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1.据报道,我国的一颗数据中继卫星在西昌卫星发射中心发射升空,经过4次变轨控制后,成功定点在东经77°赤道上空的同步轨道.关于成功定点后的卫星,下列说法正确的是
正确答案
解析
AB由万有引力提供向心力得:,解得: ,即线速度v随轨道半径 r的增大而减小,v=7.9 km/s为第一宇宙速度,即围绕地球表面运行的速度;因同步卫星轨道半径比地球半径大很多,因此其线速度应小于7.9 km/s;太空垃圾对卫星运动的影响使其轨道半径变小,由可知速度变大,故A错误,B正确;
同步卫星与静止在赤道上的物体具有共同的角速度,由公式,可得r越大的加速度大,因同步卫星的轨道半径大于静止在赤道上物体的运动的半径,故它们的向心加速度大小不相等,故C错误;
因同步卫星周期T同=24小时,月球绕地球转动周期T月=27天,即T同<T月,由公式,得ω同>ω月,故D错误;
故本题选: B
考查方向
解题思路
研究同步卫星绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,列出等式求出表示出线速度的大小.知道7.9 km/s为第一宇宙速度.了解同步卫星的含义,即同步卫星的周期必须与地球相同.根据向心加速度的表达式找出向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小关系;
易错点
本题关键理解第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度,也是最大的圆周运动的环绕速度,利用万有引力提供向心力推导相应各量的表达式分析。
3.某船在静水中划行的速率为3m/s,要渡过30m宽的河,河水的流速为5m/s,下列说法中正确的是
正确答案
解析
小船渡河时,3m/s和5m/s的合速度大于2m/s,小于8m/s,故A错误.
当船在静水中速度与河岸垂直时,渡河的时间最短为:,故B错误.
因为水流速大于静水速,所以合速度不可能垂直于河岸,故C错误.
当船在静水中速度的方向与合速度垂直时,渡河的位移最短,设此时合速度于河岸方向的夹角为θ,,最小位移,故D正确.
故本题选D
考查方向
解题思路
水流速大于静水速,知合速度的方向不可能与 河岸垂直,即不可能垂直到达对岸.当静水速与河岸垂直时,渡河时间最短.
易错点
本题关键掌握分运动和合运动具有等时性,当船速小于水流速时,合速度方向与静水速方向垂直,渡河位移最短.
5.如图,A,B为两个并排放置在光滑水平面上的滑块,用水平力F1,F2分别推AB物体,已知F1=10N,F2=6N,A的质量大于B的质量,则AB之间的相互作用力F的大小满足
正确答案
解析
设A的质量为,B的质量为,以两物体组成的系统为研究对象,由牛顿第二定律得:,解得:,以B为研究对象,由牛顿第二定律得:,解得:,由于m1>m2,所6N<F<8N,故A正确,BCD错误;
故本题选:A
考查方向
解题思路
先以两个物体组成的整体为研究对象,由牛顿第二定律求出加速度,再隔离其中一个物体研究,由牛顿第二定律求出两物体间的作用力;
易错点
本题关键掌握涉及多个物体时,首先要灵活选择研究对象,其次抓住加速度相同的特点,运用牛顿第二定律进行求解,要知道求内力时,必须运用隔离法;
2.如图所示,一定质量的物体通过轻绳悬挂,结点为O.人沿水平方向拉着OB绳,物体和人均处于静止状态.若人的拉力方向不变,缓慢向左移动一小段距离,下列说法中正确的是
正确答案
解析
当人的拉力方向不变,缓慢向左移动一小段距离,则OA与竖直方向夹角变大,对O点受力分析,三力平衡,利用三角形定则,将向下的拉力进行分解,如图所示:
OA的拉力由图中1位置变到2位置,可见OA绳子拉力变大,OB绳拉力逐渐变大;故AB错误;
OA拉力变大,则绳子拉力水平方向分力变大,根据平衡条件知地面给人的摩擦力逐渐增大;故C正确;
人对地面的压力始终等于人的重力,保持不变;故D错误;
故本题选:C
考查方向
解题思路
将重力进行分解,判断OB拉力的变化,根据平衡条件判断摩擦力的变化;
易错点
本题是动态平衡问题问题,用图解法比较直观,关键画出动态分析图,另外还可以用函数解析法,找出各力的表达式。
4.如图所示,平直公路上的甲、乙两物体相距s,同时同向开始运动,甲以初速度v1,加速度a1做匀加速直线运动,乙从静止开始以加速度a2做匀加速直线运动,则下列情况可能发生的是(假设甲能从乙旁经过而互不影响):
正确答案
解析
当a1小于a2时,由v=vo+at知,甲的速度先是大于乙的,由于乙的加速度大于甲的加速度,一定时间之后,乙的速度会等于甲的速度,再继续乙的速度就大于甲的速度,通过速度关系可以知道,甲乙的距离先是减小,可能情况如下:①当甲乙的速度达到相等时,甲还没有追上乙,之后就无法追上了,也就是不能相遇.②当甲乙的速度达到相等时,甲正好这时与乙相遇,之后两者距离越来越大,也就是相遇一次.③当甲乙的速度达到相等之前,甲追上相遇乙,之后甲在前,乙在后,变成乙追甲,两者速度相等之后乙的速度就大于甲的,乙就会追上甲再相遇一次,也就是一共相遇了两次.故A正确,B错误;
当a1大于a2时,由v=vo+at知:甲的速度始终大于乙的速度,甲追上乙相遇之后,甲在前且速度比乙大,距离越来越远.不可能再次相遇.所以甲乙只能相遇一次,故C错误;
若a1=a2,则甲的速度一直大于乙的速度,故甲一定能追上乙,此后将在乙的前面运动,不会再相遇,故只能相遇一次,故D错误;
故本题选:A
考查方向
解题思路
明确两物体的加速度及速度关系,即可确定物体的位移关系,则可确定两物体能否相遇;
易错点
本题关键通过两车的速度关系,分析确定出其距离的变化,从而确定相遇的次数;
7.如图所示,两物块A、B套在水平粗糙的CD杆上,并用不可伸长的轻绳连接,整个装置能绕过CD中点的轴OO1转动,已知A的质量比B大,物块与杆的动摩擦因数均为μ,且到轴OO1的距离相等。开始时绳子处于自然长度(绳子恰好伸直但无弹力),现让该装置由静止开始转动,使转速缓慢增大直到两者打滑为止,则下列说法中正确的是
正确答案
解析
由图可知,当角速度逐渐增大时,B物体先达到最大静摩擦力,角速度继续增大,B物体靠绳子的拉力和最大静摩擦力提供向心力,随着角速度再增大,绳子上的拉力增大,则A物体的摩擦力减小,当拉力增大到一定程度,A物体所受的摩擦力减小到零后反向增大,所以A所受的摩擦力先增大后减小,又增大,方向是先指向圆心,然后背离圆心;故A错误;
B物体开始时静摩擦力充当向心力,此时随转速的增大,静摩擦力增大,当B达到最大静摩擦力时,绳子产生拉力,摩擦力减小,当减到一定程度时,摩擦力又反向增大,故B正确;
由以上分析可知,AB的摩擦力均先增大再减小,然后再反向增大,因二者的最大静摩擦力不同,故当ω为某一值时,会使摩擦力和绳子的拉力同向提供M的向心力,而绳子的拉力和摩擦力反向提供m的向心力,此时两球受到摩擦力为同一方向;故可能存在摩擦力方向相同的情况,故C正确;
由于A的质量大于B的质量,故随ω的增大,两球发生滑动时,A向外滑,B向内滑,故两球只能向左滑动.故D错误.
故本题选: BC
考查方向
解题思路
在转动过程中,两物体都需要向心力来维持,一开始是静摩擦力作为向心力,当摩擦力不足以做向心力时,绳子的拉力就会来做补充,速度再快,当这两个力的合力都不足以做向心力时,物体将会发生相对滑动,根据向心力公式进行讨论即可求解;
易错点
本题关键是确定向心力的来源,同时还需要掌握静摩擦力的特点,明确静摩擦力的方向可以向里也可以向外;
8.如图甲所示,足够长的木板B静置于光滑水平面上,其上放小滑块A,木板B受到随时间变化的水平拉力F作用时,用传感器测出B的加速度a,得到如图乙所示的a—F图像,已知g取10m/s2,则:
正确答案
解析
由图知,当F=8N时,加速度为:a=2m/s2,对整体分析,由牛顿第二定律有:,代入数据解得:,当F大于8N时,A、B发生相对滑动,根据牛顿第二定律得:对B有:,由图象可知,图线的斜率:
,解得:mB=1kg,滑块A的质量为:mA=3kg,当a=0时,F=6N,代入解得 μ=0.2,故AC错误,B正确.
根据F=10N>8N时,滑块与木板相对滑动,B的加速度为:,故D正确.
故本题选:BD
考查方向
解题思路
当拉力较小时和保持相对静止一起做匀加速直线运动,当拉力达到一定值时,和发生相对滑动,结合牛顿第二定律,运用整体和隔离法进行解答;
易错点
本题关键是分析出滑块和木板在不同拉力作用下的运动规律,结合图象,明确图象的斜率,截距的物理含义;
6.如图所示,两个物体以相同大小的初速度从o点同时分别向x轴正、负方向水平抛出,他们的轨迹恰好满足抛物线方程,则下列说法正确的是:
正确答案
解析
设平抛运动的时间为t,根据平抛运动规律应有:x=v0t,,整理可得:,再与抛物线方程比较可得: ,故A正确,B错误.
经过时间后两物体在同一水平线上,二者沿竖直方向的分速度为:,由于此时vy与 v0大小相等,所以两个物体的速度的方向与水平方向之间的夹角都是45°,结合几何关系可知,此时两个物体速度的方向相互垂直,故C正确.
根据上面的分析可知,t时刻应有,,经时间t二者与O点所构成的三角形面积应为:,代入数据解得,故D正确.
故本题选: ACD
考查方向
解题思路
本题的关键是根据平抛运动的规律写出水平位移x与竖直方向位移y方向的表达式,然后消去时间t整理出y与x的函数表达式,再与给出的抛物线方程对比即可求解;根据上题求出的初速度代入水平位移的表达式x,然后根据三角形面积公式求解即可;
易错点
本题关键是分别写出x方向与y方向的位移表达式,然后消去时间t,再整理出关于y与x的函数表达式;
15.以下说法正确的是( )
正确答案
解析
天然放射现象说明原子核内部有复杂结构,并不是原子可以再分的,故A错误;
核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应,释放出大量的核能,故B正确;
α、β、γ三种射线的穿透能力不同,α射线不能穿过2 mm厚的铝板,γ射线又很容易穿过2 mm厚的铝板,厚度的微小变化不会使穿过铝板的γ射线的强度发生较明显变化,所以基本不受铝板厚度的影响.而β射线刚好能穿透几毫米厚的铝板,因此厚度的微小变化会使穿过铝板的β射线的强度发生较明显变化,即是β射线对控制厚度起作用,故C正确;
碳14测年法原理是利用放射性元素的半衰期不受物理、化学条件的影响,故D错误;
根据爱因斯坦质能方程,太阳内部不断发生核聚变,太阳的质量在不断的减少,释放出巨大的能量,故E正确;
故本题选:BCE
考查方向
解题思路
α射线穿透本领太弱,γ射线穿透能力又太强,而β射线穿透能力β居中;天然放射现象说明原子核内部有复杂结构;核反应堆的工作原理,爱因斯坦质能方程进行解答;
易错点
本题关键是掌握三种射线的性质,以及天然放射现象的本质,半衰期的概念,灵活运用解题;
13.关于分子势能,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
分子间表现为引力时,距离减小时,分子间做正功,分子势能减小,故A错误;
分子间表现斥力时,距离减小时,分子力做负功,分子势能增大,故B正确;
理想气体的分子间作用力不计,故理想气体在膨胀时,分子势能始终为零,故C正确;
物体在做自由落体运动时,分子间距离不变,分子势能不变,故D错误.
根据热力学第二定律可知不可能从单一热源吸热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响,故E正确;
故本题选:BCE
考查方向
解题思路
分子力做正功,分子的势能减少,分子力做负功,分子势能增加;距离的增大与减少要根据平衡位置来分析判断分子势能的变化关系;热力学第二定律:不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响;不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响;
易错点
本题关键理解分子力做功与分子势能的变化关系,以及热力学第二定律的内容;
12.某工厂流水线车间传送带如图所示:逆时针匀速转动的传送带长L=4m,与水平面夹角为37°;小工件被一个接一个地静止放到传送带顶端A点,小工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.25;则在这些小工件被运送到底端B点过程中,求:
(1)小工件刚放上传送带时的加速度大小;
(2)若要让每个小工件都能最快地从A运到B,传送带速率应满足的条件,并求出该最短时间;
(3)若要降低工厂耗能成本,要求每个小工件相对传送带滑动的路程都最短,传送带速率应满足的条件,并求出一个小工件相对传送带的最短路程。
已知g取10m/s2,函数在取最大值。
正确答案
(1)(2);(3)传送带速率应为;
解析
(1)小工件刚放上传送带时,根据受力分析,有牛顿第二定律可得:
,解得:
(2)若要让每个小工件都能最快地从A运到B,滑块在传送带上一直以8m/s2加速度加速运动,故滑块到达斜面底端的速度为v,则,解得,
故传送带的速度要不小于8m/s,所需时间;
(3)当传送带速度v0=8m/s时,工件到B端刚好共速,相对滑动为一单向滑动;对工件,根据速度时间关系可得:,解得t=1s,位移:;
对传送带:,相对滑动的路程为:;
当传送带的速度v0>8m/s时,工件到B端都未共速,相对滑动也为一单向滑动,且工件位移时间都与上面分析相同,但传送带位移比以上面分析的值要大,故此时相对路程△S>4m,不考虑;
当传送带速度v0<8m/s时,工件到B端前已共速,设传送带速度大小为v,从工件静止释放与传送带共速阶段:
对工件:,,对传送带:,相对滑动路程为:
;
从工件共速后到B端阶段,因为μ=0.25<tan37°=0.75,故工件继续加速,则有:
对工件:,得a2=4m/s2,
,得a2=4m/s2,得,
对传送带:S带2=vt2,相对滑动路程为:,故全程相对滑动路程为:;
由题目所给函数得:当,则有:.
考查方向
解题思路
(1)对小工件根据牛顿第二定律求解加速度大小;
(2)小工件全程一直加速,运行时间最短,根据牛顿第二定律得到加速度,根据速度时间关系求解速度;
(3)分析传送带以不同速度运动时,小工件的运动情况和受力情况,利用牛顿第二定律列方程求解加速度,根据位移速度关系求解位移,得到全程相对滑动路程的表达式,根据函数关系求解;
易错点
本题关键是弄清楚物体的运动过程和受力情况,利用牛顿第二定律或运动学的计算公式求解加速度,再根据题目要求进行解答;知道加速度是联系静力学和运动学的桥梁;
11.汽车发动机额定功率为60kW,汽车质量为4吨,当它向上行驶在坡度为0.02(sinα=0.02)的长直公路上时,如图所示,所受摩擦阻力为车重的0.1倍(g=10 m/s2),求:
(1)汽车所能达到的最大速度vm。:
(2)若汽车从静止开始以0.6 m/s2的加速度做匀加速直线运动,则此过程能维持多长时间?
正确答案
(1)(2)
解析
(1)汽车在坡路上行驶,所受阻力由两部分构成,即:
又因为F=f时,P=f•v m ,所以:
(2)汽车从静止开始,以a=0.6m/s2,匀加速行驶,由牛顿第二定律得:
F′=ma+kmg+mgsinα=4×103 ×0.6+4800=7.2×103 N
保持这一牵引力,汽车可达到匀加速行驶的最大速度, 则有:
,汽车的行驶时间
考查方向
解题思路
(1)求出阻力,然后应用功率公式求出汽车的最大速度.
(2)由牛顿第二定律求出汽车的牵引力,然后由功率公式求出汽车的速度,然后由运动学公式求出车的运动时间与位移.
易错点
本题关键是分析清楚汽车的运动过程、明确匀速速运动的阶段的结束的条件,解出结束阶段的速度;
10.某同学想利用家中常见的东西来验证牛顿第二定律:他先用两条光洁的铁丝做了两个“V”形的框架甲和乙,尖角向下悬空固定,在“V”形下尖角处抹少许润滑油,模拟两个光滑定滑轮:用两个农夫山泉瓶盖儿做成两个小桶A和B,并用一条跨过两“V”形框架的较长细线相连;再找来卷尺竖直立于小桶B旁边。整个装置侧视图如下。
他用小纸片一点点加入桶中,调节到AB桶都能静止平衡为止,设此时每个桶(含纸片)质量都为M,再找到一瓶过期但完好的相同药片,在AB桶中各放入5片药片,设每片药片质量为m。从A桶中拿出一片药片放入B桶,控制小桶静止释放,用手机秒表功能测出B桶下降高度h所用时间为t。则小桶加速度a=_____,若每个小桶质量M=km,则k=______。(都用h,t,g表示)将两桶中所有药片取出(纸片不取),再在B桶中放入一片药片,将桶静止释放,测得下降高度h所用时间为,。以后每次实验都在前一次实验基础上同时在两桶中各加入一片药片,每次都让B桶静止释放下降相同高度h,测得每次时间为不同的t,若这些______(填t、t2、t3)与______(填“从A桶拿入B桶药片数量”、“AB两桶的总质量”)的比值在误差范围内为定值,则得到结论:物体合外力一定时,加速度与质量成反比。
正确答案
;;t2;AB两桶的总质量
解析
B下降的同时A向上运动,二者的加速度的大小是相等的,由公式:得:
①
若每个小桶质量M=km,设绳子的拉力为F,对A:;②
对B: ③
又:M=km ④
联立得: ⑤
当两桶中所有药片取出(纸片不取),再在B桶中放入一片药片,将桶静止释放时,则对A:
⑥
对B: ⑦
所以:⑧
当在前一次实验基础上同时在两桶中各加入一片药片时,同理分别对A与B进行受力分析得:
⑨
每次都让B桶静止释放下降相同高度h,测得每次时间为不同的t时,则结合⑧⑨可知,每一次对系统的拉力都相对于是mg,即对系统的拉力不变.若这些t2与 AB两桶的总质量的比值在误差范围内为定值,则得到结论:物体合外力一定时,加速度与质量成反比.
考查方向
解题思路
由匀变速直线运动的公式即可求出加速度;结合牛顿第二定律即可求出m与M之间的关系,并结合牛顿第二定律得出相应的结论;
易错点
本题关键掌握匀变速直线的规律以及推论,理解实验原理及步骤;
14.如图所示,冷藏室里桌面上一根竖直的弹簧支持着一倒立气缸的活塞,使气缸悬空而静止,气缸内壁光滑且导热性能良好。开始时冷藏室温度为27℃,气缸内气柱长度为L;在室内气压不变情况下缓慢降温,稳定后发现气柱缩短了,则:
①气缸内气体作的是等温、等压还是等容变化?
②现在的室温为多少?
正确答案
①等压変化;②
解析
①以气缸为研究对象,对气缸受力分析,气缸受力平衡,有:
得缸内气体压强为:,缸内气体的压强是定值,可知缸内气体做的是等压変化;
②根据盖-吕萨克定律,有:解得:
考查方向
解题思路
(1)以气缸为研究对象进行受力分析,得到压强的表达式,压强不变,即为等圧変化;(2)对缸内气体应用等圧変化的实验定律列式,即可求出温度;
易错点
本题关键是确定封闭气体发生何种状态变化,然后确定气体的初末状态参量,选择合适的实验定律列式求解即可;
16.公路上发生了一起交通事故,甲车连人总重1吨,乙车连人总重2吨,以等大速度v0=10m/s完全非弹性对撞,撞击时间为t=0.5s,试求两车中质量同为m=60kg的人受到的平均冲击力各为多大?
正确答案
1600N;800N
解析
由于是完全非弹性碰撞,可知碰撞结束的一瞬间二者的速度相等,在碰撞的一瞬间可以认为二者沿水平方向的动量守恒,以甲车的初速度的方向为正方向,得:
,代入数据得:,负号表示末速度的方向与甲车运动的方向相反;
对甲车内的人,由动量定理得:,代入数据得:
对乙车内的人,由动量定理得:,代入数据得:F乙=800N
考查方向
解题思路
两车在碰撞的过程中水平方向的动量守恒,由动量守恒定律即可求出碰撞后的速度,再根据动量定理求解平均冲击力即可;
易错点
本题关键分析清楚车的运动过程,应用动量守恒以及动量定理即可解题;
9.验证力的平行四边形定则”实验中:
(1)部分实验步骤如下,请完成有关内容:A将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上,另一端绑上两根细线:B.在其中一根细线上挂上5个质量相等的钩码,使橡皮筋拉伸,如图甲所示,记录:结点O的位置、钩码个数及细线方向;C.将步骤B中的钩码取下,分别在两根细线上挂上4个和3个质量相等的钩码,用两光滑硬棒B、C使两细线互成角度,如图乙表示,小心调整B、C的位置,使__________,并记录钩码个数及细线方向:
(2)如果“验证力的平行四边形定则”得到验证,那么图丙中_______
正确答案
(1)橡皮筋下端伸长到O点(2)
解析
(1)根据实验原理可知,图甲中需要记录合力的大小和方向后,画出来的合力是实际值,该实验中根据钩码个数来表示拉力大小,因此需要记录的是:钩码个数(或细线拉力),橡皮筋与细线结点的位置O,细线的方向,该实验采用“等效代替”法,因此在用两个绳套拉橡皮筋时,要将橡皮筋与细线结点拉到与步骤B中结点位置O点,同时记录钩码个数和对应的细线方向.
(2)根据O点处于平衡状态,正交分解有:
竖直方向: ①
水平方向: ②
联立①②解得
考查方向
解题思路
“验证力的平行四边形定则”的实验原理是:记录图甲中合力的大小和方向后,选用相同的标度,画出来的合力是实际值,然后记录两个分力以及合力的大小和方向后,根据平行四边形画出合力的理论值,通过比较实际值和理论值的关系来进行验证,明确了实验原理即可知知道实验中需要记录的物理量和具体的操作;
易错点
本题关键理解实验原理,掌握“验证力的平行四边形定则”的实验步骤和实验中需要注意的问题;