高考物理微元法解決物理試題各地方試卷集合匯編及解析一、微元法解決物理試題1．如圖甲所示，靜止于光滑水平面上的小物塊，在水平拉力F的作用下從坐標(biāo)原點(diǎn)O開始沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)隨物塊所在位置坐標(biāo)x的變化關(guān)系如圖乙所示，圖線右半部分為四分之一圓弧，則小物塊運(yùn)動(dòng)到2x0處時(shí)的動(dòng)能可表示為（）A．0 B．Fmx0（1+π）C．Fmx0（1+） D．Fmx0【答案】C【解析】【詳解】F-x圖線圍成的面積表示拉力F做功的大小，可知F做功的大小W=Fmx0+πx02，根據(jù)動(dòng)能定理得，Ek=W=Fmx0+πx02=，故C正確，ABD錯(cuò)誤。故選C。2．對(duì)于同一物理問題，常常可以從宏觀與微觀兩個(gè)不同角度進(jìn)行研究，找出其內(nèi)在聯(lián)系，從而更加深刻地理解其物理本質(zhì)．正方體密閉容器中有大量運(yùn)動(dòng)粒子，每個(gè)粒子質(zhì)量為，單位體積內(nèi)粒子數(shù)量為恒量，為簡化問題，我們假定粒子大小可以忽略；其速率均為，且與器壁各面碰撞的機(jī)會(huì)均等；與器壁碰撞前后瞬間，粒子速度方向都與器壁垂直，且速率不變．利用所學(xué)力學(xué)知識(shí)，導(dǎo)出器壁單位面積所受粒子壓力與和的關(guān)系正確的是（）A． B． C． D．【答案】B【解析】【詳解】一個(gè)粒子每與器壁碰撞一次給器壁的沖量，如圖所示，以器壁上面積為的部分為底、為高構(gòu)成柱體，由題設(shè)可知，其內(nèi)有的粒子在時(shí)間內(nèi)與器壁上面積為的部分發(fā)生碰撞，碰撞粒子總數(shù)，時(shí)間內(nèi)粒子給器壁的沖量，由可得，，故選B．3．如圖所示，半徑為R的1/8光滑圓弧軌道左端有一質(zhì)量為m的小球，在大小恒為F、方向始終與軌道相切的拉力作用下，小球在豎直平面內(nèi)由靜止開始運(yùn)動(dòng)，軌道左端切線水平，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到軌道的末端時(shí)，此時(shí)小球的速率為v，已知重力加速度為g，則()A．此過程拉力做功為FRB．此過程拉力做功為C．小球運(yùn)動(dòng)到軌道的末端時(shí)，拉力的功率為D．小球運(yùn)動(dòng)到軌道的末端時(shí)，拉力的功率為Fv【答案】B【解析】【詳解】AB、將該段曲線分成無數(shù)段小段，每一段可以看成恒力，可知此過程中拉力做功為，故選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤；CD、因?yàn)镕的方向沿切線方向，與速度方向平行，則拉力的功率，故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。4．“水上飛人表演”是近幾年來觀賞性較高的水上表演項(xiàng)目之一，其原理是利用腳上噴水裝置產(chǎn)生的反沖動(dòng)力，使表演者在水面之上騰空而起。同時(shí)能在空中完成各種特技動(dòng)作，如圖甲所示。為簡化問題。將表演者和裝備與豎直軟水管看成分離的兩部分。如圖乙所示。已知表演者及空中裝備的總質(zhì)量為M，豎直軟水管的橫截面積為S，水的密度為ρ，重力加速度為g。若水流豎直向上噴出，與表演者按觸后能以原速率反向彈回，要保持表演者在空中靜止，軟水管的出水速度至少為（）A． B． C． D．【答案】C【解析】【詳解】設(shè)出水速度為，則極短的時(shí)間內(nèi)，出水的質(zhì)量為速度由豎起向上的的變?yōu)樨Q起向下的，表演者能靜止在空中，由平衡條件可知表演者及空中裝備受到水的作用力為，由牛頓第三定律可知，裝備對(duì)水的作用力大小也為，取向下為正方向，對(duì)時(shí)間內(nèi)的水，由動(dòng)量定理可得解得故C正確，A、B、D錯(cuò)誤；故選C。5．打開水龍頭，水順流而下，仔細(xì)觀察將會(huì)發(fā)現(xiàn)連續(xù)的水流柱的直徑在流下的過程中，是逐漸減小的（即上粗下細(xì)），設(shè)水龍頭出口處半徑為1cm，安裝在離接水盆75cm高處，如果測得水在出口處的速度大小為1m/s，g=10m/s2，則水流柱落到盆中的直徑A．1cm B．0.75cm C．0.5cm D．0.25cm【答案】A【解析】【分析】【詳解】設(shè)水在水龍頭出口處速度大小為v1，水流到接水盆時(shí)的速度v2，由得：v2=4m/s設(shè)極短時(shí)間為△t，在水龍頭出口處流出的水的體積為水流進(jìn)接水盆的體積為由V1=V2得代入解得：d2=1cm．A．1cm，與結(jié)論相符，選項(xiàng)A正確；B．0.75cm，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．0.5cm，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．0.25cm，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；6．如圖所示，粗細(xì)均勻，兩端開口的U形管內(nèi)裝有同種液體，開始時(shí)兩邊液面高度差為h，管中液柱總長度為4h，后來讓液體自由流動(dòng)，當(dāng)兩液面高度相等時(shí)，右側(cè)液面下降的速度大小是（）A． B． C． D．【答案】A【解析】【分析】【詳解】設(shè)U形管橫截面積為S，液體密度為ρ，兩邊液面等高時(shí)，相當(dāng)于右管上方高的液體移到左管上方，這高的液體重心的下降高度為，這高的液體的重力勢能減小量轉(zhuǎn)化為全部液體的動(dòng)能。由能量守恒得解得因此A正確，BCD錯(cuò)誤。故選A。7．熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。發(fā)射出的電子經(jīng)過電壓U在真空中加速，形成電子束。若電子束的平均電流大小為I，隨后進(jìn)入冷卻池并停止運(yùn)動(dòng)。已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，冷卻液質(zhì)量為M，比熱為c，下列說法正確的是（）A．單位時(shí)間內(nèi)，冷卻液升高的溫度為B．單位時(shí)間內(nèi)，冷卻液升高的溫度為C．冷卻液受到電子的平均撞擊力為D．冷卻液受到電子的平均撞擊力為【答案】B【解析】【分析】【詳解】AB．電子加速，則設(shè)單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射電子個(gè)數(shù)為N，則電子束動(dòng)能轉(zhuǎn)化成冷卻液內(nèi)能，則單位時(shí)間內(nèi)解得選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；CD．在單位時(shí)間內(nèi)，電子束動(dòng)量減少，等于撞擊力沖量，則解得選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。故選B。8．位于光滑水平面上的小車受到水平向右的拉力作用從靜止開始運(yùn)動(dòng)，已知這一過程中拉力大小由F1隨時(shí)間均勻增大到F2，所用時(shí)間為t，小車的位移為s，小車末速度為v。則下列判斷正確的是（）A．小車增加的動(dòng)能等于B．小車增加的動(dòng)能大于C．小車增加的動(dòng)量等于D．小車的位移小于【答案】BCD【解析】【詳解】AB．因?yàn)槔Υ笮∮蒄1隨時(shí)間均勻增大到F2，而小車做加速運(yùn)動(dòng)，位移在單位時(shí)間內(nèi)增加的越來越大，所以若將位移s均分為無數(shù)小段，則在每一小段位移內(nèi)F增加的越來越慢，如圖所示（曲線表示題所示情況，直線表示拉力隨s均勻變化情況），而圖像的面積表示拉力做的功。其中拉力隨s均勻變化時(shí)，拉力做功為：，故當(dāng)拉力大小由F1隨時(shí)間均勻增大到F2時(shí)（曲線情況），做功大于，根據(jù)動(dòng)能定理可知小車增加的動(dòng)能大于，A錯(cuò)誤B正確；C．因?yàn)槔κ请S時(shí)間均勻增大，故在t時(shí)間內(nèi)拉力的平均值為：，所以物體動(dòng)量增加量為：，C正確；D．根據(jù)牛頓第二定律可知在力隨時(shí)間均勻增大的過程中物體運(yùn)動(dòng)的加速度逐漸增大，即圖像的斜率增大（圖中紅線所示，而黑線表示做勻加速直線運(yùn)動(dòng)情況）。根據(jù)圖像的面積表示位移可知小車的位移小于，D正確。故選BCD。9．如圖所示，小球質(zhì)量為，懸線的長為，小球在位置時(shí)懸線水平，放手后，小球運(yùn)動(dòng)到位置，懸線豎直。設(shè)在小球運(yùn)動(dòng)過程中空氣阻力的大小不變，重力加速度為，關(guān)于該過程，下列說法正確的是（）A．重力做的功為 B．懸線的拉力做的功為0C．空氣阻力做的功為 D．空氣阻力做的功為【答案】ABD【解析】【詳解】AB．如圖所示，因?yàn)槔在運(yùn)動(dòng)過程中始終與運(yùn)動(dòng)方向垂直，故不做功，即重力在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中始終不變，小球在重力方向上的位移為A、B兩點(diǎn)連線在豎直方向上的投影，為L，所以故AB正確；CD．空氣阻力所做的總功等于每個(gè)小弧段上f所做功的代數(shù)和，即故C錯(cuò)誤，D正確。故選ABD。10．某中學(xué)科技小組的學(xué)生在進(jìn)行電磁發(fā)射裝置的課題研究，模型簡化如下。在水平地面上固定著相距為L的足夠長粗糙導(dǎo)軌PQ及MN，PQNM范圍內(nèi)存在可以調(diào)節(jié)的勻強(qiáng)磁場，方向豎直向上，如圖所示，導(dǎo)軌左側(cè)末端接有電動(dòng)勢為E、內(nèi)阻為r的電源，開關(guān)K控制電路通斷。質(zhì)量為m、電阻同為r的導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌方向靜止置于上面，與導(dǎo)軌接觸良好。電路中其余位置電阻均忽略不計(jì)。導(dǎo)軌右側(cè)末端有一線度非常小的速度轉(zhuǎn)向裝置，能將導(dǎo)體棒水平向速度轉(zhuǎn)為與地面成θ角且不改變速度大小。導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)將受到恒定的阻力f，導(dǎo)軌棒發(fā)射后，在空中會(huì)受到與速度方向相反、大小與速度大小成正比的阻力，f0=kv，k為比例常數(shù)。導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)過程中只平動(dòng)，不轉(zhuǎn)動(dòng)。重力加速度為g。調(diào)節(jié)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，閉合開關(guān)K，使導(dǎo)體棒獲得最大的速度。（需考慮導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的反電動(dòng)勢）(1)求導(dǎo)體棒獲得最大的速度vm；(2)導(dǎo)體棒從靜止開始達(dá)到某一速度v1，滑過的距離為x0，導(dǎo)體棒ab發(fā)熱量Q，求電源提供的電能及通過電源的電量q；(3)調(diào)節(jié)導(dǎo)體棒初始放置的位置，使其在到達(dá)NQ時(shí)恰好達(dá)到最大的速度，最后發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體棒以v的速度豎直向下落到地面上。求導(dǎo)體棒自NQ運(yùn)動(dòng)到剛落地時(shí)這段過程的平均速度大小。【答案】(1)；(2)電源提供的電能，通過電源的電量；(3)【解析】【分析】【詳解】(1)當(dāng)棒達(dá)到最大速度時(shí)，棒受力平衡，則聯(lián)立解得據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)得(2)導(dǎo)體棒電阻為r，電源內(nèi)阻為r，通過兩者的電流始終相等，導(dǎo)體棒ab發(fā)熱量Q，則回路總電熱為2Q；據(jù)能量守恒定律知，電源提供的電能據(jù)電源提供電能與通過電源的電量的關(guān)系可得，通過電源的電量(3)導(dǎo)體棒自NQ運(yùn)動(dòng)到剛落地過程中，對(duì)水平方向應(yīng)用動(dòng)量定理可得解得：水平方向位移對(duì)豎直方向應(yīng)用動(dòng)量定理可得解得：運(yùn)動(dòng)的時(shí)間據(jù)平均速度公式可得，導(dǎo)體棒自NQ運(yùn)動(dòng)到剛落地時(shí)這段過程的平均速度大小11．如圖所示，在光滑水平桌面上，用手拉住長為L質(zhì)量為M的鐵鏈，使其1/3垂在桌邊．松手后，鐵鏈從桌邊滑下，取桌面為零勢能面．（1）求整條鐵鏈開始時(shí)的重力勢能為多少？（2）求鐵鏈末端經(jīng)過桌邊時(shí)運(yùn)動(dòng)速度是多少？【答案】(1)(2)【解析】試題分析：松手后，鐵鏈在運(yùn)動(dòng)過程中，受重力和桌面的支持力，支持力的方向與運(yùn)動(dòng)方向垂直，對(duì)鐵鏈不做功，只是垂在桌外部分的重力做功，因此，從松手到鐵鏈離開桌邊，鐵鏈的機(jī)械能守恒．(1)取桌面為零勢能面桌外部分的質(zhì)量為，其重心在桌面下處此時(shí)鐵鏈的重力勢能為：；(2)鐵鏈末端經(jīng)桌面時(shí)，整條鐵鏈都在空中，其重心在桌面下處此時(shí)鐵鏈的重力勢能為：設(shè)此時(shí)鐵鏈的速度為v，由機(jī)械能守恒定律有：解得：點(diǎn)晴：繩子、鐵鏈運(yùn)動(dòng)的問題，對(duì)于每一部分來講都是變力，運(yùn)用動(dòng)能定理難以解決過程中變力做功，但運(yùn)用機(jī)械能守恒定律只要知道繩子的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，不必考慮運(yùn)動(dòng)過程，因此解題就簡單了，注意選好參考平面，盡量使解題簡捷．12．光子具有能量，也具有動(dòng)量．光照射到物體表面時(shí)，會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生壓強(qiáng)，這就是“光壓”，光壓的產(chǎn)生機(jī)理如同氣體壓強(qiáng)；大量氣體分子與器壁的頻繁碰撞產(chǎn)生了持續(xù)均勻的壓力，器壁在單位面積上受到的壓力就是氣體的壓強(qiáng)，設(shè)太陽光每個(gè)光子的平均能量為E，太陽光垂直照射地球表面時(shí)，在單位面積上的輻射功率為P0，已知光速為c，則光子的動(dòng)量為，求：（1）若太陽光垂直照射在地球表面，則時(shí)間t內(nèi)照射到地球表面上半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)太陽光的總能量及光子個(gè)數(shù)分別是多少？（2）若太陽光垂直照射到地球表面，在半徑為r的某圓形區(qū)域內(nèi)被完全反射（即所有光子均被反射，且被反射前后的能量變化可忽略不計(jì)），則太陽光在該區(qū)域表面產(chǎn)生的光壓（用l表示光壓）是多少？【答案】（1）（2）【解析】【分析】【詳解】（1）時(shí)間t內(nèi)太陽光照射到面積為S的圓形區(qū)域上的總能量解得照射到此圓形區(qū)域的光子數(shù)解得（2）因光子的動(dòng)量則達(dá)到地球表面半徑為r的圓形區(qū)域的光子總動(dòng)量因太陽光被完全反射，所以時(shí)間t內(nèi)光子總動(dòng)量的改變量設(shè)太陽光對(duì)此圓形區(qū)域表面的壓力為F，依據(jù)動(dòng)量定理太陽光在圓形區(qū)域表面產(chǎn)生的光壓I=F/S解得13．如圖所示，一質(zhì)量為的物體從半徑為的圓弧軌道的端，在拉力作用下沿圓弧緩慢運(yùn)動(dòng)到端（圓弧在豎直平面內(nèi)）。拉力的大小始終為，方向始終與物體所在處的切線成角。圓弧軌道所對(duì)應(yīng)的圓心角為，邊沿豎直方向。求這一過程中：（取，，）(1)拉力做的功；(2)重力做的功；(3)圓弧面對(duì)物體的支持力做的功?！敬鸢浮?1)47.1J(2)－29.3J(3)0【解析】【詳解】(1)將圓弧AB分成很多小段，，…，，物體在這些小段上近似做直線運(yùn)動(dòng)，則拉力在每小段上做的功為，…，，因拉力F大小不變，方向始終與物體所在點(diǎn)的切線成角，所以…(2)重力做的功(3)物體受到的支持力始終與物體的運(yùn)動(dòng)方向垂直，所以14．如圖所示，在光滑的水平桌面上放置一根長為l的鏈條，鏈條沿桌邊掛在桌外的長度為a，鏈條由靜止開始釋放，求鏈條全部離開桌面時(shí)的速度?！敬鸢浮俊窘馕觥俊痉治觥俊驹斀狻挎湕l從圖示位置到全部離開桌面的過程中，原來桌面上的那段鏈條下降的距離為，掛在桌邊的那段鏈條下降的距離為，設(shè)鏈條單位長度的質(zhì)量為，鏈條總的質(zhì)量為，由機(jī)械能守恒定律得：解點(diǎn)評(píng)：根據(jù)重力勢能的減少量等于鏈條動(dòng)能的增加量列方程，不需要選取參考平面。15．物理問題的研究首先要確定研究對(duì)象。當(dāng)我們研究水流，氣流等流體問題時(shí)，經(jīng)常會(huì)選取流體中的一小段來進(jìn)行研究，通過分析能夠得出一些有關(guān)流體的重要結(jié)論。(1)水刀應(yīng)用高壓水流切割技術(shù)，相比于激光切割有切割材料范圍廣，效率高，安全環(huán)保等優(yōu)勢。某型號(hào)水刀工作過程中，將水從面積S=0.1mm2的細(xì)噴嘴高速噴出，直接打在被切割材料表面，從而產(chǎn)生極大壓強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)切割。已知該水刀每分鐘用水600g，水的密度為ρ=1.0×103kg/m3a．求從噴嘴噴出水的流度v的大小b．高速水流垂直打在材料表面上后，水速幾乎減為0，求水對(duì)材料表面的壓強(qiáng)p約為多大。(2)某同學(xué)應(yīng)用壓力傳感器完成以下實(shí)驗(yàn)，如圖所示，他將一根均勻的細(xì)鐵鏈上端用細(xì)線懸掛在鐵架臺(tái)上，調(diào)整高度使鐵鏈的下端剛好與壓力傳感器的探測面接觸。剪斷細(xì)線，鐵鏈逐漸落在探測面上。傳感器得到了探測面所受壓力隨時(shí)間的變化圖象。通過對(duì)圖線分析發(fā)現(xiàn)鐵鏈最上端落到探測面前后瞬間的壓力大小之比大約是N1:N2=3:1，后來他換用不同長度和粗細(xì)的鐵鏈重復(fù)該實(shí)驗(yàn)，都得到相同結(jié)果。請(qǐng)你通過理論推理來說明實(shí)驗(yàn)測得的結(jié)果是正確的。（推理過程中需要用到的物理量的字母請(qǐng)自行設(shè)定）【答案】(1)a．100m/s；b．；(2)推導(dǎo)過程見