2023年物理重点难点专练专题12极值和临界问题高中物理.docx

专题12 极值和临界问题 复习目标： 1、掌握常见的临界问题〔如力学中别离、相碰、光学中全反射与折射等〕以及解决的方法 2、掌握常见的极值问题〔如：最快、最近、温度最低等〕以及解决的方法 专题训练： 1、如以下图，物体Q与一质量可忽略的弹簧相连，静止在光滑水平面上，物体P以某一速度与弹簧和物体Q发生正碰，碰撞是完全弹性的，而且两物质量相等，碰撞过程中，在以下情况下弹簧刚好处于最大压缩值？ A、当P的速度恰好等于零 B、当P与Q的相等时 C、当Q恰好开始运动时 D、当Q的速度等于V时 2、卡车在水平道路上行驶，货物随车厢底板上下振动而不脱离底板．设货物的振动简谐运动，以向上的位移为正，其振动图象如以下图，在图象上取a、b、c、d四点，那么以下说法中正确的选项是 〔 〕 A、a点对应的时刻货物对车厢底板的压力最小 B、b点对应的时刻货物对车厢底板的压力最大 C、c点对应的时刻货物对车厢底板的压力最大 D、d点对应的时刻货物对车厢底板的压力等于货物重力 3、．如图甲所示．一根轻弹簧竖直直立在水平地面上，下端固定．在弹簧的正上方有一个物块，物块从高处自由下落到弹簧上端O处，将弹簧压缩了x0时，物块的速度变为零．从物块与弹簧接触开始，在如图乙所示的图象中，能正确反映物块加速度的大小随下降的位移x变化的图象可能是 　A B C D 　　　甲　　　　　　　　　　　　　　　乙 4、如以下图，R1=F2=R3=10Ω，R4为不等于零的电阻，现测得通过R3的电流为0.5A，那么a、b两点间的电压Uab值不可能为 A、15V B、14V C、13V D、10V 5、氢原子从n=3向n=2的能级跃迁时，辐射的光子照射在某金属上，刚好能发生光电效应，那么处于n=4的能级的氢原子向低能级跃迁时，在辐射的各种频率的光子中，能使该金属发生光电效应的频率为 A、3种 B、4种 C、5种 D、6种 6、太阳光的可见光局部照射到地面上，通过一定的装置可观察太阳光谱．如以下图是一简易装置，一加满清水的碗放在有阳光的地方，将平面镜M斜放入水中，调整其倾斜角度，使太阳光经水面折射再经水中平面镜反射，最后由水面折射回空气射到室内白墙上即可观察到太阳光谱的七色光带，逐渐增大平面镜倾斜角度以后各色光陆续消失，那么此七色光带从上到下的排列顺序以及最先消失的光是 A．红光→紫光，红光 B．紫光→红光，红光 C．红光→紫光，紫光 D．紫光→红光，紫光 7、一种电动打夯机的总质量为M，其中质量为m的铁块可绕固定轴转动，其工作过程是：铁块在电动机带动下由下向上转动，转到最高点后，在重力作用下由下向上转动〔轴处摩擦不计〕。为平安，要求打夯机在工作过程中始终不离开地面 ，那么此打夯机工作过程中地面的最大压力为__________。 8、如以下图，两带电金属板A、B构成平行板电容器，从高h处正对着B板的小孔自由释放质量为m、电量为q的粒子。〔1〕欲使粒子能打到A板上，两板间电势差U应满足的条件________。〔2〕如果粒子下落后动能取得最大值的最短时间为_________，动能取得最小值的最短时间为__________。 9、重为G的木块在力F的推动下沿着水平地面匀速运动．假设木块与 水平地面问的滑动摩擦系数为，F与水平方向的夹角为，当超过多少度 对，不管推力F多大，再不能使木块发生滑动？ 10、甲、乙两车总质量〔包括人、车及砂袋〕均为500kg，在光滑水平面上沿同一直线相向而行。两车速度大小分别为v甲 = 3．8m/s，v乙 ＝1．8m/s。为了不相撞，甲车上的人将编号分别为1，2，3，……n ，质量分别为 1kg、2kg、3kg、……nkg的砂袋依次均以20m/s〔对地〕的速度水平抛入乙车，试求： 〔1〕第几号砂袋投人乙车后，甲车改变运动方向？ 〔2〕第几号砂袋投人乙车后，两车尚未相遇，那么不会相撞？ 11、如以下图，一质量为M的物体固定在劲度系数为k的轻弹簧的右端，轻弹簧的左端固定在墙上，水平向左的外力握物体把弹簧压缩，使弹簧长度被压缩于b，具有的弹性势能为E，在以下两种情况下，求在撤去外力后物体能够到达的最大速度〔1〕地面光滑 〔2〕物体与地面的动摩擦因数为μ。 12、如以下图，B、C两物体静止在光滑的水平面上，两者之间有一被压缩的短弹簧，弹簧与B连接，与C不连接，另一物体A沿水平面以v0＝5m/s的速度向右运动，为了防止冲撞，现烧断用于压缩弹簧的细线，将C物体向左发射出去，C与A碰撞后粘合在一起，A、B、C三物体的质量分别为mA= mB=2kg，mC=1kg，为了使C与B不会再发生碰撞．问： ⑴C物体的发射速度至少多大？ ⑵在细线未烧断前，弹簧储存的弹性势能至少为多少？ 13、如以下图，平行且光滑的两条金属导轨不计电阻，与水平面夹角为30°，导轨所在区域有与导轨平面垂直的匀强磁场，磁感强度B=0.4T，垂直于导轨的两金属棒ab、cd的长度均为L=0.5m，电阻均为R=0.1Ω, 质量分别为m1=0.1kg，m2=0.2kg，当ab棒在平行于斜面的外力作用下，以速度v=1.5ms-1沿斜面向上作匀速运动时，闭合电路的最大电流可达多大？ 14、如以下图，在xoy平面内有许多电子〔质量为m，电量为e〕从坐标原点O不断地以相同大小的速度v。沿不同的方向射入第I象限，现加上一个垂直于xoy平面的匀强磁场，磁感应强度为B，要求这些电子穿过该磁场后都能平行于x轴正方向运动，试求符合该条件的磁场的最小面积。 15、使原来不带电的导体小球与一带电量为Q的导体大球接触，分开之后，小球获得电量q，今让小球与大球反复接触，在每次分开后，都给大球补充电荷，使其带电量恢复到原来的值Q，求小球可能获得的最大电量。 16、如以下图为车站使用的水平传送带的模型，它的水平传送带的长度为L＝8m，传送带的皮带轮的半径均为R＝0.2m，传送带的上部距地面的高度为h＝0.45m，现有一个旅行包〔视为质点〕以v0＝10m/s的初速度水平地滑上水平传送带．旅行包与皮带之间的动摩擦因数为μ＝0.6．此题中g取10m/s2．试讨论以下问题： ⑴假设传送带静止，旅行包滑到B端时，人假设没有及时取下，旅行包将从B端滑落．那么包的落地点距B端的水平距离为多少？ ⑵设皮带轮顺时针匀速转动，并设水平传送带长度仍为8m，旅行包滑上传送带的初速度恒为10m/s．当皮带轮的角速度ω值在什么范围内，旅行包落地点距B端的水平距离始终为⑴中所求的水平距离？假设皮带轮的角速度ω1=40 rad/s，旅行包落地点距B端的水平距离又是多少？ ⑶设皮带轮以不同的角速度顺时针匀速转动，画出旅行包落地点距B端的水平距离s 随皮带轮的角速度ω变化的图象． 17．一光电管的阴极用极限波长λ=5000×10m的钠制成. 用波长λ=3000×10-8 m的紫外线照射阴极, 光电管阳极A和阴极K之间的电势差U=2.1V, 光电流的饱和值I=0.56μA. (1) 求每秒内由K极发射的电子数. (2) 求电子到达A极时的最大动能. (3) 如果电势差U不变, 而照射光的强度增到原值的3倍, 此时电子到达A极时的最大动能是多大 (普朗克常量h=6.63×10-34J·s, 电子电量e=1.60×10-19C, 真空中的光速c=3.00×108m/s) 专题预测： 18、如以下图,地面高h，其喷灌半径为R〔喷水龙头的长度不计〕，每秒喷水质量为m，所用水是水泵从地面下深H的井里抽取的，设水以相同的速率水平喷出，那么水泵的功率至少为_______. 19、在光滑水平面上有一圆柱形气缸，缸内用活塞密闭一定质量的理想气体，气缸和活塞质量均为m，且绝热气缸内壁光滑。假设气缸的左边固定半径为R的圆周的光滑圆弧轨道，轨道最低的水平线与气缸内壁面等高，现让质量也是m的小球从与圆心等高处静止滑下。 〔1〕求小球刚到达轨道最低点时对轨道的压力； 〔2〕假设小球与活塞碰后粘在一起，求理想气体增加的最大内能是多少？ F α 20．如以下图，两个完全相同的球，重力大小均为G，两球与水平面间的动摩擦因数都为μ，一根轻绳两端固结在两个球上，在省得中点施加一个竖直向上的拉力F，当绳被拉紧后，两段绳的夹角为α，问当F至少为多大时，两球将会发生滑动 参考答案： 1、B 2、ACD 3、D 4、D 5、C 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 弹簧的弹性势能Ep=m BvB2+mCvC2=×2×22＋×1×42＝12〔J〕 13、5A 14、 15、 16．⑴ 　包的落地点距B端的水平距离为s=vt=v＝2×＝0.6〔m〕 ⑵ω值的范围是ω≤10rad/s． 当ω1＝40 rad/s时 ，包的落地点距B端的水平距离为s1=2.4〔m〕 ⑶见图， 17、〔1〕3.5×1015 〔2〕3.38×10-19 〔3〕3.38×10-19 18、 mv2+mg(H+h) 19、 N=3mg 20、对结点分析，绳上拉力为 要小球滑动那么有 解得 ． 后补 质量均为m的小球B与小球C之间用一根轻质弹簧连接．现把它们放置在竖直固定的内壁光滑的直圆筒内，平衡时弹簧的压缩量为，如以下图，设弹簧的弹性势能与弹簧的形变量(即伸长量或缩短量)的平方成正比．小球A从小球B的正上方距离为3的P处自由落下，落在小球B上立刻与小球B粘连在一起向下运动，它们到达最低点后又向上运动．小球A的质量也为m时，它们恰能回到0点(设3个小球直径相等，且远小于略小于直圆筒内径)，求：小球A与小球B一起向下运动时速度的最大值．参考答案