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2.始终定点在某地面上方的人造卫星,称为地球同步卫星,已知地球同步卫星离地面的高度约为地球半径的6倍,下列正确的说法是( )
正确答案
解析
A、地球同步卫星只能定位在赤道平面内,故A错误;
B、地球同步卫星相对地面静止,其周期与地球自转周期相同为24h,一天内地球同步卫星能接收太阳光的时间不一定为12小时,故B错误;
C、若使用地球同步卫星转播电视信号,至少需要三颗才能覆盖全球,故C错误;
D、地球同步卫星的高度约为地球半径的6倍,周期为24h,由开普勒第三定律,有,故D正确。
故本题选: D
考查方向
解题思路
地球同步卫星定位于赤道平面内,其周期与地球自转周期相同,卫星绕地球做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,结合牛顿第二定律可求得卫星的运行周期。
易错点
对卫星运行的基本规律理解不深。
5.如图所示,正八边形区域内有垂直于纸面的匀强磁场。一带电的粒子从h点沿he图示方向射入磁场区域,当速度大小为vb时,从b点离开磁场,在磁场中运动的时间为tb.当速度大小为vd时,从d点离开磁场,在磁场中运动的时间为td,不计粒子重力。则下列正确的说法是( )
正确答案
解析
根据题意,粒子从b点和从d点离开磁场的运动轨迹如右图,利用几何关系可知,从b点离开磁场时粒子转过的圆心角为,而从d点离开磁场时粒子转过的圆心角为450,因粒子在磁场中运动的周期相同,由得,,故C正确
故本题选:C
考查方向
解题思路
带电粒子垂直射入匀强磁场,洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动。
易错点
不能由几何关系确定轨迹所对圆心角的大小。
6.如图所示,一个三角形框架底边长为2L,以一定的速度匀速经过有界磁场区,两磁场区磁感应强度大小相等,方向相反,宽度均为L,框架通过磁场的过程中,感应电流的变化图象正确的是(取逆时针方向为正)( )
正确答案
解析
整个过程分为四个阶段:
(1)由位置1到位置2过程,感应电流方向为逆时针,为正,导体切割有效长度在均匀减小,产生的感应电动势、感应电流均均匀减小,设刚进入是感应电流大小为2I,则此过程中感应电流由2I减小为I;
(2)由位置2到位置3过程,感应电流方向为顺时针,为负,则此过程中感应电流由3I减小为2I;
(3)由位置3到位置4过程,感应电流方向为逆时针,为正,则此过程中感应电流由0增大为I;
(4)由位置4到全部穿出磁场过程,感应电流方向为逆时针,为正,则此过程中感应电流由I减小为0;
综上所述,C正确。
故本题选:C
考查方向
解题思路
分析线框进入磁场时各阶段切割磁感线导体的有效长度,由电磁感应定律求电动势,欧姆定律求出电流的表达式。
易错点
本题是一道电磁感应的图象题,要求学生熟练应用导体切割磁感线产生的感应电动势公式、欧姆定律、分析清楚图象特点是正确解题的关键。
1.纵观自然科学发展的历史,我们可以看到,许多科学家的重要理论、重大发现和发明创造对人类的文明和进步做出了卓越贡献。以下几种说法中正确的是( )
正确答案
解析
A、伽利略通过“理想斜面实验”,科学地推理出“物体的运动不需要力来维持”,故A错误;
B、库仑创立了库仑定律,卡文迪许用扭秤实验测定了万有引力常量G,故B错误;
C、牛顿总结出了万有引力定律,卡文迪许用扭秤实验测定测出了万有引力常量,故C错误;
D、法拉第发现了电磁感应现象,纽曼和韦伯总结出了法拉第电磁感应定律,故D正确。
故本题选: D
考查方向
解题思路
了解物理学史,对物理学上发生的重要事件、重要规律的发现者要有所了解。
易错点
对物理学的重要事件、重要规律及发现者了解不多。
3.一条细线的一端与水平地面上的物体B相连,另一端绕过一轻质定滑轮与小球A相连,定滑轮用另一条细线固定在天花板上的O′点,细线与竖直方向所成的夹角为α,则下列正确的说法是( )
正确答案
解析
A、对小球A受力分析,根据平衡的条件,有,如果将物体B在水平地面上向右移动少许,AB仍保持静止,绳子的拉力不变,OA与OB间夹角将增加,对滑轮受力分析,如右图,根据平衡的条件可知,α角将一定增大,故A、B均错误;
C、增大小球A的质量,若B仍保持不去,系统平衡,α角不变,故C正确;
D、由于,悬挂定滑轮的细线的弹力F与两个拉力T的合力平衡,而,故悬挂定滑轮的细线的弹力不可能等于小球A的重力,故D错误。
故本题选:C
考查方向
解题思路
先对小球进行受力分析,根据平衡的条件求解细线的拉力,再对滑轮受力分析,结合平衡的条件分析。
易错点
不能对滑轮运用共点力平衡的条件进行分析。
4.如图电路中,电源电动势、内电阻、R1、R2为定值.闭合S后,将R的滑片向左移动,电压表的示数变化量的绝对值为△U,电阻R2的电压变化量的绝对值为△U′,电源电流变化量的绝对值为△I,下列说法不正确的是( )
正确答案
解析
A、将R的滑片向左移动,闭合电路的总电阻增大,总电流减小,路端电压增大,通过电阻R2的电流减小,电阻R2的电压减小,电压表读数增大,通过电阻R1的电流增大,增大量为,故A说法正确;
B、由于路端电压增大,电压表读数增大,电阻R2的电压减小,,电阻R2电流的减小量为,故B说法错误;
C、由于R2为定值电阻,保持不变,故C说法正确;
D、根据闭合电路的欧姆定律,,保持不变,故D说法正确。
故本题选:B
考查方向
解题思路
由电路图分析清楚电路中各电路元件的连接关系,随着变阻器滑片的移动电路的总电阻变小,电路中电流变大,根据电路结构进行分析解答。
易错点
不能将闭合电路的欧姆定律与串并联电路知识结合起来分析电路。
8.如图所示,将质量均为1kg厚度不计的两物块A、B用轻质弹簧相连接。第一次用手拿着A、B两物块,使得弹簧竖直并处于原长状态,此时物块B离地面的距离为H=5m,然后由静止同时释放A、B,B物块着地后速度立即变为零.第二次只用手托着B物块于H高处,A在弹簧弹力和重力作用下处于静止,将弹簧锁定,此时弹簧的弹性势能为12.5J,然后由静止释放A、B,B物块着地后速度立即变为零,同时弹簧锁定解除,在随后的过程中B物块恰能离开地面但不继续上升(g=10m/s2 )。则下列正确的说法是( )
正确答案
解析
A、第一次释放A、B后,A、B做自由落体运动,B着地后,A和弹簧相互作用至弹簧恢复得原长过程中,弹簧对A做的总功为零,故对A从释放到弹簧恢复原长过程,由运动定理有,解得,故A正确;
B、设弹簧的劲度系数为k,第二次只用手托着B物块于H高处,A在弹簧弹力和重力作用下处于静止,将弹簧锁定,此时弹簧的压缩量为x2,弹簧弹力为,弹簧的弹性势能为12.5J;第一次释放A、B后,B刚要离地时,弹簧的拉伸量为x1,弹簧弹力为,故,弹簧的压缩量和拉伸量相等,弹簧具有的弹性势能相等,;第一次释放A、B后,A从弹簧恢复原长时到B刚要离开地面时,由动能定理,有,解得,故B正确;
C、第二次释放A、B,在弹簧锁定解除后到B物块恰要离开地过程中,弹簧对A物块做功,A的机械能不守恒,故C错误;
D、第二次释放A、B,在弹簧锁定解除后到B物块恰要离开地过程中,A先向下减速后向上加速,再减速,加速度先向上后向下,A物块先超重后失重,故D正确。
故本题选:ABD
考查方向
解题思路
两次释放后,A、B都在做自由落体运动;第一次释放B落地到B刚要离开地面前,A和弹簧组成的系统机械能守恒;第一次释放B落地到B刚要离开地面前,弹簧对A做功。
易错点
本题涉及的过程较复杂,不能正确分析整个过程中机械能的变化。
7.如图所示,一等边三角形的三个顶点A、B、C处分别放有+q、-q、-q的点电荷,过顶点C作AB边的垂线,M、N、O是AB的中垂线上的三点,且MN=NO,则下列正确的说法是( )
正确答案
解析
A、对于M点,电场强度为AB产生的水平向右的电场和C产生的向下的电场的叠加,对于N点,电场强度同样也为AB产生的水平向右的电场和C产生的向下的电场的叠加,比较两个分电场的电场强度,都是N点的大,而两个分电场强度的方向均相互垂直,故合电场的电场强度也是N点的大,故A错误;
B、MN在AB的中垂线上,A、B两点处的等量异种点电荷产生的电场在M、N两点的电势是相等的,而在电荷C产生的电场中M点电势比N点电势高,故合电场中M点电势高于N点电势,故B正确;
C、MN在AB的中垂线上,A、B两点处的等量异种点电荷产生的电场在M、N两点的电势是相等的,电势差为零,而负电荷C产生的电场中,有MN间的电势差小球NO间的电势差,合电场中M、N间的电势差小于N、O间的电势差,故C错误;
D、由于M处的电势高于N处的电势,且质子带正电,所以质子在M处的电势能大于在N处的电势能,故D正确。
故本题选:BD
考查方向
解题思路
电场是三个点电荷电场的叠加;A与B是等量异种电荷,点电荷C和M、N两点都是处在A、B连线的中垂线上。
易错点
不熟悉等量异种点电荷电场的场强、电势的特点。
10.如图所示,光滑水平桌面上有A、B两个带电小球(可以看成点电荷),A球带电量为+3q,B球带电量为﹣q,由静止同时释放后A球加速度大小为B球的三倍。现在A、B中点固定一个带正电C球(也可看作点电荷),再由静止同时释放A、B两球,结果两球加速度大小相等。则C球带电量为( )
正确答案
解析
由静止释放两球,A球加速度是B球的3倍,根据牛顿第二定律可知A、B两个带电小球的质量之比为;
当在AB中点固定一个带正电的小球C,由静止同时释放A、B两球,结果两球加速度大小相等,根据牛顿第二定律:
(1)当C对A的作用力较小时,A加速度向右,对A有
对B有
解得
(2)当C对A的作用力较大时,A加速度向左,对A有
对B有
解得
故BC正确。
故本题选:BC
考查方向
解题思路
根据牛顿第二定律结合题意,由两球加速度的关系,确定它们质量的关系,再由平衡条件确定C的电量。
易错点
不能分析出A球加速度方向在不确定性。
9.如图所示,倾角为α=600的斜面A被固定在水平面上,细线的一端固定于墙面,另一端跨过斜面顶端的小滑轮与物块B相连,B静止在斜面上.滑轮左侧的细线水平,右侧的细线与斜面平行,A与B的质量相同。撤去固定A的装置后,A、B均做直线运动.不计一切摩擦,重力加速度为g=10m/s2.在B没有离开斜面的过程中,下列说法正确的是(可能用到的数学公式1-cosα=2sin2)( )
正确答案
解析
A、由于细线的拉力看作内力,且左端固定不去不做功,故系统只有重力做功,机械能守恒,故A正确;
B、由于撤去固定A的装置后,A将向左运动,因而B的运动不是沿斜面向下,故B错误;
C、撤去固定A的装置后,A、B均做直线运动,根据运动的合成与分解,当A滑动的位移为x时,设B的位移为s,依据几何关系有:
,,,
解得,
系统机械能守恒,有
如右图,阴影部分三角形相似,有
所以
解得
故CD正确。
故本题选:ACD
考查方向
解题思路
分析各力做功情况,明确系统只有重力做功,机械能守恒;同时分析物体的运动情况,结合数学知识,求出A、B的速度关系。
易错点
本题难度较大,结合的力学知识点较多,不能利用三角形的相似性找出速度之比与位移之比的关系。
在验证“力的平行四边形定则”的实验中,水平放置的木板上固定一张白纸,把橡皮条的一端固定在木板上的G点,另一端拴两根细线,通过细线同时用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条,使它与细线的结点达到O点,接着改用一个弹簧测力计拉橡皮条:
11.下列必要的几项实验要求不正确的一项是________。(填写选项前对应的字母)
12.若在保持结点与位置O重合及F1方向不变的条件下,将F2从图示方向(与OG垂直)开始逐渐减小其与F1的夹角,则关于F1和F2的变化情况,下列说法正确的是________。(填写选项前对应的字母)
正确答案
解析
(1)A、弹簧测力计使用前应校零,故A正确;
B、实验中细线应与木板平行,否则会出现分力,故B错误;
C、为了保证效果相同,必须使每次实验结点与位置O重合,故C正确;
D、弹簧测力计的外壳与木板有摩擦时不会影响测力计的读数,故D正确。
考查方向
解题思路
抓住本实验的原理是等效法,根据此原理分析结点与O的位置关系。
易错点
不熟知合力与分力的变化关系。
正确答案
解析
由题意可知,保持结点与位置O重合,则F1、F2的合力F合不变,根据平行四边形定则,作出二力合成的示意图如右图,逐渐改变F2的方向使其与F1的夹角减小的过程中,F1一直减小,F2先减小后增大,故AD正确。
考查方向
解题思路
抓住本实验的原理是等效法,根据此原理分析结点与O的位置关系。
易错点
不熟知合力与分力的变化关系。
猎豹是陆地上短跑最快的动物,时速可达110公里,它的长距离奔跑时速仅为60公里左右。它们最快的速度只能维持一分钟,接着便得花上二十分钟时间喘息、恢复。羚羊是陆地长跑最快的动物,具有特别善于奔跑的优点,奔跑速度可达每小时70~110公里。
16.假设一只猎豹发现一只羚羊在前方300m,立即以10m/s2的加速度加速到108km/h速度,然后以这个最大速度去追击,羚羊立即发现,且以相同的加速度加速到90km/h速度再用这一速度逃跑,假如运动都在同一直线上,猎豹能否成功追到羚羊?
正确答案
猎豹能成功追到羚羊
解析
猎豹和羚羊都有匀加速运动阶段和匀速运动阶段,猎豹只能以最大速度奔跑1分钟,没有追上就只能休息,所以只要比较匀速运动1分钟的位移关系;
由题意,猎豹运动中的最大速度为,
猎豹匀加速运动时间为,匀速运动时间, 猎豹的位移为
羚羊的最大速度为,
猎豹匀加速运动时间为,匀速运动时间,
羚羊的位移为,
因为,所以可以追上。
故答案为:猎豹能成功追到羚羊
考查方向
解题思路
猎豹和羚羊都有匀加速运动阶段和匀速运动阶段,猎豹只能以最大速度奔跑1分钟,在这1分钟内没有追上羚羊则以后就永远追不上了,根据位移时间公式分析两者位移关系。
易错点
不能比较猎豹和羚羊从开始运动到猎豹维持1分钟匀速运动的时间内两者的位移关系。
如图所示,光滑水平面AB与竖直面内的光滑半圆形导轨在最低点B平滑衔接,导轨半径为R.一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放,在弹力作用下物体获得某一向右速度后脱离弹簧,之后恰能沿导轨到达C点,重力加速度为g.试求:
17.释放物体时弹簧的弹性势能;
18.将物体质量减半后,再从A点由静止释放,之后沿导轨通过C点,求落地点到B的距离。
正确答案
解析
物体在C点的速度为vC,由题意有,
物体从B点运动到C点的过程中机械能守恒,有,
从A点释放到B点机械能守恒,有,
解得:;
考查方向
解题思路
利用牛顿第二定律确定C点时的速度,根据物体弹簧系统机械能守恒确定在A点时弹簧的弹性势能;最后由平抛运动的规律求水平位移。
易错点
不能对从A到C应用机械能守恒定律而使过程分析变得复杂。
正确答案
。
解析
将物体质量减半后,再从A点由静止释放,运动到C点,由机械能守恒,有
,
物体离开C点做平抛运动,没落地点与B点的距离为s,由平抛运动规律,有
,,
解得:
考查方向
解题思路
利用牛顿第二定律确定C点时的速度,根据物体弹簧系统机械能守恒确定在A点时弹簧的弹性势能;最后由平抛运动的规律求水平位移。
易错点
不能对从A到C应用机械能守恒定律而使过程分析变得复杂。
如图所示,在直角坐标系的第一、二象限内有垂直于纸面的匀强磁场,第三象限有沿y轴负方向的匀强电场,第四象限内无电场和磁场。质量为m、带电量为q的粒子从M点以速度v0沿x轴负方向进入电场,不计粒子的重力,粒子经N、P最后又回到M点。设OM=L,ON=2L。
22.电场强度E的大小;
23.匀强磁场磁感应强度B的大小和方向;
24.求粒子全过程所用的时间。
正确答案
解析
粒子从M至N运动过程粒子逆着电场线的方向发生偏转,说明受力的方向与电场线的方向相反,所以粒子带负电;
粒子从M至N运动过程做类平抛运动,有:
加速度为
运动时间为
解得:;
考查方向
解题思路
根据粒子受力的方向与电场线方向的关系判断出粒子的电性,根据平抛运动的规律求电场强度;磁场中做匀速圆周运动,画轨迹,由几何关系求半径,由动力学方程求出磁感应强度;离开磁场做匀速直线运动回到M点,根据三段运动的特点求出各自运动的时间。
易错点
不能根据各阶段运动的特点运用不同的规律求解。
正确答案
,方向垂直于纸面向里
解析
到达N时,
设vN与x轴成θ角,有,所以,
带电粒子到N点速度为
带电粒子在磁场中做圆周运动的轨迹如图所示,圆心在O′处,设半径为R,由几何关系知带电粒子过P点的速度方向也与x轴成角,有OP=OM=L,则,
由牛顿第二定律得:,
解得:,由左手定则可知,方向垂直于纸面向里;
考查方向
解题思路
根据粒子受力的方向与电场线方向的关系判断出粒子的电性,根据平抛运动的规律求电场强度;磁场中做匀速圆周运动,画轨迹,由几何关系求半径,由动力学方程求出磁感应强度;离开磁场做匀速直线运动回到M点,根据三段运动的特点求出各自运动的时间。
易错点
不能根据各阶段运动的特点运用不同的规律求解。
正确答案
解析
由图可知,粒子在磁场中运动的圆弧的圆心角为,
设运动的时间为t2,则,
电子从P点到M点做匀速直线运动,运动的时间为t3,则,
故总时间为:
考查方向
解题思路
根据粒子受力的方向与电场线方向的关系判断出粒子的电性,根据平抛运动的规律求电场强度;磁场中做匀速圆周运动,画轨迹,由几何关系求半径,由动力学方程求出磁感应强度;离开磁场做匀速直线运动回到M点,根据三段运动的特点求出各自运动的时间。
易错点
不能根据各阶段运动的特点运用不同的规律求解。
为了精确测量一个约为0.5欧姆元件阻值,小明利用如下器材设计了一个实验方案:
A电压表(量程6V,内阻约几千欧)
B电流表(量程0.4A,内阻约几欧)
C滑动变阻器(阻值0~20Ω,额定电流1A)
D电池组(电动势约为6V,内阻不计)
E开关和导线若干
13.该实验方案存在的问题是 .
14.请你对该实验方案进行改进,不能增加器材,画出设计好的电路图。
15.在改进方案中调节滑动变阻器两次测得电压表和电流表的示数分别为U1、I1和U2、I2,由以上数据可得Rx=. 。
正确答案
所给实验器材规格不合理,在电流表的量程范围内,电压表偏转角度太小,读数误差大;
解析
待测电阻约为0.5Ω,电流表量程为0.4A,则待测电阻两端最大电压约为,远小于电压表的量程6V,电压表指针偏转角度太小,读数误差较大,实验误差较大;
考查方向
解题思路
根据实验原理和实验提供器材设计实验电路。
易错点
不会结合实验器材设计实验电路图。
正确答案
设计电路如下图;
解析
由于电源内阻不计,可用电压表测滑动变阻器两端电压,利用来完成测量,设计电路如图;
考查方向
解题思路
根据实验原理和实验提供器材设计实验电路。
易错点
不会结合实验器材设计实验电路图。
正确答案
解析
由测量原理图,有,,解得。
考查方向
解题思路
根据实验原理和实验提供器材设计实验电路。
易错点
不会结合实验器材设计实验电路图。
空间有一静电场,在x 轴上的电场方向竖直向下,轴上的电场强度大小按E=kx 分布(x 是轴上某点到O 点的距离),如图所示。在O 点正下方有一长为L 的绝缘细线连接A、B 两个均带负电的小球(可视为质点),A 球距O 点的距离为L,两球恰好静止,细绳处于张紧状态。已知A、 B 两球质量均为m,B 所带电量为−q,k= , 不计两小球之间的静电力作用。
19.求A球的带电量;
20.剪断细线后,A球向上运动,求A球运动的最大速度;
21.剪断细线后,求B球的运动范围。
正确答案
-6q
解析
A、B两球静止时,A球所处位置场强为,
B球所处位置场强为,
对A、B由整体法得
解得:;
考查方向
解题思路
剪断细线后,A球向上运动,当A球的加速度为零时,速度达到最大,此时重力与电场力相等,根据动能定理求解A球运动的最大速度;剪断细线后,B球先向下做加速运动,后做加速度增大的减速,速度为零时位移最大,同时注意B的运动的往复性。
易错点
不能由A、B所受电场力的平均力来计算所做的功。
正确答案
解析
A球所受电场力与x的关系式为,
剪断细线后,A球向上运动,当其加速度为零时速度最大,此时A球距离O点距离为x1,则有,
解得,
A球的位移为
由动能定理有
其中,
解得;
考查方向
解题思路
剪断细线后,A球向上运动,当A球的加速度为零时,速度达到最大,此时重力与电场力相等,根据动能定理求解A球运动的最大速度;剪断细线后,B球先向下做加速运动,后做加速度增大的减速,速度为零时位移最大,同时注意B的运动的往复性。
易错点
不能由A、B所受电场力的平均力来计算所做的功。
正确答案
。
解析
剪断细线后,B球向下运动的最大位移为离为Δx1,此时速度为零,有
,
由动能定理有
其中,
解得:,则B球的运动范围是。
考查方向
解题思路
剪断细线后,A球向上运动,当A球的加速度为零时,速度达到最大,此时重力与电场力相等,根据动能定理求解A球运动的最大速度;剪断细线后,B球先向下做加速运动,后做加速度增大的减速,速度为零时位移最大,同时注意B的运动的往复性。
易错点
不能由A、B所受电场力的平均力来计算所做的功。