全国高考物理临界状态的假设解决物理试题的推断题综合高考真题分类汇总及详细答案.docx

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1、全国高考物理临界状态的假设解决物理试题的推断题综合高考真题分类汇总及详细答案一、临界状态的假设解决物理试题1．如图所示，圆心为O、半径为r的圆形区域外存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外，磁感应强度大小为B。P是圆外一点，OP=3r，一质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子从P点在纸面内沿着与OP成60°方向射出（不计重力），求：(1)若粒子运动轨迹经过圆心O，求粒子运动速度的大小；(2)若要求粒子不能进入圆形区域，求粒子运动速度应满足的条件。【答案】(1)3Bqr8Bqr8Bqr；(2)v或vm(33

2、2)m(332)m【解析】【分析】【详解】(1)设粒子在磁场中做圆周运动的半径为R，圆心为O，依图题意作出轨迹图如图所示：由几何知识可得：OOROO2R2(3r)26rRsin解得R3r根据牛顿第二定律可得Bqvmv2R解得v3Bqrm(2)若速度较小，如图甲所示：根据余弦定理可得rR129r26rR1sinR12解得8rR1332若速度较大，如图乙所示：根据余弦定理可得R2r29r26rR2sinR22解得8rR2332根据BqRvm得8Bqr8Bqrv1，v2(332)m(332)m若要求粒子不

3、能进入圆形区域，粒子运动速度应满足的条件是v8Bqr(332)m或v8Bqr(332)m2O在竖直面内圆周运动，小球经过最高点的速度大小为v，此时绳子拉力大小为F，拉力F与速度的平方的关系如图乙所示，图象中的数据a和b以及重力加速度g都为已知量，以下说法正确的是（）A．数据a与小球的质量有关B．数据b与小球的质量无关C．比值只与小球的质量有关，与圆周轨道半径无关D．利用数据a、b和g能够求出小球的质量和圆周轨道半径【答案】D【解析】【分析】【详解】A.当时，此时绳子的拉力为零，

4、物体的重力提供向心力，则有：解得：解得：与物体的质量无关，A错误；B.当时，对物体受力分析，则有：解得：b=mg与小球的质量有关，B错误；C.根据AB可知：与小球的质量有关，与圆周轨道半径有关，C错误；D.若F=0，由图知：，则有：解得：当时，则有：解得：D正确．3．一根细线一端系一小球（可视为质点），另一端固定在光滑圆锥顶上，如图所示，设小球在水平面内做匀速圆周运动的角速度为ω，细线的张力为FT，则FT随ω2变化的图象是（）A．B．C．D．【答案】C【解析】【分析】【详解】由题知小球未离开圆锥表

5、面时细线与竖直方向的夹角为θ，用L表示细线长度，小球离开圆锥表面前，细线的张力为FT，圆锥对小球的支持力为FN，根据牛顿第二定律有TN2Fsinθ－Fcosθ＝mωLsinθTNFcosθ＋Fsinθ＝mg联立解得FT＝mgcosθ＋ω2mLsin2θ小球离开圆锥表面后，设细线与竖直方向的夹角为α，根据牛顿第二定律有FTsinα＝mω2Lsinα解得FT＝mLω2故C正确。故选C。4．如图所示，在倾角为30°的光滑斜面上端系有一劲度系数为20N/m的轻质弹簧，弹簧下端连一个质量为2千克的小球，球被一垂

6、直于斜面的挡板A挡住，此时弹簧没有形变．若挡板A以4m/s2的加速度沿斜面向下匀加速运动，则（）A．小球向下运动0.4m时速度最大B．小球向下运动0.1m时与挡板分离C．小球速度最大时与挡板分离D．小球从一开始就与挡板分离【答案】B【解析】试题分析：对球受力分析可知，当球受力平衡时，速度最大，此时弹簧的弹力与物体重力沿斜面的分力相等，由胡克定律和平衡条件即可求得小球向下运动的路程．从开始运动到小球与挡板分离的过程中，挡板A始终以加速度a=4m/s2匀加速运动，小球与挡板刚分离时，相互间的弹力为零

7、，由牛顿第二定律和胡克定律结合求得小球的位移．解：A、球和挡板分离前小球做匀加速运动；球和挡板分离后做加速度减小的加速运动，当加速度为零时，速度最大，此时物体所受合力为零．即kxm=mgsin30°，解得：xm=由于开始时弹簧处于原长，所以速度最大时小球向下运动的路程为0.5m．故A错误．设球与挡板分离时位移为x，经历的时间为t，从开始运动到分离的过程中，m受竖直向下的重力，垂直斜面向上的支持力FN，沿斜面向上的挡板支持力F1和弹簧弹力F．根据牛顿第二定律有：mgsin30°﹣kx﹣F1=ma，保持a

8、不变，随着x的增大，F1减小，当m与挡板分离时，1F减小到零，则有：mgsin30°﹣kx=ma，解得：x=m=0.1m，即小球向下运动0.1m时与挡板分离．故B正确．C、因为速度最大时，运动的位移为0.5m，而小球运动0.1m与挡板已经分离．故C、D错误．故选B．【点评】解决本题的关键抓住临界状态：1、当加速度为零时，速度最大；2、当挡板与小球的弹力为零时，小球与挡板将分离．结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解．5．如图所示，一根长为L的轻杆一端固定