物理高考全國卷有全國一卷、全國二卷、全國三卷、新高考I卷、新高考II卷^[1][2]^。
全國高考物理試題(全國卷)著重考查物理基礎(chǔ)知識、基本技能、基本方法和基本應(yīng)用能力,考試內(nèi)容涵蓋力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、原子和原子核等各個部分,試題的形式包括選擇題、非選擇題、計(jì)算題等。同時,試題還特別注重考查學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ▋x器使用、原理理解、數(shù)據(jù)處理、誤差分析等多個方面,試卷的難度適中^[1]^。
題目:
一個質(zhì)量為$m$的物體(可視為質(zhì)點(diǎn))放在一個絕緣的水平桌面上,物體與桌面的動摩擦因數(shù)為$\mu$。現(xiàn)在給物體一個水平方向的初速度$v_{0}$,它將在桌面上滑動。已知物體與桌面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,且滑動摩擦力大小為$f_{m}$。求:
(1)物體在桌面上滑行的最大距離$s$;
(2)若在物體滑行的過程中,再對物體施加一個沿物體圓弧切線方向的恒力$F$,使物體剛好沿圓弧運(yùn)動到最高點(diǎn),求這個恒力的大小。
解答:
(1)物體在桌面上滑動時受到重力、支持力和滑動摩擦力,根據(jù)動能定理可得:$- f_{m}s = 0 - \frac{1}{2}mv_{0}^{2}$
解得:$s = \frac{v_{0}^{2}}{2f_{m}}$
(2)物體在圓弧運(yùn)動過程中受到重力、支持力和恒力$F$的作用,根據(jù)牛頓第二定律可得:$F - mg\tan\theta - f_{m} = ma$
其中$\theta$為圓弧的傾角,由幾何關(guān)系可得:$\tan\theta = \frac{r}{h}$
其中$r$為圓弧的半徑,$h$為物體運(yùn)動到最高點(diǎn)時的高度。由運(yùn)動學(xué)公式可得:$h = \frac{v_{0}^{2}}{g\sin\theta}$
聯(lián)立以上各式可得:$F = \frac{mv_{0}^{2}}{g\sin\theta} + \mu mg + \frac{v_{0}^{2}}{r}$
其中第一項(xiàng)為物體在圓弧運(yùn)動過程中所受的向心力。
說明:
本題考查了物體的動力學(xué)和能量守恒問題,需要學(xué)生具有一定的物理思維和計(jì)算能力。在解答過程中,需要用到動能定理、牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式等物理知識。同時,題目中還涉及到圓周運(yùn)動的問題,需要學(xué)生具有一定的空間想象能力和數(shù)學(xué)計(jì)算能力。