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1.物理学发展的过程中,许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。对以下几位物理学家所作科学贡献的表述中,与事实不相符的是 ()
正确答案
解析
亚里士多德认为“两个从同一高度自由落下的物体,重的物体比轻的物体下落快”故C选项正确。其他选项均符合历史事实。
考查方向
解题思路
熟记物理学史的相知识。
易错点
对物理学史记忆不牢固。
知识点
3. 2013年6月13日神舟十号与天官一号完成自动交会对接。可认为天宫一号绕地球做匀速圆周运动,对接轨道所处的空间存在极其稀薄的空气,则下面说法正确的是 ()
正确答案
解析
A选项,失重是指物体与地面没有挤压力,而出现的一种“失去重力或引力”的假象,万有引力任然存在,且一直存在不可能消失。
B选项,第一宇宙速度是卫星围绕中心天体运动的最大运行速度(环绕速度),要实现对接,两者运行速度必须小于第一宇宙速度,如果速度(注意:这里说的是速度不是运行速度)介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间,卫星会做离心运动,而不处于稳定状态,不利于对接,故错误。
C选项,如果不加干预,在稀薄的大气层下,由于的阻力的原因,天宫一号的运行速度逐渐减小(注意:这个速度减小指运行速度瞬时性的减小,在近心运动的过程中速度会增大),导致万有引力大于向心力,而做近心运动,故天宫一号的轨道高度将缓慢降低,故错误。
D选项,由C可知,由于天宫一号运行轨道降低,根据公式v=,可知天宫一号的运行速度增大,故动能增大;天宫一号的轨道高度将缓慢降低过程中,引力势能做正功,大气阻力做负功,所以根据动能定理:W万有引力-W大气阻力=Ek2-Ek1>0,故选项D正确。
考查方向
1、考查天体运动中加速度、速度、周期、角速度与距离的关系
2、考查第一宇宙速度的的定义:最大的环绕速度,也是最小的发射速度,及其计算 。
3、考查失重状态的定义及判断。
4、考查物体做离心或近心运动的条件:当合外力F合外力>时,物体做近心运动,当合外力F合外力<时,物体做离心运动。
5、考查引力势能在卫星做离心或近心运动过程中的变化,及动能定理。
解题思路
1、理解失重状态的物理条件,根据物体与地面间挤压力为零的特点解题。
2、根据第一宇宙速度的的定义:最大的环绕速度,也是最小的发射速度,判断天宫一号的运行速度。
3、根据物体做离心运动与近心运动的条件解题。
4、根据动能定理判断天宫一号的动能变化,即速度大小变化。
易错点
1、对第一宇宙速度的定义模糊不清。
2、对失重状态含义理解不到位。
3、对物体做离心运动与近心运动的条件不清楚。
知识点
4.如图所示,平行于y轴的长为2R的导体棒以速度v向右做匀速运动,经过由两个半径均为R的半圆和中间一部分长为2R、宽为R的矩形组合而成的磁感应强度为B的匀强磁场区域。导体棒中的感应电动势E与导体棒的位置x关系的图象是()
正确答案
解析
0~R阶段E=BL有效v,根据几何知识可知:L有效=2,所以E=2Bv,由几何知识可知,该图像是圆心在x轴上的一段圆弧,故A选项正确。
考查方向
1、考查导体棒切割磁感线的模型,考查动生电动势的求解。
2、考查根据函数关系选择函数图像。
解题思路
1、首先应该求出导体棒在0~R阶段切割磁感线的有效长度的表达式。根据动生电动势公式E=BLv。
2、根据动生电动势公式E=BLv求出电动势与x的函数关系,再根据几何知识,判断E随x的变化关系图像。
易错点
根据动生电动势公式E=BLv求解时,容易忽略L是导体切割磁感线的有效长度。
知识点
5.近年许多电视台推出户外有奖冲关的游戏节目,如图所示(俯视图)是某台设计的冲关活动中的一个环节。要求挑战者从平台A上跳到以O为转轴的快速旋转的水平转盘上而不落入水中。已知平台到转盘盘面的竖直高度为1.25 m,平台边缘到转盘边缘的水平距离为1 m,转盘半径为2m,以12.5 r/min的转速匀速转动,转盘边缘间隔均匀地固定有6个相同障碍桩,障碍桩及桩和桩之间的间隔对应的圆心角均相等。若某挑战者在如图所示时刻从平台边缘以水平速度沿 AO方向跳离平台,把人视为质点,不计桩的厚度,g取10 m/s2,则能穿过间隙跳上转盘的最小起跳速度为 ()
正确答案
解析
由图可知转盘间隙对应的圆心角θ=,因此人穿过间隙的最长时间tm==0.4s,故最小起跳速度v==2.5m/s,故C选项正确。
考查方向
1、考查匀速圆周运动角速度的表达式:
2、考查平抛运动,运动的合成与分解。
解题思路
1、首先分析人所做运动的类型;根据平抛运动中运动的分解求解;只需要计算水平方向的运动。
2、根据角速度的表达式:ω=计算出人穿过间隙的最长时间tm
3、根据平抛运动在水平方向上的计算公式:x=vt,计算出人的最小起跳速度。
易错点
1、对题意理解不清楚。
2、对人的运动类型分析不够清楚。
知识点
2.在匀强磁场中有一不计电阻的矩形线圈,绕垂直磁场的轴匀速转动,产生如图甲所示的正弦交流电,把该交流电接在图乙中理想变压器的A、B两端,电压表和电流表均为理想电表,Rt为热敏电阻(温度升高时其电阻减小),R为定值电阻。下列说法正确的是 ()
正确答案
解析
A选项,在t=0.01s末,由图可知电压为零,所以磁通量变化率为0,所以矩形线圈平面与磁场方向垂直,故错误。
B选项,交变电压的瞬时表达式: u=umsin ωt(V),由题可知um=36,T=0.02s,ω=,代入数据得u=36sin100πt,故错误。
C选项,V1测变压器的输入电压,V2测Rt的电压,由于输出电压不变,当Rt的温度升高时,电阻变小,Rt的分得的电压减小,故V2的示数减小;由于V1测输入电压,稳定不变,故电压表V1、V2示数的比值变大,故错误。
D选项,变压器中输出电压不变,当Rt的温度升高时,线路中总电阻变小,总电流变大,导致变压器的输入电流变大,又因为输入电压不变,故输出功率P=IU变大,故D选项正确。
考查方向
1、考查导线框在磁场中旋转时产生交变电压的情况:当矩形线圈平面与磁场方向平行时,磁通量变化率最小,瞬时感应电动势为零;矩形线圈平面与磁场方向垂直时,磁通量变化量最大,瞬时感应电动势最大。
2、考查理想变压器中原副线圈中电压、电流与匝数的关系:U1:U2=n1:n2,I1:I2=n2:n1;及理想变压器的特点:副线圈电压由原线圈决定,一般稳定不变,原线圈电流由副线圈决定,随副线圈电流增大而增大。
3、考查根据交变电压的图像写出交变电压的表达式。
4、考查热敏电阻的电阻大小随温度变化关系。
解题思路
1、首先应该清楚导线框在磁场中旋转时产生交变电压的特点。
2、清楚理想变压器的特点:副线圈电压由原线圈决定,一般稳定不变,原线圈电流由副线圈决定,随副线圈电流增大而增大。
易错点
1、对电压表V2测量的电压混淆,容易误认为是测的变压器的输出电压。
2、我认为热敏电阻的电阻大小随温度升高而增大。
3、对理想变压器中电压、电流的决定性模糊不清。
知识点
7. 如图所示,一质量为m的小球套在光滑竖直杆上,轻质弹簧一端固定于O点,另一端与该小球相连。现将小球从A点由静止释放,沿竖直杆运动到B点,已知OA长度小于OB长度,弹簧处于OA、OB两位置时弹力大小相等。在小球由A到B的过程中()
正确答案
解析
A选项,当弹簧与直杆垂直时,小球合外力等于重力,加速度等于g,当小球继续下落时直到,弹簧变为原长时,小球合外力等于重力,加速度g,故A选项正确。
B选项,弹簧的功率P=Fv,当P=0时,即F=0或者v=0。从小球下落开始到B点弹簧仅有一次变为原长F=0,此时P=0。第一阶段:小球从A点到弹簧与直杆垂直时,弹簧弹力做负功,但重力大于弹力在竖直方向生的分力,小球向下加速运动;第二阶段:小球从弹簧与直杆垂直到弹簧变为原长时,弹力重力均做正功,速度增大;第三阶段:小球从弹簧变为原长再到B点弹力做负功,重力做正功,但弹力在竖直方向的的分力任小于重力,故小球做加速运动;即小球从A点到B点速度一直增加,不可能为零。故弹簧的功率P=Fv为零的位置仅有一个,故错误。
C选项,由于在A、B两点弹簧弹力大小相等,因此弹簧的变化量相等,即弹簧的弹性势能不变,弹力对小球不做功,所以弹簧弹力对小球所做的正功等于小球克服弹簧弹力所做的功,故正确。
D选项,由B选项可知弹力在第二阶段做正功,在第一、第三阶段做负功,如图所示,AC=CD,即只需判断DE和EB段的大小关系,弹簧从D到E,E到B,弹簧的变化量相同设为x,所以有x=DEcosθ1,x=EBcosθ2,即DEcosθ1=EBcosθ2,因为θ1>θ2,DE>EB,故不相等,错误。
考查方向
1、考查物体所受合外力及其受力分析。
2、考查弹簧弹力:F=kx
3、考查弹性势能的转化,及动能定理。
4、考查瞬时功率的公式P=Fv。
解题思路
1、首先分析小球在运动过程中所受合外力,判断合外力等于重力的位置个数。
2、根据瞬时功率公式P=Fv判断功率为零的位置个数。
3、根据动能定理判断弹簧弹力做功与小球克服弹力做功的大小关系。
易错点
1、对小球合外力的分析不到位。
2、对弹性势能的转化,及能量守恒定律分析不到位。
知识点
8.有一系列斜面,倾角各不相同,它们的底端都在O点,如图所示。有一系列完全相同的滑块(可视为质点)从这些斜面上的A、B、C、D……点同时由静止释放,下列判断正确的是()
正确答案
解析
A选项,当滑块到达O点的速率相同时,根据动能定理:mv2=mgh,滑块的高度相同,即都在同一水平线上,A选项正确,B错误。
C选项,滑块到达O点的时间相同时,根据匀加速运动公式x=gsinθt2(x表示A、B、C、D……各点到圆心的距离),因为时间相同,设gt2=A,所以x=Asinθ,由几何知识可知,A、B、C、D……各点在,以(0,A)为圆心,A为半径的圆上,故C选项正确。
D选项,斜面与这些滑块间有相同的动摩擦因数时,各滑块损失的机械能等于物体客服摩擦力做功相等,即W=fx=mgxcosθ,xcosθ相等,又因为xcosθ表示斜面在水平面的投影长度,所以A、B、C、D……各点水平面的投影长度,故在同一竖直线上,D选项正确。
考查方向
1、考查斜面上物体沿斜面下滑的物理模型。
2、考查动能定理。
3、考查匀加速直线运动的基本公式
解题思路
1、当滑块到达O点的速率相同时,根据动能定理判断滑块是否在同一高度上。
2、根据匀加速运动公式计算出A、B、C、D……各点到圆心的距离与斜面倾角的关系,再根据几何知识判断A、B、C、D……各点的位置关系。
3、根据物体克服摩擦力做功的公式计算出位移与倾角的关系。
易错点
对物理公式对应几何关系时不清楚。
知识点
6.如图所示,K、L、M为一个静电场中的三个相距很近的等势面,一带电粒子射入此静电场中后依a→b→c→d→e轨迹运动。已知电势φK<φL<φM,下列说法中正确的是 ()
正确答案
解析
A选项,由图可知该等势面是由两正、负点电荷形成的,又因为φK<φL<φM,电势沿电场线方向逐渐降低,故如图所示,左边是负电荷,右边时正电荷,由此可判断粒子带正电。
B选项,在bc段做粒子所受静电力方向与粒子的运动方向相反,故粒子做减速运动,故B选项正确。
C选项,由于粒子只受电场力,从b到c再到d,根据动能定理,由于b、d处于同一等势面上,电场力不做功,故动能大小不变,即速度大小不变,但速度的方向不同,故错误。
D选项,粒子从a到b到c过程中,电场力做负功,电势能增加,动能减小;粒子从c到d到e过程中,电场力做正功,电势能减小,动能增加,故c点电势能最大,选项D正确。
考查方向
1、考查正负电荷在真空中,电场、电势的分布。
2、考查电势沿电场线的变化规律:电势沿着电场线降低。
3、考查物体做加速、减速运动的条件:当合外力的方向与速度方向相同时,做加速运动;当合外力的方向与速度方向相反时,做减速运动。
4、考查速度的矢量性问题,当选项中有“速度相同”时,一定要判断速度的方向是否相同。
5、考查电场力做功与电势能之间的变化关系。
解题思路
1、根据φK<φL<φM判断正、负点电荷的分布情况。
2、根据物体做加速、减速运动的条件,判断物体做加速运动还是减速运动。
3、根据电场里做功与电势能之间的转换关系,判断粒子在运动过程中电势能的变化。
易错点
1、速度是矢量,既有方向又有大小,在判断“速度相同”时,容易忽略速度的方向问题。
2、对物体做加速、减速运动的条件不清楚。
3、对电场力做功与电势能之间的变化关系不清楚。
知识点
9.某活动小组利用图甲装置验证机械能守恒定律。钢球自由下落过程中,先后通过光电门A、B,计时装置测出钢球通过A、B的时间分别为tA、tB。用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度。测出两光电门间的距离为h,钢球直径为D,当地的重力加速度为g。
(1)用20分度的游标卡尺测量钢球的直径,读数如图乙所示,钢球直径为D= cm 。
(2)要验证机械能守恒,只要比较 。
A.D2()与gh是否相等
B.D2()与2gh是否相等
C.D2()与gh是否相等
D.D2()与2gh是否相等
(3)钢球通过光电门的平均速度 (选填“>”或“<”)钢球球心通过光电门的瞬时速度,由此产生的误差 (选填“能”或“不能”)通过增加实验次数减小。
正确答案
(1)0.950 (2)D (3)< 不能
解析
(1)读数:20分度游标卡尺的精度为0.05,整刻度为9mm,游标尺第10格对准,所以读数=9mm+10×0.05mm=9.50mm=0.950cm。
(2)根据机械能守恒有:mvB2=mgh+mvA2,因为vB= ,vA=,所以=2gh+,所以D2(-)=2gh,故选D
(3)设小球上、下边缘经过光电门的瞬时速度分布为v0,vt,小球圆心通过光电门的瞬时速度为v,所以平均速度v平均=,根据vt2-v2=v2-v02=2as,所以v=,根据做差法,v2-v平均2=>0,所以v-v平均>0,所以钢球球心通过光电门的瞬时速大于钢球通过光电门的平均速度。此误差是系统误差不可以通过增加实验次数减小。
考查方向
1、考查游标卡尺的读数:若用x表示由主尺上读出的整毫米数,K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数,则记录结果表达为(x+K×精确度)mm。
2、考查机械能守恒的表达式。
3、考查平均速度的公式: ,及中间位移的速度的计算。
4、考查系统误差与偶然误差的特点。
解题思路
1、首先看游标卡尺的格数,明确游标卡尺的精确度,读出整刻度,再加上游标尺对准格数乘以精度,得到读数。
2、根据机械能守恒的基本表达式,写出验证机械能守恒的表达式。
3、设出小球上边缘,下边缘及小球中心通过光电们的瞬时速度,根据平均速度及中间位移速度公式,比较大小。
易错点
1、读数时容易误认为游标尺的左边缘所对刻度为整刻度,应该是游标尺的0刻度所对刻度是整刻度。
2、容易误认为系统误差可以通过增加实验次数减小。
知识点
10.某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片、苹果制作了水果电池,他们想通过实验的方法测量这种电池的电动势E和内阻r。现有如下实验器材:多用电表一个;高阻值电阻箱R一个;保护电阻R0一只;导线开关若干;
(1)如图甲,已知锌比铜活泼,所以锌片失电子作负极,铜片得电子作正极。为了估计此苹果电池的电动势,某同学直接使用多用电表直流电压挡测量,则应将红表笔 片(填“铜”或“锌”)连接。通过上网查看可知水果电池的内阻与水果的种类、两电极之间的距离及电极面积大小有关,一般在几百至几千欧姆之间。为了估测此苹果电池的内阻, (填“能”或“不能”)使用多用电表的欧姆挡进行初步测量。
(2)由于缺少电流表与电压表,研究小组仍然使用多用表进行实验,某同学连接如乙图的实验电路,将多用电表当电流表使用(不计其内阻)。调节电阻箱R可测得多组多用电表读数I,为了减少偶然误差,该同学作—R图象进行数据处理.如果图象的斜率为k,截距为b,则由图象可得该苹果电池的电动势E= ,内阻r = 。(用k、b和R0表示)
正确答案
(1)铜,不能(2),
解析
(1)多用电表的电流是从红表笔流入,黑表笔流出,铜片做正极,故红表笔应该接铜片;当多用电表当欧姆表使用时,内部接有电源,苹果电池也有电势差,故不能使用多用电表的欧姆档测此苹果电池的内阻。
(2)根据欧姆定律有:E=I(R0+R+r),所以=+R,所以k=,b=,得出E=,r=-R0。
考查方向
1、考查测电源电动势及内阻。
2、考查多用电表的使用:多用电表的电流总是从红表笔进,黑表笔出。
3、考查根据实验作图分,根据斜率、截距求相关物理量。
解题思路
1、根据多用电表电流流向判断红表笔接铜片还是锌片。
2、根据多用电表欧姆档时内部电路结构分析能否直接测水果电池电动势。
3、根据欧姆定律E=I(R0+R+r)写出与R的函数关系式,根据关系式判断的截距与斜率的表达式求解相关物理量。
易错点
1、对多用电表的使用方法不清楚及多用电表内部电路图结构不清楚。
2、对对根据图像求物理量类题型,方法掌握不到位。
知识点
11.为了测试某汽车的刹车性能,驾驶员驾驶汽车以108km/h的速度在干燥的平直公路上匀速行驶,某时刻驾驶员收到刹车指令,经过一段短暂的反应时间后开始刹车,当车停止后,经测量发现,从驾驶员接到刹车指令到车停下来,汽车行驶的距离为90m。若用同样的方法测试该汽车在雨天的刹车性能,则汽车需要行驶156m的距离才能停下来。已知雨天时轮胎与地面间的动摩擦因数为轮胎与干燥地面间动摩擦因数的一半,若两次刹车过程中驾驶员的反应时间相同,试求该驾驶员的反应时间。
正确答案
t0=0.8s
解析
设路面干燥时,汽车与地面的动摩擦因数为,刹车时汽车的加速度大小为a,汽车运动的总位移s1,反应时间为t,由牛顿第二定律和运动学公式得
①
②
式中,m和分别为汽车的质量和刹车前的速度。
设在雨天行驶时,汽车与地面的动摩擦因数为,依题意有
= ③
设在雨天行驶时汽车刹车的加速度大小为a,汽车运动的总位移s1,由牛顿第二定律和运动学公式得
④
⑤
联立①②③④⑤式并代入题给数据得t=0.8s
考查方向
1、考查牛顿第二运动定律。
2、考查匀加速直线的基本公式
解题思路
1、根据牛顿第二运动定律求出汽车刹车的减速度大小。
2、根据匀减速运动的基本公式求解该驾驶员的反应时间。
易错点
1、对题意理解不到位。
2、对基本公式记忆不熟。
知识点
12.如图甲所示,有一磁感应强度大小为B、垂直纸面向外的匀强磁场,磁场边界OP与水平方向夹角为θ=45°,紧靠磁场右上边界放置长为L、间距为d的平行金属板M、N,磁场边界上的O点与N板在同一水平面上,O1、O2为电场左右边界中点。在两板间存在如图乙所示的交变电场(取竖直向下为正方向)。某时刻从O点竖直向上以不同初速度同时发射两个相同的质量为m、电量为+q的粒子a和b。结果粒子a恰从O1点水平进入板间电场运动,由电场中的O2点射出;粒子b恰好从M板左端边缘水平进入电场。不计粒子重力和粒子间相互作用,电场周期T未知。求:
(1)粒子a、b从磁场边界射出时的速度va、vb;
(2)粒子a从O点进入磁场到O2点射出电场运动的总时间t;
(3)如果金属板间交变电场的周期T=,粒子b从图乙中t=0时刻进入电场,求要使粒子b能够穿出板间电场时E0满足的条件。
正确答案
(1)
(2) t=
(3)
解析
(1)如图所示,粒子a、b在磁场中匀速转过90o,平行于金属板进入电场,
由几何关系可得:,
由牛顿第二定律可得
解得:
(2)粒子a在磁场中运动的轨迹如图所示
在磁场运动的周期为
在磁场运动的时间:
粒子在无电磁场区域做匀速直线运动,所用的时间为
在电场中运动时间为
a粒子全程运动的时间为t= t1+t2+t3=
(3)粒子在磁场中运动的时间相同,a、b同时离开磁场,
a比b进入电场落后的时间为,故粒子b在t=0时刻进入电场,而粒子a在时刻进入电场。
由于粒子a在电场中从O2射出,在电场中竖直方向位移为0,故a在电场中运动的时间ta是周期的整数倍,由于vb=2va,b在电场中运动的时间是,可见b在电场中运动的时间是半个周期的整数倍,即 故
粒子b在内竖直方向的位移为
粒子在电场中的加速度
由题知 粒子b能穿出板间电场应满足ny≤d
解得
考查方向
1、考查带电物体在交变电场、磁场的复合场中的运动模型。
2、考查带分析电物体在磁场中的匀速圆周运动轨迹及其基本公式计算。匀速圆周运动的基本公式:
3、考查带电粒子在平行板电容器间的类平抛运动及其基本公式
解题思路
1、首先根据几何知识求出带电粒子在磁场中匀速圆周运动的半径,再根据公式:求出粒子出磁场的速度。
2、分析粒子从O出发到从O2离开各阶段的运动类型,根据各阶段的基本公式求解各阶段的时间,得到总时间。
3、对于带电粒子在交变电场中的运动应该先分析带电粒子在一个周期内的运动类型,及运动轨迹,再根据粒子运动轨迹的周期性求解。
易错点
1、对粒子在磁场中的运动类型及轨迹分析不清楚。
2、对公式的选择模糊不清。
3、对粒子在交变电场中的运动轨迹分析不到位。