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题型:简答题
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简答题 · 8 分

某同学设计了一个加速度计,如图所示.较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移,滑块两侧用弹簧3拉着;R为滑动变阻器,4是滑动片,它与电阻器任一端间的电阻值都与它到这端的距离成正比.这个装置实际上是一个加速度传感器.工作时将框架固定在被测物体上,使弹簧及电阻R均与物体的运动方向平行。当被测物体加速运动时,滑块将在弹簧的作用下,以同样的加速度运动。通过电路中仪表的读数,可以得知加速度的大小。
已知两个电池E的电动势相同,均为9V,内阻可以忽略不计;滑块的质量为0.6kg,两弹簧的劲度系数均为,电阻器的全长9.0cm,被测物体可能达到的最大加速度为(此时弹簧仍为弹性形变),电压表为指针式直流电压表(可视为理想电压表),零刻度在表盘中央(即可显示正负电压),当P端的电势高于Q端时,指针向零点右侧偏转。当被测物体的加速度为零时,电压表的示数为零;当被测物体的加速度达到最大时,电压表的示数为满偏量程。
(1)当加速度为零时,应将滑动片调到距电阻器左端            cm处;
(2)当物体具有图示方向的加速度a时,电压表的指针将向零点        (填“左”、“右”)侧偏转。
(3)所给电压表量程为           V
(4)若将电压表的表盘换成直接表示加速度大小及方向的刻度盘,则表盘的刻度         (填“均匀”、“非均匀”)分布。

正确答案

(1)4.5

(2)左

(3)6

(4)均匀

解析


知识点

牛顿第二定律串联电路和并联电路
1
题型: 多选题
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多选题 · 6 分

8.如图甲所示,物体受到水平推力F的作用,在粗糙水平面上做直线运动.通过力传感器和速度传感器监测到推力F和物体速度v随时间t变化的规律如图乙所示.重力加速度g=10 m/s2. 则()

A物体的质量m=0.5 kg

B物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2

C第2 s内物体克服摩擦力做的功W=2 J

D前2 s内推力F做功的平均功率=1.5W

正确答案

A,C,D

解析

A、由速度时间图线知,在2-3s内,物体做匀速直线运动,可知推力等于摩擦力,可知f=2N,
在1-2s内,物体做匀加速直线运动,由速度时间图线知,a=m/s2=2m/s2,根据牛顿第二定律得,F2-f=ma,代入数据解得m=0.5kg,故A正确.
B、物体与水平面间的动摩擦因数μ==0.4,故B错误.

C、第2s内的位移x2×2×1m=1m,则物体克服摩擦力做功W=fx2=2×1J=2J,故C正确.
D、前2s内位移x=x2=1m,则推力F做功的大小WF=F2x2=3×1J=3J,则平均功率W=1.5W,故D正确.

考查方向

功率、平均功率和瞬时功率;功的计算.

解题思路

根据速度时间图线和F-t图线,得出匀速直线运动时的推力,从而得出摩擦力的大小.根据速度时间图线求出匀加速直线运动的加速度,结合牛顿第二定律求出物体的质量.结合摩擦力的大小,运用滑动摩擦力的公式求出动摩擦因数的大小.根据图线围成的面积求出位移,从而求出克服摩擦力做功的大小.结合平均功率的公式求出前2s内的平均功率.

易错点

考查了速度时间图线与F-t图线的综合运用,通过速度时间图线得出物体的运动规律是解决问题的关键,知道速度时间图线的斜率表示加速度,图线与时间轴围成的面积表示位移.

知识点

匀速直线运动及其公式、图像牛顿第二定律功率
1
题型:简答题
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简答题 · 6 分

5.如图所示为一滑草场。某条滑道由上下两段高均为h,与水平面倾角分别为45°和37°的滑道组成,滑草车与草地之间的动摩擦因数为。质量为m的载人滑草车从坡顶由静止开始自由下滑,经过上、下两段滑道后,最后恰好静止于滑道的底端(不计滑草车在两段滑道交接处的能量损失,)。则

A.动摩擦因数

B.载人滑草车最大速度为

C.载人滑草车克服摩擦力做功为mgh

D.载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为

正确答案

AB

知识点

匀变速直线运动规律的综合运用牛顿第二定律
1
题型: 单选题
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单选题 · 2 分

4.如图,顶端固定着小球的直杆固定在小车上,当小车向右做匀加速运动时,球所受合外力的方向沿图中的(  )

AOA方向

BOB方向

COC方向

DOD方向

正确答案

D

知识点

牛顿第二定律
1
题型: 单选题
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单选题 · 3 分

5.沿固定斜面下滑的物体受到与斜面平行向上的拉力F的作用,其下滑的速度-时间图线如图所示。已知物体与斜面之间的动摩擦因数为常数,在0~5s,5~10s,10~15s内F的大小分别为F1F2F3,则

AF1<F2

BF2>F3

CF1>F3

DF1=F3

正确答案

A

知识点

匀变速直线运动的图像牛顿第二定律
1
题型: 多选题
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多选题 · 5 分

8.如图,物a、bc的质量相同,ab、bc之间用完全相同的轻弹簧S1S2相连,通过系在a上的细线悬挂于固定点O;整个系统处于静止状态;现将细绳剪断,将物块a的加速度记为a1S1S2相对原长的伸长分别为△l1和△l2,重力加速度大小为g,在剪断瞬间[来源:学科网]

Aa1=3g

Ba1=0

Cl1=2△l2

Dl1=△l2

正确答案

A,C

解析

剪断瞬间,拉力马上消失,但是弹簧的弹力在瞬间不会发生改变,故剪断后,物块a上方的拉力=0,对a受力分析得合力为F=3g,由牛顿第二定律得A正确,剪断后S1是S2对应拉力的2倍,由胡克定律得△l1=2△l2

考查方向

弹簧的突变、牛顿第二定律,难度适中

解题思路

对a受力分析得合力,由牛顿第二定律得加速度,胡克定律计算形变量

易错点

整体法分析a的加速度

知识点

牛顿第二定律
1
题型: 多选题
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多选题 · 4 分

9.如图所示,轻质弹簧一端固定,另一端与质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连,弹簧水平且处于原长.圆环从A处由静止开始下滑,经过B处的速度最大,到达C处的速度为零,AC = h.圆环在C处获得一竖直向上的速度v,恰好能回到A.弹簧始终在弹性范围内,重力加速度为g.则圆环

A下滑过程中,加速度一直减小

B下滑过程中,克服摩擦力做的功为mv2

CC处,弹簧的弹性势能为mv2mgh

D上滑经过B的速度大于下滑经过B的速度

正确答案

B,D

解析

由动力学原理得小球在B处的速度最大,加速度为零,故A错误;下滑与上升过程分别利用动能定理得:mgh-Wf-W=0,W- Wf- mgh=0-mv2

联立上式解得B正确,C错误;C-B过程加速度的平均值相同,位移相同。利用逆向思维得二者均为变加速直线运动,由于上升过程的初速度大,故上滑经过B的速度大于下滑经过B的速度。

考查方向

动力学、匀变速直线运动的规律考查,难度较大

解题思路

动力学分析物体的运动形式,C-B过程加速度的平均值相同,位移相同。利用逆向思维得二者均为变加速直线运动,即可解决

易错点

上滑经过B的速度大于下滑经过B的速度。

知识点

牛顿第二定律功能关系
1
题型:简答题
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简答题 · 20 分

如图所示,竖直平面内有一半径为r、电阻为R1、粗细均匀的光滑半圆形金属环,在M、N处与距离为2r、电阻不计的平行光滑金属导轨ME、NF相接,EF之间接有电阻R2,已知R1=12R,R2=4R。在MN上方及CD下方有水平方向的匀强磁场I和II,磁感应强度大小均为B。现有质量为m、电阻不计的导体棒ab,从半圆环的最高点A处由静止下落,在下落过程中导体棒始终保持水平,与半圆形金属环及轨道接触良好,设平行导轨足够长。已知导体棒下落r/2时的速度大小为v1,下落到MN处时的速度大小为v2。

17.求导体棒ab从A处下落时的加速度大小;

18.若导体棒ab进入磁场II后棒中电流大小始终不变,求磁场I和II这间的距离h和R2上的电功率P2

19.若将磁场II的CD边界略微下移,导体棒ab进入磁场II时的速度大小为v3,要使其在外力F作用下做匀加速直线运动,加速度大小为a,求所加外力F随时间变化的关系式。

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

(1)

解析

(1)以导体棒为研究对象,棒在磁场I中切割磁感线,棒中产生感应电动势,导体棒ab从A下落r/2时,导体棒在重力与安培力作用下做加速运动,由牛顿第二定律,得

 

式中 由各式可得到

考查方向

导体切割磁感线时的感应电动势;电功、电功率;安培力.

解题思路

(1)导体棒受到重力和安培力的作用,注意此时导体棒的有效切割长度和外电路的串并联情况.

易错点

考查了关于电磁感应的复杂问题,对于这类问题一定要做好电流、安培力、运动情况、功能关系这四个方面的问题分析.

第(2)小题正确答案及相关解析

正确答案

解析

(2)当导体棒ab通过磁场II时,若安培力恰好等于重力,棒中电流大小始终不变,即

式中

解得

导体棒从MN到CD做加速度为g的匀加速直线运动,

得 

此时导体棒重力的功率为

根据能量守恒定律,此时导体棒重力的功率全部转化为电路中的电功率,即

  所以,

考查方向

导体切割磁感线时的感应电动势;电功、电功率;安培力.

解题思路

(2)导体棒ab进入磁场II后棒中电流大小始终不变,说明导体棒匀速运动,导体棒在下落h的过程中做匀变速直线运动,根据运动规律可求出下落距离h,根据并联电路可知R2上消耗的功率占整个电路的,总电功率等于导体棒重力功率.

易错点

考查了关于电磁感应的复杂问题,对于这类问题一定要做好电流、安培力、运动情况、功能关系这四个方面的问题分析.

第(3)小题正确答案及相关解析

正确答案

(3)

解析

(3)设导体棒ab进入磁场II后经过时间t的速度大小为

此时安培力大小为

由于导体棒ab做匀加速直线运动,

 根据牛顿第二定律,有

即:

由以上各式解得

考查方向

导体切割磁感线时的感应电动势;电功、电功率;安培力.

解题思路

(3)正确进行受力分析,注意安培力的表达式,然后根据牛顿第二定律求解即可

易错点

考查了关于电磁感应的复杂问题,对于这类问题一定要做好电流、安培力、运动情况、功能关系这四个方面的问题分析.

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题型: 单选题
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单选题 · 3 分

3.如图,光滑圆轨道固定在竖直面内,一质量为m的小球沿轨道做完整的圆周运动。已知小球在最低点时对轨道的压力大小为N1,在高点时对轨道的压力大小为N2.重力加速度大小为g,则N1N2的值为

A3mg

B4mg

C5mg

D6mg

正确答案

D

知识点

牛顿第二定律向心力
1
题型: 单选题
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单选题 · 2 分

3.如图,鸟沿虚线斜向上加速飞行,空气对其作用力可能是(   )

AF1

BF2

CF3

DF4

正确答案

B

解析

对鸟受力分析,由于有重力作用,结合运动形式得鸟所受空气作用力需要克服重力和向前运动的作用力,故选B

考查方向

力的合成与分解,难度不大

解题思路

对鸟由力的合成与分解考虑

易错点

空气作用力的方向

知识点

牛顿第二定律
下一知识点 : 曲线运动、万有引力
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