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3.如图所示,一幼儿园小朋友在水平桌面上将三个形状不规则的石块成功叠放在一起,受到老师的表扬。下列说法正确的是( )
正确答案
解析
A、石块b对a的支持力与其对a的静摩擦力的合力,跟a受到的重力是平衡力,故A错误;
B、由A分析可知,故B错误;
C、以三块作为整体研究,则石块c不会受到水平桌面的摩擦力,故C错误;
D、选取ab作为整体研究,根据平衡条件,则石块c对b的作用力与其重力平衡,则块c对b的作用力一定竖直向上,故D正确;
考查方向
解题思路
根据平衡条件,依据相互作用力的内容,及力的合成与分解方法,并依据摩擦力产生条件,求解。
易错点
平衡力与相互作用力的区别,分析a时,不能丢掉b对a的静摩擦力。
1.下列问题的研究应用了极限思想方法的是( )
正确答案
解析
A、在不考虑带电体的大小和形状时,常用点电荷代替带电体,为建立理想化的物理模型法,故A错误;
B、在研究复杂电路时,可用总电阻代替所有电阻产生的效果运用了等效替代法,故B错误;
C、为研究某一时刻或某一位置时的速度,我们采用了取时间非常小,即让时间趋向无穷小时的平均速度作为瞬时速度,即采用了极限思维法,故C正确.
D、在探究加速度与力和质量的关系时,先保持质量不变研究加速度与力的关系,再保持力不变研究加速度与质量的关系,运用了控制变量法,故D错误;
考查方向
解题思路
正确理解点电荷的抽象条件,等效替代法、控制变量法的物理思想与极限思想方法区别。
易错点
对所研究的物理问题方法的理解;
4.某重型气垫船,自重达5.0×105 kg,最高时速为108km/h,装有额定输出功率为9000kW的燃气轮机。假设该重型气垫船在海面航行过程所受的阻力Ff与速度v满足Ff =kv,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
A、气垫船的最高速度为在额定输出功率下以最高时速航行时,根据P=Fv得:气垫船的牵引力,此时匀速运动,由P=Fv知,在速度达到最大前,,即气垫船的最大牵引力大于.故A错误;
B、气垫船以最高时速匀速运动时,气垫船所受的阻力为,根据f=kv得:
故B正确;
CD、以最高时速一半的速度匀速航行时,气垫船所受的阻力为,此时气垫船发动机的输出功率为,故C、D错误;
考查方向
解题思路
气垫船以额定功率启动,当阻力等于牵引力时,速度最大,根据P=Fv求解牵引力,再根据f=kv求解k值,当速度为最高速的一半时,根据求解此时的牵引力,再根据求解此时的输出功率。
易错点
阻力与速率是成正比,不是恒定的。
2.跳台滑雪是勇敢者的运动,它是利用山势特点建造的一个特殊跳台。一运动员穿着专用滑雪板,不带雪杖,在助滑路上获得高速后从A点水平飞出,在空中飞行一段距离后在山坡上B点着陆,如图所示。已知可视为质点的运动员水平飞出的速度v0=20m/s,山坡看成倾角为37°的斜面,不考虑空气阻力,则运动员(g=10m/s2,sin370=0.6,cos370=0.8)( )
正确答案
解析
A.运动员由A到B做平抛运动,水平方向的位移为:竖直方向的位移为:
得:,故A正确;
B.由题意可知:, ,故B错误;
C. 平均速度为:故C错误;
D. 落到斜面上时的速度大小为:故D错误.
考查方向
解题思路
平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,抓住位移关系求出运动员在空中飞行的时间.通过时间求出竖直方向上的位移,结合几何关系求出AB间的距离,根据平均速度等于位移除以时间求解,根据速度合力原则求解末速度。
易错点
飞行高度的确定,落到斜面上时的速度为合速度,平均速度的概念问题。
7.如图甲所示,在水平面上固定宽d=1m的金属“U”型导轨,右端接一定值电阻R=0.5Ω,其余电阻不计。在“U”型导轨右侧a=0.5m的范围存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。在t=0时刻,质量m=0.1kg的导体棒以v0=1m/s的初速度从距导轨右端b=2m开始向右运动,导体棒与导轨之间的动摩擦因数μ=0.1,不计地球磁场的影响,g=10m/s2。用E、I、P、Q分别表示4s内回路中的电动势大小、电流大小、电功率及电热,则下列图象正确的是( )
正确答案
解析
A.导体棒向右运动在没有进入磁场前做匀减速运动,由牛顿第二定律可得其加速度大小为
由可得减小到零的时间为1s,此时向右运动的位移为,得,所以导体始终没有进入磁场中,由图象可知,在前2s内磁感应强度不变,所以回路中没有感应电动势和电流,在内,磁场均匀减小,由法拉第电磁感应定律可得,故A正确;
B.同理由选项A分析可知,所以产生的电流为内,故B正确;
CD.同理由选项A分析可知,在前2s内磁感应强度不变,所以回路中没有感应电动势和电流,所以前2s内功率和热量都为零,故C、D错误;
考查方向
解题思路
棒先做匀减速直线运动,求出减速到零时的所走的位移,看棒是否进入磁场中,然后利用法拉第电磁感应定律,欧姆定律,焦耳定律及功率公式结合过程分析得出结论。
易错点
导体棒运动容易理解成是棒切割磁感线产生感应电动势,要合理判断棒的运动情况,结合过程,利用法拉第电磁感应定律解答。
5.一带正电的粒子仅在电场力作用下从A点经B、C运动到D点,其“速度—时间”图象如图所示。分析图象后,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
A.速度图象的斜率等于加速度,由运动的速度--时间图象可看出,带正电的粒子的加速度在B点与在D点的加速度为零,由于粒子带正电,从图中可以看出粒子从A到B粒子的速度减小,则动能减小,粒子的电势能增大,粒子应向高电势运动,从B到D粒子速度又增大,则动能增大,粒子的电势能减小,粒子应向电势低的地方运动,故B、D两点电场强度为零,但B点的电势高于D的电势,故A错误;
B.从图象中可以看出A点的斜率大于C点的斜率,即粒子在A点的电场力大于C点的电场力,由,可知,.A处的电场强度大于C处的电场强度,故B正确;
C.粒子在A处的速度大于C处的速度,所以粒子在A处的动能大于在C处的动能,粒子从A运动到C处时,电场力做负功,电势能增大,所以粒子在A处的电势能小于在C处的电势能,故C正确;
D.由图可知粒子在A处与D处的速度大小相等,由动能定理可知,粒子从A到D电场力不做功,故A与D两点电势相等,粒子从B经C到D,电场力做正功,粒子电势能减小,而粒子带正电,所以B、D两点的电势差大于A、C两点的电势差,故D错误;
考查方向
解题思路
从图象可以看出,粒子做的是非匀变速直线运动,可得出受到的电场力不恒定,由带正电的粒子仅在电场力作用,有图线斜率代表加速度,有牛顿第二定律得知电场力的大小关系,从而得到电场强度的大小关系.由运动过程中,动能减少后增加,势能增加后减小,所以可判断出粒子的电势能大小变化情况。
易错点
图象中图线的斜率的物理含义,电场力做功与电势能之间的变化关系。
6.如图所示,是一儿童游戏机的工作示意图。光滑游戏面板与水平面成一夹角θ,半径为R的四分之一圆弧轨道BC与AB管道相切于B点,C点为圆弧轨道最高点,轻弹簧下端固定在AB管道的底端,上端系一轻绳,绳通过弹簧内部连一手柄P。将球投入AB管内,缓慢下拉手柄使弹簧被压缩,释放手柄,弹珠被弹出,与游戏面板内的障碍物发生一系列碰撞后落入弹槽里,根据入槽情况可以获得不同的奖励。假设所有轨道均光滑,忽略空气阻力,弹珠视为质点。某次缓慢下拉手柄,使弹珠距B点为L,释放手柄,弹珠被弹出,到达C点速度为v,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
A、弹珠从释放手柄的过程,弹簧对弹珠做正功,其机械能增加,故A正确;
B、弹珠从C点离开后初速度水平向左,合力等于重力沿斜面向下的分力,两者垂直,所以弹珠做匀变速曲线运动,直到碰到障碍物.故B错误;
C、弹珠从释放手柄的过程,弹簧的弹力对弹珠做正功,弹珠的动能和重力势能之和不断增大,根据弹珠和弹簧组成的系统机械能守恒,知弹珠脱离弹簧的瞬间,弹簧的弹性势能全部转化为弹珠的动能和重力势能,所以此瞬间动能和重力势能之和达到最大,故C正确;
D、根据系统的机械能守恒得,弹簧的最大弹性势能等于弹珠在C点的机械能,为故D正确;
考查方向
解题思路
机械能守恒的条件是只有重力做功。根据弹珠的受力情况来分析其运动情况.根据弹珠和弹簧组成的系统机械能守恒,分析动能和重力势能之和何时最大.并根据机械能守恒求弹簧的最大弹性势能。
易错点
弹珠的机械能不守恒,弹珠和弹簧组成的系统机械能才守恒。
8.如图1,三个实验场景A、B、C分别是某同学按照课本中的要求所做的“探究加速度与力、质量的关系”实验、 “探究功与速度变化的关系”实验、“验证机械能守恒定律”实验。该同学正确操作获得了一系列纸带,但由于忘了标记,需要逐一对应分析。图2是该同学在实验中获得的一条纸带,图中纸带上各点是打点计时器连续打下的点。已知所用打点计时器频率为50Hz,完成以下问题。
(1)由图2纸带可求出加速度大小为_______m/s2(保留二位有效数字),该纸带所对应的实验场景是_______(填A、B或C),其理由是_____________________;
(2)选用场景C的装置来“验证机械能守恒定律”的实验中,下列说法正确的是_______;
A.应选择下端带橡胶垫的重物
B.本实验不能使用电火花计时器
C.本实验必须选用打第1、2两个点之间的距离为2mm的纸带
D.根据v=g t计算重物在t时刻的速度从而获得动能
(3)三个实验都用到了纸带,场景B中通过纸带以获取_______。
正确答案
(1)2.5m/s2 A;场景B变加速运动,场景C接近重力加速度
(2)A
(3)橡皮筋恢复原长时的速度
解析
(1)由图读出各点对应的刻度为
由以上数据分析可得相邻两点的位移之差,
所以
该纸带所对应的实验场景是A理由是场景B变加速运动,场景C接近重力加速度。
(2)A.为了减小空气阻力的影响,在选择重物时,要选择密度大,体积小的物体,即应选用质量较大,并且下端有橡胶垫的重锤,故A正确;
B.本实验可以使用电为花计时器,故B错误;
C.本实验可以比较减少的重力势能与增加的动能之间的数值来判断机械能是否守恒,所以不一定必须选用打第1、2两个点之间的距离为2mm的纸带,故C错误;
D. 根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度计算在t时刻的速度,故D错误;
所以本题答案选A
(3)橡皮筋恢复原长时弹性势能转化为动能,所以场景B中通过纸带以获取橡皮筋恢复原长时的速度。
考查方向
解题思路
解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项,清楚该实验的误差来源,根据实验数据求得物体的加速度,比较三个实验特点,结合加速度值得出相应的场景。
易错点
不能准确读出相应的数据,对不同的实验的原理的准确理解,相关数据的处理。
9.在“练习使用多用电表”的实验中:
(1)某同学测量一电学元件的阻值时,多用电表的选择开关旋至如图1所示的位置,其余操作正确, 表盘指针如图2所示,则该电学元件的阻值为_______ ;
(2)该电学元件最有可能是哪一个_______ ; A.“220V 800W ”电饭煲 B.“220V 100W ”电炉子 C.“220V 40W ”白炽灯 D.“220V 20W”咖啡壶
(3)为了精确的测量该电学元件的电阻,该同学利用“伏安法”进行测量。实验中所用的器材有:
电压表V(量程3 V,内阻约为1kΩ),
电流表G(量程3mA,内阻约为20Ω),
滑动变阻器R(阻值约为10Ω),
干电池两节,电键一只,导线若干。
①根据实验要求,请在图3所示的测量电路中完成剩余导线的连线。
②开始测量前,应先打开电键,并将变阻器的滑片置于_______端(选填“左”或“右”)。
③测量结束后,应先断开开关,拆除 _______ 两端的导线,再拆除其他元件上的导线,最后整理好所有器材。
正确答案
(1)1200Ω;
(2)C;
(3)①如图
②左、③电源
解析
(1)测电阻时,用的是×100挡,这时表针所示被测电阻的阻值应为12×100=1200
(2)由得
得电饭煲的电阻为,
电炉子的电阻
白炽灯的电阻咖啡壶的电阻,选项C与读书最为接近,故选:C
(3)实验电路如下图:
因电阻较大,则电流表用内接法;滑动变阻器阻值小,为小电阻控制大电阻用分压式接法,让电压由小变大,则将变阻器的滑片置于左端,测量结束后,应先断开开关,拆除电源的导线.
考查方向
解题思路
(1)图1所示位置为欧姆×100档,欧姆表指针示数与挡位的乘积是欧姆表示数.
(2)计算出拨给的电学元件的电阻值可确定为何元件.
(3)确定电路的连接方连接实物图
易错点
欧姆表的读数,由,求R的值,测量电阻的内外接法的分析。
10.如图,大猴想借助一根青藤救回对岸的小猴。已知:大猴质量M=20kg,小猴质量m=5kg,青藤长度L1=5m,等高的两岸间的水平距离L2=8m,重力加速度g=10m/s2。青藤悬点O离两岸的水平距离相等,猴子视为质点,忽略空气阻力及青藤质量。若青藤能承受的最大拉力为400N,请通过计算分析说明大猴能否顺利摆到对岸并将小猴安全救回。
正确答案
大猴能顺利摆到对岸,但不能将小猴安全救回
解析
…………①
…………………②
………………③
②③联立得
…… …④
……………⑤
④⑤联立得
因360N<400N,故大猴可以安全摆到对岸
因450N>400N,故大猴不能将小猴安全抱回
考查方向
解题思路
先求出大猴摆到最低点下落的高度,由机械能守恒求出最低点的速度,由牛顿第二定律求出最低点的力,因为该点青藤的拉力最大,此时青藤的拉力与最大承受力比较,同理,当大猴与小猴一起摆回时,也要求出到最低点的拉力与最大承受力比较如果不超过最大承受力就能摆回,如果超出,则不能安全摆回。
易错点
圆周运动最低点的受力分析情况,在最低点是拉力与重力的合力提供向心力,不要丢掉重力。
11.如图所示,开有小孔的平行板水平放置,两极板接在电压大小可调的电源上,用喷雾器将油滴喷注在小孔上方。已知两极板间距为d,油滴密度为ρ,电子电量为e,重力加速度为g,油滴视为球体,油滴运动时所受空气的粘滞阻力大小Ff =6πηrv(r为油滴半径、η为粘滞系数,且均为已知),油滴所带电量是电子电量的整数倍,喷出的油滴均相同,不考虑油滴间的相互作用。
(1)当电压调到U时,可以使带电的油滴在板间悬浮;当电压调到时,油滴能在板间以速度v匀速竖直下行。求油滴所带电子的个数n及油滴匀速下行的速度v ;
(2)当油滴进入小孔时与另一油滴粘连在一起形成一个大油滴,以速度v1(已知)竖直向下进入小孔,为防止碰到下极板,需调整电压,使其减速运行,若将电压调到2U,大油滴运动到下极板处刚好速度为零,求:大油滴运动到下极板处时的加速度及这一过程粘滞阻力对大油滴所做的功。
正确答案
(1),
(2),竖直向上;
解析
(1)-----①;
-----②;
-----③
联立①②③得:
(2)(ⅰ)----④
联立①④得:,竖直向上
(ⅱ)------⑤
联立①③⑤得:
考查方向
解题思路
使带电的油滴在板间悬浮,说明受力平衡,分析受力情况列出方程,油滴能在板间以速度v匀速竖
直下行时,此时要考虑所受空气的粘滞阻力,状态仍为平衡,当结合成大油滴时,根据受力条件依据牛顿第二定律和动能定理进行求解。
易错点
对油滴处于不同状态时的受力分析,牛顿第二定律与动能定理的使用。
12.北京正负电子对撞机是国际上唯一高亮度对撞机,它主要由直线加速器、电子分离器、环形储存器和对撞测量区组成,图甲是对撞测量区的结构图,其简化原理如图乙所示:MN和PQ为足够长的水平边界,竖直边界EF将整个区域分成左右两部分,Ⅰ区域的磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小为B,Ⅱ区域的磁场方向垂直纸面向外。调节磁感应强度的大小可以使正负电子在测量区内不同位置进行对撞。经加速和积累后的电子束以相同速率分别从注入口C和D同时入射,入射方向平行EF且垂直磁场。已知注入口C、D到EF的距离均为d,边界MN和PQ的间距为,正、负电子的质量均为m,所带电荷量分别为+e和-e。
(1)试判断从注入口C、D入射的分别是哪一种电子;
(2)若将Ⅱ区域的磁感应强度大小调为B,正负电子以的速率同时射入,则正负电子经多长时间相撞?
(3)若电子束以的速率入射,欲实现正负电子对撞,求Ⅱ区域磁感应强度BⅡ的大小。
正确答案
(1)从C入射的为正电子,从D入射的为负电子
(2)
(3)磁感应强度BⅡ可能值为:、、
解析
(1)从C入射的为正电子,从D入射的为负电子
(2)电子射入后的轨迹如图甲所示
电子在Ⅰ、Ⅱ区域中运动时半径相同,设为r,
由得:
得:
对撞时间:
(3)由得
由得
所以。
假定对撞的一种情况如图丙所示。
有:
经分析得通解式 ①
又 ②
联合解得(n为正整数) ③;
要保证对撞,正负电子的轨迹既不能超过上下边界,
又不能彼此相切,需满足:④,经分析可得:n ≥ 3;
因,故Ⅰ区中沿EF方向最多只能有10个r0,即2个八分之三圆弧和4个八分之六圆弧,经分析可得:n ≤ 5。
所以 n =3、4、5,BⅡ的3个值为:、、
考查方向
主要考查了带电粒子在匀强磁场中运动的问题,正确分析粒子的运动情况,会应用几何知识找到半径,熟练掌握圆周运动基本公式解决问题。
解题思路
根据题意,由左手定则可判断出从C与D入射电子的正负情况
关键正解画出粒子的运动轨迹,利用数学知识解解了半径及所对应的圆心角,利用周期公式求出时间。
易错点
粒子运动轨迹的推断,轨迹半径的求解。