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题型:简答题
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简答题 · 12 分

31.(12分)风洞是研究空气动力学的实验设备。如图,将刚性杆水平固定在风洞内距地面高度H=3.2m处,杆上套一质量m=3kg,可沿杆滑动的小球。将小球所受的风力调节为F=15N,方向水平向左。小球以速度v0=8m/s向右离开杆端,假设小球所受风力不变,取g=10m/s2。求:

(1)小球落地所需时间和离开杆端的水平距离;

(2)小球落地时的动能。

(3)小球离开杆端后经过多少时间动能为78J?

正确答案

31.解:

(1)小球在竖直方向做自由落体运动,运动时间为

小球在水平方向做匀减速运动,加速度

水平位移

(2)由动能定理

(3)小球离开杆后经过时间t的水平位移

由动能定理

J和m/s代入得

125t2-80t+12=0

解得t1=0.4s,t2=0.24s

知识点

运动的合成和分解动能 动能定理
1
题型: 单选题
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单选题 · 6 分

16.一物体静止在粗糙水平地面上,现用一大小为F1的水平拉力拉动物体,经过一段时间后其速度变为v,若将水平拉力的大小改为F2,物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v,对于上述两个过程,用分别表示拉力F1、F2所做的功,分别表示前后两次克服摩擦力所做的功,则(    )

AWF2>4WF1,Wf2>2Wf1

BWF2>4WF1,Wf2=2Wf1

CWF2<4WF1,Wf2=2Wf1

DWF2<4WF1,Wf2<2Wf1

正确答案

C

解析

由题意可知,两次物体均做匀加速运动,则在同样的时间内,它们的位移之比为S1:S2=vt/2:2vt/2=1:2;两次物体所受的摩擦力不变,根据力做功表达式,则有滑动摩擦力做功之比Wf1:Wf2=fS1:fS2=1:2;再由动能定理,则有:WF-Wf= mv2/2 −0;可知,WF1-Wf1= mv2/2 −0;WF2-Wf2=4 mv2/2 −0;由上两式可解得:WF2=4WF1-2Wf1,故C正确,ABD错误;

考查方向

本题主要考查动能定理

解题思路

找出两次的位移关系,摩擦力做功的关系,再由动能定理解决。

易错点

没有找出两次的位移关系

知识点

动能 动能定理
1
题型: 单选题
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单选题 · 6 分

6.如图甲所示,在倾角为37°的粗糙且足够长的斜面底端,一质量 m-2 kg、可视为质点的滑块压缩一轻弹簧并锁定,滑块与弹簧不相连。t-0时解除锁定,计算机通过传感器描绘出滑块的 v-t图像如图乙所示,其中Ob段为曲线,bc段为直线,g取 10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。则下列说法正确的是(  )

A在滑块与弹簧脱离之前,滑块一直做加速运动

B滑块在0.15 s末的加速度为-8 m/s2

C滑块在0.1 s末克服重力做功的功率是32 W

D滑块与斜面间的动摩擦因数u=0. 25

正确答案

B,D

解析

A、在0-0.1s过程中为物体和弹簧接触的过程,由图象可知,滑块先做加速后做减速运动,故A错误;B、在v-t图象中,斜率代表加速度,斜率为a=△v/t=(0.8−1.6)/0.1m/s2=−8m/s2,加速度大小为8m/s2,故B正确;C、滑块在0.1 s末物体处于某一位置,古无法克服重力做功,故C错误;D、滑块在0.1s~0.2s内,由牛顿第二定律可知:-mgsin37°-μmgcos37°=ma,解得:μ=(−agsin37°)/ gcos37°=0.25,故D正确;

考查方向

本题主要考查图像的分析处理,牛顿第二定律

解题思路

根据乙图得到物体在斜面上运动的v-t关系,从而对物体进行运动分析

易错点

不会进行图像处理

知识点

牛顿第二定律动能 动能定理
1
题型: 单选题
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单选题 · 6 分

7.如图所示,a、b、c、d是某匀强电场中一个四边形区域的四个顶点,电场线与四边形所在平面平行。已知ab∥cd,abbc,2ab=cd =bc = 2l.a、b、d三点的电势分别为-=24 V、 =28 V、,=12 V。一质子(不计重力)经过b点的速度大小为v、方向与bc成45°,一段时间后质子经过了c点。则下列说法正确的是(  )

Ac点的电势为20 V

B场强的方向由a指向c

C质子从b至c所用的时间为l/v

D质子到达c点的速度大小为v

正确答案

A,D

解析

A、三角形bcd是等腰直角三角形,具有对称性,bd连线四等分,如图所示,已知a点电势为24V,b点电势为28V,d点电势为12V,且ab∥cd,ab⊥bc,2ab=cd=bc=2L,因此根据几何关系,可得M点的电势为24V,与a点电热势相等,从而连接aM,即为等势面;三角形bcd是等腰直角三角形,具有对称性,bd连线中点o的电势与c相等,为20V.故A正确。

B、oc为等势线,其垂线bd为场强方向,b→d,故B错误。

C、质子从b→c做类平抛运动,沿初速度方向分位移为√2 l,此方向做匀速直线运动,则t=√2 l/v0,则C错误

D、电势差Ubc=8V,则质子从b→c电场力做功为8eV.到达c点的速度大小为v故D正确.

考查方向

本题主要考查带电粒子在电场中的运动

解题思路

准确的找到电场方向,再根据相应的运动规律解决

易错点

不能准确的找到电场方向

知识点

动能 动能定理电势能和电势
1
题型: 单选题
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单选题 · 6 分

4.如图所示,竖直平面内放一直角杆MON,OM水平,ON竖直且光滑,用不可伸长的轻绳相连的两小球A和B分别套在OM和ON杆上,B球的质量为2 kg,在作用于A球的水平力F的作用下,A、B均处于静止状态,此时OA=0.3 m,OB=0.4 m,改变水平力F的大小,使A球向右加速运动,已知A球向右运动0.1m时速度大小为3m/s,则在此过程中绳对B球的拉力所做的功为(取g=10 m/s2)

A11 J

B16 J

C18 J

D9 J

正确答案

C

解析

对AB整体受力分析,受拉力F、重力G、支持力N、向左的摩擦力f和向左的弹力N1,如图
根据共点力平衡条件,有
竖直方向:N=G1+G2
水平方向:F=f+N1
其中:f=μN
解得:N=(m1+m2)g=(1+1)×10=20N,
f=μN=0.2×20N=4N,
对整体在整个运动过程中运用动能定理列式,得:
WF-fs-m2g•h= mvA2/2+ mvB2/2,
A移动s=1m过程中,由几何关系得,B上升距离:h=1m,
细绳与水平方向夹角的余切值:tgθ=4/3,
由运动的合成与分解知识可知:vB=vAtgθ=3×4/3=4m/s,
代入数据解得:WF=26.5J;

考查方向

本题主要考查动能定理的应

解题思路

对AB整体受力分析,受拉力F、重力G、支持力N、向左的摩擦力f和向左的弹力N1,根据共点力平衡条件列式,求出支持力N,从而得到滑动摩擦力为恒力;最后对整体运用动能定理列式,得到拉力的功

易错点

本题中拉力为变力,先对整体受力分析后根据共点力平衡条件得出摩擦力为恒力,然后根据动能定理求变力做功

知识点

运动的合成和分解动能 动能定理
1
题型:简答题
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简答题 · 19 分

12.如图所示的绝缘细杆轨道固定在竖直面内,其中,轨道半径为R的1/6圆弧段杆与水平段杆和粗糙倾斜段杆分别在A、B两点相切,圆弧杆的圆心O处固定着一个带正电的点电荷。现有一质量为m可视为质点的带负电小球穿在水平杆上,以方向水平向右、大小等于的速度通过A点,小球能够上滑的最高点为C,到达C后,小球将沿杆返回。若∠COB=30°,小球第一次过A点后瞬间对圆弧细杆向下的弹力大小为,从A至C小球克服库仑力做的功为,重力加速度为g。求: (1)小球第一次到达B点时的动能;(2)小球在C点受到的库仑力大小;(3)小球返回A点前瞬间,对圆弧杆的弹力。(结果用m、g、R表示)

正确答案

见解析

解析

对全过程进行受力分析,弄清楚全过程对应的运动模型,选用相应的运动规律。(1)小球从A运动到B,由动能定理得:解得小球第一次到达B点时的动能 EkB=5mgR/6(2)小球第一次过A点后瞬间,由牛顿第二定律得:据题:N=8mg/3
联立得 kQq/ R2 =mg ①
由几何关系得:OC间的距离小球在C点受到的库仑力大小     ②
由①②联立解得 F=3mg/4
(3)从A到C,由动能定理得:
从C到A,由动能定理得:
据题有:小球返回A点前瞬间,设细杆对球的弹力方向向上,大小为N′,由牛顿第二定律得联立以上三式解得由牛顿第三定律得,小球返回A点前瞬间,对圆弧杆的弹力大小为,方向向下.

考查方向

本题主要考查机械能守恒定律,动能定理

解题思路

对全过程进行受力分析,弄清楚全过程对应的运动模型,选用相应的运动规律。

易错点

AC为圆弧,必须考虑合理提供向心力的

知识点

向心力动能 动能定理
1
题型: 单选题
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单选题 · 3 分

15.如图所示,用细丝线悬挂的带正电的小球,质量为m,处在水平向右的匀强电场中,在电场作用下,小球由最低点a开始运动,经过b点后还可以再向右摆动。如用ΔE1表示重力势能的增量,用ΔE2表示电势能的增量,用ΔE表示二者之和(ΔE=ΔE1+ΔE2),则在小球由a摆到b这一过程中,下列关系式中正确的是(    )

AΔE1<0,ΔE2<0,ΔE<0

BΔE1>0,ΔE2<0,ΔE=0

CΔE1>0,ΔE2<0,ΔE<0

DΔE1>0,ΔE2<0,ΔE>0

正确答案

C

解析

小球由a到b的过程,由能量守恒定律有:ΔE=ΔE1E2=EkaEb,其中EkaEkb分别为小球在a、b两点的动能,所以C选项正确。

考查方向

功能关系、电场力做功、电势能、重力势能。

解题思路

对小球由a到b的过程应用能量守恒定律,根据电场力做功等于电势能减小量求解。

易错点

电场力做功等于电势能的减小量而非变化量,题干中表述到达b点仍要向右运动,不是静止。

知识点

动能 动能定理电势能和电势
1
题型: 多选题
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多选题 · 4 分

17.环形对撞机是研究高能粒子的重要装置,其工作原理的示意图如图所示。正、负离子由静止经过电压为U的直线加速器加速后,沿圆环切线方向射入对撞机的真空环状空腔内,空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场,磁感应强度大小为B,两种带电粒子将被局限在环状空腔内,沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动,从而再相遇去迎面相撞。为维持带电粒子在环状空腔中的匀速圆周运动,下列说法中正确的是(     )

A对于给定的加速电压,带电粒子的比荷q/m越大,磁感应强度B越大

B对于给定的加速电压,带电粒子的比荷q/m越大,磁感应强度B越小

C对于给定的带电粒子,加速电压U越大,粒子运动的周期越小

D对于给定的带电粒子,不管加速电压U多大,粒子运动的周期都不变

正确答案

B,C

解析

每小题给出的四个选项中,有一个或多个选项正确。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。

知识点

动能 动能定理磁感应强度带电粒子在匀强磁场中的运动
1
题型: 多选题
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多选题 · 4 分

18.物理图象能简明、形象地反映某物理量随另一物理量变化的规律,故图象法在物理中有广泛的应用。如v-t图象切线的斜率反映的是物体的加速度,所围的“面积”反映的是物体运动的位移。如图所示,是一静电场中电势 随x的分布图像。已知该静电场的场强方向平行于x轴,图中φ0和d为已知量。以下判断正确的是(     )

A在0<x<d区域,分布着沿x正方向的电场,电场强度逐渐减小

B在-d<x<0区域,分布着沿x负方向的电场, 电场强度恒定为

C一个带负电的粒子(电量为- q)从x = 0位置出发,初动能为,只在x轴上运动,则其能达到x轴正方向最远位置为x =

D一个带负电的粒子(电量为- q,质量为m)在电场中从x = 0位置出发,初动能为qφ0,在x轴上运动,此粒子运动的周期为T=

正确答案

C,D

解析

每小题给出的四个选项中,有一个或多个选项正确。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。

知识点

匀变速直线运动规律的综合运用动能 动能定理电势差与电场强度的关系
1
题型: 单选题
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单选题 · 6 分

17.如图所示,直角三角形ABC由三段细直杆连接而成,AB杆竖直,AC杆粗糙且绝缘,其 倾角为30°,长为2L,D为AC上一点,且垂直AC,在BC杆中点O处放置一正点电荷Q。一套在细杆上的带负电小球,以初速度训由C点沿CA上滑,滑到D点速率恰 好为零,之后沿AC杆滑回C点。小球质量为m、电荷量为q,重力加速度为g。则( )

A小球上滑过程中先匀加速后匀减速

B小球下滑过程中电场力先做负功后做正功

C小球再次滑回C点时的速率为

D小球下滑过程中动能、电势能、重力势能三者之和增大

正确答案

C

解析

A、小球上滑过程中受到重力、库仑力、杆的支持力以及摩擦力作用,由于库仑力和摩擦力是个变力,则运动过程中加速度始终发生变化,故A错误;

B、根据几何关系可知,OD=OC,则C、D两点电势相等,所以从C到D的过程中,电场力做功之和为零,在C点时,小球受到的库仑力是引力,电场力先做正功,后电场力做负功,故B错误;

C、从C到D的过程中,根据动能定理得:,再从D回到C的过程中,根据动能定理得:

根据几何关系可知,

解得:,故C正确;

D、小球下滑过程中由于摩擦力做负功,则小球动能、电势能、重力势能三者之和减小,故D错误; 

考查方向

电势能和电势;功能关系

解题思路

小球上滑过程中受到重力、库仑力、杆的支持力以及摩擦力作用,由于库仑力和摩擦力是个变力,则加速度发生变化,根据几何关系可知,OC=OD,则C、D的电势相等,则从C到D的过程中,电场力做功之和为零,再根据电场力方向与位移方向夹角判断电场力做功正负,从C到D的过程和从D回到C的过程,根据动能定理列式求解回到C点的速度,小球下滑过程中由于摩擦力做负功,则小球动能、电势能、重力势能三者之和减小.

易错点

抓住点电荷等势面分布特点,知道D、C两点的电势相等是分析的关键.

教师点评

本题考查了电势能和电势;功能关系,在近几年的各省高考题出现的频率较高,常与动能定理、电势差与电场强度的关系等知识点交汇命题. 

知识点

动能 动能定理能量守恒定律与能源
下一知识点 : 机械振动
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