1、2013 年高考物理讲座讲义一、动态平衡分析（1）矢量三角形法1.如图（甲） ，半圆形支架 BAO，两细绳 OA 与 OB 结于圆心 O，下悬重为 G 的物体，使OA 绳固定不动，在将 OB 绳的 B 端沿半圆支架从水平位置逐渐移至竖直的位置 C 的过程中，分析 OA 绳与 OB 绳所受力的大小如何变化？解析： 因为绳结 O 受到重物的拉力 T，所以才使 OA 绳和 OB 绳受力，因此将拉力 T 分解为AT和 B，如图（乙） ，OA 绳固定，则 A的方向不变，在 OB 绳向上靠近 OC 的过程中，在 1B、2、 3三个位置，两绳受的力分别为A1和 B， A2和 BT， A3和 B，从图形上看出
2、 一直减小，而 却是先变小后增大，当 OB 与 OA 垂直时 BT最小点评：（1）这类平衡问题，是一个物体受到三个力（或可等效为三个力）而平衡，其中一个力的大小和方向是确定的（如重力）而另一个力的方向始终不变，第三个力的大小和方向都可改变问第三个力取什么方向这个力有最小值当第三个力的方向跟第二个力垂直时，有最小值，这一规律搞清楚后，运用作图法或计算法就比较方便了。2如图所示，小球用细绳系住放在倾角为 的光滑斜面上，当细绳由水平方向逐渐向上偏移时，细绳上的拉力将：A逐渐变大 B逐渐变小 C先增大后减小 D先减小后增大(答案：D)(2)相似三角形法1光滑的半球形物体固定在水平地面上，球心正上方有一
3、光滑的小滑轮，轻绳的一端系一小球，靠放在半球上的 A 点，另一端绕过定滑轮后用力拉住，使小球静止，如图所示。现缓慢的拉绳，在小球沿球面由 A 到B 的过程中，半球对小球的支持力 N 和绳对小球的拉力 T 的大小变化情况是：A.N 变大，T 变小 B.N 变小，T 变大C.N 变小，T 先变大后变小 D.N 不变，T 变小 (答案：D)2.A、B 为带有等量同种电荷的金属小球，现用等长的绝缘细线把二球悬吊于绝缘墙面上的O 点，稳定后 B 球摆起，A 球压紧墙面，如图所示。现把二球的带电量加倍，则下列关于 OB 绳中拉力及二绳间夹角的变化的说法中正确的是：A.二绳间的夹角增大，OB 绳中拉力增大B
4、.二绳间的夹角增大，OB 绳中拉力减小C.二绳间的夹角增大，OB 绳中拉力不变D.二绳间的夹角不变，OB 绳中拉力不变 答案：C警示 1：:注意“死节”和“活节 ”问题。1、如图所示，长为 5m 的细绳的两端分别系于竖立在地面上相距为4m 的两杆的顶端 A、B ，绳上挂一个光滑的轻质挂钩，其下连着一个重为 12N 的物体，平衡时，问：绳中的张力 T 为多少? A 点向上移动少许，重新平衡后，绳与水平面夹角，绳中张力如何变化?2、如图所示，AO、BO 和 CO 三根绳子能承受的最大拉力相等，O 为结点，OB 与竖直方向夹角为 ，悬挂物质量为 m。 求 OA、OB、OC 三根绳子拉力的大小 。 1
5、A 点向上移动少许，重新平衡后，绳中张力如何变化？ 平行练习 1. 如图所示，质量不计的定滑轮用轻绳悬挂在 B 点，另一条轻绳一端系重物 C，绕过滑轮后，另一端固定在墙上 A 点，若改变 B 点位置使滑轮位置发生移动，但使 A 段绳子始终保持水平，则可以判断悬点 B 所受拉力 FT的大小变化情况是：（ ） A若 B 向左移，F T将增大B若 B 向右移，F T将增大C无论 B 向左、向右移，F T都保持不变D无论 B 向左、向右移，F T都减小 （答案 C）2.轻绳一端系在质量为 m 的物体 A 上，另一端系在一个套在粗糙竖直杆 MN 的圆环上。现用水平力 F 拉住绳子上一点 O，使物体 A
6、从图中实线位置缓慢下降到虚线位置，但圆环仍保持在原来位置不动。则在这一过程中，环对杆的摩擦力 F1和环对杆的压力 F2的变化情况是（ ）A F1保持不变， F2逐渐增大 B F1逐渐增大， F2保持不变 C F1逐渐减小， F2保持不变 D F1保持不变， F2逐渐减小（答案 D）若 M 点固定，在 O 点用光滑环套在绳子上作上述运动，则拉力如何变化？大小，方向？FABCOOBACABABOO ABCD3.已知如图，一根轻绳左端固定在水平天花板上，依次穿过不计质量和摩擦的动滑轮和定滑轮后，悬挂重 G1 的物体 A，在动滑轮下悬挂重G2 的物体 B，系统处于静止状态。求：若 G1= G2=10N
7、，静止时细绳与天花板间的夹角 =？若测得 G1=10N，=37，那么 G2=？答案：30 12N 将绳子左端向右移动，向左移动，向上移动，向下移动绳子与竖直方向的夹角怎样变化？5.如图所示，晾晒衣服的绳子轻且光滑，悬挂衣服的衣架的挂钩也是光滑的，轻绳两端分别固定在两根竖直杆上的 A、B 两点，衣服处于静止状态如果保持绳子 A 端位置不变，将 B 端分别移动到不同的位置。下列判断正确的是 （AC ）AB 端移到 B1 位置时，绳子张力不变BB 端移到 B2 位置时，绳子张力变小CB 端在杆上位置不动，将杆移动到虚线位置时，绳子张力变大DB 端在杆上位置不动，将杆移动到虚线位置时，绳子张力变小（答
8、案 AD ）警示 2：注意“死杆”和“活杆”问题。1、 如图所示，质量为 m 的物体用细绳 OC 悬挂在支架上的 O 点，轻杆 OB 可绕 B 点转动，求细绳 OA 中张力 T 大小和轻杆 OB 受力 N 大小。2、 如图 38 所示，水平横梁一端 A 插在墙壁内，另一端装有小滑轮B，一轻绳一端 C 固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一质量为m=10kg 的重物， ，则滑轮受到绳子作用力为：B30A. 50N B. C. 100N D. 5N1(答案：C)平行练习(活结活杆)1. 如图所示，硬杆 BC 一端用铰链固定在墙上的 B 点，另一端装有滑轮 C，重物D 用绳拴住通过滑轮固定于墙上的 A
9、 点。若杆、滑轮及绳的质量和摩擦均不计，将绳的固定端从 A 点稍向下移，则在移动过程中（A）绳的拉力、滑轮对绳的作用力都增大（B）绳的拉力减小，滑轮对绳的作用力增大（C）绳的拉力不变，滑轮对绳的作用力增大（D）绳的拉力、滑轮对绳的作用力都不变 答案 C用绳换杆问题也要注意！5.某同学按如图所示电路进行实验，实验时该同学将变阻器的触片 P 移到不同位置时测得各电表的示数如下表所示序号 A1 示数（A） A2 示数（A） V1 示数（V） V2 示数（V）1 0.60 0.30 2.40 1.202 0.44 0.32 2.56 0.48将电压表内阻看作无限大，电流表内阻看作零。（1）电路中 、r
10、 分别为电源的电动势和内阻，R 1、R 2、R 3 为定值电阻，在这五个物理量中，可根据上表中的数据求得的物理量是（不要求具体计算）_。（2）由于电路发生故障，发现两电压表示数相同了（但不为零） ，若这种情况的发生是由用电器引起的，则可能的故障原因是_。5、 （1）R 2、R 3、 （2）R P 短路或 R2断开ACBG2G130o A B C m 图 38 二、实验1.基本仪器1.按照有效数字规则读出以下各游标尺的测量值. 读数为_cm. 读数为_mm. 读数为_m. 读数为_cm.2一游标卡尺的主尺最小分度为 1 毫米，游标上有 50 个小等分间隔，现用此卡尺来测量工件的直径，如图所示。该
11、工件的直径为_毫米。 3.一多用电表的电阻档有三个倍率，分别是1、10、100。用10 档测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应换到_档。如果换档后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是_ ，若补上该步骤后测量，表盘的示数如图，则该电阻的阻值是_。 若用的是 2.5mA 档，读数是_，若用的是 10V 档，读数是_，若用的是 5V 档读数是_。4.实验室新进了一批低电阻的电磁螺线管，已知螺线管使用的金属丝电阻率 =1.710-8m 。课外活动小组的同学设计了一个试验来测算螺线管使用的金属丝长度。他们选择了多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻
12、器、螺旋测微器（千分尺） 、导线和学生电源等。（1）他们使用多用电表粗测金属丝的电阻，操作工程分一下三个步骤：（请填写第步操作）将红、黑表笔分别插入多用电表的“+” 、 “-”插孔；选择电阻档“1” ；_ 把红黑表笔分别与螺线管金属丝的两端相接，多用表的示数如图 9（a）所示。（2）根据多用电表示数，为了减少实验误差，并在实验中获得较大的电压调节范围，应从图9（b）的 A、B、C、D 四个电路中选择_电路来测量金属丝电阻；（3）他们使用千分尺测量金属丝的直径，示数如图 10 所示，金属丝的直径为 mm；（4）他们正确连接电路，接通电源后，调节滑动变阻器，发现电流始终无示数。请设计一种方案，利用
13、多用电表检查电路故障并写出判断依据。 （只需写出简要步骤）1.（1）0.56， （2） 9.8， （3）0.0203， （8）1.095，2， 1.90 3，答案：100，换档后先进行欧姆调零，2200，1.00mA，4.0V，2.00V4， （1）将红、黑表笔短接，调整调零旋钮调零；（2）D， （3）0.260， （4）使用多用电表的电压档位,接通电源,逐个测量各元件、导线上的电压,若电压等于电源电压,说明该元件或导线断路故障。或使用多用电表的电阻档位,断开电路或拆下元件、导线,逐个测量各元件、导线上的电阻,若电阻为无穷大,说明该元件或导线断路故障.2.测定电源电动势和内阻（重在原理和数据处
14、理V-R 1.甲同学设计了如图所示的电路测电源电动势 E 及电阻 R1 和 R2 的阻值。实验器材有：待测电源 E(不计内阻) ，待测电阻 R1，待测电阻 R2，电压表 V(量程为 1.5V，内阻很大) ，电阻箱 R(0-99.99)，单刀单掷开关 S1，单刀双掷开关 S2，导线若干。先测电阻 R1 的阻值。请将甲同学的操作补充完整：闭合 S1，将 S2 切换到 a，调节电阻箱，读出其示数 r 和对应的电压表示数 U1，保持电阻箱示数不变， _，读出电压表的示数U2。则电阻 R1 的表达式为 R1_。将 S2 切换到 b ，rU21甲同学已经测得电阻 R1 4.8，继续测电源电动势 E 和电阻
15、 R2 的阻值。该同学的做法是：闭合 S1，将 S2 切换到 a，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数 R 和对应的电压表示数 U，由测得的数据，绘出了如图所示的 图线，则电源电动势 E_V，电阻R1UR2_ 1.43 或10/7，1.2。利用甲同学设计的电路和测得的电阻 R1，乙同学测电源电动势 E 和电阻 R2 的阻值的做法是：闭合 S1，将 S2 切换到 b，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数 R 和对应的电压表示数 U，由测得的数据，绘出了相应的 图线，根据图线得到电源电1U动势 E 和电阻 R2。这种做法与甲同学的做法比较，由于电压表测得的数据范围 _ （选填“较大” 、 “较小”或“
16、相同”)，所以 _同学的做法更恰当些。较小 ， 甲 2要求测量由 2 节干电池串联而成的电池组的电动势 和内阻 r（约几欧） ，提供下列器材：电压表 V（量程 3V，内阻 1k） 、电压表 V2（量程 15V，内阻 2k） 、电阻箱（09999） 、电键、导线若干。某同学用量程为 15 V 的电压表连接成如图所示的电路，实验步骤如下：（l）合上电键 S，将电阻箱 R 阻值调到 R110，读得电压表的读数为 U1（2）将电阻箱 R 阻值调到 R220，读得电压表的读数为 U2，由方程组 U1U 1r/R1、U 2U 2/R2 解出 、r为了减少实验误差，上述实验在选择器材和实验步骤中，应做哪些改
17、进？2应选用量程为 3V 的电压表改变电阻箱阻值 R，读取若干个 U 的值，由 IU/R计算出电流的值，然后作出 UI 图线，得到 、r。A=R3.现有器材：量程为 10.0mA、内阻约 30 -40 的电流表一个，定值电阻 R1=150 ，定值电阻 R2=100 ，单刀单掷开关 K，导线若干。要求利用这些器材测量一干电池（电动势约 1.5V）的电动势。（1） 按要求在实物图上连线。（2） 用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为 = ，式中各直接测得量的意义是： .3.（1）连图：只用 R1 接入电路；右图用 R1 和 R2 串联接入电路。 （2） R2 1II1 是外电阻为 R1 时
18、的电流，I 2 是外电阻为 R1 和 R2 串联时的电流直测法 4.图中 E 为直流电源，R 为已知电阻，V 为理想电压表，其量程略大于电源电动势，K 1和 K2 为开关。现要利用图中电路测量电源的电动势 E 和内阻 r，试写出主要实验步骤及结果表达式。4.将 K1 闭合，K 2 断开，记下电压表读数 U1。K 1、K 2 均闭合，记下电压表读数 U2。结果：电源电动势 E=U1 内阻 Rr215.在测定一节干电池（电动势约为 1.5V，内阻约为 2）的电动势和内阻的实验中，变阻器和电压表各有两个供选：A 电压表量程为 15V，B 电压表量程为 3V，A 变阻器为（20，3A） ，B 变阻器为
19、（500，0.2A）电压表应该选 （填 A 或 B） ，这是因为 .变阻器应该选 （填 A 或 B） ，这是因为 .5B，A 电压表量程过大，误差较大；A、B 变阻器额定电流过小且调节不便6.某研究性学习小组利用图 1 所示电 路测量电池组的电动势 E 和内阻 r根据实验数据绘出如图 2 所示的 图线，其中 R 为电阻箱读1RI数，I 为电流表读数，由此可以得 到 E=_V，r= _ 。干电池电流表mAR1R2K6 答案: 2.9；0.9 7.利用伏安法测量干电池的电动势和内阻，现有的器材为：干电池：电动势约为 1.5 V，符号电压表：量程 1 V，内阻 998.3 ，符号电流表：量程 1 A
20、，符号滑动变阻器：最大阻值 99999.9 ，符号单刀单掷开关 1 个，符号导线若干 设计测量电源电动势和内阻的电路并将它画在指定的方框内，要求在图中标出电压表、电流表的接线柱的正负。为了满足本实验要求并保证实验的精确度，电压表量程应扩大为原量程的 2 倍，电阻箱的阻值应为 998.3。8.某同学设计了一个如图 7 所示的实验电路，用以测定电源电动势和内阻，使用的实验器材为：待测干电池组（电动势约 3V） 、电流表（量程 0.6A，内阻小于 1 ） 、电阻箱（099.99 ） 、滑动变阻器（010 ） 、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干。考虑到干电池的内阻较小，电流表的内阻不能忽略。
21、（1）该同学按图 7 连线，通过控制开关状态，测得电流表内阻约为 0.20 。试分析该测量产生误差的原因是_。（2）简要写出利用图 7 所示电路测量电源电动势和内阻的实验步骤：_；_；（3）图 8 是由实验数据绘出的 图象，由此求出待测干电池组的电动势RI1E_V、内阻 r_ 。 （计算结果保留三位有效数字）8【答案】 （1）并联电阻箱后线路总阻值减小，从而造成总电流增大 （2）调节电阻箱 R，断开开关 K，将开关 S 接 D，记录电阻箱的阻值和电流表示数； 断开开关 D，再次调节电阻箱 R，将开关 S 接 D，记录电阻箱的阻值和电流表示数 （3）2.81 2.33 3.描绘小灯泡伏安曲线（重
22、在电路与仪器选择）1.某同学用图 2 所示电路，测绘标有“3.8 V,0.3 V”的小灯泡的灯丝电阻 R 随电压 U 变化的图象.除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择:电流表：A:(量程 100 mA,内阻约 2 );A:(量程 0.6 A,内阻约 0.3 );电压表：V 1(量程 5 V,内阻约 5 );V2(量程 15 V,内阻约 15 );电源：E 1(电动势为 1.5 V，内阻为 0.2 );E2(电动势为 4 V,内阻约为 0.04 ).为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表_，电压表_,滑动变阻器_，电源_.( 填器材的符号)根据实验数据，计算并描绘出 R-U 的图象如图
23、3 所示.由图象可知，此灯泡在不不作时，灯丝电阻为_；当所加电压为 3.00 V 时，灯丝电阻为_,灯泡实际消耗的电功率为_W.根据 R-U 图象，可确定小灯泡耗电功率 P 与外加电压U 的关系.符合该关系的示意图是下列图中的_VA1 答案：（2） A2 V1 R1 E2 1.5 11.5 0.78 A 1 2 32.要描绘某电学元件（最大电流不超过m ，最大电压不超过）的伏安特性曲线，设计电路如图，图中定值电阻为，用于限流；电流表量程为m，内阻约为；电压表（未画出）量程为，内阻约为；电源电动势为，内阻不计。（）实验时有两个滑动变阻器可供选择：a、阻值到，额定电流 . b、阻值到，额定电流 .
24、本实验应选的滑动变阻器是 （填“a”或“b”）（）正确接线后，测得数据如下表 （） .00 3.00 6.00 6.16 6.28 6.32 6.36 6.38 6.39 6.40（m）0.00 0.00 0.00 0.06 0.50 1.00 2.00 3.00 4.00 5.50a）根据以上数据，电压表是并联在与 之间的（填“”或“” ）b）画出待测元件两端电压 随间电压 变化的示意图为（无需数值）2.答案 a ，P3.小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大。某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据(I 和U 分别表示小灯泡上的电流和电压 )：I(A) 0.12 0.21 0.29 0.34
25、 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50U(V) 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00(1)在左下框中画出实验电路图。可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器( 变化范围 0-10)、电源、小灯泡、电键、导线若干。(2)在右图中画出小炮泡的 U-I 曲线。(3)如果实验中测得电池的电动势是 1.5V，内阻是 2.0。问：将灯泡接在该电池两端，小灯泡的实际功率是多少？(简要写出求解过程；若需作图，可直接画在第(2) 小题的方格图中)0.75W注意图像的画法与利用！4(1)某同学在实验室中找到一只小灯泡，已知额定电压为 2.5 V，正常发光时灯丝阻值大约为 8 ，为了测量小灯泡在正常发光时的电功率，实验时他应从下表器材中选择电流表_、滑动变阻器_( 填写器材代号)；下列四个测量电路中，你认为最合理的是_(填字母序号 )实验器材电压表 V 量程 3 V，内阻约 3 k电流表 A1 量程 3 A，内阻约 0.5 电流表 A2 量程 0.5 A，内阻约 3.0 滑动变阻器 R1 0500 滑动变阻器 R2 020 电源 E 电动势约 4.0 V开关 S 和导线答案：A2， R2， C
