- 功能关系
- 共276题
7.如图所示,一根劲度系数为k的轻质弹簧,一端固定在倾角为的光滑斜面的底端档板上.另一端与一个质量为m、带电荷量为+q的小球相连,整个装置放在竖直向下、场强为E的匀强电场中,当小球从斜面上由A点运动到B点的过程中(图中A、B两点未标出),弹簧的弹性势能增加了△Ep1,小球的重力势能减小了△Ep2,则下列说法中正确的是
正确答案
解析
A、小球速度最大的位置,应该是合外力为零的地方,根据受力分析可知,(Eq+mg)sinΘ=Kx,x形变量。所以A正确。
B、小球往下运动时,机械能的变化等于除重力、弹力之外其它力做功,即电场力做功。显然在运动到最低点时系统的机械能最大,B正确。
C、根据动能定理,合外力做功等于动能变化量,由于电场力做正功,所以C答案正确。
D、根据C的分析可知,下降的高度为所以电场力做功为
考查方向
本题考查了做功与能量转化的关系,例如重力做功等于重力势能该变量,电场力做功改变电势能等
解题思路
根据题目的意思,首先判断出物体是往下运动的,然后根据功能关系得出结论
易错点
在判断过程中小球速度为零与小球速度最大的位置是不一样的。动能的变化量需要通过动能定理求解。
教师点评
本题对电场力做功、重力做功、动能定理的理解要求较高
知识点
21.如右图所示,足够长的光滑导轨倾斜放置,导轨宽度为L,,其下端与电阻R连接;导体棒ab电阻为r,导轨和导线电阻不计,匀强磁场竖直向上。若导体棒ab以一定初速度v下滑,则关于ab棒下列说法中正确的为 ( )
正确答案
解析
A、根据右手定则判断可知,ab棒中感应电流方向从b→a,由左手定则判断得知,棒ab所受的安培力方向水平向右,故A正确;
B、若安培力沿导轨向上的分力与重力沿导轨向下的分力大小相等,ab棒可能匀速下滑,故B正确;
C、刚下滑瞬间产生的感应电动势为 E=BLvcosθ,故C错误;
D、根据能量守恒定律得知,若ab棒匀速下滑,其减少的重力势能等于电阻R和棒ab产生的内能之和;若ab棒加速下滑,其减少的重力势能等于电阻R和棒ab产生的内能与棒ab增加的动能之和;若ab棒减速下滑,其减少的重力势能和动能之和等于电阻R和棒ab产生的内能之和,所以减少的重力势能不等于电阻R产生的内能,故D错误.
考查方向
导体切割磁感线时的感应电动势;通电直导线在磁场中受到的力——安培力;能量守恒定律
解题思路
先根据右手判断出ab棒中感应电流方向,再根据左手定则判断出安培力的方向;根据公式E=BLvsinα,α是导体棒的速度与磁场方向的夹角;根据能量守恒定律分析重力势能的减小量和内能的增加量的关系.
易错点
掌握感应电动势的一般表达式E=BLvsinα,α是导体棒的速度与磁场方向的夹角.
知识点
【物理——选修3—5】(15分)
22.(5分)下列说法中正确的是__________.(填正确答案标号.全部选对得5分,选对但不全得3分,有选错的得0分)
23.(10分)两相同平板小车A、B放在光滑水平面上,两小车质量均为2kg,车长0.3m,A车左端放一小铁块C,质量为1kg,铁块与小车表面的摩擦因数均为0.4,开始A、C一起以v0=4m/s滑向静止的B车,A、B碰撞后粘在一起,求:
①B车运动的最大速度;
②通过计算说明,C停在A车还是B车上?
正确答案
解析
A.只有入射光的频率大于金属的极限频率,才能产生光电效应,当入射频率越高时,则光电子的最大初动能越大,与入射光的强度无关,故A错误;
B.放射性元素衰变的快慢,即半衰期只由核内部自身的因素决定,与其物理状态、化学状态无关,故B正确;
C.原子核内部某个中子转变为质子时,放出β射线,故C错误;
D.比结合能越大表示该原子核越稳定,故D正确;
考查方向
光电效应;原子核衰变及半衰期、衰变速度;X射线、α射线、β射线、γ射线及其特性
解题思路
当入射光的频率大于金属的极限频率,就会发生光电效应;半衰期只由核内部自身的因素决定;中子转变为质子时,放出β射线;
易错点
掌握β射线的实质,理解α、β、γ这三种射线特性.
正确答案
2.4m/s; B车上
解析
①ABC组成的系统水平方向不受外力,系统动量守恒,当三者速度相等时,B车速度最大,以向右为正,根据动量守恒定律得:(M+m)v0=(2M+m)v
解得:v=2.4m/s
②A与B碰撞后,AB车的共同速度为v1,根据动量守恒定律则有:Mv0=2Mv1,C在车上滑过得距离为s,根据能量守恒定律得:
解得:s=0.4m,故C滑块相对静止在B车上.
考查方向
动量守恒定律
解题思路
①ABC组成的系统水平方向不受外力,系统动量守恒,当三者速度相等时,B车速度最大,根据动量守恒定律列式求解;
②A与B碰撞过程中,根据动量守恒定律求出共同速度,再根据能量守恒定律求出C滑行的距离,从而判断C停在哪个小车上.
易错点
正确分析物体的受力情况和运动情况,明确当三者速度相等时,B车速度最大,注意应用动量守恒定律解题时要规定正方向.
物理—选修3-5 (15分)
33.下列现象中,与原子核的内部变化无关的现象是 (填正确答案标号。选对1个得3分,选对2个得4分,选对3个得6分。每选错1个扣3分,最低得分为0分)
34.质量为M、长L的木板静止在光滑水平面上,上表面中心O左侧光滑,右侧粗糙.质量为m的金属滑块(可视为质点)在变力作用下从木板的左端点A由静止开始运动(时间t从金属滑块开始运动起计时),到达O点时突然撤去力F,此时金属滑块获得大小为
的速度,最终金属滑块刚好停留在木板的最右端。
求:
①滑块在木板左半段间滑行的时间;
②滑块与木板右半段间的动摩擦因数.
正确答案
解析
A、α粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核,并没有涉及到核内部的变化,故A正确;
B、光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出,没有涉及到原子核的变化,故B正确;
C、天然放射现象是原子核内部发正生变化自发的放射出α粒子或电子,从而发生α衰变或β衰变,反应的过程中核内核子数,质子数,中子数发生变化,故C错误;
D、原子发光是原子跃迁形成的,即电子从高能级向低能级跃迁,释放的能量以光子形式辐射出去,没有涉及到原子核的变化,故D正确;
E、链式反应是重核裂变,热核反应是轻核的聚变,都涉及到原子核的变化,故E错误.
考查方向
粒子散射实验;天然放射现象;光电效应;重核的裂变;轻核的聚变
解题思路
天然放射现象是原子核内部自发的放射出α粒子或电子的现象;光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出;α粒子散射现象是用α粒子打到金箔上,受到原子核的库伦斥力而发生偏折的现象;原子发光是原子跃迁形成的,即电子从高能级向低能级跃迁而辐射能量的过程;热核反应是轻核的聚变,链式反应是重核裂变.
易错点
了解物理现象的本质,是解答本题的关键.
正确答案
①左半段间滑行的时间;
②滑块与木板右半段间的动摩擦因数是
解析
①由于木板静止在光滑水平面上,上表面中心O左侧光滑,右侧粗糙,在O点左边由于变力作用在m上,对m有:
即
解得:t=2s
②滑块与木板右半相互作用时,选向右为正方向,根据动量守恒定律得:
即
解得:
根据功能关系得:代入解得:
考查方向
动量定理;动量守恒定律;功能关系
解题思路
在O点左边,对m运用动量定理求出时间;在O点的右边系统动量守恒,求出达最右端的共同速度,由功能关系求出摩擦系数.
易错点
在O点左边由于变力作用在m上,则运用动量定理求时间要用平均力求解.
18.如图甲所示,倾角为θ的斜面足够长,质量为m的小物块受沿斜面向上的拉力F作用,静止在斜面中点O处,现改变拉力F的大小 (方向始终沿斜面向上),物块由静止开始沿斜面向下运动,运动过程中物块的机械能E随离开O点的位移x变化关系如图乙所示,其中0-x1过程的为曲线,x1-x2过程的图线为直线,物块与斜面间动摩擦因数为μ。物块从开始运动到位移为x2的过程中
正确答案
解析
A、由图可知,物块向下运动的过程中,其中O~x1 过程的图线为曲线,斜率逐渐减小,而斜率:,△E=-(F+μmgcosθ)•△x,联立可知,k=-(F+μmgcosθ),斜率减小,则-(F+μmgcosθ)减小,物块受到的合外力mg-(F+μmgcosθ)不一定减小,由牛顿第二定律:
,物块的加速度不一定减小;在x1~x2 过程的图线为直线,k不变,则物块的加速度不变.故A错误;
BC、物块向下运动的过程中,重力、拉力与摩擦力做功,物块减少的机械能等于拉力与摩擦力做功,不等于物块克服合力做的功,故BC错误;
D、物块由静止开始沿斜面向下运动,减小的重力势能转化为动能与内能,所以物块减少的机械能小于减少的重力势能.故D正确;
考查方向
功能关系;牛顿第二定律
解题思路
物块向下运动的过程中,重力、拉力与摩擦力做功,根据牛顿第二定律与功能关系分析解答.
易错点
关键理解物块下滑过程中能量的转化.
知识点
8.如图所示,匀强电场场强大小为,方向与水平方向夹角为
(
),场中有一质量为
,电荷量为
的带电小球,用长为
的细线悬挂于
点。当小球静止时,细线恰好水平。现用一外力将小球沿圆弧缓慢拉到竖直方向最低点,小球电荷量不变,则在此过程中()(全部选对的得6分,选对但不全的得3分,选错或不答的得0分)
正确答案
解析
小球在水平位置静止,由共点力的平衡条件可知,qEsinθ=mg,则 ; 小球从最初始位置移到最低点时,电场力所做的功W电=-EqL(cosθ+sinθ),因电场力做负功,故电势能增加,故B正确,C错误;
由动能定理可知,W外+W电+WG=0; 则W外=-(W电+WG)=EqL(cosθ+sinθ)-mgL=mgLcotθ;故A正确,D错误;故本题选 AB
考查方向
动能定理的应用;电势能和电势
解题思路
对小球进行受力分析可知,小球受重力、电场力及绳子的拉力而处于平衡;由共点力的平衡条件可求得电场力的大小;由功的计算公式可求得小球运动中电场力所做的功;则由电场力做功与电势能的关系可求得电势能的变化;再由动能定理可求得外力所做的功.
易错点
电场力做功公式W=qEd中,d是两点沿电场线方向的距离.
知识点
19.如图所示,BD是竖直平面内圆的一条竖直直径,AC是该圆的另一条直径,该圆处于匀强电场中,场强方向平行于圆。带等量负电荷的相同小球从O点以相同的动能沿不同方向射出,小球会经过圆周上不同的点。小球在经过这些点时,过A点的小球的动能最小。忽略空气阻力,则下列说法中正确的是( )(把正确答案全选出来.每小题全部选对,得4分;选对但不全,得部分分;有错选的得0分.)
正确答案
解析
A、首先明确一点,在这个电场中,小球受到两个力影响:1.重力,2.电场力.在A点动量最小,那说明速度最小了,说明OA方向发射的小球克服合力做功最大,也就是说在这个电场跟重力场中,合力方向是OC,对O点小球受力分析,重力竖直向下,合力方向指向OC,受力方向指向为OB与OC之间,即电场方向应该是由O指向AD弧方向,故A错误;
B、由于只有重力和电场力做功,故任何点的小球,动能+重力势能+电势能=定值; 明显B点的重力势能最大,那么肯定B点的动能与电力势能之和最小了,故B正确;
C、动能+重力势能+电势能=定值,故电势能和重力势能之和最小的话,那么肯定是动能最大了,很明显,从O到C合力做功最多,故C点动能最大,故C正确;
D、机械能(重力势能+动能)最小,那么肯定就是电势能最大的地方,负电荷球,沿着电场线方向,应该在弧线AD(劣弧)之间,故D错误;
故选BC.
考查方向
电场力与电势的性质
解题思路
小球运动过程中受到重力和电场力,根据动量最大点判断出合力方向,运用平行四边形定则得到电场力方向;最后根据功能关系列式分析.
易错点
关键找出合力方向,然后根据功能关系列式判断,难题.
知识点
21.如图,足够长的光滑导轨倾斜放置,导轨宽度为L,,其下端与电阻R连接;导体棒ab电阻为r,导轨和导线电阻不计,匀强磁场竖直向上。若导体棒ab以一定初速度V下滑,则ab棒
正确答案
解析
A、根据右手定则判断可知,ab棒中感应电流方向从b→a,由左手定则判断得知,棒ab所受的安培力方向水平向右,故A正确;
B、若安培力沿导轨向上的分力与重力沿导轨向下的分力大小相等,ab棒可能匀速下滑,故B正确;
C、刚下滑瞬间产生的感应电动势为 E=BLvcosθ,故C错误;
D、根据能量守恒定律得知,若ab棒匀速下滑,其减少的重力势能等于电阻R和棒ab产生的内能之和;若ab棒加速下滑,其减少的重力势能等于电阻R和棒ab产生的内能与棒ab增加的动能之和;若ab棒减速下滑,其减少的重力势能和动能之和等于电阻R和棒ab产生的内能之和,所以减少的重力势能不等于电阻R产生的内能,故D错误.
考查方向
导体切割磁感线时的感应电动势;通电直导线在磁场中受到的力——安培力
解题思路
先根据右手定则判断出ab棒中感应电流方向,再根据左手定则判断出安培力的方向;根据公式E=BLvsinα,α是导体棒的速度与磁场方向的夹角;根据能量守恒定律分析重力势能的减小量和内能的增加量的关系.
易错点
掌握感应电动势的一般表达式E=BLvsinα,α是导体棒的速度与磁场方向的夹角.
知识点
20.如图所示,质置为m的小球套在与水平面倾角为60°的固定光滑杆上,一根轻质弹簧的一端悬挂于O点,另一端与小球相连,弹簧与杆在同一竖直平面内,将小球沿杆拉至弹簧水平位置(此时弹簧刚好为原长)由静止释放,小球沿杆下滑,当弹簧位于竖直位置时,小球速度恰好为零,此时小球下降的竖直高度为h.若全过程弹簧处于弹性限度内,则下面叙述正确的是:
正确答案
解析
A、释放瞬间,弹簧的弹力为零,由牛顿第二定得:小球加速度为 ,故A正确;
B、弹簧与杆垂直时,弹力方向与杆垂直,合外力方向等于重力沿杆向下的分力,小球继续加速,此时小球的速度没有达到最大值,故B错误;
C、小球运动过程中,只有重力和弹簧弹力做功,系统的机械能守恒,可知小球释放瞬间,弹簧的弹性势能为零,为最小,故此时小球的动能与重力势能之和最大,当弹簧与杆垂直时,弹簧有弹性势能,小球的动能与重力势能之和不是最大,故C错误;
D、小球下滑至最低点的过程中,系统机械能守恒,初、末位置动能都为零,由系统的机械能守恒可知,弹簧的弹性势能增加量等于重力势能的减小量,即为mgh,故D正确.
考查方向
功能关系;机械能守恒定律;牛顿第二定律
解题思路
加速度根据牛顿第二定律求.弹簧与杆垂直时,合外力方向沿杆向下,小球继续加速,速度没有达到最大值,运动过程中,只有重力和弹簧弹力做功,系统机械能守恒,根据机械能守恒定律分析解答.
易错点
正确分析小球的受力情况和运动情况,分析能量转化的情况,理解机械能守恒的条件.
知识点
16.2016年1月28日消息,重庆将建空中卫生应急救援队,救援直升机转运停机坪覆盖区县.假设应急救援中直升机下面吊着一个箱子,箱子里装有一物体,箱子里物体刚好与箱顶接触,在直升机快速竖直生升的过程中,悬挂箱子的绳子突然断了,伺候箱子在运动过程中保持开始时的姿势,箱子所受的空气阻力与箱子运动速率的平方成正比,则在绳断后箱子运动过程中(箱子在空中运动的时间足够长),下列说法正确的是:
正确答案
解析
A、在绳断后箱子由于惯性要继续上升一段距离,不是立即竖直向下运动,故A错误;
B、绳断的一瞬间,设箱子的质量为M,箱内物体的质量为m,以箱子与箱内物体整体为研究对象,根据牛顿第二定律得:(M+m)g+f=(M+m)a,可得:a>g.对箱内物体,设箱子对物体有向下的作用力,大小为F.由牛顿第二定律得:mg+F=ma,则得 F>0,说明箱子对箱内物体有向下的作用力,因此物体对箱子有向上的作用力,故B错误;
C、箱子上升的过程,根据牛顿第二定律得:
(M+m)g+f=(M+m)a,又 f=kv2,可得:
(M+m)g+kv2=(M+m)a,可知v减小,a减小,箱子下落过程,根据牛顿第二定律得:(M+m)g-kv2=(M+m)a,v增大,a减小,所以箱子的加速度一直减少,故C错误;
D、箱子上升的过程中,箱子对物体有向下的作用力,对物体做负功,箱内物体的机械能减小,箱子下落过程,对箱内物体,设箱子对物体有向下的作用力,大小为F′.根据牛顿第二定律得:
mg+F′=ma,由上分析知,a<g,可得 F′<0,说明箱子对物体的作用力向上,对物体做负功,则物体的机械能减小,因此物体的机械能一直减小,故D正确.
考查方向
机械能守恒定律;运动的合成和分解;牛顿第二定律
解题思路
在绳断后箱子由于惯性要继续上升一段距离.箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比,刚开始时,速度增大,阻力越来越大,当阻力等于重力时,箱子做匀速运动,根据牛顿第二定律和机械能守恒的条件即可分析.
易错点
关键要灵活选择研究对象,根据物体的运动情况,根据牛顿第二定律来分析物体受力的大小情况.
知识点
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