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1.下列有关电磁波和光现象的说法中正确的是( )
正确答案
解析
A、麦克斯韦建立了电磁场理论并预言了电磁波的存在,并指出电磁波的速度与光速相同;故A正确;
B、刮胡刀刀片的影子边缘模糊不清是光的衍射现象造成的;故B错误;
C、水的视深比实际深度浅是光的折射现象形成的;故C错误;
D、光导纤维内芯材料的折射率比外套材料的折射率大,使光在接触面上发生全反射;故D错误;
考查方向
解题思路
明确电磁波理论的建立以及麦克斯韦的贡献; 知道光的折射、干涉及衍射现象以及应用.
易错点
考查电磁波理论及光的性质,要注意明确光学在生产生活中的应用
2.物体甲、乙原来静止于光滑水平面上。从t=0 时刻开始,甲沿水平面做直线运动,速度随时间变化如图甲;乙受到如图乙所示的水平拉力作用。则在0-4s 的时间内( )
正确答案
解析
A、由图甲所示可知,物体A在0﹣2s内做匀减速直线运动,在2﹣4s内做反向的匀加速直线运动,整个过程加速度相等,由牛顿第二定律:F=ma可知,物体A受到的合力保持不变,故A错误;B、由乙图可知:乙所受的拉力先沿正向后沿负向,说明乙在0﹣2s内做加速度减小的加速运动,2﹣4s内沿原方向做加速度增大的减速运动,2s运动方向没有改变,2s末乙物体速度达到最大,故C错误,B正确.由图甲所示可知,物体A的速度先减小后增大,故D错误
考查方向
解题思路
根据图甲所示图象,判断A的加速度如何变化,然后由牛顿第二定律分析合力是否变化,再判断物体的速度变化情况.根据乙的受力情况,由牛顿第二定律分析其运动情况
3.近年来,我国的空间技术发展迅猛。实现目标飞行器成功交会对接便是一项重要的空间技术。假设有A、B 两个飞行器实现自动交会对接,对接成功后A、B 飞行器一起绕地球运行的轨道可视为圆轨道,轨道离地面高度约为R,,运行周期为T,引力常量为G,设地球半径为R,地面重力加速度为g。则( )
正确答案
解析
A、对接成功后,“神舟九号”飞船里的宇航员受到的重力不为零,靠重力提供向心力.故A错误.
B、根据,GM=gR2,r=,联立解得.故B错误.
C、飞船的线速度.故C正确.
D、根据得,.故D错误.
考查方向
解题思路
根据万有引力提供向心力,万有引力等于重力求出对接成功后,飞船的加速度和线速度.通过万有引力提供向心力求出地球的质量
易错点
关键掌握万有引力提供向心力和万有引力等于重力两个理论,并能灵活运用.
4.某次地震的震源O 离地面深度12 千米。假设该地震波中的某一种波为简谐横波。该波在地球中匀速传播的速度大小为4km/s,已知从t=0 时刻波源开始振动,该波沿x 轴正方向传播,某时刻刚好传到x=120m 处。如图所示,则( )
正确答案
解析
A、波向前传播的过程中,介质中所有质点都不随波向前迁移,故A错误.
B、位移大小相等的点势能相同.由简谐运动的对称性可得,除M点外与M点势能相同的质点有7个,故B错误.
C、由“上下坡”法可知,M点的速度方向沿y轴负向,正向平衡位置运动,速度增大,动能在增大,故C错误.
D、由图知波长为 λ=60m,该波的周期为 T==s=0.015s,从波传到x=120m处开始计时,经过t=0.06s,恰好完成了4个周期,波传播四个波长的距离,则位于x=360m处的质点开始振动,故D正确.
考查方向
解题思路
机械波传播的过程中介质中的质点不向前迁移.由图得到波长,求出周期,根据时间与周期的关系分析质点的加速度.由波的传播方向可判断质点的振动方向,从而分析质点的速度变化.势能相同的点位移大小相等.由x=vt求解波传播的距离
易错点
关键要掌握波的特点:质点不“随波逐流”,由波的传播方向,运用“上下坡”法判断质点的振动方向.能根据时间与周期的关系,分析质点的状态
5.如图所示,在游乐节目中,选手需要借助悬挂在高处的绳子飞越对面的高台上。 一质量m 的选手脚穿轮滑鞋以v0 的水平速度在水平地面M 上抓住竖直的绳开始摆动,选手可看作质点,绳子的悬挂点到选手的距离L,当绳摆到与竖直方向夹角θ 时,选手放开绳子,选手放开绳子后继续运动到最高点时,刚好可以水平运动到水平传送带A 点,不考虑空气阻力和绳的质量,取重力加速度g。下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
A、选手摆动过程中受重力和拉力,只有重力做功,机械能守恒;放手后只受重力,故机械能也守恒;故A错误;
B、对摆动过程,根据机械能守恒定律,有:
解得:v=
故B错误;
C、选手放手时,竖直分速度为:vy=vtsinθ,
则继续上升的高度为:.
则有:H=L(1﹣cosθ)+h1=L(1﹣cosθ)+;
故C正确;
D、根据平行四边形定则同样可以求出选手放手时水平方向上的分速度为vx=vtcosθ,也就等于选手到达水平传送带A点时速度大小,故D错误;
考查方向
解题思路
A、机械能守恒的条件是只有重力做功;
B、对摆动过程,根据机械能守恒定律列式分析即可;
C、根据平行四边形定则求出选手放手时竖直方向上的分速度,根据速度位移公式求出上升的高度,从而得出水平传送带A点相对水平面M的高度;
D、根据平行四边形定则求出选手放手时水平方向上的分速度,即为选手到达水平传送带A点时速度大小.
易错点
考查了机械能守恒定律、运动的合成分解和运动学公式,综合性较强,关键是理清运动过程,分解为水平和竖直分运动研究
7.以竖直向上为y轴正方向的平面直角系xOy,如图所示.在第一、四象限内存在沿x轴负方向的匀强电场E1,在第二、三象限内存在着沿y轴正方向的匀强电场E2和垂直于xOy平面向外的匀强磁场.现有一质量为m、电荷量为q的带正电小球从坐标原点O以初速度v0沿与x轴正方向成45°角的方向射出.已知两电场的电场强度E1=E=,磁场的磁感应强度为B,则( )
正确答案
解析
A、设小球在第一象限中的加速度为a,
由牛顿第二定律得:=ma
得到a=g,方向与v0的方向相反,
在第一象限中小球先匀减速运动再反向匀加速运动,所以
t1==,故A正确.
B、小球第一次经过y轴后,在第二、三象限内由qE=mg,电场力与重力平衡,故做匀速圆周运动.设轨迹半径为R.有
qv0B=
得:R=,
小球第二次经过y轴的坐标 y1=R=,故B错误.
若小球沿与x轴正方向成135°射出时小球的运动轨迹如图所示,有△y′=2R′
即=2
得:v=,故C错误;
t时间后第三次经过y轴,在第一、四象限内做类平抛运动,有
v0t′=gt2
得:t′=
小球第二次经过y轴与第三次经过y轴的距离为:
△y=v0t′=
小球第三次经过y轴的坐标y2=y1﹣△y=﹣,故D正确。
考查方向
解题思路
小球在第一象限中运动时,根据牛顿第二定律,可求出加速度大小与方向,再由运动学公式,即可求解小球离开O点后第一次经过y轴所用的时间;根据电场力与重力平衡,可知,粒子做匀速圆周运动,由牛顿第二定律,列式可得,半径关系.从而由粒子做平抛运动,运用运动学公式可得,每次经过y轴的坐标,从而即可求解;根据粒子做匀速圆周运动,由牛顿第二定律与几何关系可知,初速度的大小
易错点
菁优考查粒子在电场力作用下做类平抛运动,在磁场力作用下做匀速圆周运动,掌握处理的方法与规律,理解牛顿第二定律与几何的关系的应用.本题画出正确的运动轨迹是解题的关键之处.
6.如图所示,理想变压器的原副线圈匝数比为2:1,原线圈电路中串联了一只灯泡A,副线圈电路中并联了三只灯泡B、C、D,这四只灯泡完全相同,且电阻保持恒定,则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
AB、若A正常发光,则I1=IL,根据电流与匝数成反比知I2=2IL
副线圈中每个灯泡电流数:•2IL,则B、C、D一定比A暗,故AB错误;
C、根据P=I2R==,故C正确;
D、若A正常发光且两端电压为U,则I1=,I2=,输入电压为U0=U+U1=U+2U2=U+2I2=U+U=
故D正确.
考查方向
解题思路
若A正常发光,则I1=IL,根据电流与匝数成反比知I2=2IL,U1=2U2,结合欧姆定律和电路的串并联特点求解分析各项.
易错点
变压器的基本内容,明确电流电压、电流与匝数的关系,电表的示数为有效值
完成以下实验题:
8.某物理兴趣小组对一遥控电动小车的研究,进行了如下实验:
①用天平测出电动小车的质量为0.4kg;
②将电动小车、纸带和打点计时器按如图甲所示安装;
③接通打点计时器(其打点周期为0.02s);
④使电动小车以额定功率加速运动,达到最大速度一段时间后关闭小车电源,待小车静止时再关闭打点计时器(设小车在整个过程中小车所受的阻力恒定)。在上述过程中,打点计时器在纸带上所打的点迹如图乙、丙所示,图中O 点是打点计时器打的第一个点。
请你分析纸带数据,回答下列问题:
(1)该电动小车运动的最大速度为 m/s
(2)该电动小车运动过程中所受的阻力为 N
9.某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中,串联了一只2.5Ω 的保护电阻R0,实验电路如图所示,
(1)连好电路后,当该同学闭合电键,发现电流表示数为0,电压表示数不为0。检查各接线柱均未接错,接触良好且未发生短路;他用多用电表的电压档检查电路,把两表笔分别接a、b,b、c,d、e 时,示数均为0,把两表笔接c、d 时,示数与电压表示数相同,由此可推断故障是 。
(2)按电路原理图及用多用电表的电压档检查电路且把两表笔分别接c、d 时的实物电路图以画线代导线连接起来。
(3)排除故障后,该同学顺利完成实验,测定下列数据,根据数据在下面坐标图中画出U—I 图,由图知:电池的电动势为 V,内阻为 Ω。(保留三位有效数字)
正确答案
1.50 m/s ; f =1.6N
解析
(1)小车匀速运动时,牵引力等于阻力,此时速度最大,最大速度为:
v===1.50 m/s.
(2)匀减速运动阶段有:
根据牛顿第二定律有:
Ff=ma=﹣1.60 N
考查方向
解题思路
(1)相邻计数点的时间间隔为T=0.04s,间距最大的两点间速度最大,因此当小车匀速时速度最大;
(2)根据匀减速运动部分运用逐差法求出加速度大小,根据牛顿第二定律求出阻力;
易错点
题意明确实验原理,熟练应用运动学基础知识解决实验问题,注意基本公式的应用要点
正确答案
R断路;如图;1.50—1.58V;0.55—0.75Ω;坐标图
解析
(1)接c、d电压表示数为电源的电动势,说明此时电压表与电源相连,故其他部位是完好的,只能是R发生断路;
(2)先连接串联部分,依次将电源、电键、滑动变阻器、电流表连接,再将电压表并联在电源及定值电阻两端即可; 如图所示;
(3)由表中数据,描点连线,可得U﹣I图如下图所示;
图象与纵坐标的交点为电源的电动势,故电源的电动势约为1.5V;
图象的斜率表示内阻,则内电阻r=﹣2.5Ω=0.5Ω;
考查方向
解题思路
(1)用电压表测电路时,若示数为零,则说明所接部分没有断路;若有示数则说明所接部分内出现了断路;
(2)由原理图可画出实物图,注意在连线时不要交叉,同时要注意电表的正负接线柱;
(3)由描点法得出U﹣I图象,而图象与纵坐标的交点为电动势;图象的斜率表示电源的内电阻.
易错点
要注意电压表的接法,此种接法测出的是不是路端电压,而是滑动变阻器两端的电压;此时可将保护电阻等效为电源的内阻进行分析
随着机动车数量的增加,交通安全问题日益凸显.分析交通违法事例,将警示我们遵守交通法规,珍爱生命.某路段机动车限速为15m/s,一货车严重超载后的总质量为5.0×104kg,以15m/s 的速度匀速行驶.发现红灯时司机刹车,货车即做匀减速直线运动,加速度大小为5m/s2。 已知货车正常装载后的刹车加速度大小为10m/s2。
10.求此货车在超载及正常装载情况下的刹车时间之比.
11.求此货车在超载及正常装载情况下的刹车距离分别是多大?
12.若此货车不仅超载而且以20m/s 的速度超速行驶,则刹车距离又是多少?(设此情形下刹车加速度仍为5m/s2。)
正确答案
2:1;
解析
此货车在超载及正常装载情况下刹车时间之比
考查方向
解题思路
运用速度时间公式直接列式,然后联立方程组求解即可;
易错点
本题关键是对车的匀减速直线运动过程多次运用速度时间公式和位移时间公式列式,然后联立方程组求解
正确答案
货车在超载时的刹车距离是22.5m,正常装载情况下的刹车距离是11.25m
解析
超载时,刹车距离
正常装载时,刹车距离
显然,严重超载后的刹车距离是正常装载时刹车距离的两倍。
考查方向
解题思路
运用速度位移公式直接列式,然后联立方程组求解即可;
易错点
本题关键是对车的匀减速直线运动过程多次运用速度时间公式和位移时间公式列式,然后联立方程组求解
正确答案
40m
解析
货车在超载并超速的情况下的刹车距离
由此可见,超载超速会给交通安全带来极大的隐患。
考查方向
解题思路
根据速度位移公式直接列式求解即可.
易错点
本题关键是对车的匀减速直线运动过程多次运用速度时间公式和位移时间公式列式,然后联立方程组求解
如图所示,质量分别为m、2m 的物体a 、b 通过轻绳和不计摩擦的定滑轮相连,均处于静止状态。a 与水平面上固定的劲度系数为k 的轻质弹簧相连,Q 点有一挡板,若有物体与其垂直相碰会以原速率弹回,现剪断a、b 之间的绳子,a 开始上下往复运动,b 下落至P 点后,在P 点有一个特殊的装置使b 以落至P 点前瞬间的速率水平向右运动,当b 静止时,a 恰好首次到达最低点,已知PQ 长s0,重力加速度为g,b 距P 点高h,且仅经过P 点一次, b 与水平面间的动摩
擦因数为μ,a、b 均可看做质点,弹簧在弹性限度范围内,试求:
13.物体a 的最大速度。
14.物体b 停止的位置与P 点的距离。
正确答案
解析
绳剪断前,系统静止,设弹簧伸长量为
对a、b系统:
绳剪断后,物体a所受合外力为零时,速度最大,设弹簧压缩量为
对a物体:
由两个状态的弹性势能相等,由a与弹簧组成的系统机械能守恒得
解得
考查方向
解题思路
当弹簧弹力与a的重力相等时a的速度最大,由机械能守恒定律可以求出最大速度.
易错点
考查了求速度、时间、距离问题,分析清楚物体有难度过程,应用机械能守恒定律、动能定理即可正确解题
正确答案
;2s0﹣或.
解析
对b,整个运动过程运由动能定理
解得b在水平面上滑行的路程
讨论:①若b未到达挡板Q就在PQ上停止
则物块b停止的位置与P相距
②若b与挡板Q碰撞后,在PQ上运动到停止
则物块b停止的位置与P相距
考查方向
解题思路
当弹簧弹力与a的重力相等时a的速度最大,由机械能守恒定律可以求出最大速度.
易错点
考查了求速度、时间、距离问题,分析清楚物体有难度过程,应用机械能守恒定律、动能定理即可正确解题
如图所示(俯视),MN 和PQ 是两根固定在同一水平面上的足够长且电阻不计的平行金属导轨.两导轨间距为L=0.2m,其间有一个方向垂直水平面竖直向下的匀强磁场B1=5.0T.导轨上NQ 之间接一电阻R1=0.40Ω,阻值为R2=0.10Ω 的金属杆垂直导轨放置并与导轨始终保持良好接触.两导轨右端通过金属导线分别与电容器C 的两极相连.电容器C 紧靠准直装置b,b 紧挨着带小孔a(只能容一个粒子通过)的固定绝缘弹性圆筒.圆筒壁光滑,筒内有垂直水平面竖直向下的匀强磁场B2,O 是圆筒的圆心,圆筒的内半径r=0.40m。
15.用一个方向平行于MN 水平向左且功率恒定为P=80W 的外力F 拉金属杆,使杆从静止开始向左运动.已知杆受到的摩擦阻力大小恒为Ff=6N,求:当金属杆最终匀速运动时杆的速度大小及电阻R1 消耗的电功率?
16.当金属杆处于(1)问中的匀速运动状态时,电容器C 内紧靠极板的D 处的一个带正电的粒子经C加速、b 准直后从a 孔垂直磁场B2并正对着圆心O 进入筒中,该带电粒子与圆筒壁碰撞四.次.后恰好又从小孔 a 射出圆筒.已知该带电粒子每次与筒壁发生碰撞时电量和能量都不损失,不计粒子的初速度、重力和空气阻力,粒子的荷质比q/m=5×107(C/kg),则磁感应强度B2 多大(结果允许含有三角函数式)?
正确答案
v=5m/s,P1=40W;
解析
金属杆先做加速度变小的加速运动,最终以最大速度匀速运动.设杆匀速运动时速度为v,回路中的感应电流为I,杆受到的安培力大小为FA,电阻R1消耗的电功率为P1,则
,
综上得:
代入数据解得:
考查方向
解题思路
金属杆在功率恒定的外力F作用下,先做加速度变小的加速运动,后做匀速运动,匀速运动时,外力F与安培力、摩擦力平衡,推导出安培力的表达式,由平衡条件求出金属杆匀速运动时的速度大小;
易错点
金属杆的运动与汽车恒定功率起动类似,要会用动力学方法分析杆的运动情况.对于第2问,还可以研究带电粒子与圆筒碰撞n次的情况
正确答案
tan×10﹣3T,或tan×10﹣3T.
解析
设杆匀速运动时C两极板间的电压为U,带电粒子进入圆筒的速率为V、在磁场中作匀速圆周运动的半径为R,由于C与电阻R1并联。 (1分)
据动能定理有:
带电粒子在磁场中作匀速圆周运动:
故:
由于带电粒子与圆筒壁碰撞时无电量和能量损失,那么每次碰撞前后粒子速度大小不变、速度方向总是沿着圆筒半径方向,4个碰撞点与小孔a恰好将圆筒壁五等分,粒子在圆筒内的轨迹具有对称性,由5段相同的圆弧组成,设每段轨迹圆弧对应的圆心角为,则由几何关系可得:
有两种情形符合题意(如图所示):
(ⅰ)情形1:每段轨迹圆弧对应的圆心角为
解得:
即:
(ⅱ)情形2:每段轨迹圆弧对应的圆心角为
解得:
即:
考查方向
解题思路
带电粒子先经加速电场加速,由动能定理可求出带电粒子进入圆筒时的速率v,带电粒子与圆筒壁碰撞两次,恰好将圆筒壁三等分,由几何知识得每段轨迹圆弧对应的圆心角为60°,并求出轨迹的半径.带电粒子在圆筒内由洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律可求解B2.
易错点
金属杆的运动与汽车恒定功率起动类似,要会用动力学方法分析杆的运动情况.对于第2问,还可以研究带电粒子与圆筒碰撞n次的情况