1、高中物理原创题库之一（高中物理原创题库之一（2125 题）题） 湖北省恩施高中陈恩谱 21、在做“探究功和物体速度变化的关系”的实验时，某 同学认为课本上提供的方案增加橡皮筋的根数 实际上是通过增加力的倍数，从而增加功的倍数。 该同学设想，由功的计算式 W=FLcos可知，保持力不 变，增加力作用的距离也可以增加功的倍数。据此，他 设计了如下实验方案（实验装置如右图所示） ： 取一平整的长木板倾斜固定在水平桌面上，将一光电门（与电脑连接）固定于长木板下端的 a 点； 在长木板上标出到光电门间距分别为 x=L、2L、3L、4L、5L、的位置点 b、c、d、e、f、； 将带有很窄挡光片的小车分别从
2、 b、c、d、e、f、.点由静止释放，利用光电门测定小车通过 a 点的 速度 v=v1、v2、v3、v4、v5、.； 然后按课本方案通过作 x 和 v 的关系图象，寻找 x 和 v 的关系，进而得出功和物体速度变化的关系 （1）本方案中是否需要平衡摩擦力？（填“需要”或“不需 要”） （2）该同学根据上述方案做了实验，实验记录的数据如下表所示： 请你自行确定坐标轴所代表的物理量和标度， 在右图所示坐标纸中 画出 x 和 v 的关系图象： （3）由上图可以得出本实验的最终 结论是：。 【答案】 （1）不需要； （2）如右图； （3）合力的功正比于物体 速度平方的变化量，即：)( 2 vW或者 2
3、 vW。 【解析】 （1）实验目的是探究功和速度变化的倍数关系，因此 只需要算出功的倍数即可，即只要合力恒定，就可由本实验方案确 定功的倍数，本题中合力就是 mgsin和摩擦力的合力，因此不需要 平衡摩擦； （2）我们都熟悉动能定理，因此本实验探究是在已预知结果 的情况下的“假探究” ，我们只需要在表格上再添加一行 2 v并算出 对应值，然后描点连线即可； （3）由图可知，速度的平方与位移成正比，即速度平方的的变化量与合力的功成正比。 【命题意图】考察功的计算、动能定理、倍增法和实验数据处理能力。 【易错提醒】注意，计算、描点要仔细，标度要均匀、要使图线布满几乎整个坐标纸，连线应是过原 点的直
4、线；第（3）小题注意不要写成 2 )(vW。 【参考文献】陈恩谱老师物理原来可以这样学【参考文献】陈恩谱老师物理原来可以这样学 “功的概念的辨析功的概念的辨析”一文。一文。 x/cm15.0030.0045.0060.0075.00 v/ms-10.640.891.101.271.42 O v2/(m2s-2) x/cm 1530456075 0.5 1.0 1.5 2.0 22、水平浅色长传送带正以 v0=0.2m/s 的速度匀速运动，现将一煤块（可视为质点）轻轻的放上传送带， 经过t=0.1s 后，传送带即以 a=2m/s2的加速度开始加速，当传送带速度达到 v=1.2m/s 后，便以此速
5、度做匀 速运动经过一段时间，煤块在传送带上留下一段黑色痕迹后，煤块相对传送带不再滑动已知煤块与传 送带之间的动摩擦因数为=0.1，重力加速度 g 取 10m/s2求： （1）煤块放上传送带后经过t 时，煤块获得的速度； （2）黑色痕迹的长度 【答案】 （1）0.1m/s； （2）0.37m 【解析】 （1）设煤块的加速度为 a1，则由牛顿第二定律，有 1 mamg ， 则经过t=0.1s 后，煤块获得的速度为 v1=a1t=0.1m/sv0=0.2m/s。 （2）a1=1m/s2a=2m/s2，故可知传送带加速阶段，煤块不会加速到与传送带相对静止，因此，煤块 一直加速到 v=1.2m/s 才与
6、传送带相对静止，设煤块加速全过程位移为 x1，则有 11 22 20xav， 全过程，煤块运动时间为 t，有v=a1t， 则传送带全过程为位移为 2 2 0 2 02 2 vt a vv tvx ， 其中，传送带加速运动时间为 a vv t 0 1 ， 且 21 tttt， 则划痕长度为 12 xxl， 联立解得m37. 0l。 【命题意图】考察匀变速直线运动规律、图象法处理多个物体相对滑动问题 【易错提醒】受传送带复杂运动所误导，对煤块的运动过程分析不清；划痕概念不清，参考系乱选。 本题图象法分析更简单明了。 【参考文献】陈恩谱老师物理原来可以这样学【参考文献】陈恩谱老师物理原来可以这样学
7、“叠加题问题的分析技巧叠加题问题的分析技巧”一文。一文。 23、如图所示，水平放置的气缸 A 和容积为 VB=3.6L 的容器 B，由一容积可忽略不计的长细管经阀门 C 相 联气缸 A 内有一活塞 D，它可以无摩擦地在气缸内滑动，A 放在温度恒为 T1=300K、压强为 p0=1.0105Pa 的大气中， B浸在T2=400K的恒温槽内， B的器壁导热性能良好 开始时C是关闭的， A内装有温度为T1=300K、 体积为 VA=2.4L 的气体， B 内没有气体 打开阀门 C， 使气体由A流入B， 等到活塞D停止移动一段时间后， 求以下两种情况下气体的体积和压强： i)气缸 A、活塞 D 和细管
8、都是绝热的； ii)A 的器壁导热性能良好，且恒温槽温度调高为 500K 【答案】i)3.6L，8.89104Pa； ii)3.84L，1.0105Pa 【解析】解析：i)设活塞 D 最终停止移动时没有靠在气缸 A 左壁上，此时气体温度为 T2=400K，压强 设为 p，体积为 V1，则对活塞，由平衡条件，有 0 0pSp S 解得 0 pp 由理想气体状态方程可知 1 12 A pVpV TT 400K B C A D p0 联立，解得 V1=3.2LVB=3.6L，由此可知活塞 D 最终停止移动时靠在了气缸 A 左壁上，则此时气 体体积为 VB=3.6L。 设此时气体压强为 p1，由理想气
9、体状态方程可知 1 12 AB pVpV TT 解得 p1=8.89104Pa ii)设活塞 D 最终停止移动时靠在气缸 A 左壁上，此时气体温度为 2 500KT ，压强设为 p2，体积为 VB，由理想气体状态方程可知 2 12 AB pVp V TT 解得 p2=1.11105Pap0=1.0105Pa，由此可知活塞 D 最终停止移动时没有靠在气缸 A 左壁上，则此时 气体压强为 p=1.0105Pa。 设此时气体体积为 V2，由理想气体状态方程可知 2 121 () ABB pVpVp VV TTT 解得 V2=3.84L 【命题意图】考察理想气体状态方程、混合气体状态方程，以及多种可能
10、的分析判断能力 【易错提醒】一方面是混合气体的状态方程不熟悉，另一方面是不知道存在多种可能，或者随便假定 某种状态进行计算，算出来不合理就无所适从。 【参考文献】陈恩谱老师物理原来可以这样学【参考文献】陈恩谱老师物理原来可以这样学 “混合气体的状态方程和典型题型混合气体的状态方程和典型题型”一文。一文。 24、如图 1 所示，长度为 4L、内壁光滑且两端封口的细玻璃管水平静止放置，一段长度为 L 的水 银柱将管内密封的理想气体分隔成长度为 2L 和 L 的两部分 a 和 b 若使环境温度缓慢升高，试分析判断水银柱是否左右移动，若移动，是向左还是向右移动； 若将玻璃管缓慢顺时针旋转至竖直位置（如
11、图 2 所示） ，然后再使环境温度缓慢升高，试分 析判断升温过程中，水银柱是向上移动，还是向下移动，以及水银柱是否能够恢复到原来在玻璃管 中的位置（如虚线所示）？ 【答案】不左右移动；向上移动，但不能恢复到原来的位置。 【解析】玻璃管水平放置时，有平衡条件易知，a、b 两部分气体的压强总是相等的；设原 来气体的压强为 p1，后来气体的压强为 p2，后来 a 气柱长度为 l1，b 气柱的长度为 l2，则有： 2 12 1 1 2 T Slp T LSp 2 22 1 1 T Slp T LSp 两方程联立可知， 21 2ll ，故知水银柱不左右移动； 当玻璃管竖直放置时，有：gLpp ab ，即
12、有： ab pp 设升温前后 a、b 两部分气柱的长度保持不变（水银柱位置不变） ，升温前后两部分气体的压强 baba pppp 、 、，则有 31 T p T p aa 31 T p T p bb 则 bbaa p T TT pp T TT p 1 13 1 13 即 b 部分气体压强增加要多一些，故水银柱向上移动。 设水银柱能上升至原来的位置，则有： 41 1 22 T LSp T LSp a 41 1 T LSp T LSp b 解得： ba pp ，与 ab pp 相矛盾，故水银柱不可能上升至原来的位置。 a b 图1 图2 a b 【命题意图】考察平衡条件 气体实验定律，用水银柱将两
13、部分气体分隔开来，要求学生分别对两部 分气体列状态方程，对水银柱列平衡方程，联立求解，并要求学生灵活假设的基础上再进行分析，考查学 生综合分析能力和推理能力。 【易错提醒】无法进行合理的假设，因此可能进行最一般的分析，导致计算量大，无法在有限时间内 有效的得出结果。 【参考文献】陈恩谱老师物理原来可以这样学【参考文献】陈恩谱老师物理原来可以这样学 “高中热学中多研究对象问题的处理技巧高中热学中多研究对象问题的处理技巧”及及“高高 中物理中的微元法中物理中的微元法”一文。一文。 25、在弹性绳左右两端垂直绳轻摇一下，产生两个振动方向、振幅和波长都相同的正弦形“孤波”，t=0 时 刻两孤波传播至如
14、图所示位置，已知左侧孤波向右传播速度大小为 v1=1m/s，则下列说法中正确的是： A、t=0 时刻坐标在 x=2m 处的质点，t=2s 时刻运动到了 O 点 B、右侧孤波向左传播的速度大小 v2，与 v1大小一定相等 C、t=25s 时刻，O 点处质点的速度方向向上 D、t=3s 时刻，O 点处质点的速度方向向下 E、t=2535s 内，x=05m 处的质点一直保持静止 【答案】BDE 【解析】波在介质中传播时，介质中质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波的传播而迁移，故 A 错；在同一介质中，同一种波的传播速度相同，故 B 正确；t=2.5s 时刻，两个孤波的“波峰”这种振动 状态传至
15、O 点，因此，O 点位移向上达到最大，速度为 0，故 C 错；t=0 时刻坐标在 x=-3m 和 x=+3m 处的 质点都处于平衡位置且向下运动，其振动形式在 t=3s 时刻传至 O 点，此时 O 点处质点的速度方向向下， 故 D 选项正确； t=2.53.5s 内， 两个孤波在 x=0.5m 处引起的振动位移、 速度都正好大小相等、 方向相反， 故这段时间内，这两处的质点保持静止，即 E 正确。 【命题意图】考察对波的形成与传播、波速、波的独立传播与叠加原理的理解，并借助这个模型，了 解驻波的形成机制。 【易错提醒】对波的形成和传播缺乏正确理解，导致无法作答；不进行认真的作图分析，凭感觉答题。 【参考文献】赵凯华新概念高中物理读本【参考文献】赵凯华新概念高中物理读本 第三册第三册 欢迎关注欢迎关注“恩谱谈物理恩谱谈物理”微信公众号微信公众号 O x/m +1+2+3+4-1-2-3-4 v1v2
