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现代化的生产流水线大大提高了劳动效率.如下图为某工厂生产流水线上的水平传输装置的俯视图,它由传送带和转盘组成.小物品从A处无初速地放到传送带上,运动到B处后进入匀速转动的转盘随其一起运动(无相对滑动),到C处被取走装箱.已知A、B的距离L=9.0m,物品与传送带间的动摩擦因数μ1=0.2.物品在转盘上与转轴O的距离R=2.0m,物品与转盘间的动摩擦因数μ2=0.8,物品在转盘与传送带上的最大静摩擦力可视为与滑动摩擦力大小相等.(取g=10m/s2,π=3).
28.要保证物品随转盘一起转动,则转盘的角速度最大为多少?
29.现通过同步提高传送带和转盘的速度,可缩短物品从A到C的时间,则物品从A到C最短时间为多少?
正确答案
2rad/s
解析
当转盘的角速度最大时,物品刚好发生滑动,静摩擦力达到最大值,由牛顿第二定律得
μ2mg=mω2R
解得转盘的角速度最大值ω=2rad/s
物品最大的线速度为 v2=ωR=4m/s
考查方向
牛顿第二定律;匀速圆周运动
解题思路
物品在转盘上转动时,由所受的静摩擦力提供向心力,当物品恰好要滑动时,静摩擦力达到最大值,根据牛顿第二定律求出转盘的角速度最大值.
易错点
转盘的角速度最大时是最大静摩擦力提供向心力.
正确答案
4.75s
解析
设物品在传送带上一直加速,则速度为
而
代入据数联立解得 v1=6m/s,因为 v1>v2,所以物品在传送带上先加速后匀速,所以要使物品最短时间到达C处,则传送到转盘时的最大速度为 v=v2=4m/s,由 v=μ1gt1,,得 t1=2s
物品匀速运动的时间
进入转盘后的时间
所以物品从A到C最短时间为 t=t1+t2+t3=4.75s
考查方向
匀变速直线运动的公式;匀速圆周运动;牛顿第二定律
解题思路
假设物品从A运动到B一直匀加速时,由位移等于平均速度乘以时间求物品在传送带上运动时间.再由圆周运动的规律求出物品由B运动到C的时间,从而得到总时间.
易错点
关键分析清楚物体的运动过程,分段计算时间,最后求出总时间.
如图1所示,某同学在做“探究功与速度变化的关系”的实验.当小车在1条橡皮筋的作用下沿木板滑行时,该橡皮筋对小车做的功记为W,当用2条、3条…相同橡皮筋重复实验时,设法使每次实验中橡皮筋所做的功分别为2W、3W…
22.图中小车上有一固定小立柱,下图给出了4种橡皮筋与小立柱的套接方式,为减小实验误差,
你认为最合理的套接方式是( )
23.在正确操作的情况下,某次所打的纸带如图2所示,图上为相邻两点间盼距离,且AB=1.10cm:BC=1.37cm;CD=1.59cm;DE=1.76cm;EF=1.90cm;FG=1.98cm;GH=2.00cm,HI=2.00cm;IJ=2.00cm.已知实验所用电源频率为50Hz,则小车获得的速度大小是______m/s(计算结果保留三位有效数字),由纸带可知,小车在AE段运动时的加速度逐渐变________(填“大”或“小”).
正确答案
解析
由图示可知,橡皮筋最合理的套接方式是A,以A的方式套接释放小车后,橡皮筋不会影响小车的运动.故A正确,BCD错误;
考查方向
探究功与速度变化的关系
解题思路
实验过程,橡皮条的绕法不能妨碍小车的运动.
易错点
关键是橡皮筋释放后,橡皮筋不会影响小车的运动.
正确答案
1.00 ; 小.
解析
由图示纸带可知,从GH起,两点间的距离相等,小车做匀速直线运动,应选用的纸带是GJ部分,小车获得的速度为:
根据纸带可知,xBC-xAB=1.37-1.10=0.27cm,xCD-xBC=1.59-1.37=0.22cm,由于相邻位移之差越来越小,所以加速度减小.
考查方向
探究功与速度变化的关系; 打点计时器系列实验中纸带的处理
解题思路
实验时需要测出橡皮筋恢复原长,即小车做匀速直线运动时的速度,根据实验数据应用速度公式求出小车的速度,根据纸带数据结合△x=aT2判断加速度变化情况.
易错点
探究功与速度变化的关系实验,应求出橡皮筋完全恢复原长时的速度,应选纸带上相邻点间距离相等的纸带进行实验数据处理.
55. [选修3-5]
(1)下列说法正确的是_________.(填正确答案标号,选对1个给2分,选对2个得4分,选对3个得5分,每选错1个扣3分,最低得分0分) A.原子的核式结构模型是汤姆逊最早提出来的B.氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长大于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长C.在光电效应实验申,用同种频率的光照射不同的金属表面,从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek越大,则这种金属的逸出功W0越小D.原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律 E.一重原子核变成α粒子和另一原子核,衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能
(2)如图所示,在光滑水平面上,A小球以速度v0运动,与原静止的B小球碰撞,碰撞后A球以v=av0(待定系数a<1)的速率弹回,并与固定挡板P发生弹性碰撞,设mB=5mA,若要求A球能追上B再相撞,求系数a应满足的条件
正确答案
(1)BCE
(2)
解析
(1)
A、原子的核式结构模型最早是由卢瑟福提出,故A错误;
B、从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的能量小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的能量,根据波长与频率成反比,则从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长大于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长”,故B正确;
C、据光电效应方程可知,用同种频率的光照射不同的金属表面,从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大,则这种金属的逸出功越小,故C正确;
D、原子核发生衰变时要,遵守电荷数守恒和质量数守恒的规律,不是质量守恒,故D错误;
E、一重原子核进行α衰变后,其衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能,故E正确.故本题选BCE
(2)A、B碰撞过程中,以v0方向为正方向,根据动量守恒定律得,mAv0=-mAav0+mBvB,A与挡板P碰撞后能追上B发生再碰的条件是:av0>vB,解得,碰撞过程中损失的机械能为:解得
所以α满足的条件是
考查方向
氢原子的能级公式和跃迁;原子核的结合能;动量守恒定律;机械能守恒定律
解题思路
(1)原子的核式结构模型最早是由卢瑟福提出;卢瑟福通过α粒子散射实验否定了原子的“枣糕模型”结构,提出了原子的“核式结构模型”;跃迁时辐射的能量等于两能级间的能级差,即频率与波长的关系;根据光电效应方程,可知,光电子的最大初动能只与入射光的频率以及金属本身有关;
(2)A、B碰撞过程中动量守恒,抓住碰撞后A还能追上B,即A的速度大于B的速度,求出系数α满足的条件,结合碰撞过程中有机械能损失求出α满足的条件.
易错点
(1)掌握光电效应方程与影响光电子最大初动能与入射光的频率有关,而与入射光的强度无关; (2)抓住碰后A的速度大于B的速度,以及有机械能损失大于等于零进行求解.
知识点
某品牌电饭锅采用纯电阻电热丝加热,有“煮饭”和“保温”两种工作模式,在220V电压下额定功率分别为600W和80W.我校物理兴趣小组的同学们想通过实验测定该电饭锅电热丝的电阻,现有实验器材:于电池两节,滑动变阻器R1(最大阻值20Ω),电阻箱R(精度0.1Ω)电压表v(量程3v,内阻很大),电流表A(量程6mA,内阻r=28.0Ω),开关及导线若干.
24,.同学们利用多用表进行初步测量和估算发现,电饭锅处于不同工作模式时,实验电流差异较大。为了能顺利完成实验,他们打算将电流表的测量范围扩大到48mA,则应该将电阻箱调节至R=________Ω并与电流表并联.
25.同学们设计并连接了如图l所示的电路图,接通电源前应将滑动变阻器的滑片置于______(填“a”或…b)端
26.将电饭锅调至“煮饭”模式,______(填“闭合”或“断开”)开关K2,再闭合开关K1,调节滑动变阻器阻值,记下各电表六组读数后断开开关K1.然后将电饭锅调至“保温”模式,改变K2状态,再闭合开关K1,调节滑动变阻器阻值,记下各电表六组读数后断开开关K2.
27.直接将两组实验读到的数据绘制成如图2所示的图象.由图可知,该实验中电饭锅处于“煮饭”模式时测得的阻值为________Ω. (结果保留三位有效数字)
正确答案
4
解析
将电流表A(量程6mA,内阻r=28.0Ω),扩大到量程为48mA,因此通过R的电流为48mA-6mA=42mA,那么电阻箱调节至
考查方向
串联电路和并联电路
解题思路
将电流表A(量程6mA,内阻r=28.0Ω),扩大到量程为48mA,根据串并联特点,即可求解;
易错点
把小量程的电流表改装成大量程的电流表要并联一个电阻,关键计算出并联电阻两端的电压与流过此电阻的电流.
正确答案
a
解析
因滑动变阻器以分压式接入电路,因此接通电源前应将滑动变阻器的滑片置于a,即电饭锅两端电压为零;
考查方向
实验中常用仪器及其正确操作方法
解题思路
根据滑动变阻器分压式,接入电路中电阻最小,电压最小,则最安全;
易错点
掌握滑动变阻器的分压与限流的区别.
正确答案
闭合
解析
将电饭锅调至“煮饭”模式,闭合开关K2,即扩大电流表的量程,从而起到保护电流表的作用,再闭合开关K1,调节滑动变阻器阻值,记下各电表六组读数后断开开关K1.然后将电饭锅调至“保温”模式,改变K2状态,再闭合开关K1,调节滑动变阻器阻值,记下各电表六组读数后断开开关K2.
考查方向
伏安法测电阻;实验中常用仪器及其正确操作方法
解题思路
闭合开关K2,即扩大电流表的量程,从而起到保护电流表的作用.
易错点
根据实验安全性与精确性原则可知,要闭合开关K2,即扩大电流表的量程.
正确答案
50.0
解析
由图2可知,当U=2.0V时,I=5.0mA,因电流表的量程扩大8倍,因此此时通过电饭锅的电流为I′=40.0mA;那么电饭锅处于“煮饭”模式时测得的阻值
考查方向
伏安法测电阻
解题思路
根据欧姆定律得,结合电流表的量程,即可求解;
易错点
关键从图象中读出示数,但注意改装后的电流表量程扩大了8倍.
如图所示,在直角坐标系第I象限区域有平行于xoy平面的匀强电场和垂直xoy平面向外的匀强磁场(图中均没有画出).现有一带负电的粒子从坐标O点沿某一方向以一定的初动能入射,在电场和磁场的作用下发生偏转,粒子先后经过A(8cm,6cm)、B(12cm,18cm)两点,动能分别变为初动能的和,若该粒子质量为8×10﹣18kg,电荷量为3.2×10﹣19C,初动能为1.6×10﹣17J,不计重力的影响(其中sin37°=0.6,cos37°=0.8).求
30.O、A两点电势差UOA为多少?
31.试确定电场强度的方向和大小?
32.若撤掉电场,并改变磁感应强度大小,使带电粒子沿与x轴正方向夹角为37°射入,且能通过B点,求磁感应强度的大小.
正确答案
解析
对粒子,根据动能定理得:
代入数据解得
考查方向
动能定理
解题思路
由于洛伦兹力对电荷不做功,所以根据动能定理可求O、A两点电势差UOA.
易错点
粒子从O到A只有电场力做功,动能减小,说明电场力做负功.
正确答案
250V/m ,方向沿x轴正方向.
解析
设电场沿x正方向的分量为Ex,沿y正方向的分量为Ey,则:
粒子到达A点时: 粒子到达B点时:
两式联立解得:Ey=0 ,EX=250V/m
说明电场方向沿x轴正方向.
考查方向
带电粒子在匀场电场中的运动
解题思路
由于洛伦兹力对电荷不做功,所以根据电场力对粒子做功的情况即可判断出电场的方向,求出电场强度的大小;
易错点
应用动能定理求解,注意电场力做负功.
正确答案
解析
若撤掉电场,粒子在磁场中做圆周运动则:
由几何关系可得半径:
解得:
代入数据得:
考查方向
带电粒子在匀强磁场中的运动
解题思路
带电粒子能够通过B点,画出运动的轨迹图,然后根据几何关系求出粒子运动的半径,由洛伦兹力提供向心力即可求出.
易错点
关键有几何关系求出粒子运动的半径.
19.在物理学发展过程中,观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用.下列叙述符合史实的是:
正确答案
解析
A、德国天文学家开普勒对他导师第谷观测的行星数据进行研究,最终提出了开普勒三定律,故A错误;
B、古希腊学者亚里士多德认为物体下落快慢由它们的重量决定,伽利略利用逻辑推断使距里士多德的理论陷入困境,故B错误;
C、安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说,故C正确;
D、楞次在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,故D正确;
考查方向
物理学史
解题思路
根据物理学史和常识解答,记住著名物理学家的主要贡献.
易错点
对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆是解答本题的关键.
知识点
21.如图1所示,光滑的平行竖直金属导轨AB、CD相距L,在A、C之间接一个阻值为R的电阻,在两导轨间abcd矩形区域内有垂直导轨平面向外、宽为5d的匀强磁场,磁感应强度为B,一质量为m、电阻为r、长度也刚好为L的导体棒放在磁场下边界ab上(与ab边重合),现用一个竖直向上的力F拉导体棒,使它由静止开始运动,导体棒离开磁场前已经做匀速直线运动,导体棒与导轨始终垂直且保持良好接触,导轨电阻不计,F随导体棒与初始位置的距离x变化的情况如图2所示,下列判断正确的是:
正确答案
解析
A、导体棒经过磁场的过程中,通过电阻R的电荷量为:,故A错误;
B、设导体棒离开磁场时速度大小为v.此时导体棒受到的安培力大小为:,由平衡条件得:F=FA+mg,由图2知:F=3mg,联立解得:,故B正确;
C、离开磁场时,由F=BIL+mg得:导体棒两端电压为:,故C错误;
D、导体棒经过磁场的过程中,设回路产生的总焦耳热为Q.
根据功能关系可得:
而拉力做功为:WF=2mgd+3mg×4d=14mgd
电阻R产生焦耳热为:
联立解得:,故D正确.
考查方向
导体切割磁感线时的感应电动势;闭合电路的欧姆定律;焦耳定律;功能关系
解题思路
根据安培力与速度的关系式和平衡条件结合求导体棒离开磁场时的速度大小.根据求通过电阻R的电荷量.根据欧姆定律求离开磁场时导体棒两端电压.根据功能关系求出电阻R产生的焦耳热.
易错点
关键运用能量守恒定律求出电路总的焦耳热Q,然后根据串并联电路求出电阻R上产生的热量.
知识点
20.如图所示,质置为m的小球套在与水平面倾角为60°的固定光滑杆上,一根轻质弹簧的一端悬挂于O点,另一端与小球相连,弹簧与杆在同一竖直平面内,将小球沿杆拉至弹簧水平位置(此时弹簧刚好为原长)由静止释放,小球沿杆下滑,当弹簧位于竖直位置时,小球速度恰好为零,此时小球下降的竖直高度为h.若全过程弹簧处于弹性限度内,则下面叙述正确的是:
正确答案
解析
A、释放瞬间,弹簧的弹力为零,由牛顿第二定得:小球加速度为 ,故A正确;
B、弹簧与杆垂直时,弹力方向与杆垂直,合外力方向等于重力沿杆向下的分力,小球继续加速,此时小球的速度没有达到最大值,故B错误;
C、小球运动过程中,只有重力和弹簧弹力做功,系统的机械能守恒,可知小球释放瞬间,弹簧的弹性势能为零,为最小,故此时小球的动能与重力势能之和最大,当弹簧与杆垂直时,弹簧有弹性势能,小球的动能与重力势能之和不是最大,故C错误;
D、小球下滑至最低点的过程中,系统机械能守恒,初、末位置动能都为零,由系统的机械能守恒可知,弹簧的弹性势能增加量等于重力势能的减小量,即为mgh,故D正确.
考查方向
功能关系;机械能守恒定律;牛顿第二定律
解题思路
加速度根据牛顿第二定律求.弹簧与杆垂直时,合外力方向沿杆向下,小球继续加速,速度没有达到最大值,运动过程中,只有重力和弹簧弹力做功,系统机械能守恒,根据机械能守恒定律分析解答.
易错点
正确分析小球的受力情况和运动情况,分析能量转化的情况,理解机械能守恒的条件.
知识点
18.某电容式话筒的原理示意图如图所示,E为电源,R为电阻,薄片P和Q为两金属基板.对着话筒说话时,P振动而Q可视为不动.在P、Q间距减小过程中:
正确答案
解析
电容式话筒与电源串联,电压保持不变.在P、Q间距减小过程中,根据电容决定式得电容增大,又根据电容定义式,得电容器所带电量增大,电容器的充电电流通过R的方向由N到M,所以N点的电势比M点的高,故ABD错误,C正确.
考查方向
电容器与电容
解题思路
在P、Q间距减小过程中,电容发生变化,而电容直接与电源相连,电容两端间的电压不变,从而可判断出电量的变化及电流的流向,再次可比较出电势的高低.
易错点
电容器的动态分析问题,抓住不变量,若电容始终与电源相连,两端间的电压不变;若电容器与电源断开,则电容器所带的电量不变.
知识点
17.登上火星是人类的梦想,“嫦娥之父”欧阳自远透露:中国计划于2020年登陆火星.地球和火星的公转可视为匀速圆周运动,忽略行星自转影响:根据下表,火星和地球相比:
正确答案
解析
A、根据万有引力定律公式得,,由于地球的质量为,火星质量是,轨道半径地球的是,火星轨道半径是,代入公式比较可知地球受到太阳的引力较大,故A错误;
B、根据得,向心加速度,火星的轨道半径较大,则火星做圆周运动的向心加速度较小,故B正确;
C、根据得,星球表面的重力加速度,从表中得到地球与火星的质量,与星球半径的大小,代入上面公式,则可得地球表面重力加速度大,故C错误;
D、根据得星球的第一宇宙速度,由表中得出地球的质量及火星质量,地球半径与火星半径的数值代入公式,则可得地球的第一宇宙速度较大,故D错误;
考查方向
万有引力定律及其应用
解题思路
火星和地球绕太阳做圆周运动,靠万有引力提供向心力,结合轨道半径的大小,比较向心加速度大小.结合星球的质量和半径比较星球表面的重力加速度和第一宇宙速度.
易错点
关键掌握万有引力提供向心力,在星球表面有:物体受到的万有引力等于重力.
知识点
16.2016年1月28日消息,重庆将建空中卫生应急救援队,救援直升机转运停机坪覆盖区县.假设应急救援中直升机下面吊着一个箱子,箱子里装有一物体,箱子里物体刚好与箱顶接触,在直升机快速竖直生升的过程中,悬挂箱子的绳子突然断了,伺候箱子在运动过程中保持开始时的姿势,箱子所受的空气阻力与箱子运动速率的平方成正比,则在绳断后箱子运动过程中(箱子在空中运动的时间足够长),下列说法正确的是:
正确答案
解析
A、在绳断后箱子由于惯性要继续上升一段距离,不是立即竖直向下运动,故A错误;
B、绳断的一瞬间,设箱子的质量为M,箱内物体的质量为m,以箱子与箱内物体整体为研究对象,根据牛顿第二定律得:(M+m)g+f=(M+m)a,可得:a>g.对箱内物体,设箱子对物体有向下的作用力,大小为F.由牛顿第二定律得:mg+F=ma,则得 F>0,说明箱子对箱内物体有向下的作用力,因此物体对箱子有向上的作用力,故B错误;
C、箱子上升的过程,根据牛顿第二定律得:
(M+m)g+f=(M+m)a,又 f=kv2,可得:
(M+m)g+kv2=(M+m)a,可知v减小,a减小,箱子下落过程,根据牛顿第二定律得:(M+m)g-kv2=(M+m)a,v增大,a减小,所以箱子的加速度一直减少,故C错误;
D、箱子上升的过程中,箱子对物体有向下的作用力,对物体做负功,箱内物体的机械能减小,箱子下落过程,对箱内物体,设箱子对物体有向下的作用力,大小为F′.根据牛顿第二定律得:
mg+F′=ma,由上分析知,a<g,可得 F′<0,说明箱子对物体的作用力向上,对物体做负功,则物体的机械能减小,因此物体的机械能一直减小,故D正确.
考查方向
机械能守恒定律;运动的合成和分解;牛顿第二定律
解题思路
在绳断后箱子由于惯性要继续上升一段距离.箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比,刚开始时,速度增大,阻力越来越大,当阻力等于重力时,箱子做匀速运动,根据牛顿第二定律和机械能守恒的条件即可分析.
易错点
关键要灵活选择研究对象,根据物体的运动情况,根据牛顿第二定律来分析物体受力的大小情况.
知识点
15.建筑装修中,工人用质量为m的磨石对倾角为θ斜壁进行打磨(如图所示),当对磨石加竖直向上大小为F的推力时,磨石恰好沿斜壁向上匀速运动,已知磨石与斜壁之间的动摩擦因数为μ,则磨石受到的摩擦力大小是:
正确答案
解析
磨石受重力、推力、斜壁的弹力及摩擦力而处于平衡状态,受力图如下:
由图可知,F一定大于重力;先将重力及向上的推力合力后,将二者的合力向垂直于斜面方向及沿斜面方向分解可得:
在沿斜面方向有:摩擦力f=(F-mg)cosθ;
在垂直斜面方向上有:FN=(F-mg)sinθ;
则f=(F-mg)cosθ=μ(F-mg)sinθ,故A正确,BCD错误;
考查方向
共点力平衡的条件及其应用;物体的弹性和弹力
解题思路
对物体进行受力分析,根据共点力的平衡可知可求得磨石受到的摩擦力;同时根据动摩擦力的公式也可求得摩擦力.
易错点
滑动摩擦力的大小可以由μFN求得,也可以由共点力的平衡或牛顿第二定律求得.
知识点
14.有下列几种情景,其中对情景的分析和判断正确的是:
①点火后即将升空的火箭; ②高速公路上沿直线高速行驶的轿车为避免事故紧急刹车;
⑤运动的磁悬浮列车在轨道上高速行驶; ④太空中的空间站绕地球做匀速圆周运动.
正确答案
解析
A、火箭的速度为零,速度变化率不为零,则加速度不为零,故A错误;
B、轿车紧急刹车,速度变化很快,加速度很大,故B正确;
C、磁悬浮列车速度很大,加速度很小,甚至等于零,故C错误;
D、太空中的空间站绕地球做匀速圆周运动,速度是变化的,有向心加速度,加速度不为零,故D错误.
考查方向
加速度
解题思路
加速度等于单位时间内的速度变化量,反映速度变化快慢的物理量.
易错点
关键知道加速度的物理意义,知道加速度的大小与速度大小、速度变化量的大小无关.