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3.质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上.用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O,如图所示。用T表示绳OA段拉力的大小,在O点向左移动的过程中
正确答案
解析
以结点O为研究对象受力分析如下图所示:
由题意知点O缓慢移动,即在移动过程中始终处于平衡状态,则可知:
绳OB的张力TB=mg
根据平衡条件可知:
Tcosθ-TB=0
Tsinθ-F=0
由此两式可得:
F=TBtanθ=mgtanθ
在结点为O被缓慢拉动过程中,夹角θ增大,由三角函数可知:
F和T均变大,综上本题选A。
考查方向
解题思路
本题关键是抓住悬挂物B的重力不变,即OB段绳中张力恒定,O点缓慢移动时,点O始终处于平衡状态,根据平衡条件列式求解各力变化情况。
易错点
本题中注意对缓慢拉动所隐含的在拉动过程中物体始终处于平衡状态条件的挖掘。
4.如右图所示,水龙头开口处A的直径d1=2 cm,A离地面B的高度h=80 cm,
当水龙头打开时,从A处流出的水流速度v1=1 m/s,在空中形成一完整的水流
束.则该水流束在地面B处的截面直径d2约为(g取10 m/s2)( )
正确答案
解析
设水在水龙头出口处速度大小为v1,水流到B处的速度v2,则由:v22-v12=2gh,得:
设极短时间为△t,在水龙头出口处流出的水的体积为:
水流B处的体积为:
V1=V2
解得:d2=0.98cm,综上本题选B。
考查方向
解题思路
水在重力作用下是匀加速下落的,根据运动学公式求出水落到B时的速度.根据水流量处处相等,即相等时间内水在水龙头出口处流出多少水,就会在B处得到多少水,来研究水流柱落到B处的直径。
易错点
本题是实际问题,考查应用物理知识研究实际问题的能力,关键抓住水的流量不变。
5.如图所示,在水平天花板的A点处固定一根轻杆a,杆与天花板保持垂直。杆
的下端有一个轻滑轮O。另一根细线上端固定在该天花板的B点处,细线跨过滑轮O,下端系一个重量为G的物体。BO段细线与天花板的夹角为θ=30º。系统保持静止,不计一切摩擦。下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
A.对重物受力分析,受到重力和拉力T,根据平衡条件,有T=mg,同一根绳子拉力处处相等,故绳子对天花板的拉力也等于mg,故A错误;B.对滑轮受力分析,受到绳子的压力(等于两边绳子拉力的合力),以及杆的弹力(向右上方的支持力),如图
根据平衡条件,结合几何关系,有:F=T=mg,故B错误,D正确;
C.由于滑轮处于平衡状态,故a杆和细线对滑轮的合力大小是零,故C错误。
综上本题选D。
考查方向
解题思路
先对重物受力分析,根据平衡条件求得拉力;再对滑轮受力分析,根据力的合成的平行四边形定则求得细线对滑轮的合力,再得到a杆对滑轮的力。
易错点
本题关键是先后对重物和滑轮受力分析,然后根据共点力平衡条件列式分析求解。
7.如图所示,轻绳两端分别与A、C两物体相连接,mA=1kg,mB=2kg,mC=3kg,物体A、B、C及C与地面间的动摩擦因数均为μ=0.1,轻绳与滑轮间的摩擦可忽略不计。若要用力将C物体拉动,则作用在C物体上水平向左的拉力最小为(取g=10m/s2)( )
正确答案
解析
首先由于A和C用轻绳相连,时刻有相同的速度;而B分别受到A和C的摩擦力,而由于C能提供的摩擦力要比A能提供的摩擦力要大,所以物体B一定随C一起运动;由此,我们发现B和C之间是相对静止的,可以看做一个物体,BC整体受到向左的拉力,向右绳子的拉力和A给摩擦力,根据受力平衡,则,综上本题选B。
考查方向
解题思路
假设刚好拉动,先对物体B受力分析,然后判断物体B的运动情况;再对BC整体受力分析,根据共点力平衡条件进行列式计算。
易错点
解决本题应当注意,B与C之间的摩擦力小于最大静摩擦,按照B和C之间摩擦力为3N(大到最大摩擦,或者说是滑动摩擦)来计算,答案是错误。
1.如图所示,物体从O点由静止开始做匀加速直线运动,途经A、B、C三点,其中|AB|=2 m,|BC|=3 m.若物体通过AB和BC这两段位移的时间相等,则O、A两点之间的距离等于( )
正确答案
解析
设物体通过AB、BC所用时间分别为T,则B点的速度为:,根据,得:,则:,,综上本题选A。
考查方向
解题思路
根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,设相等的时间为T,求出B点的速度,从而得出A点的速度,根据连续相等时间内的位移之差是一恒量,求出加速度的大小,再根据速度位移公式求出0A间的距离。
易错点
对于匀变速运动,平均速度等于中间时刻的瞬时速度。
2.甲、乙两个物体从同一地点、沿同一直线同时做直线运动,其v-t图象如图所示,则( )
正确答案
解析
由图象可知:在t=1s时,甲乙速度相等,位移不等,没有相遇,故A错误;2 s前甲的速度方向为正,2s后甲的速度方向为正,方向相同,故B错误;甲乙两个物体在2-6s内图象的斜率相同,所以加速度相同,则甲相对乙做匀速直线运动,故C正确;乙物体在2-6s内图象的斜率相同,所以加速度是相同的,没有反向,故D错误。综上本题选C。
考查方向
解题思路
在速度-时间图象中,某一点代表此时刻的瞬时速度,时间轴上方速度是正数,时间轴下方速度是负数;斜率表示加速度,加速度向右上方倾斜,加速度为正,向右下方倾斜加速度为负;图象与坐标轴围成面积代表位移,时间轴上方位移为正,时间轴下方位移为负。
易错点
本题是速度-时间图象问题,要明确斜率的含义,知道在速度--时间图象中图象与坐标轴围成的面积的含义。
6. 如图所示,气垫导轨上滑块经过光电门时,其上的遮光条将光遮住,电子计时器可自动记录遮光时间Δt,测得遮光条的宽度为Δx,用近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度。为使更接近瞬时速度,正确的措施是( )
正确答案
解析
瞬时速度表示运动物体在某一时刻(或经过某一位置)的速度,当时,可看成物体的瞬时速度,越小,也就越小,故A正确;提高测量遮光条宽度的精确度,不能减小,故B错误;使滑块的释放点更靠近光电门,滑块通过光电门的速度更小,时间更长,故C错误;增大气垫导致与水平面的夹角并不一定能使更接近瞬时速度,故D错误。综上本题选A。
考查方向
解题思路
做本题的关键是对瞬时速度概念的理解,瞬时速度表示一瞬间或者某一位置的速度,物块通过光电门时由于光电门非常窄,所以可认为通过光电门的平均速度等于瞬时速度,当减小光电门的宽度可以使得瞬时速度更为精确。
易错点
对于匀变速直线运动,平均速度等于中间时刻的瞬时速度。
8.如图所示,两光滑平板MO、NO构成一具有固定夹角θ0=75°的V形槽,一球置于槽内,用θ表示NO板与水平面之间的夹角。若球对板NO压力的大小正好等于球所受重力的大小,则θ值应该是( )
正确答案
解析
对球受力分析如下图所示:
球受重力mg、挡板MO的支持力FM和挡板NO的支持力FN三个力的作用,
根据题意知,挡板NO的支持力FN等于球的重力mg,即FN=mg.球静止,所以球所受的三个力的合力为零,
三个力的合力为零,则其中任意两个力的合力必定与第三个力构成平衡力,
图中所示的FN与FM的合力F′与重力mg构成平衡力,即F′=mg,所以力的三角形O′FNF′是等腰三角形,
根据几何关系和已知条件得:
对于四边形OM′O′N′有:∠M′O′N′+θ0=180°
即φ+θ+θ0=180
解方程①②得:θ=30°,综上本题选B。
考查方向
解题思路
对球受力分析,根据力的合成和共点力平衡条件得出力间的关系,根据题目中已知条件和几何关系求出θ值。
易错点
通过受力分析和共点力平衡条件组成几何图形,本题关键能根据几何关系求出θ。
9. 如图所示,倾角为30°,重为80 N的斜面体静止在水平面上.一根弹性轻杆一端垂直固定在斜面体上,杆的另一端固定一个重为2 N的小球,小球处于静止状态时,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
AB.杆、球、斜面均静止,可以看成整体,用整体法研究,相对于地面没有向左运动的趋势.由二力平衡可知,地面的支持力等于整体的重力82N.故A、B均错误; CD.小球保持静止状态,处于平衡状态,合力为零;再对小球受力分析,受重力和弹力,根据二力平衡条件可判断弹力和重力等值、反向、共线,故弹力为2N,竖直向上;根据牛顿第三定律,球对弹性杆的作用力为2N,方向竖直向下,故C正确、D错误。综上本题选BC。
考查方向
解题思路
可用整体法研究,球、杆、斜面看成整体,整体只受重力和地面的支持力,水平方向不受力,没有水平方向上的运动趋势,重力和地面的支持力是一对平衡力,在对小球隔离分析,小球保持静止状态,合力为零,小球受重力和弹力,根据二力平衡条件可判断弹力的大小和方向。
易错点
本题关键结合平衡条件对物体受力分析,要注意杆的弹力方向可以与杆平行,也可以与杆不共线。
10.甲、乙两物体相距100米,沿同一直线向同一方向运动,乙在前,甲在后,请你判断哪种情况甲可以追上乙( )
正确答案
解析
设经过时间t甲追上乙,则根据位移时间公式得:
{A}.甲的位移为:,乙的位移为10t+t2,相遇时有:,整理得:t2-20t+200=0,此方程无解,故不可能追上,故A错误;
{B.}甲的位移为:10t+t2,乙的位移为,相遇时有:,整理得:t2-40t-200=0,解得:,故B正确;
{C.}甲的位移为:,乙的位移为10t+t2,相遇时有:,整理得:t2-40t-200=0,解得:t=20s,故C正确;
{D.}甲的位移为:10t+t2,乙的位移为,相遇时有:,整理得:t2-20t-200=0,解得:,故D正确。综上本题选BCD。
考查方向
解题思路
设经过时间t甲追上乙,分别根据位移时间公式求出甲和乙的位移,根据位移关系判断是否会追上即可。
易错点
两物体在同一直线上运动,往往涉及到追击、相遇或避免碰撞等问题,解答此类问题的关键条件是:①分别对两个物体进行研究;②画出运动过程示意图;③列出位移方程;④找出时间关系、速度关系、位移关系;⑤解出结果,必要时要进行讨论,这是一道典型的追击问题,要抓住速度、时间、位移之间的关系,必要时可以作出速度时间图象帮助解题。
11.在图中有两个物体A、B,GA=3N,GB=4N,A用悬线挂在天花板上,B放在水平地面上, A、B间的弹簧的弹力为2N,则悬线的拉力T,B对地面的压力FN的可能值分别是( )
正确答案
解析
由题意可知,B受重力、弹簧的弹力及地面的支持力而处于平衡;若弹簧的弹力向下,则有:FN=mg+F=4N+2N=6N;
对整体受力分析有:T=GA+GB-FN=7N-6N=1N;
若弹簧处伸长状态,B受支持力FN=GB-F=4N-2N=2N;
对整体有:T=GA+GB-FN=7N-2N=5N;综上本题选BC。
考查方向
解题思路
题中没有说明弹簧的形变是伸长还是压缩,故应分别对两种情况进行计论;由共点力的平衡可得出B对地面的压力,再对整体受力分析可得出绳子的拉力。
易错点
本题考查共点力的平衡条件的应用,注意题目中隐含的条件:弹簧的形变方向未知,则会产生两种可能情况,应全面考虑。
12.如图所示,A、B是两个位于固定斜面上的正方体物块,它们的质量相等,F是沿水平方向作用于A上的外力,已知A、B的接触面,A、B与斜面的接触面均光滑,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
A.AB间的作用力为作用力与反作用力,由牛顿第三定律可知,两力大小相等,故A错误; B.AB整体受重力、支持力及水平方向的推力,沿斜面和垂直于斜面建立直角坐标系,将重力及水平推力分解,有可能向下的重力分力大于水平推力向上的分力,故AB有可能沿斜面向下运动,故B正确; C.分别分析A、B,B受重力、支持力及沿斜面向上的A的推力,故对斜面的压力等于重力的分力;对A分析,A受重力、支持力、水平推力;支持力等于重力垂直于斜面的分力及水平推力沿垂直于斜面的分力的合力,故A、B对斜面的压力大小不相等,故C错误; D.因AB沿斜面方向上的加速度相等,故AB受到的合力相等,因此它们的合力在水平方向上的分力一定相等,故D正确;综上本题选BD。
考查方向
解题思路
对AB整体进行受力分析可知整体受力情况及可能的运动情况;分别隔离AB进行受力分析,可知它们对斜面的压力及水平方向的分力大小关系;由牛顿第三定律可知相互作用力的大小关系。
易错点
本题中没有明确说明推力与重力的大小关系,故AB有多种可能,因此在解题时应全面考虑,讨论物体运动可能的情况,利用牛顿运动定律进行分析讨论。
小明同学在学完力的合成与分解后,想在家里做实验验证力的平行四边形定则.他从学校的实验室里借来两只弹簧测力计,按如下步骤进行实验.
A.在墙上贴一张白纸用来记录弹簧弹力的大小和方向.
B.在一只弹簧测力计的下端悬挂一装满水的水杯,记下静止时测力计的读数F.
C.将一根大约30 cm长的细线从杯带中穿过,再将细线两端拴在两只弹簧测力计的挂钩上.在靠近白纸处用手对称地拉开细线,使两只弹簧测力计的读数相等,在白纸上记下细线的方向和弹簧测力计的读数,如图甲所示.
D.在白纸上按一定标度作出两个弹簧测力计的弹力的图示,如图乙所示,根据力的平行四边形定则可求出这两个力的合力.
14.在步骤C中,弹簧测力计的读数为 N。
15.在步骤D中,做图,(请画在图上)且求得合力 N
16.若 ,就可以验证力的平行四边形定则.
正确答案
3.00;
解析
弹簧测力计读数,每1N被分成10格,则1格就等于0.1N,图指针落在3N格处,所以读数为3.00N;
解题思路
注意每小格代表的数值,然后进行读数;
正确答案
5.5;
解析
两个分力为边做出平行四边形,如下图所示:
根据力的图示,可以测量出合力的大小大约为5.5N;
解题思路
以两个分力为边做出平行四边形,其对角线长度代表合力的大小;
正确答案
若F1在竖直方向数值与F近似相等。
解析
根据实验原理可知,只要合力的大小与水杯重力大小相等,方向与重力方向相反,即可验证力的平行四边形定则.
综上答案为:若F1在竖直方向数值与F近似相等。
考查方向
解题思路
水杯处于平衡状态,因此两个弹簧秤所测拉力的合力应该与重力等大反向。
易错点
通过作出力的图示来验证“力的平行四边形定则”,重点是如何准确作出力的图示,明确实验原理是解答实验问题的关键。
21.如图所示,传送带与地面的倾角θ=37o,从A到B的长度为16m,传送带以V0=10m/s的速度逆时针转动。在传送带上端无初速的放一个质量为0.5㎏的物体,它与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5,求物体从A运动到B所需的时间是多少?(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10 m/s2)
正确答案
2s
解析
开始时物体加速,受力如图:
由牛顿第二定律,知,
得
物体加速至与传送带速度相等时需要的时间为
所运动的位移
因为μ<tanθ,物体速度大于传送带的速度时,
传送带给物体一沿传送带向上的滑动摩擦力,此时物体受力情况
a2=2 m/s2,由运动学公式, ,代入数据解得t2=1 s(t2=-11 s舍去)
所以物体由A运动到B的总时间t=t1+t2=2s。
考查方向
解题思路
物体放在传送带上后,开始阶段,由于传送带的速度大于物体的速度,传送带给物体一个沿传送带向下的滑动摩擦力,物体由静止加速,由牛顿第二定律求出加速度,根据速度时间公式求出物体加速至与传送带速度相等时需要的时间和位移,由于μ<tanθ,物体在重力作用下将继续加速运动,当物体速度大于传送带的速度时,传送带给物体一沿传送带向上的滑动摩擦力,由牛顿第二定律求出加速度,由运动学公式求出运动时间,最后求出A运动到B的总时间。
易错点
考查传送带运送货物的问题,主要是分清物体的加速度,受力分析是解此题的关键。学生往往认为物块先匀加后匀速,这是这类题的易错点。
有些国家的交通管理部门为了交通安全,特别制定了死亡加速度为500g(g=10 m/s2),以醒世人,意思是如果行车加速度超过此值,将有生命危险,这么大的加速度,一般情况下车辆是达不到的,但如果发生交通事故时,将会达到这一数值.试问:
17.一辆以72 km/h的速度行驶的货车与一辆以54 km/h行驶的摩托车相向而行发生碰撞,碰撞时间为2.1×10-3 s,摩托车驾驶员是否有生命危险?
18.为了防止碰撞,两车的驾驶员同时紧急刹车,货车、摩托车急刹车后到完全静止所需时间分别为4 s、3 s,货车的加速度与摩托车的加速度大小之比为多少?
19.为避免碰撞,开始刹车时,两车距离至少为多少?
正确答案
摩托车驾驶员有生命危险;
解析
摩托车与货车相撞瞬间,货车的速度几乎不变,摩托车的速度反向,大小与货车速度相同,因此,摩托车速度的变化Δv=72 km/h-(-54 km/h)=126km/h=35m/s
所以摩托车的加速度大小:
因此摩托车驾驶员有生命危险;
解题思路
两辆摩托车相向行驶,发生碰撞,速度减为零,根据速度时间公式求出摩托车的加速度,判断驾驶员是否有生命危险;
正确答案
1:1;(3)62.5m。
解析
设货车、摩托车的加速度大小分别为a1、a2
根据加速度定义得:,
所以
解题思路
车碰撞过程做减速运动,已知初速度、时间和末速度为零,根据加速度的定义式求解加速度,然后求出加速度之比;
正确答案
62.5m。
解析
。
考查方向
解题思路
为避免碰撞,相遇时的速度都为零,根据位移时间公式进行求解。
易错点
本题只要掌握加速度的定义式,解出加速度,即可判断驾驶员有无生命危险。
20.如图所示,用三根轻绳将质量均为m的A、B两小球以及水平天花板上的固定点 O之间两两连接,然后用一水平方向的力F作用于A球上,此时三根轻绳均处于直线状态,且OB绳恰好处于竖直方向,两球均处于静止状态,三根轻绳长度之比为OA:AB:OB=3:4:5 试计算OA绳拉力及F的大小?
正确答案
;。
解析
解:先对B受力分析,受到重力、OB的拉力,假设AB绳子有拉力,则球B不能保持平衡,故AB绳子的拉力为零,故OB绳子的拉力等于球B的重力;
再对球A受力分析,受拉力F、重力mg和AO绳子的拉力T,如图
根据平衡条件并结合合成法,有:,
考查方向
解题思路
先对B球受力分析,根据平衡条件得到OB绳子拉力和AB绳子的拉力;再对球A受力分析,根据平衡条件并运用合成法得到拉力F和OA绳子的拉力。
易错点
本题关键先对B球受力分析,得到AB绳子的拉力为零,然后对A球受力分析,根据平衡条件并运用相似三角形法求解未知力。
选做1/2【物理——选修3-4】
22.(5分)关于电磁波,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.每选错一个扣3分,最低得分为0分)
23.(10分)一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播,波长不小于10cm.O和A是介质中平衡位置分别位于和处的两个质点.时开始观测,此时质点O的位移为,质点A处于波峰位置;时,质点O第一次回到平衡位置,时,质点A第一次回到平衡位置.求
(ⅰ)简谐波的周期、波速和波长;
(ⅱ)质点O的位移随时间变化的关系式.
正确答案
解析
电磁波在真空中传播速度不变,与波长、频率无关,故A正确;电磁波的形成即是变化的电场和变化的磁场互相激发得到,故B正确;电磁波传播方向与电场方向与磁场方向垂直,故C正确;光是一种电磁波,光可在光导纤维中传播,故D错误;电磁振荡停止后,电磁波仍会在介质或真空中继续传播,故E错误。综上本题选ABC。
考查方向
解题思路
此题考查了电磁波及其应用问题;都是比较简单的知识点,加强记忆即可解答。
易错点
电磁波是横波。
正确答案
(i),,
(ii)或者
解析
(i)时,A处质点位于波峰位置
时,A处质点第一次回到平衡位置可知,
时,O第一次到平衡位置
时,A第一次到平衡位置
可知波从O传到A用时,传播距离
故波速,波长
(ii)设
可知
又由时, ;,,
代入得 ,再结合题意得
故或者
考查方向
解题思路
(i)利用A点在0s时和1s时所处的位置可求得简谐波的周期,利用波速的公式可求得波速,利用波速波长及周期之间的关系式λ=vT可求得波长;(ii)先根据题意求出简谐波的圆频率,设出简谐振动的通式,利用0s时和1s时的O点的位移,可得知初相位,即为可知质点O的位移随时间变化的关系式。
易错点
对于第二问的解答有一定的难度,要注意利用数学知识求解初相位,同时要注意会分别用正弦和余弦来表述振动的关系式。
选做2/2【物理——选修3-5】(14分)
正确答案
C;AB;E;F。
解析
属于α衰变的是C,属于β衰变的是AB; 属于裂变的是E,属于聚变的是F.
考查方向
本题考查了开普勒行星运动定律和万有引力定律知识点,在近几年的各省高考题出现的频率较高,常与物理学史知识点交汇命题。
解题思路
β衰变生成的是电子,α衰变生成的是α粒子;裂变是重核裂变成轻核,聚变是轻核生成重核。
易错点
本题难度不大,要知道衰变的生成物还有几个典型的核反应方程。
正确答案
(ⅰ)20kg;(ⅱ)追不上。
解析
解题思路
(i)冰块和斜面体组成的系统动量守恒,机械能守恒,根据系统动量守恒和机械能守恒计算斜面体的质量;(ii)小孩和冰块动量守恒,冰块和斜面动量守恒机械能守恒,计算小孩和冰块的最后速度,比较他们的速度大小的关系可以判断能否追上小孩。
易错点
本题是对动量守恒和机械能守恒的考查,根据小孩和冰块,还有斜面体的在不同的过程中动量守恒以及冰块与斜面机械能守恒计算最终的速度的大小即可。
13.张强同学在做“研究匀变速直线运动”实验时打出纸带如下图所示,舍去前面较密集的点,取O为起始位置,每隔五个间隔为一个计数点,则在A、B、C三个计数点处的瞬时速度分别为vA=______,vB=______,vC=______(图中刻度尺的最小刻度为mm),整个运动中的平均速度是______.
正确答案
0.18;0.30;0.42;0.30。
解析
取O为起始位置,每隔五个间隔为一个计数点,则每两个计数点之间的时间间隔为T=5×0.02s=0.1s,从纸带读出数值如下表所示:
根据中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度计算各点的瞬时速度:
综上答案为:0.18;0.30;0.42;0.30。
考查方向
解题思路
能够知道相邻的计数点之间的时间间隔,纸带实验中,若纸带匀变速直线运动,测得纸带上的点间距,利用匀变速直线运动的推论,可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速。
易错点
要注意单位的换算.对于纸带的问题,我们要熟悉匀变速直线运动的特点和一些规律。