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1、專題專題十二 極值和臨界問題
復(fù)習(xí)目標(biāo):
1、掌握常見的臨界問題(如力學(xué)中分離、相碰、光學(xué)中全反射與折射等)以及解決的方法
2、掌握常見的極值問題(如:最快、最近、溫度最低等)以及解決的方法
專題訓(xùn)練:
1、如圖所示,物體Q與一質(zhì)量可忽略的彈簧相連,靜止在光滑水平面上,物體P以某一速度與彈簧和物體Q發(fā)生正碰,已知碰撞是完全彈性的,而且兩物質(zhì)量相等,碰撞過程中,在下列情況下彈簧剛好處于最大壓縮值?
A、當(dāng)P的速度恰好等于零 B、當(dāng)P與Q的相等時(shí)
C、當(dāng)Q恰好開始運(yùn)動(dòng)時(shí) D、當(dāng)Q的速度等于V時(shí)
2、卡車在水平道路上行駛,貨物隨車廂底板上下振動(dòng)而不脫離底
2、板.設(shè)貨物的振動(dòng)簡諧運(yùn)動(dòng),以向上的位移為正,其振動(dòng)圖象如圖所示,在圖象上取a、b、c、d四點(diǎn),則下列說法中正確的是 ( )
A、a點(diǎn)對應(yīng)的時(shí)刻貨物對車廂底板的壓力最小
B、b點(diǎn)對應(yīng)的時(shí)刻貨物對車廂底板的壓力最大
C、c點(diǎn)對應(yīng)的時(shí)刻貨物對車廂底板的壓力最大
D、d點(diǎn)對應(yīng)的時(shí)刻貨物對車廂底板的壓力等于貨物重力
3、.如圖甲所示.一根輕彈簧豎直直立在水平地面上,下端固定.在彈簧的正上方有一個(gè)物塊,物塊從高處自由下落到彈簧上端O處,將彈簧壓縮了x0時(shí),物塊的速度變?yōu)榱悖畯奈飰K與彈簧接觸開始,在如圖乙所示的
3、圖象中,能正確反映物塊加速度的大小隨下降的位移x變化的圖象可能是
A B C D
甲 乙
4、如圖所示,R1=F2=R3=10Ω,R4為不等于零的電阻,現(xiàn)測得通過R3的電流為0.5A,則a
4、、b兩點(diǎn)間的電壓Uab值不可能為
A、15V B、14V C、13V D、10V
5、氫原子從n=3向n=2的能級躍遷時(shí),輻射的光子照射在某金屬上,剛好能發(fā)生光電效應(yīng),則處于n=4的能級的氫原子向低能級躍遷時(shí),在輻射的各種頻率的光子中,能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的頻率為
A、3種 B、4種 C、5種 D、6種
6、太陽光的可見光部分照射到地面上,通過一定的裝置可觀察太陽光譜.如圖所示是一簡易裝置,一加滿清水的碗放在有陽光的地方,將平面鏡M斜放入水中,調(diào)整其傾斜角度,使太陽光經(jīng)水面折射再經(jīng)水中平面鏡反射,最后由水面折射回空氣射到室內(nèi)白墻上即
5、可觀察到太陽光譜的七色光帶,逐漸增大平面鏡傾斜角度以后各色光陸續(xù)消失,則此七色光帶從上到下的排列順序以及最先消失的光是
A.紅光→紫光,紅光
B.紫光→紅光,紅光
C.紅光→紫光,紫光
D.紫光→紅光,紫光
7、一種電動(dòng)打夯機(jī)的總質(zhì)量為M,其中質(zhì)量為m的鐵塊可繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng),其工作過程是:鐵塊在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下由下向上轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)后,在重力作用下由下向上轉(zhuǎn)動(dòng)(軸處摩擦不計(jì))。為安全,要求打夯機(jī)在工作過程中始終不離開地面 ,則此打夯機(jī)工作過程中地面的最大壓力為__________。
8、如圖所示,兩帶電金屬板A、B構(gòu)成平行板電容器
6、,從高h(yuǎn)處正對著B板的小孔自由釋放質(zhì)量為m、電量為q的粒子。(1)欲使粒子能打到A板上,兩板間電勢差U應(yīng)滿足的條件________。(2)如果粒子下落后動(dòng)能取得最大值的最短時(shí)間為_________,動(dòng)能取得最小值的最短時(shí)間為__________。
9、重為G的木塊在力F的推動(dòng)下沿著水平地面勻速運(yùn)動(dòng).若木塊與
水平地面問的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為,F(xiàn)與水平方向的夾角為,當(dāng)超過多少度
對,不論推力F多大,再不能使木塊發(fā)生滑動(dòng)?
10、甲、乙兩車總質(zhì)量(包括人、車及砂袋)均為500kg,在光滑水平面上沿同一直線相向而行。兩車速度大小分別為v甲 = 3.8m/s,v乙 =1.8m/s。為了不相撞
7、,甲車上的人將編號分別為1,2,3,……n ,質(zhì)量分別為 1kg、2kg、3kg、……nkg的砂袋依次均以20m/s(對地)的速度水平拋入乙車,試求:
(1)第幾號砂袋投人乙車后,甲車改變運(yùn)動(dòng)方向?
(2)第幾號砂袋投人乙車后,兩車尚未相遇,則不會(huì)相撞?
11、如圖所示,一質(zhì)量為M的物體固定在勁度系數(shù)為k的輕彈簧的右端,輕彈簧的左端固定在墻上,水平向左的外力握物體把彈簧壓縮,使彈簧長度被壓縮于b,具有的彈性勢能為E,在下列兩種情況下,求在撤去外力后物體能夠達(dá)到的最大速度(1)地面光滑
(2)物體與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。
12、如圖所示,B、C兩物體靜止在光滑的
8、水平面上,兩者之間有一被壓縮的短彈簧,彈簧與B連接,與C不連接,另一物體A沿水平面以v0=5m/s的速度向右運(yùn)動(dòng),為了防止沖撞,現(xiàn)燒斷用于壓縮彈簧的細(xì)線,將C物體向左發(fā)射出去,C與A碰撞后粘合在一起,已知A、B、C三物體的質(zhì)量分別為mA= mB=2kg,mC=1kg,為了使C與B不會(huì)再發(fā)生碰撞.問:
⑴C物體的發(fā)射速度至少多大?
⑵在細(xì)線未燒斷前,彈簧儲(chǔ)存的彈性勢能至少為多少?
13、如圖所示,平行且光滑的兩條金屬導(dǎo)軌不計(jì)電阻,與水平面夾角為30°,導(dǎo)軌所在區(qū)域有與導(dǎo)軌平面垂直的勻強(qiáng)磁場,磁感強(qiáng)度B=0.4T,垂直于導(dǎo)軌的兩金屬棒ab、cd的長度均為L=0.5
9、m,電阻均為R=0.1Ω, 質(zhì)量分別為m1=0.1kg,m2=0.2kg,當(dāng)ab棒在平行于斜面的外力作用下,以速度v=1.5ms-1沿斜面向上作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),閉合電路的最大電流可達(dá)多大?
14、如圖所示,在xoy平面內(nèi)有許多電子(質(zhì)量為m,電量為e)從坐標(biāo)原點(diǎn)O不斷地以相同大小的速度v。沿不同的方向射入第I象限,現(xiàn)加上一個(gè)垂直于xoy平面的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,要求這些電子穿過該磁場后都能平行于x軸正方向運(yùn)動(dòng),試求符合該條件的磁場的最小面積。
15、使原來不帶電的導(dǎo)體小球與一帶電量為Q的導(dǎo)體大球接觸,分開之后,小球獲得電量q,今讓小球與大球反復(fù)接觸,在每次分開后,都給
10、大球補(bǔ)充電荷,使其帶電量恢復(fù)到原來的值Q,求小球可能獲得的最大電量。
16、如圖所示為車站使用的水平傳送帶的模型,它的水平傳送帶的長度為L=8m,傳送帶的皮帶輪的半徑均為R=0.2m,傳送帶的上部距地面的高度為h=0.45m,現(xiàn)有一個(gè)旅行包(視為質(zhì)點(diǎn))以v0=10m/s的初速度水平地滑上水平傳送帶.已知旅行包與皮帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.6.本題中g(shù)取10m/s2.試討論下列問題:
⑴若傳送帶靜止,旅行包滑到B端時(shí),人若沒有及時(shí)取下,旅行包將從B端滑落.則包的落地點(diǎn)距B端的水平距離為多少?
⑵設(shè)皮帶輪順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),并設(shè)水平傳送帶長度仍為8m,旅行包滑上傳送帶的初速度恒為10m
11、/s.當(dāng)皮帶輪的角速度ω值在什么范圍內(nèi),旅行包落地點(diǎn)距B端的水平距離始終為⑴中所求的水平距離?若皮帶輪的角速度ω1=40 rad/s,旅行包落地點(diǎn)距B端的水平距離又是多少?
⑶設(shè)皮帶輪以不同的角速度順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),畫出旅行包落地點(diǎn)距B端的水平距離s 隨皮帶輪的角速度ω變化的圖象.
17.一光電管的陰極用極限波長λ=5000×10m的鈉制成. 用波長λ=3000×10-8 m的紫外線照射陰極, 光電管陽極A和陰極K之間的電勢差U=2.1V, 光電流的飽和值I=0.56μA. (1) 求每秒內(nèi)由K極發(fā)射的電子數(shù).
(2) 求電子到達(dá)A極時(shí)
12、的最大動(dòng)能.
(3) 如果電勢差U不變, 而照射光的強(qiáng)度增到原值的3倍, 此時(shí)電子到達(dá)A極時(shí)的最大動(dòng)能是多大? (普朗克常量h=6.63×10-34J·s, 電子電量e=1.60×10-19C, 真空中的光速c=3.00×108m/s)
專題預(yù)測:
18、如圖所示,地面高h(yuǎn),其噴灌半徑為R(噴水龍頭的長度不計(jì)),每秒噴水質(zhì)量為m,所用水是水泵從地面下深H的井里抽取的,設(shè)水以相同的速率水平噴出,那么水泵的功率至少為_______.
19、在光滑水平面上有一圓柱形氣缸,缸內(nèi)用活塞密閉一定質(zhì)量的理想氣體,氣缸和活塞質(zhì)量均為m,且絕熱氣缸內(nèi)壁光滑
13、。若氣缸的左邊固定半徑為R的圓周的光滑圓弧軌道,軌道最低的水平線與氣缸內(nèi)壁面等高,現(xiàn)讓質(zhì)量也是m的小球從與圓心等高處靜止滑下。
(1)求小球剛到達(dá)軌道最低點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力;
(2)若小球與活塞碰后粘在一起,求理想氣體增加的最大內(nèi)能是多少?
F
α
20.如圖所示,兩個(gè)完全相同的球,重力大小均為G,兩球與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為μ,一根輕繩兩端固結(jié)在兩個(gè)球上,在省得中點(diǎn)施加一個(gè)豎直向上的拉力F,當(dāng)繩被拉緊后,兩段繩的夾角為α,問當(dāng)F至少為多大時(shí),兩球?qū)?huì)發(fā)生滑動(dòng)?
參考答案:
1、B 2、ACD 3、D 4、D 5、C
14、 6、C
7、2Mg+6mg
8、(1) (2)
9、α>arctan1╱μ
10、(1)14;(2)12
11、(1) (2)
12、(1) vB==2(m/s) vC==4(m/s)
⑵ 彈簧的彈性勢能Ep=m BvB2+mCvC2=×2×22+×1×42=12(J)
13、5A
14、
15、
16.⑴ 包的落地點(diǎn)距B端的水平距離為s=vt=v=2×=0.6(m)
⑵ω值的范圍是ω≤10rad/
15、s. 當(dāng)ω1=40 rad/s時(shí) ,包的落地點(diǎn)距B端的水平距離為s1=2.4(m)
⑶見圖,
17、(1)3.5×1015 (2)3.38×10-19 (3)3.38×10-19
18、 mv2+mg(H+h)
19、 N=3mg
20、對結(jié)點(diǎn)分析,繩上拉力為 要小球滑動(dòng)則有 解得
.
后補(bǔ)
質(zhì)量均為m的小球B與小球C之間用一根輕質(zhì)彈簧連接.現(xiàn)把它們放置在豎直固定的內(nèi)壁光滑的直圓筒內(nèi),平衡時(shí)彈簧的壓縮量為,如圖所示,設(shè)彈簧的彈性勢能與彈簧的形變量(即伸長量或縮短量)的平方成正比.小球A從小球B的正上方距離為3的P處自由落下,落在小球B上立刻與小球B粘連在一起向下運(yùn)動(dòng),它們到達(dá)最低點(diǎn)后又向上運(yùn)動(dòng).已知小球A的質(zhì)量也為m時(shí),它們恰能回到0點(diǎn)(設(shè)3個(gè)小球直徑相等,且遠(yuǎn)小于略小于直圓筒內(nèi)徑),求:小球A與小球B一起向下運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的最大值.參考答案