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3.一物体放置在倾角为的斜面上,斜面固定于加速上升的电梯中,加速度为,如图所示.在物体始终相对于斜面静止的条件下,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
物体受力如图,正交分解有:
水平方向:FNsinθ=fcosθ ①
竖直方向:FNcosθ+fsinθ﹣mg=ma ②
故有:当θ一定时,a越大,斜面对物体的摩擦力、支持力都越大,故A错误,B正确;
当a一定时,θ越大,cosθ越小,sinθ越大,要使①②两个方程成立,必须有斜面对物体的正压力减小,斜面对物体的摩擦力增大,故C D错误.
考查方向
解题思路
对物体进行正确受力分析,然后根据其运动状态列方程:水平方向合外力为零,竖直方向合外力提供加速度.然后根据方程进行有关方面的讨论,在讨论时注意兼顾水平和竖直两个方向
易错点
这类动态变化问题,要正确对其进行受力分析,然后根据状态列出方程进行有关讨论。
4.如图所示,两根平行放置长度相同的长直导线a和b载有大小相同方向相反的电流,a受到的磁场力大小为F1,当加入一个与导线所在平面垂直的匀强磁场后,a受到的磁场力大小变为F2,则此时b受到的磁场力大小变为( )
正确答案
解析
:如图所示,
两根长直线,电流大小相同,方向相反.则a受到b产生磁场的作用力向左大小为F1,那么b受到a产生磁场的作用力向右大小为F1′,这两个力大小相等,方向相反.
当再加入匀强磁场时产生的磁场力大小为F0,则a受到作用力为F2=F1+F0,或F2=F1﹣F0
而对于b由于电流方向与a 相反,所以b受到作用力为F2′=F1+F0,或F2′=F1﹣F0,这两个力大小相等,方向相反.将F1=F2﹣F0,或F1=F2+F0 代入F2′=F1+F0,或F2′=F1﹣F0,可得,F2′=F2;故A正确,BCD错误;
故选:A
考查方向
解题思路
当两根通大小相同方向相反的电流时,a受到的一个F1磁场力,然后再加入一匀强磁场,则a受到F2磁场力.则此时b受到的磁场力大小与a相同,方向相反.
易错点
略
5.如图所示,点电荷Q形成的电场中有A、B两点,已知A的电势为-15V、B点的电势为-20V.则( )
正确答案
解析
A、由图可知,B点到Q的距离小,而A的电势为﹣15V,B点的电势为﹣20V,所以Q一定是负点电荷.故A错误;
B、由图可知,B点到Q的距离小,所以B点的电场强度大.故B错误;
C、A、B两点的电势差UAB=φA﹣φB=﹣15V﹣(﹣20)V=5V.故C正确;
D、点电荷的电势能:E=qφ,对于正检验电荷+q在A点时具有的电势能比在B点时大.故D错误.
考查方向
解题思路
(1)沿着电场线的方向电势逐渐降低,点电荷周围的等势面是一簇簇球面.根据这一规律判断a、b两点的电势.
(2)根据负电荷在电势高处电势能小、在电势低处电势能大,分析电势能的大小.
易错点
本题的关键知道沿着电场线的方向电势逐渐降低.以及掌握电场力做功的方法,直接运用W=qU计算,将q的正负,电势差的正负代入计算
1.在下列四个方程中,x1、x2、x3和x4各代表某种粒子. 以下判断中正确的是( )
①x1
② x2
③x3
④ x4
正确答案
解析
;;;通过上述的核反应方程可知,答案为C正确。
考查方向
解题思路
核反应方程的配平原则是质量数守恒和电荷数守恒
易错点
知道核反应方程的配平方法就可以做对
2.A与B是两束平行的单色光,它们从空气射入水中的折射角分别为βA、βB若βA>βB,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
A、通过光的折射情况来看介质对A光的折射率要小于B光,即假设A 为红光,B为紫光,所以A正确;光子能量与频率有关,B光子频率高,所以C错;且频率越高,越有可能发生光电效应,D错;根据光的干涉条纹的公式可知红光A的干涉条纹大于B,B错;
考查方向
解题思路
通过折射情况判断光的频率,然后假设为红光或紫光进行判断。
易错点
知道介质对光的折射率与光的频率有关,光子能量也与光的频率有关
7.如图所示,轨道是由一直轨道和一半圆轨道无缝对接组成的,一个小滑块从距轨道最低点B为h高度的A处由静止开始运动,滑块质量为m,不计一切摩擦。则( )
正确答案
解析
A、要使物体能通过最高点,则由mg=m可得:v=,从A到D根据机械能守恒定律得:mgh=mg2R+,解得h=2.5R,故A正确;
B、若h=2R,从A到C根据机械能守恒定律得:mgh=mgR+,在C点有:N=m,解得:N=2mg,故B错误;
C、若h=2R,小滑块不能通过D点,在CD中间某一位置即做斜上抛运动离开轨道,做斜抛运动,故C正确;
D、若要使滑块能返回到A点,则物块在圆弧中运动的高度不能超过C点,否则就不能回到A点,则则h≤R,故D正确.
故选ACD
考查方向
解题思路
物体进入右侧半圆轨道后做圆周运动,由圆周运动的临界条件可知物体能到达D点的临界值;再由机械能守恒定律可得出A点最小高度,分情况讨论即可.
易错点
机械能守恒定律与圆周运动的结合题目较为常见,在解题时一定要把握好竖直平面内圆周运动的临界值的分析
8.如图所示,理想变压器与电阻R、交流电压表V、交流电流表A按图甲所示方式连接,已知变压器的原副线圈的匝数比为 n1: n2=10:1,电阻R=10Ω。图乙是R两端电压u随时间变化的图象,Um=14.1V。则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
A、周期为0.02s,最大值为14.1V,所以,因此副线圈的电流为,A错;
B、由乙图可知,变压为的电压的有效值为10V,则输出端电流为=1A,根据电流关系可知,电流表的示数为:0.1A;故B正确;
C、电压表测量输出端的电压值,故电压为10V;故C错误;
D、电压之比等于匝数之比,故输入电压为10×10V=100V;变压器的输入功率P=UI=100×0.1W=10W;故D正确;
考查方向
解题思路
电压表、电流表的示数表示电压电流的有效值,原副线圈的电压比等于匝数之比,电流比等于匝数之反比,原线圈的电压决定副线圈的电压,副线圈的电流决定原线圈的电流.
6.图所示,在平面xy内有一沿水平轴x传播的简谐横波,波速为3.0m/s,频率为2.5Hz,振幅为4.0×10-2m。已知t = 0时刻P点质元的位移为y = 4.0×10-2m, Q点在P点右方0.9 m处,速度沿y轴负方向,下列判断准确的是( )
正确答案
解析
根据可知该机械波的。0.9m相当于0.75个波长即此刻Q点正好在平衡位置上,A错,B对;
根据同测法,Q点向y轴负方向向下,所以该机械波应该是沿着x正方向传播,C对,D错。
考查方向
解题思路
由v=可求得该波的波长,可得出PQ之间的距离与波长的关系,则可判断Q点的位移及振动方向.
易错点
波动类问题与振动类问题常常因为函数表达类似而导致混淆
9.一质量为m、电量为q的带电粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中作圆周运动,其效果相当于一环形电流,则此环形电流的电流强度I= .
正确答案
解析
粒子在磁场中匀速圆周运动,有 Bqv=m得:v=又v= 可得T=
所以 I==
考查方向
解题思路
带电粒子进入匀强磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律和向心力公式列式,求出带电粒子运动的速率,由v=求出周期,即可由I=求得等效电流I.
易错点
建立物理模型,关键要分析粒子匀速圆周运动所需要的向心力来源
10.为了探究合外力对物体做的功与物体动能的变化的关系,设置了如图a实验装置,木板倾斜构成斜面,斜面B处装有图b所示的光电门.
①图c,用10分度的游标卡尺测得挡光条的宽度d = cm.
②装有挡光条的物块由A处静止释放后沿斜面加速下滑.读出挡光条通过光电门的挡光时间t,则物块通过B处时的速度为 (用字母表示)
③测得A、B两处的高度差为H、水平距离L;已知物块与斜面的动摩擦因数为.为了完成实验,还必须知道的物理量是
④如果实验结论得到验证,则以上各物理量之间的关系满足:
H= (用字母表示)
正确答案
① 0.51
②
③当地重力加速度g
④
解析
(1)游标卡尺主尺读数为5mm,游标为0.1*1mm,所以宽度为0.51cm
(2)通过B点的瞬时速度为
(3)根据动能定理,其中带入则化简则H=,由上述推导可知,还需要知道的物理量为重力加速度g。
考查方向
解题思路
利用求瞬时速度的方法,求出滑块的瞬时速度,利用动能定理了列式求解
易错点
游标卡尺的读数以及动能定理的使用
11.为了测量某一未知电阻Rx的阻值,某实验小组找来以下器材:电压表(0~3V,内阻约3kΩ)、电流表(0~0.6A,内阻约0.5Ω)、滑动变阻器(0~15Ω,2A)、电源(E=3V,内阻很小)、开关与导线,并采用如图甲所示的电路图做实验。
①请按图甲所示的电路图将图乙中实物连线图补齐;
②图乙中,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P置于_____端。(选填“a”或“b”)
③闭合开关,缓慢调节滑动变阻器,得到多组电压表与电流表的读数,根据实验数据在坐标系中描出坐标点,请你完成U-I图线;
④根据U-I图可得,该未知电阻的阻值Rx=________。(保留2位有效数字)
⑤由于实验中使用的电表不是理想电表,会对实验结果造成一定的影响,则该小组同学实验测出的电阻值________Rx的真实值。(填“>”“<”或“=”)
⑥利用现有的仪器,为了更加精确地测量这个电阻的阻值,请你给该实验小组提出建议并说明理由:______________________________________________________。
正确答案
① 如图甲 ②a ③如图乙 ④ 5.0Ω (4.9Ω~5.1Ω均可)⑤大于
⑥采用电流表外接法,因为电阻阻值远小于电压表电阻。
解析
①根据电路图连接实物电路图,实物电路图如图所示;
②由图示电路图可知,闭合开关前,滑片应置于a端,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大;
③将偏离较远的点舍掉,连成直线如图:
④由图示U﹣I图象可知,待测电阻阻值RX==k≈5.0Ω;
⑤由电路图可知,电流表采用内接法,由于电流表的分压作用,所测电压偏大,由欧姆定律可知,电阻测量值大于真实值.
⑥由于==5,==600,>,电流表应采用外接法,电流表采用外接法可以减小实验误差.
考查方向
解题思路
①根据实验电路图连接实物电路图;
②闭合开关前,滑片应置于最大阻值处,根据电路图确定滑片的位置;
③将描出点连接起来(注意数据的处理);
④根据图象由欧姆定律求出电阻阻值;
⑤根据电路图与欧姆定律分析实验误差;
⑥根据待测电阻阻值与电表内阻的关系确定电流表的接法,从而改进实验.
易错点
在处理数据的时候,有些点要做取舍;根据题意确定滑动变阻器与电流表接法是正确连接实物电路图的关键;
如图所示,这是一个新型质谱仪的结构示意图。它主要是由加速电场、静电分析器和磁分析器组成。加速电场的电压为U。静电分析器中处于圆心为O1、半径相同的各点,其电场强度大小相等,方向沿半径指向圆心O1。磁分析器中存在以O2为圆心的四分之一圆周的扇形匀强磁场,其方向垂直纸面。磁场左边界与静电分析器的右边界平行。由离子源产生一个初速度为零的质量为m,电量为q的正离子。(不计重力)经加速电场加速后,从M点沿垂直于该点的场强方向进入静电分析器,沿半径为R的四分之一圆弧轨迹做匀速圆周运动,并从N点射出静电分析器。而后离子由P点沿着既垂直于磁分析器的左边界,平行纸面进入磁分析器中,最后离子沿垂直于磁分析器下边界的方向从Q点射出,并进入收集器。测量出Q点与圆心O2的距离为d
15.求静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小;
16.求磁分析器中磁场的磁感应强度B的大小和方向;
17.通过分析和必要的数学推导,请你说明如果离子的质量为2m,电荷量仍为q,其他条件不变,这个离子射出电场和射出磁场的位置是否变化。
正确答案
;
解析
离子在静电分析器中做匀速圆周运动,则;
粒子在加速度电场中加速,根据动能定理则,两式联立则
考查方向
解题思路
根据圆周运动知识判断电场力的方向,进而判断电场方向;
易错点
在经典分析仪器里主要靠电场力提供向心力,同时在磁场分析仪器里面又是靠洛伦兹力提供向心力。
正确答案
向外;
解析
离子在磁分析器中做匀速圆周运动,则,根据题意r=d,联立上式则根据左手定则,磁场方向应该垂直纸面向外。
考查方向
解题思路
根据离子的圆周运动条件,判断磁场的大小和方向;
易错点
在经典分析仪器里主要靠电场力提供向心力,同时在磁场分析仪器里面又是靠洛伦兹力提供向心力。
正确答案
仍从N点射出,但不能从Q点射出
解析
设质量为2m的离子经过电场加速,设速度为,则,根据比较两个式子可知,新离子进入电场时与O1的距离认为R,新离子如果在电场中做半径为R的匀速圆周运动,则向心力向心力,因此可知,该离子所受电场力,恰好等于向心力,因此该离子可以在静电分析器中做半径为R的匀速圆周运动,从N点射出。由,其中可知,离子在磁分析器中做匀速圆周运动的半径,与离子的质量有关,所以不能沿原来的轨迹从Q点射出磁场。
考查方向
解题思路
结合几何关系判断
易错点
在经典分析仪器里主要靠电场力提供向心力,同时在磁场分析仪器里面又是靠洛伦兹力提供向心力。
太阳现正处于主序星演化阶段。它主要是由电子和、等原子核组成。维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应,核反应方程是释放的核能,这些核能最后转化为辐射能。根据目前关于恒星演化的理论,若由于聚变反应而使太阳中的核数目从现有数减少10%,太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段。为了简化,假定目前太阳全部由电子和核组成。
18.为了研究太阳演化进程,需知道目前太阳的质量M。已知地球半径R=6.4×106 m,地球质量m=6.0×1024 kg,日地中心的距离r=1.5×1011 m,地球表面处的重力加速度 g=10 m/s2 ,1年约为3.2×107 秒,利用所给的数据试估算目前太阳的质量M。
19.已知质子质量mp=1.6726×10-27 kg,质量mα=6.6458×10-27 kg,电子质量 me=0.9×10-30 kg,光速c=3×108 m/s。求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能。
20.又知地球上与太阳垂直的每平方米截面上,每秒通过的太阳辐射能E0=1.35×103 W/m2。试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命。(估算结果只要求一位有效数。
正确答案
M=2×1030 kg
解析
估算太阳的质量M
设T为地球绕日心运动的周期,则由万有引力定律和牛顿定律可知,地球表面处的重力加速度 ,,以题给数值代入,得 M=2×1030 kg
考查方向
解题思路
首先利用万有引力提供向心力建立方程估算太阳的质量,利用核反应中的质量亏损求核能。
易错点
在应用万有引力的应用解决天体问题时要注意运算量一般都比较大;而质能方程的计算,计算数字有通常很小,两者容易造成计算上的失误
正确答案
△E=4.2×10-12 J
解析
根据质量亏损和质能公式,该核反应每发生一次释放的核能为:△E=(4mp+2me-mα)c2,代入数值,得:△E=4.2×10-12 J。
考查方向
解题思路
首先利用万有引力提供向心力建立方程估算太阳的质量,利用核反应中的质量亏损求核能。
易错点
在应用万有引力的应用解决天体问题时要注意运算量一般都比较大;而质能方程的计算,计算数字有通常很小,两者容易造成计算上的失误
正确答案
1百亿年
解析
根据题给假设,在太阳继续保持在主序星阶段的时间内,发生题中所述的核聚变反应的次数为 ,因此,太阳总共辐射出的能量为,E=N·△E,设太阳辐射是各向同性的,则每秒内太阳向外放出的辐射能为:ε=4πr2E0 。所以太阳继续保持在主星序的时间为由以上各式解得:t=1×1010年=1百亿年。
考查方向
解题思路
首先利用万有引力提供向心力建立方程估算太阳的质量,利用核反应中的质量亏损求核能。
易错点
在应用万有引力的应用解决天体问题时要注意运算量一般都比较大;而质能方程的计算,计算数字有通常很小,两者容易造成计算上的失误
如图所示。两金属杆ab和cd长均为l = 0.5m,电阻均为R = 8.0Ω,质量分别为M = 0.2kg和 m = 0.1kg,用两根质量和电阻均可忽略的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路,并悬挂在水平、光滑、不导电的圆棒两侧。两金属杆都处在水平位置,整个装置处在一个与回路平面相垂直向内的匀强磁场中,磁感应强度为B=2T。若整个装置从静止开始到金属杆ab下降高度h=5.0m时刚好匀速向下运动。(g=10m/s2)求
12.ab杆匀速运动时杆上的电流方向和a、b两点电势谁高谁低
13.ab杆匀速运动的速度vm
14.ab杆到达匀速运动之前产生的热量
正确答案
从a到b,b点电势高
解析
磁场方向垂直纸面向里, 当ab匀速下滑时,ab中的感应电动势:E1=BLvm 电流方向由a→b.电势b点高,cd中的感应电动势:E2=BLvm,方向由d→c.
考查方向
解题思路
金属杆ab匀速向下运动,cd匀速向上运动,两者都切割磁感线产生感应电动势,求出感应电动势和感应电流,再求出安培力,根据平衡条件,分别对两杆研究求出速度.
易错点
电磁感应与力平衡知识的综合,关键在于安培力的分析和计算.判断物体的运动规律然后列式求解。
正确答案
4m/s;
解析
回路中电流方向由a→b→d→c,大小为,ab受到的安培力向上,cd受到的安培力向下,大小均为FA,对ab有 T+FA=Mg,对cd有 T=FA+mg 或 2 FA=(M-m)g 解得vm=4m/s
考查方向
解题思路
金属杆ab匀速向下运动,cd匀速向上运动,两者都切割磁感线产生感应电动势,求出感应电动势和感应电流,再求出安培力,根据平衡条件,分别对两杆研究求出速度.
易错点
电磁感应与力平衡知识的综合,关键在于安培力的分析和计算.判断物体的运动规律然后列式求解。
正确答案
从a到b,b点电势高;4m/s;1.3J
解析
ab杆到达匀速运动之前产生的总热量为Q总,有 ab杆到达匀速运动之前产生的热量QR, 得 。
考查方向
解题思路
金属杆ab匀速向下运动,cd匀速向上运动,两者都切割磁感线产生感应电动势,求出感应电动势和感应电流,再求出安培力,根据平衡条件,分别对两杆研究求出速度.
易错点
电磁感应与力平衡知识的综合,关键在于安培力的分析和计算.判断物体的运动规律然后列式求解。