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1.曹冲称象故事讲的是曹冲把象牵到船上,等船身稳定了,在船舷上齐水面的地方刻了一条线.把象牵到岸上来后再把一块一块的石头装上船,等船身沉到刚才刻的那条线和水面平齐后,石头总的重量等于大象的重量,下列物理学习或研究中用到的方法与曹冲称象的方法相同的是 ( )
正确答案
解析
A、研究加速度与合力、质量的关系,采用控制变量法,不是等效替代,故A错误;
B、建立“点电荷”的概念,采用理想模型法,不是等效替代,故B错误;
C、建立“瞬时速度”的概念,采用极值法,不是等效替代,故C错误;
D、建立“合力和分力”的概念,采用等效替代的思想,故D正确;
考查方向
解题思路
曹冲称象故事用等重量的石头代替等重量的大象,是等效替代的思想;力的合成与分解、运动的合成与分解是等效替代思想.
易错点
这道题考查了物理学上比较重要的物理学思想,方法等,需要对这些只是比较熟悉,否则容易出错。
3.小明在研究小车速度随时间变化的规律实验中得到了如图所示的纸带,他进行了如下操作:将纸带上每隔0.1秒的六个计数点(A、B、……F)处剪开后得到1、2……5五段小纸条;接着将这五段小纸条紧靠着粘贴到一直角坐标系中,得到如图所示的直方图;然后求出此直方图中直线的斜率作为小车运动的加速度。则下列关于小明在处理问题时的一些做法或认识错误的是( )
正确答案
解析
A、图为表示v﹣t关系,图中的x轴对应的物理量是时间t,y轴对应的物理量是速度v.纸带宽度可以直接认为是0.1s,故A正确;
B、纵坐标y轴对应的物理量的单位是m/s,故B正确;
C、根据速度与时间图象,斜率表示加速度的大小,纵截距表示初速度大小,即为A点的速度,故C正确;
D、以A为计时起点,则纸带“3”上端的纵坐标值对应的就是t=0.25s时刻的速度,故D正确;
本题选择错误的,故选:B
考查方向
解题思路
使用的方法是等效代替法解题,它们的长度分别等于x=v平均t,因为剪断的纸带所用的时间都是t=0.1s,即时间t相等,所以纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比;根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上3点时小车的瞬时速度大小.
易错点
这道题借助纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比,同时也等于各段纸带中间时刻的速度之比,即纸带的高度之比等于中间时刻速度之比.
4.北京时间2016年2月11日23:40左右,激光干涉引力波天文台(LIGO)负责人宣布:人类首次发现了引力波。他来源于距地球之外13亿光年的两个黑洞(质量分别为26个和39个太阳质量)互相绕转最后合并的过程。合并前两个黑洞互相绕转形成一个双星系统,关于此双星系统,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
A、双星系统的结构是稳定的,故它们的角速度相等,故A正确;
BD、根据牛顿第二定律,有:
其中:r1+r2=L
故
故
故质量大的黑洞转动半径小,线速度小,故B错误,D错误;
C、两个黑洞间的万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:
故两个黑洞的向心加速度不等,故C错误;
故选:A.
考查方向
解题思路
双星系统是一个稳定的结构,它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动,角速度相等,万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律列式分析即可
易错点
本题是双星问题,与卫星绕地球运动模型不同,两个黑洞都绕同一圆心做匀速圆周运动,关键抓住条件:角速度相同
2.近年来,智能手机的普及使“低头族”应运而生。近日研究发现,玩手机时,就有可能让颈椎承受多达60磅(约270N)的重量。不当的姿势与一系列健康问题存在关联,如背痛、体重增加、胃痛、偏头痛和呼吸道疾病等,当人体直立时,颈椎所承受的压力等于头部的重量;但当低头时,颈椎受到的压力会随之变化。现将人低头时头颈部简化为如图所示的模型:重心在头部的P点,颈椎OP(轻杆)可绕O转动,人的头部在颈椎的支持力和沿PA方向肌肉拉力的作用下处于静止。假设低头时颈椎OP与竖直方向的夹角为450, PA与竖直方向的夹角为600,此时颈椎受到的压力约为直立时颈椎受到压力的()( )
正确答案
解析
由题意可明确人的头受力情况,如图所示:
则由几何关系可知:人的颈椎对头的支持力F=;
故选:B.
考查方向
解题思路
对人的头部进行分析,明确其受力情况,由共点力的平衡条件可得出对应的平行四边形;由正弦定理可求得颈椎受到的压力
易错点
考查共点力的平衡在实际生活中的应用,要注意正确根据题意明确作出对应的图象,再由几何关系即可求解
5.如图所示,在x 轴上方有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,在原点O处有一粒子源,t=0时刻沿纸面内的各个方向同时发射一群速率相同、质量为m,电荷量为+q的粒子,其中一个与x轴正方向成60°角射入磁场的粒子在t1时刻到达A点(图中未画出),A点为该粒子运动过程中距离x轴的最远点,且OA=L 不计粒子间的相互作用和粒子的重力,下列结论正确的是( )
正确答案
解析
如图,
离子的半径R=,根据洛伦兹力提供向心力得qvB=m,解得v=,故A,B错误;
CD、如图可知,离子轨迹圆心角为120度,故C错误,D正确;
故选:BD.
考查方向
解题思路
粒子仅受洛伦兹力,做匀速圆周运动,根据已知画出离子的运动轨迹,然后求解即可.
易错点
这道题主要考察规范画出粒子轨迹的能力,通过几何关系容易求解。
6.如图所示,导体棒ab两个端点分别搭接在两个竖直放置、电阻不计、半径相等的金属圆环上,圆环通过电刷与导线c、d相接。c、d两个端点接在匝数比n1∶n2=10∶1的变压器原线圈两端,变压器副线圈接一滑动变阻器R0,匀强磁场的磁感应强度为B,方向竖直向下,导体棒ab长为L(电阻不计),绕与ab平行的水平轴(也是两圆环的中心轴)OO′以角速度ω匀速转动。如果滑动变阻器的阻值为R时,通过电流表的电流为I,则 ( ).
正确答案
解析
A、理想变压器的电流与匝数成反比,所以由I2=10I,变阻器上消耗的功率为P=I22R=(10I)2R=100I2R,所以A正确.
B、副线圈的电压为U=I2R=10IR,根据理想变压器的电压与匝数成正比可知,变压器原线圈两端的电压U1=100IR,所以B错误.
C、ab在最低点时,ab棒与磁场垂直,此时的感应电动势最大,感应电流最大,所以棒ab中感应电流的表达式应为i=Icosωt,所以C错误.
D、ab在最低点时,ab棒与磁场垂直,此时的感应电动势最大,感应电流最大,最大值为I,此时的安培力也是最大的,最大安培力为F=BIL,所以D正确.
考查方向
解题思路
掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系,最大值和有效值之间的关系即可解决本题.
易错点
这道题需要能对交流电的最大值、有效值、瞬时值以及变压器变压原理、功率等问题彻底理解.
7.如图所示,A、B、C、D是真空中一正四面体的四个顶点,所有棱长都为a。现在C、D两点分别固定电荷量均为+q的两个点电荷,静电力常量为k,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
AC、根据等量同种电荷电场的分布情况和对称性可知,A、B两点电场强度大小相等,方向不同,则电场强度不同.A、B两点的电势相等,故A错误,C正确.
B、两个+q电荷在A点产生的场强大小均为 E=,夹角为60°,则A点的场强大小为 EA=2Ecos30°=.故B正确.
D、A、B两点的电势相等,将一正电荷从A点移动到B点,电场力不做功.故D错误.
故选:BC
考查方向
解题思路
根据等量同种电荷的电场线和等势面分布的特点,结合对称性分析场强和电势的关系.由点电荷场强公式和电场的叠加原理求A点的场强.根据电势的变化,分析电势能的变化,来判断电场力做功的情况.
易错点
本题要掌握等量异种和同种电荷电场线和等势线分布情况,抓住对称性,即可分析A、B场强与电势的关系.要知道空间每一点场强都是由两个电荷电场的叠加,应根据平行四边形定则求合场强.
8.如图所示,带有挡板的光滑斜面固定在水平地面上,斜面的倾角为。质量均为1kg的A、B两物体用轻弹簧拴在一起,弹簧的劲度系数为5N/cm,质量为2kg的物体C用细线通过光滑的轻质定滑轮与物体B连接。开始时A、B均静止在斜面上,A紧靠在挡板处,用手托住C,使细线刚好被拉直。现把手拿开,让C由静止开始运动,从C开始运动到A刚要离开挡板的过程中,下列说法正确的是()(取g=10m/s2)
正确答案
解析
:A、初状态弹簧的压缩量为 x1===1cm,故A正确.
B、末状态弹簧的伸长量为 x2===1cm.故B正确.
C、对于物体B、C与地球组成的系统,由于弹簧对B做负功,所以系统的机械能不守恒.故C错误.
D、初末状态弹簧的弹性势能相等,对于弹簧、物体B、C与地球组成的系统,根据机械能守恒定律得
mCg(x1+x2)=mBg(x1+x2)sinθ+
对C,由动能定理得 mCg(x1+x2)﹣W=
解得物体C克服绳的拉力所做的功 W=0.2J,故D正确.
考查方向
解题思路
根据胡克定律求初状态弹簧的压缩量和末状态弹簧的伸长量.根据机械能守恒的条件:只有重力和弹力做功,分析机械能是否守恒.由系统的机械能守恒,求出末状态时C的速度,再由动能定理求物体C克服绳的拉力所做的功
易错点
本题考查机械能守恒定律、动能定理及胡克定律的应用,要注意选取研究对象,正确分析物理过程,做好受力分析,选择合适的物理规律求解即可.
如图甲为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图,实验步骤如下:
①用天平测量物块和遮光片的总质量M、重物的质量m,用游标卡尺测量遮光片的宽度d;用米尺测量两光电门之间的距离s;
②调整轻滑轮,使细线水平;
③让物块从光电门A的左侧由静止释放,
用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门
A和光电门B所用的时间ΔtA和ΔtB,求出加速度a;
④多次重复步骤③,求加速度的平均值;
⑤根据上述实验数据求出动摩
擦因数μ。
回答下列问题:
9.测量d时,某次游标卡尺(主尺的最小分度为1 mm) 的示数如图乙所示,其读数为________ cm.
10.物块的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示为a=________.
11.动摩擦因数μ可用M、m、和重力加速度g表示为μ=________.
正确答案
(1)1.130
解析
(1)物块经过A点时的速度vA=,物块经过B点时的速度vB=,
物块做匀变速直线运动,由速度位移公式得:vB2﹣vA2=2as,
加速度为:a=;
考查方向
解题思路
(1)由速度公式求出物块经过A、B两点时的速度,然后由匀变速运动的速度位移公式求出物块的加速度;
易错点
本题关键明确探究加速度与物体质量、物体受力的关系实验的实验原理,知道减小系统误差的两种方法
正确答案
(2)
解析
(2)以M、m组成的系统为研究对象,由牛顿第二定律得:mg﹣μMg=(M+m),
解得:μ=;
考查方向
解题思路
(2)由牛顿第二定律求出动摩擦因数.
易错点
本题关键明确探究加速度与物体质量、物体受力的关系实验的实验原理,知道减小系统误差的两种方法
正确答案
(3)
解析
以M、m组成的系统为研究对象,由牛顿第二定律得:mg﹣μMg=(M+m),
解得:μ=;
考查方向
解题思路
(1)由速度公式求出物块经过A、B两点时的速度,然后由匀变速运动的速度位移公式求出物块的加速度;
(2)由牛顿第二定律求出动摩擦因数.
易错点
本题关键明确探究加速度与物体质量、物体受力的关系实验的实验原理,知道减小系统误差的两种方法
12.探究小组中一个同学用灵敏电流计和电阻箱设计了如图乙所示的实验电路,同样测出了干电池的电动势和内阻。
①多次调节电阻箱,记录灵敏电流计G的示数和电阻箱的阻值R,电源的电动势和内阻分别用E和r表示,则和R的关系式为 。
②然后以为纵坐标,以R为横坐标,做出—R图线为一直线,如图丙所示,测得直线在纵轴上的截距b=134,直线的斜率,则该电池的电动势E= V,内阻r= 。
正确答案
(2)①, ②1.5 , 1.0
解析
(2)①根据闭合电路欧姆定律可知:
I=
变形可得:
②根据图象和公式可知:b=;
k=
根据题意可知:E=1.5V;r=1Ω;
考查方向
解题思路
(2)根据闭合电路欧姆定律可得出对应的表达式;再结合图象知识可明确对应的电动势和内电阻.
易错点
本题考查测量电动势和内电阻的实验原理以及数据处理的方法;对于该实验一定要明确不同接法时的实验原理,利用闭合电路欧姆定律列式,再结合数学知识进行分析处理即可.
17.关于热力学第二定律,下列说法正确的是 (填正确答案标号,选对一个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分;每选错一个扣3分,最低得分为0分)
A.热量能够自发地从高温物体传到低温物体
B.不可能使热量从低温物体传向高温物体
C.第二类永动机违反了热力学第二定律
D.气体向真空膨胀的过程是不可逆过程
E.功转变为热的实际宏观过程是可逆过程
正确答案
ACD
解析
A、根据热力学第二定律,知热量能够自发地从高温物体传到低温物体.故A正确.
B、在外界的影响下,能使热量从低温物体传向高温物体,如空调,故B错误.
C、根据热力学第二定律:不可能从单一热源吸取热量,使之完全变为有用功而不产生其他影响.可知在外界的作用下,从单一热库吸收热量,可以使之完全变成功.违反该定律的就是第二类永动机,因此C正确.
D、所有涉及热现象的宏观过程都有方向性,则知气体向真空膨胀的过程是不可逆过程.故D正确.
E、功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程.故E错误.
考查方向
解题思路
热力学第二定律的内容:一种表述:不可能从单一热源吸取热量,使之完全变为有用功而不产生其他影响.另一种表述是:不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其他变化.第二定律说明热的传导具有方向性.结合这些知识分析.
易错点
只有理解并熟练掌握了热力学第二定律的内容才能顺利解决本题,故一定要注意基本概念的积累.
13.在平直的公路上行驶的a 车和b 车,其位移—时间图象分别为图中直线a和曲线b,已知b车的加速度恒定且时,直线a和曲线b刚好相切,求:时a车和b车的距离。
正确答案
t=0s时a车和b车的距离S0是9m.
解析
解: 由图可知:a车的速度
当t=3s时,直线a 和曲线b 刚好相切,即此时b车的速度
设b车的初速度为 ,对b车,解得
从t=0时刻起经过3s,a车和b车的位移分别为:
a车的位移
b车的位移
且时,a车和b 车到达同一位置,得
考查方向
解题思路
由图知,a车做匀速直线运动,由斜率求出a车的速度.t=3s时,直线a与曲线b刚好相切,两车的速度相等,对b车,由速度时间公式求出b的初速度.由位移公式求出两车的位移,即可求得t=0s时a车和b车的距离S0.
易错点
解决本题的关键知道位移时间图线的物理意义,知道图线的切线斜率表示瞬时速度,分析两车的位移关系、速度关系
如图所示,两根完全相同的光滑金属导轨OP、OQ固定在水平桌面上,导轨间的夹角为。导轨所在空间有垂直于桌面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为时刻,一长为L=1m的金属杆MN 在外力的作用下以恒定速度从O点开始向右滑动。在滑动过程中金属杆MN与导轨接触良好,且始终垂直于两导轨夹角的平分线,金属杆中点始终在两导轨夹角的平分线上。导轨与金属杆单位长度的电阻均为。()求:
14.时刻,金属杆中的电流强度I;
15.0~2s内,闭合回路中产生的焦耳热Q;
16.若在时刻撤去外力,为保持金属杆继续以做匀速运动,在金属杆脱离导轨前可采取将B从B0逐渐减小的方法,则磁感应强度B应随时间怎样变化(写出B与t的关系式)?
正确答案
(1)t=2s时刻,金属杆中的电流强度I是0.15A;
解析
解:(1)在t时刻,连入回路的金属杆的长度:
回路的电阻:
回路的电动势:
回路的电流强度:
联立解得:
考查方向
解题思路
(1)先求出t=2s时导体棒的有效切割长度,求出切割产生的动生电动势;根据法拉第电磁感应定律求出感生电动势,再由欧姆定律求出回路中的电流强度I.
易错点
本题关键是根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律、电阻定律得到感应电流不变,明确感应电流产生的条件:磁通量变化,相反,磁通量不变时感应电流为零.
正确答案
(2)0~2s内,闭合回路中产生的焦耳热Q为3.6×10﹣3J;
解析
(2)由于电流恒定,在t时刻回路消耗的电功率:
0~2内回路消耗的平均电功率:
回路产生的热量:
考查方向
解题思路
(2)由焦耳定律求闭合回路中产生的焦耳热Q.
易错点
本题关键是根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律、电阻定律得到感应电流不变,明确感应电流产生的条件:磁通量变化,相反,磁通量不变时感应电流为零.
正确答案
(3)磁感应强度B应随时间变化的规律为B=(2s≤t≤s).
解析
(3)在时撤去外力后,因金属杆做匀速运动,故光滑金属杆不再受到安培力作用,回路电流为零,任一时刻回路磁通量相等;
三角形回路的面积:
时刻回路的磁通量:
t 时刻回路的磁通量:
联立解得:
考查方向
解题思路
(3)若在t=2s时刻撤去外力,为保持金属杆继续以v=0.2m/s做匀速运动,光滑金属杆不再受到安培力作用,回路中感应电流应为零,磁通量不变,据此列式求解.
易错点
本题关键是根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律、电阻定律得到感应电流不变,明确感应电流产生的条件:磁通量变化,相反,磁通量不变时感应电流为零.
如图所示,一个绝热的气缸竖直放置,内有一个绝热且光滑的活塞,中间有一个固定的导热性良好的隔板,隔板将气缸分成两部分,分别密封着两部分理想气体 A 和 B。活塞的质量为m,横截面积为S,与隔板相距h。现通过电热丝缓慢加热气体,当A气体吸收热量Q时,活塞上升了h,此时气体的温度为T1。已知大气压强为P0,重力加速度为g。
18.加热过程中,若A气体内能增加了1,求B气体内能增加量2
19.现停止对气体加热,同时在活塞上缓慢添加砂粒,当活塞恰好回到原来的位置时A气体的温度为T2。求此时添加砂粒的总质量。
正确答案
解析
解:(4分)气体对外做功B气体对外做功
由热力学第一定律得
解得 1分
考查方向
解题思路
由W=Fl=pSh求出气体对外界做的功,然后由热力学第一定律求出气体增加的内能;求出气体的状态参量,然后由理想气体状态方程求出砂粒的质量.
易错点
本题考查了求气体内能的变化量、砂粒的质量,应用热力学第一定律与理想气体状态方程即可正确解题;应用热力学第一定律解题时,要注意各符号正负的含义
正确答案
解析
解:(6分)B气体的初状态
; ; T1
B气体末状态
; ; T2
由气态方程
解得
考查方向
解题思路
由W=Fl=pSh求出气体对外界做的功,然后由热力学第一定律求出气体增加的内能;求出气体的状态参量,然后由理想气体状态方程求出砂粒的质量.
易错点
本题考查了求气体内能的变化量、砂粒的质量,应用热力学第一定律与理想气体状态方程即可正确解题;应用热力学第一定律解题时,要注意各符号正负的含义