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9.如图所示,一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动。在转动过程中,线框中的最大磁通量为,最大感应电动势为,则线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向转轴转动的角速度的大小为 。
10.用如图甲所示的电路测量一节蓄电池的电动势和内电阻。蓄电池的电动势约为,内电阻很小,除蓄电池、开关、导线外,可供使用的实验器材还有:A.电压表(量程) B.电流表(量程) C.电流表(量程)D.定值电阻(阻值,额定功率)E.滑动变阻器(阻值范围,额定电流)①电流表应选 ;(填器材前的字母代号)②根据实验数据作出图象,如图乙所示,则蓄电池的电动势 ,蓄电池的内
阻 。
11.某实验小组在“验证机械能守恒定律”实验中:①选出一条纸带如图甲所示,其中点为打点计时器打下的第一个点,、、为三个计数点,在计数点和、和之间还各有一个点,测得,,。已知重锤质量为,打点计时器的工作电流频率为,当地的重力加速度。由以上数据算出,当打点计时器打到点时重力势能比开始下落时减少了 ,此时重锤的动能比开始下落时增加
了 。由计算结果可知,该实验小组在做实验时出现问题的可能原因是 。(计算结果保留两位有效数字)②在图甲所示的纸带上,某同学又选取多个计数点,测出各计数点到第一个点的距离,算出各计数点对应的速
度,并以为横轴,以为纵轴画出的图线应是图乙中的 ,图线的斜率表示 。
正确答案
(2分)
解析
最大感应电动势为Em=BSω, 最大磁通量фm=BS,所以Em=фmω
所以
考查方向
法拉第电磁感应定律
解题思路
根据最大感应电动势为Em=BSω和最大磁通量 фm=BS间的关系,求角速度.
易错点
关键掌握最大感应电动势为Em和最大磁通量 фm的表达式.
正确答案
B(2分);(2分);(2分)
解析
(1)由题意可知,电源的电动势约为2V,保护电阻为4Ω,故电路中最大电流约为,故电流表只能选B;
(2)由电路利用闭合电路欧姆定律可知:
U=E-I(R0+r)
则由数学知识可得,图象与纵坐标的交点为电源电动势,故E=2.10V;而图象的斜率表示保护电阻与内电阻之和,故
解得:r=0.20Ω;
考查方向
测定电源的电动势和内阻
解题思路
由题意可确定出电路中的电流范围,为了保证电路的安全和准确,电流表应略大于最大电流;由电路及闭合电路欧姆定律可得出函数关系,结合数学知识可得出电源的电动势和内电阻.
易错点
理解U-I图形斜率的物理含义,结合电路,由斜率求出的内阻包含保护电阻,故最后应减去保护电阻值才是内电阻.
正确答案
①0.94,0.98,该实验小组做实验时先释放了纸带,然后再接通打点计时器的电源.
②D,重力加速度g
解析
(1)当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了△Ep=mgh2=0.5×9.8×0.1915J=0.94J.
由题意可知,计数点之间的时间间隔为:T=0.04s;
根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的瞬时速度为:
因此重锤动能的增加量为:动能的增加量大于重力势能的减小量原因可能是该实验小组做实验时先释放了纸带,然后接通打点计时器的电源.
(2)根据机械能守恒定律有:,,可得与gh成正比,因为该实验是运用了乙图的纸带,可能实验时先释放了纸带,然后再接通打点计时器的电源,知测量的h为零,速度不为零,故D正确.图线的斜率等于重力加速度g.
考查方向
验证机械能守恒定律
解题思路
根据下降的高度求出重力势能的减小量,根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的瞬时速度,从而求出动能的增加量.动能的增加量大于重力势能的减小量原因可能是实验时先释放了纸带,然后再接通打点计时器的电源.根据机械能守恒推导与gh关系式,结合乙图误差形成的原因确定正确的图线.
易错点
匀变速度运动时瞬时速度等于这段时间的平均速度,同时动能的增加量却大于重力势能减少量,原因是先释放纸带让重锤运动,再接通打点计时器电源.
如图所示,一光滑弧形轨道末端与一个半径为的竖直光滑圆轨道平滑连接,两辆质量均为的相同小车(大小可忽略),中间夹住一轻弹簧后连接在一起(轻弹簧尺寸忽略不计),两车从光滑弧形轨道上的某一高度由静止滑下,当两车刚滑入圆环最低点时连接两车的挂钩突然断开,弹簧瞬间将两车弹开,其中后车刚好停下,前车沿圆环轨道运动恰能越过圆弧轨道最高点。
求:
12.前车被弹出时的速度。
13.前车被弹出的过程中弹簧释放的弹性势能。
14.两车从静止下滑处到最低点的高度差。
正确答案
(6分)
解析
设前车在圆轨道的最高点的速度为 ,
前车在最低点位置与后车分离后的速度为,根据机械能守恒得:
解得:
考查方向
牛顿第二定律;机械能守恒定律
解题思路
前车沿圆环轨道运动恰能越过圆弧轨道最高点,根据牛顿第二定律求出最高点速度,根据机械能守恒列出等式求解.
易错点
前车恰能越过圆弧轨道最高点,说明在最高点只有重力提供前车做圆周运动的向心力.
正确答案
(6分)
解析
设两车分离前的速度为,由动量守恒定律得
即
分离前弹性势能为,根据机械能守恒得
考查方向
动量守恒定律;机械能守恒定律
解题思路
由动量守恒定律求出两车分离前速度,根据系统机械能守恒求解.
易错点
理解弹簧减少的弹性势能等于系统增加的动能.
正确答案
(4分)
解析
两车从高处运动到最低处机械能守恒
解得:
考查方向
机械能守恒定律
解题思路
两车从h高处运动到最低处机械能守恒列出等式求解.
易错点
掌握机械能守恒的条件.
如图所示是计算机模拟出的一种宇宙空间的情境,在此宇宙空间存在这样一个远离其它空间的区域(在该区域内不考虑区域外的任何物质对区域内物体的引力),以MN为界,上部分匀强磁场的磁感应强度为,下部分的匀强磁场的磁感应强度为,,方向相同,且磁场区域足够大。在距离界线为的P点有一宇航员处于静止状态,宇航员以平行于界线的速度推出一质量为,带电量为的物体,发现物体在界线处速度方向与界线成60°角,进入下部分磁场,然后由于反冲宇航员沿与界线平行的直线匀速运动到达目标Q点时,刚好又接住物体而静止,求:
16.PQ间距离是多大。
17.宇航员质量是多少。
正确答案
P Q间的距离为(9分)
解析
物体在匀强磁场中作匀速圆周运动,洛仑兹力提供向心力,设物体的速度为,在MN上方运动半径为,运动周期为,根据牛顿第二定律和圆周运动公式
解得;
同理物体在MN下方运动半径和周期分别为
,
物体由P点运动到MN边界时与MN的夹角为,如图所示,则有:
得到:;
P Q间的距离为
考查方向
牛顿第二定律;向心力;带电粒子在匀强磁场中的运动
解题思路
小球在两个磁场均做匀速圆周运动,由洛仑兹力充当向心力及圆周运动的性质,可求得粒子运动的关径及周期;由粒子运动的对称性可求得PQ间的距离.
易错点
关键正确画了轨迹图由几何知识找出半径R1与h的关系.
正确答案
(11分)
解析
物体从点P到点Q所用的时间为
设宇航员的质量为,从点P到点Q速度为
由得到
根据动量守恒定律
解得
考查方向
动量守恒定律;带电粒子在匀强磁场中的运动
解题思路
由粒子的运动过程可求得宇航员运动的速度;由动量守恒可求得宇航员的质量.
易错点
关键求出宇航员匀速运动到达目标Q点时的速度,注意宇航员达Q点的时间与带电粒子从P到点Q所用的时间相等.
15.如图所示,在空中有一水平方向的匀强磁场区域,区域的上下边缘间距为,磁感应强度为,有一宽度为()、长度为、回路总电阻为、质量为的矩形导体线圈紧贴磁场区域的上边缘从静止起竖直下落,线圈的下边到达磁场的下边界的时候刚好作匀速运动并一直匀速穿出磁场区域,不计空气阻力,求:线圈穿过磁场区域所经历的时间。
正确答案
(18分)
解析
设线圈匀速穿出磁场区域的速度为,此时有得到
对线圈从开始到刚好完全进入磁场的过程,经历的时间设为,根据动量定理
,而
解得:
因为,所以接着线圈以做匀加速直线运动,直到线圈的下边到达磁场的下边界为止,此过程经历的时间,之后线圈以速度匀速穿出磁场,经历的时间,
故
考查方向
感生电动势、动生电动势;动量定理;匀变速直线运动规律的综合运用
解题思路
线圈穿越磁场区域经历了三段过程:进入磁场、完全在磁场里面和穿出磁场,分段求时间的表达式.
易错点
关键分析清楚物体的运动过程,在线圈从开始到刚好完全进入磁场的过程,线圈受到重力和安培力,运用动量定理列式,得到时间表达式;线圈完全在磁场里运动过程,做匀加速运动,由运动学公式得到时间表达式;匀速穿出磁场过程,由运动学公式得到时间表达式.联立即可求得总时间.
知识点
8.如图所示,匀强电场场强大小为,方向与水平方向夹角为(),场中有一质量为,电荷量为的带电小球,用长为的细线悬挂于点。当小球静止时,细线恰好水平。现用一外力将小球沿圆弧缓慢拉到竖直方向最低点,小球电荷量不变,则在此过程中()(全部选对的得6分,选对但不全的得3分,选错或不答的得0分)
正确答案
解析
小球在水平位置静止,由共点力的平衡条件可知,qEsinθ=mg,则 ; 小球从最初始位置移到最低点时,电场力所做的功W电=-EqL(cosθ+sinθ),因电场力做负功,故电势能增加,故B正确,C错误;
由动能定理可知,W外+W电+WG=0; 则W外=-(W电+WG)=EqL(cosθ+sinθ)-mgL=mgLcotθ;故A正确,D错误;故本题选 AB
考查方向
动能定理的应用;电势能和电势
解题思路
对小球进行受力分析可知,小球受重力、电场力及绳子的拉力而处于平衡;由共点力的平衡条件可求得电场力的大小;由功的计算公式可求得小球运动中电场力所做的功;则由电场力做功与电势能的关系可求得电势能的变化;再由动能定理可求得外力所做的功.
易错点
电场力做功公式W=qEd中,d是两点沿电场线方向的距离.
知识点
7.同步卫星距地心距离为,运行速率为,加速度为,地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为,第一宇宙速度为,地球的半径为,则下列比例正确的是()(全部选对的得6分,选对但不全的得3分,选错或不答的得0分)
正确答案
解析
AB、同步卫星和地球自转的周期相同,运行的角速度亦相等,则根据向心加速度a=rω2可知,同步卫星的加速度与地球赤道上物体随地球自转的向心加速度之比,故A正确,B错误;
CD、同步卫星绕地于做匀速圆周运动,则,第一宇宙速度是近地轨道上绕地球做匀速圆周运动的线速度,则则,故C错误,D正确.
考查方向
万有引力定律及其应用
解题思路
卫星运动时万有引力提供圆周运动的向心力,第一宇宙速度是近地轨道绕地球做匀速圆周运动的线速度,同步卫星运行周期与赤道上物体自转周期相同.
易错点
同步卫星的周期与地球自转周期相同是解决本题的关键.
知识点
6.下列说法中正确的是()(全部选对的得6分,选对但不全的得3分,选错或不答的得0分)
正确答案
解析
A.光的衍射说明光具有波动性,故A错误;
B.在白光下观察竖直放置的肥皂液膜,呈现的彩色条纹是肥皂液膜内外反射的光线,相互叠加产生干涉现象造成的,故B正确;
C.光从光疏介质射入光密介质时,由于折射角小于入射角,当入射角等于900时,折射角不消失,所以不可能发生全反射,故C错误;
D.清晨人们刚刚看到太阳从地平线上升起时,由于大气层的折射现象,实际太阳还在地平线以下,故D正确;
考查方向
光的衍射;光的干涉;光的反射和折射;全反射
解题思路
衍射是波具有的一种性质;彩色条纹是肥皂液膜内外反射的光线,相互叠加产生干涉现象造成的;发生全反射的条件;由于光的折射现象,实际太阳还在地平线以下.
易错点
掌握发生全反射的条件:①光从光密介质射到它与光疏介质的界面上;②入射角等于或大于临界角.
知识点
3.一质点以坐标原点O为中心位置在y轴方向上做简谐运动,其振动图象如图甲所示。振动在介质中产生的简谐横波沿x轴正方向传播,波速为。时此质点开始振动,经过后此质点立即停止运动,再经过后的波形图是图乙中的(振动和波形图中质点的位移都规定向上为正)
正确答案
解析
根据△x=v△t=1×1m=1m,知道2s内产生的波在波源停止振动后,再经过1s向前传播1m.由振动图象知,t=0时刻质点向上振动,所以介质中各个质点均向上起振,结合波形平移法知,B图正确,故B正确,ACD错误.
考查方向
简谐运动的振动图象;简谐运动的回复力和能量
解题思路
波源停止振动后,产生的波继续向前传播,只要求出波形向前传播的距离,并确定出质点的起振方向,即可知道波形图.
易错点
关键知道波源停止振动后,已产生的波形继续向前传播,质点的起振方向均与波源起振方向相同.
知识点
2.一个物块在粗糙水平面上受到的水平拉力随时间变化的图象如图甲所示,速度随时间变化的图象如图乙所示,取,由图中数据可求得物块的质量和物块与水平面间的动摩擦因数,则下列几组数据中正确的是
正确答案
解析
由速度随时间变化的图象可知,4s以后做匀速直线运动,则拉力等于摩擦力,由水平拉力随时间变化的图象得f=8N.
在2-4s内,物块做匀加速直线运动,其加速度a=2m/s2,根据牛顿第二定律得,F-f=ma,解得,则由得动摩擦因数为:,故D正确,ABC错误.
考查方向
牛顿第二定律;匀速直线运动及其公式、图像
解题思路
由速度随时间变化的图象可知物体先处于静止状态,然后做匀加速直线运动,最后做匀速直线运动,结合牛顿第二定律和共点力平衡条件,求出物体的质量和动摩擦因数.
易错点
关键知道速度时间图线的斜率表示加速度,物块匀速运动时拉力等于摩擦力.
知识点
5.从地面上方同一高度沿水平和竖直向上方向分别抛出两个等质量的小物体,抛出速度大小都是
为,不计空气阻力,对两个小物体以下说法正确的是
正确答案
解析
A、根据动能定理两物体落地时,速度大小相等,方向不同,故落地时速度不同,故A错误;
B、根据动能定理两物体落地时,速度大小相等,方向不同,重力做功的瞬时功率p=mgvsinθ,其中θ是落地时的速度与水平方向的夹角,故B错误;
C、高度相同,平抛时间短,根据动量定理I=mgt,故C错误
D、根据动量定理I=mgt=△P,所以两物体落地前动量变化率相等,故D正确.
考查方向
动量定理;功率、平均功率和瞬时功率
解题思路
根据动能定理比较落地时的动能大小,两物体落地时的方向不同;通过比较落地时竖直方向上的速度比较重力做功的瞬时功率,通过比较运动的时间比较重力冲量;动量定理求动量变化率.
易错点
理解瞬时功率公式p=mgvsinθ,竖直向上抛出的物体落地时速度方向竖直向下,与水平方向的夹角为900,而平抛的物体落地时的速度与水平方向的夹角小于900.
知识点
4.如图所示,、两点分别放置两个等量异种电荷,是它们连线的中点,为连线上靠近的一点,为连线中垂线上处于点上方的一点。在、、三点中
正确答案
解析
根据等量异种电荷电场线的分布,知道EB>EA>EC,场强最小的是C点.等量异种电荷连线的垂直平分线是一条等势线,知ΦA=ΦC,沿着电场线方向电势逐渐降低,异种电荷间的电场线由正电荷指向负电荷,知ΦB>ΦA,所以电势最高点是B点.故ABD错误,C正确.
考查方向
电势能和电势;电场线;电场强度及其叠加
解题思路
根据等量异种电荷电场线的分布比较场强的大小以及电势的高低;沿着电场线方向电势降低.
易错点
关键掌握等量异种电荷周围电场线的分布,以及等量异种电荷间连线的垂直平分线是等势线.
知识点
1.关于原子和原子核的几种说法,正确的是
正确答案
解析
A、β衰变是原子核内的中子转化为质子同时释放出电子,不能证明原子核内部存在电子,故A错误;
BD、α粒子散射实验说明原子具有核式结构,没有表明玻尔原子理论的正确,故BD错误;
C、天然放射现象说明原子核内部具有复杂结构,故C正确;
考查方向
天然放射现象;粒子散射实验
解题思路
天然放射现象说明原子核内部具有复杂结构,α粒子散射实验说明原子具有核式结构,β衰变是原子核内的中子转化为质子同时释放出电子.
易错点
理解玻尔原子理论,α粒子散射实验只能说明原子具有核式结构.