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14.气象研究小组用图示简易装置测定水平风速。在水平地面上竖直固定一直杆,半径为R、质量为m 的薄空心塑料球用细线悬于杆顶端O,当水平风吹来时,球在风力的作用下飘起来.已知风力大小正比于风速和球正对风的截面积,当风速v0=3m/s时,测得球平衡时细线与竖直方向的夹角θ=30°。则
正确答案
解析
过程分析:设小球受到的风力(其中为比例系数),小球受力平衡时。
选项分析:
A项,当时,风速为,若,则可求出风速为,故A项错误。
B项,若风速增大,则增大,但不可能到90°,故B项错误。
C项,风速不变,换用半径变大、质量不变的球,球正对风的面积增大,则增大,故C项错误。
D项,风速不变,换用半径相等、质量变大的球,则减小,故D项正确。
考查方向
解题思路
先根据共点力平衡条件求得小球受力平衡时风力与重力以及θ角的关系式,再根据风力的表达式进行判断。
易错点
1、不能通过几何关系列出风力与重力的关系式。2、不能准确判断正切值随角度变化的关系。
15.一位参加达喀尔汽车拉力赛的选手驾车翻越了如图所示的沙丘,A、B、C、D 为车在翻越沙丘过程中经过的四个点,车从坡的最高点B 开始做平抛运动,无碰撞地落在右侧直斜坡上的C 点,然后运动到平地上D 点.当地重力加速度为g,下列说法中正确的是
正确答案
解析
【解析】由P=FV可知,当牵引力的功率一定时,速度越小,车提供的牵引力就越大,故车爬坡时,应以较小的速度运动以获得较大的牵引力,选项A错误;B到C的过程中,车做平抛运动,运动过程中只有重力做功,机械能守恒,选项B错误;B到C 的过程中,车能无碰撞地落在直斜坡的 C 点,说明车在 C 点的速度方向与直斜坡平行,若已知直斜坡的倾角 ,则由平抛运动的规律及速度的合成与分解的知识可知,车在 C 点的速度
又因为此过程机械能守恒,由 可求解BC间的高度差,选项C正确;由斜坡进入平地拐点处时,车做曲线运动,其合外力指向曲线凹的一侧,即合外力有竖直向上的分量,故车的加速度有竖直向上的分量,车处于超重状态,选项D错误。
考查方向
解题思路
【解题思路】1、根据P=FV判断当牵引力的功率一定时,速度与牵引力的关系, 2、根据平抛运动过程中只有重力做功,可知机械能守恒。3、由平抛运动的规律及速度的合成与分解的知识可知车在 C 点的速度, 又因为此过程机械能守恒,由此可求解 BC 间的高度差。 4、由斜坡进入平地拐点处时,车做曲线运动,其合外力指向曲线凹的一侧,即合外力有竖直向上的分量,故车的加速度有竖直向上的分量,车处于超重状态,
易错点
【易错点】1、没有注意到车能无碰撞地落在直斜坡的C点,说明车在C点的速度方向与直斜坡平行
16.某区域的电场线分布如图所示,其中间一根电场线是直线,一带正电的粒子从直线上的O 点由静止开始在电场力作用下运动到A 点.取O 点为坐标原点,沿直线向右为x 轴正方向,粒子的重力忽略不计.在O 到A 运动过程中,下列关于粒子运动速度v 和加速度a 随时间t 的变化、粒子的动能Ek 和运动径迹上电势φ 随位移x 的变化图线可能正确的是
正确答案
解析
【解析】AB、由图可知,从O到A点,电场线由疏到密,电场强度先减小后增大,方向不变,因此电荷受到的电场力先减小后增大,则加速度先减小后增大,所以粒子运动速度随时间t的变化图像的斜率先减小后增大,故A错误,B正确;
C、沿着电场线方向电势降低,而电势与位移的图象的斜率表示电场强度,因此C错误;
D、Ek与x的图象斜率与a有关,而a与电场强度E有关,因电场强度先减小后增大,则斜率也先减小后增大,故D错误。故选B。
考查方向
解题思路
【解题思路】1、根据电场线的分布,可确定电场强度的方向与大小,根据电荷在电场中受到的电场力可知加速度大小的变化,据此分析A、B选项; 2、沿着电场线方向电势降低,由电场线的方向来确定电势的变化,据此分析C选项; 3、由动能定理,粒子的动能随位移x的变化斜率与电场强度成正比,而电场强度随位移先减小后增大,分析D选项,据此解答!
易错点
1、没有注意到 从O到A点,电场线由疏到密,电场强度先减小后增大,方向不变。2、没有注意到粒子的动能随位移x的变化斜率与电场强度成正比 。
18.如图所示,在x轴上相距为L的两点固定两个等量异种点电荷+Q、-Q,虚线是以+Q所在点为圆心、L/2为半径的圆,a、b、c、d是圆上的四个点,其中a、c两点在x轴上,b、d两点关于x轴对称。下列判断不正确的是
正确答案
解析
【解析】A:该电场中的电势关于x轴对称,所以bd两点的电势相等,故A正确;
B:c点在两个电荷连线的中点上,也是在两个电荷连线的中垂线上,所以它的电势和无穷远处的电势相等.而正电荷周围的电场的电势都比它高,即c点的电势在四个点中是最低的.故B正确;
C:该电场中的电场强度关于x轴对称,所以bd两点场强大小相等,方向是对称的,不相同的.故C错误;
D:c点的电势低于a点的电势,试探电荷+q沿圆周由a点移至c点,电场力做正功,+q的电势能减小.故D正确.
故选:C.
考查方向
解题思路
【解题思路】该电场中的电势、电场强度都关于x轴对称,所以bd两点的电势相等,场强大小相等,方向是对称的.c点在两个电荷连线的中点上,也是在两个电荷连线的中垂线上,所以它的电势和无穷远处的电势相等.
易错点
【易错点】没有注意到c点的电势和无穷远处的电势相等
17.双星系统由两颗恒星组成,两恒星在相互引力的作用下,分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动。研究发现,双星系统演化过程中,两星的总质量、距离和周期均可能发生变化。若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T,经过一段时间演化后,两星总质量变为原来的k倍,两星之间的距离变为原来的n倍,运动的周期为
正确答案
解析
由万有引力提供向心力有,,又,,联立以上各式可得,故当两恒星总质量变为,两星间距变为时,圆周运动的周期将变为 ,故B项正确。
考查方向
解题思路
由万有引力提供向心力列方程,再根据
求解
易错点
解方程时计算错误
20.如图所示,真空中xOy 平面内有一束宽度为d 的带正电粒子束沿x 轴正方向运动,所有粒子为同种粒子,速度大小相等,在第一象限内有一方向垂直xOy 平面的有界匀强磁场区(图中未画出),所有带电粒子通过磁场偏转后都会聚于x 轴上的a 点.下列说法中正确的是
正确答案
解析
考查方向
解题思路
根据粒子的电性与运动轨迹,结合左手定则可确定磁场的方向,由洛伦兹力提供向心力,可求出影响运动轨迹半径的因素,而运动的时间,除与周期有关,还与圆心角有关.
易错点
没有注意到粒子运动的时间还与圆心角有关,误认为粒子的运动时间相等。
21.某学校操场上有如图所示的运动器械:两根长金属链条将一根金属棒ab悬挂在固定的金属架上.静止时ab水平且沿东西方向.已知当地的地磁场方向自南向北斜向下跟竖直方向成45°,现让ab随链条荡起来,跟竖直方向最大偏角45°,则下列说法正确的是
正确答案
解析
【解析】A、当ab棒自南向北经过最低点时,由右手定则知电流方向自东向西,故A错误;B、当ab运动方向与B方向垂直时感应电流最大,当链条偏南与竖直方向成45°时,ab运动方向(沿圆轨迹的切线方向)与磁场方向平行,此时感应电流为零,最小,故B正确; C、当ab棒自南向北经过最低点时,由左手定则知安培力的方向与水平向南的方向成45°斜向下,C正确; D、在ab棒运动过程中,不断有机械能转化为电场能,故D错误;所以BC选项是正确的。
考查方向
解题思路
【解题思路】根据右手定则判断ab中感应电流的方向,当ab运动方向与B方向垂直时感应电流最大。
易错点
【易错点】磁场方向判断错误
19.摄制组在某大楼边拍摄武打片,要求特技演员从地面飞到屋顶。如图所示,若特技演员质量m=50kg,导演在某房顶离地H=12m处架设了轮轴(轮与轴有相同的角速度),轮和轴的直径之比为3:2(人和车均视为质点,且轮轴直径远小于H),若轨道车从图中A匀速前进到B,速度v=10m/s,绳BO与水平方向的夹角为53°,则由于绕在轮上细钢丝的拉动,使演员由地面从静止开始向上运动。在车从A运动到B的过程中(g取10m/s2,sin53°=0.8)
正确答案
解析
【解析】将汽车的速度v分解为如图所示的情况,则得绳子的伸长速度v1=vcos53°=10×0.6=6 m/s,由于轮轴的角速度相等.设人的上升速度为v3,轮的半径为R,轴的半径为r,则有 ,得,故B项正确;在车由A到B的过程中,轮和轴转过的角度相等,即,h为人上升的高度,则得h=4.5m。故A错误。钢丝在这一过程中对人所做的功也就是人具有的最大机械能,故C正确,D错误。故选BD。
考查方向
解题思路
【解题思路】由汽车的速度利用速度的合成与分解可求得人的速度,由几何关系可求得人上升的高度,由能量关系可求得最大机械能及钢丝对演员所做的功.
易错点
【易错点】1、没能将汽车的速度正确分解。2、没有注意轮和轴转过的角度相等。
22.(4分)⑴图甲为一游标卡尺的结构示意图,当测量一钢笔帽的内径时,应该用游标卡尺的_____(填“A”、“B”或“C”)进行测量;示数如图乙所示,该钢笔帽的内径为________mm。
正确答案
【答案】A;11.30
解析
【解析】游标卡尺来测量玻璃管内径应该用内爪.即A部分.
游标卡尺测内径时,主尺读数为11mm,游标读数为0.05×6=0.30mm,最后读数为11.30mm。故答案为:A;11.30
考查方向
解题思路
【解题思路】解决本题的关键掌握游标卡尺的读数方法,游标卡尺来测量玻璃管内径应该用内爪.注意游标卡尺的精确度.游标卡尺的读数方法是主尺读数加上游标读数,不需要估读。
易错点
【易错点】1、游标卡尺来测量玻璃管内径应该用内爪 2、游标卡尺的读数方法是主尺读数加上游标读数,不需要估读。
如图甲是某研究小组设计的一个实验电路,R为阻值可调节的电阻箱,R0为定值电阻,K为单刀双掷开关,电流表量程适当、内阻忽略不计,用该实验电路测量直流电源的电动势E和内阻r.
23.读出图乙中电阻箱的阻值R=________ Ω。
24.根据图甲实验电路,用笔画线代表导线将图乙仪器连接好。
25.将单刀双掷开关K分别拨到左侧a、竖起空置两种状态下并保持电阻箱阻值(已知)不变,闭合开关K1时电流表的读数分别为Ia、I0,则直流电源的电动势E=_______(用符号表示) 。
正确答案
【答案】110Ω
解析
【解析】图乙中电阻箱的阻值R=1×100Ω+1×10Ω=110Ω.
考查方向
解题思路
【解题思路】电阻箱的读数方法:各旋盘对应的指示点(图中的箭头)的示数乘以面板上标记的倍数,然后加在一起,就是接入电路的阻值。
易错点
【易错点】指示点的示数没有乘以面板上标记的倍数。
正确答案
解析
【解析】根据电路图连接实物图,注意电流表的正负极。
考查方向
解题思路
【解题思路】根据电路图连接实物图
易错点
【易错点】没有注意电流表的正负极。
正确答案
考查方向
易错点
【易错点】1、没能判断出电路的连接方式,
[物理——选修3-5](15)
32.将静置在地面上,质量为M(含燃料)的火箭模型点火升空,在极短时间内以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的炽热气体。忽略喷气过程重力和空气阻力的影响,则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是 。(填选项前的字母)
33.如图所示,光滑水平轨道上放置长坂A(上表面粗糙)和滑块C,滑块B置于A的左端,三者质量分别为mA=2kg、mB=1kg、mC=2kg。开始时C静止,A、B一起以v0=5m/s的速度匀速向右运动,A与C发生碰撞(时间极短)后C向右运动,经过一段时间A、B再次达到共同速度一起向右运动,且恰好不再与C碰撞。求A与C发生碰撞后瞬间A的速度大小。
正确答案
解析
【解析】在不考虑重力和空气阻力影响的情况下,火箭及燃料气体系统在点火喷气过 程中动量守恒,设喷气后火箭得的速度为V,并以V的方向为正方向,根据动量守恒定律有:O= (M—m) v+m (-V 0),解得:v= ,故D选项正确。
考查方向
解题思路
【解题思路】根据动量守恒定律列方程求解。
易错点
【易错点】没有注意到速度的方向,列方程出现符号错误。
正确答案
【答案】2m/s
解析
【解析】因碰撞时间极短,A与C碰撞过程动量守恒,设碰撞后瞬间A的速度大小为vA,C的速度大小为vC,
以向右为正方向,由动量守恒定律得
mAv0=mAvA+mCvC①
A与B在摩擦力作用下达到共同速度,设共同速度为vAB,由动量守恒定律得
mAvA+mBv0=(mA+mB)vAB②
A、B达到共同速度后恰好不再与C碰撞,应满足:vAB=vC③
联立①②③式解得:vA=2m/s。
答:A与C发生碰撞后瞬间A的速度大小是2m/s。
考查方向
解题思路
【解题思路】根据A与C碰撞过程动量守恒列出等式;
A与B在摩擦力作用下达到共同速度,由动量守恒定律列出等式;
A、B达到共同速度后恰好不再与C碰撞,应满足速度相等,据此分析解答。
易错点
【易错点】没有正确理解A、B达到共同速度后恰好不再与C碰撞,应满足速度相等
26.一次扑灭森林火灾的行动中,一架专用直升机载有足量的水悬停在火场上空320 m高处,机身可绕旋翼轴原地旋转,机身下出水管可以从水平方向到竖直向下方向旋转90°,水流喷出速度为30 m/s,不计空气阻力,取g=10 m/s2.请估算能扑灭地面上火灾的面积。
正确答案
【答案】1.81×105 m2.
解析
【解析】
已知,,
当水流沿水平方向射出时,在水平地面上落点最远,由平抛规律:
竖直方向上 ,
水平方向上 ,
计算得出,
因为水管可在竖直方向和水平方向旋转,所以灭火面积是半径为x的圆面积
答:能扑灭地面上火灾的面积为
考查方向
解题思路
【解题思路】喷出的水做平抛运动,根据高度求出平抛运动的时间,从而求出喷水的水平位移,因为机身可绕旋翼轴原地旋转,所以喷水的范围是以平抛运动的水平位移为半径的一个圆。
易错点
【易错点】没有注意到水流沿水平方向射出时,在水平地面上落点最远。
利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器,广泛应用于测量和自动控制等领域。如图1,将一金属或半导体薄片垂直至于磁场B中,在薄片的两个侧面、间通以电流时,另外两侧、间产生电势差,这一现象称霍尔效应。其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用相一侧偏转和积累,于是、间建立起电场EH,同时产生霍尔电势差UH。当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时,EH和UH达到稳定值,UH的大小与和以及霍尔元件厚度之间满足关系式,其中比例系数RH称为霍尔系数,仅与材料性质有关。
27.设半导体薄片的宽度(、间距)为L,请写出UH和EH的关系式;若半导体材料是电子导电的,请判断图1中、哪端的电势高;
28.已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为n,电子的电荷量为e,请导出霍尔系数RH的表达式。(通过横截面积S的电流,其中是导电电子定向移动的平均速率);
29.图2是霍尔测速仪的示意图,将非磁性圆盘固定在转轴上,圆盘的周边等距离地嵌装着m个永磁体,相邻永磁体的极性相反。霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近。当圆盘匀速转动时,霍尔元件输出的电压脉冲信号图像如图3所示。若在时间t内,霍尔元件输出的脉冲数目为,请导出圆盘转速的表达式。
正确答案
【答案】 C端高
解析
【解析】根据电势差与电场强度的关系,结合题中情景,可得。如果导体是电子导电,则电子运动方向与电流方向相反,根据磁场方向和洛伦兹力方向的判断方法可知电子会受到由c指向f的洛伦兹力,所以电子会聚集到f侧,导致c侧电势较高。
考查方向
解题思路
【解题思路】由左手定则可判断出电子的运动方向,从而判断f和c两侧的电荷聚集情况,聚集正电荷的一侧电势高.
易错点
【易错点】没有注意到电流方向与电子运动方向相反。
正确答案
【答案】
解析
【解析】由题意得:①
②
当电场力与洛伦兹力相等时
得 ③
又有电流的微观表达式:I=nevS…④
由上述式子解得:
考查方向
解题思路
【解题思路】根据题中所给的霍尔电势差和霍尔系数的关系,结合电场力与洛伦兹力的平衡,可求出霍尔系数的表达式。
易错点
【易错点】1、电流的微观表达式书写错误2、解方程组出现错误
正确答案
【答案】
解析
【解析】由于在时间t内,霍尔元件输出的脉冲数目为,则 由P=mNt可知
圆盘转速为
考查方向
解题思路
【解题思路】由转速时间以及圆盘的周边永久磁体的个数,可表示出霍尔元件输出的脉冲数目,从而表示出圆盘转速.。
易错点
【易错点】没有从图像中看出脉冲变化一次方向代表经过一个永磁体。
[物理——选修3-4](15)
30.如图甲所示,在某一均匀介质中,A、B是振动情况完全相同的两个波源,其简谐运动表达式为x=0.1πsin(20πt)m,介质中P点与A、B两波源间距离分别为4m和5m,两波源形成的简谐横波分别沿AP、BP方向传播,波速都是10m/s。
①简谐横波的波长 。
②P点的振动________(填“加强”或“减弱”)
31.如图乙所示,ABCD是一直角梯形棱镜的横截面,位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入。已知棱镜的折射率n=,AB=BC=8cm,OA=2cm,∠OAB=60º。
①求光线第一次射出棱镜时,出射光线的方向。
②第一次的出射点距C多远。
正确答案
⑴①λ=1m,②加强
解析
【解析】①设简谐波的波速为 v,波长为,周期为T,由题意知
由波速公式
代入数据,得 λ=1m
②加强
考查方向
解题思路
【解题思路】①由周期公式 和波长公式 即可求得简谐横波的波长。②P点距离两波源的路程差为 ,故P点是振动加强点。
易错点
周期计算错误。
正确答案
①从CD边射出,与CD边成45º斜向左下方 ②
解析
【解析】
(1)因为sinC==,所以得临界角C=45∘
第一次射到AB面上的入射角为60∘,大于临界角,所以发生全反射,反射到BC面上,入射角为60∘,又发生全反射,射到CD面上的入射角为i=30∘
根据折射定律得,
解得r=45∘.
即光从CD边射出,与CD边成45∘斜向左下方。
(2)根据几何关系得,AF=4cm,则BF=4cm.
∠BFG=∠BGF,则BG=4cm.所以GC=4cm.
所以CE=cm.
答:①从CD边射出,与CD边成45∘斜向左下方
②第一次的出射点距C点cm
考查方向
解题思路
【解题思路】
(1)根据
求出临界角的大小,从而作出光路图,根据几何关系,结合折射定律求出出射光线的方向;
(2)根据几何关系,求出第一次的出射点距C的距离。
易错点
不能从给出的光路图和几何关系求得出射点的方向以及距C点的距离。