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3.如图所示,两个等量异种点电荷,关于原点O对称放置,下列能正确描述其位于x轴上的电场或电势分布随位置x变化规律正确的是( )
正确答案
解析
根据两个等量异号电荷的电场线的分布图的特点可知“沿电场线方向电势降低”的原理,从左侧无穷远处向右电势应升高,正电荷所在位置处最高;然后再慢慢减小,O点处电势为零,则O点右侧电势为负,同理到达负电荷时电势最小,经过负电荷后,电势开始升高,直到无穷远处,电势为零;故B、C、D是错误的;A正确.
考查方向
解题思路
主要利用等量异号电荷的电场线的分布图的特点,结合沿电场线方向电势降低的规律分区间找电势的分布的规律。
易错点
两个等量异种点电荷把空间分布成几个区间,要分区间找各自的特点。
知识点
4.如图所示,用一条横截面积为s的硬导线做成一个边长为L的正方形,把正方形的一半固定在均匀增大的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小随时间的变化率 ,虚线ab与正方形的一条对角线重合,导线的电阻率为ρ.则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
A. 磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小随时间的变化率说明B增大,根据楞次定律判断可知:线框中产生的感应电流方向沿逆时针方向,故A错误;
B.磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小随时间的变化率,说明B增大,穿过线框的磁通量增大,根据楞次定律,感应电流的磁场为了阻碍磁通量的增加,线框有收缩的趋势,故B错误;
C. 由法拉第电磁感应定律得, ,线框电阻
则回路中的电流为,则线框受到的安培力为
故C正确;
D.由法拉第电磁感应定律得, ,ab间两点电压
,故D错误;
考查方向
解题思路
应用楞次定律判断线框中的感应电流的方向及扩张还是收缩,利用法拉第电磁感应定律求了电动势E,利用等效电路求线框中ab两点间的电势差大小,利用安培力计算公式求得安培力的大小。
易错点
正确理解法拉第电磁感应定律,计算磁通量变化时要用有效的面积,电路的等效理解如线框中ab两点间的电势差大小相当于路端电压的计算。
知识点
1.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
A.惯性是物体的固有属性,只与物体的质量有关,质量大惯性大与速度无关,故A错误;
B.利用理想斜面实验否定了“力是维持物体运动的原因”是伽利略而不是牛顿,故B错误;
C. 屏蔽服作用是在穿用后,使处于高压电场中的人体外表面各部位形成一个等电位屏蔽面,从而防护人体免受高压电场及电磁波的危害,此时工作人员体内的场强为零,故C错误;
D. 高压输电铁塔最上面的两条导线是避雷线,防止雷直接击到输电线上,这两条线一般与铁塔相连,将电流引入大地,故D错误;
考查方向
解题思路
对于A选项理解惯性量度的物理量是物体的质量,对于B要了解相关物理学史的知识,对于C选项要理解静电屏蔽,对于D选项是了解高压输电的铁塔上的避雷线的作用。
易错点
对于惯性容易错误的理解为速度大,惯性就大,屏蔽服作用是静电屏蔽的应用,是在人体外表面各部位形成一个等电位屏蔽面,但是电势相等并不为零,里面的场强为零,对于高压输电的铁塔上顶部的导线的作用是避雷线,不起固定的作用。
知识点
2.如图所示,“伦敦眼”(The London Eye),是世界上最大的观景摩天轮,仅次于南昌之星与新加坡观景轮。它总高度135米(443英尺),屹立于伦敦泰晤士河南畔的兰贝斯区。现假设摩天轮正绕中间的固定轴作匀速圆周运动,则对于坐在轮椅上观光的游客来说,正确的说法是( )
正确答案
解析
A.因为摩天轮匀速转动做匀速圆周运动,必然存在向心力的作用,即合外力不为零,故A错误;
B.当摩天轮转到最高点时,游客受到的合外力竖直向下,加速度方向向下,所以处于失重状态,故B正确;
C.游客随轮的转动而做匀速圆周运动,速度的大小不变,即动能不变,而重力势能变化,导致机械能不守恒,故C错误;
D.当摩天轮转到最低点时,游客所受的合力方向竖直向上,此时座椅对游客的支持力大小所受的重力,游客处于超重状态,故D错误;
考查方向
解题思路
对于选项A判断是否状态平衡主要看合外力是否为零,对于选项B、D要把握好超失重的特征,主要看加速度的方向,对于选项C要理解机械能守恒的条件。
易错点
对于物体是否处于平衡状态的判断是看物体受到的合外力是否为零,另外对于机械能守恒的条件要准确理解到位。
知识点
5.如图所示,木块A、B分别重50N和60N,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.24。夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2cm,弹簧的劲度系数为400N/m。系统置于水平地面上静止不动。现用水平力F作用在木块B上,则( )
正确答案
解析
A.弹簧弹力为:对于木块A与地面间的最大静摩擦力为:
; B木块与地面间的最大静摩擦力为:
;用F=1N的水平拉力作用在木块B上,木块B受弹簧向右的弹力为8N.拉力为1N,共9N,小于最大静摩擦力,故静摩擦力为9N,方向向左,故A正确,
B.木块A受到向左的弹力为8N,小于最大静摩擦力,故A不动,故静摩擦力为8N,方向向右,故B错误;
C. 若木块A、B能一起保持匀速运动,由平衡条件可得,故C错误;
D. 若木块A、B能一起保持匀速运动,以A为研究对象,由平衡条件得,解得
,故D正确;
考查方向
解题思路
先求出两个物体与地面间的最大静摩擦力,当受力条件发生变化时,判断出物体的运动状态,依据二力平衡的知识求解出静摩擦力的大小,当物体相对地面滑动时,为滑动摩擦力,结合整体、隔离方法求解。
易错点
静摩擦力大小的计算,滑动摩擦力的计算,物体相对地面运动状态的判断。
知识点
6.如图所示,闭合开关S后A、B板间产生恒定电压U,已知两极板的长度均为L,带负电的粒子(重力不计)以恒定的初速度v,从上极板左端点正下方h处,平行极板射入电场,恰好打在上极板的右端C点。若将下极板向上移动距离为极板间距的倍,带电粒子将打在上板上C′点,则B板上移后( )
正确答案
解析
带电粒子在电场中做类平抛运动,水平方向匀速直线运动,竖直方向受电场力作用加速运动设板间距离为d,则有,
则 A.竖直方向的速度
,由于d减小,则
增大,故打在A板上的速度
增大则粒子打在A板上的动能将变大,故A错误;
B.由,得
,因U不变,当d减小时,粒子运动时间减小,故B错误;
C.由于电压U不变,d减小,由可知极板间的场强将增大,故C错误;
D.由得
,所以
比原入射点低
处的入射粒子恰好能打在上板右端C点,故D正确;
考查方向
解题思路
根据平抛运动规律,求出竖直方向的速度,进而判断出合速度的大小,由竖直方向的分运动得出时间表达式,分析出时间的变化,由场强公式确定场强的变化情况。
易错点
当闭合开关S后,改变板间距离时,两板间的电压是不变的
知识点
7.如图所示,匀强电场为E,方向水平向左,一带电量为+q,质量为m的物体放在光滑水平面上,在恒力F作用下由静止开始从O点向右做匀加速直线运动,经时间t力F做功60J,此后撤去力F,物体又经过相同的时间t回到出发点O,设O点的电势能为零,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
A.在时间t内物体向右的位移为,从撤去力F到返回出发点的位移为
,由题意可知,
,解得
,设撤去力F时物体的速度为v1,物体返回时的速度为v2,由动量定理得
,
,联立解得
,故A正确;
B.同理由A选项分析,故B错误;
C.因为 O点的电势能为零,对整个过程应用动能定理得,而
,所以
,从开始到撤去力时,应用动能定理得
,解得
,故C正确;
D. 在撤去力F之前的任一时刻,设物体的位移为x,由于,所以
,所以
,故D正确;
考查方向
解题思路
依题意分别表示出从出发点到返回点的位移,找出力F与电场力的关系,应用动量定理找出速度关系,应用动能定理求出撤去力F时的电势能,最后得出动能与电势能的关系。
易错点
从出发点到撤去力F,在返回出发点,注意位移的方向问题,应用动量定理时,符号的问题。
知识点
8.利用图甲的实验装置可探究重物下落过程中物体的机械能守恒问题.如图乙给出的是实验中获取的一条纸带,点O为电火花打点计时器打下的第一个点,分别测出若干连续点A、B、C…与O点的距离h1=70.99cm、h2=78.57cm、h3=86.59cm…如图所示,已知重物的质量为m=100g,g取9.80m/s2,请回答下列问题:(所有结果均保留三位有效数字)
(1)下列有关此实验的操作中正确的是:____________
A.重物应靠近打点计时器,然后再接通电源放开纸带让重物带动纸带自由下落
B.重物应选择质量大、体积小、密度大的材料
C.实验时采用的电源为4—6V的低压交流电源
D.计算B点的瞬时速度时既可用也可用
来求解
(2)在打下点到打下点B的过程中重物动能的增量为=__________ J,重物重力势能的减少量为
=__________J。
(3)取打下点时重物的重力势能为零,计算出该重物下落不同高度
时所对应的动能
和重力势能
,建立坐标系,横轴表示
,纵轴表示
和
,根据以上数据在图中绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ。已求得图线Ⅰ斜率的绝对值为
,图线Ⅱ的斜率的绝对值为
,则可求出重物和纸带下落过程中所受平均阻力为__________ (用
和
表示)。
正确答案
(1)AB;
(2)0.761; 0.770
(3)K1-K2
解析
(1)A.重物应靠近打点计时器,这样能有效的利用纸带,能得到较多的点迹,然后再接通电源放开纸带让重物带动纸带自由下落,这样打第一个点的初速度为零,故A正确;
B.重物应选择质量大、体积小、密度大的材料,原因减小由于阻力引起的相对误差,故B正确;
C.实验时电火花计时器应采用的电源为220V交流电源,故C错误;
D.不能利用公式来求解瞬时速度,否则体现不了实验验证,却变成了理论推导.故D错误;
(2)重力势能减小量
利用匀变速直线运动的推论
动能增加量
由于存在阻力作用,所以减小的重力势能大于动能的增加了.
(3)取打下O点时重物的重力势能为零,因为初位置的动能为零,则机械能为零,每个位置对应的重力势能和动能互为相反数,即重力势能的绝对值与动能相等,而图线的斜率不同,原因是重物和纸带下落过程中需要克服阻力做功.根据动能定理得:
,
,图线斜率
,图线斜率
所以则
考查方向
解题思路
对实验原理要正确理解,熟练操作要求,利用匀变速直线运动的推论求出打出B点的瞬时速度,并计算出增加的动能,和相应减少的重力势能然后进行验证,对实验数据要会进行误分析。
易错点
对实验装置的理解和操作,相关数据的处理问题以及实验产生的误分析。
知识点
9.在“测定电池的电动势和内电阻”的实验中,备有如下器材:
A.干电池
B.电流表(0-0.6A、内阻约0.1Ω)
C.灵敏电流计G(满偏电流Ig=200μA、内阻rg=500Ω)
D.滑动变阻器(0-20Ω、2.0A)
E.电阻箱R
F.开关、导线若干
(1)由于没有电压表,需要把灵敏电流计G改装成量程为2V的电压表,如图甲电阻箱的阻值应为__________Ω。
(2)按图甲所示电路图,请在乙图上补充完成实物连线。
(3)在闭合开关S前,将滑动变阻器的滑片移动至图甲中的__________端(填“a”、“中央”或“b”)。
(4)丙图为该实验绘出的I1—I2图线(I1为灵敏电流计G的示数,I2为电流表A的示数),由图丙可求得被测电池的电动势E=__________V,内电阻r=__________Ω。
正确答案
(1) 9500
(2)如图所示;
(3) b
(4)1.46-1.49, 0.80-0.87
解析
(1)
则串联的电阻箱的电阻为
(2)电路联接如图所示
(3)在闭合开关S前,滑动变阻器联入电路中的阻值应最大,所以将滑动变阻器的滑片移动至图甲中b端。
(4)由图丙所示图像可知,图象纵轴截距是电源电动势:
当纵轴表示路端电压时,图像斜率的绝对值等于电源内阻,则电源内阻
考查方向
解题思路
利用电压表的改装原理计算出分压电阻的数值,正确联接实验电路,利用实验原理理解图像中图线截距、斜率的含义,进行解答。
易错点
实验的原理,图像的截距表示的物理量的含义。
知识点
10.今年是我省“五水共治”全面铺开之年,一场气势恢宏、声势浩大的全民治水攻坚战在浙江大地全面打响,某地在“治污水”过程中,须对一污染井水进行排污处理,如图所示为用于排污“龙头”的示意图,喷水口距离地面高度h=1.25m,抽水机的效率η=70%,从距地面深为H=5m的井里抽水,使水充满喷水口,并以恒定的速率从该“龙头”沿水平喷出,喷水口的截面积为S=2cm2,其喷灌半径R=10m,已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3,不计空气阻力。求:
(1)污水从喷水口射出时的速率多大?
(2)在1s钟内抽水机至少对水所做的功?
(3)抽水机的电动机的最小输出功率为多少?
正确答案
(1)20m/s
(2)1050J
(3)1500W
解析
(1)由平抛运动得: 故
,
速度
(2)由功能关系可得:
(3)
考查方向
解题思路
由平抛运动竖直分运动求出污水的落地时间,根据等时性,由水平方向的分运动求出污水从喷水口射出时的速率,根据能量守恒定律求解1s钟内抽水机对水做的功等于水增加机械能,根据抽水机的效率求解抽水机的电动机的最小输出功率。
易错点
从实际问题中抽象出平抛运动规律,水平射程数值的确定,在1s钟内抽水机抽出的水的质量的确定问题。
知识点
11.目前,我国的高铁技术已处于世界领先水平,它是由几节自带动力的车厢(动车)加几节不带动力的车厢(拖车)组成一个编组,称为动车组。若每节动车的额定功率均为1.35×104kw,每节动车与拖车的质量均为5×104kg,动车组运行过程中每节车厢受到的阻力恒为其重力的0.075倍。若已知1节动车加2节拖车编成的动车组运行时的最大速度v0为466.7km/h。我国的沪昆高铁是由2节动车和6节拖车编成动车组来工作的,其中头、尾为动车,中间为拖车。当列车高速行驶时会使列车的“抓地力”减小不易制动,解决的办法是制动时,常用“机械制动”与“风阻制动”配合使用,所谓“风阻制动”就是当检测到车轮压力非正常下降时,通过升起风翼(减速板)调节其风阻,先用高速时的风阻来增大“抓地力”将列车进行初制动,当速度较小时才采用机械制动。(所有结果保留2位有效数字)求:
(1)沪昆高铁的最大时速为多少km/h?
(2)当动车组以加速度1.5m/s2加速行驶时,第3节车厢对第4节车厢的作用力为多大?
(3)沪昆高铁以题(1)中的最大速度运行时,测得此时风相对于运行车厢的速度为100m/s,已知横截面积为1m2的风翼上可产生1.29×104N的阻力,此阻力转化为车厢与地面阻力的效率为90%。沪昆高铁每节车厢顶安装有2片风翼,每片风翼的横截面积为1.3m2,求此情况下“风阻制动”的最大功率为多大?
正确答案
(1)
(2)
(3)
解析
(1)由
解之得:;
(2)设各动车的牵引力为F牵,第3节车对第4节车的作用力大小为F,以第1、2、3节车箱为研究对象,由牛顿第二定律得:
以动车组整体为研究对象,由牛顿第二定律得:
由上述两式得:
(3)由风阻带来的列车与地面的阻力为:
“风阻制动”的最大功率为
考查方向
解题思路
沪昆高铁给出的相关机车的组成,求出其额定功率数值,当牵引力等于阻力时有最大速度,根据功率公式求解;合理选取研究对象根据整体法与隔离法利用牛顿第二定律得出第3节车厢对第4节车厢的作用力;利用题设信息求出风阻带来的列车与地面的阻力,利用功率公式最后求出“风阻制动”的最大功率。
易错点
沪昆高铁给出的相关机车的组成,要确定出其额定功率,要分析出何时出现最大速度,在求解第3节车厢对第4节车厢的作用力时,要合理选取研究对象。
知识点
12.如图所示的竖直直角坐标平面xoy内有两条过原点的射线OA和OB与x轴的正半轴和负半轴都成45°角,在x轴上方∠AOB区域间分布着方向垂直纸面向外大小为B1的匀强磁场,在x轴的下方存在着方向垂直纸面向外大小为B2的匀强磁场,现有一质量为m,带电量为+q的带电粒子以速度v从位于直线OA上的P(L,L)点竖直向下射出,经过测量发现,此粒子每经过相同的时间T会回到P点,(不计粒子重力)
(1)求出匀强磁场之比;
(2)求粒子相邻两次经过P点的时间间隔T;
(3)若保持不变,而
间的磁场方向不变,现从P点向下发射两个速度在
范围内与原来相同的带电粒子(不计两个粒子间的相互作用力),它们进入
间的匀强磁场后都要经过P点,求
间的磁感应强度的
的大小。
(4)请判断:题(3)中若从点向下发射的是一群速度在
范围内与原来比荷相同的带电粒子(不计粒子间的相互作用力)它们进入
的匀强磁场后能否都经过
点。(不需要写理由)
正确答案
(1)1
(2)
(3)
(4)能
解析
(1)由P点射出的粒子先做匀速直线运动进入匀强磁场中,
设匀速圆周运动的半径为,
由
粒子每经过相同时间T会回到P点必满足在匀强磁场中
半径大小为
,
故有
(2)带电粒子在无匀强磁场运动的时间为;
在匀强磁场中运动时
;
在匀强磁场中运动时间为
故求两次粒子相邻两次经过P点的时间间隔
(3)从P点向下发射速度为满足范围为
与原来相同的带电粒子,由于保持
不变,当速度
时半径为
,则速度为
的粒子必定经过半个周期后在x轴正半轴间返回
间磁场,如图2所示,
进入匀强磁场后都要经过P点,则在
磁场中运动的半径为
磁场中运动半径的两倍,即
即
(4)能
考查方向
解题思路
根据粒子的运动状态,利用洛伦兹力提供向心力求出粒子在不同磁场中的运动半径,得到磁感应强度B的比值,分别求出不同条件下的运动时间,从而得到两次粒子相邻两次经过P点的时间间隔;利用计算结果判断粒子运动的可能性。
易错点
运动轨迹的推断,利用计算结论推断粒子运动情况。