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18.如图所示,在同一竖直平面内,有两个光滑绝缘的圆形轨道和倾斜轨道相切于B点,将整个装置置于垂直轨道平面向外的匀强磁场中,有一带正电小球从A处由静止释放沿轨道运动,并恰能通过圆形轨道的最高点C,现若撤去磁场,使球仍能恰好通过C点,则释放高度H’与原释放高度H的关系是
正确答案
解析
存在磁场时小球在C点洛伦兹力方向向上有:,撤去磁场后小球在C点的向心力仅由重力提供:,故撤去磁场后小球在C点的速度需更大v2>v1;根据动能定理小球从A到C洛伦兹力不做功,重力做正功转化为动能有,故H’ >H选C。
考查方向
1、考查圆周运动中向心力与速度的关系:,以及物体“恰好通过最高点”的物理条件:与物体直接接触的压力或支持力为零,除此之外的力的合力刚好等于物体所需的向心力。
2、考查带电粒子或小球在匀强磁场中洛伦兹力方向的判断及计算公式。
3、考查能量的转化、功能关系及动能定理。
解题思路
1、理解“恰好通过最高点”物理含义,找出起物理条件:与物体直接接触的压力或支持力为零,除此之外的力的合力刚好等于物体所需的向心力。
2、分析撤去磁场后小球恰好通过C点所需的向心力增大,故在C点的速度需增大。
3、根据能量转化关系及动能定理,从A到C重力势能转化为动能,H越大C点的速度越大。
易错点
1、洛伦兹力方向判断:左手定则。
2、对“恰好通过最高点”的理解及其物理条件的分析。
知识点
14.伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验,提出了惯性的概念,从而奠定了牛顿力学的基础。早期物理学家关于惯性有下列说法,其中正确的是
正确答案
解析
A选项,惯性是维持物体运动状态的原因,也就是说维持物体运动状态不变的性质是惯性。故A选项正确。B选项,行星在圆周轨道上保持匀速率运动过程中,运动方向在变,运动状态一直在变化故不是惯性性质,故错误。C选项,物体惯性只与质量有关,质量越大惯性越大。D选项,惯性不是力不能说成是“惯性力的作用”。
考查方向
1、考查维持物体运动状态的原因(惯性)、改变物体运动状态的原因(力)。
2、考查惯性的性质、影响惯性的因素:质量越大惯性越大,与速度无关。
解题思路
1、理解惯性是什么:惯性是维持物体运动状态的原因。
2、明确惯性的性质及影响惯性的因素:惯性是物体本身的属性,与物体状态无关,惯性的大小与质量有关,质量越大惯性越大。
易错点
1、惯性不是力,是物体本是的属性,不能说“成惯性力的作用”,也不能说成“在惯性的作用下”
2、匀速率运动并不是匀速运动。
知识点
17.如图,一固定斜面上两个质量相同的小物块A和B紧挨着匀速下滑,A与B的接触面光滑。已知A与斜面之间的动摩擦因数是B与斜面之间动摩擦因数的2倍,斜面倾角为α。下滑过程中A、B间弹力的大小为
正确答案
解析
因为A和B均匀速下滑,故A、B均受力平衡;设A与斜面之间的动摩擦因素为2μ,A、B之间弹力为FAB,根据A在沿斜面方向上受力平衡有:2mgμcosα=FAB+mgsinα,根据B在沿斜面方向上受力平衡有:mgμcosα+FAB=mgsinα,联立两式解得:FAB=,故选B。
考查方向
1、考查物体匀速运动的条件:受力平衡。
2、考查斜面上物体的受力平衡分析及计算。
解题思路
1、抓住题中“匀速下滑”字眼,得到物体受力平衡的信息。
2、分别对A、B进行受力分析,写出与A、B间弹力有关的平衡方程式,根据平衡方程式解得答案。
易错点
1、对A、B之间的力分析不透彻。
2、容易忽略“匀速下滑”的条件。
知识点
15.一个物体在多个恒力的作用下处于静止状态,如果仅使其中一个力的大小逐渐减小到零,然后又从零逐渐恢复到原来的大小。那么,下列各图中能正确描述该过程中物体速度变化情况的是
正确答案
解析
A选项,加速度应该是先增大后减小,是一直在变化,故错误。B选项,速度没有突然改变方向并且加速度在变化,斜率应该变化,故错误。C选项,图像的斜率是先减小后增大,故错误。D选项,图像斜率先增大后减小,故D选项正确。
考查方向
1、考查牛顿第二运动定律力和运动的关系F合=ma,以及力的合成。
2、考查运动图像v-t,及v-t图像的斜率的含义。图像类题型是高考中的常考题型,主要考查学生从图像中获取信息的能力。
解题思路
1、理解合外力与加速度的关系:F合=ma合外力与加速度呈正比,方向相同。
2、明确合外力的变化趋势:先增大后减小。
3、看懂v-t图像斜率的含义:v-t图像斜率代表加速度。
易错点
容易把合外力的变化趋势看成该力的变化趋势(先减小后增大),合外力的变化趋势其实是先增大后减小。
知识点
16.在地质、地震、勘探、气象和地球物理等领域的研究中,需要精确的重力加速度g值,g值可由实验精确测得,近年来测g值的一种方法叫“对称自由下落法”,它是将测g转变为测长度和时间,具体做法是:将真空长直管沿竖直方向放置,自其中O点上抛小球又落到O点的时间为T2,小球与管无碰撞。在小球运动过程中经过比O点高H的P点,小球离开P点到又回到P点所用的时间为T1,测得T1、T2和H,可求得g等于
正确答案
解析
根据竖直上抛运动的对称性可知,物体从O点竖直上抛到最高点的时间为T1,同理从P点到最高点的时间为T2,根据位置关系,得g= ,故选C。
考查方向
1、考查匀加速直线运动的基本公式。
2、考查竖直上抛运动中对的对称性,两次经过同一点的上抛过程与下落过程的时间相等。
解题思路
1、清楚匀加速直线运动的基本公式,根据条件选择合适的公式。2、找准竖直上抛运动中的时间对称性及位置关系,根据位置关系求解。
易错点
1、对计算公式的选择容易模糊不清,浪费时间。2、不清楚竖直上抛运动的对称性。
知识点
19.如图所示,在火星与木星轨道之间有一小行星带.假设该带中的小行星只受到太阳的引力,并绕太阳做匀速圆周运动.下列说法中正确的是
正确答案
解析
A选项,各小行星离太阳的距离不等,各小行星根据公式可知各小行星的角速度不同,故错误。B选项,小行星带内侧行星r更小,根据公式可知加速度更大,故B选项正确。C选项,与太阳距离相等的每一颗小行星质量不一定相同,根据公式F=G可知引力大小不一定相同,故错误。D选项,地球离太阳的距离更近r更小,根据公式可知地球线速度大于小行星带内各行星线速度,故D选项正确。
考查方向
1、考查天体运动中加速度、速度、周期、角速度与距离的关系。
2、考查万有引力的公式:F=G万有引力的大小与距离和质量有关。
解题思路
1、明确小行星带、地球与太阳之间的位置关系。
2、根据万有引力提供向心力G解得加速度、速度、周期、角速度与距离的关系公式,从而判断其随距离的变化。
易错点
容易忽略万有引力的大小与质量有关。
知识点
21.如图甲所示,在空间存在一个变化的电场和一个变化的磁场,电场的方向水平向右(图甲中由B到C),场强大小随时间变化情况如图乙所示;磁感应强度方向垂直于纸面、大小随时间变化情况如图丙所示。在t=1s时,从A点沿AB方向(垂直于BC)以初速度v0射出第一个粒子,并在此之后,每隔2s有一个相同的粒子沿AB方向均以初速度v0射出,并恰好均能击中C点,若AB=BC=L,且粒子由A运动到C的运动时间小于1s。不计重力和空气阻力,对于各粒子由A运动到C的过程中,以下说法正确的是:
正确答案
解析
A选项,带电粒子在1s~2s时间内只有磁场没有电场,故第一个粒子做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力有qv0B0=,根据几何知识可得r=L,故有;在3s~4s时间内只有电场没有磁场,第二个粒子做类平抛运动有:,qE0=ma,联立可得,联立①②可得,故A选项正确。
B选项,第一个粒子只受磁场力作用,故qv0B0=ma1;第二个粒子只受电场力作用,故qE0=ma2,因为有,故B错误。
C选项,第一个粒子只受磁场力作用,洛伦兹力了不做功,速度不变动能;第二个粒子做类平抛运动有:,又因为vy=at,所以vy=2v0,,故Ek1:Ek2=1:5,C错误。
D选项,第一个粒子做的匀速圆周运动, ;第二个粒子做类平抛运动有:因为vy=2v0=at,qE0=ma,,所以, ,故D选项正确。
考查方向
1、带电粒子在电场中的类平抛运动,带电粒子在磁场中的匀速圆周运动的综合考查。2、考查带电粒子在交变复合场中运动的时间、能量、加速度等。
解题思路
1、分析第一个带电粒子在1s~2s内做匀速圆周运动,第二个粒子在3s~4s内做类平抛运动。
2、根据匀速圆周运动及类平抛运动的基本公式求解速度、动能、加速度、时间等物理量。
类平抛运动的基本公式: 匀速圆周运动的基本公式:
易错点
对各粒子在相应的时间内所做运动类型分析不清楚。
知识点
20.如图甲所示,Q1、Q2为两个固定点电荷,其中Q1带正电,它们连线的延长线上有a、b两点.一正试探电荷以一定的初速度沿直线从b点开始经a点向远处运动,其速度图象如图乙所示.则
正确答案
解析
A选项,b到a过程中试探电荷速度不断减小,因此合外力与速度方向相反,故Q2带负电,A选项正确。B选项,根据动能定理及电场力做功 qUab=q(φa-φb)=mvb2-mva2>0,故φa > φb,B选项正确。C选项,根据电场强度的定义式E=可知,试探电荷在a点所受电场力Fa=0从而电场强度Ea=0, Fb>0从而电场强度Eb>0,故Eb>Ea,故C选项正确。D选项,b到a过程中速度减小动能减小,电场力做负功,电势能增加,故错误。
考查方向
1、考查点电荷间的静电引力公式:F=。
2、考查同一直线上的三个点电荷平衡模型的条件:“两同夹异”,“两大夹小”,“近小远大”。
3、考查电场强度的定义式,电场能与动能之间的相互转化,功能关系,动能定理,电场力做功。
4、考查运动图像v-t,及v-t图像的斜率的含义。
解题思路
1、明确v-t图像的斜率的含义,加速度先减小后增大,在a点加速度为零,受力平衡,从而判断Q2电性。
2、根据b到a过程中电场力做功与动能定理qUab=q(φa-φb)=mvb2-mva2>0判断a、b两点电势大小。
3、根据电场强度的定义式E=判断a、b两点的电场强度大小。4、根据电场力做功与电势能之间的相互转化,动能定理判断电势能的变化。
易错点
1、对图像斜率含义不明确。
2、电势能与电场力做功的关系。
知识点
有一半径为R=0.4m的光滑半圆轨道,直径BC竖直,与粗糙水平面相切于B点,如图所示。在距B点s=2.1m的A点有一质量为m=0.2kg的小滑块,小滑块与水平面间的动摩擦因数μ = 0.5,在与水平方向成α=53º的恒力F的作用下由静止开始向B点运动,运动到B点时撤去F,小滑块运动到最高点C处时,对轨道的压力大小等于其重力大小的 。试求:(g =10m/s2,sin53º= 0.8,cos53º= 0.6)
24.小滑块运动到C点时速度的大小?
25.小滑块运动到圆轨道的B点,撤去F时受到轨道的支持力为多大?
26.恒力F的大小?
正确答案
解析
(1)在C点:
考查方向
考查物体做圆周运动向心力的分析,及其与速度的关系公式:
解题思路
分析物体在C点的受力,得出合外力,根据合外力提供向心力 ,求得C点的速度。
易错点
对向心力由什么力提供容易模糊不清。
正确答案
(2)12.5N
解析
(2)在从B到C的过程中,由机械能守恒定律可知 在B点:
考查方向
考查根据动能动能定理求速度:
解题思路
根据B到C过程中动能定理的公式解得物体在B点的速度,根据速度与向心力、合外力
易错点
对向心力由什么力提供容易模糊不清。
正确答案
(3)2N
解析
在从A到B的过程中 (也可以用动能定理求解
考查方向
考查牛顿第二运动定律:F合力=ma。考查运动学的基本公式:
解题思路
对A到B的过程中使用动能定理解得恒力F的大小,或者根据运动学公式求出加速度a,再根据匀速运动的条件(受力平衡) 求解恒力F的大小。
易错点
对向心力由什么力提供容易模糊不清。
如图所示,在真空中,沿水平方向和竖起方向建立直角坐标系xOy,在x轴上方有一沿x轴正方向的匀强电场E(电场强度E的大小未知)。有一质量为m,带电量为+q的小球,从坐标原点O由静止开始自由下落,当小球运动到P(0,-h)点时,在x轴下方突然加一竖直向上的匀强电场,其电场强度与x轴上方的电场强度大小相等,且小球从P返回到O点与从O点下落到P点所用的时间相等。重力加速度为g。试求:
27.小球返回O点时速度的大小;
28.匀强电场的电场强度E的大小;
29.小球运动到最高点时的位置坐标。
正确答案
解析
设小球从O点运动到P点所用时间为t,在P点的速度为v1,返回O点时的速度为v2,则
考查方向
考查带电物体在电场中的运动:这类问题电场只是提供了一个电场力,可以转化为动力学问题求解,联系公式:
解题思路
首先分析小球从O点下落到P点再到O点的运动类型,明确这是两个阶段,应该分开分析,根据时间相等,及位移相等,解得小球回到O点时的速度。
易错点
在做运动学问题时,对公式的选择模糊不清,导致浪费时间,甚至解答困难。
正确答案
解析
(2)
考查方向
解题思路
根据运动学的基本公式解得小球在电场作用下的加速度a,再根据qE-mg=ma,解得E的大小。
易错点
在做运动学问题时,对公式的选择模糊不清,导致浪费时间,甚至解答困难。
正确答案
位置坐标为(4h,16h)
解析
在竖直方向: 设小球进入x轴上方运动到最高点所用时间为t2,则 所以小球运动到最高点的位置坐标为(4h,16h)
考查方向
解题思路
小球进入x轴上方时,将小球的运动分解成竖直方向和水平方向,小球在竖直方向上做减速度为g的减速运动,在水平方向上在电场力作用下做匀加速运动,分别根据运动学公式计算两个方向的位移,得出小球的最高位置坐标。
易错点
在做运动学问题时,对公式的选择模糊不清,导致浪费时间,甚至解答困难。
22.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
23.5mm(3分)、24.1mm
解析
从图可以看出游标尺的刻度为10,故精确度为0.1mm,每一小格差值为0.1mm,根据图a游标尺的第4格与主尺的第3格对齐,故游标尺多出的部分=4×(1mm-0.1mm)-3mm=0.6mm,即误差值=0.6mm;根据图b读出主刻度=23mm,游标尺第5格对准,故读数=23mm+5×0.1mm=23.5mm;圆柱的直径的实际值=23.5mm+0.6mm=24.1mm。
考查方向
1、考查游标卡尺的基本原理:不管游标尺上有多少个小等分刻度,它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm。2、考查游标卡尺的误差分析,及读数:若用x表示由主尺上读出的整毫米数,K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数,则记录结果表达为(x+K×精确度)mm。
解题思路
1、首先看游标卡尺的格数,明确游标卡尺的精确度。2、根据图a读出误差值,根据图b读出测量值,再用测量值加上误差值即得实际值。
易错点
1、容易根据图a误读出误差值:4×0.1mm=0.4mm。2、容易误将读出的示数减去误差值:23.5mm-0.6mm=22.9mm。
知识点
23.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
(1)由于电流表的内阻较大,该同学先把电流表改装为量程为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。
(2)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)。
(3)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、300Ω。
(2)如图所示:
(3)900Ω
解析
把电流计改装成电流表需要并联一个电阻,阻值根据公式,计算可得
,故电阻箱应该选R2(最大阻值999.9Ω)。并联后的总电阻,故滑动变阻器的阻值R滑=R内-R总=360Ω,故滑动变阻器应该选R4(0—1kΩ);根据欧姆定律公式:
考查方向
1、考查电流表、电压表的改装。
电压表改装的基本公式:
电流表改装的基本公式:
2、考查欧姆表的原理。
(1)内部电路简化如图所示。
(2)根据闭合电路欧姆定律
①当红、黑表笔短接时,
②当被测电阻Rx接在红、黑表笔两端时,
③当I中时,中值电阻R中=Rg+R+r.
解题思路
1、首先清楚是将电流计改装成电流表,算出电流量程的放大倍数,根据公式得出并联电阻的阻值。2、根据算出的并联电阻的阻值选择合适的电阻箱和滑动变阻器。3、明确中值电阻的含义:被测电阻Rx接在红、黑表笔两端时,中值电阻R中=Rg+R+r。4、根据欧姆定律公式:I,已知I、R中、E即可求得Rx。
易错点
1、不理解中值电阻的含义。2、不清楚欧姆表的基本原理。
知识点
如图所示,一半径为R的圆表示一柱形区域的横截面,圆心坐标为(0,R),在柱形区域内加一方向垂直于纸面向里磁感应强度为B的匀强磁场,在磁场右侧有一平行于x轴放置的平行板电容器,两板间距和板长均为2R,N板与x轴重合且接地。一质量为m、电荷量为-q的带电粒子,由坐标原点O以相同速率、不同方向沿纸面射入第一象限后,在射出磁场时粒子的速度都平行于x轴。不计重力。试求:
30.带电微粒在磁场中运动的速度大小?
31.若带电粒子从O点射入磁场时的速度恰与x轴成θ=60º角,则该粒子在磁场中运动的时间为多少?射出磁场时的位置坐标为多少?
32.若使(2)中的带电粒子能够从平行板电容器的右端射出,M板的电势范围为多大?(取N板的电势为零电势。)
正确答案
解析
如图所示,由几何关系可知,轨迹圆的圆心O’、出射点P与O1和O构成菱形,因此粒子在磁场中运动的轨迹半径为R,则
考查方向
1、考查带电粒子在圆形磁场中的运动规律:
①粒子沿半径方向飞入圆形匀强磁场,必沿半径方向飞出磁场
②此聚焦:一束带电粒子以平行的初速度v垂直射入圆形匀强磁场,若带电粒子的轨道半径与磁场圆半径相同,则这些带电粒子将会聚于初速度方向与磁场圆的切点。
③磁发散:速度大小相等的一束带电粒子从圆周上同一点沿不同方向垂直射入圆形匀强磁场,若粒子的轨道半径与磁场圆半径相同,那么所有粒子成平行线离开磁场,而且与磁场圆在入射点的切线方向平行。。
解题思路
根据“粒子都平行于x轴离开磁场”得出带电粒子在磁场中运动的半径等于圆形磁场的半径,根据公式解得带电粒子在磁场中运动的速度。
易错点
对“粒子都平行于x轴离开磁场”的含义理解不透彻。
正确答案
解析
(2) 如图所示,射出磁场的位置坐标为:
考查方向
考查带电粒子在磁场中运动时间的计算:。
解题思路
分析粒子出磁场的偏转角θ=60°,根据公式求解运动时间。
易错点
计算粒子在磁场中运动的时间时,对θ的计算不清楚。
正确答案
(3)
解析
设粒子在两板间运动的时间为t,则 设粒子从板右侧射出时侧向位移的大小为d,则 所以,当粒子从N板的右边缘射出时,d1=则 当粒子从M板的右边缘射出时,d2 = 所以,粒子能够从平行板电容器的右端射出,M板的电势范围为:
考查方向
解题思路
画出带电粒子的运动轨迹、根据几何及物理关系,解得粒子出磁场的位置。计算出带电粒子进入平行板电容器的位置,再分别计算粒子刚好从平行板电容器边缘出磁场时M板的电势,即M板的电势范围。
易错点
对整个运动过程的分析不到位。