高考物理復(fù)習(xí)臨界狀態(tài)的假設(shè)解決物理試題專項推斷題綜合練及詳細(xì)答案一、臨界狀態(tài)的假設(shè)解決物理試題1．質(zhì)量為m2=2Kg的長木板A放在水平面上，與水平面之間的動摩擦系數(shù)為0.4；物塊B（可看作質(zhì)點(diǎn)）的質(zhì)量為m1=1Kg，放在木板A的左端，物塊B與木板A之間的摩擦系數(shù)為0.2.現(xiàn)用一水平向右的拉力F作用在木板A的右端，讓木板A和物塊B一起向右做勻加速運(yùn)動．當(dāng)木板A和物塊B的速度達(dá)到2m/s時，撤去拉力，物塊B恰好滑到木板A的右端而停止滑動，最大靜摩擦力等于動摩擦力，g=10m/s2，求：（1）要使木板A和物塊B不發(fā)生相對滑動，求拉力F的最大值；（2）撤去拉力后木板A的滑動時間；（3）木板A的長度?！敬鸢浮浚?）18N（2）0.4s（3）0.6m【解析】【詳解】（1）當(dāng)木板A和物塊B剛要發(fā)生相對滑動時，拉力達(dá)到最大以B為研究對象，由牛頓第二定律得可得．再以整體為研究對象，由牛頓第二定律得故得最大拉力；（2）撤去F后A、B均做勻減速運(yùn)動，B的加速度大小仍為，A的加速度大小為，則解得故A滑動的時間（3）撤去F后A滑動的距離B滑動的距離故木板A的長度．【點(diǎn)睛】解題的關(guān)鍵是正確對滑塊和木板進(jìn)行受力分析，清楚滑塊和木板的運(yùn)動情況，根據(jù)牛頓第二定律及運(yùn)動學(xué)基本公式求解。2．壁厚不計的圓筒形薄壁玻璃容器的側(cè)視圖如圖所示。圓形底面的直徑為，圓筒的高度為R。(1)若容器內(nèi)盛滿甲液體，在容器中心放置一個點(diǎn)光源，在側(cè)壁以外所有位置均能看到該點(diǎn)光源，求甲液體的折射率；(2)若容器內(nèi)裝滿乙液體，在容器下底面以外有若干個光源，卻不能通過側(cè)壁在筒外看到所有的光源，求乙液體的折射率。【答案】(1)；(2)【解析】【詳解】(1)盛滿甲液體，如圖甲所示，P點(diǎn)剛好全反射時為最小折射率，有由幾何關(guān)系知解得則甲液體的折射率應(yīng)為(2)盛滿乙液體，如圖乙所示，與底邊平行的光線剛好射入液體時對應(yīng)液體的最小折射率，A點(diǎn)由幾何關(guān)系得B點(diǎn)恰好全反射有解各式得則乙液體的折射率應(yīng)為3．如圖所示，用長為L=0.8m的輕質(zhì)細(xì)繩將一質(zhì)量為1kg的小球懸掛在距離水平面高為H=2.05m的O點(diǎn)，將細(xì)繩拉直至水平狀態(tài)無初速度釋放小球，小球擺動至細(xì)繩處于豎直位置時細(xì)繩恰好斷裂，小球落在距離O點(diǎn)水平距離為2m的水平面上的B點(diǎn)，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?！敬鸢浮?1)0.5s(2)6.4m/s(3)30N【解析】【分析】【詳解】(1)細(xì)繩斷裂后，小球做平拋運(yùn)動，豎直方向自由落體運(yùn)動，則豎直方向有，解得(2)水平方向勻速運(yùn)動，則有豎直方向的速度為則(3)在A點(diǎn)根據(jù)向心力公式得代入數(shù)據(jù)解得4．火車轉(zhuǎn)彎時，如果鐵路彎道內(nèi)外軌一樣高，外軌對輪絕（如圖a所示）擠壓的彈力F提供了火車轉(zhuǎn)彎的向心力（如圖b所示），但是靠這種辦法得到向心力，鐵軌和車輪極易受損．在修筑鐵路時，彎道處的外軌會略高于內(nèi)軌（如圖c所示），當(dāng)火車以規(guī)定的行駛速度轉(zhuǎn)彎時，內(nèi)、外軌均不會受到輪緣的擠壓，設(shè)此時的速度小為，以下說法中正確的是A．該彎道的半徑B．當(dāng)火車質(zhì)量改變時，規(guī)定的行駛速度也將改變C．當(dāng)火車速率大于時，外軌將受到輪緣的擠壓D．當(dāng)火車速率小于時，外軌將受到輪緣的擠壓【答案】C【解析】【詳解】火車拐彎時不側(cè)向擠壓車輪輪緣，靠重力和支持力的合力提供向心力，設(shè)轉(zhuǎn)彎處斜面的傾角為θ，根據(jù)牛頓第二定律得：mgtanθ=mv2/R，解得：R=v2/gtanθ，故A錯誤；根據(jù)牛頓第二定律得：mgtanθ=mv2/R,解得：v=，與質(zhì)量無關(guān)，故B錯誤；若速度大于規(guī)定速度，重力和支持力的合力不夠提供，此時外軌對火車有側(cè)壓力，輪緣擠壓外軌．故C正確；若速度小于規(guī)定速度，重力和支持力的合力提供偏大，此時內(nèi)軌對火車有側(cè)壓力，輪緣擠壓內(nèi)軌．故D錯誤．故選C.點(diǎn)睛：火車拐彎時以規(guī)定速度行駛，此時火車的重力和支持力的合力提供圓周運(yùn)動所需的向心力．若速度大于規(guī)定速度，重力和支持力的合力不夠提供，此時外軌對火車有側(cè)壓力；若速度小于規(guī)定速度，重力和支持力的合力提供偏大，此時內(nèi)軌對火車有側(cè)壓力．5．如圖所示，C﹑D兩水平帶電平行金屬板間的電壓為U，A﹑B為一對豎直放置的帶電平行金屬板，B板上有一個小孔，小孔在C﹑D兩板間的中心線上，一質(zhì)量為m﹑帶電量為＋q的粒子（不計重力）在A板邊緣的P點(diǎn)從靜止開始運(yùn)動，恰好從D板下邊緣離開，離開時速度度大小為v０，則A﹑B兩板間的電壓為A． B． C． D．【答案】A【解析】【分析】【詳解】在AB兩板間做直線加速，由動能定理得：；而粒子在CD間做類平拋運(yùn)動，從中心線進(jìn)入恰好從D板下邊緣離開，根據(jù)動能定理：；聯(lián)立兩式可得：；故選A.【點(diǎn)睛】根據(jù)題意分析清楚粒子運(yùn)動過程是解題的前提與關(guān)鍵，應(yīng)用動能定理、牛頓第二定律與運(yùn)動學(xué)公式即可解題．6．如圖所示，七塊完全相同的磚塊按照圖示的方式疊放起來，每塊磚的長度均為L，為保證磚塊不倒下，6號磚塊與7號磚塊之間的距離S將不超過（）A． B． C． D．【答案】A【解析】試題分析：因兩部分對稱，則可只研究一邊即可；1磚受2和3支持力而處于平衡狀態(tài)，則可由力的合成求得1對2的壓力；而2磚是以4的邊緣為支點(diǎn)的杠桿平衡，則由杠桿的平衡條件可得出2露出的長度，同理可求得4露出的長度，則可求得6、7相距的最大距離．1處于平衡，則1對2的壓力應(yīng)為；當(dāng)1放在2的邊緣上時距離最大；2處于杠桿平衡狀態(tài)，設(shè)2露出的長度為x，則2下方的支點(diǎn)距重心在處；由杠桿的平衡條件可知：，解得，設(shè)4露出的部分為；則4下方的支點(diǎn)距重心在處；4受到的壓力為，則由杠桿的平衡條件可知，解得，則6、7之間的最大距離應(yīng)為，A正確．7．在平直的公路上A車正以的速度向右勻速運(yùn)動，在A車的正前方7m處B車此時正以的初速度向右勻減速運(yùn)動，加速度大小為，則A追上B所經(jīng)歷的時間是A．7

s B．8

s C．9

s D．10

s【答案】B【解析】試題分析：B車速度減為零的時間為：，此時A車的位移為：，B車的位移為：，因為，可知B停止時，A還未追上，則追及的時間為：，故B正確．考點(diǎn)：考查了追擊相遇問題【名師點(diǎn)睛】兩物體在同一直線上運(yùn)動，往往涉及到追擊、相遇或避免碰撞等問題，解答此類問題的關(guān)鍵條件是：①分別對兩個物體進(jìn)行研究；②畫出運(yùn)動過程示意圖；③列出位移方程；④找出時間關(guān)系、速度關(guān)系、位移關(guān)系；⑤解出結(jié)果，必要時要進(jìn)行討論．8．如圖甲所示，用大型貨車運(yùn)輸規(guī)格相同的圓柱形水泥管道，貨車可以裝載兩層管道，底層管道固定在車廂里，上層管道堆放在底層管道上，如圖乙所示。已知水泥管道間的動摩擦因數(shù)為，假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，貨車緊急剎車時的加速度大小為。每根管道的質(zhì)量為m，重力加速度為g，最初堆放時上層管道最前端離駕駛室為d，則下列分析判斷正確的是（）A．貨車沿平直路面勻速行駛時，圖乙中管道A、B之間的彈力大小為mgB．若，則上層管道一定會相對下層管道發(fā)生滑動C．若則上層管道一定會相對下層管道發(fā)生滑動D．若要使貨車在緊急剎車時上管道不撞上駕駛室，貨車在水平路面上勻速行駛的最大速度為【答案】C【解析】【詳解】A.貨車勻速行駛時上層管道A受力平衡，在其橫截面內(nèi)的受力分析如圖所示其所受B的支持力大小為N，根據(jù)平衡條件可得解得故A錯誤；BC.當(dāng)緊急剎車過程中上層管道相對下層管道靜止時，上層管道A所受到的靜摩擦力為最大靜摩擦力為隨著加速度的增大，當(dāng)時，即時，上層管道一定會相對下層管道發(fā)生滑動，故C正確B錯誤；D.若，緊急剎車時上層管道受到兩個滑動摩擦力減速，其加速度大小為，要使貨車在緊急剎車時上管道不撞上駕駛室，貨車在水平路面上勻速行駛的速度，必須滿足解得故D錯誤。故選C。9．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(zhì)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(yùn)動時，A、B間發(fā)生了相對滑動，B與小車相對靜止，設(shè)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(dāng)B相對于小車剛要滑動時靜摩擦力達(dá)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。10．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(diǎn)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(yùn)動，v0應(yīng)當(dāng)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(diǎn)的臨界情況為解得m/s根據(jù)機(jī)械能守恒定律得解得m/s故要使小球做完整的圓周運(yùn)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(jī)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(yùn)動，v0應(yīng)當(dāng)滿足m/s或m/s，AC錯誤，BD正確。故選BD。11．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(diǎn)A出發(fā)，經(jīng)電壓U0加速后通過另一豎直板的中點(diǎn)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(cè)邊沿射出．已知電子的質(zhì)量為m，電荷量為-e.求：（1）電子過B點(diǎn)時的速度大??；（2）兩水平金屬板間的電壓大小U；（3）電子從下板右側(cè)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(diǎn)時的速度大小為v，有：，（2）電子在水平板間做類平拋運(yùn)動，有：，，聯(lián)立解得：（3）總過程對電子利用動能定理有：，12．如圖所示為柱狀玻璃的橫截面，圓弧的圓心為點(diǎn)，半徑為，與的夾角為90°。為中點(diǎn)，與平行的寬束平行光均勻射向側(cè)面，并進(jìn)入玻璃，其中射到點(diǎn)的折射光線恰在點(diǎn)發(fā)生全反射。(i)分析圓弧上不能射出光的范圍；(ii)求該玻璃的折射率?！敬鸢浮?i)分析過程見解析；(ii)【解析】【詳解】(i)光路圖如圖從入射的各光線的入射角相等，由知各處的折射角相等。各折射光線射至圓弧面時的入射角不同，其中點(diǎn)最大。點(diǎn)恰能全反射，則段均能全反射，無光線射出。(ii)點(diǎn)全反射有相應(yīng)的點(diǎn)折射有由幾何關(guān)系知解各式得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(diǎn)，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(fù)離子從板的小孔處由靜止釋放，求：(1)為了使負(fù)離子能打在P點(diǎn)，C、D兩板間的電壓應(yīng)為多少？(2)C、D兩板間所加的電壓為多少時，負(fù)離子不能打在板上？【答案】（1）（2）【解析】【分析】【詳解】(1)設(shè)負(fù)離子的質(zhì)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(fù)離子不能打在板上，則應(yīng)滿足：L＝v0又聯(lián)立解U2′14．景觀燈是現(xiàn)代景觀不可缺少的部分，其中有一類景觀燈是為照亮建筑物而設(shè)計的投射燈，其簡化模型如圖所示。投射燈固定于地面A點(diǎn)，右側(cè)放置一塊高L=10cm，厚d=17.3cm，折射率n=1.2的玻璃磚做保護(hù)層，玻璃磚上表面被遮擋，右端距建筑物的水平距離s=5m，不計玻璃磚左側(cè)面的折射影響。求：(i)玻璃磚的臨界角C；(ii)投射燈能照亮多高的建筑物?！敬鸢浮?ⅰ)；(ⅱ）3.85m【解析】【分析】【詳解】（ⅰ）玻璃磚的臨界角解得（ⅱ）光路如圖所示照亮建筑物