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某学习小组利用如图所示的装置验证动能定理,图中光电门能记录挡光条通过该光电门所用的时间,请按照要求回答下面的问题.
22.将气垫导轨接通气泵,通过调平螺丝调整气垫导轨使之水平,则检查是否调平的方法是__________________________.
在本实验中是否要满足砝码盘和砝码两者的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器三
者的总质量M__________(填“是”或“否”).
23.在某次实验中,该学习小组记录了挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间分别为△t1和△t2,并从拉力传感器中读出滑块受到的拉力的大小F,并用天平测出滑块、挡光条和拉力传感器的总质量M已知实验过程中,滑块与定滑轮间的细绳一直处于水平状态,该小组的操作规范,则为了验证动能定理,还需要测定的物理量有:_________(写出对应物理量的名称及其物理量符号),要验证的方程是_____________(请用题中和所测定的物理量的符号表示).
正确答案
【答案】接通气源,将滑块静置于气垫导轨上,滑块基本保持静止说明导轨是光滑的(或接通气源,将滑块静置于气垫导轨上,轻推滑块,滑块能基本做匀速直线运动);否;
解析
气垫导轨可以认为是光滑的,在判断其是否水平时可以采取的方法是:接通气源,将滑块静置于气垫导轨上,滑块基本保持静止说明导轨是光滑的(或接通气源,将滑块静置于气垫导轨上,轻推滑块,滑块能基本做匀速直线运动).该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小,不是将砝码和砝码盘的重力作为小车的拉力,故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量.
考查方向
探究功与速度变化的关系;实验中常用仪器及其正确操作方法
解题思路
明确实验原理以及气垫导轨装置的特点可正确解答;该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小,故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量;
易错点
关键是对实验原理的理解及传感器的应用.
正确答案
挡光条的宽度d,两光电门之间的距离s;
解析
由于光电门的宽度d很小,所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度,则滑块通过光电门1速度为:,滑块通过光电门2速度为:,根据功能关系需要验证的关系式为:,代入整理得:
可见还需要测量出挡光条的宽度d,两光电门之间的距离s.
考查方向
探究功与速度变化的关系
解题思路
光电门测速度的原理是用平均速度来代替瞬时速度,根据功能关系可以求出需要验证的关系式,进而得到还需要测量的物理量.
易错点
掌握光电门测量瞬时速度的原理,理解极短时间内的平均速度等于瞬时速度.
为了比较准确的测量阻值约为100Ω的定值电阻Rx,实验室提供如下实验器材:
(A)电动势E=6 V,内阻很小的直流电源
(B)量程5 mA,内阻为RA1=50 Ω的电流表
(C)量程0.6 A,内阻为RA2=0.2 Ω的电流表
(D)量程6 V,内阻RV约为15kΩ的电压表
(E)定值电阻R1=5 Ω
(F)定值电阻R2=500 Ω
(G)最大阻值15 Ω,最大允许电流2 A的滑动变阻器
(H)最大阻值15 kΩ,最大允许电流0.5 A的滑动变阻器
(I)开关一个,导线若干
24.为了能比较精确地测量Rx的电阻值,电流表应选用_________(填“B”或“C”)、定值电阻应选用__________(填“E”或“F”)、滑动变阻器应选用________(填“G”或“H”);
25.请根据所选用的实验器材,设计测量电阻的电路,并画出电路图;
26.如果电压表的示数为U(单位为“V”),电流表的示数为I(单位为“A”),则待测电阻的计算式为Rx=________(表达式中所用到的电阻值必须用对应的电阻符号表示,不得直接用数值表示).
正确答案
B; E; G.
解析
电路中最大电流,所以电流表选择B,由于电流表量程较小,所以要改装电流表,扩大量程,则需要并联的电阻为,所以定值电阻选择E,由于被测电阻约100Ω,为方便调节,则滑动变阻器选择G.
考查方向
伏安法测电阻; 实验中常用仪器及其正确操作方法
解题思路
先根据闭合电路欧姆定律估算最大电流,选择电流表,根据电动势大小选择电压表量程,根据实验精确性,方便性原则选择滑动变阻器.
易错点
根据实验器材、设计实验电路,掌握常用器材的使用.
正确答案
【答案】
解析
为了能比较精确地测量Rx的电阻值,滑动变阻器使用分压式,由于电压表的内阻不知,所以不能使用外接法,则实验电路图如图所示:
考查方向
伏安法测电阻
解题思路
滑动变阻器采用分压式接法,由于电压表的内阻不知,所以不能使用外接法,画出电路图.
易错点
根据题意确定滑动变阻器与电流表的接法是正确设计实验电路的关键.
正确答案
解析
根据欧姆定律得:
考查方向
闭合电路欧姆定律;串联电路和并联电路
解题思路
根据串联电路与并联电路关系找到被测电阻两端电压与通过被测电阻的电流,依据欧姆定律求解.
易错点
关键根据串联电路和并联电路关系找到流过被测电阻的电流.
选考题三
【物理——选修3—5】(15分)
36.图甲为观测光电效应的实验装置示意图.已知实验中测得某种金属的遏止电压UC与入射光频率v之间的关系如图乙所示,则根据图象可知,普朗克常量h=_______.该金属的逸出功W0=________;如果实验中入射光的频率为v2(v2>v1),则产生的光电子的最大初动能Ek=_______(已知电子的电荷量为e).
37.如图,放在光滑水平面上的两个木块A、B中间用轻弹簧相连接,其质量分
别为m1=2 kg、m2=970g,木块A左侧靠一固定竖直挡板,且弹簧处于自然伸长状态.某
一瞬间有一质量为m0=30g的子弹以v0=100m/s的速度水平向左射入木块B,并留在
木块B内,木块B向左压缩弹簧然后被弹簧弹回,弹回时带动木块A运动,已知弹簧
的形变在弹性限度范围内.
求:
①从子弹射入木块B后到木块A恰好离开挡板
的过程中,木块B与子弹一起受到的弹簧弹
力的冲量;
②当弹簧拉伸到最长时,弹簧的最大弹性势能Ep.
正确答案
【答案】;;
解析
由图象可知,,知图线的斜率,那么普朗克常量,当最大初动能为零,则入射光的能量等于逸出功,所以;
如果实验中入射光的频率为(),根据光电效应方程
考查方向
光电效应
解题思路
根据光电效应方程和eUC=EKm得出遏止电压Uc与入射光频率的关系式解答.
易错点
关键掌握光电效应方程,以及知道遏止电压与最大初动能之间的关系.
正确答案
6Ns,方向水平向右;3J
解析
①取水平向左为正方向,子弹射入木块B的瞬间,子弹和木块B组成的系统动量守恒,则有:
m0v0=(m0+m2)v1
代入数据解得:v1=3m/s
经分析可知,当木块A恰好离开挡板时,木块A的速度为0,且弹簧也恰好处于原长,根据能量守恒定律可知,此时B的速度大小为:v2=3m/s,方向水平向右,则从子弹射入B后到木块A恰好离开挡板的过程中,木块B和子弹一起受到的弹簧弹力冲量为:
I=△P=-(m2+m0)v2-(m2+m0)v1,
代入数据解得:I=-6Ns,负号表示方向水平向右.
②当A和B与子弹速度相等时,弹簧最长,弹性势能最大,根据动量守恒定律得:
(m0+m2)v2=(m0+m2+m1)v
代入数据解得:v=1m/s
根据能量守恒得最大弹性势能为:
考查方向
动量守恒定律;动量定理
解题思路
①子弹击中木块的过程中动量守恒,由动量守恒定律可以求出子弹和B得共同速度,经分析可知,当木块A恰好离开挡板时,木块A的速度为0,且弹簧也恰好处于原长,根据能量守恒定律可知,此时B的速度,则从子弹射入B后到木块A恰好离开挡板的过程中,根据动量定理求解;
②当A和B与子弹速度相等时,弹簧最长,弹性势能最大,根据动量守恒定律和能量守恒列式求解
易错点
关键分析出当A和B与子弹速度相等时,弹簧最长,弹性势能最大;当木块A恰好离开挡板时,木块A的速度为0,且弹簧也恰好处于原长.
请考生从选考题中任选一题作答
选考题一 【物理——选修3—3】(15分)
32.下列说法中正确的是____________.(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6分。每选错1个扣3分,最低得分为0分)
33. 在一个横截面积为S=10cm2的圆柱形容器中,有一 个质量不计的活塞用弹簧和底部相连,容器中密闭有一定质量的理想气体,当温度为27℃时,弹簧恰好处于原长,此时外部压强为P0=1×105Pa,活塞和底面相距L=20cm.在活塞上放一质量为m=20kg的物体,活塞静止时下降10cm,温度仍为27℃,不计活塞与容器壁的摩擦,弹簧的形变在弹性限度范围内,g=10m/s2.
求:
①弹簧的劲度系数k;
②如果把活塞内气体加热到57℃并保持不变,为使活塞静止时位置距容器底面距离仍为10cm,活塞上应再加物体的质量m0.
正确答案
解析
A、小草上的露珠由于液体表面张力的作用而呈球形,故A正确;
B、布朗运动是指液体中悬浮固体小颗粒的运动,不是液体分子的运动,故B错误;
C、热量能够自发地从高温物体传导到低温物体,但不能自发地从低温物体传导到高温物体,故C错误;
D、当分子间距小于r0时,分子力表现为斥力,随着分子间距的增大,分子势能减小,故D正确;
E、根据理想气体状态方程可知,一定质量的理想气体压强不变、体积增大,温度一定升高,因此内能增加;体积增大则对外做功,根据△U=W+Q可知,气体一定吸收热量,故E正确.
考查方向
热力学第二定律;分子势能;液体的表面张力现象和毛细现象;热力学第一定律
解题思路
小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用;布朗运动是指液体中悬浮固体小颗粒的运动,是由于液体分子无规则运动时撞击的不平衡引起的;理解热力学第二定律;关键理想气体的状态方程分析气体的状态参量的变化,根据热力学第一定律分析是否吸收热量.
易错点
理解分子力做的功量度分子势能的变化.
正确答案
1000N/m;2kg
解析
①对封闭气体,由玻意耳定律得:p0LS=p2hS,
代入数据得:p2=2p0=2×105Pa
以活塞与重物组成的系统为研究对象,由平衡条件得:mg+p0S=p2S+kx,解得:k=1000N/m
②升高温度的过程中气体的体积保持不变,设温度升高后的压强为p3,则:T2=273+27=300K,T3=273+57=330K
由盖吕萨克定律:
代入数据得:p3=2.2×105Pa
设增加的质量为m0,则:m0g+mg+p0S=p3S+kx,
代入数据得:m0=2kg
考查方向
气体实验定律
解题思路
由题可知气体的温度不变,做等温变化,分别写出气体初末的状态,然后由玻意耳定律,结合共点力的平衡即可求出;第二个过程中气体的体积不变,由盖吕萨克定律即可求出.
易错点
关键由平衡条件求出气体压强、应用玻意耳定律和盖吕萨克定律解答.
选考题二 【物理——选修3—4】(15分)
34.一列沿x轴正方向传播的简谐波,在t=0时刻的波形图如图所示,已知这列波上的质点a出现两次波谷的最短时间间隔是0.2s,图中x轴上a、b、c三质点的横坐标分别是xa=2m,xb=6m,xc=10m则这列波的波速v=__________m/s,从图示时刻开始计时,再经过=__________s时间,质点c才能第二次到达波谷,在这段时间内质点c通过的路程s=_________m
35.如图,三角形ABC为一直角三棱镜的截面,∠B=90°,∠A=60°,现有一束单色光垂直照射到AC面上,从O点进入,经AB面反射,在BC面上折射光线与入射光线的偏向角为30°.
①求棱镜对光的折射率;
②试证明光在AB面上会发生全反射.
正确答案
见解析
解析
从a点出现两次波谷最短时间间隔为0.2s可以得知改波的周期即为0.2s,从图中可以看出波长为3m,
由公式
可得
c点第二次出现波谷时即x=1m处质点的振动传到c点时,c点坐标x=10m,即波向x正向传播9m时,c点第二次出现波谷。
所以
c点并不随波迁移,只是上下振动,在时间内c振动的时间为0.25s,即周期,所以c走了5个振幅的路程,应为
考查方向
即考察了波长、波速、周期三个基本定义,又考察了波传播的本质,还考察了利用波速公式进行运算和推理。
解题思路
从a点出现两次波谷最短时间间隔为0.2s可以得知改波的周期即为0.2s,从图中可以看出波长为3m。
从而就可以计算出波速,c点第二次出现波谷时即x=1m处质点的振动传到c点时,即波向x正向传播9m时c点第二次出现波谷,可计算出时间。
从图可知x=1m处的振动传到c处时,c振动了5个振幅,从而可计算出c所走的路程。
易错点
c点的路程,很容易看作c点是沿x轴正方向运动的。
教师点评
此题为机械振动类一般难度题型,只要对振动基本定义了解就能解答正确。
正确答案
略
如图,一对表面粗糙的平行金属轨道竖直固定在水平地面上,轨道与地面绝缘,轨道顶端连接有一定值电阻R,在A1A2、A3A4区域内有垂直于轨道平面向里的匀强磁场.一水平金属杆CD通过两金属环套在轨道上,现使金属杆CD以某一初速度竖直向上运动,穿过磁场区域后继续上升到最高位置A5A6,然后落回地面,此后不再运动.已知金属杆CD与轨道间的摩擦力大小恒为其重力的倍,金属杆CD向上运动经过A1A2和A3A4位置时的速度之比为2 :1,A3A4与A5A6间的距离是A1A2与A3A4间的距离的n倍,金属杆CD向下运动刚进入磁场区域就做匀速运动,重力加速度为g,金属轨道与金属杆CD的电阻都忽略不计,
求:
29.金属杆CD向上、向下两次经过A3A4位置时的速度之比;
30.金属杆CD向上运动经过A1A2刚进入磁场时的加速度大小;
31.金属杆CD向上、向下两次经过磁场区域的过程中定值电阻R上产生的焦耳热之比.
正确答案
解析
(1)设杆的质量为m,A3A4与A5A6间的距离为h,上升过程中的加速度大小为:
又
则
下降过程中的加速度大小为:
又
则
即:
考查方向
电磁感应中的力学
解题思路
对金属杆受力分析,由牛顿第二定理求出加速度,然后由运动学公式计算出速度v,即可求出比值。
易错点
金属杆CD向上、向下两次经过A3A4位置时没有安培力。
正确答案
解析
设杆的长度为,杆向上运动经过A1A2时的速度为,切割产生的电动势
回路中的电流
杆受到的安培力大小,方向竖直向下。
杆向上经过A1A2刚进入磁场时,由牛顿第二定理得:
得
由题意知,杆下落进人磁场做匀速直线运动的速度v2,
切割产生的电动势为:
回路中的电流为:
杆受到的安培力:
这一过程杆受力平衡:
可得:
代入数据得:
考查方向
电磁感应中的力学
解题思路
对金属杆CD向上运动经过A1A2刚进入磁场时受力分析,结合欧姆定律和牛顿第二定理就可求出加速度a。
易错点
此题过程复杂,运动状态复杂,要仔细分析清楚各不同阶段的运动情况和受力情况。
正确答案
解析
设A3A2与A3A4的距离为d,杆向上穿过磁场的过程中,由动能定理经过A3A4继续上升nd,这一过程由动能定理得:
则:
杆下落 过程中,
由功能关系得:
即
考查方向
电磁感应中的能量
解题思路
根据功能关系,定值电阻R上产生的焦耳热数值上等于安培力做的功。
易错点
不会应用常见的功能关系。
随着我国高速公路的发展,越来越多的人选择开车出行,这也造成了高速路的拥堵,据观测发现在收费路口经常出现拥堵现象,为此开发了电子不停车收费系统ETC,汽车分别通过ETC通道和人工收费通道的流程如图所示.假设汽车以v1=72km/h的速度沿直线朝收费站正常行驶,如果过ETC通道,需要在汽车运动到通道口时速度恰好减为v2=4m/s,然后匀速通过总长度为d=16m的通道,接着再匀加速至v1后正常行驶;如果过人工收费通道,需要恰好在中心线处匀减速至零,经过t0=20s的时间缴费成功后,再启动汽车匀加速至v1后正常行驶,设汽车加速和减速过程中的加速度大小均为a=1 m/s2.
求
27.汽车过ETC通道时,从开始减速到恢复正常行驶过程中的位移x;
28.汽车通过ETC通道比通过人工收费通道节约的时间△t.
正确答案
【答案】400m
解析
汽车过ETC通道时,减速的位移和加速的位移相等,均为:,所以总位移x=2x1+d,
代入数据解得x=400m.
考查方向
匀变速直线运动规律的综合运用
解题思路
根据匀变速直线运动的速度位移公式求出汽车匀加速和匀减速运动的位移,结合匀速运动的位移求出从开始减速到恢复正常行驶过程中的位移.
易错点
关键分析清楚运动过程,知道减速的位移和加速的位移相等.
正确答案
24s
解析
汽车过人工收费通道到达中心线的速度恰好为零,刚进入通道的速度应满足,v=4m/s=v2,而根据对称性,离开通道时的速度也恰好为v=4m/s=v2,又汽车从ETC通道匀速通过收费站的速度为v2=4m/s,即两车在进入通道前与离开通道后的运动规律是一样的.所以汽车过ETC通道的时间,汽车过人工收费通道的时间:
节省的时间为△t=t2-t1=28-4s=24s.
考查方向
匀变速直线运动规律的综合运用
解题思路
根据速度位移公式得出汽车在人工收费通道进入时的速度与进入ETC通道的速度相等,结合运动学公式分别求出两种情况下的时间,从而得出节省的时间.
易错点
关键理清汽车在两种通道下的运动规律,结合匀变速直线运动的位移公式和时间公式进行求解.
19.如图,质量为m、电荷量为e的质子以某一初动能EK从坐标原点O沿x轴正方向进入场区,若场区仅存在平行于y轴向上的匀强电场,质子能通过P(d,d)点,且通过P点时的动能为5EK;若场区仅存在垂直于xOy平面的匀强磁场,质子也能通过P点.设上述匀强电场的电场强度大小为E、匀强磁场的磁感应强度大小为B,且不计质子的重力.下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
AB.质子在只有电场存在时,动能由Ek变为5Ek,由动能定理可知电场力做功为:
解得:, 由此可判断,故A正确,B错误;
CD.质子在只有磁场存在时,质子做匀速圆周运动,由题意可知,运动半径为d,由半径公式有:,设质子进入磁场时的速度为v,则速度为:,以上两式联立得:,故C错误,D正确.
考查方向
带电粒子在匀强磁场中的运动;带电粒子在匀强电场中的运动
解题思路
质子在只有电场的区域运动(垂直电场方向射入),粒子做类平抛运动,应用动能定理可求出电场强度的值.质子在只有磁场存在的区域运动,质子做匀速圆周运动,根据几何关系判断其半径,利用半径公式可求出磁场强度的值.
易错点
正确分析带电粒子的受力及运动特征是解决问题关键.
知识点
20.如图,有一矩形线圈的面积为S,匝数为N,内阻不计,全部处于磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中,绕水平轴以角速度ω匀速转动,且轴与磁场垂直,矩形线圈通过滑环与外电路连接,外电路中R0为定值电阻,R为变阻箱,变压器为理想变压器,滑动接头P上下移动时可改变原线圈的匝数,图中仪表均为理想电表,从线圈平面与磁感线平行的位置开始计时,则下列判断正确的是( )
正确答案
解析
A、从垂直于中性面时开始计时,矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωcosωt,故A错误;
B、开始磁通量为0,矩形线圈从图示位置经过时间时,转过的角度为,此时磁通量为BS,故穿过线圈平面磁通量变化量为BS-0=BS,故B正确;
C、当P位置向上移动、R不变时,根据理想变压器的变压比公式,输出电压变大,故电流变大,功率变大,故输入电流也变大,故电流表读数变大,故C正确;
D、若ω=100πrad/s,则周期为,在一个周期内电流方向改变两次,故次,故D错误;
考查方向
变压器的构造和原理
解题思路
正弦式交流发电机从垂直中性面位置开始计时,其电动势表达式为:e=NBSωcosωt;电压表和电流表读数为有效值;电流在一个周期内方向改变两次.
易错点
关键知道从垂直中性面位置开始计时,与从中性面开始计时的瞬时值表达式.
知识点
21.如图,一个质量为m=1 kg的长木板置于光滑水平地面上,木板上放有质量分别为,mA=1 kg和mB=2kg的A、B两物块,A、B两物块与木板之间的动摩擦因数都为μ=0.2,若现用水平恒力F作用在A物块上,重力加速度g取10 m/s2,滑动摩擦力等于最大静摩擦力,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
A与木板间的最大静摩擦力:fA=μmAg=0.2×1×10N=2N,
B与木板间的最大静摩擦力:fB=μmBg=0.2×2×10N=4N,
A、若F=2N,假定A、B与木板都保持相对静止,整体在F作用下向左匀加速运动,根据牛顿第二定律得:F=(mA+mB)a,代入数据解得a=0.5m/s2,对物块A有:F-f=mAa,解得f=1.5N,所以A物块所受摩擦力f=1.5N<fA,所以A与木板保持相对静止,故A错误;
B、F=1N<fA,所以AB相对木板保持相对静止,整体在F作用下向左匀加速运动,故B正确;
C、若F=4 N,因为F>fA,所以物块A相对木板发生相对滑动,此时B和木板整体受到摩擦力2N,木板质量为1 kg,所以B与木板整体的加速度为
对B进行受力分析,摩擦力提供加速度,故C正确;
D、F=6N>fA,所以A相对于木板滑动,B和木板整体受到摩擦力2N,B的加速度,故D错误.
考查方向
牛顿第二定律;滑动摩擦力;静摩擦力和最大静摩擦力
解题思路
根据滑动摩擦力公式求出A、B与木板之间的最大静摩擦力,比较拉力和最大静摩擦力之间的关系判断物体的运动情况,进而判断物体所受摩擦力的情况,根据牛顿第二定律求出B的加速度.
易错点
关键是正确对两物体进行受力分析,采用隔离法与整体法根据牛顿第二定律解答.
知识点
16.已知一个无限大的金属板与一个点电荷之间的空间电场分布与等量异种电荷之间的电场分布类似,如图所示MN为无限大的不带电的金属平板,且与大地连接.现将一个带电量为+Q的点电荷置于板的右侧,图中A、B、C、D是以点电荷+Q为中心的正方形的四个顶点.已知正方形ABCD所在平面与金属板MN垂直,取大地电势为零.则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
依题意画出电场线如图所示:
A、对于正电荷Q的分电场,B点电势等于C点的电势,对于负极板的电场,C点的电势大于B点的电势,故考虑合电场在C点的电势大于B点的电势,故A错误;
B、正电荷Q在A、D两点产生的场强是等大的,而负极板在A、D点产生的场强均向左且A点场强大于D点场强,根据矢量合成可知A点的场强大,故B错误;
C、根据对称性可知,AB电势相等,CD电势相等,则A、B两点间的电势差UAB等于D、C两点间的电势差UDC,都为零,故C错误;
D、电场线的切线方向为该点场强方向,正电荷所受力的方向与电场强度方向相同,则从A到AB中点的过程中,电场力方向与位移方向夹角大于90°,电场力做负功,从AB中点到B点的过程中,电场力方向与位移方向夹角小于90°,电场力做正功,故D正确.
考查方向
电势差与电场强度的关系
解题思路
先画出电场线,从正电荷出发,终止于负电荷,对于正电荷Q的电场,B点电势等于C点的电势,对于负极板的电场,C点的电势大于B点的电势,正电荷Q在A、D两点产生的场强是等大的,而负极板在A、D点产生的场强均向左且A点场强大于D点场强,根据合成原则分析电势和电场强度大小关系,根据对称性可知,AB电势相等,CD电势相等,UAB和UDC都为零,根据电场力方向与位移方向的夹角关系判断电场力做功正负.
易错点
关键正确画出电场线的示意图,由于电场强度是矢量,合成遵循平行四边形定则;电势是标量,合成遵循代数运算法则,根据图形进行解答.
知识点
15.A、B两物体放在同一水平面上,受到大小相同的水平力F的作用,各自从静止开始运动.经过时间t0,撤去作用在A物体上的外力F;经过时间4t0,撤去作用在B物体上的外力F.两物体运动的v-t图象如图所示,则A、B两物体()
正确答案
解析
AB、由图象可得,A加速运动的加速度为,减速运动的加速度为,根据牛顿第二定律知,联立解得:,B加速运动的加速度为,减速运动的加速度为,根据牛顿第二定律知,联立解得:
所以与水平面的摩擦力大小之比为则可得:,由f=μmg可知:, 故AB错误;
C、合外力做功减速阶段两图象的斜率相等,故加速度相等,而此时a=μg,故摩擦系数相同,由牛顿第二定律知,质量之比等于摩擦力之比为5:12,在匀加速运动阶段,合外力做功之比为等于末动能之比,由图可知,故C正确;
D、根据功的公式可知:W=FL,则力F做功之比:, 故D错误;
考查方向
动能定理的应用
解题思路
根据两物块做匀加速运动和匀减速运动的过程,求出各自运动的加速度之比,根据牛顿运动定律的从而求出摩擦力之比;进而求得质量之比,再由滑动摩擦力公式可求得动摩擦因数之比;由图明确2t0时的速度,再由动能定理可求得合外力做功之比;速度时间图线与时间轴所围成的面积表示位移,根据加速阶段的面积比得出位移比,由功的公式可求得水平力做功之比;
易错点
关键通过图象得出匀加速运动和匀减速运动的加速度,根据牛顿第二定律,得出两个力的大小之比,以及速度-时间图线与时间轴所围成的面积表示位移进行解答.
知识点
18.如图,P为处于水平面内的转盘,可绕竖直转轴转动,长度为l的缆绳一端悬挂在转盘边缘,另一端栓接一质量为m的小球,转盘静止时缆绳顶端与转轴间的距离为d,现让转盘由静止逐渐加速转动,经过一段时间后小球与转盘一起做匀速圆周运动,且缆绳与转轴在同一竖直面内.此时缆绳与竖直方向的夹角为θ,不计空气阻力及缆绳重力,重力加速度为g,下列判断正确的是( )
正确答案
解析
A.设质点与转盘一起做匀速圆周运动时速度大小为v,由重力和绳子的拉力的合力提供质点圆周运动的向心力,如图所示:
则有小球受到缆绳的拉力大小为,故A错误;
BC.根据牛顿第二定律有: ,对于质点从静止到做匀速圆周运动的过程中,重力做功为-mgl(1-cosθ),设绳子拉力做功为W,则根据动能定理得:
联立解得:
故BC错误;
D.如果圆盘稳定转动时的角速度不变,由牛顿第二定律得:
从表达式可以得出稳定时缆绳与竖直方向的夹角θ与小球的质量无关,故D正确;
考查方向
动能定理;牛顿第二定律;向心力
解题思路
质点与转盘一起做匀速圆周运动时,由重力和绳子的拉力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律表示出此时的拉力及此时的速度,根据动能定理研究质点从静止到做匀速圆周运动的过程中,得到绳子对质点做的功.
易错点
关键根据牛顿第二定律推导相关表达式分析.
知识点
14.某同学通过以下步骤测出了从一定高度落下的排球对地面的冲击力,将一张白纸铺在水平地面上,把排球在水里弄湿,然后让排球从规定的高度自由落下,并在白纸上留下球的水印.再将印有水印的白纸铺在台秤上,将球放在纸上的水印中心,缓慢地向下压球,使排球与纸接触部分逐渐发生形变直至刚好遮住水印,记下此时台秤的示数即为冲击力的最大值.下列物理学习或研究中用到的方法与该同学的方法相同的是( )
正确答案
解析
A、质点是一种理想化的模型,是采用的理想化的方法,故A错误;
B、交流电的有效值是根据电流的热效应来定义的,让交流和直流通过同样阻值的电阻,如果它们在同一时间内产生的热量相同,那么这一直流的数值就叫做这一交流的有效值,采用的是等效替代的方法,故B正确;
C、库仑利用扭秤实验测定静电力常量采用了放大法,故C错误;
D、探究合外力做功与速度变化的关系,采用了控制变量法,所以D错误.
考查方向
等效替代法
解题思路
通过白纸上的球的印迹,来确定球发生的形变的大小,从而可以把不容易测量的冲击力的最大值用球形变量的大小来表示出来,再通过台秤来测量相同的形变时受到的力的大小,这是利用等效替代的方法.
易错点
理解常用的物理思想方法.
知识点
17.根据现代广义相对论,黑洞是宇宙空间内存在的一种密度极大体积极小的天体,黑洞的引力很大,使得视界内的逃逸速度大于光速.若某刚好成为黑洞的天体半径R约为30km,已知光速c=3×108m/s,逃逸速度是第一宇宙速度的倍,则该黑洞表面的重力加速度约为( )
正确答案
解析
黑洞的第一宇宙速度根据万有引力提供向心力得:
解得:故A正确,BCD错误;
考查方向
万有引力定律及其应用
解题思路
第一宇宙速度是在星球表面绕星球做匀速圆周运动的速度,是最大的环绕速度,根据万有引力提供向心力列式求解黑洞表面的重力加速度.
易错点
任何物体(包括光子)都不能脱离黑洞的束缚,那么黑洞表面脱离的速度应大于光速,临界时有.