洋泾中学高三物理第二轮复习专题讲座 第16讲 物理模型的建立一、建立对象模型关键是通过合理选取研究对象，达到顺利求解的目的。例1 长为l的轻绳，一端用轻环套在水平光滑的横杆上 (轻绳与轻环的质量都不计)，另一端连一质量为m的小球。开始时，将系球的绳子绷紧并转到与横杆平行的位置，然后轻轻放手。当绳子与横杆成角时，如图所示，小球速度在水平方向的分量大小是多少?竖直方向的分量大小是多少?例2 如图所示，水平放置面积相同的两金属板A、B。A板用绝缘丝线挂在等臂天平的一端，B板用绝缘支架固定，当天平平衡后，两平行板间的距离为2cm，若在两板间加200V电压后，在天平右端要增加4g砝码天平才能恢复平衡，可得金属板A所带的电荷量为_C。例3 如图所示，U形管右管内径为左管内径的两倍，外界大气压p0=75cmHg，左端封闭，封有30cm气柱，左右两管水银面高度差为37.5cmHg，左管封闭端下60cm处有一塞子，若将塞子拔去，会在左管内产生一段新的气柱，那么：(1)此时左管封闭端的气柱长变为多少？(2)新产生的气柱长又为多少？例4 如图所示，匀强电场竖直向下，场强大小为E，质量为m、2m、3m的三个小球A、B、C用绝缘细线连接悬于O点。其中B球带正电q，A、C两球不带电，开始三球均处于静止状态，当把OA段剪断的瞬间，A、B之间的细线张力为_。例5 如图所示为测定肺活量的装置示意图，图中A为倒扣在水中的开口圆筒，测量前尽量排尽其中的空气。测量时被测者尽力吸足空气，再通过B将空气呼出，呼出的空气通过气管进入A内，使A浮起。已知圆筒A的质量为m、横截面积为S、大气压强为p0，水的密度为，圆筒浮出水面的高度为h，则被测者的肺活量有多大？例6 如图所示，将两个质量均为m的小球用细线相连悬挂于O点。(1)若用力F拉小球a，使其悬线Oa向右偏离竖直方向=300角，且整个装置处于平衡状态，求力F的最小值并说明其方向；(2)若在a球上施加符合(1)题条件的力F后，仍保持悬线Oa竖直，且使整个装置处于平衡状态，求在b小球上施加的最小力的大小，并说明其方向。二、建立过程模型明确题中所述物理过程，建立和物理过程对应的相关方程是顺利解题的关键。 例7 甲、乙两同学分别拿两只不同型号，已经校准的电压表去测量某电路两端的电压，在排除读数误差的前提下，甲同学的测量值是4.3V，乙同学的测量值是4.5V，则该电路电压的实际值是( )A、U4.3V B、4.3VU4.5V例8 在水平天花板上用绳AC和BC悬挂着物体m，绳与竖直方向的夹角分别为=370和=530，且ACB为900，如图所示。绳AC能承受的最大拉力为100N，绳BC能承受的最大拉力为180N。重物质量过大时会使绳子拉断。现悬挂物的质量m为14kg(g=10m/s2)则( )。A、AC绳断，BC绳不断B、AC绳不断，BC绳断C、AC和BC绳都会断D、AC和BC绳都不会断例9 如图，带电量为+q的一对点电荷，被分别固定在空间相距2h的A、B两点，在正电荷激发的电场区域内，有一个电子(电量为e，质量为m，重力可不计)正在做匀速圆周运动。则该电子的动能与电子到正电荷的距离x的函数关系为Ek=_。例10 用如图所示的传统的打气筒给容器打气，设打气筒的容积为V0，底部有一阀门K可自动开启并不漏气，活塞A上提时外界大气可从活塞四周进入，活塞下移时可把打气筒内气体推入B中，若B的容积为4V0，A、B中气体初始压强都等于大气压P0，则打气_次，可使B中气体压强达到10P0。为了使B中能获得的最大压强为10P0，某同学设想在筒内焊接一卡环C(体积不计)来控制打入B内的气体，则卡环C到打气筒顶部的距离h与打气筒总长H的比值为_(所有摩擦不计，打气时温度不变，连接部分体积不计)。例11 如图是电饭煲的电路图，S1是一个限温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点(1030C)时，会自动断开；S2是一个自动温控开关，当温底低于700C时，会自动闭合，温度高于800C时会自动断开；红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温状态时的指示灯。限流电阻R1=R2=500，加热电阻丝电阻R3=50，电灯电阻不计。(1)根据电路分析、叙述电饭煲煮饭的全过程(包括加热和保温)。(2)简要回答，如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗?(3)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比。例12 光滑水平地面上竖直放置两块带电平行板，质量为M，长为L的木制小车静止在左端，把一个质量为m，带电量为q的小滑块放在小车的左端，小滑块在车上滑动时受到的摩擦力为f，小车运动到离左端相距d处的挡板时小车立即停止，要保证小滑块在小车上不掉下来，则电场强度E应满足什么条件?三、建立条件模型不同的条件对物理过程的作用是不同的，忽略次要条件，将条件理想化来突出主要的物理现象和过程，这就是建立条件模型的关键。例13 如图所示，一颗子弹从水平管中射出，立即由a点射入一个圆筒，b点和a点同处于圆筒的一条直径上，已知圆筒半径为R，且圆筒以速度v向下作匀速直线运动。设子弹穿过圆筒时对子弹的作用可忽略，且圆筒足够长，OO/为圆筒轴线，问：(1)子弹射入速度为多大时，它由b点上方穿出？(2)子弹射入速度为多大时，它由b点下方穿出？例14 如图所示，以恒力F通过动滑轮将质量为m的物体沿坡底提高到坡顶，斜坡倾角为300，不计滑轮质量和细绳的摩擦力，为使力F所做的功最小，F的大小为_，角的大小为_。例15 如图所示，A为一稳压电源，它的作用是保证DE两端的电压VDE恒定不变，当流过稳压管的电流在40mA和5mA之间时，VDE就稳定在10V上。R2为一可变电阻，它的最小值为500，最大值为无穷大(即断路)。设电源电压V=20V，问当R2变化时，R1的值应在什么范围内才能使流入稳压管的电流最大不超过40mA，最小不低于5mA？例16 如图所示，在距一质量为M、半径为R、密度均匀的球体R处有一质量为m的质点，此时球体对质点的万有引力为F1，当从球体中挖去一半径为R/2的球体时，剩下部分对质点的万有引力为F2，求F1：F2为_。例17一个很长的竖直放置的圆柱形磁铁，产生一个辐射状的磁场(磁场方向水平向外)，一个与磁铁同轴的圆形铝环(圆环半径为r，弯成圆环的铝丝半径为r0)通过磁场，由初速度为零开始下落(保持圆环平面始终水平)，如图所示。若磁场的磁感应强度B=0.02T，铝丝的密度D=2.7103kg/m3，电阻率=3.110-8m，试求：(1)圆环下落的速度为v时的电功率表达式；(2)圆环下落的最终速度。四、建立等效模型通过仔细分析题设条件，抽象出整个过程的本质特征，然后用我们熟悉的、简单的等效模型代替那些真实、复杂的物理模型，从而使复杂问题的求解过程得到优化。例18 如图所示，在光滑水平面上有一密闭水箱，A、B、C三个小球的密度分别为：A水，B=水，C水，均用细线系在水箱中。开始时水箱静止，细线竖直，现用力向右突然拉动水箱，则( )。 A、细线均竖直 B、A线左倾，C线右倾，B线竖直C、细线均左倾 D、A线右倾，C线左倾，B线竖直例19 如图所示的电路中，虚线框内的各元件的数值未知，当它的输出端a、b分别连接不同阻值的电阻时，电流有不同的读数。(1)请通过计算完成下列表格。(2)a、b连接电阻R的阻值为多大时，电阻R的电功率最大？最大功率为多少？例20 设月球表面均匀带负电，一电子粉尘悬浮在距月球表面1000km的地方不动；又若将同样的电子粉尘带到距月球表面2000km的地方，相对月球无初速释放，则此电子粉尘( )。A、向月球下落 B、仍在原处悬浮 C、推向太空 D、无法判断例21 如图所示，3根彼此绝缘的无限长直导线的一部分ab、cd、ef构成一个等边三角形，O为三角形的中心，M、N分别为O关于导线ab、cd的对称点，当3根导线中通以大小相等、方向如图的电流时，O点磁感应强度的大小为B，M点磁感应强度的大小为B/，则N点磁感应强度的大小为_；若将导线ef中的电流撤去，而保持另2根导线中的电流不变。则N点磁感应强度的大小变为_。例22 如图所示，天平横梁左、右刀口之间的距离2l=40cm，游码刻度间的距离2d=30cm，游码刻度量程010g，则可估算出游码的质量mx=_g。例23 一单摆在竖直平面内作简谐运动的周期为T，现由于受到横向风力的作用(风力恒定)，将使悬挂小球的悬线偏离竖直方向角，在这种情况下，让摆球偏离平衡位置一小角度，仍让单摆作简谐运动，那么其周期将变为多少? 1