2015年2月26日孙天成老师寒假物理竞赛在线公开课第十二讲题目
高中物理竞赛讲座23(物理微积分2word)
式中已略去高阶小量 (Δri ) 。 ，该细圆环带上、下表面所带电荷量之和为
Δqi 2σΔS i 2σ 0 ri
2
2
2π ri Δri
4π 0 Δri ri
设时刻 t，细圆环转动的角速度为 w
0 t
单位时间内，通过它的“横截面”的电荷量，即为电流
ΔI i Δqi
2 3 4k 2 0 πa 0 (a 2 a1 ) 2 2 a12 a 2 R
0 t
(12)
由（12）式可见，张力 F 随时间 t 线性减小
五、 （23 届复赛） （25 分）磁悬浮列车是一种高速运载的工具，它具有两个重要系统， 一是悬浮系统，利用磁力（可由超导电磁铁提供）使车体在导轨上悬浮起来与轨道脱离接 触，另一是驱动系统，在沿轨道上安装的三相绕组（线圈）中，通上三相交流电，产生随 时间、空间作周期性变化的磁场，磁场与固连在车体下端的感应金属板相互作用，使车体 获得牵引力。 为了有助于了解磁悬浮列车的牵引力的来由，我们求解下面的问题。 设有一与轨道平面垂直的磁场，磁感应强度 B 随时间 t 和空间位置 x 变化规律为
d
得
2nπ k
n 0,1,2,
（8）
F0 0 （9）
当 kd
2n 1 π ，即 d
2n 1 π k
n 0,1,2,
（10）
F0 达最大值
F0 max
4 B02l 2 v k （11） R
当 d 取其它值时， F0 介于 0 与最大值 F0 max 之间．
（1）
平移速度 v0 为恒量．由此可见，题给出的磁场 B x, t B0 cos t kx 可视为一在 空间按余弦规律分布的非均匀磁场区域以速度 v0 沿 x 轴的正方向平移． 如果金属框移动的 速度小于磁场区域平移的速度，那么通过金属框的磁通将随时间发生变化，从而在金属框 中产生感应电流，感应电流将受到磁场的安培力作用． 由题已知，在时刻 t，金属框移动的速度为 v ，金属框 MN 边位于坐标 x 处，PQ 边位于 坐标 x d 处．设此时金属框的磁通为 （规定由纸内到纸外 为正） ；经过一很短的时 间间隔 t ，整个磁场分布区域向 x 方向移动了一段距离 v0 t ，金属框向 x 方向移动了一 段距离 vt ，其结果是：MN 边左侧穿过面积为 金属框，PQ 边左侧穿过面积为
2015届高考物理精讲：专题12+力学、热学实验(一)(高考定位+审题破题,含原创题组及解析)
高考定位高考中常涉及的力学实验有：研究匀变速直线运动、验证力的平行四边形定则、探究弹力与弹簧伸长量的关系、探究加速度与力和质量的关系、探究动能定理和验证机械能守恒定律、验证动量守恒定律、用油膜法估测分子的大小．近几年力学实验中与纸带处理相关的实验、力学创新实验是高考的热点内容，以分组或演示实验为背景，考查对实验方法的领悟情况，灵活运用学过的实验方法设计新的实验是高考实验题的新趋势．要求考生掌握常规实验的数据处理方法，能将课本中分组实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到新的背景中，深刻理解物理概念和规律，并能灵活运用，要求考生有较强的创新能力．考题1 研究匀变速直线运动例1 (2014·全国大纲·22)现用频闪照相方法来研究物块的变速运动．在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图1所示．拍摄时频闪频率是10 Hz ，通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为x 1、x 2、x 3、x 4.已知斜面顶端的高度h 和斜面的长度s .数据如下表所示．重力加速度大小g ＝9.80 m/s 2.图1单位：cm根据表中数据，完成下列填空：(1)物块的加速度a ＝________ m/s 2(保留3位有效数字) (2)因为________，可知斜面是粗糙的．解析 (1)根据匀变速直线运动的推论，利用逐差法，得 x 3－x 1＝2a 1T 2 x 4－x 2＝2a 2T 2 a ＝a 1＋a 22又知T ＝1f＝0.1 s联立以上各式得a ≈4.30 m/s 2(2)如果斜面光滑，根据牛顿第二定律得，物体下滑的加速度a ′＝g sin θ＝g hs ＝5.88 m/s 2，因为a ′>a ，所以斜面是粗糙的．答案 (1)4.30 (2)a <g hs＝5.88 m/s 21．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2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，描绘出滑块相对传感器的位移s 随时间t 的变化规律，如图乙所示．图2(1)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/s 2； (2)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 ) (3)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________． A ．A 点与传感器距离适当大些 B ．木板的倾角越大越好 C ．选择体积较大的空心木块D ．传感器开始计时的时刻必须是木块从A 点释放的时刻 答案 (1)0.4 1 (2)斜面倾角(或A 点的高度) (3)A解析 (1)0.4 s 时木块的速度等于0.2 s ～0.6 s 内的平均速度，即v ＝(30－14)×10－20.6－0.2m /s ＝0.4m/s ；根据Δs ＝aT 2，可求出木块的加速度a ＝[(24－14)－(30－24)]×10－20.22m /s 2＝1 m/s 2. (2)根据mg sin θ－μmg cos θ＝ma ，可知测出倾斜角或A 点的高度算出倾斜角．(3)当A 点与传感器距离适当大些，可测出多组数据，求平均值，能提高测量精度，A 正确；倾斜角越大，测得的数据越少，不利于提高测量精度，B 错误；若选择体积较大的空心木块，在下降过程中，受空气阻力变大，影响了动摩擦因数的测量，C 错误；传感器开始计时的时刻不一定是从A 点释放的时刻，只要根据中间一段的Δs ＝aT 2，就可算出加速度，D 错误．考题2 探究弹力和弹簧伸长量的关系例2 (2014·新课标Ⅱ·23)某实验小组探究弹簧的劲度系数k 与其长度(圈数)的关系．实验装置如图3所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P 0、P 1、P 2、P 3、P 4、P 5、P 6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P 0指向0刻度．设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x 0；挂有质量为0.100 kg 的砝码时，各指针的位置记为x .测量结果及部分计算结果如下表所示(n 为弹簧的圈数，取重力加速度为9.80 m/s 2)．已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88 cm.(1)将表中数据补充完整：________；________.(2)以n 为横坐标，1k 为纵坐标，在图4给出的坐标纸上画出1k—n 图像．图4(3)图4中画出的直线可近似认为通过原点．若从实验中所用的弹簧截取圈数为n 的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k 与其圈数n 的关系的表达式为k ＝________ N /m ；该弹簧的劲度系数k 与其自由长度l 0(单位为m)的关系表达式为k ＝________ N/m.解析 (1)根据胡克定律有mg ＝k (x －x 0)，解得k ＝mgx －x 0＝0.100×9.80(5.26－4.06)×10－2N /m ≈81.7N/m ，1k ≈0.012 2 m/N.(2)1k－n 图像如图所示(3)根据图像可知，k 与n 的关系表达式为k ＝1.75×103n N/m ，k 与l 0的关系表达式为k ＝3.47l 0N/m.答案 (1)81.7 0.012 2 (2)见解析图(3)1.75×103n (在1.67×103n ～1.83×103n 之间均可) 3.47l 0(在3.31l 0～3.62l 0之间均可)2．(2014·浙江·21)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧如图5连接起来进行探究．图5(1)某次测量如图6所示，指针示数为________ cm.图6(2)在弹性限度内，将50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数L A和L B如表所示．用表中数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为________ N/m(重力加速度g＝10 m/s2)．由表中数据________(填“能”或“不能”)计算出弹簧Ⅱ的劲度系数．答案(1)16.00(有效数字位数正确，15.96～16.05均可)(2)12.45(12.20～12.80均可)能解析(1)刻度尺分度值为1毫米，读数应估读到毫米下一位，故指针的示数为16.00 cm. (2)当A弹簧的弹力为F A1＝0.50 N、F A2＝1.00 N、F A3＝1.50 N、F A4＝2.00 N时，弹簧长度L A1＝15.71 cm、L A2＝19.71 cm、L A3＝23.66 cm、L A4＝27.76 cm，根据ΔF＝kΔx得k1＝12.50 N/m、k2＝12.66 N/m、k3＝12.20 N/m，所以弹簧Ⅰ的劲度系数k＝k1＋k2＋k33＝12.45 N/m.根据表可以计算出弹簧Ⅱ每次的伸长量Δx′，也可以根据ΔF＝k′Δx′计算弹簧Ⅱ的劲度系数(劲度系数的计算也可以通过做F—x图象处理，图象的斜率即等于弹簧的劲度系数)．3．如图7为“测量弹簧劲度系数”的实验装置图，弹簧的上端固定在铁架台上，下端装有指针及挂钩，指针恰好指向一把竖直立起的毫米刻度尺．现在测得在挂钩上挂上一定数量钩码时指针在刻度尺上的读数如下表：已知所有钩码的质量可认为相同且为m0＝50 g，当地重力加速度g＝9.8 m/s2.请回答下列问题：(1)请根据表格数据计算出弹簧的劲度系数k＝____ N/m.(结果保留两位有效数字)(2)考虑到在没有挂钩码时弹簧自身有重量，测量的弹簧劲度系数k的值与真实值相比较____________(填“偏大”、“偏小”或“没有影响”)．答案(1)32(2)没有影响解析(1)根据胡克定律k(x－x0)＝nm0g，代入数据求k，再求平均得k＝32 N/m；(2)因在计算弹力时把弹簧自身的重量引起的形变量减去了，故弹簧自身有重量对测量值没有影响．考题3验证力的平行四边形定则例3(2014·江苏·11)小明通过实验验证力的平行四边形定则．(1)实验记录纸如图8所示，O点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置，两弹簧测力计共同作用时，拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点；一个弹簧测力计拉橡皮筋时，拉力F3的方向过P3点．三个力的大小分别为：F1＝3.30 N、F2＝3.85 N和F3＝4.25 N．请根据图中给出的标度作图求出F1和F2的合力．图8(2)仔细分析实验，小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化，影响实验结果．他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度，发现读数不相同，于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响．实验装置如图9所示，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O点，下端N挂一重物．用与白纸平行的水平力缓慢地移动N，在白纸上记录下N的轨迹．重复上述过程，再次记录下N的轨迹．图9两次实验记录的轨迹如图10所示．过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点，则实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受拉力F a、F b的大小关系为________．图10(3)根据(2)中的实验，可以得出的实验结果有哪些？________(填写选项前的字母)A．橡皮筋的长度与受到的拉力成正比B．两次受到的拉力相同时，橡皮筋第2次的长度较长C．两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第2次受到的拉力较大D．两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大(4)根据小明的上述实验探究，请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项．解析(1)作出的图示如图所示．(2)重物受力情况如图所示，由于重力不变，两次实验时，橡皮筋拉力T的方向相同，故水平拉力F大小相等，即F a＝F b.(3)根据题图可知，选项B、D正确，选项A、C错误．(4)橡皮筋拉伸不宜过长，选用新橡皮筋等可减小误差．答案(1)见解析图(F合＝4.6～4.9 N都算对)(2)F a＝F b(3)BD(4)橡皮筋拉伸不宜过长；选用新橡皮筋(或：拉力不宜过大；选用弹性好的橡皮筋；换用弹性好的弹簧)4．(单选)在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套(如图11所示)．实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条．在此过程中，下列注意事项正确的是()图11A．两根细绳必须等长B．两弹簧秤示数必须等大C．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上D．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行答案 D解析细线的作用是能显示出力的方向，所以不必等长，故A错误；只要弹簧秤有示数即可，并不一定要相等，故B错误；两细线拉橡皮条时，只要确保拉到同一点即可，不一定橡皮条要在两细线的夹角平分线上，故C错误；弹簧秤不能接触水平木板，否则产生摩擦，使弹簧秤示数偏大，故D正确．5．有同学利用如图12所示的装置来验证力的平行四边形定则：在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的质量相等，当系统达到平衡时，根据钩码的个数读出三根绳子的拉力F T OA、F T OB和F T OC，回答下列问题：图12(1)改变钩码个数，实验能完成的是________．A．钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝4B．钩码的个数N1＝N3＝3，N2＝4C．钩码的个数N1＝N2＝N3＝4D．钩码的个数，N1＝3，N2＝4，N3＝5(2)在拆下钩码和绳子前，应该做好三个方面的记录：________________________________________________________________________；________________________________________________________________________；________________________________________________________________________.答案(1)BCD(2)标记结点O的位置钩码的个数N1、N2、N3OA、OB、OC三段绳子的方向解析(2)为验证平行四边形定则，必须通过作受力图．所以先明确受力点，其次要作出力的方向并读出力的大小，最后作出力的图示．因此要做好记录，需从力的三要素角度出发：需记录O点的位置；钩码的个数N1、N2、N3；拉力F T OA、F T OB、F T OC的方向．考题4探究加速度与力、质量的关系例4(2014·新课标Ⅰ·22)某同学利用图13(a)所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图(b)所示．实验中小车(含发射器)的质量为200 g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到．回答下列问题：图13(1)根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成______(填“线性”或“非线性”)关系．(2)由图(b)可知，a—m图线不经过原点，可能的原因是________________________________．(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是________________________，钩码的质量应满足的条件是___________________________．解析(1)由图像可知小车的加速度与钩码的质量成非线性关系．(2)a—m图线不经过原点，在m轴上有截距，即挂上小钩码后小车加速度仍为零，可能的原因是存在摩擦力．(3)本实验直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则应采取的措施是调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力，钩码的质量应满足的条件是远小于小车的质量．答案(1)非线性(2)存在摩擦力(3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力远小于小车的质量6．甲、乙两个同学用如图14所示的实验装置共同研究在保持受到的牵引力不变的条件下，小车的加速度与其质量的关系．(1)甲同学通过对小车所牵引纸带的测量，就能得出小车的加速度a.图15是某次实验所打出的一条纸带，在纸带上标出了5个计数点，在相邻的两个计数点之间还有4个点未标出，图中数据的单位是cm.实验中使用的电源是频率为f＝50 Hz的交变电流．根据以上数据，可以算出小车的加速度a＝________ m/s2.(结果保留三位有效数字)图14图15(2)乙同学通过给小车增加砝码来改变小车的质量M ，得到小车的加速度a 与质量M 的数据，画出a ～1M 图线后，发现：当1M 较大时，图线发生弯曲．于是，该同学后来又对实验方案进行了进一步地修正，避免了图线的末端发生弯曲的现象．那么，该同学的修正方案可能是________． A ．改画a 与1M ＋m的关系图线 B ．改画a 与(M ＋m )的关系图线C ．改画 a 与mM 的关系图线D ．改画a 与1(M ＋m )2的关系图线答案 (1)0.343 (2)A解析 (1)由题意知，打点周期为0.02 s ，相邻两计数点时间间隔为0.1 s ，根据逐差法可求小车的加速度(s 4＋x 3)－(s 2＋s 1)＝4aT 2解得a ＝0.343 m/s 2；(2)当1M 较大时，图线发生弯曲，是因为提供牵引力的砝码的质量相对小车的质量不能忽略，故应把小车与砝码视为整体研究，即改画a 与1M ＋m的关系图线，所以A 正确；B 、C 、D 错误．知识专题练 训练12题组1 研究匀变速直线运动1．在“探究小车速度随时间的变化规律”实验中．图1(1)某同学采用如图1所示的装置进行试验，________(选填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力，________(选填“需要”或“不需要”)测量小车的质量．(2)该同学在研究小车运动时打出了一条纸带，如图2所示．在纸带上，连续5个点为一个计数点，相邻两个计数点之间的距离见下表，并画出对应的图线(其中横坐标数值表示第几个0.1 s ，纵坐标对应的是该0.1 s 内物体的位移)如图3所示．则小车的速度随时间________(选填“是”或“不是”)均匀变化；整个过程中小车的平均加速度为________ m/s 2.(保留两位有效数字)图2答案(1)不需要不需要(2)是 1.0(0.95～1.1均可)解析(1)本实验的目的是探究小车速度随时间的变化规律，故不需要平衡摩擦力，也不需要测量小车的质量．(2)由题图知，小车的速度随时间是均匀变化的，可求小车的加速度s6－s1＝5aT2，解得加速度a≈1.0 m/s2.2．(1)某同学在测量物块做匀减速直线运动时，利用打点计时器得到了如图4所示的纸带，纸带上每相邻两计数点间还有4个计时点未标出．打点计时器所用交流电频率为50 Hz，忽略纸带所受的阻力．图4(1)由此可判断纸带的________(“左端”或“右端”)与物块连接．根据纸带提供的数据可计算打点计时器在打下A点和B点时木块的速度，其中v A＝________ m/s.(结果保留两位有效数字)(2)从图示纸带不能得到的物理量是________．A．木块运动的加速度aB．A、B间的平均速度C．物块质量mD．A、B对应的运动时间t(3)如要测量在AB段合外力对物块所做的功W AB，还需要提供的实验器材是________．A．秒表B．天平C．弹簧秤D．砝码答案(1)右端0.73(2)C(3)B解析(1)由图示纸带可知，在相等时间内，纸带右端相邻两点间的距离大，因此纸带右端与物块相连；电源频率为50 Hz，每相邻两计数点间有4个计时点没有画出，则每相邻两计数点间的时间间隔T ＝0.02×5 s ＝0.1 s ，打A 点时的速度v A ＝s 2T ＝0.068 4＋0.078 42×0.1 m /s ≈0.73 m/s.(2)由Δs ＝aT 2可以求出物块运动的加速度a ；由平均速度公式可以求出A 、B 间的平均速度；根据图示纸带不能求出物块质量m ；已知相邻两计数点间的时间间隔，由纸带可以求出A 、B 对应的运动时间t ；故选项C 不能求出．(3)求出物块的速度，应用动能定理可以求出合外力所做的功，应用动能定理求合外力所做的功需要知道物块的质量，因此实验中需要的实验器材是天平，故选B. 题组2 探究弹力和弹簧伸长量的关系3．今年6月7日虎门大桥撞船事故后，全国交通部门加强了对国内各种大桥的检测与维修．某校研究性学习小组的同学们很想知道每根长50 m 、横截面积为400 cm 2的新悬索能承受的最大拉力．由于悬索很长，抗断拉力又很大，直接测量很困难．同学们则取来了同种材料制成的样品进行实验探究．由胡克定律可知，在弹性限度内，弹簧的弹力F 与形变量x 成正比，其比例系数与弹簧的长度、横截面积及材料有关．因而同学们猜想，悬索可能也遵循类似的规律．(1)同学们准备和《探究弹簧弹力与弹簧伸长量之间关系》的实验一样将样品竖直悬挂．再在其下端挂上不同重量的重物来完成本实验．但有同学说悬索的重力是不可忽略的．为了避免悬索自身重力对实验的影响，你认为可行的措施应该是：________________________. (2)同学们通过游标卡尺测样品的直径来测定其横截面积．某次测量的结果如图5所示，则该样品的直径为________ cm.图5①分析样品C 的数据可知，其所受拉力F C (单位N)与伸长量x (单位m)遵循的函数关系式是________．②对比各样品的实验数据可知，悬索受到的拉力与悬索的伸长量成正比，其比例系数与悬索长度的________成正比、与悬索的横截面积的大小成正比．答案 (1)将悬索样品水平放置在光滑水平面上，用定滑轮将重物竖直向下的重力变为水平方向的拉力(2)0.830 (3)①F C ＝2×106x (N) ②平方的倒数解析 (2)游标卡尺的读数分两部分，一部分是游标尺零刻度线在主尺上所指的读数，即8 mm ，另一部分是与主尺刻度线对齐的游标尺刻度线示数与精确度的乘积，即6×0.05 mm ＝0.30 mm ，最终读数为8 mm ＋0.30 mm ＝8.30 mm ＝0.830 cm.(3)①分析样品C 的数据可发现拉力F 与伸长量成正比，比例系数为200 N0.000 1 m＝2×106 N/m.②分析样品A 、B 、D ，可以发现，拉力F 与伸长量的比例系数分别为1×106 N/m ，14×106 N/m和19×106 N/m ，而长度比为1∶2∶3，所以比例系数与悬索长度的平方的倒数成正比． 题组3 验证力的平行四边形定则4．在“验证二力合成的平行四边形定则”的实验中，李华同学选用两个量程为5 N 的弹簧秤和其他实验器材进行实验．对于实验中的器材用途或实验操作过程，下列说法正确的是________．A ．实验过程中，在拆去弹簧秤之前最重要的步骤是记下弹簧秤的示数B ．细绳套长短影响弹簧秤的拉力方向的准确记录C ．实验中要保证弹簧秤的弹簧与其外壳无摩擦D ．某次实验中，李华用两个弹簧秤互成60°角拉橡皮筋，读出弹簧秤的读数都为4 N ，接下来只要操作合理，就能顺利完成实验验证 答案 BC解析 拆去弹簧秤之前要记下弹簧秤的示数和拉力的方向以及受力点O ，故选项A 错误；细绳套长度要适中，否则会引起误差，故选项B 正确；弹簧秤要与纸面平行但不能接触，故选项C 正确；读出读数后还要记录拉力的方向和受力点O ，故选项D 错误．5．某同学用如图6所示的实验装置来“验证力的平行四边形定则”．三条细绳结于O 点分别与两弹簧测力计和钩码相接．图6(1)实验步骤如下：A ．弹簧测力计A 挂于固定在竖直木板上的P 点；B ．结点O 下的细线挂钩码C ；C ．手持弹簧测力计B 缓慢向左拉，使结点O 静止在某位置；D．记下钩码的质量、结点O的位置、读出并记录弹簧测力计A和B的示数、记录__________________________________________________．(2)在实验过程中，下列哪些情况会对实验结果产生误差？________(选填选项前的字母) A．木板不竖直B．A弹簧测力计外壳的重力C．B弹簧测力计的拉力方向没有保持水平D．改变弹簧测力计B的拉力进行多次实验时，结点O的位置发生变化(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请你提出解决问题的一个办法________________________________________________________________________．答案(1)三条细绳(拉力)的方向(2)A(3)减小弹簧测力计B的拉力；或减小钩码C的质量；或减小AO与BO之间的夹角解析(1)矢量和不仅与大小有关，也与方向有关，所以得记下钩码的质量、结点O的位置、读出并记录弹簧测力计A和B的示数、还有记录三条细绳(拉力)的方向．(2)木板不竖直时，钩码和木板间有摩擦力会产生误差，选择A.6．如图7甲是“验证力的平行四边形定则”的实验装置．实验操作如下：图7(1)弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M，测量________并记录为F.(2)弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端水平向左拉，使结点O静止在某位置(如图甲)，此时需记下结点O的位置和两测力计的示数F1、F2以及________．(3)某同学已在图乙纸上作出F1、F2的图示，请根据力的平行四边形定则作出F1、F2的合力F′.(4)改变两细线的夹角，重复做几次实验．若F′的方向近似在________方向上，且大小近似等于F，则平行四边形定则得以验证．答案(1)M(重物)的重力(2)细线Oa、Ob、Oc的方向(或三段细线的方向)(3)如图所示(4)竖直解析 (1)两个弹簧测力计的合力等于悬挂重物的重力，需要先测量出悬挂重物M 的质量，便于求出该重物的重力．(2)记录下细线Oa 、Ob 、Oc 的方向作为两个弹簧测力计拉力和悬挂重物重力的方向． (4)F ′方向与悬挂重物的重力方向应该在同一直线上，即竖直方向． 题组4 探究加速度与力、质量的关系7．如图8所示为“探究加速度与物体所受合外力的关系”的实验装置图．图中A 为小车，质量为m 1，连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B ，它们均置于一端带有定滑轮的足够长的木板上，P 的质量为m 2，C 为弹簧测力计，实验时改变P 的质量，读出测力计不同读数F ，不计绳与滑轮之间的摩擦．图8(1)下列说法正确的是________．A ．一端带有定滑轮的长木板必须保持水平B ．实验时应先接通电源后释放小车C ．实验中m 2应远小于m 1D ．测力计的读数始终为m 2g2(2)如图9为某次实验得到的纸带，纸带上标出了所选的四个计数点之间的距离，相邻计数点间还有四个点没有画出．由此可求得小车的加速度的大小是________ m/s 2.(交流电的频率为50 Hz ，结果保留二位有效数字)图9(3)实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a —F 图象，可能是下列哪个选项中的图象________．答案 (1)B (2)0.50 (3)C解析 (1)该实验要平衡摩擦力，故A 错误；拉力可由测力计示数获得，故不要求重物质量远小于小车质量，故C 错误；由于重物向下加速运动，由牛顿第二定律：m 2g －2F ＝m 2a ，解得：F ＝m 2g －m 2a 2，故D 错误；故选B.(2)根据匀变速直线运动的推论公式Δs ＝aT 2，有：a ＝0.50 m/s 2.(3)若没有平衡摩擦力，则当0＜F ≤f 时，a ＝0.也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，所以该同学测得的a －F 图象可能是选项C 中的图象．。
高中物理竞赛培训：第12部分《量子论》讲义(含答案)
第十二部分 量子论第一节 黑体辐射1.热辐射在上一章中,我们已经提到,开尔文勋爵所说的两朵乌云的第二朵是黑体辐射的实验结果被拔开时，人们发现了近代物理学的两个基础理论的另一个理论即量子力学论.量子论由于温度升高而发射能量的辐射源，通常称为热辐射.热辐射体中原子和分子不发生运动状态变化．热辐射能量来自物体的热运动.物体在任何温度下（只要不是绝对零度）都向四周进行热辐射，也从周围吸收这种辐射.热辐射的光谱是连续光谱．一般情况下，热辐射的光谱不仅与辐射源的温度有关，还与它的表面特征有关.为了定量的描述热辐射与温度和物体特性的关系，首先引入下列概念： (1)辐射出射度(简称辐出度)温度为T 的热辐射体,在单位间内从单位面积向各个方向辐射出的所有频率的辐射能量.又称为辐射能通量密度.(2)单色辐射出射度温度为T 的热辐射体, 在单位时间内从单位面积向各个方向所发射的、在某一频率附近的单位间隔内辐射能量（即功率）叫做该物体的单色辐射出射度.单色辐射出射度与温度、频率和物体的表面特性有关.(3)吸收本领入射到物体上的辐射通量,一部分被物体散射或反射(对透明物体,还会有一部分透射), 其余的为物体所吸收.2.黑体热辐射的规律是很复杂的，我们知道，各种物体由于它有不同的结构，因而它对外来辐射的吸收以及它本身对外的辐射都不相同．但是有一类物体其表面不反射光，它们能够在任何温度下，吸收射来的一切电磁辐射，这类物体就叫做绝对黑体，简称黑体.绝对黑体是我们研究热辐射时为使问题简化的理想模型.实际上黑体只是一种理想情况，但如果做一个闭合的空腔，在空腔表面开一个小孔，小孔表面就可以模拟黑体表面.这是因为从外面射来的辐射，经小孔射入空腔，要在腔壁上经过多次反射，才可能有机会射出小孔.因此，在多次反射过程中，外面射来的辐射几乎全部被腔壁吸收.在实验中，可在绕有电热丝的空腔上开一个小孔来实现，正因为实验所用的绝对黑体都是空腔辐射，因此，黑体辐射又称为空腔辐射．3.黑体的经典辐射定律1879年，斯忒藩(J ．Stefan ，1835~1893年)从实验观察到黑体的辐出度与绝对温度T 的四次方成正比，即:4J T σ=1884年玻尔兹曼从理论上给出这个关系式．其中8245.6703210/()W m K δ-=⨯⋅.对一般物体而言,()412J T Js m εσ--=,ε为发射率，J 为辐出度, ()412J T Js m εσ--=，式中()81245.67010Js m K σ----=⨯，称为斯特藩-玻尔兹曼常数.通常ε<1，但对黑体而言，e = 1 (即为完全辐射).如果物体周围的环境温度为0T ，则须考虑物体表面对入射辐射能的吸收.假定入射的辐射能通量密度为40T σ，a 为物体表面的吸收率，则该物体表面所吸收的辐射能通量密度为40J a T σ'=，通常a < 1，但对黑体而言，1a =(即为完全吸收).因此物体表面对入射能量的反射率为1r a =-.从理论上我们不难证明物体表面的放射率和吸收率相等，即e a =，此称为我们可以说：容易辐射能量的物体，也容易吸收入射的能量.处于热平衡时，黑体具有最大的吸收比，因而它也就有最大的单色辐出度. 4.紫外灾难(1)基尔霍夫定律(Kirchhoff's Law):热平衡状态时，任何物体的单色辐出度与单色吸收比之比，等于同温度条件下绝对黑体的单色辐出度因此，“绝对黑体的单色辐出度”，是当时研究的尖端课题. 推论：a.若T A ＝T B ，则辐射多的吸收也多，不能辐射亦不能吸收；b.λ一定时，绝对黑体辐射和吸收的能量比同温度下的其它物体都多. 经典理论在短波段的这种失败成为“紫外灾难”. (2)普朗克假设：a.空腔黑体可用一些线性谐振子来代表.b.谐振子只能处于某些特殊的不连续的状态中，它们的能量只能是h εν=的整数倍.c.发射和吸收的能量只能是ε的整数倍.【例1】(1)有一金属圆柱体的表面积为S ，其内部装有电热丝，通电流后可以生热，供热的功率为0P ，起始时圆柱体的表面以砂纸磨亮，其辐射发射率可视为零.经通电加热后，利用热电偶测得圆柱体表面达成热平衡时的温度为1T .现利用蜡烛将该圆柱体表面熏黑，其辐射发射率可视为1，以同样的方式通电加热，则圆柱体表面的热平衡温度为T.设当时金属圆柱体周围的环境温度为0T ，在实验期间稳定不变.因热传导和对流而损失的热量功率，可合理假设为正比于圆柱体表面温度和环境温度的差值.试求T 和上述已知量，即S 、P 、1T 、和0T ，之间的数学关系式为何？(2)下列为已知量的数值： 电热丝的供热功率15.0P W = 金属圆柱体的表面积224.8S cm =金属圆柱体表面磨亮时的热平衡温度121244T C = 环境温度025T C =.试求圆柱体表面熏黑时的热平衡温度T 为何？【解析】(1)当金属圆柱体表面磨亮时，没有因辐射而致的热损失，只有因传导和对流而致的热损失.后者根据题中的假设，与圆柱表面温度1T 和环境温度0T 之间的差值成正比，故10()P k T T =- (1)式中k 为比例常数.当圆柱体表面熏黑时，除了因传导和对流的热损失外，还须加计辐射的热损失.设圆柱体表面的热平衡温度为T ，则4400()()P S T T k T T σ=-+- (2) 由上两式消去比例常数k ，可得440010()()P T T P S T T T T σ-=-+-()441010()0PT T T T S T T σ+--=- (3)(2)将已知数值代入(3)式，可得()()448415.048529805.6701024.810485298T T --+--=⨯⨯⨯⨯-若取三位有效数字，则C K T 163436== 【总结】第二节 光电效应普朗克提出了能量子概念以后，许多物理学家都想从经典物理学中求得解释，但始终无法成功．为了尽量缩小与经典物理学之间的差距，普朗克把能量子的概念局限于振子辐射能量的过程，而认为辐射场本身仍然是连续的电磁波．直到1905年爱因斯坦在光电效应的研究中，才突破了普朗克的认识，看到了电磁波能量普遍都以能量子的形式存在．从光和微观粒子相互作用的角度来看，各种频率的电磁波都是能量为的光粒子(称作光子)体系，这就是说，光不仅有波的性质而且有粒子的性质．1.光电效应及其实验规律 在1886年~1887年，赫兹在证实电磁波的存在和光的麦克斯韦电磁理论的实验过程中，已经注意到：当两个电极之一受到紫外光照射时，两电极之间的放电现象就比较容易发生．然而当时赫兹对这个现象并没有继续研究下去．直到电子发现后，人们才知道这是由于紫外光的照射，使大量电子从金属表面逸出的缘故．这种电子在光的作用下从金属表面发射出来的现象，称为光电效应，逸出来的电子称为光电子．研究光电效应的实验装置如图所示，阴极K 和阳极A 封闭在真空管内，在两板之间加一可变电压，用以加速或阻挡释放出来的电子．光通过石英小窗W 照到电极K 上，在光的作用下，电子从电极K 逸出，并受电场加速而形成电流，这种电流称为光电流．实验结果发现光和光电流之间有一定的关系．首先在入射光的强度与频率不变的情况下，电流—电压的实验曲线如图8—9所示．曲线表明，当加速电压V 增加到一定值时，光电流达到饱和值，这是因为单位时间内从阴极K 射出的光电子全部到达阳极A ．若单位时间内从电极K 上击出的光电子数目为n ，则饱和电流I ＝ne ．另一方面，当电位差V 减小到零，并逐渐变负时，光电流并不降为零，就表明从电极K 逸出的光电子具有初动能．所以尽管有电场阻碍它运动，仍有部分光电子到达电极K ．但是当反向电位差等于—Ve 时，就能阻止所有的光电子飞向电极A ，光电流降为零，这个电压叫遏止电压．它使具有最大初速度的电子也不能到达电极A ．如果不考虑在测量遏止电压时回路中的接触电势差，那么我们就能根据遏止电压 g V 来确定电子的最大速度和最大动能，即在用相同频率不同强度的光去照射电极时，得到的电流—电压曲线如图所示．它表示出对于不同强度的光，Vg 是相同的，这说明同一种频率不同强度的光所产生的光电子的最大初动能是相同的．此外，用不同频率的光去照射电极K 时，实验结果是频率愈高，Vg 愈大．并且与Vg 成直线关系，频率低于的光，不论强度多大，都不能产生光电子，因此不同的材料，阈频率不同．总结所有的实验结果，光电效应的规律可归纳为如下几点：1．饱和电流I 的大小与入射光的强度成正比，也就是单位时间内被击出的光电子数目与入射光的强度成正比．(光电效应第一定律)2．光电子的最大初动能(或遏止电压)与入射光的强度无关，而只与入射光的频率有关．频率越大，光电子的能量就越大．(光电效应第二定律)3．入射光的频率低于遏止频率(极限频率,红限频率)的光，不论光的强度如何，照射时间多长，都没光电子发射．(光电效应第三定律)4．光的照射和光电子的释放几乎是同时的，在测量的精度范围内10-9s 观察不出这两者间存在滞后现象．2.光电效应和波动理论的矛盾光能使金属中的电子释放，从经典理论来看，是不难理解的．我们知道金属里面有大量的自由电子，这些电子通常受到正电荷的引力作用，而被束缚在金属表面以内，它们没有足够的能量逸出金属表面．但因光是电磁波，在它的照射下，光波中的电场作用于电子，迫使电子振动，给电子以能量，使电子有足够的能力挣脱金属的束缚而释放出去．因此按照光的电磁理论可以预测：(1)光愈强，电子接受的能量愈多，释放出去的电子的动能也愈大．(2)释放电子主要决定于光强，应当与频率等没有关系．但是，实验测量的结果却并不如此.(3)关于光照的时间问题，波动观点更是陷于困境．从波动观点来看，光能量是均匀分布，在它传播的空间内，由于电子截面很小，积累足够能量而释放出来必须要经过较长的时间，合实验事实完全完全不符.3.爱因斯坦光电效应方程为了解释光电效应的所有实验结果，1905年爱因斯坦推广了普朗克关于能量子的概念．前面已经指出普朗克在处理黑体辐射问题时，只是把器壁的振子能量量子化，腔壁内部的辐射场仍然看作是电磁波．然而爱因斯坦在光电效应的研究中指出：光在传播过程中具有波动的特性，而在光和物质相互作用的过程中，光能量是集中在一些叫做光量子(简称光子)的粒子上．从光子的观点来看，产生光电效应的光是光子流，单个光子的能量与频率成正比即：h εν= 式中h 是普朗克常数．把光子的概念应用于光电效应时，爱因斯坦还认为一个光子的能量是传递给金属中的单个电子的．电子吸收一个光子后，把能量的一部分用来挣脱金属对它的束缚，余下的一部分就变成电子离开金属表面后的动能，按能量守恒和转换定律应有：212h mv W ν=+上式称为爱因斯坦光电效应方程．其中212mv 为光电子的动能，W 为光电子逸出金属表面所需的最小能量，称为脱出功．对光电效应四个定律的解释： （1）光电效应第一定律的解释Ne I ∝：光子数↑⇒光电子数↑I ⇒↑（2）光电效应第二定律的解释：0221U k U A h m v a -=-=νν00eU A Ah ek h ===⎩⎨⎧νaU ：遏止电压，0U ：逸出电位（3）光电效应第三定律的解释：ek A h A ==0ν 光电子动能不小于零（4）光电效应第四定律的解释：s t 810-≤：光子能量⇒电子，无须能量积累时间1921年，爱因斯坦因对物理学的贡献，特别是光电效应获诺贝尔物理学奖 爱因斯坦理论的验证1916年，密立根进行了精密的测量，证明~a U ν确为直线，且直线的斜率为h e.1923年获诺贝尔物理学奖4.光子的质量和动量2c h m h P h νλνε===⎩⎨⎧光子既具有一定的能量，就必须具有质量．但是光子以光的速度运动，牛顿力学便不适用．按照狭义相对论质量和能量的关系式，就可以决定一个光子的质量在狭义相对论中，质量和速度的关系为m 0为静止质量，光子永远以不变的速度c 运动，因而光子的静止质量必然等于零，否则m 将为无穷大．因为相对于光子静止的参照系是不存在的，所以光子的静止质量等于零也是合理的．而原子组成的一般物质的速度总是远小于光速的，故它们的静止质量不等于零．在m0是否等于零这一点上光子和普通的物质有显著的区别．在狭义相对论中，任何物体的能量和动量的关系为光子的静止质量为0，故光子的动量为h p ccεν==这是和光子的质量为2p h m c cν==，速度为c. 光电效应明确了光的行为像粒子，并且可用动力学的变量（动量和能量）来描述粒子的行为； 在光和物质相互作用过程中，光子是整体在起作用.另一方面，在讨论衍射和干涉现象时，需要把光作为波动来处理，于是用波长来阐明问题.波动特征和粒子特征是互相对立的，但并不是矛盾的.光的波长既适宜于显示波动特征，同时又也容易显示粒子特征.对于电磁波谱的长波段，表示其波动特征的物理量T 和较大，而表示其粒子特征的物理量ε和p 较小，因而容易显示波动特征，反之，对于电磁波谱的短波段，表示其波动特征的物理量T 和 较小，而表示其粒子特征的物理量ε和p 较大，因而容易显示粒子特征.【例1】将一块金属板放在离单色点光源5米远的地方，光源的光功率输出为10-3瓦.假设被打出的光电子可以从半径为10-8米（约相当于原子直径的十倍）的圆面上以从光源取得它所得的能量，已知打出一个电子需要5.0eV.现在将光认为是经典波动，对这种装置的一个“靶”来说，打出一个光电子需要多长时间？【解析】电子接受能量的靶面积为92(10)π-⋅，半径为5米的球面面积为，前者是后者的，故每秒投射于靶面积上的能量为3201010--⋅焦耳.打出一个电子需要能量5eV ，即 19810-⨯焦耳，故积累这些能量需时192381010--⨯秒=22.22小时.实际上光电效应是几时的，根本不需要这么长的时间.这说明光与光电阴极电子的作用决不是经典波动模型中能量积累的那种形式【例2】若—个光子的能量等于一个电子的静能量，试问该光子的动量和波长是多少？在电磁波谱中它是属何种射线？【解析】—个电子的静能量为m 0c 2，按题意 2h mc ν= 光子的动量光子的波长因电磁波谱中γ射线的波长在300~10-4A 范围内，所以该光子在电磁波谱中属于γ射线． 5.康普顿效应(1)散射现象：光通过不均匀物质时，向各个方向发射的现象 实验发现：X 射线→金属或石墨时，也有散射现象 1922、1923年康普顿及其学生吴有顺进行了系统研究 (2)实验装置：如图(3)实验结果:a.散射光中除有与入射线波长0λ相同的，还有比0λ大的波长λ，0λλλ∆=-随散射角θ而异，θ增大时，λ的强度增加，0λ的强度减小.b.当散射角θ确定时，波长的增加量与散射物质的性质无关.c.康普顿散射的强度与散射物质有关.原子量小的散射物质，康普顿散射较强，原波长的谱线强度较低.反之相反.按经典电磁理论，光的散射是带电粒子在入射光电场作用下作受迫振动，散射光与入射光应该有相同波长.按照光子理论，一个光子与散射物中的一个自由电子发生碰撞，散射光子将沿某一方向进行——康普顿散射，光子与电子之间碰撞遵守能量守恒和动量守恒，电子受到反冲而获得一定的动量和动能，因此散射光子能量要小于入射光子能量.由光子的能量与频率间的关系可知，散射光的频率要比入射光的频率低，因此散射光的波长.如果入射光子与原子中被束缚得很紧的电子碰撞，光子将与整个原子作弹性碰撞（如乒乓球碰铅球），散射光子的能量就不会显著地减小，所以观察到的散射光波长就与入射光波长相同.下图为光子与自由电子弹性碰撞的示意图.应用相对论质量、能量、动量关系，有式中m 0、m为电子的静质量和质量，m =将上式第二式写成分量式00cos cos h h mv c c ννϕθ=- sin sin h mv cνϕθ=解以上联立方程组，消去ϕ，即得 22002sin 2sin 22c h m c θθλλλλ∆=-== 式中叫做电子的康普顿波长.上式表明λ∆与散射物质的性质无关.康普顿散射进一步证实了光子论，证明了光子能量、动量表示式的正确性，光确实具有波粒两象性.另外证明在光电相互作用的过程中严格遵守能量、动量守恒定律.在基元相互作用过程中，能量、动量守恒.1927年，康普顿因此获诺贝尔物理学奖【例1】求nm 5001=λ的可见光光子和nm .102=λ的X 射线光子的能量、动量和质量？J .19110983-⨯=ε,s /m kg .P ⋅⨯=-27110331,kg .m 36110424-⨯= J .15210991-⨯=ε,s /m kg .P ⋅⨯=-24210636,kg .m 32210212-⨯=【例2】nm .0100=λ的X 射线，射向静止的自由电子，观察方向o 90=ϕ，求：①?=λ②反冲电子的动能和动量？(①nm .012430=λ②eV .J .E k 41510421083⨯=⨯=-, )s /m kg (j .i .P e ⋅⨯-⨯=--23231053510636或：',s /m kg .P o e 44381051823=⋅⨯=-θ) 【例3】已知X 光光子的能量为MeV .60，在康普顿散射之后，波长变化了20％，求反冲电子的能量.(MeV .E e 610=)练习1.下列各物体，哪个是绝对黑体？ A.不辐射可见光的物体 B.不辐射任何光线的物体； C.不能反射可见光的物体 D.不能反射任何光线的物体.2.以金属表面用绿光照射开始发射电子，当用下列光照射时，有电子发出的为： A.紫光 B.橙色光 C.蓝光 D.红光3.钾金属表面被蓝光照射，发出光电子，若照射的蓝光光强增加，则 A.单位时间内发出光电子数增加； B.光电子的最大动能增加； C.发出光电子的红限增加；D.光电效应的发生时间后滞缩短.4.波长为0.5微米的绿光频率为_________Hz ，其电子能量为________焦耳，合______电子伏特；频率为1兆赫的无线电量子能量为___________焦耳.5.已知从铯表面发射出的光电子最大动能为2eV ，铯的脱出功为 1.8eV ，则入射光光子能量为________eV ，即________焦耳，其波长为_________埃.第三节 波粒二象性1.光的波粒二象性波动性：干涉、衍射、偏振粒子性：热辐射,光电效应,散射等 同时具有，不同时显现 2.德布罗意假设(1)假设：质量为m 的粒子，以速度v 运动时，不但具有粒子的性质，也具有波动的性质； 粒子性：可用E 、P 描述νh mc E ==2, λhmv P ==波动性：可用νλ,描述22021βν-==h c m h m c ,v m h m v h 021βλ-==------－德布罗意公式(2)电子的德布罗意波长加速电势差为U ，则：20221m eU v ,eU v m == Uem h eUm h v m h 122000⋅===λ nm U.2251=λ 如：nm .,V U 10150==λ（与x 射线的波长相当） )c m eU (eU hc 202+=λnm U.E E k 22510=⇒>>λ kk E hc E E =⇒>>λ0 3.德布罗意假设的实验验证德布罗意关于物质波的假设在微观粒子的衍射实验中得到了验证。
2015第32届全国中学生物理竞赛复赛理论考试试题和答案
放大发发呆第32届全国中学生物理竞赛复赛理论考试试题2015年9月19日说明：所有解答必须写在答题纸上，写在试题纸上无效。
一、（15分）在太阳内部存在两个主要的核聚变反应过程：碳循环和质子-质子循环；其中碳循环是贝蒂在1938年提出的，碳循环反应过程如图所示。
图中p 、+e 和e ν分别表示质子、正电子和电子型中微子；粗箭头表示循环反应进行的先后次序。
当从循环图顶端开始，质子p 与12C 核发生反应生成13N 核，反应按粗箭头所示的次序进行，直到完成一个循环后，重新开始下一个循环。
已知+e 、p 和He 核的质量分别为0.511 MeV/c 2、1.0078 u 和 4.0026 u （1u≈931.494 MeV/c 2），电子型中微子e ν的质量可以忽略。
（1）写出图中X 和Y 代表的核素；（2）写出一个碳循环所有的核反应方程式； （3）计算完成一个碳循环过程释放的核能。
二、（15分）如图，在光滑水平桌面上有一长为L 的轻杆，轻杆两端各固定一质量均为M 的小球A 和B 。
开始时细杆静止；有一质量为m 的小球C 以垂直于杆的速度0v 运动，与A 球碰撞。
将小球和细杆视为一个系统。
（1）求碰后系统的动能（用已知条件和球C 碰后的速度表出）； （2）若碰后系统动能恰好达到极小值，求此时球C 的速度和系统的动能。
三、（20分）如图，一质量分布均匀、半径为r 的刚性薄圆环落到粗糙的水平地面前的瞬间，圆环质心速度v 0与竖直方向成θ（π3π22θ<<）角，并同时以角速度0ω（0ω的正方向如图中箭头所示）绕通过其质心O 、且垂直环面的轴转动。
已知圆环仅在其所在的竖直平面内运动，在弹起前刚好与地面无相对滑动，圆环与地面碰撞的恢复系数为k ，重力加速度大小为g 。
忽略空气阻力。
（1）求圆环与地面碰后圆环质心的速度和圆环转动的角速度； （2）求使圆环在与地面碰后能竖直弹起的条件和在此条件下圆环能上升的最大高度；（3）若让θ角可变，求圆环第二次落地点到首次落地点之间的水平距离s 随θ变化的函数关系式、s 的最大值以及s 取最大值时r 、0v 和0ω应满足的条件。
高二下物理周末同步辅导7动量守恒定律(二)
第七讲动量守恒定律（二）【考点分解】考点一：动量守恒定律与能量关系的结合有相当一部分问题，难以直接用牛顿运动定律解决，一般从宏观上运用动量和能量规律求解。
解决这类问题，一般要选准研究对象，分别分析好初末状态各部分的速度特征，再利用动量和能量关系建立初末状态间的联系。
要特别注意一些典型的有机械能瞬间损失的情形：不可伸长绳的突然绷紧、子弹打进木块、重物砸在地上、两物体撞完不再分开等。
如果选定的初末状态之间包含了上述过程，则初末状态间机械能不等。
1．如图所示，小车开始静止于光滑的水平面上，一个小滑块由静止从小车上端高h处沿光滑圆弧面相对于小车向左滑动，滑块能到达左端的最大高度h′()A．大于hB．小于hC．等于hD．停在中点与小车一起向左运动2．在光滑水平面上放着两块质量都是m的木块A和B，中间用一根劲度系数为k的轻弹簧连接着，如图所示，现从水平方向射来一颗子弹，质量为m/4，速度为v0，射中木块A后，留在A中．求：(1)在子弹击中木块瞬间木块A、B的速度v A和v B；(2)在以后运动中弹簧的最大弹性势能；(3)在以后运动中A的最小速度和B的最大速度．3．一置于桌面上质量为M的玩具炮，水平发射质量为m的炮弹，炮可在水平方向自由移动．当炮身上未放置其他重物时，炮弹可击中水平地面上的目标A；当炮身上固定一质量为M0的重物时，在原发射位置沿同一方向发射的炮弹可击中水平地面上的目标B.炮口离水平地面的高度为h.如果两次发射时“火药”提供的机械能相等，求B、A 两目标与炮弹发射点之间的水平距离之比．4．(2011宜宾高考模拟)如图，轻弹簧的一端固定，另一端与滑块B相连，B静止在水平导轨上的O点；此时弹簧处于原长，另一质量与B相同的滑块A从导轨上的P点以初速度v0向B滑行，当A滑过距离l时，与B相碰．碰撞时间极短，碰后A、B粘在一起运动．设滑块A和B均可视为质点，与导轨的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g，求：(1)碰后瞬间，A、B共同的速度大小；(2)若A、B压缩弹簧后恰能返回到O点并停止，求弹簧的最大压缩量．5．如图所示，甲、乙两辆完全一样的小车，质量都为M,乙车内用绳吊一质重为M/2的小球,当乙车静止时,甲车以速度v与乙车相碰,碰后连为一体,求刚碰后两车的速度及当小球摆到最高点时的速度.6．图中滑块和小球的质量均为m，滑块可在水平放置的光滑固定导轨上自由滑动，小球与滑块上的悬点O由一不可伸长的轻绳相连，轻绳长为l.开始时，轻绳处于水平拉直状态，小球和滑块均静止．现将小球由静止释放，当小球到达最低点时，滑块刚好被一表面涂有黏性物质的固定挡板粘住，在极短的时间内速度减为零，小球继续向左摆动，当轻绳与竖直方向的夹角θ＝60°时小球达到最高点．求：(1)从滑块与挡板接触到速度刚好变为零的过程中，挡板阻力对滑块的冲量；(2)小球从释放到第一次到达最低点的过程中，绳的拉力对小球做功的大小．7．(2011·成都高考模拟)如图甲所示，物块A、B间拴接一个压缩后被锁定的弹簧，整个系统静止放在光滑水平地面上，其中A最初与左侧固定的挡板相接触，B质量为2 kg.现解除对弹簧的锁定，在A离开挡板后，B物块的v－t图如图乙所示，则可知（）A．在A离开挡板前，A、B系统动量不守恒，之后守恒B．在A离开挡板前，A、B与弹簧组成的系统机械能守恒，之后不守恒C．弹簧锁定时其弹性势能为9 JD．A的质量为1 kg，在A离开挡板后弹簧的最大弹性势能为3 J考点二：人船模型人船模型是指初始动量为零的一个系统，如果在某一方向上动量守恒，那么这个系统的两部分在这个方向上相对于地面的位移之比等于它们质量的反比。
2025版高考物理一轮复习课后限时作业22实验：探究动能定理含解析新人教版
课后限时作业22 试验：探究动能定理时间：45分钟1．关于“探究功与物体速度变更的关系”的试验，下列叙述正确的是( D )A．每次试验必需设法算出橡皮筋对小车做功的详细数值B．每次试验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一样C．放小车的长木板应水平D．先接通打点计时器的电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出解析：试验中没有必要测出橡皮筋做功的详细数值，只要测出后来各次橡皮筋做的功是第一次的多少倍即可，A错误；为了使以后各次试验中橡皮筋做的功是第一次试验时的整数倍，必需使每次试验中橡皮筋拉伸的长度保持一样，B错误；为了减小误差，试验中应使长木板倾斜以平衡摩擦力，C错误；试验中应先接通打点计时器的电源，然后再释放小车，D 正确．2．某同学利用如图甲所示装置探究力对物体做的功与物体速度变更的关系，各次试验中橡皮筋拉伸的长度都一样，得到了如下表的数据：试验次数1234 5橡皮筋条数13457小车速度0.71 1.23 1.42 1.58 1.87v/(m·s－1)(1)0W 与小车速度v关系的图象．答案：如图所示(2)由图象大致可推断出W与v的关系可能是W∝v2.解析：(1)依据表中数据可知，橡皮筋做的功与小车获得的速度有关，并且做功越多，小车获得的速度越大．据描点法可知，W与v的图线为抛物线，如图所示．(2)由图象大致可推断出W与v的关系可能是W∝v2.3．某同学为探究“合力做功与物体动能变更的关系”设计了试验，他的操作步骤如下：①按下图连接试验装置，其中小车质量M＝0.20 kg，钩码总质量m＝0.05 kg.②释放小车，然后接通打点计时器的电源(电源频率为f＝50 Hz)，打出一条纸带．③他在多次重复试验得到的纸带中取出自认为满足的一条，如下图所示．把打下的第一个点记作0，然后依次取若干个计数点，相邻计数点间还有4个点未画出，用厘米刻度尺测得各计数点到点0距离分别为d1＝0.041 m，d2＝0.055 m，d3＝0.167 m，d4＝0.256 m，d5＝0.360 m，d6＝0.480 m……(1)他把钩码总重力(当地重力加速度g取10 m/s2)作为小车所受合力，算出打下点0到打下点5过程合力做功W＝0.180 J(结果保留三位有效数字)，用正确的公式E k＝Mf2200(d6－d4)2(用相关数据前字母列式)把打下点5时小车的动能作为小车动能的变更量，算得E k＝0.125 J.(2)此次试验探究的结果，他没能得到合力对物体做的功等于物体动能的增量这一结论，且误差很大．通过反思，他认为产生很大误差的缘由有以下几条，其中正确的是AB(填选项前的字母)．A．钩码质量太大，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多B．没有平衡摩擦力，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多C．释放小车和接通电源的次序有误，使得动能增量的测量值比真实值偏小D ．没有运用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生此误差的重要缘由解析：(1)若用钩码的重力作为小车受的合力，则F 合＝mg ＝0.5 N ，从打下点0到打下点5，小车的水平位移x ＝d 5＝0.360 m ，所以W ＝F 合x ＝0.5×0.360 J＝0.180 J ．打下点5时小车的动能E k ＝12Mv 25，v 5＝d 6－d 42Δt ，式中Δt 为5个时间间隔，即Δt ＝5f ，故E k ＝Mf 2200(d 6－d 4)2.(2)从该同学的试验操作状况来看，造成很大误差的主要缘由是把钩码的重力当成了小车受到的合力，试验前没有平衡摩擦力，故A 、B 正确；C 、D 两个选项中提到的问题不能对试验结果造成重大影响，故C 、D 错误．4．某试验小组利用如图所示装置进行“探究动能定理”的试验，试验步骤如下：A ．挂上钩码，调整长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动；B ．打开速度传感器，取下轻绳和钩码，保持A 中调整好的长木板倾角不变，让小车从长木板顶端由静止下滑，分别记录小车通过速度传感器1和速度传感器2时的速度大小v 1和v 2；C ．重新挂上细绳和钩码，变更钩码的个数，重复A 到B 的步骤．回答下列问题：(1)按上述方案做试验，长木板表面粗糙对试验结果无影响(选填“有影响”或“无影响”)．(2)若要验证动能定理的表达式，还需测量的物理量有ACD(填选项前的字母)．A ．悬挂钩码的总质量mB ．长木板的倾角θC ．两传感器间的距离lD ．小车的质量M(3)依据试验所测的物理量，动能定理的表达式为：mgl ＝12M (v 22－v 21)．(重力加速度为g ) 解析：小车在重力、斜面弹力、摩擦力、细线拉力作用下处于平衡状态，撤去钩码后小车所受的合外力等于钩码的重力，所以长木板表面粗糙对试验结果没有影响．由动能定理，有mgl ＝12Mv 22－12Mv 21，可知须要测量悬挂钩码的总质量m 、两传感器间的距离l 、小车的质量M .5．用如图甲所示的试验装置完成“探究动能定理”试验．请补充完整下列试验步骤的相关内容：(1)用天平测量小车和遮光片的总质量M 、砝码盘的质量m 0；用游标卡尺测量遮光片的宽度d ，游标卡尺的示数如图乙所示，其读数为0.520 cm ；按图甲所示安装好试验装置，用刻度尺测量两光电门之间的距离s .(2)在砝码盘中放入适量砝码；适当调整长木板的倾角，直到轻推小车，遮光片先后经过光电门A 和光电门B 的时间相等．(3)取下细线和砝码盘，登记砝码盘中砝码的总质量m (填写相应物理量及其符号)．(4)让小车从靠近滑轮处由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A 和光电门B 所用的时间Δt A 和Δt B .(5)步骤(4)中，小车从光电门A 下滑至光电门B 过程合外力做的总功W 合＝(m ＋m 0)gs ，小车动能变更量ΔE k ＝12M ⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt B 2－12M ⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt A 2，比较W 合和ΔE k 的值，找出两者之间的关系．(用上述步骤中的物理量表示，重力加速度为g )(6)重新挂上细线和砝码盘，变更砝码盘中砝码质量，重复(2)～(5)步骤． (7)本试验中，以下操作或要求是为了减小试验误差的是B(填选项前的字母)．A ．尽量减小两光电门间的距离sB ．调整滑轮，使细线与长木板平行C ．砝码和砝码盘的总质量远小于小车和遮光片的质量解析：(1)由于游标卡尺是20分度的，所测遮光片的宽度应是主尺读数与游标尺读数之和，即5 mm ＋4×0.05 mm＝5.20 mm ＝0.520 cm.(3)在砝码盘中放入适量砝码，适当调整长木板的倾角，直到轻推小车，遮光片先后两次经过光电门A 和光电门B 的时间相等，这一步目的是使取下细线和砝码盘后小车运动所受合外力等于砝码和砝码盘的总重力(m ＋m 0)g ，所以当取下细线和砝码盘时，应登记砝码盘中砝码的总质量m .(5)小车从光电门A 下滑至光电门B 过程中合外力做的总功W 合＝(m ＋m 0)gs ，小车动能变更量ΔE k ＝12M ⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt B 2－12M ⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt A 2，比较W 合和ΔE k 的值，找出两者之间的关系． (7)尽量减小两光电门间的距离s ，会增大误差，选项A 错误；调整滑轮，使细线与长木板平行，这样细线拉力等于小车加速运动时受到的合外力，有利于减小误差，选项B 正确；本试验不须要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车和遮光片的总质量，选项C 错误．6．某试验小组要探究力对物体做的功与物体获得的速度的关系，选取的试验装置如图所示．(1)试验时，在未连接橡皮筋时将木板的左端用小木块垫起，使木板倾斜合适的角度，接通打点计时器的电源，轻推小车，最终得到如图甲所示的纸带，这样做的目的是平衡摩擦力．(2)在正确操作的状况下，打在纸带上的点并不都是匀称分布的，为了计算小车获得的速度，应选用图乙纸带的F ～I (选填“A ～F ”或“F ～I ”)部分．(3)小车在一条橡皮筋的作用下从某位置由静止弹出，沿木板滑行，当小车的速度最大时，橡皮筋对小车做的功为W .再用完全相同的2条、3条、…、n 条橡皮筋作用于小车上，每次在相同(选填“相同”或“不相同”)的位置由静止释放小车，使橡皮筋对小车做的功分别为2W 、3W 、…、nW .(4)分析打点计时器打出的纸带，分别求出小车每次获得的最大速度v 1、v 2、v 3、…、v n ，作出W v 图象，则符合实际的图象是图中的D(填选项字母)．解析：(1)纸带上打出的点迹匀称，说明小车做匀速运动，这样做的目的是平衡摩擦力．(2)纸带在橡皮筋的拉力作用下做加速运动，橡皮筋做功完毕后，小车的速度达到最大，之后做匀速运动，因此匀速运动时的速度即为该过程中小车的最大速度，故为了测量小车获得的速度，应选用纸带上点迹匀称分布的部分测量，即F～I部分．(3)橡皮筋的拉力为变力，采纳倍增法增加功，使小车在一条橡皮筋的作用下由静止弹出，当小车的速度最大时，橡皮筋对小车做的功为W；再用完全相同的2条、3条、…、n条橡皮筋作用于小车上，每次由静止释放小车时橡皮筋的伸长量都相同，使橡皮筋对小车做的功分别为2W、3W、…、nW，所以每次应在相同的位置由静止释放小车．(4)功与速度的二次方相对应，所以图象应为D.7．某同学利用如图甲所示的装置验证动能定理．固定并调整斜槽，使它的末端O点的切线水平，在水平地面上依次铺放好木板、白纸、复写纸．将小球从斜槽上某标记点由静止释放，记录小球到达斜槽底端时下落的高度H，并依据落点位置测量出小球平抛的水平位移x.变更小球在斜槽上的释放位置，进行多次测量，记录数据如下：高度H(h为h 2h 3h 4h 5h 6h 7h 8h 9h单位长度)水平位移5.59.111.714.215.917.619.020.621.7x(cm)(1)斜槽倾角为θ，小球与斜槽之间的动摩擦因数为μ，斜槽底端离地的高度为y ，不计小球与水平槽之间的摩擦，小球从斜槽上滑下的过程中，动能定理若成立，则应满足的关系式是mgH ⎝ ⎛⎭⎪⎫1－μtan θ＝mg 4yx 2. (2)以H 为横坐标，以x 2为纵坐标，在坐标纸上描点作图，如图乙所示．(3)由第(1)(2)问，可以得出结论：在试验误差允许的范围内，小球运动到斜槽底端的过程中，合外力对小球所做的功等于小球动能的增量．解析：(1)设小球离开斜槽时的速度为v ，依据平抛运动的规律得x ＝vt ，y ＝12gt 2，联立得v ＝x g 2y，小球在斜槽上滑下的过程中，重力和摩擦力做功，则合力做的功为W ＝mgH －μmg cos θ·H sin θ＝mgH ⎝ ⎛⎭⎪⎫1－μtan θ，小球动能的变更量ΔE k ＝12mv 2＝mg 4y x 2，则小球从斜槽上滑下的过程中，动能定理若成立，应满足的关系式是mgH ⎝ ⎛⎭⎪⎫1－μtan θ＝mg 4yx 2. (2)由(1)可知，以H 为横坐标，以x 2为纵坐标，在坐标纸上描点作图，如题图乙所示．(3)由第(1)(2)问，结合图象可得：在试验误差允许的范围内，小球运动到斜槽底端的过程中，合外力对小球所做的功等于小球动能的增量．。
周未补课讲义(12)
1234 567 高一物理期末复习练习1．图示为高速摄影机拍摄的子弹穿透苹果瞬间的照片，该照片经放大后分析出，在曝光时间内，子弹影像前后错开的距离约为子弹长度的%2~%1。
已知子弹飞行速度约为s m /500，由此可估算出这幅照片的曝光时间最接近A ．s 310-B ．s 610-C ．s 910-D ．s 1210- （ B ）2．下面关于瞬时速度和平均速度的说法中正确的是（AC ）A ．若物体在某段时间内每一时刻的瞬时速度都等于零，则它在这段时间内平均速度一定等于零B ．若物体在某段时间内的平均速度等于零，则它在这段时间内任一时刻的瞬时速度都一定是零C ．匀速直线运动中任意一段时间内的平均速度都等于它任一时刻的瞬时速度D ．变速直线运动中任意一段时间内的平均速度一定不等于它某时刻瞬时速度3.两木块自左向右运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下木块每次曝光时的位置，如图所示，连续两次曝光的时间间隔是相等的，由图可知 （ C ）A.在时刻t 2以及时刻t 5两木块速度相同B.在时刻t 1两木块速度相同C.在时刻t 3和时刻t 4之间某瞬间两木块速度相同D.在时刻t 4和时刻t 5之间某瞬时两木块速度相同4．一质点做直线运动,t=t 0时,s ＞0,v ＞0,a ＞0,此后a 逐渐减小,则 ( ACD )A.速度的变化越来越慢B.速度逐步变小C.位移继续增大D.位移、速度始终为正值5、在同一个水平面上，甲、乙两车都在各自的恒定推力作用下由静止开始运动，甲车位移为S 时速度达到v ，此时去掉推力，最后停止运动，整个运动过程的平均速度为V 甲；乙车位移为2S 时速度也达到V ，此时去掉推力，最后也停止运动，整个运动过程的平均速度为V 乙，比较V 甲与V 乙的大小，则： A 、V 甲>V 乙 B 、V 甲=V 乙 C 、V 甲<V 乙D 、无法确定 （B ）6．作匀加速直线运动的物体，选经过A 、B 两点时，其速度分别为v 和7v ，经历时间为t ，则下列判断正确的是（AB ）A ．经A 、B 中点时速度为5v B. 从A 到B 所需时间的中间时刻的速度为4vC. 在后一半时间所通过的距离比前一半时间通过的距离多vtD. 经A 、B 中点时速度为4v7、物体A 静止在倾角为α的斜面上,如图所示,当给物体施加一个水平推力F时,物体仍然静止,则下列判断正确的是( CDE )A 、物体A 所受的静摩擦力一定变大B 、物体A 所受的静摩擦力一定变小C 、物体A 所受的静摩擦力大小可能不变D 、物体A 与斜面间的正压力一定增大E 、地面对斜面体的摩擦力一定增大8、如图所示，绳与杆均不计重力，所承受弹力的最大值一定，O 端用绞链固定，滑轮在O 点正上方(滑轮大小及摩擦均可忽略)，P 端吊一重物，现施拉力T 将P 缓慢上拉(均未断)，在杆达到竖直前，下列说法中正确的是 （B ）A 、绳子越来越容易断B 、绳子越来越不容易断C 、杆越来越容易断D 、杆越来越不容易断9．如图所示，物块M 通过与斜面平行的细绳与小物块m 相连，斜面的倾角θ可以改变，讨论物块M 对斜面的摩擦力的大小，则一定有：（D ）A ． 若物块M 保持静止，则α角越大，摩擦力越大B ．若物块M 保持静止，则α角越大，摩擦力越小B ． 若物块M 沿斜面下滑，则α角越大，摩擦力越大 D ．若物块M 沿斜面下滑，则α角越大，摩擦力越小10．半圆柱体P 放在粗糙的水平地面上，其右端有固定放置的竖直挡板MN 。
2024届上海市闵行区高三下学期等级考试在线模拟练习(二模)物理高频考点试题(强化版)
2024届上海市闵行区高三下学期等级考试在线模拟练习（二模）物理高频考点试题（强化版）一、单项选择题（本题包含8小题，每小题4分，共32分。
在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）(共8题)第(1)题如图所示，匀强电场中有一半径为R的圆形区域，匀强电场方向平行于圆所在平面（图中未画出），圆形区域处在竖直平面内，圆周上有八个点等间距排列。
一重力不可忽略的带正电小球从A点以相同的初动能在该平面内抛出，抛出方向不同时，小球会经过圆周上不同的点，在这些所有的点中，到达D点时小球的动能最大。
已知小球质量为m，电荷量为q，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）A．小球到达D点时动能最大，说明到达D点的过程电场力做功最多B．选取合适的抛出方向，小球一定能到达H点C．电场强度的最小值为D．若电场强度大小，则电场强度方向水平向右第(2)题如图所示，甲图为研究光电效应规律的实验装置，乙图为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，丙图为氢原子的能级图，丁图给出了几种金属的逸出功和极限频率。
下列说法正确的是（ ）A．若b光为绿光，c光不可能是紫光B．图甲所示的电路中，滑动变阻器滑片右移时，电流表示数一定增大C．若用能量为0.66eV的光子照射某一个处于激发态的氢原子，最多可以产生6种不同频率的光D．若用能使金属铷发生光电效应的光直接照射处于激发态的氢原子，可以使该氢原子电离第(3)题体育课中，小明用打气筒给篮球打气，整个打气过程缓慢进行，每次打气筒活塞都将一个标准大气压的一整筒空气压入篮球，无漏气，气体可视为理想气体，设篮球的体积不变，气体温度不变，则下列说法正确的是（ ）A．整个打气过程中气体的内能增大B．整个打气过程中气体分子对篮球内壁的平均撞击力变大C．后一次与前一次推活塞过程比较，篮球内气体压强的增加量相等D．后一次与前一次推活塞过程比较，压入的气体分子数少第(4)题硅光电池是利用光电效应原理制成的器件，下列表述正确的是（ ）A．硅光电池是把电能转化为光能的一种装置B．硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出C．逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率有关D．光电效应现象说明光具有波动性第(5)题2023年4月，我国有“人造太阳”之称的托卡马克核聚变实验装置创造了新的世界纪录。
南丰二中物理竞赛试题
南丰二中物理竞赛试题一、选择题（每题3分，共30分）1. 根据牛顿第二定律，一个物体受到的合力等于该物体质量与加速度的乘积。
如果一个物体的质量为2kg，加速度为4m/s²，那么它受到的合力是多少牛顿？A. 4NB. 8NC. 12ND. 16N2. 光在真空中的传播速度是3×10^8 m/s。
如果一束光从太阳到地球需要8分钟，那么太阳到地球的距离大约是多少？A. 1.5×10^11 mB. 1.5×10^12 mC. 1.5×10^13 mD. 1.5×10^14 m3. 一个理想气体在等压膨胀过程中，其体积和温度的关系遵循哪个定律？A. 波义耳定律B. 查理定律C. 盖-吕萨克定律D. 阿伏伽德罗定律4. 电磁感应现象中，当磁场中的磁通量发生变化时，会在导体中产生感应电动势。
以下哪个条件不会导致感应电动势的产生？A. 导体在磁场中移动B. 磁场强度不变，导体面积不变C. 导体静止，磁场强度变化D. 导体和磁场都静止5. 根据能量守恒定律，能量既不能被创造也不能被消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
以下哪个选项描述了能量的转化？A. 摩擦生热，机械能转化为热能B. 电池充电，电能转化为化学能C. 植物光合作用，光能转化为化学能D. 所有以上选项6. 根据欧姆定律，电阻两端的电压与通过电阻的电流成正比。
如果电阻为10Ω，电流为0.5A，那么电阻两端的电压是多少伏特？A. 2.5VB. 5VC. 7.5VD. 10V7. 一个物体在水平面上以恒定速度运动，其受到的摩擦力与推力相等。
如果推力为20N，那么摩擦力是多少？A. 10NB. 15NC. 20ND. 25N8. 根据热力学第一定律，一个系统吸收的热量等于系统内能的增加量加上系统对外做的功。
如果一个系统吸收了100J的热量，对外做了50J的功，那么系统的内能增加了多少？A. 50JB. 100JC. 150JD. 200J9. 原子核中的质子数决定了元素的类型。
山东省潍坊市2024高三冲刺(高考物理)统编版(五四制)测试(强化卷)完整试卷
山东省潍坊市2024高三冲刺（高考物理）统编版（五四制）测试(强化卷)完整试卷一、单项选择题（本题包含8小题，每小题4分，共32分。
在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）(共8题)第(1)题下列有关说法正确的是（ ）A．库仑总结出库仑定律并首先准确测出了静电力常量B．牛顿总结出万有引力定律并首先测出了万有引力常量C．法拉第发现了电磁感应现象并总结出法拉第电磁感应定律D．伽利略根据理想斜面实验指出物体的运动不需要力来维持第(2)题力的单位N用国际单位制的基本单位表示是A．B．C．D．第(3)题下列选项中用比值法来定义物理量的是( )A．B．C．D．第(4)题某同学拿了一根细橡胶管，里面灌满了盐水，两端用粗铜丝塞住管口，形成一段封闭的长度为20cm的盐水柱．测得盐水柱的电阻大小为R。
如果盐水柱的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同，则握住橡胶管的两端把它均匀拉长至40cm，此时盐水柱的电阻大小为( )A．B．R C．2R D．4R第(5)题如图所示，两个同学抬一桶水在水平地面上匀速前进，桶和水的总重力为G．若两个同学的手对桶的拉力与竖直方向的夹角均为，则每个同学对桶的拉力大小为A．B．C．D．第(6)题在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。
下列说法不符合历史事实的是（ ）A．密立根通过油滴实验，计算出元电荷的带电量B．为了得出同实验相符的黑体辐射公式，爱因斯坦提出了能量子假说C．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的偏转，发现阴极射线由带负电的粒子组成D．卢瑟福通过粒子散射实验，提出原子核式结构模型第(7)题下列加下划线的单位，属于国际单位制中的基本单位的是（ ）A．某型号新能源电动车充电80%仅需45minB．2020年5月21日，小明用共享单车骑行了5.28kmC．小张2019年1月加入蚂蚁森林的环保大军，全年为地球减少了23.3kg二氧化碳排放D．全新的iPhone超视网膜显示屏大小是6.1in（英寸）第(8)题下列说法正确的是（ ）A．平衡木运动员在着地时屈腿是为了减小地面对运动员的冲量B．火箭点火后离开地面向上运动，是地面对火箭的反作用力作用的结果C．做直线运动的机器人动量变化量的方向一定和动量的方向相同D．推铅球的过程中铅球所受合力的冲量等于铅球动量的变化量二、多项选择题（本题包含4小题，每小题4分，共16分。
浙江省宁波市2024高三冲刺(高考物理)人教版质量检测(预测卷)完整试卷
浙江省宁波市2024高三冲刺（高考物理）人教版质量检测(预测卷)完整试卷一、单项选择题（本题包含8小题，每小题4分，共32分。
在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）(共8题)第(1)题如图所示某同学在家练习原地纵跳摸高，他先下蹲，通过充分调整后，由静止发力蹬地跳起到手触摸某一高度，忽略空气阻力，g取，则从蹬地到触摸到最高点的过程中（）A．该同学始终处于超重状态B．地面支持力的冲量大小等于其所受重力的冲量大小C．若要触摸到更高位置，则地面支持力做功也需增多D．若两次摸高位置相差20cm，则两次摸高过程在空中时间相差0.2s第(2)题2021年诺贝尔物理学奖一半颁给了真锅淑郎和克劳斯·哈塞尔曼，表彰他们“地球气候的物理建模，量化可变性并可靠地预测全球变暖”，为人们了解地球气候以及人类如何影响地球气候奠定了基础。
研究复杂系统时，可先改变其中的某一因素，考虑单一因素对系统的影响，最后将各因素的影响综合考虑，即物理学科中的（ ）A．等效替代法B．微元法C．理想模型法D．控制变量法第(3)题质量为、电荷量为的物块处于水平方向的匀强电场中，在电场力的作用下，由静止开始在水平地面上做直线运动，与时间的关系如图所示。
已知物块与地面间的动摩擦因数为0.2，，则（ ）A．时，物块的速率为3m/sB．时，物块的动能为零C．时，物块回到初始位置D．0~6s内，物块平均速度的大小为2m/s第(4)题在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上，如图所示，选用缝间距为0.2mm的双缝。
从仪器注明的规格可知，屏与双缝间的距离为700mm。
接通电源使光源正常工作，可得某单色光两个相邻亮条纹间的距离为2.31mm，则该单色光的波长为（ ）A．B．C．D．第(5)题如图所示是利用位移传感器测速度的装置，发射器A固定在被测的运动物体上，接收器B固定在桌面上。
测量时A向B同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲。
2024届黑龙江省哈尔滨市高三上学期学业质量监测全真演练物理试题
2024届黑龙江省哈尔滨市高三上学期学业质量监测全真演练物理试题一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分，在每小题给出的答案中，只有一个符合题目要求。
(共8题)第(1)题圆形区域内有垂直圆面的匀强磁场，质量为m、电荷量为q的带电粒子从圆周上的某点以不同速度沿直径方向射入磁场。
第一次离开磁场时速度方向偏转，第二次离开磁场时速度方向偏转，不计重力。
则第一次与第二次的入射速度大小之比为（ ）A．B．C．D．第(2)题如图所示，在真空中a点固定正点电荷，电量为Q1，b点固定负点电荷，电量为-Q2，Q1>Q2。
cd为ab的中垂线，M、N关于O点对称，下列说法正确的是（ ）A．M、N两点的电场强度相同B．a、b连线上O点的电场强度最小C．M、N两点的电势相等D．将一正检验电荷从M沿直线移到N的过程中电势能先变小后变大第(3)题如图所示，两个质量均为m的小木块A、B（可视为质点）放在水平圆盘上，A、B到转轴的距离分别为l、．小木块与圆盘之间的动摩擦因数均为，可以认为小木块最大静摩擦力等于滑动摩擦力．若圆盘从静止开始绕轴转动，并缓慢地加速，用表示圆盘转动的角速度，用g表示重力加速度的大小，下列说法正确的是（）A．圆盘对A的作用力大小大于A对圆盘的作用力大小B．当时，A所受摩擦力的大小为C．A、B所受摩擦力的大小始终相等D．B一定比A先开始滑动第(4)题1982年威廉·德夫里斯博士制造了第一颗人造心脏，震惊世界。
人造心脏的放射性同位素动力源用的燃料是钚-238，其衰变方程为。
下列说法错误的是（ ）A．U具有放射性B．该衰变为β衰变C．γ射线不属于实物粒子D．的比结合能比U的比结合能小第(5)题在太空实验室中可以利用匀速圆周运动测量小球质量。
如图所示，不可伸长的轻绳一端固定于O点，另一端系一待测小球，使其绕O做匀速圆周运动，用力传感器测得绳上的拉力为F，用停表测得小球转过n圈所用的时间为t，用刻度尺测得O点到球心的距离为圆周运动的半径R。
浙江省温州市2024高三冲刺(高考物理)苏教版真题(培优卷)完整试卷
浙江省温州市2024高三冲刺（高考物理）苏教版真题(培优卷)完整试卷一、单项选择题（本题包含8小题，每小题4分，共32分。
在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）(共8题)第(1)题如图所示，汽车雨刮器在转动时，杆上A、B两点绕O点转动的角速度大小为、，线速度大小为、，则（ ）A．，B．，C．，D．，第(2)题下列有关原子及原子核的叙述中正确的是（ ）A．卢瑟福否定汤姆孙枣糕式原子模型的依据是粒子散射实验中绝大多数粒子基本上仍沿原来方向前进B．氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级比从n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光子波长长C．越稳定的原子核，其比结合能越大，核子平均质量越小D．铀核衰变时放出射线，说明铀核中有粒子第(3)题如图所示，将带电量为q的小球A固定在绝缘支架上，将另一质量为m，电荷量相等的带电小球B放在距离A球正上方r处恰好处于平衡状态（r远远大于小球直径），则下面错误的是（ ）A．A、B两球可能带异种电荷B．两小球的电量C．如果小球B的质量变为，则再次平衡时重力势能变大D．如果小球B的电量变为，则再次平衡时电势能增加第(4)题如图所示，粗糙水平地面上放有横截面为圆的柱状物体A，A与墙面之间放有表面光滑的圆柱形物体B，A、B均保持静止。
若将A向左移动少许，下列说法正确的是（ ）A．地面对A的支持力不变B．地面对A的摩擦力不变C．墙对B的作用力不变D．B对A的支持力不变第(5)题2022年诺贝尔物理学奖授予了三位科学家以表彰他们对量子信息科学做出的贡献。
下列说法正确的是（ ）A．普朗克提出的“光子说”是量子理论的有力证明B．德布罗意提出的波粒二象性与量子理论是矛盾的C．玻尔第一次将“量子”引入原子领域，提出了定态和能级的概念D．为了解释黑体辐射规律，康普顿提出了电磁辐射的能量是量子化的第(6)题如图所示，在平行于匀强电场的平面上以O点为圆心作半径为10cm的圆，在圆周上取A、B、C、D四点，AD为圆的直径，OC与OD成53°，OB垂直于AD，C点电势为0V，已知匀强电场的场强大小为，。
2024届北京市房山区高三上学期一模全真演练物理试题(基础必刷)
2024届北京市房山区高三上学期一模全真演练物理试题（基础必刷）一、单项选择题（本题包含8小题，每小题4分，共32分。
在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）(共8题)第(1)题磁悬浮列车与轨道间的摩擦力到底有多大？图片中，八个小孩用、斜向下的拉力，让质量为126t的列车从静止开始在30s内沿水平轨道前进了4.5m。
已知拉力与水平方向的夹角为18°，不考虑空气阻力，则列车与轨道间的摩擦力的大小最接近（取，）（ ）A．7N B．70N C．700N D．7000N第(2)题如图所示，A、B两小球从相同高度同时水平抛出，经过时间t在空中相遇，若两球的抛出速度都变为原来的2倍，则两球从抛出到相遇经过的时间为（ ）A．t B．C．D．第(3)题最早发现电流周围存在磁场的科学家是 ( )A．法拉第B．安培C．奥斯特D．麦克斯韦第(4)题将一个大小为30N的力分解为两个力，其中一个分力的大小为12N，则另一个分力的大小可能为（ ）A．20N B．16N C．12N D．50N第(5)题在2022年11月3日，如图甲所示的中国空间站“梦天”“问天”拉着中间“天和”的手构成“T字组合”，一起绕地球每天飞行16圈左右。
在空间站内航天员演示了包括“毛细现象”——三根插入水中粗细不同的长玻璃管最后水从上口溢出（图乙）、“水球变懒”——悬浮空中的球形水球中扔入的钢球能在里面运动而不穿出水球（图丙）等实验，下列说法正确的是（）A．只有丙实验与完全失重（或微重力）及表面张力有关B．乙、丙两个实验都与完全失重（或微重力）及表面张力有关C．“T字组合”的运行速度介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间D．空间站每一部分的发射速度都要大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度第(6)题图甲为某种车辆智能道闸系统的简化原理图：预埋在地面下的地感线圈L和电容器C构成LC振荡电路，当车辆靠近地感线圈时，线圈自感系数变大，使得振荡电流频率发生变化，检测器将该信号发送至车牌识别器，从而向闸机发送起杆或落杆指令。
2024届云南省昆明市高三下学期三诊一模物理高频考点试题(基础必刷)
2024届云南省昆明市高三下学期三诊一模物理高频考点试题（基础必刷）学校：_______ 班级：__________姓名：_______ 考号：__________（满分：100分时间：75分钟）总分栏题号一二三四五六七总分得分评卷人得分一、单项选择题（本题包含8小题，每小题4分，共32分。
在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）(共8题)第(1)题如图所示，长的细绳的一端固定与点，另一端系一质量为的小球，使小球在竖直平面内做圆周运动，当小球在最高点时绳的拉力为，则小球在最高的的速度为（ ）A．B．C．D．第(2)题如图，有两个完全相同的金属棒a、b用绝缘细绳拴接，垂直放在两足够长的平行光滑水平金属导轨上，金属棒与导轨接触良好，导轨间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场。
现对金属棒b施加一水平向右的拉力F，两金属棒一起向右做匀加速运动。
则下列说法正确的是（ ）A．外力F大小恒定B．外力F逐渐增大C．细线拉力逐渐增大D．细线拉力最大值为F第(3)题一恒温水池底部有一水泡从池底缓慢上升，水泡内的气体可视为理想气体，则在水泡上升的过程中（ ）A．水泡内气体从外界吸热B．水泡内气体的压强增大C．水泡内气体的内能减小D．水泡内气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数增大第(4)题1919年，卢瑟福根据以下哪个实验第一次实现了原子核的人工转变（ ）A．α粒子散射实验B．α粒子轰击氮核实验C．α粒子轰击铍核实验D．天然放射实验第(5)题2023年艺术体操亚锦赛，中国选手赵雅婷以31.450分摘得带操金牌。
带操选手伴随着欢快的音乐，完成了各项专业动作，产生各种优美的波形。
如图为带操某一时刻的情形，下列说法正确的是（ ）A．带上质点的速度就是波传播的速度B．为了减小波长，运动员需提高振动频率C．图示时刻，质点P的速度和加速度都比Q点的大D．振动过程中质点P的振幅大于质点Q的振幅第(6)题手机无线充电技术越来越普及，如图甲所示是某款手机无线充电装置，其工作原理如图乙所示，其中送电线圈和受电线圈匝数比，两个线圈中所接电阻的阻值均为。
2023届河北省石家庄市高三下学期教学质量检测(一模)全真演练物理试题(二)(基础必刷)
2023届河北省石家庄市高三下学期教学质量检测（一模）全真演练物理试题（二）（基础必刷）一、单项选择题（本题包含8小题，每小题4分，共32分。
在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）(共8题)第(1)题风力发电是目前绿色能源开发和利用的途径之一、某型号风力发电机，转子线圈匝数为500匝，面积为18m2，总电阻为200Ω，处于B=0.2T的匀强磁场中，稳定运行时的角速度为10rad/s。
则该风力发电机（ ）A．产生感应电动势的有效值为18000VB．产生感应电动势的有效值为10000VC．输出功率的最大值为405000WD．输出功率的最大值为202500W第(2)题下列关于科学家和他们的贡献，说法正确的是（ ）A．惠更斯发现了单摆的等时性并确定了单摆的周期公式B．在研究光的衍射时，泊松通过实验发现小圆盘衍射满足一定条件时，影的中心会出现一个亮斑。
后人为了纪念他，把这个亮斑称为泊松亮斑。
C．汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转实验，发现阴极射线的本质是带负电的粒子流并求出了这种粒子的比荷。
D．牛顿发现了万有引力定律，被称为“称量地球质量第一人”。
第(3)题一辆智能电动玩具车在水平路面上由静止开始加速，其加速度a随时间t的变化关系如图所示，当玩具车加速后，牵引力的功率保持恒定。
已知玩具车的质量，行驶过程中受到恒定的阻力，则玩具车（）A．从到的位移为2m B．从到的牵引力做功为4JC．从到的位移约为7m D．从到的牵引力做功为21J第(4)题校运动会中，甲、乙两位运动员从同一起跑线同时起跑，v-t图像如图所示，已知图中阴影Ⅰ的面积大于阴影Ⅱ的面积，且t2时刻甲恰好到达50米处。
由此可知（ ）A．甲运动员的加速度先增大后不变B．在t1时刻，甲、乙两运动员相遇C．在t2时刻，乙运动员已经跑过了50米处D．0~t1时间内，可能存在甲、乙运动员加速度相同的时刻第(5)题如图所示，在两列相干简谐横波的叠加区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷。
2024届江西省上饶市高三下学期高考二模理综物理核心考点试题(基础必刷)
2024届江西省上饶市高三下学期高考二模理综物理核心考点试题（基础必刷）一、单项选择题（本题包含8小题，每小题4分，共32分。
在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）(共8题)第(1)题如图所示是由电源E、灵敏电流计G、滑动变阻器R和平行板电容器C组成的电路，开关S闭合。
在下列四个过程中，灵敏电流计中有方向由a到b电流的是（ ）A．在平行板电容器中插入电介质B．减小平行板电容器两极板间的距离C．减小平行板电容器两极板的正对面积D．增大平行板电容器两极板的正对面积第(2)题小刚同学在校运动会上参加跳远比赛，其运动轨迹可以简化为如图所示，小刚的起跳时速度方向与水平方向夹角为α，跳远成绩为s，在空中与离地面的最大距离为h，若小刚同学可视为质点，不计空气阻力，下列判断正确的是（ ）A．B．C．D．第(3)题如图所示，在某同学骑独轮车在水平运动场上沿圆弧轨道以某一速率匀速转弯时，地面对独轮车的摩擦力恰好达到最大。
仅将独轮车转弯的圆弧轨道半径变为原来的2倍，若要该同学骑独轮车不发生险情，则该同学转弯时的最大速率应变为（ ）A．原来的倍B．原来的2倍C．原来的4倍D．原来的8倍第(4)题我国中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所有一座有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST），2021年12月30日晚，这台装置创造了一个世界之最——在7000万摄氏度的高温下实现1056秒的长脉冲高参数等离子体运行，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础。
下列关于核聚变的说法正确的是（ ）A．核聚变比核裂变更清洁B．核聚变过程中，质量、能量都不守恒C．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加D．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能减少第(5)题在2021年东京奥运会上，年仅14岁的全红婵在女子单人10米台上以超过第三名95分的超高成绩毫无悬念地拿下了女子单人10米台的冠军。
若将全红婵人水后向下的运动视为匀减速直线运动，该运动过程的位移为x。