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14.下列物理实验中用到的方法与“曹冲称象”的方法相同的是( )
正确答案
解析
曹冲把船上的大象换成成石头,而其他条件保持不变,使两次的效果(船体浸入水中的深度)相同,于是得出大象的重就等于石头的重, 采用的是等效替代法。“验证力的平行四边形定则”也是等效替代法。所以B正确。故选B。
考查方向
本题主要考查了物理研究方法。
解题思路
曹冲称象采用的是等效替代法。
易错点
不知道曹冲称象的研究方法。
15.如图所示,用闪光灯照相的方法记录某同学的运动情况,若设定向右的方向为正方向,则下列图象能大体描述该同学运动情况的是( )
正确答案
解析
从图片看出,此人向左运动,速度始终为负.
在运动过程中,相邻位置的距离先逐渐减小后逐渐增大,因频闪照相每次拍照的时间间隔相同,所以可知人的速度先减小后增大,能大致反映该同学运动情况的速度--时间图象是A.
故选A
考查方向
解题思路
从图片看出,此人向左运动,频闪照相每次拍照的时间间隔相同,根据相邻位置位移的变化,分析人的运动情况,再选择速度图象.
易错点
分析物体的运动情况,找出运动情况与速度图象对应关系是关键.
16.如图所示,桌面上固定一个光滑竖直挡板,现将一个长方形物块A与截面为三角形的垫块B叠放在一起,用水平外力F缓缓向左推动B,使A缓慢升高,设各接触面均光滑,则该过程中( )
正确答案
解析
A、先以小球A为研究对象,分析受力情况:重力、墙的弹力和斜面的支持力三个力。B受到重力、A的压力、地面的支持力和推力F四个力.故A错误.
B、当柱状物体向左移动时,斜面B对A的支持力和墙对A的支持力方向均不变,根据平衡条件得知,这两个力大小保持不变.则A对B的压力也保持不变.
对整体分析受力如图所示,由平衡条件得知,
F=N1,墙对A的支持力N1不变,则推力F不变.
地面对整体的支持力N=G总,保持不变.则B对地面的压力不变.故BC错误,D正确.
故选D.
考查方向
解题思路
先以小球A和B为研究对象,分析受力情况,根据平衡条件,运用图解法得到柱状物体对球的弹力和挡板对球的弹力如何变化,再对整体研究,分析推力F和地面的支持力如何变化
易错点
运用整体法研究地面的支持力和推力如何变化.
17.“神舟十号”飞船太空授课中,航天员王亚平曾演示了太空中采用动力学方法测量质量的装置——“质量测量仪”。如图所示是采用动力学方法测量空间站质量的原理图。若已知飞船质量为3.5×103 kg,其推进器的平均推力为900N,在飞船与空间站对接后,推进器工作了5s,测出飞船和空间站速度变化是0.05m/s,则空间站的质量约为( )
正确答案
解析
由运动学公式:
对整体,由牛顿第二定律:
解得:,故ACD错误,B正确
故选:B
考查方向
解题思路
由牛顿第二定律分析。
易错点
用万有引力定律思考。
18.如图所示,质量为m=1kg的物体自空间O点以水平初速度v0抛出,落在地面上的A点,其轨迹为一抛物线。现仿此抛物线制作一个光滑滑道并固定在与OA完全重合的位置上,然后将此物体从O点由静止释放,受微小扰动而沿此滑道滑下,在下滑过程中物体未脱离滑道。P为滑道上一点,OP连线与竖直成45°角,此时物体的速度是10m/s,取g=10m/s2,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
物体做平抛运动时,由,得 , 运动到P点时竖直方向上的分速度vy=gt=2v0,此时速度与水平方向的夹角为α,则,物体沿滑道经过P点时速度的水平分量为 , 物体沿滑道经过P点时速度的竖直分量为
A、 因为不是做平抛运动,所以不等于。故A错误;
B、 由以上计算知物体沿滑道经过P点时速度的水平分量为。故B错误;
C、由动能定理得解得h=5m,m。故C正确。
D、物体沿滑道经过P点时重力的功率为.故D正确。
考查方向
解题思路
若做平抛运动,OP连线与竖直方向成45°角,所以竖直分位移与水平分位移大小相等,根据时间可求出竖直方向的分速度和速度的大小和方向,若从O点由静止释放,受微小扰动而沿此滑道滑下,运动过程中只有重力做功,速度方向沿切线方向.
易错点
物体的运动情况与平抛运动的情况不同.
20.如图甲所示,不计电阻的矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动,输出交流电的电动势图象如图乙所示,现用原副线圈的匝数比为1:10的理想变压器给一灯泡供电如图丙所示,副线圈电路中灯泡额定功率为22W。现闭合开关,灯泡正常发光,则( )
正确答案
解析
由图乙可知:T=0.02s。
A. 由图可知t=0.01s时刻感应电动势等于零,所以穿过线框回路的磁通量变化率为零,穿过线框回路的磁通量最大,故A错误;
B. 交流发电机的转速为,B正确;
C. 理想变压器输入功率等于输出功率,变压器原线圈中电流表示数为,C正确;
D. 灯泡的额定电压为V,D错误。
故选BC
考查方向
解题思路
灯泡正常工作,电压为额定电压,进而副线圈电压和电流,再根据变压器原副线圈电压、电流与线圈匝数的关系即可求解,电流表和电压表都是有效值。
易错点
电流表和电压表都是有效值。
21.如图所示,足够长的平行光滑导轨固定在水平面上,导轨间距为L=1 m,其右端连接有定值电阻R=2 Ω,整个装置处于垂直导轨平面磁感应强度B=1 T的匀强磁场中。一质量m=2 kg的金属棒在恒定的水平拉力F=10 N的作用下,在导轨上由静止开始向左运动,运动中金属棒始终与导轨垂直。导轨及金属棒的电阻不计,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
A、金属棒向左运动切割磁感线,根据右手定则判断得知产生的感应电流方向由a→b,故A正确.
B、金属棒所受的安培力先小于拉力,棒做加速运动,后等于拉力做匀速直线运动,速度达到最大,故B错误.
C、根据牛顿第二定律得:可知,棒的速度v增大,加速度a减小,所以棒刚开始运动时加速度最大,最大加速度为:.故C正确.
D、设棒的最大速度为vm,此时a=0,则有:
=20m/s.故D正确。
考查方向
解题思路
由右手定则判断感应电流的方向.金属棒在拉力和安培力作用下运动,通过分析安培力的变化,判断加速度的变化,即可确定最大加速度.当拉力等于安培力时,速度达到最大,结合切割产生的感应电动势公式、闭合电路欧姆定律以及安培力大小公式求出最大速度的大小.由P=Fv求解拉力的最大功率.
易错点
电磁感应与力学知识的综合,关键要能正确分析金属棒的运动情况,知道拉力与安培力相等时,速度最大,并能根据牛顿第二定律进行研究。
19.有研究表明300年后人类将产生的垃圾会覆盖地球1米厚。有人提出了“将人类产生的垃圾分批转移到无人居住的月球上”的设想,假如不考虑其他星体的影响,且月球仍沿着原来的轨道绕地球作匀速圆周运动,运用您所学物理知识分析下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
AC、根据万有引力定律得地球与月球间的万有引力为: 由于不断把地球上的垃圾搬运到月球上,所以m增大,M减小.由数学知识可知,当m与M相接近时,它们之间的万有引力较大,当它们的质量之差逐渐增大时,m与M的乘积将减小,它们之间的万有引力值将减小。故AC错误.
C、 根据万有引力提供向心力,则,随着地球质量的逐步减小,M将减小,将使月球绕地球运动线速度变慢.故B正确;
D、 由,则知,随着地球质量的逐步减小,M将增大,将使月球绕地球运动周期将变大。故D正确。
考查方向
解题思路
由万有引力提供向心力分析。
易错点
由数学知识可分析,当m与M相接近时,它们之间的万有引力较大。
某同学为确定某电子元件的电学特性,进行如下测量。
24.用多用电表测量该元件的电阻,选用“×100”倍率的欧姆挡测量,发现多用电表指针偏转过小,因此需选择“________”倍率的欧姆挡(填“×10”或“×1k”),________后再次进行测量,之后多用电表的示数如图所示,测量结果为________Ω。
25.某同学想精确测得上述电子元件的电阻Rx,实验室提供如下器材:
正确答案
×10;欧姆调零; 70
解析
使用多用电表时发现多用电表指针偏转过小,说明倍数大,应该选×10;然后进行欧姆调零,示数为70Ω。
考查方向
解题思路
根据欧姆定律分析判断。
易错点
根据串并联电路电流和电压的特点并结合欧姆定律求解电阻Rx
正确答案
解析
① 通过待测电阻的最大电流约为,通过N出的最大电流约为,故选电流表B,为了保证电路安全,MN两处的电流在开关闭合时应为零,即电压为零,所以滑动变阻器的滑片应处于E端,
② 通过定值电阻的电流,并联电路两端电压,,则待测电阻阻值.
考查方向
解题思路
根据欧姆定律分析判断。
易错点
根据串并联电路电流和电压的特点并结合欧姆定律求解电阻Rx
22.下列各个实验中,应用了控制变量法的是( )
23.①某同学用20分度的游标卡尺测量圆管的直径,示数如图所示,则钢球直径为 cm。
②若某同学也是用这个游标卡尺测量另一物体的长度,测量结果为31.45mm,则在读数时游标尺上的第 格与主尺上的第 毫米格对齐。
正确答案
解析
应用了控制变量法的只有B.
考查方向
解题思路
物理学中对于多因素或多变量的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题.每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法.
易错点
游标卡尺不需要估读。
正确答案
①1.015cm ②9;40
解析
由游标卡尺读数的规律分析。
考查方向
解题思路
物理学中对于多因素或多变量的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题.每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法.
易错点
游标卡尺不需要估读。
清明节高速免费,物理何老师驾车在返城经过高速公路的一个出口路段如图所示,发现轿车从出口A进入匝道,先匀减速直线通过下坡路段至B点(通过B点前后速率不变),再匀速率通过水平圆弧路段至C点,最后从C点沿平直路段匀减速到收费口D点停下。已知轿车在出口A处的速度v0=20m/s,AB长L1=200m;BC为四分之一水平圆弧段,限速(允许通过的最大速度)v=10m/s,轮胎与BC段路面间的动摩擦因μ=0.2,最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力,CD段为平直路段长L2=100m,重力加速度g取l0m/s2,π取3.14。
26. 求:若轿车到达B点速度刚好为v =10m/s,轿车在AB下坡段加速度的大小;
27.为保证行车安全,车轮不打滑,水平圆弧段BC半径R的最小值;
28.轿车A点到D点全程的最短时间(保留两位小数)。
正确答案
a=0.75m/s2
解析
对AB段匀减速直线运动有:
=﹣2aL1
代入数据解得:a=0.75m/s2
考查方向
解题思路
由运动学公式代入数据即可求a;
易错点
汽车在BC段做圆周运动,静摩擦力提供向心力。
正确答案
Rmin=50m
解析
汽车在BC段做圆周运动,静摩擦力提供向心力,有:
为了确保安全,则须满足 Ff≤μmg
联立解得:R≥50m,即:Rmin=50m
考查方向
解题思路
由摩擦力提供向心力分析;
易错点
汽车在BC段做圆周运动,静摩擦力提供向心力。
正确答案
t =41.18 s
解析
设AB段时间为t1,BC段时间为t2,CD段时间为t3,全程所用最短时间为t.
L1=
πR=vt2
L2=
总时间为:t=t1+t2+t3=41.18 s
考查方向
解题思路
分别求出三个运动阶段的时间,然后相加。
易错点
汽车在BC段做圆周运动,静摩擦力提供向心力。
飞行时间质谱仪可以根据带电粒子的飞行时间对气体分子进行分析。如图所示,在真空状态下,自脉冲阀P喷出微量气体,经激光照射产生不同正离子,自a板小孔进入a、b间的加速电场,从b板小孔射出,沿中线方向进入M、N板间的方形区域,然后到达紧靠在其右侧的探测器。已知极板a、b间的电压为U0,间距为d,极板M、N的长度和间距均为L。不计离子重力及经过a板时的初速度。
29.求:若M、N板间无电场和磁场,请推导出离子从a板到探测器的飞行时间t与比荷k(k=q/m,q和m分别为离子的电荷量和质量)的关系式;
30.若在M、N间只加上偏转电压U1,请论证说明不同正离子的轨迹是否重合;
31.若在M、N间只加上垂直于纸面的匀强磁场。已知进入a、b间的正离子有一价和二价的两种,质量均为m,元电荷为e。要使所有正离子均能通过方形区域从右侧飞出,求所加磁场的磁感应强度的最大值Bm。
正确答案
t =
解析
带电离子在平行板a、b之间运动时,由动能定理有:
qU0=mv2
解得:v= =…………①
带电离子在平行板a、b之间的加速度:a1= =
所以带电离子在平行板a、b之间的运动时间:t1 = =
带电离子在平行板M、N之间的运动时间:t2 = =
所以带电离子从a板到探测器的飞行时间为:t=t1+t2 =
考查方向
解题思路
分析带电离子在平行板a、b之间和M、N之间的运动情况,运用牛顿第二定律和运动学公式求解.
易错点
解决该题关键要把动能定理、类平抛运动规律、牛顿运动定律及其相关结合解答.
正确答案
见解析
解析
带电离子在平行板M、N之间水平位移为x时,在竖直方向位移为y,
水平方向满足:x=vt,
竖直方向满足:y=a2t2,
a2=
联立解得:y=…………②
②式是正离子的轨迹方程,与正离子的质量和电荷量均无关系,
所以不同正离子的轨迹是重合的
考查方向
解题思路
带电离子在平行板M、N之间做类平抛运动,求出轨迹方程判断.
易错点
解决该题关键要把动能定理、类平抛运动规律、牛顿运动定律及其相关结合解答.
正确答案
B=
解析
当MN间的磁感应强度大小为B时,离子做圆周运动,满足:
qvB=…………③
由①③两式解得带电离子的轨道半径R=…………④
上式表明:在离子质量一定的情况下,离子的电荷量越大,在磁场中做圆周运动的 半径越小,也就越不容易穿过方形区从右侧飞出。所以,要使所有的一价和二价正离子均能通过方形区从右侧飞出,只要二价正离子能从方形区飞出即可。当二价正离子刚好能从方形区域飞出时的磁感应强度为满足题目条件的磁感应强度的最大值。
设当离子刚好通过方形区从右侧飞出时的轨道半径为R,由几何关系得:
R2=L2+(R﹣)2
解得:R=L…………⑤
将二价正离子的电荷量2e代人④得,R=…………⑥
由⑤⑥式得:B=
此值即为所求的所加磁场的磁感应强度的最大值Bm.
考查方向
解题思路
离开偏转电场时x=L,且满足 时离子不打在极板上,从而求出U0与U1的关系.
易错点
解决该题关键要把动能定理、类平抛运动规律、牛顿运动定律及其相关结合解答.
如图所示,长为L、底面直径为D的薄壁容器内壁光滑,右端中心处开有直径为的圆孔。质量为m的某种理想气体被一个质量与厚度均不计的可自由移动的活塞封闭在容器内,开始时气体温度为27℃,活塞与容器底距离为L。
32.现对气体缓慢加热,求气体温度为207℃时的压强。已知外界大气压强为P0,绝对零度为-273℃。
33.下列有关热现象的说法正确的是_________(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)
正确答案
解析
开始加热时,在活塞移动的过程中,气体做等压变化。设活塞移动到容器顶端时气体温度为t℃则有
其中初态T0=300K,
末态为T1=(273+t)K ,
得: T=177℃
活塞移至顶端后,气体温度继续升高的过程中是等容变化过程,
有
其中 T1=(273+177)K=450K,
P1=P0
T2=(273+207)K=480K
得:
考查方向
解题思路
根据理想气体状态方程分析。
易错点
活塞移至顶端后,气体温度继续升高的过程中是等容变化过程。
正确答案
考查方向
解题思路
根据理想气体状态方程分析。
易错点
活塞移至顶端后,气体温度继续升高的过程中是等容变化过程。