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4.如图所示,某同学用玻璃皿在中心放一个圆柱形电极接电源的负极,沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极做“旋转的液体的实验”,若蹄形磁铁两极间正对部分的磁场视为匀强磁场,磁感应强度为B=0.1T,玻璃皿的横截面的半径为a=0.05m,电源的电动势为E=3V,内阻r=0.1Ω,限流电阻R0=4.9Ω,玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为R=0.9Ω,闭合开关后当液体旋转时电压表的示数恒为1.5V,则( )
正确答案
解析
A、由于中心放一个圆柱形电极接电源的负极,沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极,在电源外部电流由正极流向负极,因此电流由边缘流向中心;器皿所在处的磁场竖直向上,由左手定则可知,导电液体受到的磁场力沿逆时针方向,因此液体沿逆时针方向旋转;故A错误;
B、电压表的示数为1.5V,则根据闭合电路的欧姆定律:E=U+IR0+Ir,所以电路中的电流值:I===0.3A,
液体所受的安培力大小为:F=BIL=BIa=0.1×0.3×0.05=1.5×10﹣3N.故B错误;
C、液体的等效电阻为R=0.9Ω,10s内液体的热能Q=I2Rt=0.32×0.9×10=0.81J.故C错误;
D、玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为R=0.9Ω,则液体热功率为P热=I2R=0.32×0.9=0.081W,故D正确.
考查方向
解题思路
在电源外部,电流由正极流向负极;由左手定则可以判断出导电液体受到的安培力方向,从而判断出液体的旋转方向;根据闭合电路的欧姆定律求出电路中的电流值,然后根据安培力的公式计算安培力的大小,根据焦耳定律计算热功率,从而即可求解.
知识点
5.如图所示,匀强电场中有一个以O为圆心、半径为R的圆,电场方向与圆所在平面平行,A、O两点电势差为U,一带正电的粒子在该电场中运动,经A、B两点时速度方向沿圆的切线,速度大小均为v0,粒子重力不计,只受电场力,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
A、带电粒子仅在电场力作用下,由于粒子在A、B两点动能相等,则电势能也相等.因为匀强电场,所以两点的连线AB即为等势面.根据等势面与电场线垂直特性,从而画出电场线CO.由曲线运动条件可知,正电粒子所受的电场力沿着CO方向,因此粒子从A到B做抛体运动,速度方向与电场力方向夹角先大于90°后小于90°,电场力对于运动来说先是阻力后是动力,所以动能先减小后增大.故AC错误;
C、匀强电场的电场强度Ed=U式中的d是沿着电场强度方向的距离,因而由几何关系可知,UAO=E×,所以E=,圆周上电势最高的点与O点的电势差为U=ER=,故B正确,D错误;
考查方向
解题思路
带正电粒子仅在电场力作用下,从A运动到B,由速度大小,得出粒子的动能,从而确定粒子的电势能大与小.由于匀强电场,则等势面是平行且等间距.根据曲线运动条件可从而确定电场力的方向,从而得出匀强电场的电场线方向.
易错点
根据曲线运动来判断电场力的方向,根据等势线判断电场线的方法
知识点
1.在人类对物质运动规律的认识过程中,许多物理学家大胆猜想、勇于质疑,取得了辉煌的成就,下列有关科学家及他们的贡献描述中正确的是( )
正确答案
解析
A应该是牛顿完成万有引力主要工作,卡文迪许测量出引力场数;
开普勒并没有提出行星绕太阳做匀速圆周运动的规律,知识找到了行星的运动规律;安培提出分子电流假说,D错误。
考查方向
解题思路
要将有关科学家的重要贡献比较熟悉
易错点
将有关物理学家和其主要贡献混淆
知识点
2..如图所示,质量为M=10kg的小车停放在光滑水平面上。在小车右端施加一个F=10N的水平恒力。当小车向右运动的速度达到2.8m/s时,在其右端轻轻放上一质量m=2.0kg的小黑煤块(小黑煤块视为质点且初速度为零),煤块与小车间动摩擦因数μ=0.20。假定小车足够长。则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
小车与物体间的滑动摩擦力为,所以小车的加速度,后来两者一起相对静止共同加速度,所以,所以AB错
经过t秒两者达到共同速度,所以经过t=2s,煤块的位移,C错。同段时间内,小车的位移为,因此产生划痕为2.8m,D对
考查方向
解题思路
先通过受力分析求出两者的加速度,然后利用两者最后共同运动求解
易错点
判断物体和小车的加速度,以及划痕的含义的理解
知识点
3.如图所示a、b间接入正弦交流电,理想变压器右侧部分为一火灾报警系统原理图,R2为热敏电阻,随着温度升高其电阻变小,所有电表均为理想电表,电流表A2为值班室的显示器,显示通过R1的电流,电压表V2显示加在报警器上的电压(报警器未画出),R3为一定值电阻。当R2所在处出现火情时,以下说法中正确的是( )
正确答案
解析
当传感器R2所在处出现火情时,R2的电阻减小,导致电路的总的电阻减小,所以电路中的总电流将会增加,A1测量的是原线圈中的总的电流,由于副线圈的电流增大了,所以原线圈的电流A1示数也要增加;由于电源的电压不变,原副线圈的电压也不变,所以V1的示数不变,由于副线圈中电流增大,R3的电压变大,所以V2的示数要减小,即R1的电压也要减小,所以V2的示数要减小,所以A2也应减小.
考查方向
解题思路
与闭合电路中的动态分析类似,可以根据R2的变化,确定出总电路的电阻的变化,进而可以确定总电路的电流的变化的情况,再根据电压不变,来分析其他的原件的电流和电压的变化的情况.
易错点
路的动态变化的分析,总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况,再确定其他的电路的变化的情况
知识点
7.如图所示,M、N为两块带等量异种电荷的平行金属板,两板间电压可取从零到某一最大值之间的各种数值.静止的带电粒子带电荷量为+q,质量为m (不计重力),从点P经电场加速后,从小孔Q进入N板右侧的匀强磁场区域,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外,CD为磁场边界上的一绝缘板,它与N板的夹角为θ=30°,孔Q到板的下端C的距离为L,当M、N两板间电压取最大值时,粒子恰垂直打在CD板上,则:( )
正确答案
解析
(1)M、N两板间电压取最大值时,粒子恰垂直打在CD板上,所以圆心在C点,CH=QC=L,故半径R1=L又因qvB=m,qUm=所以Um=,A错
(2)如果没有加速,粒子将会沿着直线运动,则,化简则最近的点在K,则AQ+AC=L,AC=2AK=2r,所以,即,因此CD板上可能被粒子打中区域的长度S=,B正确。
(3)打在QE间的粒子在磁场中运动的时间最长,均为半周期:T=所以,C错。
(4)打在N上,则,,最大半径为,带入,则D正确
考查方向
解题思路
(1)粒子恰好垂直打在CD板上,根据粒子的运动的轨迹,可以求得粒子运动的半径,由半径公式可以求得电压的大小;
(2)当粒子的运动的轨迹恰好与CD板相切时,这是粒子能达到的最下边的边缘,在由几何关系可以求得被粒子打中的区域的长度.
(3)打在QE间的粒子在磁场中运动的时间最长,均为半周期,根据周期公式即可求解.
易错点
带电离子在磁场中的运动轨迹的几何关系
知识点
6.如图是滑雪场的一条雪道。质量为70 kg的某滑雪运动员由A点沿圆弧轨道滑下,在B点以 5m/s的速度水平飞出,落到了倾斜轨道上的C点(图中未画出)。不计空气阻力,θ=30°,g=10 m/s2,则下列判断正确的是( )
正确答案
解析
A、B、运动员平抛的过程中,水平位移为x=v0t
竖直位移为y=
落地时:
联立解得t=1s,y=5m.故A正确,B错误;
C、落地时的速度:vy=gt=10×1=10m/s
所以:落到C点时重力的瞬时功率为:P=mg•vy=70×10×10=7000 W.故C错误;
D、根据落地时速度方向与水平方向之间的夹角的表达式:=,可知到C点时速度与竖直方向的夹角与平抛运动的初速度无关.故D正确.
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,根据水平位移与竖直位移之间的关系求的时间和距离.
易错点
利用平抛运动找到正确的分解的角度分解
知识点
8.今年的两会期间,中国载人航天工程总设计师周建平8日接受新华社记者采访时说,预计今年三季度发射的天宫二号,将搭载全球第一台冷原子钟,利用太空微重力条件,稳定度高达10的负16次方。超高精度的原子钟是卫星导航等领域的关键核心技术……。我国的航天技术突飞猛进,前期做了分步走的大量工作。在2013年6月10日上午,我国首次太空授课在距地球300多千米的“天空一号”上举行,如图所示的是宇航员王亚萍在“天空一号”上所做的“水球”. 若已知地球的半径为6400km,地球表面的重力加速度为g=9.8m/s2,下列关于“水球”和“天空一号”的说法正确的是( )
正确答案
解析
A、“天宫一号”是围绕地球运动的,即地球的万有引力提供了其圆周运动的向心力,水球与“天宫一号”是一个整体,因此可知水球也受到地球引力作用,故A错误;
由万有引力提供向心力的周期表达式可得:,
解得:,又:GM=gR2,可得:
T===5400s=1.5h,天宫一号运行的速度≈7792m/s,所以C、D正确.
水球所处的加速度为,B正确。
考查方向
解题思路
“天宫一号”是围绕地球运动的,即地球的万有引力提供了其圆周运动的向心力,由万有引力提供向心力的周期表达式可得“天宫一号”的运行周期.
易错点
万有引力以及完全失重的理解
知识点
19.下面说法中正确的是_______。
正确答案
解析
A、单晶体具有各向异性,即单晶体沿着各个方向的物理性质和化学光学性质不同.故A错误.
B、足球充足气后很难压缩是由于足球内外有压强差的原因,与气体分子之间的作用力无关.故B错误.
C、根据热力学第二定律知,自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性.故C正确.
D、一定质量的理想气体,如果压强不变,体积增大,由气态方程=c知温度升高,内能增大,气体对外界做功,根据热力学第一定律△U=Q+W可知,气体一定吸收热量,故D正确.
E、一定质量的理想气体保持体积不变,单位体积内分子数不变,温度升高,分子的平均动能增大,则平均速率增大,单位时间内撞击单位面积上的分子数增多.故E正确.
考查方向
解题思路
单晶体具有各向异性.多晶体具有各向同性.足球充足气后很难压缩是由于足球内外的压强差的原因;根据热力学第一定律解释其内能的变化;体积不变,单位体积内分子数不变,温度升高,单位时间内撞击单位面积上的分子数增大
易错点
热力学第二定律的理解
知识点
9.某同学用游标为10分度的卡尺测量一个圆柱体的直径,由于长期使用,测量脚磨损严重,当两测量脚直接合并在一起时,游标尺的零线与主尺的零线不重合,出现如图(a)所示的情况,测量圆柱的直径时的示数如图(b)所示,则图(b)的示数为 mm,所测圆柱的直径为 mm。
正确答案
23.5 24.1
解析
游标卡尺若完好的话,游标的10刻度线应与主尺的9对齐,而现在为游标的4刻度线与主尺的3对齐,因游标的每一小刻度比主尺的最小刻度小0.1mm,则可知,游标部分应向左移动了0.6mm,故两零刻度相差0.6mm;
图b中游标卡尺的读数为23mm+5×0.1mm=23.5mm,
由于游标卡尺的误差为0.6mm,正确的读数小了0.6mm,所以真实的结果为24.1mm.
考查方向
解题思路
由游标卡尺的读数方法,逆向推理可知两零刻度线之间的距离
易错点
由游标卡尺的读数方法,逆向推理可知两零刻度线之间的距离
知识点
现有一满偏电流为500μA,内阻为1.2×103Ω的灵敏电流计G,某同学想把它改装成中值电阻为600Ω的欧姆表,实验室提供如下器材:
A、一节干电池(标准电动势为1.5V) B、电阻箱R1(最大阻值99.99Ω)
C、电阻箱R2(最大阻值999.9Ω) D、滑动变阻器R3(0—100Ω)
E、滑动变阻器R4(0—1kΩ) F、导线若干及两个接线柱
10.由于电流表的内阻较大,该同学先把电流计改装为量程为0~2.5mA的电流表,则电流计应__ 联一个电阻箱(填“串”或“并”),将其阻值调为___Ω。
11.将改装后的电流表作为表头改装为欧姆表,请在方框内把改装后的电路图补画完整,并标注所选电阻箱和滑动变阻器的符号(B~E)。
12.用改装后的欧姆表测一待测电阻,读出电流计的示数为200μA,则待测电阻阻值为_______Ω。
正确答案
(1)并 300
解析
(1)将电流计改装为电流表应该并联一个电阻,R==300Ω,
考查方向
解题思路
电表的改装原理可明确如何扩大电流表量程,根据中值电阻求出改装欧姆表需要串联的电阻阻值,从而选择电阻箱和选择滑动变阻器,画出实验电路图,根据串并联电路的特点求解.
易错点
电流表改装过程中,也需要注意表头的内阻
正确答案
(2)如图(电路连接错误、电阻箱或滑动变阻器选错或未标出均零分)
解析
(2)改装后的电流表内阻,把表头改装成中值电阻为600Ω的欧姆表,则需要串联的电阻R″=600﹣240=360Ω,
所以选择电阻箱R2(最大阻值999.9Ω)和滑动变阻器R4(0﹣1kΩ),实验电路图如图所示:
考查方向
解题思路
电表的改装原理可明确如何扩大电流表量程,根据中值电阻求出改装欧姆表需要串联的电阻阻值,从而选择电阻箱和选择滑动变阻器,画出实验电路图,根据串并联电路的特点求解.
易错点
电流表改装过程中,也需要注意表头的内阻
正确答案
(3) 900
解析
(3)根据
得I1=4Ig
又 I=I1+Ig
得I=5Ig
所以改装后,当电流表读数为200μA时,
表头两端电压Ug=IgRg=0.2mA×1.2k=0.24V,I=5Ig=1mA
所以有 =1mA
解得:Rx=900Ω:
考查方向
解题思路
电表的改装原理可明确如何扩大电流表量程,根据中值电阻求出改装欧姆表需要串联的电阻阻值,从而选择电阻箱和选择滑动变阻器,画出实验电路图,根据串并联电路的特点求解.
易错点
电流表改装过程中,也需要注意表头的内阻
如图所示,倾角 θ=37°的光滑且足够长的斜面固定在水平面上,在斜面顶端固定一个轮半径和质量不计的光滑定滑轮 D,质量均为m=1kg 的物体A和B用一劲度系数k=240N/m 的轻弹簧连接,物体 B 被位于斜面底端且垂直于斜面的挡板 P 挡住。用一不可伸长的轻绳使物体 A 跨过定滑轮与质量为 M 的小环 C 连接,小环 C 穿过竖直固定的光滑均匀细杆,当整个系统静止时,环 C 位 于 Q 处,绳与细杆的夹角 α=53°,且物体 B 对挡板 P 的压力恰好为零。图中 SD 水平且长度 为 d=0.2m,位置 R 与位置 Q 关于位置 S 对称,轻弹簧和定滑轮右侧的绳均与斜面平行。现 让环 C 从位置 R 由静止释放,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g 取 10m/s2。
求:
16.小环 C 的质量 M;
17.小环 C 通过位置 S 时的动能 Ek及环从位置 R 运动到位置 S 的过程中轻绳对环做的功 WT;
18.小环 C 运动到位置 Q 的速率 v.
正确答案
(1)0.72Kg
解析
(1)先以AB组成的整体为研究对象,AB系统受到重力.支持力和绳子的拉力处于平衡状态,则绳子的拉力为:T=2mgsinθ=2×10×sin37°=12N
以C为研究对象,则C受到重力、绳子的拉力和杆的弹力处于平衡状态,如图,则:
T•cos53°=Mg
代入数据得:M=0.72kg
考查方向
解题思路
(1)该题中,共有ABC三个物体与弹簧组成一个系统,受力的物体比较多,可以先以AB组成的整体为研究对象,求出绳子的拉力,然后以C为研究对象进行受力分析,即可求出C的质量;
易错点
要注意在解答的过程中一定要先得出弹簧的弹性势能没有变化的结论
正确答案
(2)0.3J
解析
(2)(9分)由题意,开始时B恰好对挡板没有压力,所以B受到重力、支持力和弹簧的拉力,弹簧处于伸长状态;产生B沿斜面方向的受力:F1=mgsinθ=1×10×sin37°=6N
弹簧的伸长量:△x1=mgsinθ/K=0.025m
当小环 C 通过位置 S 时A下降的距离为xA==0.05m
此时弹簧的压缩量△x2=xA-△x1=0.025m
由速度分解可知此时A的速度为零,所以小环C从R运动到S的过程中,初末态的弹性势能相等,对于小环C、弹簧和A组成的系统机械能守恒有:Mgdcotα+mgxAsinθ=Ek
解得: Ek=1.38J
环从位置 R 运动到位置 S 的过程中,由动能定理可知: WT+ Mgdcotα= Ek
解得: WT=0.3J
考查方向
解题思路
(2)由几何关系求出绳子RD段的长度,再以B为研究对象,求出弹簧的伸长量,以及后来的压缩量,最后根据机械能守恒定律求出C的速度、动能;由动能定理求出轻绳对环做的功WT;
易错点
要注意在解答的过程中一定要先得出弹簧的弹性势能没有变化的结论
正确答案
(3)2m/s
解析
⑶(5分)环从位置 R 运动到位置 Q 的过程中,对于小环C、弹簧和A组成的系统机械能守恒
Mg.(2dcotα)=
vA =vcosα
两式联立可得: v=2m/s
考查方向
解题思路
(3)由机械能守恒定律即可求出C的速度.
易错点
要注意在解答的过程中一定要先得出弹簧的弹性势能没有变化的结论
如图a所示,水平放置着两根相距为d=0.1 m的平行金属导轨MN与PQ,导轨的电阻忽略不计且两导轨用一根电阻也不计的导线相连.导轨上跨放着一根粗细均匀长为L=0.3m、电阻R=3.0 Ω的金属棒ab,金属棒与导轨正交,交点为c、d. 整个空间充满垂直于导轨向上的磁场,磁场B随时间变化的规律如图b所示. 开始时金属棒在3s前静止距离NQ为2m处,3s后在外力作用下以速度v=4.0 m/s向左做匀速直线运动,试求:
13.0~3S末回路中产生电流的大小和方向;
14.6 S ~8S过程中通过金属棒横截面的电荷量为多少?
15. t=12s时金属棒ab两端点间的电势差为多少?
正确答案
0.6A 顺时针;
解析
(1) 3S末回路中产生电流的方向为顺时针方向,由图b可知,3s末磁感应强度 B=1.5T
回路中产生的感生电动势为 E感= =0.5×0.1×4×3=0.6 V
回路中感应电流为:=0.6A
考查方向
解题思路
首先根据法拉第电磁感应定律求出电动势,然后在计算电流和电势差
易错点
求电荷量不能用瞬时电流,电势差不等于电动势
正确答案
1.6C
解析
(2)E=BdV=0.8V
=0.8A
q=It=1.6C
考查方向
解题思路
首先根据法拉第电磁感应定律求出电动势,然后在计算电流和电势差
易错点
求电荷量不能用瞬时电流,电势差不等于电动势
正确答案
1.6V
解析
(3) t=12s时金属棒ab两端点间的电势差U=B(L-d)V=1.6V
考查方向
解题思路
首先根据法拉第电磁感应定律求出电动势,然后在计算电流和电势差
易错点
求电荷量不能用瞬时电流,电势差不等于电动势
如图甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V-T图象。已知气体在状态A时的压强是1.5×105Pa。
20.说出A→B过程中压强变化的情形,并根据图象提供的信息,计算图甲中TA的温度值.
21.请在图乙坐标系中,作出该气体由状态A经过状态B变为状态C的P—T图象,并在图线相应位置上标出字母A、B、C.如果需要计算才能确定的有关坐标值,请写出计算过程.
正确答案
200K
解析
①从题图甲可以看出,A与B连线的延长线过原点,所以A→B是一个等压变化,即pA=pB
根据盖—吕萨克定律可得=
所以TA=TB=×300 K=200 K.
考查方向
解题思路
由图示图象求出气体各状态的状态参量、判断出气体状态变化过程,然后应用气体状态方程求出气体状态参量,再作出图象
易错点
理想气体状态方程的应用
正确答案
见参考答案
解析
②
由题图甲可知,由B→C是等容变化,根据查理定律得=
所以pC=pB=pB=pB=×1.5×105 Pa=2.0×105 Pa
则可画出由状态A→B→C的p-T图象如图所示.
考查方向
解题思路
由图示图象求出气体各状态的状态参量、判断出气体状态变化过程,然后应用气体状态方程求出气体状态参量,再作出图象
易错点
理想气体状态方程的应用