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3.光滑水平面上有一质量为2 kg的物体,在五个恒定的水平共点力的作用下处于平衡状态.现同时撤去大小分别为5 N和15 N的两个水平力而其余力保持不变,关于此后物体的运动情况的说法中正确的是( )
正确答案
解析
AC 如果合力与初速度在同一直线上方向相同,物体做匀加速,方向相反,物体做匀减速,如果合力与初速度不在同一直线上,物体做曲线运动,但这三种情况加速度都恒定,都是匀变速运动,故A错误,C正确。
BD 根据共点力的平衡条件可知这五个力的合力为0,5 N和15 N的合力范围,其余的三个力的合力与5 N和15 N的合力是一对平衡力,大小相等,故撤去这两个力后,物体受到的合力范围是,由牛顿第二定律得加速度的范围:,因为加速度恒定,所以不会做匀速圆周运动故BD错误;
故选C。
考查方向
解题思路
(1)如果合力与初速度在同一直线上,则做直线运动,否则做曲线运动。
(2)只要是恒力,不管是直线还是曲线运动,物体做匀变速运动。
(3)根据平行四边形定则可知合力的范围,根据牛顿第二定律可知加速度的范围。
6.如图所示,一固定的细直杆与水平面的夹角为α=15°,一个质量忽略不计的小轻环C套在直杆上,一根轻质细线的两端分别固定于直杆上的A、B两点,细线依次穿过小环甲、小轻环C和小环乙,且小环甲和小环乙分居在小轻环C的两侧.调节A、B间细线的长度,当系统处于静止状态时β=45°.不计一切摩擦.设小环甲的质量为m1,小环乙的质量为m2,则m1∶m2等于( )
正确答案
解析
小球C为轻环,重力不计,受两边细线的拉力的合力与杆垂直,C环与乙环的连线与竖直方向的夹角为60°,C环与甲环的连线与竖直方向的夹角为30°,A点与甲环的连线与竖直方向的夹角为30°,乙环与B点的连线与竖直方向的夹角为60°,根据平衡条件,对甲环:2Tcos 30°=m1g,对乙环有:2Tcos 60°=m2g,得m1∶m2=tan 60°,故选C。
考查方向
解题思路
根据C环质量不计,受垂直杆的支持力,和两绳的拉力,故两绳拉力的合力与支持力是一对平衡力,方向垂直杆,并且根据同一根绳的拉力处处相等,可知合力平分两绳的夹角,即两绳的夹角被垂直杆的线平分,对于甲和乙,分别受重力和两根绳的拉力,重力方向竖直向下,同理可知竖直线平分夹角,根据几何关系和已知角度可求出任何两绳的夹角,根据甲和乙以及轻环的受力平衡,可求出甲和乙的重力和拉力的关系,拉力相等,可求出甲和乙的重力关系。
易错点
(1)忽略绳的拉力相等。
(2)轻环拉力的合力垂直杆根据。
(3)根据受力分析和共点力的平衡条件结合几何知识得出绳的夹角。
7.如图所示,质量M=8 kg的小车静止在光滑水平面上,在小车右端施加一水平拉力F=8 N,当小车速度达到1.5 m/s时,在小车的右端、由静止轻放一大小不计、质量m=2 kg的物体,物体与小车间的动摩擦因数μ=0.2,小车足够长,物体从放上小车开始,经t=1.5 s的时间,物体相对地面的位移为(g取10 m/s2)( )
正确答案
解析
放上物体后,物体的加速度a1=μg=2 m/s2,小车的加速度:a2==0.5 m/s2,设物体的速度达到与小车共速的时间为t,则a1t=v0+a2t,解得t=1 s;此过程中物体的位移:;共同速度为v=a1t=2 m/s;当物体与小车相对静止时,共同加速度为,因为,故二者相对静止,再运动0.5 s的位移,故物体从放上小车开始经t=1.5 s的时间,则物体相对地面的位移为1 m+1.1 m=2.1 m,故B正确。
故选B。
考查方向
解题思路
物块轻轻放上去之后,相对于小车向后运动,受向前的滑动摩擦力做初速度为0的匀加速运动,小车受拉力和向后的摩擦力做初速度为1.5m/s的匀加速运动,根据牛顿第二定律求出各自的加速度,总有一个时刻,二者速度相等,相等后二者相对静止一起向前做匀加速运动。
易错点
误认为小物块和小车一直做加速度不变的匀加速运动。
1.伽利略利用“斜面实验”研究自由落体运动的规律,其实验思想是( )
正确答案
解析
AB 小球沿斜面运动时加速度较小,同一位移,所用时间较长,时间测量较容易,故AB错误;
CD “斜面实验”研究自由落体运动的规律,其实验思想通过测量斜面上物体运动的情况,然后进行合理的外推,从而得出自由落体是匀变速直线运动,因而需要测量位移与时间平方的比值情况,合理外推到90°,故C正确,D错误。
故选C。
考查方向
解题思路
1根据伽利略对自由落体运动研究的实验原理回答。
2实验原理是:在伽利略时代,技术不够发达,无法直接测得瞬时速度,但伽利略通过数学运算得出结论:如果出速度为0,而且速度随时间变化均匀,则位移与与所用而时间的平方成正比,这样只要测出位移以及发生这段位移所用的时间,就可以检验速度随时间变化是否均匀,从而得知物体受否做匀变速直线运动。
易错点
认为位移好测量误选B,应该整体的考虑实验的思想和原理。
2.在水平面上有a、b两点,相距20 cm,一质点在一恒定的合外力作用下沿a向b做直线运动,经过0.2 s的时间先后通过a、b两点,则该质点通过a、b中点时的速度大小为( )
正确答案
解析
质点在恒定的合外力作用下,加速度恒定,质点做匀变速直线运动,不管物体做匀加速还是匀减速直线运动,中间位置的速度,中间时刻的速度,由式数学关系可知大于 a、b间的平均速度,且这段时间内中间时刻的瞬时速度也等于这个值,即,故该质点通过a、b中点时的速度大小为1m/s;故A项正确。
故选A。
考查方向
解题思路
根据匀变速直线运动的中间时刻和中间位置的瞬时速度的大小进行比较的知识点,在近几年的各省高考题出现的频率较高,常与纸带的处理交汇命题。
易错点
认为匀加速运动与匀减速运动中间时刻和中间位置的瞬时速度的大小关系有所区别。
4.如图所示,欲使在粗糙斜面上匀速下滑的木块A停下,可采用的方法是( )
正确答案
解析
A 当沿斜面向上的摩擦力大于沿斜面向下的重力分力就可以,增大斜面的倾角,沿斜面向下的重力分力增大,摩擦力变小,木块下滑更快,故A错误;
BD 对木块A施加一个竖直向下的力、在木块A上再叠放一个重物,摩擦力增大,重力沿斜面向下的分力也增大,沿斜面向上的摩擦力仍然等于沿斜面向下的重力分力,故BD错误。
C 对木块A施加一个垂直于斜面的力,重力沿斜面向下的分力不变,木块对斜面的压力变大,增大了滑动摩擦力,故物体做减速运动,可以停下来,故C正确。
故选C。
考查方向
解题思路
物体作匀速运动,故重力沿斜面向下的的分力等于滑动摩擦力,要是物体停下来,应在重力的分力不变的情况下,增大摩擦力。
易错点
认为增加了对木块A施加一个垂直于斜面的力和对木块A施加一个竖直向下的力结果会一样。
5.如图所示,水平转台上有一个质量为m的物块,用长为l的轻质细绳将物块连接在转轴上,细绳与竖直转轴的夹角θ为,此时绳绷直但无张力,物块与转台间动摩擦因数为μ=,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物块随转台由静止开始缓慢加速转动,角速度为ω,加速度为g,则( )
正确答案
解析
A 当转台的角速度比较小时,物块只受重力、支持力和摩擦力,当细绳恰好要产生拉力时,解得:,由于,所以当时,细线中张力为不为零,故A错误;
B 随速度的增大,细绳上的拉力增大,当物块恰好要离开转台时,物块受到重力和细绳的拉力的作用,则:,解得:,由于,所以当时,物块与转台间的摩擦力不为零,故B错误;
C 由于,由牛顿第二定律:,因为压力小于mg,所以,解得:,故C错误;
D 当时,小球已经离开转台,细绳的拉力与重力的合力提供向心力,则:,解得:,故,故D正确。
故选D。
考查方向
解题思路
先求出临界状态下的角速度,只有静摩擦力时,求出最大静摩擦力提供的角速度,只有拉力时的角速度,可得当时,由静摩擦力提供向心力,当,由最大静摩擦力和拉力的一部分分力提供向心力,但最大静摩擦力越来越小,因为压力越来越小,当时,夹角为θ,只有拉力的分力提供向心力,当时,仍然只有拉力的分力提供向心力,但夹角大于θ。
易错点
找不出临界值,分析不清角速度增大时的运动过程。
9.如图所示为赛车场的一个水平“梨形”赛道,两个弯道分别为半径R=90 m的大圆弧和r=40 m的小圆弧,直道与弯道相切.大、小圆弧圆心O、O′距离L=100 m.赛车沿弯道路线行驶时,路面对轮胎的最大径向静摩擦力是赛车重力的2.25倍.假设赛车在直道上做匀变速直线运动,在弯道上做匀速圆周运动,要使赛车不打滑,绕赛道一圈时间最短(发动机功率足够大,重力加速度g=10 m/s2,π=3.14),则赛车( )
正确答案
解析
AB 在小圆的轨道上由得:,同理得在大圆轨道上的速度为:v=45m/s,所以在绕过小圆弧弯道后加速;在直轨道上,轨道的长度即匀变速的位移x:L=100m,R-r=50m,故,小圆轨道对应的圆心角为120°,则直轨道上的加速度a:,通过小圆弧弯道的时间为,故AB正确,CD错误。
故选AB。
考查方向
解题思路
根据最大静摩擦力提供向心力,求出赛车在大圆和小圆轨道上的运动速度,也就是在直轨道上的初末速度,根据几何关系可知直轨道的长度和小圆的的弧长,求出在直轨道上的加速度和在小圆轨道上的运动时间。
易错点
利用几何关系求得直轨道的长度和小圆的弧长。
8.平直公路上行驶的汽车中,某人从车窗相对于车静止释放一个小球,不计空气阻力,用固定在路边的照相机对汽车和小球同时进行闪光照相,照相机闪两次光,得到清晰的两张照片,对照片进行分析,知道了如下信息:
①两次闪光的时间间隔为0.5 s;
②第一次闪光时,小球刚释放,第二次闪光时,小球落地;
③两次闪光的时间间隔内,汽车前进了5 m;
④两次闪光时间间隔内,小球的位移为5 m.
根据以上信息能确定的是(已知g=10 m/s2) ( )
正确答案
解析
AB小球抛出后做自由落体运动,竖直方向上做自由落体运动,根据①两次闪光的时间间隔为0.5 s知落地时间为0.5s,由可求出小球释放点离地的高度;根据①两次闪光的时间间隔为0.5 s和两次闪光时间间隔内,小球的位移为5 m可求出水平方向的速度,即第一次闪光时小车的速度,故AB正确;
CD.无法知道汽车做什么运动,但平均速度,故C错误;D正确。
故选D。
考查方向
解题思路
根据小球在水平方向上做匀速运动,竖直方向上做自由落体运动和已知数据求出下落的高度和抛出时的速度,根据平均速度的公式可求出汽车的速度,但不知运动性质。
易错点
(1)误认为汽车做匀速运动。
(2)汽车的运动性质不知误认为汽车的初速度无法求。
10.暗物质是二十一世纪物理学之谜,对该问题的研究可能带来一场物理学的革命.为了探测暗物质,我国在2015年12月17日成功发射了一颗被命名为“悟空”的暗物质探测卫星.已知“悟空”在低于同步卫星的轨道上绕地球做匀速圆周运动,经过时间t(t小于其运动周期),运动的弧长为s,与地球中心连线扫过的角度为β(弧度),引力常量为G,则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
A第一宇宙速度是绕地球做匀速圆周运动的最大速度,故A正确;
BD因为,所以卫星做圆周运动的向心加速度,“悟空”在低于同步卫星的轨道上绕地球做匀速圆周运动,故“悟空”的向心加速度大于地球同步卫星的向心加速度,m消去,故不能求出行星的质量,故B正确,D错误;
C因为卫星的角速度,故周期,故C正确。
故选ABC。
考查方向
解题思路
根据万有引力定律和牛顿第二定律可求出向心加速度的表达式,可比较其大小,可求中心天体的质量,不能求出环绕天体的质量,第一宇宙速度是最大的环绕速度。
易错点
第一宇宙速度是最大的运行速度,最小的发射速度,两者易混淆。
11.如图甲所示,平行于光滑斜面的轻弹簧劲度系数为k,一端固定在倾角为θ的斜面底端,另一端与物块A连接,两物块A、B质量均为m,初始时均静止,现用平行于斜面向上的力F拉动物块B,使B做加速度为a的匀加速运动,A、B两物块在开始一段时间内的v-t关系分别对应图乙中A、B图线,t1时刻A、B的加速度为g,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
A 由图读出,t1时刻A、B开始分离,对A根据牛顿第二定律:kx-mgsinθ=ma,所以,故A错误;
B t2时刻,由速度与时间关系图象知A的速度达到最大,此时加速度为0,即kx=mgsinθ,故弹簧的形变量为,故B正确;
C 刚开始弹簧的压缩量,经时间t1,压缩量为,
故这段时间内的位移为,
根据v2=2ax可得速度,故C错误;
D 弹簧的形变量变小,物体B做匀加速运动,所以拉力逐渐变小,当二者之间没有弹力后,拉力大小不变。
故选BD。
考查方向
解题思路
根据0时刻,两物体平衡,求出此时弹簧的形变量,根据t1时刻,二者要分离可知此时两物体间没有弹力,对A受力分析,根据牛顿第二定律和胡克定律可求出弹簧的形变量,根据t2时刻A速度达到最大,加速度为零,根据合力为0,可求出此时弹簧的形变量;根据0时刻的弹簧的形变量和t2时刻的形变量,可求这段时间的位移,根据v2=2ax可求这段时间的末速度。
易错点
(1)根据图象得出一些物理信息。
(2)分析临界状态的受力。
12.如图所示,在匀速转动的电动机带动下,足够长的水平传送带以恒定速率v1,匀速向右运动,一质量为m的滑块从传送带右端以水平向左的速率v2(v2>v1)滑上传送带,最后滑块返回传送带的右端.已知滑块与传送带的动摩擦因数为μ,关于这一过程的下列判断,正确的有( )
正确答案
解析
A 根据牛顿第二定律可知:,故,故A正确;
B 滑块速度减为0时,向左运动的位移最大:,故滑块向左滑动后离开左端的最大距离为,故B错误;
C 因为摩擦生热,能量有损失,所以滑到最右端时速率小于v2,故C错误;
D 滑块向左滑行的时间,向左滑行时,因为能量的损失,平均速度减小,时间大于,故从滑块滑上传送带到离开所用时间大于,故D正确。
故选AD。
考查方向
解题思路
物块向左做匀减速运动,速度减为0时,又开始向右做匀加速直线运动,两次运动加速度都为向右的,因为摩擦生热,能量有损失,所以滑到最右端时速率小于v2,向右运动所用的时间大于向左运动的时间。
易错点
用运动学和牛顿第二定律分析向左的运动情况求解时间,没有用能量损失分析返回的速度在对应的位置比较小,使问题复杂化。
25.下列说法中正确的是__ .
正确答案
解析
A 温度是分子平均动能的标志,理想气体的内能指分子的动能,故A正确;
B 第一类永动机失败的原因是违背了能量守恒定律,第二类永动机失败的原因是违背了热力学第二定律,故B错误;
C 无论什么情况,子间的引力随着分子间距的增大而减小,只不过斥力减小的快,所以当分子间距r>r0时,分子力表现为引力,故C错误;
D 相对湿度越大,蒸发越快,故大雾天气学生感觉到教室潮湿,说明教室内的相对湿度较大,故D正确;
E 单晶体在熔化过程中,吸收热量,内能增大,但温度不变,所以势能增大,故E正确。
故选ADE。
考查方向
解题思路
(1)理想气体只计较分子动能不计较分子势能,温度是分子平均动能的标志,分子之间的引力和斥力随着分子间距的增大而减小,随距离的减小而增大,只不过斥力变化的快。
(2)根据热力学第一定律和第二定律,什么是第一类永动机和第二了永动机回答。
(3)决定人感觉空气干湿程度的是相对湿度而不是绝对湿度。
(4)晶体的熔化特点是达到熔点时,继续吸收热量,温度不再升高。
易错点
决定人感觉空气干湿程度的是相对湿度而不是绝对湿度。
31.下列说法正确的是__ .(选对1个得3分,选对2个得4分,全部选对得6分,每选错1个扣3分,最低得分为0分)
正确答案
解析
A 康普顿效应说明光子既具有能量又具有动量,入射光子与晶体中的电子碰撞时,把一部分动量转移给电子,因此光子散射后波长变长,故A正确;
B 骰骨中碳14的含量为活着的生物含量的四分之一,应是发生了两次衰变,根据半衰期5 730年不变,所以确定该生物死亡距今11 460年,故B正确;
C 氢原子核外电子从较小半径跃迁到较大半径轨道时,电场力对电子做负功,电子的动能减少,但需要吸收热量所以原子总能量增大;
D 卢瑟福发现了质子,他的学生查德威克发现了中子,汤姆孙发现了电子
E 机场、车站等地方进行安检工作时,能轻而易举地窥见箱内物品,利用了X射线较强的穿透能力,故E错误。
故选ABC。
考查方向
解题思路
(1)光电效应证明光具有能量,康普顿效应证明光不仅具有能量,还具有动量,当入射光子与晶体中的电子碰撞时,根据能量守恒和动量守恒,可求出散射光波长的变化值。
(2)根据剩下的质量是原来的几倍和半衰期计算经历几个半衰期。
(3)根据玻尔理论分析氢原子核外电子从较小半径跃迁到较大半径轨道时一些能量的变化(4)牢记质子、中子、电子的发现者。
(5)根据X射线和γ射线的特点和应用回答。
易错点
(1)电子从较小半径跃迁到较大半径轨道时,电场力对电子做负功,电子的动能减少,电势能增大,分析不出总能量的变化。
(2)X射线和γ射线都具有很强的穿透能力,混淆二者的应用。
为验证力的平行四边形定则,某同学将环形橡皮筋挂在弹簧秤钩上,用力拉橡皮筋,使弹簧秤上的读数为2.00 N时,将橡皮筋两端的位置画在白纸上,记为O、O′,选择合适的标度,作出橡皮筋拉力的大小和方向,记为FOO′,如图甲所示.接着他在秤钩和两支圆珠笔上涂抹少许润滑油,用两支圆珠笔和秤钩将环形橡皮筋拉成三角形,使秤钩的下端仍到达O点,将两笔尖的位置标记为A、B,橡皮筋OA段的拉力记为FOA,OB段的拉力记为FOB,如图乙所示.再将环形橡皮筋剪断,测得所受的拉力F与长度l之间的关系,如图丙所示.完成下列问题:
13.测得OA=6.10 cm,OB=8.20 cm,AB=10.70 cm,则FOA的大小为____ N;
14.选择相同的标度,下列按比例作出的FOA和FOB的合力F′的图示正确的是__ ;
15.通过比较F′与__′__的大小和方向,即可得出实验结论.
正确答案
1.5
解析
FOA与FOB的合力为弹簧秤上的读数为2.00 N,OA=6.10 cm,OB=8.20 cm,AB=10.70 cm,橡皮筋的伸长量为25cm,因为是同一根橡皮筋FOA与FOB拉力大小相等,所以由丙图可知,可知FOA的大小为1.5 N;
考查方向
解题思路
同一根绳的拉力处处相等,所以FOA与FOB拉力大小相等,根据橡皮筋的伸长量和丙图可知拉力为1.5N,对两力按照平行四边形定则进行合成,比较由此得出的合力与一个力拉时的大小和方向,在误差允许范围内,认为力的合成遵守平行四边形定则。
易错点
容易错解:已知OA=6.10 cm,OB=8.20 cm,AB=10.70 cm,根据几何关系可知两分力的夹角为90°,合力为2.00N,根据平行四边形定则求出FOA的大小为1.5N。
正确答案
解析
A 力的合成遵守平行四边形定则,A图不是平行四边形,故A错误;B.两个分力大小不相等,故B错误;C.符合两力大小相等,和平行四边形定则,故C正确;D.合力应是两分力所夹的对角线,故D错误;故选C。
考查方向
解题思路
同一根绳的拉力处处相等,所以FOA与FOB拉力大小相等,根据橡皮筋的伸长量和丙图可知拉力为1.5N,对两力按照平行四边形定则进行合成,比较由此得出的合力与一个力拉时的大小和方向,在误差允许范围内,认为力的合成遵守平行四边形定则。
易错点
容易错解:已知OA=6.10 cm,OB=8.20 cm,AB=10.70 cm,根据几何关系可知两分力的夹角为90°,合力为2.00N,根据平行四边形定则求出FOA的大小为1.5N。
正确答案
FOO’
解析
F′是通过平行四边形定则作出的合力,与真实值FOO′进行比较,即可得出实验结论。
考查方向
解题思路
同一根绳的拉力处处相等,所以FOA与FOB拉力大小相等,根据橡皮筋的伸长量和丙图可知拉力为1.5N,对两力按照平行四边形定则进行合成,比较由此得出的合力与一个力拉时的大小和方向,在误差允许范围内,认为力的合成遵守平行四边形定则。
易错点
容易错解:已知OA=6.10 cm,OB=8.20 cm,AB=10.70 cm,根据几何关系可知两分力的夹角为90°,合力为2.00N,根据平行四边形定则求出FOA的大小为1.5N。
为了测量木块与木板间动摩擦因数μ,某小组使用位移传感器设计了如图甲所示实验装置,让木块从倾斜木板上一点A由静止释放,位移传感器可以测出木块到传感器的距离.位移传感器连接计算机,描绘出木块相对传感器的位移x随时间t变化规律,如图所示.
16.根据上述图线,计算0.4 s时木块的速度v=_ m/s,木块加速度a=____ m/s2;
17.为了测定动摩擦因数μ,还需要测量的量是___(已知当地的重力加速度g);
18.为了提高木块与木板间动摩擦因数μ的测量精度,下列措施可行的是_ __.:]
正确答案
0.4 1;
解析
根据某段时间内的平均速度等于这段时间内中间时刻的瞬时速度,得0.4 s末的速度为:,
正确答案
斜面倾角(或A点的高度)
解析
选取木块为研究的对象,木块沿斜面方向是受力为:
ma=mgsin θ-μmgcos θ
得:;所以要测定摩擦因数,还需要测出斜面的倾角θ,或测出A点的高度,再由sin θ=,求μ;
考查方向
解题思路
根据牛顿第二定律求出动摩擦因数。
易错点
(1)不会分析木块相对传感器的位移x随时间t变化规律图象。
(2)减小实验误差要增加运动时间。
正确答案
解析
根据17的分析可知,在实验中,为了减少实验误差,应使木块的运动时间长一些,可以减小斜面的倾角、增加木块在斜面上滑行的位移等,传感器开始的计时时刻不必是木块从A点释放的时刻.故A正确,BCD错误;故选A。
考查方向
解题思路
根据动摩擦因数的表达式分析为了提高木块与木板间动摩擦因数μ的测量精度,可行的措施。
易错点
(1)不会分析木块相对传感器的位移x随时间t变化规律图象。
(2)减小实验误差要增加运动时间。
如图所示,半径为R的半球形陶罐,固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上,转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO′重合,转台以一定角速度ω匀速旋转,一质量为m的小物块落入陶罐内,经过一段时间后,小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止,它和O点的连线与OO′之间的夹角θ为45°.已知重力加速度大小为g,小物块与陶罐之间的最大静摩擦力大小为Ff=mg.
21.若小物块受到的摩擦力恰好为零,求此时的角速度ω0;
22.若小物块一直相对陶罐静止,求陶罐旋转的角速度的最大值和最小值.
正确答案
解析
当摩擦力为零时,支持力和重力的合力提供向心力,
有:mgtan 45°=mω02Rsin 45°
解得:;
考查方向
解题思路
角速度的最大值和最小值对应向心力最大和最小值,所以对应着最大静摩擦力沿切线向下和向上,根据牛顿第二定律列方程求解。
易错点
物体做圆周运动的半径不是半球形陶罐的半径。
正确答案
解析
当ω>ω0时,重力和支持力的合力不够提供向心力,当角速度最大时,摩擦力方向沿罐壁切线向下达最大值,设此最大角速度为ω1,受力如图:
由牛顿第二定律得,
Ffcos 45°+FNcos 45°=mω12Rsin 45°
Ffsin 45°+mg=FNsin 45°
联立以上三式解得:
当ω<ω0时,重力和支持力的合力大于所需向心力,摩擦力方向沿罐壁切线向上,当角速度最小时,摩擦力向上达到最大值,设此最小角速度为ω2,
由牛顿第二定律得,FN′cos 45°-Ffcos 45°=mωRsin 45°
Ffsin 45°+FN′sin 45°=mg
联立三式解得:。
考查方向
解题思路
角速度的最大值和最小值对应向心力最大和最小值,所以对应着最大静摩擦力沿切线向下和向上,根据牛顿第二定律列方程求解。
易错点
物体做圆周运动的半径不是半球形陶罐的半径。
如图所示,长木板的质量为M=3m,长度为L,放在光滑水平面上距墙壁足够远处,在木板A的左端放一个可视为质点的物体B,质量为m,A与B的动摩擦因数为μ,给B一个初速度v0=,已知木板与墙壁碰撞时间极短,且碰后以原速率弹回.当长木板与墙壁碰撞时,在墙壁的左边所有空间加一个竖直向上的匀强电场(物体B带正电,且电量为q,并保持恒定),求:
23.木板与墙壁相碰时,物块与墙壁的距离;
24.如果木板与墙壁碰后的运动过程中物体恰好不能离开木板A,试求电场强度E.
正确答案
解析
对物块:a1=μg,对木板:
,,
二者共速时的速度:
根据,
则物块位移:,木板位移:,
,因此物体与墙壁的距离为;
考查方向
解题思路
如果木板与墙壁碰后的运动过程中物体恰好不能离开木板A,则碰后二者共速时,物块恰好滑到了木板的右端,根据运动学公式求出加速度,根据牛顿第二定律求出加速度,根据受力分析求出电场强度。
易错点
(1)达到临界状态时,二者共速。
(2)第二次共速时,物块的速度与第一次共速时方向相反,应用运动学公式注意物理量的正负号。
正确答案
解析
设向左的方向为正方向,二者最后共速的速度为
,
则物块的位移:
木板的位移:
则物块:,木板:
, 得,
μFN=ma,F=qE=mg-FN,得。
考查方向
解题思路
如果木板与墙壁碰后的运动过程中物体恰好不能离开木板A,则碰后二者共速时,物块恰好滑到了木板的右端,根据运动学公式求出加速度,根据牛顿第二定律求出加速度,根据受力分析求出电场强度。
易错点
(1)达到临界状态时,二者共速。
(2)第二次共速时,物块的速度与第一次共速时方向相反,应用运动学公式注意物理量的正负号。
如图所示,a、b和c都是厚度均匀的平行玻璃板,a和b、b和c之间的夹角都为β,一细光束由红光和蓝光组成,以入射角θ从O点射入a板,且射出c板后的两束单色光射在地面上P、Q两点,
28.由此可知__
正确答案
解析
A 根据光路可逆,每个板上的出射光线与入射光线平行,故A正确;
B 折射率越大偏移量越大,可知打到P点的光线折射率较大,故B正确;
C 由 可知射到P点的光线在玻璃中的速度较小,由c=λf,射到P点的光线折射率大,为蓝光,频率较大,波长较小,故C错误;
D 发生全发射的条件是光由光密(即光在此介质中的折射率大的)介质射到光疏介质,故D错误;
E 双缝干涉图样中相邻两条亮纹间距 可知蓝光波长较小,间距较小,故E错误。
故选ABE。
考查方向
解题思路
(1)根据光路可逆,每个板上的出射光线与入射光线平行。
(2)折射率越大偏移量越大。
(3)根据和c=λf分析传播速度和波长。
(4)发生全发射的条件是光由光密(即光在此介质中的折射率大的)介质射到光疏介质。
(5)根据可知干涉条纹的间距小的对应波长短的干涉光。
易错点
(1)利用三次折射和几何知识证明出射光线与入射光线平行,使得问题复杂化。
(2)折射率越大偏移量越大。
某星球的半径是地球半径的,质量是地球质量的,中国的一辆星球车,高h=1.6 m,在该星球表面以加速度a=2 m/s2匀加速直线行驶,当速度为2 m/s时突然车顶掉下一个质量为m的物体,试求(地球地面重力加速度g=10 m/s2)
19.当物体落地时,物体与小车的距离;
20.如果物体与地面的动摩擦因数为0.1,那么当物体停下来时与小车的距离.(物体落地时竖直速度由于碰撞而损失)
正确答案
0.16m;
解析
该星球表面的重力加速度为
,v′=v0+at1=2.8 m/s
物体水平方向上做匀速运动,小车做匀加速直线运动,初速度与物体平抛运动的初速度相同:
当物体落地时,物体与小车的距离;
考查方向
解题思路
根据万有引力等于重力,求出该星球表面的重力加速度与地球表面重力加速度的关系从而求出该星球表面的重力加速度;根据物体水平方向上做匀速运动,小车做匀加速直线运动,初速度与物体平抛运动的初速度相同,可知二者水平方向上小初速度为0的匀加速,可求出小车相对于物体的相对位移。
易错点
小物块落地时,不是落地速度而是水平速度是在地面上做匀减速运动的初速度。
正确答案
2.96m。
解析
物体落地后停下来时的距离,所花时间为
小车在这段时间内走的位移x3=v′t2+at=3.8 m
当物体停下来时与小车的距离x=x1+x3-x2=2.96 m。
考查方向
解题思路
分析落地后小车和物体的运动性质,再次求那么当物体停下来时与小车的距离。
易错点
小物块落地时,不是落地速度而是水平速度是在地面上做匀减速运动的初速度。
如图所示,固定的绝热气缸内有一质量为m的“T”型绝热活塞(体积可忽略),距气缸底部h0处连接一U形管(管内气体的体积忽略不计).初始时,封闭气体温度为T0,活塞距离气缸底部为1.5h0,两边水银柱存在高度差.已知水银的密度为ρ,大气压强为p0,气缸横截面积为S,活塞竖直部分长为1.2h0,重力加速度为g.
26.初始时,水银柱两液面高度差多大?
27.缓慢降低气缸内封闭气体的温度,当U形管两水银面相平时封闭气体的温度是多少?
正确答案
;
解析
被封闭气体压强
初始时,液面高度差为
考查方向
解题思路
根据两边水银柱上方的的气体压强差可求出水银柱两液面高度差。
易错点
分析理想气体的变化过程。
正确答案
解析
降低温度直至液面相平的过程中,气体先等压变化,后等容变化.
初状态:,V1=1.5h0 s,T1=T0
末状态:p2=p0,V2=1.2h0 s,求T2
根据理想气体状态方程
代入数据,得闭气体的温度为。
考查方向
解题思路
弄清楚被封闭气体初末状态的参数,根据理想气体状态方程可求出末温。
易错点
分析理想气体的变化过程。
如图1所示,物体A、B的质量分别为4 kg和8 kg,由轻质弹簧连接,放在光滑的水平面上,物体B左侧与竖直墙壁相接触,另有一物体C水平向左运动,在t=5 s时与物体A相碰,并立即与A有相同的速度,一起向左运动,物块C的速度-时间如图2所示.
32.求物块C的质量;
33.在5 s到15 s的时间内,墙壁对物体B的作用力的冲量.
正确答案
2 kg;
解析
由图象可得:物体C以速度v0=6 m/s与A相碰,碰撞后两者立即有相同的速度v=2 m/s
AC在碰撞过程中动量守恒,由动量守恒得:mCv0=(mA+mC)v,代入数据解得:mC=2 kg;
考查方向
解题思路
根据图象可知碰撞前的A的速度和碰撞后共同的速度,根据动量守恒定律可求出物块C的质量;
易错点
从图象中读出某一过程的初末速度。
正确答案
24 N·s,方向向右
解析
在5 s到15 s内,墙壁对B的作用力F等于轻弹簧的弹力,轻弹簧的弹力使物体A和C的速度由2 m/s减到0,再反弹到2 m/s,则弹力的冲量等于F的冲量为:I=(mA+mC)×(-v)-(mA+mC)v
解得:I=-24 N·s,负号表示方向向右。
考查方向
解题思路
根据图象可知A和C整体的初速度和末速度,根据动量定理可求出弹簧对整体的冲量,墙壁对B的作用力F等于轻弹簧的弹力,墙壁对物体B的作用力的冲量等于弹簧对整体的冲量。
易错点
墙壁对物体B的作用力的冲量等于弹簧对整体的冲量。
如图所示,某介质中形成一列简谐波,t=0时刻的波形如图中实线所示.
29.若波向右传播.零时刻刚好传到B点,且再经过0.6 s,P点也开始起振.求:该列波的周期T;从t=0时刻起到P点第一次达到波谷的过程中,O点对平衡位置的位移y0及其所经过的路程s0各为多少?
30.若此列波的传播速度大小为20 m/s,且波形由实线变为虚线需要经历0.575 s时间,则该列波的传播方向如何?
正确答案
0.2s;10cm 130cm;
解析
由题意知,振动形式从B匀速传播到P点用0.6 s,所以传播速度,由图知波长为2 m,所以周期
由图知B点开始向下振动,故P点也是开始向下振动,所以用时,在t=0时刻O点向上振动,经过T/4到达波峰,位移为10 cm;路程是T/4内的路程与振动3个周期的路程之和:10cm+3×4×10cm=130 cm;
解题思路
根据传播的时间和距离,可求传播的速度;根据波长和传播的速度可求周期,根据t=0时刻起到P点第一次达到波谷和周期,可知传播的时间,可知O点做简谐振动的时间,求出位移和路程。
正确答案
②该波向右传播
解析
波传播的距离:x=vt=11.5 m,为,结合图形可判断该波向右传播。
考查方向
解题思路
根据速度和时间可知传播的距离为几个波长,观察波图象可知波的传播方向。
易错点
分析不出某时刻各个质点的振动方向。