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14.伽利略的斜面实验为牛顿定律奠定了基础。下列有关说法正确的是( )
正确答案
解析
A、惯性是物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质,是物体的固有属性,一切物体在任何时刻,任何情况下都具有惯性,故A正确
B、惯性是物体不受外力作用时保持静止或匀速直线运动的性质,故B错误.
C、惯性的大小与物体运动的速度无关,与物体是否受力无关,仅与质量有关,质量是物体惯性大小的唯一量度。质量大的物体所具有的惯性大,质量小的物体所具有的惯性小。故C错误.
D、根据牛顿第二定律知,一旦有合力,巨轮立即产生加速度,故D错误.
考查方向
解题思路
明确惯性的性质
易错点
惯性的性质:
(1)惯性是物体的固有属性:一切物体都具有惯性。
(2)惯性与运动状态无关:不论物体处于怎样的运动状态,惯性总是存在的。当物体本来静止时,它一直 “想”保持这种静止状态。当物体运动时,它一直“想” 以那一时刻的速度做匀速直线运动。
(3)惯性与是否受力无关。
15.有一个质量为3 kg的质点在直角坐标系xOy所在的平面内运动,x方向的速度—时间图像和y方向的位移—时间图象分别如图甲、乙所示,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
A、力的方向与初速度方向不共线,质点做曲线运动.
B、质点在y轴方向匀速,x轴方向匀加速,加速度a= ∆v/∆t=1.5m/s2,合外力F=ma=4.5N,故B选项错误.
C、质点在x轴方向的初速度vx=3m/s;质点在y轴方向的初速度vy=8/2=4m/s,则根据勾股定理v=5m/s,故C选项正确.
D、t=0时初速度方向与x轴夹角tanθ=vy/vx=4/3, θ=53°,故D选项错误.
考查方向
解题思路
位移图像和速度图像的物理意义不一样,位移图像的斜率表示物体的速度,速度图像的斜率表示加速度.
易错点
为了研究问题的方便,常将物体的整体运动看做是几个分运动所组成的合运动,运动的分解也遵从矢量运算的法则,分解时可依据运动的实际效果分解或正交分解,注意这种情况下物体的实际运动为合运动.
16.圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场,三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c,以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场,其运动轨迹如图所示。若带电粒子只受磁场力的作用,则下列说法正确的是
正确答案
解析
粒子在磁场中洛伦兹力提供向心力,做匀速圆周运动,则有Bqv=mv2/R和R=mv/qB,由于带电粒子的B、q、m均相同,所以R与v成正比,因此运动圆弧半径越大,则运动速率越大,由图知c粒子速率最大,a粒子速率最小。
粒子运动周期T-=2πm/qB,由于带电粒子的B、q、m均相同,所以周期相同,则运动圆弧对应的圆心角越大,则运动时间越长,有图知a粒子在磁场中运动的时间最长.
考查方向
解题思路
三个质量和电荷量都想同的带电粒子,以不同的速率垂直进入匀强磁场中,则运动半径的不同,导致运动轨迹也不同,因此运动轨迹对应的半径越大,则粒子的速率也越大,而运动周期相同,运动时间由圆弧对应的圆心角决定。
易错点
带电粒子在磁场、质量及电量相同情况下,运动的半径与速率成正比,从而根据运动圆弧来确定速率的大小,运动的周期均相同的情况下,可根据圆弧的对应圆心角来确定运动的时间的长短.
18.如图所示,半径为R、内壁光滑的硬质小圆桶固定在小车上,小车以速度v在光滑的水平公路上做匀速运动,有一质量为m、可视为质点的光滑小铅球在小圆桶底端与小车保持相对静止。当小车与固定在地面的障碍物相碰后,小车的速度立即变为零.关于碰后的运动(小车始终没有离开地面),下列说法正确的是( )
正确答案
解析
A、B:若越过最高点做圆周运动,则在圆桶中上升的高度等于2R,若达不到四分之一圆周,速度减为零,根据机械能守恒,mv2/2=mgh,h=v2/2g,若越过四分之一圆周但越不过圆桶的最高点,则会离开轨道做斜抛,在最高点有水平速度,根据机械能守恒得,mv2/2=mgh+ mv’2/2,上升的高度小于v2/2g,故A错误,B正确.
C、如果要是小球能一直运动下去,那么小球必须能经过最高点,
而小球在经过最高点速度最小时是在只受重力的情况下.所以,
由 mv2/r=mg得,最小速度为v=,故C选项错误
D、若铅球能到达圆桶的最高点,则铅球在最高点的速度大小至少为,故D选项错误.
考查方向
解题思路
小球由于惯性会继续运动,可能会越过最高点做圆周运动,也有可能达不到四分之一圆周,速度减为零,也有可能越过四分之一圆周但越不过圆桶的最高点。
易错点
特点:
①时间:过程持续时间即相互作用时间极短
②作用力:在相互作用的过程中,相互作用力先是急剧增大,然后再急剧减小,平均作用力很大
③动量守恒条件:系统的内力远远大于外力,所以,系统即使所受外力之和不为零,外力也可以忽略,系统的总动量守恒
④位移:碰撞过程是在一瞬间发生的,时间极短,所以,在物体发生碰撞的瞬间,可忽略物体的位移,可以认为物体在碰撞前后仍在同一位置
⑤能量:在碰撞过程中,一般伴随着机械能的损失,碰撞后系统的总动能要小于或等于碰撞前系统的总动能,
17.某杂枝演员在做手指玩耍盘高难度的表演,如图所示。设该盘的质量为m,手指与盘之间的滑动摩擦因数为µ,重力加速度为g,设最大静摩擦等于滑动摩擦,盘底处于水平状态且不考虑盘的自转,则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
A、对盘受力分析,竖直方向受到向下的重力和向上的支持力,水平方向不受力,所以手指对盘的作用力等于mg,故A选项错误.
B、手指支撑着盘并一起水平向右匀速运动,对盘受力分析,由于匀速运动,所以盘没有加速度,也就不受摩擦力,故B选项错误.
C、手指支撑着盘并一起水平向右匀加速运动,盘和手指相对静止,对盘受力分析,手对盘向右的作用力等于手对盘子的摩擦力,由于没有相对运动所以为静摩擦,故不是μmg,故C选项错误.
D、把手对盘的作用力F分解,水平分力为Fcosα,竖直分力为Fsinα,对盘受力分析,竖直方向的合力为mg-Fsinα,所以盘所受的最大静摩擦力为μ(mg- Fsinα),Fcosα>μ(mg- Fsinα)时可以拉动,且θ=arctanμ,则μ=tanθ,故F<
故D选项正确.
考查方向
解题思路
选取研究对象,进行受力分析
易错点
注意区分静摩擦力与动摩擦力,只有动摩擦力才可用μN计算
19. 有a、b、c、d四颗质量相等的地球卫星,a还未发射,在地球赤道上随地球表面一起转动,b是近地卫星,c是地球同步卫星,d是高空探测卫星,设地球自转周期为24h,所有卫星均视为做匀速圆周运动,各卫星排列位置如图所示,则有( )
正确答案
解析
A、同步卫星的周期必须与地球自转周期相同,角速度相同,则知a与c的角速度相同,根据a=ω2r知,c的向心加速度大.由GMm/r2=mg,得g=GM/r2,卫星的轨道半径越大,向心加速度越小,则同步卫星的向心加速度小于b的向心加速度,而b的向心加速度约为g,故知a的向心加速度小于重力加速度g.故A选项错误.
B、c是地球同步卫星,周期是24h,则c在4h内转过的圆心角是π/3.故B选项错误.
C、由GMm/r2=mv2/r得v=卫星的半径越大,线速度越小,所以b的线速度最大,在相同时间内转过的弧长最长.故C选项正确.
D、高空探测卫星不同于同步卫星,角速度,线速度和周期都与地球不一样.所以无法比较,故D选项错误.
考查方向
解题思路
①物体的重力随地面高度h的变化情况:物体的重力近似地球对物体的吸引力,即近似等于,可见物体的重力随h的增大而减小,由G=mg得g随h的增大而减小。
②在地球表面(忽略地球自转影响):(g为地球表面重力加速度,r为地球半径)。
③当物体位于地面以下时,所受重力也比地面要小,物体越接近地心,重力越小,物体在地心时,其重力为零。
易错点
万有引力定律只适用于相距很远,可以看做质点的两物体间的相互作用,质量分布均匀的球体也可用此公式计算,其中r指球心间的距离.
20.如图所示,发电机的矩形线圈面积为S,匝数为N,绕OO′轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动。从图示位置开始计时,下列判断正确的是( )
正确答案
解析
A、此时磁通量为0,故A错误.
B、从垂直于中性面时开始计时,矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωsinωt,故B正确.
C,D、当P位置向下移动、R不变时,根据理想变压器的变压比公式:n1/n2=U1/U2, 输出电压变大,故电流变大,功率变大,故输入电流也变大,故电流表读数变大,故C选项错误,D选项正确.
考查方向
解题思路
明确正弦式交流发电机从中性面位置开始计时,其电动势表达式为:e=NBSωsinωt
易错点
注意正弦式交流发电机从中性面位置开始还是垂直于中性面位置开始,电压表和电流表读数为有效值.
穿过线圈的磁通量与匝数无关,也就是磁通量不受线圈匝数的影响.同理,磁通量的变化率也不受线圈匝数的影响
21.如图所示,平行板电容器两极板水平放置,电容为C,开始开关闭合,电容器与一直流电源相连,极板间电压为U,两极板间距为d,电容器储存的能量 .一电荷量大小为q的带电油滴以初动能Ek从一平行板电容器的两个极板中央水平射入(极板足够长),带电油滴恰能沿图中所示水平虚线匀速通过电容器,则( )
正确答案
解析
A,B、开始时向上的电场力等于液滴的重力,即Uq/d=mg,若保持开关S闭合,将上极板下移d/3,则根据C=εS/4πkd,电容器的电容增大,电容器充电,电路中产生电流,电油滴向上的电场力增大,撞击电极板,动能为故A选项错误,B选项正确.
C,D、将开关S断开,则电容器带电量一定,将上极板上移3/d,根据C=εS/4πkd,则C减小,由Q=CU,则U变大,E变小,则液滴将向上运动,外力对极板做功至少为CU2/6,故C选项错误,D选项正确.
考查方向
平行板电容器,带电粒子在电场中的综合应用
解题思路
用Q=CU解题,考虑U不变和Q不变两种情况.掌握公式C=εS/4πkd
易错点
掌握电容器两端保持连接电源,则为U不变的情况,若突然断开电源,则为Q不变的情况
28. 下列有关热现象的说法正确的是_________(填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分)
正确答案
解析
A、当分子间距r<r0时,分子力表现为斥力,随分子间距的增大分子力逐渐减小.当分子间距r=r0时,引力等于斥力,分子力为0,当分子间距r>r0时,引力大于斥力,分子力表现为引力,随间距增大分子力增大,当一定距离后又逐渐减小,故A错误.
B、气体放出热量时,如果外部同时有力对气体做功,则气体内能可能增加,则气体的温度增加,分子平均动能可能增加,故B正确.
C、布朗运动是固体小颗粒的运动,它是分子无规则运动的反映,故C正确.
D、一定质量的理想气体温度不变,压强增大,则体积减小,因此外界对气体做正功,温度不变,内能不变,故D正确.
E、温度升高,分子平均运动速度变大,所以单位时间分子平均碰撞器壁的次数增加,故E选项正确.
考查方向
解题思路
需要掌握:布朗运动的实质以及物理意义;气态方程和热力学第一定律的结合应用;热力学第二定律的各种表述形式的理解和应用;分子势能大小变化与分子之间距离变化关系等.
易错点
熟记各知识点,切勿混淆.
23.某学生实验小组利用图(甲)所示电路,测量多用电表内电池的电动势和电阻“×100”挡内部电路的总电阻.使用的器材有:多用电表;微安表:量程1000μA;滑动变阻器:最大阻值2kΩ;导线若干.回答下列问题:
(1)将多用电表挡位调到电阻“×100”挡,再将红表笔和黑表笔________,调零点。
(2)将图(甲)中多用电表的红表笔和______(选填“1”或“2”)端相连,黑表笔连接另一端.
(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置,使这时微安表的示数为500μA,多用电表的示数如图(乙)所示,多用电表的读数为________Ω.
(4)调节滑动变阻器的滑片,使其接入电路的阻值为零。此时多用电表和微安表的读数分别为1000 Ω和600μA。从测量数据可知,微安表的内阻为________ Ω.
(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路,如图(丙)所示。根据前面的实验数据计算可得,此多用电表内电池的电动势为_____ V,电阻“×100”挡内部电路的总电阻为_____ Ω.
正确答案
(1)短接 (2)2 (3) 1500 (4) 1000 (5) 1.5 、 1500
解析
(1)欧姆表使用前一定要欧姆调零,即红黑表笔短接后,调节调零旋钮,是电流表满偏;
(2)红正黑负,电流从红表笔流入电表,从黑表笔流出电表;电流从电压表正接线柱流入,故红表笔接触2;
(3)欧姆表读数=倍率×表盘读数=100×15Ω=1500Ω;
(4)由于滑动变阻器被短路,故欧姆表读数即为微安表阻值,即为1000Ω.
(5)欧姆表的中值电阻等于内电阻,故欧姆表100档位的内电阻为1500Ω,根据闭合电路欧姆定律,电动势为E=U+Ur/R=1.5V
考查方向
解题思路
(1)欧姆表使用前一定要欧姆调零;
(2)红正黑负,电流从红表笔流入电表,从黑表笔流出电表;
(3)欧姆表读数等于倍率乘以表盘读数;
(4)欧姆表测量的是外电路的总电阻
(5)由于半偏电流是满偏电流的一半,故欧姆表的中值电阻等于内电阻;根据闭合电路欧姆定律求解电动势
易错点
掌握多用电表的原理,看清题目.
22.某同学利用如图甲所示装置来验证机械能守恒定律,器材为:铁架台,约50 cm的不可伸长的细线,带孔的小铁球,光电门和计时器(可以记录挡光的时间),量角器,刻度尺,游标卡尺。实验前先查阅资料得到当地的重力加速度g,再将细线穿过小铁球,悬挂在铁架台的横杆上,在小球轨迹的最低点安装好光电门,依次测量摆线的长度 ,摆球的直径d,测量摆角θ,从静止开始释放小球,小球向下摆动,摆球通过光电门时记录时间t.
(1)用20分度游标卡尺测量小球直径,刻度线如图乙所示,则d=________cm.
(2)某次实验测得小球通过光电门时记录的时间t =5.10ms ,由此得小球通过光电门的速度为________m/s(保留2位有效数字)。
(3)若_______________________________________________等式在误差范围内成立,则验证了机械能守恒。(用题中物理量符号表示)
(4)除空气阻力以及量角器、刻度尺、游标卡尺测量产生的误差,再写出一个主要的误差
_______________________________________________________________________。
正确答案
(1)1.020cm (2)2.0m/s (3)
(4)光电门中心未完全与小球球心对齐(或细线在摆动过程中长度发生变化)
解析
(1)游标卡尺的读数为d=10mm+4/20mm=10.20mm=1.020cm
(2)由于光电门非常窄,所以小球通过光电门的平均速度可近似等于通过其的瞬时速度v=d/t=2.0m/s
(3)如果机械能守恒,则有,带入题中所给符号则有
(4)光电门中心未完全与小球球心对齐(或细线在摆动过程中长度发生变化)可能会导致
误差.
考查方向
解题思路
关键掌握验证机械能守恒定律的实验原理,知道游标卡尺的读数方法:游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数,不需估读.以及知道极短时间的平均速度可以表示瞬时速度
易错点
注意因不需要知道动能和势能的具体数值,所以不需要测量重物的质量.
今年2月27日江苏有一面包车上掉下一小孩,接着小孩追赶一段距离后无法追上而停止下来.小孩静止时,面包车正以速度 m/s保持匀速直线运动且与小孩的距离 m,此时,小孩身后 m处有一轿车发现状况后以初速度 m/s立即做匀减速直线运动,到达小孩处速度恰好为零,再经 s,轿车司机把小孩接上车后立即从静止开始以加速度 m/s2做匀加速直线运动追赶前方匀速运动的面包车,若轿车的行驶速度不能超过 54km/h.求:
24.轿车在减速过程的加速度大小;
25.轿车司机接上小孩后至少需经多长时间才能追上面包车。
正确答案
(1)a0=2m/ s2
解析
(1)据运动学知识,有 轿车减速过程的加速度大小 m/s2
考查方向
解题思路
关键抓住临界状态,即速度相等时,恰好不相撞,结合运动学公式灵活求解。首先根据匀变速直线运动的速度位移公式求出轿车刹车后的加速度;然后根据速度时间公式求出两车速度相等经历的时间,根据位移公式求出两者的位移,通过位移关系判断是否相撞,若不相撞,速度相等时有最近距离;最后根据位移公式和速度公式求出货车接到信号后两车的距离,以及轿车的速度,抓住速度相等时,恰好不相撞,结合速度公式和位移公式进行求解
易错点
看清题意,做出示意图,更加清晰明了.以免对运动状态的分析出现错误.
正确答案
(2)29s
解析
考查方向
解题思路
关键抓住临界状态,即速度相等时,恰好不相撞,结合运动学公式灵活求解。首先根据匀变速直线运动的速度位移公式求出轿车刹车后的加速度;然后根据速度时间公式求出两车速度相等经历的时间,根据位移公式求出两者的位移,通过位移关系判断是否相撞,若不相撞,速度相等时有最近距离;最后根据位移公式和速度公式求出货车接到信号后两车的距离,以及轿车的速度,抓住速度相等时,恰好不相撞,结合速度公式和位移公式进行求解
易错点
看清题意,做出示意图,更加清晰明了.以免对运动状态的分析出现错误.
如图所示,有金属导轨MNC和PQD,NC与QD平行、MN与PQ平行,且间距均为L,PQ与水平面夹角为θ,QD水平 ,N、Q连线与MN、NC均垂直。均匀金属棒ab和ef质量均为m,电阻均为R,ef棒垂直放在倾斜导轨上,由导轨上的小立柱1和2阻挡而静止,且处在垂直倾斜导轨平面向下、磁感应强度大小为B0的匀强磁场中。以Q为原点、Q指向D方向为正方向的建立x轴,水平导轨处于方向竖直向下的磁场中,且磁场的磁感应强度大小为 ( 为常量)。 s时ab棒位于水平导轨上与NQ重合,在水平外力F的作用下沿x轴正方向作速度为v的匀速运动。不计各导轨的电阻和一切摩擦阻力,两金属棒与导轨保持良好接触,忽略感应电流产生的磁场,重力加速度为g.试求:
26.从到ef棒刚好与小立柱1和2的弹力为零的时间内,ab棒运动的距离 ;
27.当ef棒与小立柱1和2的弹力刚好为零时,立即撤去小立柱1和2,通过改变ab棒的速度使ef棒始终静止,则ab棒再移动距离过程中ef棒产生的焦耳热Q和通过ef棒某横截面的电量q.
正确答案
(1)
解析
(1) ef棒刚好与小立柱1和2的弹力为零时,设通过ef的电流为I,对ef受力析可求得:
ab棒产生的电动势:
由闭合电路欧姆定律可得:
由题可知:
联立上式可得
考查方向
导体切割磁感线时的感应电动势
解题思路
电磁感应规律与闭合电路欧姆定律相结合的问题,主要涉及电路的分析与计算。解此类问题的基本思路是:
(1)找电源:哪部分电路产生了电磁感应现象,则这部分电路就是电源。
(2)由法拉第电磁感应定律求出感应电动势的大小,根据楞次定律或右手定则确定出电源的正负极。
①在外电路,电流从正极流向负极;在内电路,电流从负极流向正极。
②存在双感应电动势的问题中,要求出总的电动势。
(3)正确分析电路的结构,画出等效电路图。
①内电路:“切割”磁感线的导体和磁通量发生变化的线圈都相当于“电源”,该部分导体的电阻相当于内电阻。
②外电路:除“电源”以外的电路即外电路。
(4)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率等列方程求解
易错点
只有B,l,v三者相互垂直时才适用,判定时用右手定则,四指的指向为低电势到高电势
L是导体的有效长度,即导体两端点连线在垂直于B,v方向上的投影长度.是接入回路中的长度,是处于磁场中的长度.
正确答案
(2)
解析
(2)撤去小立柱1和2后,ef棒保持静止可知,通过ef、ab棒的电流 恒定,由①可得:
此过程ab棒所受安培力:
由上式可以分析出通过ab棒所受安培力与位移成正比,作出F-x图象,图象所对应的面积大小即为产生的电能。则ab棒从 到 过程电能为
得
考查方向
导体切割磁感线时的感应电动势
解题思路
电磁感应规律与闭合电路欧姆定律相结合的问题,主要涉及电路的分析与计算。解此类问题的基本思路是:
(1)找电源:哪部分电路产生了电磁感应现象,则这部分电路就是电源。
(2)由法拉第电磁感应定律求出感应电动势的大小,根据楞次定律或右手定则确定出电源的正负极。
①在外电路,电流从正极流向负极;在内电路,电流从负极流向正极。
②存在双感应电动势的问题中,要求出总的电动势。
(3)正确分析电路的结构,画出等效电路图。
①内电路:“切割”磁感线的导体和磁通量发生变化的线圈都相当于“电源”,该部分导体的电阻相当于内电阻。
②外电路:除“电源”以外的电路即外电路。
(4)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率等列方程求解
易错点
只有B,l,v三者相互垂直时才适用,判定时用右手定则,四指的指向为低电势到高电势
L是导体的有效长度,即导体两端点连线在垂直于B,v方向上的投影长度.是接入回路中的长度,是处于磁场中的长度.
29.如图所示,长为L、底面直径为D的薄壁容器内壁光滑,右端中心处开有直径为 的圆孔.质量为m的某种理想气体被一个质量与厚度均不计的可自由移动的活塞封闭在容器内,开始时气体温度为27℃,活塞与容器底距离为 L.现对气体缓慢加热,已知外界大气压强为P0,绝对零度为-273℃,求气体温度为207℃时的压强.
正确答案
解析
开始加热时,在活塞移动的过程中,气体做等压变化。设活塞移动到容器顶端时气体温度为t0C则有
其中初态T0=300K,
末态为T1=(273+t)K , 得: T=1770C
活塞移至顶端后,气体温度继续升高的过程中是等容变化过程,
有
其中T1=(273+177)K=450K,
P1=P0
T2=(273+207)K=480K
得:
考查方向
解题思路
明确此题为先是等压变化然后等容变化,列出理想气体状态方程
易错点
外界对物体做功,W取正值,物体对外界做功,W取负值;物体吸收热量,Q取正值,物体放出热量,Q取负值;物体内能增加,ΔU取正值,物体内能减少,ΔU取负值