高考物理綜合題主要包括力學綜合題、電學綜合題以及力電綜合題。
力學方面,主要會考察牛頓運動定律、動量、功和能等知識,這些知識會與帶電粒子在電場、磁場中的運動相聯系,或與圓周運動相結合,或與功和能相結合出題。電學方面,主要會考察電路分析,也有可能會考察帶電粒子在電場、磁場中的運動等知識。力電綜合題通常會涉及到力學和電學兩方面的知識,主要考察牛頓運動定律與電路知識相結合的綜合問題。
此外,還有一些創新題,這些題目往往以信息題的形式出現,主要考察考生的創新能力、發散思維能力,以及運用數學知識解決綜合問題的能力。
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題目:一個質量為$m$的小球,在光滑的水平面上以速度$v$向右滑動,碰到一個豎直的墻壁后被彈回,以相同的速度向右反彈。已知小球與墻壁碰撞的時間極短,且小球與墻壁碰撞的過程中沒有能量損失。求:
1. 小球與墻壁碰撞的過程中,小球受到的彈力大小是多少?
2. 小球在運動過程中,彈力對小球做的功是多少?
3. 小球在運動過程中,機械能是否守恒?請說明理由。
解答:
1. 根據動量定理,小球與墻壁碰撞的過程中,小球受到的彈力大小為:
F = mgtanθ
其中,θ為小球與墻壁碰撞時的角度。由于碰撞時間極短,可以認為小球與墻壁碰撞的過程中,小球受到的彈力大小不變。
2. 小球在運動過程中,彈力對小球做的功為:
W = Fx = mgtanθ(v/cosθ)
其中,Fx為小球在運動過程中受到的彈力的作用點移動的距離。由于小球與墻壁碰撞的過程中沒有能量損失,因此彈力對小球做的功等于小球動能的增量。
3. 小球在運動過程中,機械能不守恒。因為小球與墻壁碰撞的過程中存在摩擦力和彈力,這兩個力的存在會導致小球的內能增加,機械能會轉化為內能。因此,小球在運動過程中,機械能會逐漸減小。