，由平衡条件可知：2TSinα=F，其中F=12牛，将绳延长，由图 中几何条件得：Sinα=3/5，则代入上式可得T=10牛。 解法二：挂钩受三个力，由平衡条件可知：两个拉力（大小相等均为T） 的合力F’与F大小相等方向相反。以两个拉力为邻边所作的平行四边形 为菱形。如图1-2所示，其中力的三角形△OEG与△ADC相似，则： 得：牛。 想一想：若将右端绳A 沿杆适当下移些，细绳上张力是否变化？ （提示：挂钩在细绳上移到一个新位置，挂钩两边细绳与水平方向夹角仍相等，细绳的张力仍不变。） 2、如图2-1所示，轻质长绳水平地跨在相距为2L的两个小定滑轮A、 B上，质量为m的物块悬挂在绳上O点，O与A、B两滑轮的距离相 等。在轻绳两端C、D分别施加竖直向下的恒力F=mg。先托住物块， 使绳处于水平拉直状态，由静止释放物块，在物块下落过程中，保持 C、D两端的拉力F不变。 （1）当物块下落距离h为多大时，物块的加速度为零？ （2）在物块下落上述距离的过程中，克服C端恒力F做功W为多少？ （3）求物块下落过程中的最大速度Vm和最大距离H？ 分析与解：物块向下先作加速运动，随着物块的下落，两绳间的夹角 逐渐减小。因为绳子对物块的拉力大小不变，恒等于F，所以随着两 绳间的夹角减小，两绳对物块拉力的合力将逐渐增大，物块所受合力 逐渐减小，向下加速度逐渐减小。当物块的合外力为零时，速度达到 最大值。之后，因为两绳间夹角继续减小，物块所受合外力竖直向上， 且逐渐增大，物块将作加速度逐渐增大的减速运动。当物块下降速度 减为零时，物块竖直下落的距离达到最大值H。 当物块的加速度为零时，由共点力平衡条件可求出相应的θ角，再由θ角求出相应的距离h，进而求出克服C端恒力F所做的功。 对物块运用动能定理可求出物块下落过程中的最大速度Vm和最大距离H。 （1）当物块所受的合外力为零时，加速度为零，此时物块下降距离为h。因为F恒等于mg，所以绳对物块拉力大小恒为mg，由平衡条件知：2θ=120°，所以θ=60°，由图2-2知： h=L*tg30°= L [1] （2）当物块下落h时，绳的C、D端均上升h’，由几何关系可得：h’=-L [2] 克服C端恒力F做的功为：W=F*h’[3]
高考理综物理选择题的基本题型 【摘要】高考理综物理选择题仅6道题，综合分析多年试卷，本文就6道选择题进行归类分析，供高三师生复习时参考，以期提高复习效率。 【关键词】高考；物理选择题；基本题型 1 高考物理选择题形式和考查特点 选择题是各种考试中最常见的一种题型，高考选择题分为单项选择和组合单项选择，还有排序选择等（例如一些实验考查题）.从近几年高考命题的趋势看，物理选择题主要考查概念的辨析和对物理现象、物理过程的分析、判断等，而题中的计算量有减少的趋势.定性具有考查面广，概念性强、灵活简便的特点，主要用于考查学生对物理知识的理解、判断和应用的能力；物理图像选择题是以解析几何中的坐标为基础，借助数和形的结合，来表现两个相关物理量之间的依存关系，从而直观、形象、动态地表达各种现象的物理过程和规律，图像法是物理学研究的重要方法；计算型选择题主要特点是量化突出，充满思辨性，数形兼备，解题灵活多样，要充分利用题设、选项提示提供的信息. 2 高考物理选择题的基本题型 求解选择题与求解其他题型一样，审题是第一步，也是最重要的一步.在认真审题的基础上，仍需通过一些解题方法和技巧进行定性分析或定量计算，或通过比对所掌握基础知识，进而较快地作出正确的判断. 题型一：直接判断型 通过观察，直接利用题目中所给的条件，根据所学知识和规律得出正确结果.这些题目主要用于考查学生对物理知识的记忆和理解程度，属于基础题. 13.（2009年高考福建理综卷）光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是： A.用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象 B.用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象 C.在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象 D.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象 题型二：逐步淘汰型