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5.如图,正方形区域ABCD中有垂直于纸面向里的匀强磁场,一个带正电粒子(不计重力)以一定速度沿AB边的中点M垂直于AB边射入磁场,恰好从A点射出,则( )
正确答案
解析
由安培左手定则可知,该粒子从A点射受到的洛伦兹力方向向上,将无法从M点射出,故A错误;带电粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力,做匀速圆周运动,根据公式与,若仅增大该粒子的速度,粒子在磁场中的半径将增大,转过的圆心角将减小,运动的时间也将减小,故B正确。根据公式与,若仅增大磁感应强度,粒子在磁场中半径将减小,但仍然转过半圈,时间等于半个周期,运动时间将减小,故D错误;若正方形ABCD的边长为a,由几何关系可知,,又根据公式,将该粒子速度增大为原来的2倍,圆周的半径也将增大为原来的2倍,粒子将从AD的中点射出,故C错误。
考查方向
解题思路
这种类型的题目,只要能够将正确的带电粒子的轨迹图滑出,找到几何关系,就能够将该问题解决。
易错点
带电粒子在磁场中的运动轨迹是容易漏画
1.转笔是一项用不同的方法与技巧、以手指来转动笔的休闲活动,如图所示。转笔深受广大中学生的喜爱,其中也包含了许多的物理知识,假设某转笔高手能让笔绕其上的某一点O做匀速圆周运动,下列有关该同学转笔中涉及到的物理知识的叙述正确的是( )
正确答案
解析
笔杆上各点的角速度相同,根据可知,笔杆上的点离O点越远的,做圆周运动的向心加速度越大,选项A错误;笔杆上的各点做圆周运动的向心力是由笔杆对该点的作用力提供的,选项B错误;若该同学使用中性笔,若转动过快,则笔尖上的小钢珠有可能因快速的转动做离心运动被甩走,选项C正确;若考虑地磁场的影响,由于笔杆转动时可能要切割磁感线而使金属笔杆两端形成电势差,选项D错误。
考查方向
解题思路
这道题首先要能够构建出圆周运动,然后利用圆周运动来分析前三项,在分析切割地磁场时,要先判断地磁场的方向,必要的时候需要将地磁场分解。
易错点
在判断金属笔切割磁感线时,地磁场的方向的判断,以及右手定则的使用
2.如图,质量相同的A、B两质点以相同的水平速度v抛出,A在竖直平面内运动,落地点在P1;B在光滑的斜面上运动,落地点在P2,P1、P2在同一水平面上,不计空气阻力,则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
A质点做平抛运动,由平抛运动规律知,x1=vt1,,而B质点在斜面上做类平抛运动,其运动可分解为沿x轴方向的匀速直线运动和沿斜面向下的匀加速直线运动,设斜面与水平面的夹角为θ,,x2=vt2,可见t1≠t2,x1≠x2,所以A、B选项错误;由机械能守恒知mgh=-,两球落地的动能相同,D正确;但速度方向不相同,C错误。
考查方向
解题思路
首先要能够把B物体的运动模型建立为类平抛运动,找到等效的加速度,利用平抛运动的分解位移和速度的方式求解。
易错点
B物体做类平抛运动时的等效加速度应该是由重力的分量提供
3.如图所示,在一座寺庙门口吊着一口大钟,在大钟旁边并排吊着撞锤,吊撞锤的轻绳长为L,与吊撞锤的点等高且水平相距处有一固定的光滑定滑轮,一和尚将轻绳一端绕过定滑轮连在撞锤上,然后缓慢往下拉绳子另一端,使得撞锤提升竖直高度时突然松手,使撞锤自然的摆动下去撞击大钟,发出声音,(重力加速度取g),则( )
正确答案
解析
在摆锤上升过程中撞钟受力如图所示,因缓慢拉绳,撞钟受力平衡,由平行四边形定则作图知两绳拉力都发生变化,故选项A错误;松手前瞬间,由几何知识知,两绳恰垂直,且由力的平行四边形法则得,撞锤上方左右两边绳子的拉力之比为,故选项B错误;松手后,
撞钟摆下,只有重力做功,由机械能守恒可知,
,得,故选项C错误;当突然
松手时,撞钟受重力和右侧悬绳拉力作用,将重力分解为沿悬绳和垂直于悬绳的力,由圆周运动知识知沿悬绳方向合力为零,则撞钟受合力为重力沿垂直于右侧悬绳的分力,即F合=mgcos30°,所以撞钟加速度为a=gcos30°=,故选项D正确。
考查方向
解题思路
首先要区分松手前的状态和松手后的状态,松手前撞锤是平衡的,松手后,撞锤是做圆周运动的,利用撞锤的运动规律找到合适的解法。
易错点
松手前绳子的力的大小,不能光看绳子长度就判断力的大小
4.用一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环,ab为圆环的直径,t=0时刻在ab的左侧存在一个匀强磁场,磁场垂直圆环所在平面,方向如甲图,磁感应强度B与时间t的关系如乙图,则0—t1时间内下面说法正确的是( )
正确答案
解析
由乙图可知,0—t0时间内,磁通量向里减小,t0—t1时间内,磁通量向外增大。由楞次定律的“来拒去留”可知,为了阻碍磁通量的变化,线圈应先有扩张的趋势后有收缩的趋势,故A错误;由楞次定律“增反减同”可知,线圈中的感应电流方向始终为顺时针,故B错误;由法拉第电磁感应定律可知,,感应电流,故C正确;a、b两点之间的电势差 ,故选项D错误。
考查方向
解题思路
首先注意到有效面积,然后利用法拉第电磁感应定律求出感应电动势;然后利用楞次定律判断感应电流的方向,最后注意AB两点的电压指的是路端电压。
易错点
磁通量的有效面积只有圆的面积的一般;在判断AB两点的电势的时候,要注意这是路端电压,并不是电源电动势。
7.如图所示为一理想变压器,原、副线圈的匝数之比为n.原线圈接电压为u=U0sinωt的正弦交流电,输出端接有一个交流电流表和一个电动机,电动机的线圈电阻为R.当输入端接通电源后,电动机带动一质量为m的重物匀速上升,此时电流表的示数为I,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
因为电动机为非纯电阻电路,故其两端电压不等于IR,而是大于它,故选项A错误;由变压器的线圈匝数与电流的关系可知,原线圈中的电流为,故选项B正确;由变压器的线圈匝数与电压的关系可知,电动机两端电压的有效值为,故电动机消耗的电功率为,选项C正确;电动机用来做的机械功率,根据P机=mgv,所以重物匀速上升的速度为,选项D正确。
考查方向
解题思路
首先根据输入电压求出输出电压,利用电动机输入总功率等于输入总功率判断原线圈电流。最后在根据能量守恒定律判断电动机消耗功率和输出功率。
易错点
输出功率总是决定输入功率的,而电动机得到功率之后,还有部分损耗才能转化为有用功。
8.某空间区域的竖直平面内存在电场,其中竖直的一条电场线如图1中虚线所示。一个质量为m、电荷量为q的带正电小球,在电场中从点由静止开始沿电场线竖直向下运动。以为坐标原点,取竖直向下为x轴的正方向,小球的机械能E与位移x的关系如图2所示,不计空气阻力。则( )
正确答案
解析
从图2中可知小球的机械能在减小,而运动过程中只有重力和电场力做功,所以可得电场力对小球做负功,因为小球带正电,则可知电场强度的方向为竖直向上,即沿x轴负方向,因为图像可以直接判断电场力越来越小,故电场强度不断减小,所以A错误;根据牛顿第二定律可知,物体受重力与电场力,电场力向上,重力向下,开始时重力大于电场力,由上知电场力越来越小,故合力越来越大,加速度越来越大,速度越来越大,故B正确;由于电场力越来越小,故相等的位移内,小球克服电场力做的功越来越小,故C错误;根据动能定理可得,解得到达位置时,小球速度v=,故D正确。
考查方向
解题思路
首先图象中的斜率并没有确定的含义,但图像中的面积间接反应了电场力做的功。
易错点
图像的面积所代表的含义间接反映了电场力做的功
6.地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a,地球的同步卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r1,向心加速度为a1。已知万有引力常量为G,地球半径为R,地球赤道表面的加速度为g.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
对同步卫星,有,所以,故A 错误,B正确。根据向心加速度,知,且,又因为公式,地表的重力加速度大于同步轨道的重力加速度,故C错误,D正确。
考查方向
解题思路
要注意区分在轨卫星的问题和不在轨的问题。根据向心力的知识列出向心力的方程。
易错点
要注意区分在赤道上的物体不仅仅受万有引力,还有支持力;而在轨道上的同步卫星,仅有万有引力提供向心力。
如图甲是实验室测定水平面和小物块之间动摩擦因数的实验装置,曲面AB与水平面相切于B点且固定.带有遮光条的小物块自曲面上面某一点释放后沿水平面滑行最终停在C点,P为光电计时器的光电门,已知当地重力加速度为g.
9.利用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示,则遮光条的宽度d= mm;
10.实验中除了测定遮光条的宽度外,还需要测量的物理量有 ;
11.为了减小实验误差,同学们采用图象法来处理实验数据,他们根据(2)测量的物理量,建立图丙所示的坐标系来寻找关系,其中合理的是 .
正确答案
(1)10.60【考查方向】游标卡尺的读数,测量物体速度的方法
解析
(1)主尺的刻度:1cm,游标尺上的第12个刻度与主尺的刻度对齐,读数是:0.05×12=0.60mm,总读数:10mm+0.60mm=10.60mm;
解题思路
首先要知道测量动摩擦因素的实验原理是利用动能定理,然后知道如何测量物体的末速度。
易错点
游标卡尺的读数方法容易将最后的有效数字弄错
正确答案
解析
(2)实验的原理:根据遮光条的宽度与滑块通过光电门的时间即可求得滑块的速度:v=;B到C的过程中,摩擦力做功,根据动能定理得:
联立以上两个公式得动摩擦因数的表达式:
还需要测量的物理量是:光电门P与C之间的距离s,与遮光条通过光电门的时间t,故BC正确.
考查方向
解题思路
首先要知道测量动摩擦因素的实验原理是利用动能定理,然后知道如何测量物体的末速度。
易错点
游标卡尺的读数方法容易将最后的有效数字弄错
正确答案
(3)B
解析
(3)由动摩擦因数的表达式可知,μ与t2和s的乘积成反比,所以s与的图线是过原点的直线,应该建立的坐标系为:纵坐标用物理量,横坐标用物理量s,即B正确。
考查方向
解题思路
首先要知道测量动摩擦因素的实验原理是利用动能定理,然后知道如何测量物体的末速度。
易错点
游标卡尺的读数方法容易将最后的有效数字弄错
填空
12.先用如图a所示电路测量该电压表的内阻,图中电源内阻可忽略不计,闭合开关,将电阻箱阻值调到3kΩ时,电压表恰好满偏;将电阻箱阻值调到12kΩ时,电压表指针指在如图b所示位置,则电压表的读数为_________V.由以上数据可得电压表的内阻=_________kΩ;
13.将图a的电路稍作改变,在电压表两端接上两个表笔,就改装成了一个可测量电阻的简易欧姆表,如图c所示,为将表盘的电压刻度转换为电阻刻度,进行了如下操作:将两表笔断开,闭合开关,调节电阻箱,使指针指在“3.0V”处,此处刻度应标阻值为________(填“0”或“∞”);再保持电阻箱阻值不变,在两表笔间接不同阻值的已知电阻找出对应的电压刻度,则“1V”处对应的电阻刻度为_______kΩ;
14.若该欧姆表使用一段时间后,电池内阻不能忽略且变大,电动势不变,但将两表笔断开时调节电阻箱,指针仍能满偏,按正确使用方法再进行测量,其测量结果将________
正确答案
(1)1.50V、
解析
(1)由图(b)所示电压表表盘可知,其分度值为0.1V,示数为1.50V;电源内阻不计,由图(a)所示电路图可知,电源电动势:,由题意可知: ,解得:,;
考查方向
解题思路
首先知道电压表的改装是通过表头和大电阻的串联,然后欧姆表的内部结构是表头和滑动变阻器,电源的串联,所以电压表是可以改装成欧姆表的。欧姆表改装的原理是利用闭合电路欧姆定律,所以电流表头电流最大时,待测电阻最小。
易错点
电压表改装为欧姆表的过程,同时在分析欧姆表测量电阻时精度随电源内阻的变化
正确答案
(2)∞、1
解析
(2)两表笔断开,处于断路情况,相当于两表笔之间的电阻无穷大,故此处刻度应标阻值为∞,当指针指向3V时,此时滑动变阻器的阻值为,当电压表示数为1V时,
由 解得
考查方向
解题思路
首先知道电压表的改装是通过表头和大电阻的串联,然后欧姆表的内部结构是表头和滑动变阻器,电源的串联,所以电压表是可以改装成欧姆表的。欧姆表改装的原理是利用闭合电路欧姆定律,所以电流表头电流最大时,待测电阻最小。
易错点
电压表改装为欧姆表的过程,同时在分析欧姆表测量电阻时精度随电源内阻的变化
正确答案
解析
(3)设电池内阻为r时,电阻箱电阻调为R,电压表满偏,
则
当电池内阻变为时,电阻箱电阻调为,电压表满偏,
则 以上两式可知,
当测某个电阻Rx时,有
比较可知,若电压相同则,即测量结果不变,C正确;
考查方向
解题思路
首先知道电压表的改装是通过表头和大电阻的串联,然后欧姆表的内部结构是表头和滑动变阻器,电源的串联,所以电压表是可以改装成欧姆表的。欧姆表改装的原理是利用闭合电路欧姆定律,所以电流表头电流最大时,待测电阻最小。
易错点
电压表改装为欧姆表的过程,同时在分析欧姆表测量电阻时精度随电源内阻的变化
如图所示,一质量为1kg的小球套在一根固定的直杆上,直杆与水平面夹角θ为30°.现小球在F=20N的竖直向上的拉力作用下,从A点静止出发向上运动,已知杆与球间的动摩擦因数μ为,(g取10m/s2)试求:
15.小球运动的加速度a1;
16.若F作用1.2s后撤去,小球上滑过程中距A点最大距离sm;
正确答案
(1)2.5 m/s2
解析
(1)在力F作用时,撤去前小球的受力情况:重力、拉力,杆的支持力和滑动摩擦力,如图,由根2据牛顿第二定律,得
(F﹣mg)sin30°﹣μ(F﹣mg)cos30°=ma1解得a1=2.5 m/s2
考查方向
解题思路
通过受力分析,利用正交分解法求出物体的加速度。撤去外力后小球会用另外一个加速度减速,直到速度为零到达最高点。
易错点
加速度的求解是需要严格的正交分解法
正确答案
(2)2.4m
解析
(2)刚撤去F时,小球的速度v1=a1t1=3m/s 小球的位移
撤去力F后,小球上滑时有:mgsin30°+μmgcos30°=ma2 a2=7.5 m/s2
小球上滑时间 上滑位移
则小球上滑的最大距离为sm=s1+s2=2.4m
考查方向
解题思路
通过受力分析,利用正交分解法求出物体的加速度。撤去外力后小球会用另外一个加速度减速,直到速度为零到达最高点。
易错点
加速度的求解是需要严格的正交分解法
如图,固定在水平桌面上的“∠”型平行导轨足够长,间距L=1m,电阻不计。倾斜导轨的倾角θ=53º,并与R=2Ω的定值电阻相连。整个导轨置于磁感应强度B=5T、方向垂直倾斜导轨平面向上的匀强磁场中。金属棒ab、cd的阻值为R1=R2=2Ω,ab棒、cd棒的质量分别是m1=2.5kg,m2=1kg。ab与导轨间摩擦不计,cd与导轨间的动摩擦因数μ=0.3,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现让ab棒从导轨上某处由静止释放,当它滑至某一位置时,cd棒恰好开始滑动。(cos53°=0.6,sin53°=0.8,g=10m/s2
17.求此时通过ab棒的电流大小及方向;
18.若这段时间内电阻R产生的焦耳热Q= 2J,求ab棒下滑的距离;
19.若ab棒无论从多高的位置释放,cd棒都不动,则ab棒质量应小于多少?
正确答案
(1)A,电流的方向是b→a
解析
(1)ab棒沿斜面滑下切割磁感线产生的感应电流的方向是b→a,
通过cd棒的电流方向如图c→d。cd棒刚要开始滑动时,其受力图如图所示。
由平衡条件得:
由摩擦力公式得:
其中
联立以上三式,得Icd=A,Iab=2Icd=A
考查方向
解题思路
通过右手定则判断切割磁感线的感应电流方向。通过动能定理,求解位移。最后利用平衡条件解决无法下滑质量的大小问题。
易错点
金属杆在下滑过程中并不是匀变速问题
正确答案
(2)0.85m
解析
(2)由等效电路知:
由 得此时ab棒的速度
由 ,知
由动能定理得,,其中 得 s=1.13m
考查方向
解题思路
通过右手定则判断切割磁感线的感应电流方向。通过动能定理,求解位移。最后利用平衡条件解决无法下滑质量的大小问题。
易错点
金属杆在下滑过程中并不是匀变速问题
正确答案
(3)
解析
(3)ab棒在足够长的轨道下滑时,最大安培力只能等于自身重力的分力,有:
(2分)cd棒所受最大安培力应为,要使cd棒不能滑动,需:
由以上两式联立解得:
考查方向
解题思路
通过右手定则判断切割磁感线的感应电流方向。通过动能定理,求解位移。最后利用平衡条件解决无法下滑质量的大小问题。
易错点
金属杆在下滑过程中并不是匀变速问题
【物理—选修3-3】
20.有关热学,下列说法正确的是 (填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分)
21.如图所示,静止的气缸内封闭了一定质量的气体,水平轻杆一端固定在墙壁上,另一端与气缸内的活塞相连。已知大气压强为1.0×105Pa,气缸的质量为50kg,活塞质量不计,其横截面积为0.01m2,气缸与地面间的最大静摩擦力为气缸重力的0.4倍,活塞与气缸之间的摩擦可忽略。开始时被封闭气体压强为1.0×105Pa、温度为27℃,g取10m/s2,试求:
①缓慢升高气体温度,气缸恰好开始向左运动时气体的压强p和温度t;
②某同学认为封闭气体的温度只有在27℃到(1)问中t之间,才能保证气缸静止不动,你是否同意他的观点?若同意,请说明理由;若不同意,计算出正确的结果。
正确答案
解析
分子力做功等于分子势能的减小量;甲分子固定不动,乙分子从很远处向甲靠近到不能再靠近的过程中,分子间的分子势能是先减小后增加,故A正确。一定量的理想气体在体积不变的条件下,不会对外做功,故吸收热量后内能一定增加,故温度升高,分子热运动的平均动能增加,压强增加,故B正确。1个水分子占有的平均体积 ,但是分子间有空隙,所以C错。自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性,是不可逆的,D对。随着科学技术的发展,人类也不可能制造出效率为100%的热机,违反热力学第二定律,E错。
考查方向
解题思路
要首先知道分子间的斥力和引力的关系,引力做正功,分子势能减少;分子间的平均体积与分子的实际体积的区别。
易错点
分子势能随距离的变化,以及有关热力学定律的理解
正确答案
;不同意,温度在87℃到-33℃之间气缸静止不动
解析
(1)气缸开始运动时,气缸与地面间的摩擦力为最大静摩擦力,此时有:
气缸内气体压强为
气体发生了等容变化有 ,代入数据T=360K,即
(2)当气缸恰好向右运动时,温度有最低值,气缸内气体压强为:
气体发生了等容变化有 ,得T=240K,即
故温度在87℃到-33℃之间气缸静止不动.
考查方向
解题思路
(1)气缸恰好开始运动时,摩擦力为最大静摩擦力,根据力学知识可以求出此时的压强,气体等压变化,由气态方程可以求出此时温度;
(2)当活塞刚要向右运动时,此时气体有最低温度,刚要向左运动时有最高温度,根据等压变化可以求出最低和最高温度.
易错点
容易忽视气体压强造成的作用力,从而导致在力学分析上的问题