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专题19 新情境问题破译
目录
01.题型综述................................................................错误: 引用源未找到
02.解题攻略................................................................错误: 引用源未找到
03.高考练场................................................................................26
高考试题从原来的解题到现在的解决问题，出现的情境题越来越多，题目情境来源于生活、生产、体育运
动、科技，无情境不命题。
1．仔细读题，构建物理模型
明确题中所给的物理情境要解决的问题，仔细分析该情境描述的研究对象。经历了什么过程？受哪些
作用力？分析运动性质，遵循哪些规律？将此问题和学过的知识相关联，在大脑中调出所学过的关于这个
问题所涉及的物理知识。
2．挖掘破题关键解决实际问题，根据题目展示的物理情境，建立好物理模型之后，再看看我们需要解决
热点题型·新情境问题攻略
1
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什么问题，然后再次回到题目所给的信息中去挖掘破题关键信息，进行二次读题，最终查看问题是否得到
解决。
3．还有一些情境题为假情境，戴着情境的帽子，把这几句信息去掉对解题无影响，这样的题可以去掉情
境，从中直接找出关键信息即可。
【典例剖析】
例1．如图所示，吸附在竖直玻璃上质量为m 的擦窗工具，在竖直平面内受重力、拉力和摩擦力（图中未
画出摩擦力）的共同作用做匀速直线运动。若拉力大小与重力大小相等，方向水平向右，重力加速度为
g，则擦窗工具所受摩擦力（ ）
A．大小等于
B．大小等于
C．大小小于
D．大小大于
【解题指导】
物理情境
擦窗工具擦玻璃
解决问题
擦玻璃过程中摩擦力的分析与计算
关联知识
共点力的平衡
与情境结合
擦窗工具在竖直平面内受重力、拉力和摩擦力(图中未画出摩擦力)的共
同作用做匀速直线运动，处于平衡状态，受力分析，求摩擦力
【答案】B
【详解】对擦窗工具进行正视图的受力分析如图所示
水平方向上拉】
与擦窗工具所受摩擦力水平分量
等大反向，竖直方向上重力
与擦窗工具所摩擦力
竖直分量
等大反向，所以擦窗工具所受摩擦力方向如图中
所示，大小为
故选B。
2
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例2 福建土楼兼具居住和防御的功能，承启楼是圆形土楼的典型代表，如图（a）所示。承启楼外楼共四层，
各楼层高度如图（b）所示。同一楼层内部通过直径约
的圆形廊道连接。若将质量为
的防御物资
先从二楼仓库搬到四楼楼梯口M 处，再用
沿廊道运送到N 处，如图（c）所示。重力加速度大小取
，则（ ）
A．该物资从二楼地面被运送到四楼M 处的过程中，克服重力所做的功为
B．该物资从M 处被运送到N 处的过程中，克服重力所做的功为
C．从M 处沿圆形廊道运动到N 处，位移大小为
D．从M 处沿圆形廊道运动到N 处，平均速率为
【解题指导】
物理情境
福建土楼
解决问题
若将质量为100 kg 的防御物资先从二楼仓库搬到四楼楼梯口M 处，再用
100 s 沿廊道运送到N 处，位移、做功等问题
关联知识
位移，平均速率公式，恒力做功的计算
与情境结合
承启楼是圆形土楼的典型代表，承启楼外楼共四层，各楼层高度如图(b)
所示。同一楼层内部通过直径约50 m】圆形廊道连接。搬运过程中，克
服重力所做的功与路径无关，只与初末位置的高度差有关，情境中的初末
位置连线长度为位移大小，在此过程中的路程和时间之比计算平均速率
【答案】A
3
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【详解】A．该物资从二楼地面被运送到四楼M 处的过程中，克服重力所做的功为
故A 正确；
B．该物资从M 处被运送到N 处的过程中，由于M、N 高度差为零，所以克服重力做功为零，故B 错误；
C．从M 处沿圆形廊道运动到N 处，位移大小为
，故C 错误；
D．从M 处沿圆形廊道运动到N 处，平均速率为
故D 错误。
故选A。
例3 国产科幻大片《流浪地球2》中的“太空电梯”给观众带来了强烈的视觉震㨔。如图所示，“太空电
梯”由地面基站、缆绳、箱体、同步轨道上的空间站和配重组成，缆绳相对地面静止，箱体可以沿缆绳将
人和货物从地面运送到空间站。下列说法正确的是（ ）
A．地面基站可以建设在青藏高原上
B．配重的线速度小于同步空间站的线速度
C．箱体在上升过程中受到地球的引力越来越小
D．若同步空间站和配重间的缆绳断开，配重将做向心运动
【解题指导】
物理情境
《流浪地球2》中的“太空电梯”
解决问题
建设“太空电梯”，由地面基站、缆绳、箱体、同步轨道上的空间
站和配重组成，缆绳相对地面静止，利用箱体可以沿缆绳将人和货
物从地面运送到空间站
关联知识
圆周运动线速度与角速度关系，圆周运动动力学分析，向心运动、
离心运动
与情境结合
读图可知，空间站处于同步轨道上，和地球自转同步，角速度相
同，若无配重，地球对其引力提供向心力G＝mω2r 空，缆绳恰无张
力；箱体可以沿缆绳将人和货物从地面运送到空间站，缆绳对箱体
提供向上拉力，对空间站向下拉影响空间站的安全；配重在同步轨
道外，引力不足以提供向心力G<G，缆绳提供拉力，处于绷紧状态
【答案】C
4
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【详解】A．由题意可知，整个同步轨道一定在地球赤道正上方，因此地面基站不可以建设在青藏高原上，
A 错误；
B．由太空电梯的结构可知，配重与同步空间站的角速度相同，由
可知，空间站的环绕半径小于配
重的环绕半径，因此配重的线速度大于同步空间站的线速度，B 错误；
C．由万有引力定律
可知，箱体在上升过程中受到地球的引力随距离r 的增加而减小，C 正确；
D．由题意可知，空间站和配重都做匀速圆周运动，若缆绳断开，配重与地球间的万有引力则有
即地球对配重的万有引力小于配重做圆周运动的向心力，因此配重会做离心运动，D 错误。
故选C。
例4 如图甲所示为利用霍尔元件制作的位移传感器。将霍尔元件置于两块磁性强弱相同、同名磁极相对放
置的磁体正中间，以中间位置为坐标原点建立如图乙所示的空间坐标系。当霍尔元件沿
轴方向移动到不
同位置时，将产生不同的霍尔电压 U，通过测量电压U 就可以知道位移
。已知沿
轴方向磁感应强度大
小
（
为常数，且
>0），电流 I 沿
方向大小不变。该传感器灵敏度
，要使该传感器的灵敏
度变大，下列措施可行的是（ ）
A．把霍尔元件沿
方向的厚度变小
B．把霍尔元件沿
方向的高度变大
C．把霍尔元件沿方向的长度变大
D．把霍尔元件沿
方向的高度变小
【解题指导】
物理情境
利用霍尔元件制作的位移传感器
解决问题
两块磁性强弱相同、同名磁极相对放置的磁体正中间，以中间位置
为坐标原点建立如图乙所示的空间坐标系。沿x 轴方向移动到不同
位置时，磁感应强度不同，产生不同的霍尔电压U，通过测量电压
U 就可以知道位移x
关联知识
磁场的叠加，霍尔元件，电流微观表达式
与情境结合
磁场叠加后，沿x 轴方向磁感应强度大小B＝kx，霍尔效应e＝evB，
结合I＝neSv＝nedlv，得传感器灵敏度表达式，得出结论
【答案】A
5
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【详解】设霍尔元件沿y 轴反向的高度为d，沿x 轴方向的厚度为l，电流的微观表达式为
得
自由电荷受洛伦兹力和电场力平衡
得
由磁感应强度大小
得
则
可知，要使该传感器的灵敏度变大，应把霍尔元件沿
方向的厚度l 变小。
故选A。
例5 冰壶是冬季奥运会上非常受欢迎的体育项目。如图所示，运动员在水平冰面上将冰壶A 推到M 点放手，
此时A 的速度
，匀减速滑行
到达N 点时，队友用毛刷开始擦A 运动前方的冰面，使A
与
间冰面的动摩擦因数减小，A 继续匀减速滑行
，与静止在P 点的冰壶B 发生正碰，碰后瞬
间A、B 的速度分别为
和
。已知A、B 质量相同，A 与
间冰面的动摩擦因数
，重力加速度
取
，运动过程中两冰壶均视为质点，A、B 碰撞时间极短。求冰壶A
（1）在N 点的速度
的大小；
（2）与
间冰面的动摩擦因数
。
【解题指导】
物理情境
体育赛事中的冰壶比赛
解决问题
求冰壶A 在N 点的速度v1的大小，与NP 间冰面的动摩擦因数μ2
6
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关联知识
牛顿运动定律，动量守恒定律，动能定理
与情境结合
以体育赛事为情境，冰壶A 推到M 点放手，此时A 的速度v0＝2
m/s，匀减速滑行x1＝16.8 m 到达N 点，冰壶A 做匀减速直线运
动，可用牛顿运动定律或动能定理；到达N 点时，队友用毛刷开
始擦A 运动前方的冰面，使A 与NP 间冰面的动摩擦因数减小，A
继续匀减速滑行x2＝3.5 m，碰后瞬间A、B 的速度分别为vA＝
0.05 m/s 和vB＝0.55 m/s，碰撞遵循动量守恒定律，NP 段可用牛顿
运动定律或动能定理
【答案】（1）
；（2）
【详解】（1）设冰壶质量为
，A 受到冰面的支持力为
，由竖直方向受力平衡，有
设A 在
间受到的滑动摩擦力为
，则有
设A 在
间的加速度大小为
，由牛顿第二定律可得
联立解得
由速度与位移的关系式，有
代入数据解得
（2）设碰撞前瞬间A 的速度为
，由动量守恒定律可得
解得
设A 在
间受到的滑动摩擦力为
，则有
由动能定理可得
联立解得
例6 某探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容器内用面积
、
7
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质量
的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。开始时气体处于温度
、活塞
与容器底的距离
的状态A。环境温度升高时容器内气体被加热，活塞缓慢上升
恰好到达
容器内的卡口处，此时气体达到状态B。活塞保持不动，气体被继续加热至温度
的状态C 时触动
报警器。从状态A 到状态C 的过程中气体内能增加了
。取大气压
，求气体。
（1）在状态B 的温度；
（2）在状态C 的压强；
（3）由状态A 到状态C 过程中从外界吸收热量Q。
【解题指导】
物理情境
探究小组设计了一个温度报警装置
解决问题
达到预设温度报警装置报警
关联知识
查理定理，盖—吕萨克定律，热力学第一定律
与情境结合
活塞能无摩擦滑动，活塞缓慢上升d＝3 cm 恰好到达容器内
的卡口处，此时气体达到状态B，经历什么过程；活塞保持
不动，气体被继续加热至温度TC＝363 K 的状态C 时触动报
警器，经历什么过程；从状态A 到状态C 的过程中气体内能
增加了ΔU＝158 J，求由状态A 到状态C 过程中从外界吸收
热量Q，考虑热力学第一定律，气体对外做功情况
【答案】（1）330K；（2）
；（3）
【详解】（1）根据题意可知，气体由状态A 变化到状态B 的过程中，封闭气体的压强不变，则有
解得
（2）从状态A 到状态B 的过程中，活塞缓慢上升，则
解得
8
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根据题意可知，气体由状态B 变化到状态C 的过程中，气体的体积不变，则有
解得
（3）根据题意可知，从状态A 到状态C 的过程中气体对外做功为
由热力学第一定律有
解得
【变式演练】
1．我国古建屋顶较多采用蝴蝶瓦方式铺设。如图甲是两片底瓦和一片盖瓦的铺设示意图，三根椽子所在
平面与水平面夹角为θ。如图乙为截面示意图，弧形底瓦放置在两根相互平行的椽子正中间，椽子对底瓦
的支持力FN与三根椽子所在平面的垂线方向夹角为α，盖瓦的底边恰与底瓦的凹槽中线接触，受到底瓦垂
直椽子所在平面向上的支持力。已知盖瓦和底瓦质量均为m，认为最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，重力
加速度为g，在无扰动的情况下，底瓦与盖瓦均保持静止。若仅研究这三片瓦，则下列说法正确的是（
）
A．椽子对底瓦的支持力
B．椽子对底瓦的支持力
C．底瓦与椽子间的动摩擦因数
D．底瓦与椽子间的动摩擦因数
【答案】B
【详解】AB．以两片底瓦和盖瓦整体为研究对象，易得这个整体的重力在垂直椽子所在平面方向上的分力
为3mgcosθ，垂直椽子所在平面方向上整体处于平衡状态，则有
可得椽子与底瓦接触部位之间的弹力
9
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故A 错误，B 正确；
CD．在无外界干扰的情况下，为使底瓦与盖瓦不下滑，应使
解得
故CD 错误。
故选B。
2．某同学以5 m/s 的速度将篮球斜抛出，球在空中运动0.4 s 后垂直撞击到竖直篮板上，然后以2 m/s 的水
平速度反弹，平抛进入篮筐。球与篮板接触的时间为0.1 s，忽略空气阻力，篮球质量为0.6 kg（g 取10
m/s2）。下列说法正确的是（ ）
A．篮球撞击篮板反弹时的动量大小为1.8 N·s
B．篮板对球的平均作用力大小为12 N
C．篮球被抛出后上升过程处于超重状态
D．该同学投篮处到篮板的水平距离为1.2 m
【答案】D
【详解】A．根据题意，由公式p = mv 可得，篮球撞击篮板反弹时的动量大小为
故A 错误；
BD．对篮球撞击篮板前的运动进行逆向分析，根据运动的对称性可看成平抛运动，则竖直方向的分速度为
水平方向的分速度为
则该同学投篮处到篮板的水平距离为
球与篮板接触时，由动量定理有
解得篮板对球的平均作用力大小为
10
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故B 错误，D 正确；
C．篮球被抛出后上升过程，只受重力作用，处于完全失重状态，故C 错误。
故选D。
3．如图所示，围棋比赛时的评析棋盘是竖直的，棋盘上布有磁石，而每颗棋子都是一个小磁铁，棋子静
止在竖直放置的磁性棋盘上，则下列说法正确的是（ ）
A．棋子对棋盘的摩擦力和棋盘对棋子的摩擦力是平衡力
B．棋子所受重力与棋子所受摩擦力是平衡力
C．要使棋子不易滑下，一般使用相对光滑的材料作棋盘面
D．棋子不会掉落是因为棋子质量小，重力可以忽略不计
【答案】B
【详解】AB．磁性棋盘是竖直放置的，棋子静止在上面时受到重力
、弹力
、磁力
及摩擦力
；弹
力和磁力与棋盘垂直，二力为平衡力，重力竖直向下，而摩擦力竖直向上与重力平衡，故A 错误，B 正确；
C．根据竖直方向上二力平衡知
应不超过最大静摩擦力，则有
一定，要使棋子不滑下，应增大最大静摩擦力，为此应增大
，棋盘面应选取较粗糙
的材料，故C 错误；
D．棋子质量小而重力小时，若没有其他阻力存在，仍会向下运动，棋子不会掉落是因为棋子受到棋盘对
它向上的摩擦力，故D 错误。
故选B。
4．如图所示，送水工人用推车运桶装水，到达目的地后，工人抬起把手，带动板OA 转至水平即可将水桶
卸下。若桶与接触面之间的摩擦不计，∠AOB 为锐角，板OA、OB 对水桶的压力大小分别为F1、F2，保持
OB 不动，使OA 由竖直缓慢转到与OB 垂直的过程中（ ）
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A．水桶受到的合力变小
B．F1，F2都在减小
C．F1不断减小，F2先增大后减小
D．F1先减小后增大，F2不断减小
【答案】B
【详解】对水桶受力分析，如图所示
OA 由竖直缓慢转到与OB 垂直的过程中，水桶受到的合力为零，且F1，F2都在
减小。
故选B。
5．旱冰壶在最近几年深受人们的追捧，尤其深受中小学生的喜爱。如图甲所示为某旱冰壶比赛的场景，
如图乙所示为其简化图，A 为投掷点，O 为圆心，B、C、D 为AO 的四等分点。运动员某次投掷时，冰壶
由A 点以初速度v0向右滑动，经时间t 运动到B 点，最终冰壶刚好停在O 点。冰壶在该过程中的运动可视
为匀减速直线运动，下列说法正确的是（ ）
A．冰壶在C 点的速度大小为
B．冰壶由D 到O 的时间为
C．冰壶运动的总时间为4t
D．投掷点A 到圆心O 的距离为
【答案】D
【详解】A．设冰壶的加速度大小为a，在C 点的速度大小为vC，冰壶由A 到O，有
冰壶由A 到C，有
解得
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故A 错误；
B．由逆向思维可知，将冰壶的运动视为从O 到A 的初速度为零的匀加速直线运动，由匀变速直线运动的
推论可知
解得
故B 错误；
C．同理
解得
故C 错误；
D．投掷点A 到圆心O 的距离
故D 正确。
故选D。
6．如图（a）所示，底部固定有正方形线框的列车进站停靠时，以初速度v 水平进入竖直向上的磁感应强
度为B 的正方形有界匀强磁场区域，如图（b）所示，假设正方形线框边长为，每条边的电阻相同。磁场
的区域边长为d，且
，列车运动过程中受到的轨道摩擦力和空气阻力恒定，下列说法正确的是
（ ）
A．线框进入磁场过程中，克服安培力做的功小于线框中产生的焦耳热
B．线框离开磁场过程中，克服安培力做的功等于线框减少的动能
C．线框右边刚刚进入磁场时，感应电流沿图（b）逆时针方向，其两端的电压为
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D．线框右边刚刚进入磁场时，感应电流沿图（b）顺时针方向，其两端的电压为
【答案】D
【详解】A．根据功能关系可知线框克服安培力做的功全部转化为电能，线框为纯电阻电路，则又全部转
化为线框中产生的焦耳热，则克服安培力做的功等于线框中产生的焦耳热，故A 错误；
B．线框离开磁场过程中，根据动能定理可知克服安培力做功与克服摩擦力、空气阻力做功之和等于线框
和列车动能的减小量，故B 错误；
CD．根据右手定则，线框进入磁场时，感应电流沿顺时针方向。线框此时切割磁感线产生的感应电动势为
，导线框右边两端的电压为路端电压，即为
故C 错误，D 正确。
故选D。
7．动车组由动车和拖车编组而成，提供动力的车厢叫动车，不提供动力的车厢叫拖车。已知某动车组由9
节车厢组成，靠近前进方向的车厢为1 号车厢，其中第1、4、7 节车厢为动车，其余车厢为拖车。假设各
车厢质量均相等，每节动车提供的动力相同，动车组在平直铁路桥上运行过程中每节车厢受到的阻力均为
f。下列说法正确的是（ ）
A．动车组匀速运动时，第1、2 节车厢间的作用力为8f
B．动车组匀加速运动时，第3、4 节车厢间的作用力为6f
C．动车组匀加速运动时，第6、7 节车厢间无作用力
D．动车组匀速运动时，若突然关闭第4 节车厢的动力，第8、9 节车厢间的作用力不变
【答案】C
【详解】A．动车组匀速运动时，整体受力平衡，有
后8 节车厢受力平衡
解得
故A 错误；
B．设动车组加速度为a，对整体
对4 ~ 9 节车厢，有
14
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解得
故B 错误；
C．同B，先整体后隔离可得，第6、7 节车厢间无作用力，故C 正确；
D．若关闭第4 节车厢的动力，动车组的加速度发生变化，故第8、9 节车厢间的作用力也随之变化，故D
错误。
故选C。
8．“火树银花十里开”，花城广州常在珠江边燃放烟花庆祝盛大的节日。现有某烟花筒的结构如图甲所
示，其工作原理为：点燃引线，引燃发射药燃烧发生爆炸，礼花弹获得一个竖直方向的初速度并同时点燃
延期引线，当礼花弹到最高点时，延期引线点燃礼花弹并炸开形成漂亮的球状礼花。现假设某礼花弹在最
高点炸开成
、
两部分，速度均为水平方向。炸开后
、
的轨迹图如乙图所示。忽略空气阻力的作用，
则（ ）
A．
、
两部分落地时的速度大小之比
B．
、
两部分的初动能之比
C．
、
两部分的质量之比
D．
、
两部分落地时的重力功率之比为
【答案】B
【详解】C．平抛运动方向为匀速直线运动，则有
，
竖直方向上有
，
则有
根据动量守恒定律有
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解得
故C 错误；
B．
、
两部分的初动能
，
结合上述解得
故B 正确；
A．
、
两部分落地时的速度大小
，
结合上述可知，
、
两部分落地时的速度大小之比不等于
，故A 错误；
D．
、
两部分落地时的重力功率
，
结合上述解得
故D 错误。
故选B。
9．（多选）如图甲是客家人口中的“风车”也叫“谷扇”，是农民常用来精选谷物的农具。谷粒从上方
喂料斗的小口无初速度进入风道，在风力作用下，精谷和瘪谷（空壳）都从洞口水平飞出，结果精谷和瘪
谷落地点不同，自然分开。简化装置如图乙所示，谷粒在风道内所受的风力大小相等，最终落在同一水平
面上，风道口的直径远小于下落高度，不计风道内的阻力和飞出洞口后的空气阻力，下列分析正确的是（
）
A．N 处是精谷
B．从风道口飞出到落在水平面过程，瘪谷运动时间更长
C．落到水平面时，瘪谷的速度更大
D．落到水平面时，精谷和瘪谷的重力瞬时功率一样大
【答案】AC
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【详解】AB．精谷的质量大于瘪谷的质量，在相同的水平风力作用下，精谷获得的水平加速度小于瘪谷的
水平加速度，在竖直方向上
可得
精谷和瘪谷的下落高度相同，则精谷和瘪谷的落地时间相同，精谷获得的水平加速度小于瘪谷的水平加速
度，则精谷的水平位移小于瘪谷的水平位移，则N 处是精谷，M 处为瘪谷，故A 正确，B 错误；
C．落到水平面时，两者的竖直速度一样，瘪谷的水平速度更大，故瘪谷的速度更大，故C 正确；
D．落到水平面时，两者的竖直速度一样，但是精谷的重力更大，故精谷的重力瞬时功率更大，故D 错误。
故选AC。
10．（多选）如图所示为我国民众应对高温天气所用的吊扇，此时固定于天花板上的吊扇正在顺时针旋转
（仰视），转速为n。已知叶片ab 的长度为L，忽略转轴的大小，吊扇所在位置处地磁场的磁感应强度大
小为B，方向与竖直方向的夹角为θ，则下列说法正确的是（ ）
A．a、b 两端的电势差大小为
B．a、b 两端的电势差大小为
C．a 端的电势高于b 端的电势
D．a 端的电势低于b 端的电势
【答案】AC
【详解】北方地磁场的磁感应强度垂直于叶片向下的分量为
由法拉第电磁感应定律有
根据角速度和转速得关系有
又因为
可得a、b 两端的电势差大小为
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由右手定则可知，a 端的电势高于b 端的电势。
故选AC。
11．（多选）如图为某药品自动传送系统的示意图。该系统由水平传送带、竖直螺旋滑槽和与滑槽平滑连
接的水平平台组成，竖直螺旋滑槽高5m， 长30m， 质量为0.5kg 的药品A 离开传送带进入螺旋滑槽速度
为2m/s，到螺旋滑槽出口速度为6m/s，该过程用时5s，在出口处与静止的相同质量的药品B 碰撞，碰后
A 静止，B 向前滑动，重力加速度g 取 10m/s²，下列说法正确的是（ ）
A．药品A、B 碰撞后 B 的速度为6m/s
B．药品A 对药品B 的冲量与药品B 对药品A 的冲量相同
C．药品A 在螺旋滑槽运动过程重力的冲量为25 N·s
D．药品A 在螺旋滑槽运动过程合力的冲量为3N·s
【答案】AC
【详解】A．药品A、B 碰撞过程动量守恒，则
可知碰后 B 的速度为
选项A 正确；
B．药品A 对药品B 的冲量与药品B 对药品A 的冲量大小相同，但方向相反，选项B 错误；
C．药品A 在螺旋滑槽运动过程重力的冲量为
选项C 正确；
D．根据动量定理可知，药品A 在螺旋滑槽运动过程合力的冲量为
选项D 错误。
故选AC。
12．（多选）某同学受电动窗帘的启发，设计了如图所示的简化模型。多个质量均为1kg 的滑块可在水平
滑轨上滑动。忽略摩擦和空气阻力。开窗帘过程中，电机对滑块a 施加一个水平向右的恒力F，推动滑块a
以0.30m/s 的速度与静止的滑块b 碰撞，碰撞时间为0.04s。碰撞结束后瞬间两滑块的共同速度为
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0.16m/s。关于两滑块的碰撞过程，下列说法正确的是（ ）
A．两滑块的动量不守恒
B．滑块a 受到合外力的冲量大小为0.14N•s
C．滑块b 受到合外力的冲量大小为0.32N•s
D．滑块b 受到滑块a 的平均作用力的大小为3.5N
【答案】AB
【详解】A．取向右为正方向，滑块a 和滑块b 组成的系统的初动量为
p1=mv1=1×0.30kg·m/s=0.30kg·m/s
碰撞后的动量为
p2=2mv2=2×1×0.16kg·m/s=0.32kg·m/s
则滑块的碰撞过程动量不守恒，故A 正确；
B．对滑块a，取向右为正方向，则有
I1=mv2-mv1=1×0.16kg·m/s-1×0.30kg·m/s=-0.14kg·m/s
负号表示方向水平向左，故B 正确；
C．对滑块b，取向右为正方向，则有
I2=mv2=1×0.16kg·m/s=0.16kg·m/s
故C 错误；
D．对滑块b 根据动量定理有
解得
则滑块b 受到滑块a 的平均作用力大小为4N，故D 错误。
故选AB。
13．抛石机是古代交战的一种兵器，巧妙利用了动能和势能的转化。为了研究方便，简化为图示物理模型，
轻杆两端分别固定质量为
、
的小球A、B，
。轻杆可绕水平转轴
自由转动。
到水平地面
的高度为
，A、B 到
的距离分别为
、
。现将轻杆拉到水平并从静止释放，当轻杆运动到竖
直时B 脱离轻杆做平抛运动，两小球均可视为质点，不计转轴摩擦及空气阻力，重力加速度为
。求：
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(1)B 脱离轻杆后，A 离地面的最大高度；
(2)B 平抛运动的水平射程；
(3)B 抛出前后瞬间转轴
受轻杆的作用力的变化量大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】（1）设轻杆运动到竖直时B、A 的速度分别为
、
，轻杆转动的角速度为
，对B 有
对A 有
对系统，由机械能守恒定律有
可得
设B 脱离轻杆后，A 上升的最大高度为
，对A 由机械能守恒有
可得
A 离地面的最大高度
（2）B 做平抛运动过程，设运动时间为，竖直方向分运动为自由落体运动，有
水平方向分运动为匀速直线运动，有
可得
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（3）当轻杆运动到竖直，B 脱离杆前瞬间，设杆对B、A 的力的大小分别为
、
，由牛顿第二定律，对
B 有
对A 有
转轴
受力为
B 脱离杆后瞬间，转轴
受力为
B 抛出前后瞬间转轴
受力的变化量
14．气垫鞋的鞋底设置有气垫储气腔，穿上鞋后，储气腔内气体可视为质量不变的理想气体，可以起到很
好的减震效果。使用过程中，储气腔内密封的气体被反复压缩、扩张。某气垫鞋储气腔水平方向上的有效
面积为S，鞋底上部无外界压力时储气腔的体积为
、压强为
，储气腔能承受的最大压强为
。当质
量为
的人穿上鞋（质量不计）运动时，可认为人受到的支持力全部由腔内气体提供，不计储气腔内气体
的温度变化，外界大气压强恒为
，重力加速度大小为
，求：
(1)当人站立在水平地面上静止时，每只鞋的储气腔内的压强
及腔内气体体积
；
(2)在储气腔不损坏的情况下，该气垫鞋能给人竖直向上的最大加速度
。
【答案】(1)
，
(2)
【详解】（1）平衡时，对一只鞋受力分析有
解得
由等温变化有
解得
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（2）每只气垫鞋能给人竖直方向的最大支持力
竖直方向上有
解得
15．吸盘工作原理的示意图如图所示，使用时先把吸盘紧挨竖直墙面，按住锁扣把吸盘紧压在墙上，挤出
吸盘内部分空气，然后把锁扣扳下，使外界空气不能进入吸盘。由于吸盘内外存在压强差，因此吸盘被紧
压在墙壁上，挂钩上即可悬挂适量物体。轻质吸盘导热良好、有效面积S = 6 cm2，锁扣扳下前密封空气的
压强与外界大气压强相等，扳下锁扣后吸盘内气体体积变为原来的两倍。已知大气压强p0 = 1.0 × 105 Pa，
吸盘挂钩能够承受竖直向下的最大拉力等于其和墙壁间正压力的
，空气可视为理想气体，取重力加速度
大小g = 10 m/s2。求：
(1)扳下锁扣后吸盘内气体的压强p；
(2)该吸盘能悬挂的物体的最大质量m。
【答案】(1)p = 5.0 × 104 Pa (2)m = 1.5 kg
【详解】（1）设锁扣扳下前密封空气的体积为V，有玻意耳定律
代入题中数据解得
（2）设吸盘与墙壁间的正压力大小为FN，由平衡条件得，水平方向有
竖直方向有
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联立解得
16．某种负离子空气净化原理如图所示。由空气和带负电的灰尘颗粒物（视为小球）组成的混合气流进入
由一对平行金属板构成的收集器。在收集器中，质量为m、电荷量为
的带电颗粒沿板方向的速度v0保持
不变。在匀强电场作用下，带电颗粒打到金属板上被收集，已知金属板长度为L，间距为d、不考虑重力
影响和颗粒间相互作用，不计空气阻力。
(1)颗粒在板间运动的最长时间；
(2)若颗粒恰好全部被收集，求两金属板间的电压U。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）带电粒子在板间水平方向不受外力作用，竖直方向受电场力作用，所以做类平抛运动，则
带电颗粒在板间运动的时间
水平方向速度大小不变，水平方向位移大小
所以带电颗粒在板间运动的最长时间为
（2）若颗粒恰好全部被收集，则紧靠上极板的颗粒能够落到收集板右侧，水平方向有
竖直方向有
，
又
联立解得两金属板间的电压为
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17．某研学小组设计了一套电气制动装置，其简化模型如图所示。在车身下方固定一单匝矩形导线框，利
用线框进入磁场时所受的安培力，辅助列车刹车。已知列车的总质量为m，车身长为s，线框的短边ab 和
cd 分别安装在车头和车尾，长度均为L（L 小于匀强磁场的宽度），线框的总电阻为R。站台轨道上匀强
磁场区域足够长（大于车长s），磁感应强度的大小为B，方向竖直向上，若ab 边刚进入磁场时列车关闭
发动机，此时列车的速度为
，cd 边进入磁场瞬间，列车恰好停止，假设列车停止前所受铁轨及空气阻力
的合力恒为f。求：
(1)线框ab 边进入磁场瞬间，产生的感应电流大小和列车加速度的大小；
(2)线框从进入磁场到停止的过程中产生的焦耳热Q；
(3)线框从进入磁场到恰好停止运动的时间。
【答案】(1)
，
(2)
(3)
【详解】（1）线框ab 边进入磁场瞬间，产生的感应电动势为
线框中的感应电流为
根据牛顿第二定律得
解得
（2）根据能量守恒有
得
（3）整个过程中根据动量定理得
即
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又
联立解得
1．（2024·福建·高考真题）拓扑结构在现代物理学中具有广泛的应用。现有一条绝缘纸带，两条平行长边
镶有铜丝，将纸带一端扭转180°，与另一端连接，形成拓扑结构的莫比乌斯环，如图所示。连接后，纸环
边缘的铜丝形成闭合回路，纸环围合部分可近似为半径为R 的扁平圆柱。现有一匀强磁场从圆柱中心区域
垂直其底面穿过，磁场区域的边界是半径为r 的圆（r < R）。若磁感应强度大小B 随时间t 的变化关系为
B = kt（k 为常量），则回路中产生的感应电动势大小为（ ）
A．0
B．kπR2
C．2kπr2
D．2kπR2
【答案】C
【详解】由题意可知，铜丝构成的“莫比乌斯环”形成了两匝（n = 2）线圈串联的闭合回路，穿过回路的
磁场有效面积为
根据法拉第电磁感应定律可知，回路中产生的感应电动势大小为
故选C。
2．（2024·贵州·高考真题）如图（a），一质量为m 的匀质球置于固定钢质支架的水平横杆和竖直墙之间，
并处于静止状态，其中一个视图如图（b）所示。测得球与横杆接触点到墙面的距离为球半径的1.8 倍，已
知重力加速度大小为g，不计所有摩擦，则球对横杆的压力大小为（ ）
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A．
B．
C．
D．
【答案】D
【详解】对球进行受力分析如图，设球的半径为R，根据几何知识可得
根据平衡条件得
解得
根据牛顿第三定律得球对横杆的压力大小为
故选D。
3．（2024·贵州·高考真题）某研究人员将一铁质小圆盘放入聚苯乙烯颗粒介质中，在下落的某段时间内，
小圆盘仅受重力G 和颗粒介质对其向上的作用力f。用高速相机记录小圆盘在不同时刻的位置，相邻位置
的时间间隔相等，如图所示，则该段时间内下列说法可能正确的是（ ）
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A．f 一直大于G
B．f 一直小于G
C．f 先小于G，后大于G
D．f 先大于G，后小于G
【答案】C
【详解】由图可知相等时间内铁质小圆盘的位移先增大后减小，可知铁质小圆盘的速度先增大后减小，以
向下为正方向，即铁质小圆盘的加速度先正后负，根据牛顿第二定律
可知f 先小于G，后大于G。
故选C。
4．（2024·重庆·高考真题）活检针可用于活体组织取样，如图所示。取样时，活检针的针芯和针鞘被瞬间
弹出后仅受阻力。针鞘质量为m，针鞘在软组织中运动距离d1后进入目标组织，继续运动d2后停下来。若
两段运动中针翘鞘整体受到阻力均视为恒力。大小分别为F1、F2，则针鞘（ ）
A．被弹出时速度大小为
B．到达目标组织表面时的动能为F1d1
C．运动d2过程中，阻力做功为(F1＋F2)d2
D．运动d2的过程中动量变化量大小为
【答案】A
【详解】A．根据动能定理有
解得
故A 正确；
B．针鞘到达目标组织表面后，继续前进d2减速至零，有
Ek = F2d2
故B 错误；
C．针鞘运动d2的过程中，克服阻力做功为F2d2，故C 错误；
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D．针鞘运动d2的过程中，动量变化量大小
故D 错误。
故选A。
5．（2024·重庆·高考真题）如图所示，某滑雪爱好者经过M 点后在水平雪道滑行。然后滑上平滑连接的倾
斜雪道，当其达到N 点时速度为0，水平雪道上滑行视为匀速直线运动，在倾斜雪道上的运动视为匀减速
直线运动。则M 到N 的运动过程中，其速度大小v 随时间t 的变化图像可能是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】滑雪爱好者在水平雪道上做匀速直线运动，滑上平滑连接（没有能量损失，速度大小不变）的倾
斜雪道，在倾斜雪道上做匀减速直线运动。
故选C。
6．（2024·海南·高考真题）用铝制易拉罐制作温度计，一透明薄吸管里有一段油柱（长度不计）粗细均匀，
吸管与罐密封性良好，罐内气体可视为理想气体，已知罐体积为
，薄吸管底面积
，罐外吸
管总长度为20cm，当温度为27℃时，油柱离罐口10cm，不考虑大气压强变化，下列说法正确的是
（ ）
A．若在吸管上标注等差温度值，则刻度左密右疏
B．该装置所测温度不高于31.5℃
C．该装置所测温度不低于23.5℃
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D．其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，则油柱离罐口距离增大
【答案】B
【详解】A．由盖—吕萨克定律得
其中
，
，
代入解得
根据
可知
故若在吸管上标注等差温度值，则刻度均匀，故A 错误；
BC．当
时，该装置所测的温度最高，代入解得
故该装置所测温度不高于
，当
时，该装置所测的温度最低，代入解得
故该装置所测温度不低于
，故B 正确，C 错误；
D．其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，由盖—吕萨克定律可知，油柱离罐口距离不变，故D 错误。
故选B。
7．（2024·海南·高考真题）商场自动感应门如图所示，人走进时两扇门从静止开始同时向左右平移，经4s
恰好完全打开，两扇门移动距离均为2m，若门从静止开始以相同加速度大小先匀加速运动后匀减速运动，
完全打开时速度恰好为0，则加速度的大小为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】设门的最大速度为，根据匀变速直线运动的规律可知加速过程和减速过程的平均速度均为
，
且时间相等，均为2s，根据
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可得
则加速度
故选C。
8．（2024·海南·高考真题）在跨越河流表演中，一人骑车以25m/s 的速度水平冲出平台，恰好跨越长
的河流落在河对岸平台上，已知河流宽度25m，不计空气阻力，取
，则两平台的高度
差h 为（ ）
A．0.5m
B．5m
C．10m
D．20m
【答案】B
【详解】车做平抛运动，设运动时间为，竖直方向
水平方向
其中
、
解得
故选B。
9．（2024·贵州·高考真题）如图，一玻璃瓶的瓶塞中竖直插有一根两端开口的细长玻璃管，管中一光滑小
球将瓶中气体密封，且小球处于静止状态，装置的密封性、绝热性良好。对小球施加向下的力使其偏离平
衡位置，在
时由静止释放，小球的运动可视为简谐运动，周期为T。规定竖直向上为正方向，则小球
在
时刻（ ）
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A．位移最大，方向为正
B．速度最大，方向为正
C．加速度最大，方向为负
D．受到的回复力大小为零
【答案】AC
【详解】对小球施加向下的力使其偏离平衡位置，在
时由静止释放，可知此时小球位于最低点，且小
球的运动可视为简谐运动，周期为T。则小球在
时刻处于最高点位置，此时位移最大，方向向上
（正方向）；小球受到的回复力最大，方向向下，则小球的加速度最大，方向向下（负方向）；此时小球
的速度为0。
故选AC。
10．（2024·广东·高考真题）污水中的污泥絮体经处理后带负电，可利用电泳技术对其进行沉淀去污，基
本原理如图所示。涂有绝缘层的金属圆盘和金属棒分别接电源正、负极、金属圆盘置于底部、金属棒插入
污水中，形成如图所示的电场分布，其中实线为电场线，虚线为等势面。M 点和N 点在同一电场线上，M
点和P 点在同一等势面上。下列说法正确的有（ ）
A．M 点的电势比N 点的低
B．N 点的电场强度比P 点的大
C．污泥絮体从M 点移到N 点，电场力对其做正功
D．污泥絮体在N 点的电势能比其在P 点的大
【答案】AC
【详解】AC．根据沿着电场线方向电势降低可知M 点的电势比N 点的低，污泥絮体带负电，根据
可知污泥絮体在M 点的电势能比在N 点的电势能大，污泥絮体从M 点移到N 点，电势能减小，电场力对
其做正功，故AC 正确；
B．根据电场线的疏密程度可知N 点的电场强度比P 点的小，故B 错误；
D． M 点和P 点在同一等势面上，则污泥絮体在M 点的电势能与在P 点的电势能相等，结合AC 选项分析
可知污泥絮体在P 点的电势能比其在N 点的大，故D 错误。
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故选AC。
11．（2024·广西·高考真题）如图，坚硬的水平地面上放置一木料，木料上有一个竖直方向的方孔，方孔
各侧壁完全相同。木栓材质坚硬，形状为正四棱台，上下底面均为正方形，四个侧面完全相同且与上底面
的夹角均为
。木栓质量为m，与方孔侧壁的动摩擦因数为
。将木栓对准方孔，接触但无挤压，锤子以
极短时间撞击木栓后反弹，锤子对木栓冲量为I，方向竖直向下。木栓在竖直方向前进了
的位移，未到
达方孔底部。若进入的过程方孔侧壁发生弹性形变，弹力呈线性变化，最大静摩擦力约等于滑动摩擦力，
则（ ）
A．进入过程，木料对木栓的合力的冲量为
B．进入过程，木料对木栓的平均阻力大小约为
C．进入过程，木料和木栓的机械能共损失了
D．木栓前进
后木料对木栓一个侧面的最大静摩擦力大小约为
【答案】BD
【详解】A．锤子撞击木栓到木栓进入过程，对木栓分析可知合外力的冲量为0，锤子对木栓的冲量为I，
由于重力有冲量，则木料对木栓的合力冲量不为-I，故A 错误；
B．锤子撞击木栓后木栓获得的动能为
木栓进入过程根据动能定理有
解得平均阻力为
故B 正确；
C．木栓进入过程损失的动能与重力势能，一部分转化为系统内能另一部分转化为木栓的弹性势能，
故C 错误；
D．对木栓的一个侧面受力分析如图
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由于方孔侧壁弹力成线性变化，则有
且根据B 选项求得平均阻力
又因为
联立可得
故D 正确。
故选BD。
12．（2024·江西·高考真题）一条河流某处存在高度差，小鱼从低处向上跃出水面，冲到高处．如图所示，
以小鱼跃出水面处为坐标原点，x 轴沿水平方向，建立坐标系，小鱼的初速度为
，末速度v 沿x 轴正方向．
在此过程中，小鱼可视为质点且只受重力作用。关于小鱼的水平位置x、竖直位置y、水平方向分速度
和
竖直方向分速度
与时间t 的关系，下列图像可能正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
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【答案】AD
【详解】AC．小鱼在运动过程中只受重力作用，则小鱼在水平方向上做匀速直线运动，即
为定值，则有
水平位移
故A 正确，C 错误；
BD．小鱼在竖直方向上做竖直上抛运动，则
，
且最高点时竖直方向的速度为0，故B 错误，D 正确。
故选AD。
13．（2024·北京·高考真题）如图所示，水平放置的排水管满口排水，管口的横截面积为S，管口离水池水
面的高度为h，水在水池中的落点与管口的水平距离为d。假定水在空中做平抛运动，已知重力加速度为
g，h 远大于管口内径。求：
（1）水从管口到水面的运动时间t；
（2）水从管口排出时的速度大小
；
（3）管口单位时间内流出水的体积Q。
【答案】（1）
；（2）
；（3）
【详解】（1）水在空中做平抛运动，由平抛运动规律得，竖直方向
解得水从管口到水面的运动时间
（2）由平抛运动规律得，水平方向
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解得水从管口排出时的速度大小
（3）管口单位时间内流出水的体积
14．（2024·江西·高考真题）雪地转椅是一种游乐项目，其中心传动装置带动转椅在雪地上滑动。如图
（a）、（b）所示，传动装置有一高度可调的水平圆盘，可绕通过中心O 点的竖直轴匀速转动。圆盘边缘
A 处固定连接一轻绳，轻绳另一端B 连接转椅（视为质点）。转椅运动稳定后，其角速度与圆盘角速度相
等。转椅与雪地之间的动摩擦因数为
，重力加速度为g，不计空气阻力。
（1）在图（a）中，若圆盘在水平雪地上以角速度
匀速转动，转椅运动稳定后在水平雪地上绕O 点做半
径为
的匀速圆周运动。求
与
之间夹角
的正切值。
（2）将圆盘升高，如图（b）所示。圆盘匀速转动，转椅运动稳定后在水平雪地上绕
点做半径为
的匀
速圆周运动，绳子与竖直方向的夹角为
，绳子在水平雪地上的投影
与
的夹角为
。求此时圆盘
的角速度
。
【答案】（1）
；（2）
【详解】（1）转椅做匀速圆周运动，设此时轻绳拉力为T，转椅质量为m，受力分析可知轻绳拉力沿切线
方向的分量与转椅受到地面的滑动摩擦力平衡，沿径向方向的分量提供圆周运动的向心力，故可得
联立解得
（2）设此时轻绳拉力为
，沿
和垂直
竖直向上的分力分别为
35
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，
对转椅根据牛顿第二定律得
沿切线方向
竖直方向
联立解得
15．（2024·山东·高考真题）图甲为战国时期青铜汲酒器，根据其原理制作了由中空圆柱形长柄和储液罐
组成的汲液器，如图乙所示。长柄顶部封闭，横截面积S1=1.0cm2，长度H=100.0cm，侧壁有一小孔A。储
液罐的横截面积S2=90.0cm2，高度h=20.0cm，罐底有一小孔B。汲液时，将汲液器竖直浸入液体，液体从
孔B 进入，空气由孔A 排出；当内外液面相平时，长柄浸入液面部分的长度为x；堵住孔A，缓慢地将汲液
器竖直提出液面，储液罐内刚好储满液体。已知液体密度ρ=1.0×103kg/m3，重力加速度大小g=10m/s2，大
气压p0=1.0×105Pa。整个过程温度保持不变，空气可视为理想气体，忽略器壁厚度。
（1）求x；
（2）松开孔A，从外界进入压强为p0、体积为V 的空气，使满储液罐中液体缓缓流出，堵住孔A，稳定后
罐中恰好剩余一半的液体，求V。
【答案】（1）
；（2）
【详解】（1）由题意可知缓慢地将汲液器竖直提出液面过程，气体发生等温变化，所以有
又因为
代入数据联立解得
（2）当外界气体进入后，以所有气体为研究对象有
36
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又因为
代入数据联立解得
16．（2024·福建·高考真题）我国古代劳动人民创造了璀璨的农耕文明。图（a）为《天工开物》中描绘的
利用耕牛整理田地的场景，简化的物理模型如图（b）所示，人站立的农具视为与水平地面平行的木板，
两条绳子相互平行且垂直于木板边缘。已知绳子与水平地面夹角
为
，
，
。当每条绳子拉力
的大小为
时，人与木板沿直线匀速前进，在
内前进了
，
求此过程中
(1)地面对木板的阻力大小；
(2)两条绳子拉力所做的总功；
(3)两条绳子拉力的总功率。
【答案】(1)450N (2)9.0×103J (3)600W
【详解】（1）由于木板匀速运动则有
解得
（2）根据功的定义式有
解得
（3）根据功率的定义
，有
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