高考物理二輪復(fù)習(xí)思維訓(xùn)練講義：第4講三狀態(tài)

錯(cuò)題不再錯(cuò)就無敵了！高三思維訓(xùn)練三狀態(tài)三狀態(tài)第4講三狀態(tài)知識框架知識框架目錄目錄平衡態(tài)非平衡態(tài)功率練習(xí)練習(xí)知識講練知識講練平衡態(tài)①知識精要：三狀態(tài)平衡態(tài)a=0力的平衡靜止、勻直、緩慢、動態(tài)平衡電動勢平衡E1=E2電路雙電源問題②習(xí)題精練：已知物體在傾角為α的斜面上恰能勻速下滑，則物體與斜面間的動摩擦因數(shù)是_________；如果物體質(zhì)量為m，當(dāng)對物體施加一個(gè)沿著斜面向上的推力時(shí)恰能勻速上滑，則這個(gè)推力大小是_________.圖中重物的質(zhì)量為，輕細(xì)線AO和BO的A、B端是固定的，平衡時(shí)AD是水平的，BO與水平的夾角為。AO的拉力F1和BO的拉力F2的大小是：A、B、C、D、如圖（1）所示，在兩塊相同的豎直木板之間，有質(zhì)量均為m的四塊相同的磚，用兩個(gè)大小均為F的水平力壓木板，使磚靜止不動，則：（1）第1塊磚和第4塊磚受到木板的摩擦力各為多大？（2）第2塊磚和第3塊磚之間的相互作用的摩擦力為多大？（3）第3塊磚受到第4塊磚的摩擦力為多大？如圖，水平桌面上的物體和通過輕繩相連，在水平外力的作用下做勻速直線運(yùn)動．已知繩中拉力為．桌面對兩物體的摩擦力分別是和，則有（）A．B．C．D．質(zhì)量為的物體置于動摩擦因數(shù)為的水平面上，現(xiàn)對它施加一個(gè)拉力，使它做勻速直線運(yùn)動，問拉力與水平方向成多大夾角時(shí)這個(gè)力最??？如圖K8－12所示，一個(gè)質(zhì)量為m＝8kg的物體置于傾角為37°的斜面上，在水平力F作用下保持靜止．求下列情況下物體與斜面之間的靜摩擦力的大小和方向．(g取10m/s2)(1)F＝50N；(2)F＝60N；(3)F＝70N.如圖所示，質(zhì)量為m的勻質(zhì)細(xì)繩，一端系在天花板上的A點(diǎn)，另一端系在豎直墻壁上的B點(diǎn)，平衡后最低點(diǎn)為C點(diǎn)?，F(xiàn)測得AC段繩長是B段繩長的n倍，且繩子B端的切線與墻壁的夾角為α。試求繩子在C處和在A處的彈力分別為多大?(重力加速度為g)如圖1-11所示，質(zhì)量為M的木箱放在水平面上，木箱中的立桿上著一個(gè)質(zhì)量為的小球，開始時(shí)小球在桿的頂端，由靜止釋放后，小球沿桿下滑的加速度為重力加速度的二分之一，則在小球下滑的過程中，木箱對地面的壓力為？把一重為G的物體，用一個(gè)水平的推力F=kt（k為恒量，t為時(shí)間）壓在豎直且足夠高的平整的墻上，如圖所示，若物體和豎直墻壁間的動摩擦因數(shù)為μ，則從t=0開始有（

）A．物體在運(yùn)動過程中所受摩擦力等于G時(shí)其速度達(dá)到最大值B．物體所受摩擦力等于G時(shí)，開始做勻速直線運(yùn)動C．物體在運(yùn)動過程中所受摩擦力的最大值等于GD．物體在豎直墻上先做加速運(yùn)動后做減速運(yùn)動直至靜止，其運(yùn)動時(shí)間為用兩根長度均為L的絕緣細(xì)線各系一個(gè)小球，并懸掛于同一點(diǎn)。已知兩小球質(zhì)量均為m，當(dāng)它們帶上等量同種電荷時(shí)，兩細(xì)線與豎直方向的夾角均為θ，如圖所示。若已知靜電力常量為k，重力加速度為g。求：（1）小球所受拉力的大??；（2）小球所帶的電荷量。如圖所示，MN是一固定在水平地面上足夠長的絕緣平板（右側(cè)有擋板），整個(gè)空間有平行于平板向左、場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場，在板上C點(diǎn)的右側(cè)有一個(gè)垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為-q的小物塊，從C點(diǎn)由靜止開始向右先做加速運(yùn)動再做勻速運(yùn)動．當(dāng)物體碰到右端擋板后被彈回，若在碰撞瞬間撤去電場，小物塊返回時(shí)在磁場中恰做勻速運(yùn)動，求：（1）小物塊向右運(yùn)動過程中的最終速度；（2）小物塊與右端擋板碰撞后的速度；LLMNECB如圖1-5所示，勻強(qiáng)電場方向向右，勻強(qiáng)磁場方向垂直于紙面向里，一質(zhì)量為帶電量為q的微粒以速度與磁場垂直、與電場成45o角射入復(fù)合場中，恰能做勻速直線運(yùn)動，求電場強(qiáng)度E的大小，磁感強(qiáng)度B的大小。如圖1-6所示，AB、CD是兩根足夠長的固定平行金屬導(dǎo)軌，兩導(dǎo)軌間距離為，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為。在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有垂直于導(dǎo)軌平面斜向上方的勻強(qiáng)磁場，磁感強(qiáng)度為B。在導(dǎo)軌的A、C端連接一個(gè)阻值為R的電阻。一根垂直于導(dǎo)軌放置的金屬棒，質(zhì)量為，從靜止開始沿導(dǎo)軌下滑。求棒的最大速度。（已知和導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為，導(dǎo)軌和金屬棒的電阻不計(jì)）圖1-8是磁流體發(fā)電機(jī)工作原理圖。磁流體發(fā)電機(jī)由燃燒室（O）、發(fā)電通道（E）和偏轉(zhuǎn)磁場（B）組成。在2500K以上的高溫下，燃料與氧化劑在燃燒室混合、燃燒后，電離為正負(fù)離子（即等離子體），并以每秒幾百米的高速噴入磁場，在洛侖茲力的作用下，正負(fù)離子分別向上、下極板偏轉(zhuǎn)，兩極板因聚積正負(fù)電荷而產(chǎn)生靜電場。這時(shí)等離子體同時(shí)受到方向相反的洛侖茲力（）與電場力（F）的作用，當(dāng)F=時(shí)，離子勻速穿過磁場，兩極板電勢差達(dá)到最大值，即為電源的電動勢。設(shè)兩板間距為d，板間磁場的磁感強(qiáng)度為B，等離子體速度為，負(fù)載電阻為R，電源內(nèi)阻不計(jì)，通道截面是邊長為d的正方形，試求：（1）磁流體發(fā)電機(jī)的電動勢？（2）發(fā)電通道兩端的壓強(qiáng)差？如圖所示，一個(gè)重力G的勻質(zhì)球放在光滑斜面上，斜面傾角為，在斜面上有一光滑的不計(jì)厚度的木板擋住球，使之處于靜止?fàn)顟B(tài)。今使板與斜面的夾角緩慢增大，問：在此過程中，擋板和斜面對球的壓力大小如何變化？ββα如圖所示，小球被輕質(zhì)細(xì)繩系著，斜吊著放在光滑斜面上，小球質(zhì)量為m，斜面傾角為θ，向右緩慢推動斜面，直到細(xì)線與斜面平行，在這個(gè)過程中，繩上張力、斜面對小球的支持力的變化情況？θθF一輕桿BO，其O端用光滑鉸鏈固定在豎直輕桿AO上，B端掛一重物，且系一細(xì)繩，細(xì)繩跨過桿頂A處的光滑小滑輪，用力F拉住，如圖2-1所示?，F(xiàn)將細(xì)繩緩慢往左拉，使桿BO與桿AO間的夾角θ逐漸減少，則在此過程中，拉力F及桿BO所受壓力FN的大小變化情況是()A．FN先減小，后增大B.FN始終不變C．F先減小，后增大D.F始終不變?nèi)鐖D所示，光滑的半球形物體固定在水平地面上，球心正上方有一光滑的小滑輪，輕繩的一端系一小球，靠放在半球上的A點(diǎn)，另一端繞過定滑輪，后用力拉住，使小球靜止．現(xiàn)緩慢地拉繩，在使小球沿球面由A到半球的頂點(diǎn)B的過程中，半球?qū)π∏虻闹С至和繩對小球的拉力T的大小變化情況是()。(A)N變大，T變小，(B)N變小，T變大(C)N變小，T先變小后變大(D)N不變，T變小AACBOABOG如圖所示，物體G用兩根繩子懸掛，開始時(shí)繩OA水平，現(xiàn)將兩繩同時(shí)順時(shí)針轉(zhuǎn)過90°，且保持兩繩之間的夾角α不變，物體保持靜止?fàn)顟B(tài)，在旋轉(zhuǎn)過程中，設(shè)繩OA的拉力為F1，繩OB的拉力為ABOG(A)F1先減小后增大(B)F1先增大后減小(C)F2逐漸減小(D)F2最終變?yōu)榱鉓NOαβ如圖所示，在做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，用M、N兩個(gè)測力計(jì)通過細(xì)線拉橡皮條的結(jié)點(diǎn)，使其到達(dá)MNOαβ(A)減小N的讀數(shù)同時(shí)減小β角(B)減小N的讀數(shù)同時(shí)增大β角(C)增大N的讀數(shù)同時(shí)增大β角(D)增大N的讀數(shù)同時(shí)減小β角如圖4-1所示，在水平天花板與豎直墻壁間，通過不計(jì)質(zhì)量的柔軟繩子和光滑的輕小滑輪懸掛重物G=40N，繩長L=2.5m，OA=1.5m，求繩中張力的大小，并討論：（1）當(dāng)B點(diǎn)位置固定，A端緩慢左移時(shí)，繩中張力如何變化？（2）當(dāng)A點(diǎn)位置固定，B端緩慢下移時(shí)，繩中張力又如何變化？AABCGO如圖所示，水平面上固定有平行導(dǎo)軌，磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場方向豎直向下．同種合金做的導(dǎo)體棒、橫截面積之比為，長度和導(dǎo)軌的寬均為，的質(zhì)量為2，開始時(shí)、都垂直于導(dǎo)軌靜止，不計(jì)摩擦．給一個(gè)向右的瞬時(shí)沖量，在以后的運(yùn)動中，求：的最大速度。如圖，在水平面上有兩條平行導(dǎo)電導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距離為．勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌所在的平面（紙面）向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為．兩根金屬桿1，2擺在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直，它們的質(zhì)量和電阻分別為和．兩桿與導(dǎo)軌接觸良好，與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)皆為．已知：桿1被外力拖動，以恒定的速度沿導(dǎo)軌運(yùn)動；達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，桿2也以恒定速度沿導(dǎo)軌運(yùn)動．導(dǎo)軌的電阻可忽略．求此時(shí)桿2克服摩擦力做功的功率．如圖所示，兩根互相平行、間距米的金屬導(dǎo)軌，水平放置于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁場垂直于導(dǎo)軌平面，金屬滑桿、所受摩擦力均為．兩根桿電阻均為，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，當(dāng)桿受力的恒力作用時(shí)，桿以做勻速直線運(yùn)動，桿以做勻速直線運(yùn)動，求速度差（）等于多少？非平衡態(tài)：①知識精要非平衡態(tài)a≠0直線F=ma圓周②習(xí)題精練：如下圖所示，質(zhì)量m=1.0kg的物體靜止放在水平面上，在水平恒定拉力F作用下開始運(yùn)動，經(jīng)時(shí)間t=2.0s撤去拉力F，物體在水平面上繼續(xù)滑動s=3.0m時(shí)停止運(yùn)動。已知物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.15，取g=10m/s2。求:（1）撤去拉力F后，物體繼續(xù)向右滑動過程中加速度的大??；（2）撤去拉力F的瞬間，物體速度的大??；（3）拉力F的大小。如圖所示，固定在水平面上的斜面其傾角θ=37o，長方體木塊A的MN面上釘著一顆小釘子，質(zhì)量m=1.5kg的小球B通過一細(xì)線與小釘子相連接，細(xì)線與斜面垂直．木塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ=0.50．現(xiàn)將木塊由靜止釋放，木塊將沿斜面下滑．求在木塊下滑的過程中小球?qū)δ緣KMN面的壓力大小．（取g=10m/s2，sin37o=0.6，cos37o=0.8）如圖所示，有一輛汽車滿載西瓜在水平路面上勻速前進(jìn)，突然發(fā)現(xiàn)意外情況，緊急剎車做勻減速運(yùn)動，加速度大小為a，設(shè)中間有一質(zhì)量為m的西瓜A，則A受其它西瓜對它的作用力的合力大小是A．m（g+a）

B．ma

C．

D．質(zhì)量為m的物體放在傾角為θ的斜面上，物體和斜面間的動摩擦因數(shù)為μ，如沿水平方向加一個(gè)力F，使物體沿斜面向上以加速度a做勻加速直線運(yùn)動，求F=?如圖所示，AB是豎直面內(nèi)的四分之一圓弧形光滑軌道，下端B與水平直軌道相切．一個(gè)小物塊自A點(diǎn)由靜止開始沿軌道下滑，已知軌道半徑為R=0.2m，小物塊的質(zhì)量為m=0.1kg，小物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.5，取g=10m/s2．求：

（1）小物塊到達(dá)圓弧軌道末端B點(diǎn)時(shí)受支持力；

（2）小物塊在水平面上滑動的最大距離．

在如圖所示，繩子得上端固定，下端拴著一個(gè)小球，小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動。已知繩子長度為L，繩子轉(zhuǎn)動過程中與豎直方向的夾角為θ，重力加速度為g；求(1)繩子對小球的拉力。（2）小球做勻速圓周運(yùn)動的周期。如圖所示，一玩滾軸溜冰的小孩（可視作質(zhì)點(diǎn)）質(zhì)量為m=30kg，他在左側(cè)平臺上滑行一段距離后平拋，恰能無碰撞地沿圓弧切線從A點(diǎn)進(jìn)入光滑豎直圓弧軌道，并沿軌道下滑，A、B為圓弧兩端點(diǎn)，其連線水平．已知圓弧半徑為R=1.0m，對應(yīng)圓心角為θ=1060,平臺與AB連線的高度差為h=0.8m．（計(jì)算中取g=10m/s2,sin530=0.8，cos530=0.6）求：

（1）小孩平拋的初速度

（2）小孩運(yùn)動到圓弧軌道最低點(diǎn)O時(shí)對軌道的壓力

如圖9所示。在地面附近有一范圍足夠大的互相正交曲勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場．勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向水平并垂直紙面向外。一質(zhì)量為m、帶電量為一q的帶電微粒在此區(qū)域恰好做速度大小為v的勻速圓周運(yùn)動．(重力加速度為F)(1)求此區(qū)域內(nèi)電場強(qiáng)度的大小和方向；(2)若某時(shí)刻微粒運(yùn)動到場中距地面高度為H的P點(diǎn)，速度與水平方向成45°，如圖所示．則該微粒至少須經(jīng)多長時(shí)間運(yùn)動到距地面最高點(diǎn)?最高點(diǎn)距地面多高?(3)在(2)同中微粒運(yùn)動P點(diǎn)時(shí)，突然撤去磁場，同時(shí)電場強(qiáng)度大小不變，方向變?yōu)樗较蛴?，則該微粒運(yùn)動中距地面的最大高度是多少?如圖所示，在光滑的圓錐頂用長為L的細(xì)線懸掛一質(zhì)量為m的小球，圓錐體固定在水平面上不動，其軸線沿豎直方向，母線與軸線之間的夾角為300，物體以速率v繞圓錐體軸線做水平圓周運(yùn)動：⑴當(dāng)時(shí)，求線對物體的拉力；⑵當(dāng)時(shí)，求線對物體的拉力。如圖11-3-13所示，頂角為2的光滑絕緣圓錐固定在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。磁場方向和圓錐的軸線平行。一個(gè)質(zhì)量為，帶電量為q的小球，沿錐面在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，求：(1)小球做勻速圓周運(yùn)動的最小軌道半徑是多少?(2)軌道半徑最小時(shí)小球的速度大小是多少?功功功率：①知識精要功率力學(xué)P=Fv電路P=I2R=UI=U②習(xí)題精練：一列火車總質(zhì)量m＝500t，機(jī)車發(fā)動機(jī)的額定功率P＝6×105

W，在軌道上行駛時(shí)，軌道對列車的阻力Ff是車重的0．01倍，g取10m/s2，求：（1）火車在水平軌道上行駛的最大速度；（2）在水平軌道上，發(fā)動機(jī)以額定功率P工作，當(dāng)行駛速度為v1＝1m/s和v2＝10m/s時(shí)，列車的瞬時(shí)加速度a1、a2各是多少；（3）在水平軌道上以36km/h速度勻速行駛時(shí)，發(fā)動機(jī)的實(shí)際功率P′；（4）若火車從靜止開始，保持0．5m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動，這一過程維持的最長時(shí)間．一輛摩托車在平直的公路上以恒定的加速度啟動，已知摩托車的額定功率為，人和車的總質(zhì)量為．設(shè)行駛中受到的阻力為人和車重的0．1倍并保持不變，摩托車由靜止開始勻加速運(yùn)動的前8秒內(nèi)的位移為，求：（取）（1）摩托車做勻加速運(yùn)動時(shí)加速度的大小及發(fā)動機(jī)牽引力的大??；（2）摩托車能達(dá)到的最大速率；（3）若摩托車達(dá)到最大速度時(shí)緊急制動，設(shè)車緊急制動時(shí)的制動力為車重的0．5倍，且其它阻力不計(jì)，求車滑行的距離．汽車發(fā)動機(jī)的功率為，汽車的質(zhì)量為，當(dāng)它行駛在坡度為的長直公路上時(shí)，如圖，所受阻力為車重的倍（），求：（1）汽車所能達(dá)到的最大速度？（2）若汽車從靜止開始以的加速度做勻加速直線運(yùn)動，則此過程能維持多長時(shí)間？（3）當(dāng)汽車勻加速行駛的速度達(dá)到最大值時(shí)，汽車做功多少？（4）在末汽車的即時(shí)功率為多大？如圖所示是一提升重物用的直流電動機(jī)工作時(shí)的電路圖．電動機(jī)內(nèi)電阻r＝0.8Ω，電路中另一電阻R＝10Ω，直流電壓U＝160

V，電壓表示數(shù)UV＝110V．試求：(1)通過電動機(jī)的電流；(2)輸入電動機(jī)的電功率；(3)若電動機(jī)以v＝1m/s勻速豎直向上提升重物，求該重物的質(zhì)量？(g取10m/s2)環(huán)保汽車將為2008年奧運(yùn)會場館服務(wù)。某輛以蓄電池為驅(qū)動能源的環(huán)保汽車，總質(zhì)量m＝3×103kg。當(dāng)它在水平路面上以v＝36km/h的速度勻速行駛時(shí)，驅(qū)動電機(jī)的輸入電流I＝50A，電壓U＝300V。在此行駛狀態(tài)下⑴求驅(qū)動電機(jī)的輸入功率P；⑵若驅(qū)動電機(jī)能夠?qū)⑤斎牍β实?0%轉(zhuǎn)化為用于牽引汽車前進(jìn)的機(jī)械功率P機(jī)，求汽車所受阻力與車重的比值（g取10m/s2）；（2013北京東城區(qū)聯(lián)考）如圖11所示，長方體發(fā)電導(dǎo)管的前后兩個(gè)側(cè)面是絕緣體，上下兩個(gè)側(cè)面是電阻可忽略的導(dǎo)體電極，兩極間距為d，極板面積為S，這兩個(gè)電極與可變電阻R相連。在垂直前后側(cè)面的方向上，有一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。發(fā)電導(dǎo)管內(nèi)有電阻率為的高溫電離氣體，氣體以速度v向右流動，并通過專用管道導(dǎo)出。由于運(yùn)動的電離氣體，受到磁場的作用，將產(chǎn)生大小不變的電動勢。若不計(jì)氣體流動時(shí)的阻力，由以上條件可推導(dǎo)出可變電阻消耗的電功率P=()2R。調(diào)節(jié)可變電阻的阻值，根據(jù)上面的公式或你所學(xué)過的物理知識，可求得可變電阻R消耗電功率的最大值為A．

B．

C．

D．如圖所示，平行金屬導(dǎo)軌與水平面成θ角，導(dǎo)軌與固定電阻R1和R2相連，勻強(qiáng)磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面。有一導(dǎo)體棒ab，質(zhì)量為m，導(dǎo)體棒的電阻與固定電阻R1和R2的阻值均相等，與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為μ，導(dǎo)體棒ab沿導(dǎo)軌向上滑動，當(dāng)上滑的速度為時(shí)，受到安培力的大小為，此時(shí)

A．電阻R1消耗的熱功率為B．電阻R2消耗的熱功率為C．整個(gè)裝置消耗的機(jī)械功率為D．整個(gè)裝置因摩擦而消耗的熱功率為鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)質(zhì)量為10kg的木塊放在水平地面上，在大小為40N，方向水平的力作用下恰好沿水平地面勻速滑動.

若改用與水平成37°斜向上的拉力作用，使該木塊在水平地面上仍勻速滑動，求拉力應(yīng)為多大？（取g=10m/s2、sin37°=0.6、cos37°=0.8）．)重力為G的物體A受到與豎直方向成角的外力F后，靜止在豎直墻面上，如圖1-2所示，試求墻對物體A的靜摩擦力。如圖所示，絕緣細(xì)線長為L，最大張力為T，一端固定于O點(diǎn)，另一端連接一帶電荷量為q，質(zhì)量為m的帶正電小球，若T＞mg，求：（1）若要小球保持靜止，可在O點(diǎn)放置一帶電量為多少的點(diǎn)電荷;（2）若要小球靜止時(shí)細(xì)線與豎直方向成α角，需疊加勻強(qiáng)電場的最小電場強(qiáng)度E為多大.如圖所示，固定的半圓弧形光滑軌道置于水平方向的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，軌道圓弧半徑為R，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于紙面向外，電場強(qiáng)度為E，方向水平向左。一個(gè)質(zhì)量為m的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)）放在軌道上的C點(diǎn)恰好處于靜止、圓弧半徑OC與水平直徑AD的夾角為α(sinα=0.8)。求小球帶何種電荷，電荷量是多少？并說明理由。如圖MN、PQ為足夠長的平行導(dǎo)軌，間距L=0.5m．導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角θ=37°．NQ⊥MN，NQ間連接有一個(gè)R=3Ω的電阻．有一勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0=1T．將一根質(zhì)量為