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1.伽利略在对自由落体运动的研究过程中,开创了如下框图所示的一套科学研究方法,其中方框2和4中的方法分别是( )
正确答案
解析
这是依据思维程序排序的问题,这一套科学研究方法,要符合逻辑顺序,即通过观察现象,提出假设,根据假设进行逻辑推理,然后对自己的逻辑推理进行实验验证,紧接着要对实验结论进行修正推广.故ABD错误,C正确
考查方向
解题思路
教材中介绍了伽利略对落体规律的研究以及“理想斜面实验”,通过这些知识的学习,可以明确伽利略所创造的这一套科学研究方法
易错点
伽利略将可靠的事实和理论思维结合起来,以实验事实为基础,开辟了崭新的研究物理的方法道路,物理学史要注意积累。
知识点
5.如图所示,斜面上放有两个完全相同的物体a、b,两物体间用一根细线连接,在细线的中点加一与斜面垂直的拉力F,使两物体均处于静止状态。则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
A、对ab进行受力分析,如图所示:
b物体处于静止状态,当绳子沿斜面向上的分量与重力沿斜面向下的分量相等时,摩擦力为零,所以b可能只受3个力作用,而a物体必定受到摩擦力作用,肯定受4个力作用,故A错误;
B、ab两个物体,垂直于斜面方向受力都平衡,则有:
N+Tsinθ=mgcosα
解得:N=mgcosα﹣Tsinθ,则a、b两物体对斜面的压力相同,故B正确;
C、根据A的分析可知,b的摩擦力可以为零,而a的摩擦力一定不为零,故C错误;
D、对a沿斜面方向有:Tcosθ+mgsinα=fa,
对b沿斜面方向有:Tcosθ﹣mgsinα=fb,
正压力相等,所以最大静摩擦力相等,则a先达到最大静摩擦力,先滑动,故D错误.
故选:B
考查方向
解题思路
对ab进行受力分析,ab两个物体都处于静止状态,受力平衡,把绳子和力T和重力mg都分解到沿斜面方向和垂直于斜面方向,根据共点力平衡列式分析即可
易错点
解题的关键是正确对物体进行受力分析,能根据平衡条件列式求解
知识点
2.图甲为水平放置的两根平行光滑导轨,处在垂直轨道平面向里的匀强磁场中。均匀金属棒AB垂直于导轨水平静止放置。从t=0时刻开始在AB棒上通有图乙所示的交变电流,规定甲图所示的电流方向为正方向。下列说法正确的是( )
正确答案
解析
根据左手定则可知,当电流的方向向下时,棒受到的安培力的方向向右;同理,当电流的方向向上上,则棒受到的安培力的方向向左.
A、由于电流随时间按照正弦规律变化,而安培力:F=BIL与电流成正比,所以导体棒受到的安培力也随时间按照正弦规律变化,在前半个周期内(0﹣t2时间内)棒受到的安培力的方向向右,所以棒向右做加速运动;在后半个周期内棒受到的安培力的方向向左,将向右做减速运动,由于加速阶段的加速度和减速阶段的加速度具有对称性,所以由运动的对称性可知,当t=t4时刻棒的速度恰好为0;而后,在以后的歌周期内棒将不断重复第一个周期内的运动.所以棒将一直向右运动.故A错误;
B、导体棒在前半个周期内(0﹣t2时间内)棒受到的安培力的方向向右,所以棒向右做加速运动,后半个周期内棒受到的安培力的方向向左,将向右做减速运动,所以t2时刻导体棒的速度最大.故B错误;
C、由于安培力:F=BIL与电流成正比,所以导体棒受到的安培力也随时间按照正弦规律变化,在t1时刻导体棒受到的安培力最大,所以加速度最大.故C错误;
D、导体棒一直向右运动,前半个周期内(0﹣t2时间内)棒受到的安培力的方向向右,安培力做正功;后半个周期内棒受到的安培力的方向向左,安培力做负功.故D正确.
故选:D
考查方向
解题思路
根据F=BIL分析安培力随电流的变化关系,由牛顿第二定律分析导体棒的加速度的变化,结合运动的对称性分析导体棒运动的规律即可.
易错点
该题结合安培力随电流变化的规律,考查牛顿第二定律的瞬时性的理解与应用能力,解答该题,关键要从运动的对称性来考虑,明确在t=t4时刻导体棒的速度为0.
知识点
3.如图所示,飞行器P绕某星球做匀速圆周运动,星球相对飞行器的张角为,下列说法不正确的是( )
正确答案
解析
根据开普勒第三定律,可知轨道半径越大,飞行器的周期越长.故A正确;张角越大,说明轨道半径越小,根据卫星的速度公式v=,可知轨道半径越小,速度越大,故B正确;设星球的质量为M,半径为R,平均密度为,ρ.张角为θ,飞行器的质量为m,轨道半径为r,周期为T.
对于飞行器,根据万有引力提供向心力得:G
由几何关系有:R=rsin
星球的平均密度 ρ=
由以上三式知测得周期和张角,可得到星球的平均密度.故C正确
由G可得:M=,可知若测得周期和轨道半径,可得到星球的质量,但星球的半径未知,不能求出星球的平均密度.故D错误。
考查方向
解题思路
根据开普勒第三定律,分析周期与轨道半径的关系;飞行器P绕某星球做匀速圆周运动,由星球的万有引力提供向心力,根据万有引力定律和几何知识、密度公式可求解星球的平均密度
易错点
要注意理解张角的概念,张角变化,轨道半径也会发生比变化
知识点
4.电阻为1 Ω的矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动,产生的交变电动势随时间变化的图象如图所示。现把交流电加在电阻为9 Ω的电热丝上,则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
A、从图中可知:T=0.02s,ω==314rad/s,故A错误;
B、其他条件不变,如果线圈转速提高一倍,角速度ω变为原来的两倍.则由动势最大值为Em=NBSω得知,交流电动势的最大值变为原来的两倍,电压的有效值为原来的倍,根据欧姆定律可知电流发生改变.故B错误.
C、该交流电压的最大值为200V,所以有效值为,则电热丝两端的电压为,故C错误;
D、根据得:,故D正确.
故选D
考查方向
解题思路
矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势最大值为Em=NBSω,由此式分析使线圈的转速变为原来两倍时,电动势的变化情况,进而根据欧姆定律求出电流变化情况.由图读出电动势的最大值.读出周期,求出有效值,根据功率的公式求出电热丝的发热功率.
易错点
本题是交变电流的感应电动势图象,可以根据解析式理解图象的物理意义.
知识点
6.如图所示,a、b端输入恒定的交流电压。理想变压器原、副线圈分别接有额定电压均为12V、额定功率均为2W的灯泡A、B、C。闭合开关,灯泡均正常发光。则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
A、副线圈中每个灯泡电流:,则原线圈的电流为I1=A,副线圈电流,则匝数比为2:1,故A错误;
B、副线圈电压为U2=12V,则原线圈电源U1=24V,则电压表示数为U=24+8=32V,故B错误;
C、副线圈功率P1=2PL=4W,则变压器的输入功率为4W,故C正确;
D、副线圈上再并联一个相同的灯泡D,则副线圈电流增大,则原线圈电流也增大,超过额定电流,A灯泡烧坏,故D正确.
故选:CD
考查方向
解题思路
由三只灯泡均正常发光,则可求得原副线圈的电流,求得匝数之比,由匝数比求电压关系,由功率公式可求得功率.
易错点
解题的突破口在原副线圈的电流关系,特别注意电源总电压与加在副线圈两端电压的关系
知识点
7.如图所示,边长为L、总电阻为R的均匀正方形线框abcd放置在光滑水平桌面上,其cd边右侧紧邻两个磁感应强度为B、宽度为L、方向相反的有界匀强磁场。现使线框以速度v0匀速通过磁场区域,从开始进入,到完全离开磁场的过程中,下列图线能定性反映线框中的感应电流(以逆时针方向为正)和a、b两点间的电势差随时间变化关系的是
正确答案
解析
线圈进入左侧磁场过程:在进入磁场0﹣L的过程中,E=BLv0,电流I==i0,方向为逆时针方向,为正;
a的电势比b的电势高,ab间的电势差 Uab=E=BLv0=u0;
在L﹣2L的过程中,电动势E=2BLv0,电流I==2i0,方向为顺时针方向,为负.a的电势比b的电势高,ab间的电势差 Uab=E=BLv0=2u0;
在2L﹣3L的过程中,E=BLv0,电流I==i0,方向为逆时针方向,为正;a的电势比b的电势低,ab间的电势差 Uab=﹣E=﹣BLv0=﹣3u0;
故AC正确,BD错误.
故选:AC.
考查方向
解题思路
由E=BLv求出感应电动势,由欧姆定律求出感应电流和ab间的电压,然后选择图象.要分段研究
易错点
本题的关键掌握切割产生的感应电动势公式以及安培力的大小公式,会通过楞次定律判断感应电流的方向
知识点
8. 蹦床类似于竖直放置的轻弹簧(其弹力满足F=kx,弹性势能满足,x为床面下沉的距离,k为常量)。质量为m的运动员静止站在蹦床上时,床面下沉x0;蹦床比赛中,运动员经过多次蹦跳,逐渐增加上升高度,测得某次运动员离开床面在空中的最长时间为△t,运动员可视为质点,空气阻力忽略不计,重力加速度为g。则可求( )
正确答案
解析
A、根据运动员静止站在蹦床上时,床面下沉x0;则:mg=kx0
解得k=;故A正确;
B、根据匀变速直线运动公式,上升下落时间相等,即上升时间为,上升的最大高度:h=.故B错误;
C、运动员从最高点到最低点的过程中重力势能转化为蹦床的弹性势能,即:
所以:x=.故C正确;
D、整个比赛过程中运动员增加的机械能等于运动员从x0处到最高点的重力势能与减小的弹性势能的差,即:,故D错误. 故选:AC
考查方向
解题思路
由胡克定律可求得常量k;
根据匀变速直线运动的规律可求得上升的高度,则可判断是否符合要求;
根据功能关系可求得床面压缩的最大深度和整个比赛过程中运动员增加的机械能.
易错点
考查物理规律在生活中的应用,要注意正确分析物理过程及做好受力分析,然后才能根据题意选择合适的物理规律
知识点
20.下列说法正确的是
正确答案
解析
A、温度是分子的平均动能的标志,是大量分子运动的统计规律,物体的温度降低,个别分子的动能可能会增大.故A正确;
B、液体中的扩散现象是由于分子的无规则运动,故B错误;
C、食盐熔化的过程中温度不变,说明食盐由固定的熔点,是晶体,故C正确;
D、做功和热传递都可以改变物体的内能,系统对外做功,内能不一定减少,故D错误;
E、根据热力学第二定律可知,热运动的宏观过程都有一定的方向性.故E正确.
考查方向
解题思路
温度是分子的平均动能的标志,是大量分子运动的统计规律;扩散现象是不同物质相互接触,彼此进入对方的现象,说明分子的无规则运动;区分晶体与非晶体是根据是否由固定的熔沸点;做功和热传递都可以改变物体的内能;热力学过程都有一定的方向性.
易错点
明确扩散现象、温度的微观意义、和正确理解热力学第二定律的含义是解题的关键
知识点
某同学用图甲的实验装置探究小车的加速度a与小车的质量M之间的关系。打点计时器使用交变电流的频率为50Hz。
9.实验中必须进行的操作有 。
10.实验中得到的纸带如图乙所示,每两个计数点间还有四个计时点未画出。则小车的加速度大小为 m/s2。
11.该同学根据实验测得的数据,描绘出a—M图象如图丙,于是根据图象得出结论:a与M成反比。该同学的做法是否合理? (填“合理”或“不合理”)
正确答案
解析
(1)A、平衡摩擦力时研究对象是小车,是让小车所受的滑动摩擦力等于小车所受重力沿斜面的分量,故平衡摩擦力时,不能将重物用细线通过定滑轮系在小车上,故A正确.
B、每次改变小车的质量时,小车的重力沿斜面向下的分量等于小车所受的滑动摩擦力,即mgsinθ=μmgcosθ,故不需要重新平衡摩擦力,故B正确.
C、小车要在靠近打点计时器的位置释放,有利于纸带的利用,故C正确.
D、钩码的质量不能太大,否则不满足钩码质量远远小于小车质量,故D错误.
故选:AC
考查方向
解题思路
(1)平衡摩擦力是让小车所受的滑动摩擦力等于小车所受重力沿斜面的分量,即mgsinθ=μmgcosθ,平衡摩擦力时,不能将重物用细线通过定滑轮系在小车上且只需要平衡一次;
正确答案
(2)0.51
解析
(2)根据△x=aT2得:a=
考查方向
解题思路
(2)根据△x=aT2求解加速度;
正确答案
(3)不合理
【考查方向】探究加速度与物体质量、物体受力的关系
解析
(3)在探究加速度a与质量m的关系时,作出a﹣m图象是一条曲线,应该做a﹣图象,如果是通过坐标原点的直线,证明a与m成反比,所以该同学的做法不合理.
解题思路
(3)图象为曲线不能说明两个物理量成反比.
某同学要测量额定电压为3V的某圆柱体电阻R的电阻率。
12.用游标卡尺测量其长度,如图所示,则其长度L= mm。
13.为精确测量R的阻值,该同学先用如图所示的指针式多用电表粗测其电阻。他将红黑表笔分别插入“+”、“—”插孔中,将选择开关置于“×l”档位置,然后将红、黑表笔短接调零,此后测阻值时发现指针偏转角度如图甲所示。试问:
①为减小读数误差,该同学应将选择开关置于“ ”档位置。
②再将红、黑表笔短接,此时发现指针并未指到右边的“”处,如图乙所示,那么他该调节 直至指针指在“”处再继续实验,结果看到指针指在如图丙所示位置。
14.现要进一步精确测量其阻值,实验室提供了下列可选用的器材:
正确答案
1)70.15
解析
(1)游标卡尺的固定刻度读数为7cm=70mm,游标读数为0.05×3mm=0.15mm,所以最终读数为70mm+0.15mm=70.15mm.
螺旋测微器的固定刻度读数为4.5mm,可动刻度读数为0.01×10.0mm=0.100mm,所以最终读数为4.5mm+0.100mm=4.600mm.
考查方向
解题思路
(1)游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数,不需估读.螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数,在读可动刻度读数时需估读.
正确答案
(2) ①×10 ② 欧姆调零旋钮
解析
(2)欧姆表的零刻度在右边,指针偏转角度较小说明被测阻值较大,应换较大档,即“×10”档,换挡后应使两表笔短接,重新调节欧姆调零旋钮,使指针指右端零;
考查方向
解题思路
(2)欧姆表指针偏转角度较小,说明被测阻值较大,应换大档.
正确答案
解析
由图丙可以看出被测阻值约为:10×15=150Ω,器材中给出的电源电动势为4V,为了读数的准确性电压表选3V量程,即C,
电路中的最大电流为I=≈0.026A,若选3A量程的电流表则指针几乎不偏转,应选择灵敏电流计与定值电阻并联后改装成的电流表,即选择AF,
综上,要选择的器材是:ACEF;
滑动变阻器采用分压接法,因为电阻知道可以算出真实电压,采取电流表内接,故电路图如图:
考查方向
解题思路
(1)游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数,不需估读.螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数,在读可动刻度读数时需估读.
(2)欧姆表指针偏转角度较小,说明被测阻值较大,应换大档.
如图所示,将某正粒子放射源置于原点O,其向各方向射出的粒子速度大小均为v0、质量均为m、电荷量均为q。在0≤y≤d的一、二象限范围内分布着一个匀强电场,方向与y轴正向相同,在d<y≤2d的一、二象限范围内分布着一个匀强磁场,方向垂直于xoy平面向里。粒子离开电场上边缘y=d时,能够到达的最右侧的位置为(1.5d,d)。最终恰没有粒子从y=2d的边界离开磁场。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,不计粒子重力以及粒子间的相互作用,求:
17.电场强度E;
18.磁感应强度B;
19.粒子在磁场中运动的最长时间。
正确答案
;;
解析
解析:(1)沿x轴正方向发射的粒子有x=1.5d,y=d
由类平抛运动基本规律得:(1分) (1分) (1分)
联立可得 (1分)
考查方向
解题思路
(1)沿x轴正方向发射的粒子做类平抛运动,根据平抛运动基本公式列式求解E;
易错点
本题考查了带电粒子在电场和磁场中的运动,关键确定粒子运动的临界情况,通过几何关系解决,对学生数学几何能力要求较高
正确答案
;
解析
(2)沿x轴正方向发射的粒子射入磁场时有 (1分) (1分)
联立可得(1分)
,方向与水平成53°,斜向右上方 (2分)
据题意知该粒子轨迹恰与上边缘相切,则其余粒子均达不到y=2d边界
由几何关系可知 (1分)
(2分) (1分) 联立可得(1分)
考查方向
解题思路
(2)粒子沿x轴正方向射出的粒子进入磁场偏转的角度最大,若该粒子进入磁场不能打在ab板上,则所有粒子均不能打在ab板上.根据带电粒子在电场中类平抛运动,求出进入磁场中的偏转角度,结合几何关系得出轨道半径,从而得出磁感应强度的大小;
易错点
本题考查了带电粒子在电场和磁场中的运动,关键确定粒子运动的临界情况,通过几何关系解决,对学生数学几何能力要求较高
正确答案
;
解析
(3)粒子运动的最长时间对应最大的圆心角,经过(1.5d,d)恰与上边界相切的粒子轨迹对应的圆心角最大
由几何关系可知圆心角 (2分)
粒子运动周期 (2分)
(2分)
考查方向
解题思路
(3)粒子运动的最长时间对应最大的圆心角,经过(1.5d,d)恰与上边界相切的粒子轨迹对应的圆心角最大,根据几何关系结合周期公式求解.
易错点
本题考查了带电粒子在电场和磁场中的运动,关键确定粒子运动的临界情况,通过几何关系解决,对学生数学几何能力要求较高
如图所示,汽缸开口向右、固定在水平桌面上,气缺内用活塞(横截面积为S)封闭了一定质量的理想气体,活塞与气缸壁之间的摩擦忽略不计。轻绳跨过光滑定滑轮将活塞和地面上的重物(质量为m)连接。开始时汽缸内外压强相同,均为大气压p0(mg<p0S),轻绳处在伸直状态,汽缸内气体的温度为T0,体积为V。现使汽缸内气体的温度缓慢降低,最终使得气体体积减半,求:
21.重物刚离地面时气缸内气体的温度T1;
22.气体体积减半时的温度T2;
23.在答题卡上画出如图所示的坐标系,并在其中画出气体状态变化的整个过程,标注相关点的坐标值。
正确答案
;
解析
①p1=p0, 等容过程: 解得:
考查方向
解题思路
①物体刚离地时,缸内气压强为,此时刚内气体为等容变化
易错点
关键是得到封闭气体初末状态的各个状态参量,然后根据理想气体状态方程列式求解即可.
正确答案
解析
②等压过程:
考查方向
解题思路
②从重物离地到气体体积减半,封闭气体做等压变化
易错点
关键是得到封闭气体初末状态的各个状态参量,然后根据理想气体状态方程列式求解即可.
正确答案
见解答
解析
③如图所示(2分)
考查方向
解题思路
③有计算值,画出图象即可
易错点
关键是得到封闭气体初末状态的各个状态参量,然后根据理想气体状态方程列式求解即可.
如图所示,一质量m=0.4 kg的滑块(可视为质点)静止于动摩擦因数μ=0.1的水平轨道上的A点.现对滑块施加一水平外力,使其向右运动,外力的功率恒为P=10.0 W.经过一段时间后撤去外力,滑块继续滑行至B点后水平飞出,恰好在C点以5m/s的速度沿切线方向进入固定在竖直平面内的光滑圆弧形轨道,轨道的最低点D处装有压力传感器.已知轨道AB的长度L=2.0 m,半径OC和竖直方向的夹角α=37°,圆形轨道的半径R=0.5 m.(空气阻力可忽略,重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8),求:
15.滑块运动到D点时压力传感器的示数;
16.水平外力作用在滑块上的时间t.
正确答案
(1)25.6 N
解析
(1)滑块由C点运动到D点的过程,由机械能守恒定律得:
滑块运动到D点时,由牛顿第二定律得:
代入数据,联立解得:FN= 25.6 N
考查方向
解题思路
(1)滑块由C点运动到D点的过程,只有重力做功,由机械能守恒定律求滑块经过D点的速度.在D点,由重力和轨道的支持力提供向心力,由牛顿第二定律求出支持力,再由牛顿第三定律得到压力,即为压力传感器的示数.
易错点
本题考查了动能定理、机械能守恒和圆周运动、平抛运动的综合,知道圆周运动向心力的来源和平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律是解决本题的关键
正确答案
(2)
解析
(2)滑块运动到B点的速度为:
滑块由A点运动B点的过程,由动能定理得:Pt-μmgL=
代入数据解得:
考查方向
解题思路
(2)滑块离开B点后做平抛运动,恰好在C点沿切线方向进入圆弧轨道,说明速度沿圆弧的切线,由速度的分解法求出B点的速度.再对滑块由A点运动B点的过程,由动能定理求解外力作用的时间.
易错点
本题考查了动能定理、机械能守恒和圆周运动、平抛运动的综合,知道圆周运动向心力的来源和平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律是解决本题的关键