熱點題型·新情境問題攻略熱點題型·新情境問題攻略專題19新情境問題破譯目錄01.題型綜述 錯誤！未定義書簽。02.解題攻略 錯誤！未定義書簽。03.高考練場 26高考試題從原來的解題到現在的解決問題，出現的情境題越來越多，題目情境來源于生活、生產、體育運動、科技，無情境不命題。1．仔細讀題，構建物理模型明確題中所給的物理情境要解決的問題，仔細分析該情境描述的研究對象。經歷了什么過程？受哪些作用力？分析運動性質，遵循哪些規律？將此問題和學過的知識相關聯，在大腦中調出所學過的關于這個問題所涉及的物理知識。2．挖掘破題關鍵解決實際問題，根據題目展示的物理情境，建立好物理模型之后，再看看我們需要解決什么問題，然后再次回到題目所給的信息中去挖掘破題關鍵信息，進行二次讀題，最終查看問題是否得到解決。3．還有一些情境題為假情境，戴著情境的帽子，把這幾句信息去掉對解題無影響，這樣的題可以去掉情境，從中直接找出關鍵信息即可。【典例剖析】例1．如圖所示，吸附在豎直玻璃上質量為m的擦窗工具，在豎直平面內受重力、拉力和摩擦力（圖中未畫出摩擦力）的共同作用做勻速直線運動。若拉力大小與重力大小相等，方向水平向右，重力加速度為g，則擦窗工具所受摩擦力（）A．大小等于 B．大小等于C．大小小于 D．大小大于【解題指導】物理情境擦窗工具擦玻璃解決問題擦玻璃過程中摩擦力的分析與計算關聯知識共點力的平衡與情境結合擦窗工具在豎直平面內受重力、拉力和摩擦力(圖中未畫出摩擦力)的共同作用做勻速直線運動，處于平衡狀態，受力分析，求摩擦力【答案】B【詳解】對擦窗工具進行正視圖的受力分析如圖所示水平方向上拉】與擦窗工具所受摩擦力水平分量等大反向，豎直方向上重力與擦窗工具所摩擦力豎直分量等大反向，所以擦窗工具所受摩擦力方向如圖中所示，大小為故選B。例2福建土樓兼具居住和防御的功能，承啟樓是圓形土樓的典型代表，如圖（a）所示。承啟樓外樓共四層，各樓層高度如圖（b）所示。同一樓層內部通過直徑約的圓形廊道連接。若將質量為的防御物資先從二樓倉庫搬到四樓樓梯口M處，再用沿廊道運送到N處，如圖（c）所示。重力加速度大小取，則（）A．該物資從二樓地面被運送到四樓M處的過程中，克服重力所做的功為B．該物資從M處被運送到N處的過程中，克服重力所做的功為C．從M處沿圓形廊道運動到N處，位移大小為D．從M處沿圓形廊道運動到N處，平均速率為【解題指導】物理情境福建土樓解決問題若將質量為100kg的防御物資先從二樓倉庫搬到四樓樓梯口M處，再用100s沿廊道運送到N處，位移、做功等問題關聯知識位移，平均速率公式，恒力做功的計算與情境結合承啟樓是圓形土樓的典型代表，承啟樓外樓共四層，各樓層高度如圖(b)所示。同一樓層內部通過直徑約50m】圓形廊道連接。搬運過程中，克服重力所做的功與路徑無關，只與初末位置的高度差有關，情境中的初末位置連線長度為位移大小，在此過程中的路程和時間之比計算平均速率【答案】A【詳解】A．該物資從二樓地面被運送到四樓M處的過程中，克服重力所做的功為故A正確；B．該物資從M處被運送到N處的過程中，由于M、N高度差為零，所以克服重力做功為零，故B錯誤；C．從M處沿圓形廊道運動到N處，位移大小為，故C錯誤；D．從M處沿圓形廊道運動到N處，平均速率為故D錯誤。故選A。例3國產科幻大片《流浪地球2》中的“太空電梯”給觀眾帶來了強烈的視覺震?。如圖所示，“太空電梯”由地面基站、纜繩、箱體、同步軌道上的空間站和配重組成，纜繩相對地面靜止，箱體可以沿纜繩將人和貨物從地面運送到空間站。下列說法正確的是（）A．地面基站可以建設在青藏高原上B．配重的線速度小于同步空間站的線速度C．箱體在上升過程中受到地球的引力越來越小D．若同步空間站和配重間的纜繩斷開，配重將做向心運動【解題指導】物理情境《流浪地球2》中的“太空電梯”解決問題建設“太空電梯”，由地面基站、纜繩、箱體、同步軌道上的空間站和配重組成，纜繩相對地面靜止，利用箱體可以沿纜繩將人和貨物從地面運送到空間站關聯知識圓周運動線速度與角速度關系，圓周運動動力學分析，向心運動、離心運動與情境結合讀圖可知，空間站處于同步軌道上，和地球自轉同步，角速度相同，若無配重，地球對其引力提供向心力Geq\f(Mm,r空2)＝mω2r空，纜繩恰無張力；箱體可以沿纜繩將人和貨物從地面運送到空間站，纜繩對箱體提供向上拉力，對空間站向下拉影響空間站的安全；配重在同步軌道外，引力不足以提供向心力Geq\f(Mm,r配2)<Geq\f(Mm,r空2)，纜繩提供拉力，處于繃緊狀態【答案】C【詳解】A．由題意可知，整個同步軌道一定在地球赤道正上方，因此地面基站不可以建設在青藏高原上，A錯誤；B．由太空電梯的結構可知，配重與同步空間站的角速度相同，由可知，空間站的環繞半徑小于配重的環繞半徑，因此配重的線速度大于同步空間站的線速度，B錯誤；C．由萬有引力定律可知，箱體在上升過程中受到地球的引力隨距離r的增加而減小，C正確；D．由題意可知，空間站和配重都做勻速圓周運動，若纜繩斷開，配重與地球間的萬有引力則有即地球對配重的萬有引力小于配重做圓周運動的向心力，因此配重會做離心運動，D錯誤。故選C。例4如圖甲所示為利用霍爾元件制作的位移傳感器。將霍爾元件置于兩塊磁性強弱相同、同名磁極相對放置的磁體正中間，以中間位置為坐標原點建立如圖乙所示的空間坐標系。當霍爾元件沿軸方向移動到不同位置時，將產生不同的霍爾電壓U，通過測量電壓U就可以知道位移。已知沿軸方向磁感應強度大小（為常數，且>0），電流I沿方向大小不變。該傳感器靈敏度，要使該傳感器的靈敏度變大，下列措施可行的是（）A．把霍爾元件沿方向的厚度變小 B．把霍爾元件沿方向的高度變大C．把霍爾元件沿方向的長度變大 D．把霍爾元件沿方向的高度變小【解題指導】物理情境利用霍爾元件制作的位移傳感器解決問題兩塊磁性強弱相同、同名磁極相對放置的磁體正中間，以中間位置為坐標原點建立如圖乙所示的空間坐標系。沿x軸方向移動到不同位置時，磁感應強度不同，產生不同的霍爾電壓U，通過測量電壓U就可以知道位移x關聯知識磁場的疊加，霍爾元件，電流微觀表達式與情境結合磁場疊加后，沿x軸方向磁感應強度大小B＝kx，霍爾效應eeq\f(U,d)＝evB，結合I＝neSv＝nedlv，得傳感器靈敏度eq\f(ΔU,Δx)表達式，得出結論【答案】A【詳解】設霍爾元件沿y軸反向的高度為d，沿x軸方向的厚度為l，電流的微觀表達式為得自由電荷受洛倫茲力和電場力平衡得由磁感應強度大小得則可知，要使該傳感器的靈敏度變大，應把霍爾元件沿方向的厚度l變小。故選A。例5冰壺是冬季奧運會上非常受歡迎的體育項目。如圖所示，運動員在水平冰面上將冰壺A推到M點放手，此時A的速度，勻減速滑行到達N點時，隊友用毛刷開始擦A運動前方的冰面，使A與間冰面的動摩擦因數減小，A繼續勻減速滑行，與靜止在P點的冰壺B發生正碰，碰后瞬間A、B的速度分別為和。已知A、B質量相同，A與間冰面的動摩擦因數，重力加速度取，運動過程中兩冰壺均視為質點，A、B碰撞時間極短。求冰壺A（1）在N點的速度的大小；（2）與間冰面的動摩擦因數。【解題指導】物理情境體育賽事中的冰壺比賽解決問題求冰壺A在N點的速度v1的大小，與NP間冰面的動摩擦因數μ2關聯知識牛頓運動定律，動量守恒定律，動能定理與情境結合以體育賽事為情境，冰壺A推到M點放手，此時A的速度v0＝2m/s，勻減速滑行x1＝16.8m到達N點，冰壺A做勻減速直線運動，可用牛頓運動定律或動能定理；到達N點時，隊友用毛刷開始擦A運動前方的冰面，使A與NP間冰面的動摩擦因數減小，A繼續勻減速滑行x2＝3.5m，碰后瞬間A、B的速度分別為vA＝0.05m/s和vB＝0.55m/s，碰撞遵循動量守恒定律，NP段可用牛頓運動定律或動能定理【答案】（1）；（2）【詳解】（1）設冰壺質量為，A受到冰面的支持力為，由豎直方向受力平衡，有設A在間受到的滑動摩擦力為，則有設A在間的加速度大小為，由牛頓第二定律可得聯立解得由速度與位移的關系式，有代入數據解得（2）設碰撞前瞬間A的速度為，由動量守恒定律可得解得設A在間受到的滑動摩擦力為，則有由動能定理可得聯立解得例6某探究小組設計了一個報警裝置，其原理如圖所示。在豎直放置的圓柱形容器內用面積、質量的活塞密封一定質量的理想氣體，活塞能無摩擦滑動。開始時氣體處于溫度、活塞與容器底的距離的狀態A。環境溫度升高時容器內氣體被加熱，活塞緩慢上升恰好到達容器內的卡口處，此時氣體達到狀態B。活塞保持不動，氣體被繼續加熱至溫度的狀態C時觸動報警器。從狀態A到狀態C的過程中氣體內能增加了。取大氣壓，求氣體。（1）在狀態B的溫度；（2）在狀態C的壓強；（3）由狀態A到狀態C過程中從外界吸收熱量Q。【解題指導】物理情境探究小組設計了一個溫度報警裝置解決問題達到預設溫度報警裝置報警關聯知識查理定理，蓋—呂薩克定律，熱力學第一定律與情境結合活塞能無摩擦滑動，活塞緩慢上升d＝3cm恰好到達容器內的卡口處，此時氣體達到狀態B，經歷什么過程；活塞保持不動，氣體被繼續加熱至溫度TC＝363K的狀態C時觸動報警器，經歷什么過程；從狀態A到狀態C的過程中氣體內能增加了ΔU＝158J，求由狀態A到狀態C過程中從外界吸收熱量Q，考慮熱力學第一定律，氣體對外做功情況【答案】（1）330K；（2）；（3）【詳解】（1）根據題意可知，氣體由狀態A變化到狀態B的過程中，封閉氣體的壓強不變，則有解得（2）從狀態A到狀態B的過程中，活塞緩慢上升，則解得根據題意可知，氣體由狀態B變化到狀態C的過程中，氣體的體積不變，則有解得（3）根據題意可知，從狀態A到狀態C的過程中氣體對外做功為由熱力學第一定律有解得【變式演練】1．我國古建屋頂較多采用蝴蝶瓦方式鋪設。如圖甲是兩片底瓦和一片蓋瓦的鋪設示意圖，三根椽子所在平面與水平面夾角為θ。如圖乙為截面示意圖，弧形底瓦放置在兩根相互平行的椽子正中間，椽子對底瓦的支持力FN與三根椽子所在平面的垂線方向夾角為α，蓋瓦的底邊恰與底瓦的凹槽中線接觸，受到底瓦垂直椽子所在平面向上的支持力。已知蓋瓦和底瓦質量均為m，認為最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，重力加速度為g，在無擾動的情況下，底瓦與蓋瓦均保持靜止。若僅研究這三片瓦，則下列說法正確的是（）A．椽子對底瓦的支持力 B．椽子對底瓦的支持力C．底瓦與椽子間的動摩擦因數 D．底瓦與椽子間的動摩擦因數【答案】B【詳解】AB．以兩片底瓦和蓋瓦整體為研究對象，易得這個整體的重力在垂直椽子所在平面方向上的分力為3mgcosθ，垂直椽子所在平面方向上整體處于平衡狀態，則有可得椽子與底瓦接觸部位之間的彈力故A錯誤，B正確；CD．在無外界干擾的情況下，為使底瓦與蓋瓦不下滑，應使解得故CD錯誤。故選B。2．某同學以5m/s的速度將籃球斜拋出，球在空中運動0.4s后垂直撞擊到豎直籃板上，然后以2m/s的水平速度反彈，平拋進入籃筐。球與籃板接觸的時間為0.1s，忽略空氣阻力，籃球質量為0.6kg（g取10m/s2）。下列說法正確的是（）A．籃球撞擊籃板反彈時的動量大小為1.8N·sB．籃板對球的平均作用力大小為12NC．籃球被拋出后上升過程處于超重狀態D．該同學投籃處到籃板的水平距離為1.2m【答案】D【詳解】A．根據題意，由公式p=mv可得，籃球撞擊籃板反彈時的動量大小為故A錯誤；BD．對籃球撞擊籃板前的運動進行逆向分析，根據運動的對稱性可看成平拋運動，則豎直方向的分速度為水平方向的分速度為則該同學投籃處到籃板的水平距離為球與籃板接觸時，由動量定理有解得籃板對球的平均作用力大小為故B錯誤，D正確；C．籃球被拋出后上升過程，只受重力作用，處于完全失重狀態，故C錯誤。故選D。3．如圖所示，圍棋比賽時的評析棋盤是豎直的，棋盤上布有磁石，而每顆棋子都是一個小磁鐵，棋子靜止在豎直放置的磁性棋盤上，則下列說法正確的是（）A．棋子對棋盤的摩擦力和棋盤對棋子的摩擦力是平衡力B．棋子所受重力與棋子所受摩擦力是平衡力C．要使棋子不易滑下，一般使用相對光滑的材料作棋盤面D．棋子不會掉落是因為棋子質量小，重力可以忽略不計【答案】B【詳解】AB．磁性棋盤是豎直放置的，棋子靜止在上面時受到重力、彈力、磁力及摩擦力；彈力和磁力與棋盤垂直，二力為平衡力，重力豎直向下，而摩擦力豎直向上與重力平衡，故A錯誤，B正確；C．根據豎直方向上二力平衡知應不超過最大靜摩擦力，則有一定，要使棋子不滑下，應增大最大靜摩擦力，為此應增大，棋盤面應選取較粗糙的材料，故C錯誤；D．棋子質量小而重力小時，若沒有其他阻力存在，仍會向下運動，棋子不會掉落是因為棋子受到棋盤對它向上的摩擦力，故D錯誤。故選B。4．如圖所示，送水工人用推車運桶裝水，到達目的地后，工人抬起把手，帶動板OA轉至水平即可將水桶卸下。若桶與接觸面之間的摩擦不計，∠AOB為銳角，板OA、OB對水桶的壓力大小分別為F1、F2，保持OB不動，使OA由豎直緩慢轉到與OB垂直的過程中（）A．水桶受到的合力變小B．F1，F2都在減小C．F1不斷減小，F2先增大后減小D．F1先減小后增大，F2不斷減小【答案】B【詳解】對水桶受力分析，如圖所示OA由豎直緩慢轉到與OB垂直的過程中，水桶受到的合力為零，且F1，F2都在減小。故選B。5．旱冰壺在最近幾年深受人們的追捧，尤其深受中小學生的喜愛。如圖甲所示為某旱冰壺比賽的場景，如圖乙所示為其簡化圖，A為投擲點，O為圓心，B、C、D為AO的四等分點。運動員某次投擲時，冰壺由A點以初速度v0向右滑動，經時間t運動到B點，最終冰壺剛好停在O點。冰壺在該過程中的運動可視為勻減速直線運動，下列說法正確的是（）A．冰壺在C點的速度大小為B．冰壺由D到O的時間為C．冰壺運動的總時間為4tD．投擲點A到圓心O的距離為【答案】D【詳解】A．設冰壺的加速度大小為a，在C點的速度大小為vC，冰壺由A到O，有冰壺由A到C，有解得故A錯誤；B．由逆向思維可知，將冰壺的運動視為從O到A的初速度為零的勻加速直線運動，由勻變速直線運動的推論可知解得故B錯誤；C．同理解得故C錯誤；D．投擲點A到圓心O的距離故D正確。故選D。6．如圖（a）所示，底部固定有正方形線框的列車進站停靠時，以初速度v水平進入豎直向上的磁感應強度為B的正方形有界勻強磁場區域，如圖（b）所示，假設正方形線框邊長為，每條邊的電阻相同。磁場的區域邊長為d，且，列車運動過程中受到的軌道摩擦力和空氣阻力恒定，下列說法正確的是（）A．線框進入磁場過程中，克服安培力做的功小于線框中產生的焦耳熱B．線框離開磁場過程中，克服安培力做的功等于線框減少的動能C．線框右邊剛剛進入磁場時，感應電流沿圖（b）逆時針方向，其兩端的電壓為D．線框右邊剛剛進入磁場時，感應電流沿圖（b）順時針方向，其兩端的電壓為【答案】D【詳解】A．根據功能關系可知線框克服安培力做的功全部轉化為電能，線框為純電阻電路，則又全部轉化為線框中產生的焦耳熱，則克服安培力做的功等于線框中產生的焦耳熱，故A錯誤；B．線框離開磁場過程中，根據動能定理可知克服安培力做功與克服摩擦力、空氣阻力做功之和等于線框和列車動能的減小量，故B錯誤；CD．根據右手定則，線框進入磁場時，感應電流沿順時針方向。線框此時切割磁感線產生的感應電動勢為，導線框右邊兩端的電壓為路端電壓，即為故C錯誤，D正確。故選D。7．動車組由動車和拖車編組而成，提供動力的車廂叫動車，不提供動力的車廂叫拖車。已知某動車組由9節車廂組成，靠近前進方向的車廂為1號車廂，其中第1、4、7節車廂為動車，其余車廂為拖車。假設各車廂質量均相等，每節動車提供的動力相同，動車組在平直鐵路橋上運行過程中每節車廂受到的阻力均為f。下列說法正確的是（）A．動車組勻速運動時，第1、2節車廂間的作用力為8fB．動車組勻加速運動時，第3、4節車廂間的作用力為6fC．動車組勻加速運動時，第6、7節車廂間無作用力D．動車組勻速運動時，若突然關閉第4節車廂的動力，第8、9節車廂間的作用力不變【答案】C【詳解】A．動車組勻速運動時，整體受力平衡，有后8節車廂受力平衡解得故A錯誤；B．設動車組加速度為a，對整體對4~9節車廂，有解得故B錯誤；C．同B，先整體后隔離可得，第6、7節車廂間無作用力，故C正確；D．若關閉第4節車廂的動力，動車組的加速度發生變化，故第8、9節車廂間的作用力也隨之變化，故D錯誤。故選C。8．“火樹銀花十里開”，花城廣州常在珠江邊燃放煙花慶祝盛大的節日。現有某煙花筒的結構如圖甲所示，其工作原理為：點燃引線，引燃發射藥燃燒發生爆炸，禮花彈獲得一個豎直方向的初速度并同時點燃延期引線，當禮花彈到最高點時，延期引線點燃禮花彈并炸開形成漂亮的球狀禮花。現假設某禮花彈在最高點炸開成、兩部分，速度均為水平方向。炸開后、的軌跡圖如乙圖所示。忽略空氣阻力的作用，則（）

A．、兩部分落地時的速度大小之比B．、兩部分的初動能之比C．、兩部分的質量之比D．、兩部分落地時的重力功率之比為【答案】B【詳解】C．平拋運動方向為勻速直線運動，則有，豎直方向上有，則有根據動量守恒定律有解得故C錯誤；B．、兩部分的初動能，結合上述解得故B正確；A．、兩部分落地時的速度大小，結合上述可知，、兩部分落地時的速度大小之比不等于，故A錯誤；D．、兩部分落地時的重力功率，結合上述解得故D錯誤。故選B。9．（多選）如圖甲是客家人口中的“風車”也叫“谷扇”，是農民常用來精選谷物的農具。谷粒從上方喂料斗的小口無初速度進入風道，在風力作用下，精谷和癟谷（空殼）都從洞口水平飛出，結果精谷和癟谷落地點不同，自然分開。簡化裝置如圖乙所示，谷粒在風道內所受的風力大小相等，最終落在同一水平面上，風道口的直徑遠小于下落高度，不計風道內的阻力和飛出洞口后的空氣阻力，下列分析正確的是（）A．N處是精谷B．從風道口飛出到落在水平面過程，癟谷運動時間更長C．落到水平面時，癟谷的速度更大D．落到水平面時，精谷和癟谷的重力瞬時功率一樣大【答案】AC【詳解】AB．精谷的質量大于癟谷的質量，在相同的水平風力作用下，精谷獲得的水平加速度小于癟谷的水平加速度，在豎直方向上可得精谷和癟谷的下落高度相同，則精谷和癟谷的落地時間相同，精谷獲得的水平加速度小于癟谷的水平加速度，則精谷的水平位移小于癟谷的水平位移，則N處是精谷，M處為癟谷，故A正確，B錯誤；C．落到水平面時，兩者的豎直速度一樣，癟谷的水平速度更大，故癟谷的速度更大，故C正確；D．落到水平面時，兩者的豎直速度一樣，但是精谷的重力更大，故精谷的重力瞬時功率更大，故D錯誤。故選AC。10．（多選）如圖所示為我國民眾應對高溫天氣所用的吊扇，此時固定于天花板上的吊扇正在順時針旋轉（仰視），轉速為n。已知葉片ab的長度為L，忽略轉軸的大小，吊扇所在位置處地磁場的磁感應強度大小為B，方向與豎直方向的夾角為θ，則下列說法正確的是（）A．a、b兩端的電勢差大小為B．a、b兩端的電勢差大小為C．a端的電勢高于b端的電勢D．a端的電勢低于b端的電勢【答案】AC【詳解】北方地磁場的磁感應強度垂直于葉片向下的分量為由法拉第電磁感應定律有根據角速度和轉速得關系有又因為可得a、b兩端的電勢差大小為由右手定則可知，a端的電勢高于b端的電勢。故選AC。11．（多選）如圖為某藥品自動傳送系統的示意圖。該系統由水平傳送帶、豎直螺旋滑槽和與滑槽平滑連接的水平平臺組成，豎直螺旋滑槽高5m，長30m，質量為0.5kg的藥品A離開傳送帶進入螺旋滑槽速度為2m/s，到螺旋滑槽出口速度為6m/s，該過程用時5s，在出口處與靜止的相同質量的藥品B碰撞，碰后A靜止，B向前滑動，重力加速度g取10m/s2，下列說法正確的是（）A．藥品A、B碰撞后B的速度為6m/sB．藥品A對藥品B的沖量與藥品B對藥品A的沖量相同C．藥品A在螺旋滑槽運動過程重力的沖量為25N·sD．藥品A在螺旋滑槽運動過程合力的沖量為3N·s【答案】AC【詳解】A．藥品A、B碰撞過程動量守恒，則可知碰后B的速度為選項A正確；B．藥品A對藥品B的沖量與藥品B對藥品A的沖量大小相同，但方向相反，選項B錯誤；C．藥品A在螺旋滑槽運動過程重力的沖量為選項C正確；D．根據動量定理可知，藥品A在螺旋滑槽運動過程合力的沖量為選項D錯誤。故選AC。12．（多選）某同學受電動窗簾的啟發，設計了如圖所示的簡化模型。多個質量均為1kg的滑塊可在水平滑軌上滑動。忽略摩擦和空氣阻力。開窗簾過程中，電機對滑塊a施加一個水平向右的恒力F，推動滑塊a以0.30m/s的速度與靜止的滑塊b碰撞，碰撞時間為0.04s。碰撞結束后瞬間兩滑塊的共同速度為0.16m/s。關于兩滑塊的碰撞過程，下列說法正確的是（）A．兩滑塊的動量不守恒B．滑塊a受到合外力的沖量大小為0.14N?sC．滑塊b受到合外力的沖量大小為0.32N?sD．滑塊b受到滑塊a的平均作用力的大小為3.5N【答案】AB【詳解】A．取向右為正方向，滑塊a和滑塊b組成的系統的初動量為p1=mv1=1×0.30kg·m/s=0.30kg·m/s碰撞后的動量為p2=2mv2=2×1×0.16kg·m/s=0.32kg·m/s則滑塊的碰撞過程動量不守恒，故A正確；B．對滑塊a，取向右為正方向，則有I1=mv2-mv1=1×0.16kg·m/s-1×0.30kg·m/s=-0.14kg·m/s負號表示方向水平向左，故B正確；C．對滑塊b，取向右為正方向，則有I2=mv2=1×0.16kg·m/s=0.16kg·m/s故C錯誤；D．對滑塊b根據動量定理有解得則滑塊b受到滑塊a的平均作用力大小為4N，故D錯誤。故選AB。13．拋石機是古代交戰的一種兵器，巧妙利用了動能和勢能的轉化。為了研究方便，簡化為圖示物理模型，輕桿兩端分別固定質量為、的小球A、B，。輕桿可繞水平轉軸自由轉動。到水平地面的高度為，A、B到的距離分別為、。現將輕桿拉到水平并從靜止釋放，當輕桿運動到豎直時B脫離輕桿做平拋運動，兩小球均可視為質點，不計轉軸摩擦及空氣阻力，重力加速度為。求：(1)B脫離輕桿后，A離地面的最大高度；(2)B平拋運動的水平射程；(3)B拋出前后瞬間轉軸受輕桿的作用力的變化量大小。【答案】(1)(2)(3)【詳解】（1）設輕桿運動到豎直時B、A的速度分別為、，輕桿轉動的角速度為，對B有對A有對系統，由機械能守恒定律有可得設B脫離輕桿后，A上升的最大高度為，對A由機械能守恒有可得A離地面的最大高度（2）B做平拋運動過程，設運動時間為，豎直方向分運動為自由落體運動，有水平方向分運動為勻速直線運動，有可得（3）當輕桿運動到豎直，B脫離桿前瞬間，設桿對B、A的力的大小分別為、，由牛頓第二定律，對B有對A有轉軸受力為B脫離桿后瞬間，轉軸受力為B拋出前后瞬間轉軸受力的變化量14．氣墊鞋的鞋底設置有氣墊儲氣腔，穿上鞋后，儲氣腔內氣體可視為質量不變的理想氣體，可以起到很好的減震效果。使用過程中，儲氣腔內密封的氣體被反復壓縮、擴張。某氣墊鞋儲氣腔水平方向上的有效面積為S，鞋底上部無外界壓力時儲氣腔的體積為、壓強為，儲氣腔能承受的最大壓強為。當質量為的人穿上鞋（質量不計）運動時，可認為人受到的支持力全部由腔內氣體提供，不計儲氣腔內氣體的溫度變化，外界大氣壓強恒為，重力加速度大小為，求：(1)當人站立在水平地面上靜止時，每只鞋的儲氣腔內的壓強及腔內氣體體積；(2)在儲氣腔不損壞的情況下，該氣墊鞋能給人豎直向上的最大加速度。【答案】(1)，(2)【詳解】（1）平衡時，對一只鞋受力分析有解得由等溫變化有解得（2）每只氣墊鞋能給人豎直方向的最大支持力豎直方向上有解得15．吸盤工作原理的示意圖如圖所示，使用時先把吸盤緊挨豎直墻面，按住鎖扣把吸盤緊壓在墻上，擠出吸盤內部分空氣，然后把鎖扣扳下，使外界空氣不能進入吸盤。由于吸盤內外存在壓強差，因此吸盤被緊壓在墻壁上，掛鉤上即可懸掛適量物體。輕質吸盤導熱良好、有效面積S=6cm2，鎖扣扳下前密封空氣的壓強與外界大氣壓強相等，扳下鎖扣后吸盤內氣體體積變為原來的兩倍。已知大氣壓強p0=1.0×105Pa，吸盤掛鉤能夠承受豎直向下的最大拉力等于其和墻壁間正壓力的，空氣可視為理想氣體，取重力加速度大小g=10m/s2。求：(1)扳下鎖扣后吸盤內氣體的壓強p；(2)該吸盤能懸掛的物體的最大質量m。【答案】(1)p=5.0×104Pa(2)m=1.5kg【詳解】（1）設鎖扣扳下前密封空氣的體積為V，有玻意耳定律代入題中數據解得（2）設吸盤與墻壁間的正壓力大小為FN，由平衡條件得，水平方向有豎直方向有聯立解得16．某種負離子空氣凈化原理如圖所示。由空氣和帶負電的灰塵顆粒物（視為小球）組成的混合氣流進入由一對平行金屬板構成的收集器。在收集器中，質量為m、電荷量為的帶電顆粒沿板方向的速度v0保持不變。在勻強電場作用下，帶電顆粒打到金屬板上被收集，已知金屬板長度為L，間距為d、不考慮重力影響和顆粒間相互作用，不計空氣阻力。(1)顆粒在板間運動的最長時間；(2)若顆粒恰好全部被收集，求兩金屬板間的電壓U。【答案】(1)(2)【詳解】（1）帶電粒子在板間水平方向不受外力作用，豎直方向受電場力作用，所以做類平拋運動，則帶電顆粒在板間運動的時間水平方向速度大小不變，水平方向位移大小所以帶電顆粒在板間運動的最長時間為（2）若顆粒恰好全部被收集，則緊靠上極板的顆粒能夠落到收集板右側，水平方向有豎直方向有，又聯立解得兩金屬板間的電壓為17．某研學小組設計了一套電氣制動裝置，其簡化模型如圖所示。在車身下方固定一單匝矩形導線框，利用線框進入磁場時所受的安培力，輔助列車剎車。已知列車的總質量為m，車身長為s，線框的短邊ab和cd分別安裝在車頭和車尾，長度均為L（L小于勻強磁場的寬度），線框的總電阻為R。站臺軌道上勻強磁場區域足夠長（大于車長s），磁感應強度的大小為B，方向豎直向上，若ab邊剛進入磁場時列車關閉發動機，此時列車的速度為，cd邊進入磁場瞬間，列車恰好停止，假設列車停止前所受鐵軌及空氣阻力的合力恒為f。求：(1)線框ab邊進入磁場瞬間，產生的感應電流大小和列車加速度的大小；(2)線框從進入磁場到停止的過程中產生的焦耳熱Q；(3)線框從進入磁場到恰好停止運動的時間。【答案】(1)，(2)(3)【詳解】（1）線框ab邊進入磁場瞬間，產生的感應電動勢為線框中的感應電流為根據牛頓第二定律得解得（2）根據能量守恒有得（3）整個過程中根據動量定理得即又聯立解得1．（2024·福建·高考真題）拓撲結構在現代物理學中具有廣泛的應用。現有一條絕緣紙帶，兩條平行長邊鑲有銅絲，將紙帶一端扭轉180°，與另一端連接，形成拓撲結構的莫比烏斯環，如圖所示。連接后，紙環邊緣的銅絲形成閉合回路，紙環圍合部分可近似為半徑為R的扁平圓柱。現有一勻強磁場從圓柱中心區域垂直其底面穿過，磁場區域的邊界是半徑為r的圓（r<R）。若磁感應強度大小B隨時間t的變化關系為B=kt（k為常量），則回路中產生的感應電動勢大小為（）A．0 B．kπR2 C．2kπr2 D．2kπR2【答案】C【詳解】由題意可知，銅絲構成的“莫比烏斯環”形成了兩匝（n=2）線圈串聯的閉合回路，穿過回路的磁場有效面積為根據法拉第電磁感應定律可知，回路中產生的感應電動勢大小為故選C。2．（2024·貴州·高考真題）如圖（a），一質量為m的勻質球置于固定鋼質支架的水平橫桿和豎直墻之間，并處于靜止狀態，其中一個視圖如圖（b）所示。測得球與橫桿接觸點到墻面的距離為球半徑的1.8倍，已知重力加速度大小為g，不計所有摩擦，則球對橫桿的壓力大小為（）A． B． C． D．【答案】D【詳解】對球進行受力分析如圖，設球的半徑為R，根據幾何知識可得根據平衡條件得解得根據牛頓第三定律得球對橫桿的壓力大小為故選D。3．（2024·貴州·高考真題）某研究人員將一鐵質小圓盤放入聚苯乙烯顆粒介質中，在下落的某段時間內，小圓盤僅受重力G和顆粒介質對其向上的作用力f。用高速相機記錄小圓盤在不同時刻的位置，相鄰位置的時間間隔相等，如圖所示，則該段時間內下列說法可能正確的是（）A．f一直大于G B．f一直小于GC．f先小于G，后大于G D．f先大于G，后小于G【答案】C【詳解】由圖可知相等時間內鐵質小圓盤的位移先增大后減小，可知鐵質小圓盤的速度先增大后減小，以向下為正方向，即鐵質小圓盤的加速度先正后負，根據牛頓第二定律可知f先小于G，后大于G。故選C。4．（2024·重慶·高考真題）活檢針可用于活體組織取樣，如圖所示。取樣時，活檢針的針芯和針鞘被瞬間彈出后僅受阻力。針鞘質量為m，針鞘在軟組織中運動距離d1后進入目標組織，繼續運動d2后停下來。若兩段運動中針翹鞘整體受到阻力均視為恒力。大小分別為F1、F2，則針鞘（

）A．被彈出時速度大小為B．到達目標組織表面時的動能為F1d1C．運動d2過程中，阻力做功為(F1＋F2)d2D．運動d2的過程中動量變化量大小為【答案】A【詳解】A．根據動能定理有解得故A正確；B．針鞘到達目標組織表面后，繼續前進d2減速至零，有Ek=F2d2故B錯誤；C．針鞘運動d2的過程中，克服阻力做功為F2d2，故C錯誤；D．針鞘運動d2的過程中，動量變化量大小故D錯誤。故選A。5．（2024·重慶·高考真題）如圖所示，某滑雪愛好者經過M點后在水平雪道滑行。然后滑上平滑連接的傾斜雪道，當其達到N點時速度為0，水平雪道上滑行視為勻速直線運動，在傾斜雪道上的運動視為勻減速直線運動。則M到N的運動過程中，其速度大小v隨時間t的變化圖像可能是（

）A． B．C． D．【答案】C【詳解】滑雪愛好者在水平雪道上做勻速直線運動，滑上平滑連接（沒有能量損失，速度大小不變）的傾斜雪道，在傾斜雪道上做勻減速直線運動。故選C。6．（2024·海南·高考真題）用鋁制易拉罐制作溫度計，一透明薄吸管里有一段油柱（長度不計）粗細均勻，吸管與罐密封性良好，罐內氣體可視為理想氣體，已知罐體積為，薄吸管底面積，罐外吸管總長度為20cm，當溫度為27℃時，油柱離罐口10cm，不考慮大氣壓強變化，下列說法正確的是（）A．若在吸管上標注等差溫度值，則刻度左密右疏B．該裝置所測溫度不高于31.5℃C．該裝置所測溫度不低于23.5℃D．其他條件不變，緩慢把吸管拉出來一點，則油柱離罐口距離增大【答案】B【詳解】A．由蓋—呂薩克定律得其中，，代入解得根據可知故若在吸管上標注等差溫度值，則刻度均勻，故A錯誤；BC．當時，該裝置所測的溫度最高，代入解得故該裝置所測溫度不高于，當時，該裝置所測的溫度最低，代入解得故該裝置所測溫度不低于，故B正確，C錯誤；D．其他條件不變，緩慢把吸管拉出來一點，由蓋—呂薩克定律可知，油柱離罐口距離不變，故D錯誤。故選B。7．（2024·海南·高考真題）商場自動感應門如圖所示，人走進時兩扇門從靜止開始同時向左右平移，經4s恰好完全打開，兩扇門移動距離均為2m，若門從靜止開始以相同加速度大小先勻加速運動后勻減速運動，完全打開時速度恰好為0，則加速度的大小為（）A． B． C． D．【答案】C【詳解】設門的最大速度為，根據勻變速直線運動的規律可知加速過程和減速過程的平均速度均為，且時間相等，均為2s，根據可得則加速度故選C。8．（2024·海南·高考真題）在跨越河流表演中，一人騎車以25m/s的速度水平沖出平臺，恰好跨越長的河流落在河對岸平臺上，已知河流寬度25m，不計空氣阻力，取，則兩平臺的高度差h為（）A．0.5m B．5m C．10m D．20m【答案】B【詳解】車做平拋運動，設運動時間為，豎直方向水平方向其中、解得故選B。9．（2024·貴州·高考真題）如圖，一玻璃瓶的瓶塞中豎直插有一根兩端開口的細長玻璃管，管中一光滑小球將瓶中氣體密封，且小球處于靜止狀態，裝置的密封性、絕熱性良好。對小球施加向下的力使其偏離平衡位置，在時由靜止釋放，小球的運動可視為簡諧運動，周期為T。規定豎直向上為正方向，則小球在時刻（）

A．位移最大，方向為正 B．速度最大，方向為正C．加速度最大，方向為負 D．受到的回復力大小為零【答案】AC【詳解】對小球施加向下的力使其偏離平衡位置，在時由靜止釋放，可知此時小球位于最低點，且小球的運動可視為簡諧運動，周期為T。則小球在時刻處于最高點位置，此時位移最大，方向向上（正方向）；小球受到的回復力最大，方向向下，則小球的加速度最大，方向向下（負方向）；此時小球的速度為0。故選AC。10．（2024·廣東·高考真題）污水中的污泥絮體經處理后帶負電，可利用電泳技術對其進行沉淀去污，基本原理如圖所示。涂有絕緣層的金屬圓盤和金屬棒分別接電源正、負極、金屬圓盤置于底部、金屬棒插入污水中，形成如圖所示的電場分布，其中實線為電場線，虛線為等勢面。M點和N點在同一電場線上，M點和P點在同一等勢面上。下列說法正確的有（）A．M點的電勢比N點的低B．N點的電場強度比P點的大C．污泥絮體從M點移到N點，電場力對其做正功D．污泥絮體在N點的電勢能比其在P點的大【答案】AC【詳解】AC．根據沿著電場線方向電勢降低可知M點的電勢比N點的低，污泥絮體帶負電，根據可知污泥絮體在M點的電勢能比在N點的電勢能大，污泥絮體從M點移到N點，電勢能減小，電場力對其做正功，故AC正確；B．根據電場線的疏密程度可知N點的電場強度比P點的小，故B錯誤；D．M點和P點在同一等勢面上，則污泥絮體在M點的電勢能與在P點的電勢能相等，結合AC選項分析可知污泥絮體在P點的電勢能比其在N點的大，故D錯誤。故選AC。11．（2024·廣西·高考真題）如圖，堅硬的水平地面上放置一木料，木料上有一個豎直方向的方孔，方孔各側壁完全相同。木栓材質堅硬，形狀為正四棱臺，上下底面均為正方形，四個側面完全相同且與上底面的夾角均為。木栓質量為m，與方孔側壁的動摩擦因數為。將木栓對準方孔，接觸但無擠壓，錘子以極短時間撞擊木栓后反彈，錘子對木栓沖量為I，方向豎直向下。木栓在豎直方向前進了的位移，未到達方孔底部。若進入的過程方孔側壁發生彈性形變，彈力呈線性變化，最大靜摩擦力約等于滑動摩擦力，則（）A．進入過程，木料對木栓的合力的沖量為B．進入過程，木料對木栓的平均阻力大小約為C．進入過程，木料和木栓的機械能共損失了D．木栓前進后木料對木栓一個側面的最大靜摩擦力大小約為【答案】BD【詳解】A．錘子撞擊木栓到木栓進入過程，對木栓分析可知合外力的沖量為0，錘子對木栓的沖量為I，由于重力有沖量，則木料對木栓的合力沖量不為-I，故A錯誤；B．錘子撞擊木栓后木栓獲得的動能為木栓進入過程根據動能定理有解得平均阻力為故B正確；C．木栓進入過程損失的動能與重力勢能，一部分轉化為系統內能另一部分轉化為木栓的彈性勢能，故C錯誤；D．對木栓的一個側面受力分析如圖由于方孔側壁彈力成線性變化，則有且根據B選項求得平均阻力又因為聯立可得故D正確。故選BD。12．（2024·江西·高考真題）一條河流某處存在高度差，小魚從低處向上躍出水面，沖到高處．如圖所示，以小魚躍出水面處為坐標原點，x軸沿水平方向，建立坐標系，小魚的初速度為，末速度v沿x軸正方向．在此過程中，小魚可視為質點且只受重力作用。關于小魚的水平位置x、豎直位置y、水平方向分速度和豎直方向分速度與時間t的關系，下列圖像可能正確的是（

）A． B．