《全品高考复习方案》2020届高考物理一轮复习文档:测评手册答案
《全品高考复习方案》2020届高考物理一轮复习文档:第8单元 恒定电流 听课答案
第八单元恒定电流第22讲部分电路及其规律【教材知识梳理】一、1.定向正电荷2.(1)I=(2)I=nqSv二、1.电流R=2.(1)材料(2)R=ρ三、2.气态导体半导体3.I=四、1.qU=IUt2.=IU3.I2Rt I2R辨别明理(1)(×)(2)(√)(3)(×)(4)(×)(5)(×)(6)(√)【考点互动探究】考点一例1D[解析]电荷的定向移动形成电流,规定正电荷定向移动的方向为电流方向,负电荷定向移动的方向为电流的反方向,由图可知,电流方向是A→B,带电离子在溶液中定向移动形成电流,电流不为零,电流I==,故选项D正确,A、B、C错误.例2C[解析]由电流定义可知I===neSv,由欧姆定律可得U=IR=neSv·ρ=ρneLv,又E=,故E=ρnev,选项C正确.例3C[解析]电子做圆周运动的周期T=,由I=得I=,电流的方向与电子运动方向相反,故为逆时针.考点二例4C[解析]对于第一根导线,均匀拉长到原来的2倍,则其横截面积变为原来的,由电阻定律可得其电阻变为原来的4倍,第二根导线对折后,长度变为原来的,横截面积变为原来的2倍,故其电阻变为原来的.给上述变化后的裸导线加上相同的电压,由欧姆定律得I1=,I2==,由I=可知,在相同时间内,电荷量之比q1∶q2=I1∶I2=1∶16,C正确.考点三例5ABD[解析]I-U图线上的点与原点连线的斜率逐渐减小,说明电阻逐渐增大,A正确;对应P点,小灯泡的电阻为R=≠,B正确,C错误;对应P点,小灯泡的功率为P=I2U1,此值恰为图中矩形PQOM的面积,D正确.[点评]伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值对应该状态下的电阻,因此图线上某点切线的斜率不是电阻的倒数.变式题B[解析]根据I-U图像可知R b<R a,而根据电阻定律R=ρ可知S b>S a,选项B 正确.考点四例6BC[解析]含有电动机的电路不是纯电阻电路,欧姆定律不再适用,A错误;由能量守恒定律可得EI=I2r+mgv+I2R,解得r=--R,B正确;如果电动机转轴被卡住,则E=I'(R+r),电流增大,较短时间内,电源消耗的功率变大,较长时间的话,会出现烧坏电源的现象,C正确,D错误.变式题BD[解析]当开关S断开时,由欧姆定律得U=I1R1=10V,当开关闭合后,通过R1的电流仍为0.5A,通过电动机的电流I2<=1A,故电流表示数I<0.5A+1A=1.5A,B正确;电路消耗的电功率P=UI<15W,D正确.1.[2018·许昌模拟]一个电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220V的电源上(其内阻可忽略不计),均正常工作.用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0A,通过洗衣机电动机的电流是0.50A,则下列说法中正确的是()A.电饭煲的电阻为44Ω,洗衣机电动机线圈的电阻为440ΩB.电饭煲消耗的电功率为1555W,洗衣机电动机消耗的电功率为155.5WC.1min内电饭煲消耗的电能为6.6×104J,洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103JD.电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍[解析]C由于电饭煲是纯电阻元件,所以R1==44Ω,P1=UI1=1100W,其在1min内消耗的电能W1=UI1t=6.6×104J,洗衣机为非纯电阻元件,所以R2≠,P2=UI2=110W,其在1min 内消耗的电能W2=UI2t=6.6×103J,其热功率P热≠P2,所以电饭煲发热功率不是洗衣机电动机发热功率的10倍.2.(多选)[2018·益阳模拟]有一根粗细均匀的金属导线,在其两端加上电压U0时,通过导线的电流为I0,导线中自由电子定向移动的速率为v.若将导线均匀拉长,使它的横截面半径变为原来的,再给它两端加上电压2U0,则()A.通过导线的电流为B.通过导线的电流为C.导线中自由电子定向移动的速率为D.导线中自由电子定向移动的速率为[解析]AD将金属导线均匀拉长,因半径变为原来的一半,则横截面积变为原来的,其长度变为原来的4倍,根据电阻定律R=ρ可知,电阻变为原来的16倍,又电压变为2U0,根据欧姆定律I=可知,电流变为,A正确,B错误;根据电流的微观表达式I=nevS,其中n、e不变,电流变为原来的,横截面积变为原来的,则自由电子定向移动的速率变为,C错误,D正确.3.一台国产封闭型贮水式电热水器的铭牌上所列的主要技术参数如下表所示.根据表中所提供的数据,此电热水器在额定电压下处于加热状态时,通过电热水器的电流约为()A.6.8AB.0.15AC.4.4AD.0.23A[解析]A由P=UI可知,该电热水器在额定电压下处于加热状态时的电流为I==A ≈6.8A,故选项A正确.4.如图22-1所示,有一电阻为4.4Ω的电解槽和一盏标有“110V60W”的灯泡串联后接在电压为220V的直流电源两端,灯泡正常发光,则()图22-1A.电解槽消耗的电功率为120WB.电解槽的发热功率为60WC.电解槽消耗的电功率为60WD.电路消耗的总功率为60W[解析]C灯泡能正常发光,说明电解槽和灯泡均分得110V电压,且干路电流I=I灯==A,则电解槽消耗的电功率P=P灯=60W,选项A错误,选项C正确;电解槽的发热功率P热=I2R电≈1.3W,选项B错误;整个电路消耗的总功率P总=U总I=220×W=120W,选项D错误.5.[2018·福州质检]如图22-2甲所示为一测量电解液电阻率的玻璃容器,P、Q为电极,已知a=1m,b=0.2m,c=0.1m,在里面注满某电解液,且P、Q间加上电压后,其U-I图像如图乙所示.当U=10V时,电解液的电阻率ρ是多少?图22-2[答案]40Ω·m[解析]由图像可得,当U=10V时,电解液的电阻R==Ω=2000Ω电解液容器长l=a=1m截面积S=bc=0.02m2由电阻定律得R=ρ解得ρ==Ω·m=40Ω·m.第23讲电动势闭合电路的欧姆定律【教材知识梳理】一、1.(1)非静电力对电荷做的功W电荷量q(2)E=V(3)电能2.电源内阻二、1.电源的电动势内、外电路中的电阻之和2.I=辨别明理(1)(×)(2)(×)(3)(×)(4)(√)(5)(×)【考点互动探究】考点一例1AC[解析]根据I-U图像知,图线的斜率表示电阻的倒数,所以R1∶R2=1∶3,A正确;把A拉长为原来的3倍后,横截面积减小为原来的,根据公式R=ρ可得,电阻变为原来的9倍,B错误;串联电路中电流相等,将A与B串联后接在电源上,根据公式P=I2R可得,消耗的功率之比P1∶P2=1∶3,C正确;并联电路两端的电压相等,电流与电阻成反比,所以将A与B并联后接在电源上,通过二者的电流之比I1∶I2=3∶1,D错误.例2A[解析]等效电路如图所示.若R1断路,则总电阻变大,总电流减小,路端电压变大,L1两端电压变大,L1变亮,ab部分电路结构没变,电流仍按原比例分配,总电流减小,通过L2、R4的电流都减小,故A正确;若R2断路,则总电阻变大,总电流减小,ac部分电路结构没变,电流仍按原比例分配,R1、L1中电流都减小,与题意相矛盾,故B错误;若R3短路或R4短路,则总电阻减小,总电流增大,ab部分电路两端电压减小,L2中的电流减小,则电流表A中的电流变大,与题意相矛盾,故C、D错误.例3C[解析]电流表和电阻R1并联,R1的阻值为电流表内阻的,则由并联电路特点可知,通过电流表的电流I A是通过R1的电流的,则I A=I总,其中I总为干路电流,所以可以用电流表上表示0.02A的一个小格表示总电流0.06A,选项C正确.考点二例4BD[解析]基础解法(程序法):将P由a端向b端滑动,R3接入电路的阻值减小,则总电阻减小,总电流增大,电阻R1两端电压增大,电压表示数变大,A错误;电阻R2两端的电压U2=E-I总(R1+r),I总增大,则U2减小,I2=减小,电流表的示数I A=I总-I2增大,B正确;由P2=R2知P2减小,C错误;U ab=φa-φb=φa=U2,故φa降低,D正确.能力解法一(结论法):由于R3减小,R2与R3并联,则U2、I2均减小,由P2=R2知P2减小,C 错误;φa=φa-φb=U ab=U2减小,D正确;因为R1间接与R3串联,故I1、U1均增大,电压表示数增大,A错误;根据I A=I1-I2知I A增大,B正确.能力解法二(极限法):将滑片P滑至b点,则R3=0,φa=φb=0,D正确;R2上电压为零,则功率也为零,C错误;当R3=0时,总电阻最小,总电流最大,R1上电压最大,故A错误;由于I A=I1-I2,此时I1最大,I2=0最小,故I A最大,B正确.例5ACD[解析]将滑片向下滑动,滑动变阻器连入电路中的电阻R变减小,由I=,知电流表A的示数增大,A正确;电流表V2测量的是路端电压,U2=E-Ir减小,B错误;U3=E-Ir-IR,则有ΔU3=ΔI(R+r),ΔU3与ΔI的比值等于R+r,即大于r,C正确;ΔU2=ΔIr,ΔU1=ΔIR,又知R>r,故ΔU1大于ΔU2,D正确.[点评]分析ΔU时,根据电路中所有电阻两端的电压之和是不变的,一部分电路两端的电压减小多少,其余部分电路两端的电压就增大多少,分析时一定要根据电路的特点找电阻不变的部分进行分析.例6C[解析]由已知条件及电容定义式C=可得,Q1=U1C,Q2=U2C,则=.S断开时等效电路如图甲所示,有U1=·E×=E;S闭合时等效电路如图乙所示,有U2=·E=E,则==,故C正确.甲乙考点三例7AC[解析]在讨论R2的电功率时,可将R1视为电源内阻的一部分,即将原电路等效为外电阻R2与电动势为E、内阻为(R1+r)的电源连成的闭合电路(如图甲所示),R2的电功率是等效电源的输出功率.显然当R2=R1+r时,R2获得的电功率最大,A正确;讨论R1的电功率时,由于R1为定值电阻,根据P=I2R知,电路中电流越大,R1上的电功率就越大(P1=I2R1),所以,当R2=0时,等效电源内阻最小(等于r,如图乙所示),R1获得的电功率最大,故B错误,C正确;讨论电源的输出功率时,(R1+R2)为外电阻,电源内阻r恒定,由于题目没有给出R1和r的具体数值,所以当R2=0时,电源输出功率不一定最大,故D错误.变式题BC[解析]当滑片位于中央时,并联电阻最大,并联电阻两端的电压最大,故并联电阻为==Ω=10Ω,解得R2=20Ω,B正确;当滑片位于中央时,电压表的示数最大,外电阻也最大,电源的效率η==最高,即当电压表示数为5.0V时,电源的效率最高,C正确;当电压表的示数为4V时,电流表的示数为0.25A,此时Pa部分电阻R aP=Ω=16Ω,Pb部分电阻R bP=R2-R aP=4Ω,通过Pb部分支路的电流为A=1.00A,干路电流为0.25A+1.00A=1.25A,根据闭合电路欧姆定律得E=4V+1.25A ×(R1+r),E=5V+1A×(R1+r),联立解得R1+r=4Ω,E=9V,A错误;当R2两部分的并联电阻等于R1+r=4Ω时,R2消耗的功率最大,此时电压表的示数不是5.0V,D错误.[点评](1)解决最大功率问题时,要弄清是定值电阻还是可变电阻的最大功率,定值电阻的最大功率用P=I2R=分析,可变电阻的最大功率用等效电源法求解.(2)电源输出功率最大时,效率不是最大,而是只有50%.考点四例8B[解析]根据图像可知,E1=E2=10V,r1=Ω,r2=Ω,所以r1∶r2=3∶2,E1∶E2=1∶1,选项A错误,选项B正确;曲线Ⅲ与其他两条直线的交点坐标表示该小灯泡在这两种连接状态下的工作电压和工作电流,根据坐标值可求出,此时小灯泡消耗的功率分别为P1=18.2W和P2=30W,小灯泡的电阻分别为R1=Ω,R2=Ω,选项C、D错误.变式题BC[解析]P1=U1I1=4×2W=8W,P2=U2I2=2×4W=8W,A错误,B正确;η1=,η2=,可得η1>η2,C正确,D错误.图23-11.(多选)一个T形电路如图23-1所示,电路中的电阻R1=10Ω,R2=120Ω,R3=40Ω.另有一测试电源,电动势为100V,内阻忽略不计,则()A.当c、d端短路时,a、b之间的等效电阻是40ΩB.当a、b端短路时,c、d之间的等效电阻是40ΩC.当a、b两端接通测试电源时,c、d两端的电压为80VD.当c、d两端接通测试电源时,a、b两端的电压为80V[解析]AC当c、d端短路时,等效电阻R=R1+=40Ω,A正确;当a、b端短路时,等效电阻R'=R2+=128Ω,B错误;当a、b两端接通测试电源时,根据欧姆定律得I==A=2A,所以U cd=IR3=80V,C正确;当c、d两端接测试电源时,I'==A=A,U ab=I'R3=25V,D错误.2.如图23-2所示,电源为“9V1Ω”的电池组,要将“4V4W”的灯泡接入虚线框中,在正常发光的条件下,最多能接()图23-2A.2个B.3个C.4个D.5个[解析]D要使灯泡正常发光,灯泡两端电压为4V,每个灯泡的工作电流为1A.当滑动变阻器接入电路的电阻为零时,所接灯泡最多,此时电源内电压为5V,电路中的总电流为5A,所以最多能接5个灯泡.3.(多选)[2018·黑龙江大庆质检]如图23-3所示,R1、R2、R3、R4均为可变电阻,C1、C2均为电容器,电源的电动势为E,内阻r≠0.若改变四个电阻中的一个阻值,则下列说法正确的是()图23-3A.减小R1时,C1、C2所带的电荷量都增大B.增大R2时,C1、C2所带的电荷量都增大C.增大R3时,C1、C2所带的电荷量都增大D.减小R4时,C1、C2所带的电荷量都增大[解析]BD R1上没有电流流过,R1是等势体,故减小R1时,C1两端电压不变,C2两端电压不变,C1、C2所带的电荷量都不变,选项A错误;增大R2时,C1、C2两端电压都增大,C1、C2所带的电荷量都增大,选项B正确;增大R3时,C1两端电压减小,C2两端电压增大,C1所带的电荷量减小,C2所带的电荷量增大,选项C错误;减小R4时,C1、C2两端电压都增大,C1、C2所带的电荷量都增大,选项D正确.图23-44.(多选)如图23-4所示,电源电动势为E,内阻为r,闭合开关S,当滑动变阻器R的滑片缓慢地从最左端向右移动一段距离的过程中,电压表示数的变化量为ΔU,电流表示数的变化量为ΔI,电流表的示数为I,电容器带的电荷量为Q.在这个过程中,如图23-5所示的图像正确的是()图23-5[解析]BD表示电源内阻和R1之和,是不变的,A错误,B正确;电容器带的电荷量Q=CU R1=CIR1,C错误,D正确.图23-65.(多选)[2016·江苏卷]如图23-6所示的电路中,电源电动势为12V,内阻为2Ω,四个电阻的阻值已在图中标出.闭合开关S,下列说法正确的有()A.路端电压为10VB.电源的总功率为10WC.a、b间电压的大小为5VD.a、b间用导线连接后,电路的总电流为1A[解析]AC设四个电阻的等效电阻为R路,由=+得R路=10Ω,由闭合电路欧姆定律知,I===1A,设路端电压为U,则U=IR路=1A×10Ω=10V,选项A正确;电源的总功率P=EI=12W,选项B错误;设电源负极电势为0,则a点电势φa=0.5A×5Ω-0=2.5V,b点电势φb=0.5A×15Ω-0=7.5V,则a、b两点的电势差U ab=φa-φb=2.5V-7.5V=-5V,所以a、b间电压的大小为5V,选项C正确;当将a、b两点用导线连接后,由于导线没有电阻,此时a、b两点电势相等,电路总电阻为9.5Ω,电流I'==A,故选项D错误.6.(多选)[2016·上海卷]如图23-7所示电路中,电源内阻忽略不计.闭合开关,电压表示数为U,电流表示数为I;在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中()图23-7A.U先变大后变小B.I先变小后变大C.U与I比值先变大后变小D.U变化量与I变化量比值等于R 3[解析]BC因电源内阻不计,故路端电压不变,电压表示数不变;当滑片位于中点时,滑动变阻器接入电路的电阻有最大值,电流表所在电路的电流有最小值,所以B、C正确. 7.[2018·安徽江南十校联考]如图23-9所示的电路中,电源电动势为E,内阻为R,L1和L2为相同的灯泡,每个灯泡的电阻和定值电阻的阻值均为R,电压表为理想电表,S为单刀双掷开关.当开关由1位置打到2位置时,下列说法中正确的是()图23-9A.电压表读数将变小B.L1亮度不变,L2将变暗C.L1将变亮,L2将变暗D.电源内阻的发热功率将变小[解析]A开关在位置1时,外电路总电阻R总=R,电压表示数U=E=E,每个灯泡两端的电压U1=U2=U=E,电源内阻的发热功率为P热==.开关在位置2时,外电路总电阻R总'=R,电压表示数U'=E=E,灯泡L1的电压U1'=E,L2的电压U2'=E,电源内阻的发热功率为P热'==.综上所述,电压表读数变小,故A正确.L1亮度不变,L2将变亮,故B、C错误.电源内阻的发热功率将变大,故D错误.8.如图23-10所示电路中,灯L标有“6V3W”,定值电阻R1=4Ω,R2=10Ω,电源内阻r=2Ω,当滑片P滑到最下端时,电流表读数为1A,此时灯L恰好正常发光.图23-10(1)求滑动变阻器最大值R;(2)当滑片P滑到最上端时,求电流表的读数;(3)当滑片P位于滑动变阻器的中点时,求滑动变阻器消耗的功率.[答案](1)12Ω(2)2A(3)3.84W[解析](1)灯L的电阻R L==Ω=12Ω当P滑到下端时,R2被短路,灯L与整个滑动变阻器R并联,此时灯正常发光,通过灯L的电流为I L==A=0.5A通过滑动变阻器R的电流为I R=I-I L=1A-0.5A=0.5A即滑动变阻器最大值R=R L=12Ω.(2)电源电动势E=I=1×(4+2+6)V=12V当P滑到上端时,灯L、滑动变阻器R及电阻R2都被短路,此时电流表的读数为I'==A=2A.(3)P位于滑动变阻器的中点时,灯L与滑动变阻器的上半部分并联后再与R1串联,则此时R并==Ω=4ΩI总==A=1.2A并联部分的电压为U并=I总R并=1.2×4V=4.8V滑动变阻器上消耗的功率为P R==W=3.84W.专题六电学实验专题【热点题型探究】热点一一、1.(1)0.01(2)固定刻度可动刻度2.例1(1)17.723.8510.46(2)2.150(3)①0.020.440.12.20②0.11.70 0.58.5(4)1987将“×1k”旋钮调到2,再将“×100”旋钮调到00~19998Ω[解析](1)最上面图读数:整毫米数是17mm,不足1毫米数是7×0.1mm=0.7mm,最后结果是17mm+0.7mm=17.7mm.中间图读数:整毫米数是23mm,不足1毫米数是17×0.05mm=0.85mm,最后结果是23mm+0.85mm=23.85mm.最下面图读数:整毫米数是10mm,不足1毫米数是23×0.02mm=0.46mm,最后结果是10mm+0.46mm=10.46mm.(2)固定刻度示数为2.0mm,不足半毫米的从可动刻度上读,其示数为15.0×0.01mm,最后的读数是2.0mm+15.0×0.01mm=2.150mm.(3)①使用0~0.6A量程时,刻度盘上的每一小格为0.02A,表针示数为0.44A;当使用0~3A 量程时,每一小格为0.1A,表针示数为2.20A.②电压表使用0~3V量程时,每小格表示0.1V,表针示数为1.70V;使用0~15V量程时,每小格表示0.5V,表针示数为8.5V.(4)电阻为1987Ω.最简单的操作方法是先将“×1k”旋钮调到2,再将“×100”旋钮调到0.每个电阻箱的最大阻值是9999Ω,用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是2×9999Ω=19998Ω,故用两个这样的电阻箱,可得到的电阻值范围为0~19998Ω.变式题1.2206.860[解析]20分度游标卡尺的精度为0.05mm,主尺读数为12mm,游标尺读数为4×0.05mm=0.20mm,游标卡尺的读数为12.20mm=1.220cm.螺旋测微器读数:固定刻度读数+可动刻度读数=6.5mm+36.0×0.01mm=6.860mm.热点二例2(1)A(2)0~0.6A[解析](1)C与D电路图不符合电压从零开始调节.小灯泡的电阻R L==Ω=28.8Ω,=144,=520.8,由于<,故电流表应采用外接法,A正确,B错误.(2)小灯泡的额定电流I==A≈0.4A,故电流表量程选0~0.6A.变式题R x1大于小于[解析]==10,==20,故<,应该采用电流表内接法,即图甲接法.由“大内偏大,小外偏小”的结论可知,电流表内接时测量值R x1大于真实值,外接时测量值R x2小于真实值.热点三例3(1)乙如图所示(2)R1(3)[解析](1)甲图中,因为电压表V2的内阻准确值不知,所以电压表V2与R0并联后的电阻准确值不知,根据=可知,无法求出R V1,而乙图中,根据=可知,可以求出R V1=,故用乙电路较合理,电路连接如图所示.(2)实验中滑动变阻器要用分压接法,故应选取阻值较小的R1.(3)根据欧姆定律可知R V1==.变式题(1)如图所示(2)(3)等于[解析](1)实物连线图如图所示.(2)第一次测量,由欧姆定律知,电压表与电流表的示数之比为电压表和R P的并联电阻,;第二次测量,电压表与电流表的示数之比为电压表、R x和R P的并联电即=R并阻,=,联立解得R x=.(3)由于电流表、电压表内阻不影响被测电阻的测量,所以被测电阻的测量值等于真实值.【高考模拟演练】1.(1)如图所示(4)R0(6)48.2[解析](4)开关S2掷于1端,由欧姆定律可得通过R x的电流I=,将开关S2掷于2端,R0和R x串联电路电压为U2,R x两端电压为U=U2-U1,由欧姆定律可得待测电阻阻值R x==R0=R0.(6)5次测量所得的平均值为×(3.44+3.43+3.39+3.40+3.39)=3.41,则R x=R0=(3.41-1)×20.0Ω=48.2Ω.2.(1)A D F(2)a d c g f h(3)-或U-或-R(横纵坐标互换亦可)[解析](1)若选用0~1000Ω的滑动变阻器,则电路中的电流太小,且移动滑动变阻器滑片时,电压表和电流表的示数要么变化得特别慢,要么变化得特别快,所以滑动变阻器选用F ;电源的电动势为4.5V ,所以电压表选用D ;若电流表选用B ,则移动滑动变阻器的滑片时,电流表的指针要么偏转得特别小,要么突然偏转得比较大,所以电流表选用A . (2)电压表测量路端电压,滑动变阻器接成限流式,电键要控制整个电路.(3)由闭合电路欧姆定律得(R+r )=E ,变形得=·+,或U=-r ·+E ,或=·R+,则可以为纵坐标,为横坐标,或以U 为纵坐标,为横坐标,或以为纵坐标,R 为横坐标. 3.(1)如图甲所示 (2)如图乙所示(3)电压表V 1的读数U 1、电压表V 2的读数U 2 (4)R[解析](1)要测出待测电压表V 1的内阻,可以将V 1与阻值大致相当的定值电阻串联,通过测出串联电路的总电压和V 1对应的电压,利用串联电路中电压之比等于电阻之比即可求出V 1的内阻,所以测量电路部分是待测电压表V 1与定值电阻R 串联,然后再将其与电压表V 2并联;由于滑动变阻器的总电阻远小于待测电压表内阻,所以滑动变阻器应采用分压式接法,电路图如图甲所示. (2)实物连接如图乙所示.(3)、(4)根据串联电路规律有=,解得R V1=,需要测得电压表V1的读数U1、电压表V2的读数U2.1.某同学为了测量电流表A1内阻的精确值,有如下器材可供选择:电流表A1(量程0~300mA,内阻约为5Ω);电流表A2(量程0~600mA,内阻约为1Ω);电压表V(量程0~15V,内阻约为3kΩ);滑动变阻器R1(0~5Ω,额定电流为1A);滑动变阻器R2(0~50Ω,额定电流为0.01A);电源E(电动势为3V,内阻较小);定值电阻R0(5Ω);单刀单掷开关S一个、导线若干.实验要求待测电流表A1的示数从零开始变化,且多测几组数据,尽可能地减小误差.(1)以上给定的器材中滑动变阻器应选.(2)在虚线框内画出测量A1内阻的电路原理图,并在图中标出所用仪器的代号.(3)若选测量数据中的一组来计算电流表A1的内阻r1,则r1的表达式为r1=;式中各符号的物理意义是.[答案](1)R1(2)如图Z6-1所示(3)R0I1、I2分别为某次实验时电流表A1、A2的示数,R0是定值电阻的阻值图Z6-1[解析](1)滑动变阻器要用分压式接法,选最大阻值较小的滑动变阻器R1.(2)要测出待测电流表A1的内阻,可将A1与阻值大致相当的定值电阻并联,通过测出并联电路的总电流和A1对应的电流,利用并联电路中电流与电阻成反比即可求出A1的内阻,电路图如图Z6-1所示.(3)通过定值电阻R0的电流为I2-I1,A1两端的电压等于R0两端的电压,所以r1=R0,I1、I2分别为某次实验时电流表A1、A2的示数,R0是定值电阻的阻值.2.某同学对有故障的电热毯进行探究,图Z6-2甲是电热毯的电路示意图,其中电热丝和导线通过金属接线片连接,图乙为测试电路实物图,A、B为测试表笔,电压表和电流表均可视为理想电表.图Z6-2(1)断开S1,用测试电路在1和1'之间检测得知电热丝无故障,然后测得电热丝的U-I图线如图丙所示.可求得此电热丝的电阻为 Ω. (2)在虚线框内画出与图乙对应的电路原理图.(3)为了进一步检查故障,该同学闭合开关S 1和S 2,用表笔A 和B 分别对图甲中的各点进行测试,部分测试结果如下表所示.由此测试结果可判断出电路有断路,位置在 (选填“1和2”“1'和2'”“2和3”或“2'和3'”)间.测试点 3和3'1和1'1和31和2'2'和3'电表指针有无偏转电压表有 有 无 有 无电流表无 有 有 无 有[答案](1)580(570~590均可) (2)如图Z6-3所示 (3)1'和2'图Z6-3[解析](1)由图线得电热丝的电阻R=580Ω.(2)如图Z6-3所示.(3)3和3'接入A、B之间时,根据两电表指针偏转情况,确认3和3'间存在断路;1和1'接入A、B之间时,根据两电表指针偏转情况,确认1和1'之间为通路;1和3接入A、B 之间时,根据两电表指针偏转情况,确认1和3之间为通路;再结合1和2'及2'和3'接入A、B之间时,两电表指针偏转情况,可知断路故障在1'和2'之间.3.为了测量一个阻值较大的未知电阻的阻值,某同学使用了干电池(1.5V)、毫安表(1mA)、电阻箱(0~9999Ω)、开关、导线等器材.(1)该同学设计的实验电路如图Z6-4甲所示,实验时,将电阻箱阻值调至最大,断开S2,闭合S1,减小电阻箱的阻值,使毫安表的示数为I1=1.00mA;然后保持电阻箱阻值不变,断开S1,闭合S2,此时毫安表示数为I2=0.8mA.由此可得被测电阻的阻值为Ω.图Z6-4(2)经分析,该同学认为上述方案中电源电动势的值可能与标称值不一致,因此会造成误差.为避免电源对实验结果的影响,又设计了如图乙所示的实验电路,实验过程如下:断开S1,闭合S2,此时毫安表指针处于某一位置,记录相应的电流值,其大小为I;断开S2,闭合S1,调节电阻箱的阻值,使电流表的示数为,记录此时电阻箱的阻值大小为R0.由此可测出R x=.[答案](1)375(2)I R0[解析](1)设毫安表内阻为R mA,电流为I1时电阻箱的阻值为R,S2断开、S1闭合时,根据闭合电路的欧姆定律有E=I1(R+R mA+r),S1断开、S2闭合时,E=I2(R x+R+R mA+r),联立解得R x=·E=375Ω.(2)根据图乙所示电路测电阻,毫安表起指示作用,用以检测电阻箱代替待测电阻后的电路等效性,根据等效替代法的测量原理,毫安表示数仍为I,所以R x=R0.4.研究小组利用下表中的实验器材测量电流表A1的内阻r1.(1)两位同学分别设计了如图Z6-5甲和乙所示电路,小组讨论后发现两电路均存在问题,请指出两电路存在的问题:图Z6-5.(2)另一位同学对电路乙优化后进行实验,得到若干组数据,如下表所示.请你根据数据在图Z6-6中画出I1-I2的关系图线.图Z6-6(3)根据所描图线可知待测电流表的内阻为Ω.(4)请你在虚线框中画出优化后的电路图.[答案](1)甲图电压表量程过大,测量中示数太小,测量精度较低;乙图两电流表量程均较小,调节过程中滑动变阻器调节范围过小,不易操作图Z6-7(2)图略(3)40(38到42之间均可)(4)如图Z6-7所示[解析](1)甲电路中,当电流表示数接近满偏时,电压表两端电压约为U V=I g1r1=0.4V,该电压远小于电压表满偏电压,测量示数太小,测量精度较低;乙电路中,两电流表分别满偏时,其两端电压分别为U A1=I g1r1=0.4V、U A2=I g2r2=0.375V,测量过程中滑动变阻器调节范围过小,不易操作.(3)由I1r1=I2r2得I1=·I2,由作出的I1-I2图线得斜率k=18.75,所以r1=40Ω.(4)如图Z6-7所示.5.某同学利用如图Z6-8所示的电路测量一微安表(量程为0~100μA,内阻大约为2500Ω)的内阻.可使用的器材有:两个滑动变阻器R1、R2(其中一个最大阻值为20Ω,另一个最大阻值为2000Ω);电阻箱R z(最大阻值为99999.9Ω);电源E(电动势约为1.5V);单刀开关S1和S2.C、D分别为两个滑动变阻器的滑片.图Z6-8图Z6-9(1)按原理图将图Z6-9中的实物连线.。
《全品高考复习方案》2020届高考物理一轮复习文档:第4单元 曲线运动 万有引力与航天 听课答案
第四单元 曲线运动 万有引力与航天第9讲 运动的合成与分解【教材知识梳理】一、1.切线 2.匀变速曲线 3.(1)加速度 (2)合外力二、1.(1)合运动 (2)分运动 2.实际效果 3.平行四边形辨别明理(1)(×) (2)(√) (3)(×) (4)(×) (5)(√)【考点互动探究】考点一1.D [解析] 磁铁放在A 处时,小铁球受力与速度共线,但为变力,所以小铁球做变加速直线运动,选项A 、B 错误;磁铁放在B 处时,小铁球受力与速度不共线,做非匀变速曲线运动,选项C 错误,D 正确.2.A [解析] 质点做匀变速曲线运动,加速度不变;由于质点运动到D 点时,其速度方向与加速度方向垂直,则当质点在A 点和C 点时速度方向与加速度方向的夹角为钝角,所以质点由C 点运动到D 点过程中速率减小,即质点在C 点时的速率比其在D 点时的速率大;质点在从B 点运动到E 点的过程中,加速度方向与速度方向的夹角一直在减小.3.B [解析] F 1、F 2为恒力,质点从静止开始做匀加速直线运动,F 1突变后仍为恒力,合力仍为恒力,但合力的方向与速度方向不再共线,所以质点将做匀变速曲线运动,故A 、D错误.由加速度的定义式a=知,在相等时间Δt 内,Δv=a Δt 一定相等,故B 正确.做匀速Δv Δt 直线运动的条件是F 合=0,所以质点不可能做匀速直线运动,故C 错误.1.B [解析] 由合运动与分运动的等时性知,因红蜡块沿管上升的高度和速度不变,所以运动时间不变,而管向右匀速运动的速度越大,则红蜡块的合速度越大,合位移越大,选项B 正确.2.B [解析] 在0~3 s 内,物体在x 方向上做匀速直线运动,在y 方向上做匀加速直线运动,两运动合成,物体一定做曲线运动,且加速度恒定,A 、D 错误;在3~4 s 内,物体在两个方向上的分运动都是匀减速运动,在3 s 末,合速度与合加速度方向相反,则做直线运动,故B 正确,C 错误.3.A [解析] 物体在x 轴方向上做初速度v x 0=8 m/s 、加速度a=-4 m/s 2的匀减速直线运动,在y 轴方向上做速度v y =-4 m/s 的匀速直线运动,物体所受合外力恒为8 N (方向沿x 轴负方向),初速度大小为 m/s =4 m/s ,方向与合外力方向不在同一条82+(-4)25直线上,故物体做匀变速曲线运动,A 正确,B 、D 错误;2 s 末,v x =0,v y =-4 m/s ,则合速度为-4 m/s ,C 错误.考点三例1 B [解析]设河宽为d ,船速为u ,则根据渡河时间关系得∶=k ,解得u=du d u 2-v 2,选项B 正确.v1-k 2变式题 BC [解析] 联系“小船渡河模型”可知,射出的箭同时参与了两个运动,要想命中目标且射出的箭在空中飞行时间最短,箭射出的方向应与马运动的方向垂直,故箭射到固定目标的最短时间为t=,箭的速度v=,所以运动员放箭处离固定目标dv 2v 21+v 22的距离为x=vt=d ,选项B 、C 正确.v 21+v 22v 2例2D [解析] 将B 的运动沿绳子方向和垂直于绳子方向分解,沿绳子方向上的分速度等于A 的速度,如图所示,根据平行四边形定则有v B cos α=v A ,所以v B =,α减小,所以B v Acos α的速度减小,但不是匀减速运动,选项A 、B 错误;分别对A 、B 受力分析,在竖直方向上有T=m A g ,mg=F N +T sin α,α减小,则支持力增大,根据f=μF N 可知,摩擦力增大,选项C 错误;根据v B cos α=v A ,右侧绳与水平方向成30°角时,v A ∶v B =∶2,3选项D 正确.变式题 A [解析] 将A 的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分解,拉绳子的速度等于A 沿绳子方向的分速度,根据平行四边形定则得,实际速度v=,选项A 正确.v 0cos θ例3 C [解析] 分别将a 球、b 球速度沿棒的方向与垂直于棒的方向分解,对a 球,有v=v a cos θ,对B 球,有v=v b sin θ,则v a ∶v b =tanθ,选项C 正确.变式题 D [解析] 棒与平台接触点的实际运动即合运动,方向垂直于棒指向左上,如图所示,合速度v 实=ωL ,竖直向上的速度分量等于平台上升的速度v ,即ωL sin θ=v ,所以ω=,选项D 正确.vL sin θ1.在长约1.0 m的一端封闭的玻璃管中注满清水,水中放一个适当的圆柱形的红蜡块,将玻璃管的开口端用胶塞塞紧,并迅速竖直倒置,红蜡块就沿玻璃管由管口匀速上升到管底.将此玻璃管倒置安装在小车上,并将小车置于水平导轨上.若细线一端连接小车,另一端绕过定滑轮悬挂小物体,小车从A位置由静止开始运动,同时红蜡块沿玻璃管匀速上升.经过一段时间后,小车运动到B位置,如图9-1所示.按照图建立坐标系,在这一过程中红蜡块实际运动的轨迹可能是图9-2中的( )图9-1图9-2[解析]C 红蜡块在水平方向做匀加速运动,竖直方向做匀速运动,合力水平向右,轨迹为抛物线,选项C正确.图9-32.如图9-3所示,两次渡河时船相对水的速度大小和方向都不变.已知第一次实际航线为A 至B ,位移为x 1,实际航速为v 1,所用时间为t 1.由于水速增大,第二次实际航线为A 至C ,位移为x 2,实际航速为v 2,所用时间为t 2,则( )A .t 2>t 1,v 2=v 1B .t 2>t 1,v 2=v 1x 2x 1x 1x 2C .t 2=t 1,v 2 =v 1D .t 2=t 1,v 2=v 1x 2x 1x 1x 2[解析] C 设河宽为d ,船自身的速度为v ,与河岸上游的夹角为θ,对垂直河岸的分运动,过河时间t=,则t 1=t 2;对合运动,过河时间t==,解得v 2=v 1,C 正确.d v sin θx 1v 1x 2v 2x 2x 13.(多选)如图9-4所示,A 、B 两球分别套在两光滑的水平直杆上,两球通过一轻绳绕过一定滑轮相连,两杆和定滑轮在同一竖直面内.现在A 球以速度v 向左匀速移动,某时刻连接两球的轻绳与水平方向的夹角分别为α、β,则下列说法中正确的是( )图9-4A .此时B 球的速度为vcos αcos βB .此时B 球的速度为vsin αsin βC .在β增大到90°的过程中,B 球做加速运动D .在β增大到90°的过程中,B 球做减速运动[解析] AC 将A 和B 的速度分解为沿绳方向和垂直于绳方向的分速度,则沿绳方向的速度相等,即v cos α=v B cos β,则v B =v ,选项A 正确,B 错误;在β增大到90°的过程中,cos αcos β绳子对B 的拉力产生向右的加速度,B 做加速运动,选项C 正确,D 错误.4.如图9-5甲所示,有一根长为L 的轻杆OA ,O 端用铰链固定于地面,另一端固定着一个小球A ,图甲中的小球A 和图乙中的杆分别靠着边长为a 和b 的立方块.当立方块沿地面向右滑动到图示位置(杆与地面的夹角为α)时,其速度为v ,则甲图中小球的速度大小v A 和乙图中小球的速度大小v'A 应为( )图9-5A .v A =,v'A =v sin αB .v A =,v'A =v sin αv sin αvcos αC .v A =v sin α,v'A =D .v A =,v'A =sin 2 αv sin αvsin αLv b [解析] D 图甲中,杆绕O 转动,球A 的速度v A 垂直于杆,将速度v A 沿水平和竖直两方向正交分解,则垂直于接触面的水平分速度与立方块的速度相等,如图9-6甲所示,有v A sin α=v ,故v A =,故B 、C 错误;图乙中,杆绕O 转动,杆顶端小球的速度v'A 和杆与立vsin α方块接触点的速度v 1的方向都垂直于杆,杆上各点的角速度ω相同,则有=,将立v 'A L v 1bsin α方块的速度v 沿杆的方向与垂直于杆的方向正交分解,如图乙所示,则杆与立方块接触点的速度v 1应与立方块垂直于杆方向的分速度相等,即v 1=v sin α,联立得v'A =sin 2 α,Lv b 故A 错误,D 正确.图9-65.如图9-7所示,两条位于同一竖直平面内的水平轨道相距为h ,轨道上有两个物体A 和B (均可视为质点),它们通过一根绕过定滑轮O 的不可伸长的轻绳相连接,物体A 在下面的轨道上以速度v 匀速运动.在绳子BO 段与轨道成30°角的瞬间,BO 段中点处有一与绳子相对静止的小水滴P 和绳子分离.已知绳子BO 段长度远大于滑轮直径,重力加速度为g ,求:(1)小水滴P 脱离绳子时的速度大小;(2)小水滴P 脱离绳子后落到下面轨道上所需要的时间.图9-7[答案] (1)v (2)1312v 2+16gℎ-v 4g[解析] (1)先将B 的速度分解,如图9-8所示,有v 2=v图9-8v 1=v tan 30°此时绳子BO 段一方面向O 点以速度v 收缩,另一方面绕O 点逆时针旋转,其角速度为ω=v 1r 1于是小水滴P 既有沿绳子斜向下的速度v ,又有垂直于绳子斜向上的转动线速度v',且v'===v ,故小水滴P 的速度应为v P ==v.ωr 12v tan30°236v '2+v 21312(2)小水滴P 沿绳子斜向下的速度v 的竖直分量为,垂直于绳子斜向上的转动线速度v 2v'的竖直分量为,所以小水滴在竖直方向上做初速度为的竖直下抛运动,有v 4v 4=t+gt 2ℎ2v 412即2gt 2+vt-2h=0解得t=.v 2+16gℎ-v4g 第10讲 抛体运动【教材知识梳理】一、1.重力 2.抛物线 3.自由落体运动4.(1)匀速直线 (2)自由落体 (3)g5.tan α=2tan β 瞬时速度方向 中点 B 点二、1.斜向上方 斜向下方 重力2.重力加速度g 抛物线辨别明理(1)(√) (2)(×) (3)(√) (4)(×) (5)(√)(6)(×) (7)(×)【考点互动探究】考点一1.C [解析] 飞镖做平抛运动,竖直方向上做自由落体运动,有h=gt 2,得t=,因为B 122ℎg 下落的高度较大,所以B 运动的时间长,即有t A <t B ;水平方向上做匀速直线运动,有x=v 0t ,则初速度v 0==x ,x 相同,h 越大,v 0越小,所以有v A >v B ,选项C 正确.xt g 2ℎ2.B [解析] 小球做平抛运动,加速度为重力加速度,小球的速度大小和方向时刻变化,小球的加速度大小和方向均不变,故A 错误.速度与加速度的夹角的正切值tan θ==v 0v y ,随着时间t 的增大,夹角θ减小,故B 正确.速度改变量Δv=g Δt ,相等时间内的速度改v 0gt 变量相等,但速率(即速度的大小)的改变量不相等,故C 错误.相等时间内动能的改变量取决于合力——重力做的功,由于相等时间内下落的高度越来越大,重力做的功越来越多,故动能的改变量越来越大,故D 错误.3.AC [解析] 在A 点,竖直方向上的分速度v yA =v 0tan 45°,抛出点到A 的高度h A =;v 2yA2g 在B 点,竖直方向上的分速度v yB =v 0tan 60°,抛出点到B 的高度h B =.根据v yB -v yA =gt ,v 2yB2g 得t== s ,选项A 正确;A 与B 的高度差h=h B -h A =v 0(tan60°-tan45°)g (3-1)=10 m ,选项C 正确.v 20(tan 260°-tan 245°)2g 考点二例1 B [解析] 设斜面倾角为θ,对小球,有tan θ==,因a 和b 的初速度之比为y x gt2v 01∶3,所以飞行时间之比为1∶3,选项A 、C 错误,B 正确;设速度与水平方向的夹角为φ,有tan φ==2tan θ,所以a 、b 两球落到斜面上的瞬时速度方向一定相同,选项D 错误.gt v 0变式题 BC [解析] 设斜面的倾角为θ,对小球在A 点的速度进行分解,有tan θ=,解v 0gt 得θ=30°,A 错误;小球的抛出点距A 点的高度为h=gt 2=15 m ,B 正确;若小球的初速度12为v'0=5 m/s ,过A 点作水平面,小球落到该水平面时的水平位移是小球以初速度v 0=10 m/s 抛出时的一半,延长小球运动的轨迹与斜面相交,得到小球应该落在P 、A 之间,C 正确,D 错误.例2 D [解析] 小球落在环上的最低点C 时的下落时间最长,选项A 错误.v 0取值不同,则小球落到环上时的速度方向和水平方向之间的夹角不相同,选项B 错误.假设小球能垂直撞击半圆环,此时速度与水平方向的夹角为θ,则落点和圆心的连线与水平方向的夹角为θ,连接抛出点和落点,其连线与水平方向的夹角为β,根据几何关系知,θ=2β,又因为平抛运动的速度与水平方向的夹角的正切值是位移与水平方向的夹角的正切值的2倍,即tan θ=2tan β,这与θ=2β相矛盾,故假设不成立,选项D 正确,C 错误.变式题 A [解析] 从A 点抛出的小球做平抛运动,它运动到D 点时,有R=g ,R=v 1t 1,12t 21故R=,选项A 正确,选项B 错误;从C 点抛出的小球也做平抛运动,它运动到D 点时,2v 21g 有R sin 60°=v 2t 2,R (1-cos 60°)=g ,解得v 2=v 1,选项C 、D 错误.12t 2262考点三例3 (1) (2)L ≤v ≤L 3ℎg g 4ℎg 2ℎ(3)L=2h2[解析] (1)对打在AB 的中点的微粒,有h=gt 23212解得t=3ℎg(2)对打在B 点的微粒,有v 1=L t 12h=g 12t 21解得v 1=L g4ℎ同理,打在A 点的微粒初速度v 2=L g2ℎ故微粒初速度范围为L ≤v ≤L g4ℎg2ℎ(3)由能量关系得m +mgh=m +2mgh12v 2212v 21联立解得L=2h2变式题1 C [解析] 因为h 1-h 2=h 1,由t=可知=,由x=v 0t 可知=,则x AD =x ,492ℎg t AC t AD 23x AC x AD 2332落点D 与球网C 的水平距离为x ,选项A 错误;球从A 到D ,有h 1=g ,x=v 0t 1,解得1212t2132v 0=x ,选项B 错误;任意降低击球高度(仍大于h 2),会有一临界情况,此时球刚好触网342gℎ1又刚好压界,则有=,解得h'=h 1,若小于该临界高度,速度大会出界,速度小会触ℎ'-ℎ2ℎ2132027网,选项C 正确;若保持击球高度不变,要想球落在对方界内,要既不能出界,又不能触网,根据h 1=g ,得t 1=,则平抛的最大速度v max ==x,根据h 1-h 2=g ,得t AC =12t212ℎ1g 2x t 12g ℎ112t 2AC ,则平抛运动的最小速度v min==x ,选项D 错误.2(ℎ1-ℎ2)gxt AC g 2(ℎ1-ℎ2)变式题2 D [解析] 当球落到右侧角上的时候,设飞行时间为t 1,则3h=g ,t 1=,t 112t216ℎg 时间内的水平位移x 1==,发射速度v 1==;当球刚好擦L 21+(L 22)2L 21+L 224x 1t 112(4L 21+L 22)g 6ℎ网落到台面中间线上的时候,设飞行时间为t 2,则3h-h=g ,t 2=2,t 2时间内的水平位12t22ℎg 移x 2=,发射速度v 2== ,则v 2<v<v 1,所以D 正确.L 12x 2t2L14gℎ考点四例4 D [解析] 两石子做斜抛运动,加速度a=g ,选项A 错误;对竖直方向的分运动,从出发点到最高点,由H=,可知竖直方向的初速度v y 0相同,从出发到落到水面,由v 2y 02g y=v y 0t-gt 2,可知运动时间相等,选项B 错误;对水平方向的运动,从出发点到最高点,水平12位移x a <x b ,由x=v x 0t',因时间t'相等,则水平初速度v x 0a <v x 0b ,而初速度v 0=,则初v 2x 0+v 2y0速度v 0a <v 0b ,选项C错误;运动的全过程,由动能定理得m +mgh=mv 2,则入水时的末12v2012速度v a <v b ,选项D 正确.变式题 AD [解析] 由逆向思维,落到M 点的运动可看成向左的平抛运动(设落到M 点的速度为v x ),有tan θ==,在斜面底端时质点初速度与水平方向的夹角φ的正切y x gt2v x 值tan φ==2tan θ,为定值,即落到M 和N 两点的速度方向均为水平向右,选项D 正确;v yv x在斜面底端时质点的速度v 0==v x ,落到M 和N 两点的速度之比为v 2x +v 2y1+4tan 2θ1∶2,选项B 错误;运动时间t=,落到M 和N 两点所用的时间之比为1∶2,选项A2v x tan θg正确;竖直位移y=gt 2=,M 和N 两点距离斜面底端的高度之比为1∶4,选项C122v 2xtan 2θg错误.1.关于平抛运动,以下判断正确的是( )A .平抛运动的时间由抛出时的初速度决定B .物体在某点的速度方向仅由高度决定C .平抛运动的轨迹仅由初速度决定D .速度与初速度方向的夹角和位移与初速度方向的夹角成正比[解析] C 平抛运动的时间由下落的高度决定,A 错误;物体在某点的速度方向不仅与高度有关,还与初速度有关,B 错误;根据平抛运动轨迹方程y=x 2可知,平抛运动的轨迹g2v 20仅由初速度决定,C 正确;速度与初速度方向夹角的正切和位移与初速度方向夹角的正切成正比,D 错误.图10-12.[2019·湖北沙市中学月考]倾角为θ的斜面长为l ,在斜面顶端水平抛出一个小球,小球刚好落在斜面的底端,如图10-1所示,那么小球的初速度v 0的大小是(重力加速度为g )( )A .cos θ·B .cos θ·gl2sin θglsin θC .sin θ·D .sin θ·gl2cos θglcos θ[解析] A 小球在水平、竖直方向的位移分别满足l cos θ=v 0t 和l sin θ=gt 2,联立解得12v 0=cos θ·,选项A 正确.gl2sin θ图10-23.如图10-2所示,小球甲从A 点水平抛出,同时将小球乙从B 点自由释放,两小球先后经过C 点时速度大小相等,但其方向的夹角为30°.已知B 、C 高度差为h ,两小球质量相等,重力加速度为g ,不计空气阻力.由以上条件可知( )A .小球甲做平抛运动的初速度大小为2gℎ3B .甲、乙两小球到达C 点所用时间之比为1∶3C .A 、B 两点的高度差为ℎ4D .两小球在C 点时重力的瞬时功率大小相等[解析] C 小球乙到C 点的速度v=,小球甲到C 点的速度大小也为v ,此时小球甲2gℎ的速度与竖直方向的夹角为30°,可得甲球在水平方向的分速度为v sin 30°=,选项2gℎ2A 错误;由h=gt 2得,小球乙运动到C 时所用的时间为t=,而小球甲到达C 点时竖直122ℎg 方向的速度为,则运动时间为t'=,所以甲、乙两小球到达C 点所用时间之比6gℎ26gℎ2g 为∶2,选项B 错误;由甲、乙各自运动的时间得Δh=gt 2-gt'2=,选项C 正确;由于两31212ℎ4球在竖直方向上的速度不相等,所以两小球在C 点时重力的瞬时功率也不相等,选项D 错误.4.[2018·浙江余姚中学模拟] 一演员表演飞刀绝技,由O 点先后抛出完全相同的三把飞刀,飞刀分别垂直打在竖直木板上M 、N 、P 三点,如图10-3所示.假设不考虑飞刀的转动,并可将其看作质点,已知O 、M 、N 、P 四点距水平地面高度分别为h 、4h 、3h 、2h ,以下说法正确的是( )图10-3A .三把刀在击中板时动能相同B .三次飞行时间之比为1∶2∶3C .三次初速度的竖直分量之比为3∶2∶1D .设三次抛出飞刀的初速度与水平方向夹角分别为θ1、θ2、θ3,则有θ1>θ2>θ3[解析] D 把斜抛运动看成逆方向的平抛运动,由y=gt 2可知,运动时间之比为∶∶1,1232竖直方向的初速度v y =gt ,则三次初速度的竖直分量之比为∶∶1,选项B 、C 错误;水32平方向的位移x=v x t ,则三次初速度的水平分量之比为∶∶,三把刀在击中板时动能236为m ,不相同,选项A 错误;初速度与水平方向夹角的正切值tan θ=,正切值之比为12v 2x v yv x 3∶2∶1,选项D 正确.5.(多选)如图10-4所示为研究乒乓球发球问题的装置.设球台长为2L ,网高为h ,乒乓球反弹前后水平分速度不变,竖直分速度大小不变、方向相反,且不考虑乒乓球的旋转和空气阻力(设重力加速度为g ).若从A 点将球水平发出,球刚好过网,在B 点水平接到球,则下列说法正确的是( )图10-4A .发球时的水平初速度v 0=L 2g2ℎB .发球时的水平初速度v 0=L g2ℎC .球落到球台上时的速度v=2gℎD .球从A 运动到B 所用的时间t=42ℎg [解析] AD 根据运动的对称性,球运动的总时间等于单个平抛运动时间的4倍,则t==4,解得初速度v 0=,选项B 错误,A 、D 正确;球落到水平台上的竖直分速度2L v 02ℎg L 2g2ℎv y =,合速度v=>,选项C 错误.2gℎv 2y+v 202gℎ图10-56.[2019·厦门一中月考] 一战斗机进行投弹训练,战斗机以恒定的速度沿水平方向飞行,先后释放甲、乙两颗炸弹,分别击中竖直悬崖壁上的P 点和Q 点.若释放两颗炸弹的时间间隔为t ,击中P 、Q 的时间间隔为t',不计空气阻力,则以下判断正确的是( )A .t'=0B .t'>tC .t'=tD .无法比较t 与t'大小[解析] A 平抛运动在水平方向上为匀速直线运动,故先后释放的甲、乙两颗炸弹始终在同一竖直线上,会同时击中P 、Q ,即t'=0,故A 正确,B 、C 、D 错误.图10-67.(多选)[2018·西北师大附中冲刺] 如图10-6所示,倾角为θ的斜面上有A 、B 、C 三点,现从这三点分别以不同的初速度水平抛出一小球,三个小球均落在斜面上的D 点,今测得AB ∶BC ∶CD=5∶3∶1,由此可判断( )A .A 、B 、C 处三个小球运动时间之比为1∶2∶3B .A 、B 、C 处三个小球落在斜面上时速度与初速度间的夹角之比为1∶1∶1C .A 、B 、C 处三个小球的初速度大小之比为3∶2∶1D .A 、B 、C 处三个小球的运动轨迹可能在空中相交[解析] BC 由竖直方向的运动规律h=gt 2可得,A 、B 、C 处三个小球运动时间之比为12∶∶1=3∶2∶1,选项A 错误;设末速度与水平方向的夹角为φ,则tan φ==2tan θ,即94gt v 0A 、B 、C 处三个小球落在斜面上时速度与初速度间的夹角之比为1∶1∶1,则末速度的切线重合,运动轨迹不可能在空中相交,A 、B 、C 处三个小球的初速度大小之比等于时间之比,即3∶2∶1,选项B 、C 正确,D 错误.8.[2019·江淮十校一联] 某同学在操场练习投篮,设某次投篮中篮球最后正好垂直击中篮板,击中点到篮球脱手点的高度大约为0.45 m ,该同学离篮板的水平距离约为3 m ,忽略空气阻力的影响,g 取10 m/s 2,则球出手时的速度大约为( )A .14.21 m/s B .6.25 m/s C .8.16 m/s D .10.44 m/s[解析]D 篮球运动的逆运动是平抛运动,由x=v 0t ,y=gt 2,可得初速度v 0=1012m/s ,v y =gt=3 m/s ,球出手的初速度v==10.44 m/s ,选项D 正确.v 20+v 2y9.地面上有一个半径为R 的圆形跑道,高为h 的平台边缘上的P 点在地面上P'点的正上方,P'与跑道圆心O 的距离为L (L>R ),如图10-7所示.跑道上停有一辆小车,现从P 点水平抛出小沙袋,使其落入小车中.(沙袋所受空气阻力不计,重力加速度为g)图10-7(1)当小车分别位于A 点和B 点时(∠AOB=90°),沙袋被抛出时的初速度各为多大?(2)若小车在跑道上运动,则沙袋被抛出时的初速度v 0在什么范围内?[答案] (1)(L-R ) (2)(L-R )≤v 0≤(L+R )g2ℎg (L 2+R 2)2ℎg2ℎg2ℎ[解析] (1)沙袋从P 点被抛出后做平抛运动,设它的落地时间为t ,由h=gt 212解得t=2ℎg当小车位于A 点时,有x A =v A t=L-R解得v A =(L-R )g2ℎ当小车位于B 点时,有x B =v B t=L 2+R2解得v B =.g (L 2+R 2)2ℎ(2)若小车在跑道上运动,要使沙袋落入小车,最小的抛出速度为v 0min =v A =(L-R )g2ℎ当小车经过C 点时沙袋刚好落入,抛出时的初速度最大,有x C =v 0max t=L+R联立解得v 0max =(L+R )g2ℎ所以沙袋被抛出时的初速度v 0的范围为(L-R )≤v 0≤(L+R ).g2ℎg2ℎ第11讲 圆周运动【教材知识梳理】一、1.保持不变 2.时刻变化 3.大小不变 圆心辨别明理(1)(×) (2)(×) (3)(√) (4)(×) (5)(√)(6)两个“匀速”意义不同,匀速圆周运动全称应为匀速率圆周运动,其速度、向心加速度都是变化的.(7)匀速圆周运动中不变的物理量有:角速度、周期、频率、转速、动能,变化的物理量有:线速度、向心加速度、向心力、动量.【考点互动探究】考点一例1 D [解析] A 、B 两点角速度相同,由a n =ω2r ,可知a A ∶a B =R 1∶R 2;B 、C 两点线速度大小相同,由a n =,可知a B ∶a C =R 3∶R 2,故a A ∶a C =R 1R 3∶,D 正确.v 2r R22变式题 D [解析]A 、B 靠摩擦传动,则边缘上a 、b 两点的线速度大小相等,即v a ∶v b =1∶1,选项A 错误;B 、C 同轴转动,则边缘上b 、c 两点的角速度相等,即ωb =ωc ,转速之比==,选项B 、C 错误;对a 、b 两点,由a n =得==,对b 、c 两点,由a n =ω2rn b n c ωb ωc 11v 2r a a a b R b R a 32得==,故a a ∶a b ∶a c =9∶6∶4,选项D 正确.a b a c R b R c 32考点二例2 AC [解析] a 与b 所受的最大静摩擦力相等,而b 需要的向心力较大,所以b 先滑动,A 正确;在未滑动之前,a 、b 各自受到的摩擦力等于其向心力,因此b 受到的摩擦力大于a 受到的摩擦力,B 错误;b 处于临界状态时,有kmg=mω2·2l ,解得ω=,C 正确;kg2l ω=小于a 的临界角速度,a 所受摩擦力没有达到最大值,D 错误.2kg3l 变式题1 B [解析] 两木块刚要发生滑动时,有kmg-T=mω2l ,kmg+T=2mω2l ,联立可得T=kmg ,选项A 错误;细线刚好绷紧时,有kmg=2mω2l ,解得ω=,此时细线张力为0,13kg2l 对a ,有f=mω2l=kmg ,选项B 正确,D 错误;剪断细线后,a 随圆盘一起转动,但b 所受合12力减小,将做离心运动,选项C 错误.变式题2 BC [解析] 金属块Q 在桌面上保持静止,根据平衡条件知,Q 受到桌面的支持力等于其重力,保持不变,故D 错误.设细线与竖直方向的夹角为θ,细线的拉力大小为T ,桌面下方细线的长度为L ,P 球做匀速圆周运动时,由重力和细线拉力的合力提供向心力,如图所示,则有T=,F n =mg tan θ=mω2L sin θ,得角速度ω= ,使小球改到一个更高mgcos θgL cos θ一些的水平面上做匀速圆周运动时,θ增大,cos θ减小,则细线拉力T 增大,角速度增大,A 错误,B 正确.对Q ,由平衡条件知,Q 受到桌面的静摩擦力变大,故C 正确.考点三例3 A [解析]小球在最低点受重力和绳子的拉力,这两个力的合力提供向心力,由牛顿第二定律得F-mg=m ,解得F=mg+v 2,小球静止(速度为零)时,绳子的拉力等于重v 2L mL 力的大小,结合图像可知mg=b ,由图像的斜率可得=.由mg=可知,小球在最m L a -bc mv '2L 高点的临界速度为v'=,由机械能守恒定律得mg×2L+mv'2=mv 2,解得v=,此时gL 12125gL F=mg+v 2=6mg ,可得a=6mg ,c=5gL.mL 变式题 CD [解析]当v 0较大时,小球能够通过最高点,这时小球在最高点处需要满足的条件是mg ≤,根据机械能守恒定律得mv 2+2mgr=m ,联立解得v 0≥2 mv 2r 1212v 205m/s ,C 正确.当v 0较小时,小球不能通过最高点,这时对应的临界条件是小球上升到与圆心等高位置处时速度恰好减为零,根据机械能守恒定律得mgr=m ,解得v 0≤2 12v202m/s ,D 正确.例4 C [解析] 小球从最低点Q 到最高点P ,由机械能守恒定律得m +2mgl=mv 2,12v 2P 12则v P = ,因为0<<,所以小球能到达圆轨道的最高点P ,且在P 点受到轻杆对它gl2gl2gl 向上的弹力,C 正确.变式题 C [解析]小球沿管道上升到最高点的速度可以为零,故A 、B 错误;小球在水平线ab 以下的管道中运动时,由外侧管壁对小球的作用力F N 与小球重力在背离圆心方向的分力F mg 的合力提供向心力,即F N -F mg =ma ,因此外侧管壁对小球一定有作用力,而内侧管壁对小球一定无作用力,C 正确;小球在水平线ab 以上的管道中运动时,小球受管壁的作用力情况与小球速度大小有关,D 错误.考点四例5 (1)1 m/s (2)0.2[解析] (1)设物块做平抛运动所用时间为t ,则竖直方向上,有H=gt 212水平方向上,有s=v 0t联立解得v 0=s =1 m/s .g2H (2)物块离开转台时,最大静摩擦力提供向心力,有μmg=m v 20R解得μ==0.2.v 20gR 变式题 (1)-5mg (2) (3) 2FLR 2FL 5mg FL 4mg FL mg[解析] (1)设小球到B 点时速度为v ,从C 到B 过程,根据动能定理有FL-2mgR=mv 212解得v=2FL -4mgRm 在B 点,由牛顿第二定律有F N +mg=m v 2R 解得F N =-5mg2FLR(2)小球恰能运动到轨道最高点时,轨道半径有最大值,有F N =-5mg=02FLR m 解得R m =2FL5mg(3)设小球平抛运动的时间为t ,有2R=gt 212解得t=4Rg水平位移x=vt=·=2FL -4mgR m 4R g (2FL -4mgR )·4mgRm 2g 2当2FL-4mgR=4mgR ,即R=时,D 到A 的水平位移最大,最大距离x m =FL4mg FLmg1.如图11-1所示,质量为m 的物块与转轴OO'相距为R ,物块随水平转台由静止开始缓慢转动,当转速增大到一定值时,物块即将在转台上滑动.在物块由静止到开始滑动图11-1前的这一过程中,转台对物块做的功为.若物块与转台之间的最大静摩擦力与滑动mgR8摩擦力相等,则物块与转台间的动摩擦因数为( )A . 0.125B . 0.15C . 0.25D . 0.5[解析] C 由于物块做圆周运动,物块刚开始滑动时,受到转台的摩擦力达到最大静摩擦力,有μmg=m ,解得v=,设转台对物块做的功为W ,根据动能定理得W=mv 2=v 2R μgR 12,联立解得μ=0.25,选项C 正确.mgR8图11-22.(多选)如图11-2所示,在粗糙水平圆盘上,质量相等的A 、B 两物块叠放在一起并随圆盘一起做匀速圆周运动,则下列说法正确的是( )A .B 的向心力是A 的向心力的2倍B .盘对B 的摩擦力是B 对A 的摩擦力的2倍C .A 、B 都有沿半径向外滑动的趋势D .若B 先滑动,则B 与A 间的动摩擦因数μA 小于盘与B 间的动摩擦因数μB[解析] BC 因A 、B 两物块的角速度大小相等,根据F n =mrω2,转动半径相等,质量相等,所以向心力相等,A 错误;对A 、B 整体分析,有f B =2mrω2,对A 分析,有f A =mrω2,则盘对B 的摩擦力是B 对A 的摩擦力的2倍,故B 正确;A 所受的静摩擦力方向指向圆心,可知A 有沿半径向外滑动的趋势,B 受到盘的静摩擦力方向指向圆心,B 有沿半径向外滑动的趋势,故C 正确;对A 、B 整体分析,有μB ·2mg=2mr ,解得ωB =,对A 分析,有ω2B μB gr μA mg=mr ,解得ωA =,因为B 先滑动,即B 先达到临界角速度,B 的临界角速度较ω2A μA gr 小,所以μB <μA ,故D 错误.3.(多选)如图11-3所示,质量为m 的小球置于正方体的光滑盒子中,盒子的边长略大于球的直径,某同学拿着该盒子在竖直平面内做半径为R 的匀速圆周运动.已知重力加速度为g ,空气阻力不计.下列说法正确的是( )。
《全品高考复习方案》2020届高考物理一轮复习文档:第9单元 磁场 作业答案
课时作业(二十四)1.C [解析]根据“则能指南,然常微偏东,不全南也”知,选项A正确.由图可知地磁场的南极在地理北极附近,选项B正确.由图可知在两极附近地磁场与地面不平行,选项C错误.由图可知赤道附近的地磁场与地面平行,射向地面的带电宇宙粒子运动方向与磁场方向垂直,会受到磁场力的作用,选项D正确.2.D [解析]根据右手螺旋定则可知,b处的两个分磁场方向均为垂直纸面向外,选项A 错误;ef导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向外,选项B错误;根据左手定则可判断,方向相反的两个电流互相排斥,选项C错误,选项D正确.3.C [解析]据安培定则可知,图中A环在圆心O处产生的磁感应强度的方向为x轴负方向,B环在圆心O处产生的磁感应强度的方向为z轴负方向,根据平行四边形定则可知,圆心O处磁感应强度大小为B0.4.D [解析]由安培定则可判断出通电螺线管产生的磁场方向,导线等效为Oa、Ob两电流元,由左手定则可判断出两电流元所受安培力的方向,Oa向纸外,Ob向纸里,所以从上向下看导线逆时针转动,当转过90°时,由左手定则可判断出导线所受磁场力向下,即导线在逆时针转动的同时还要靠近螺线管,D正确.5.A [解析]原来,有BIl=mg sinθ,后来,有a=,沿斜面向上,A正确.6.D [解析]磁场中线圈的有效长度为L'=L,故线圈受到的安培力为F=nBIL'=nBIL,选项D正确.7.BCD [解析]根据“同向电流相互吸引,异向电流相互排斥”,因②的电流方向为c→d且受到安培力的合力方向水平向右,可知①的电流方向为b→a,③的电流方向为e→f,选项A错误,B正确;①受到②和③的排斥力,故安培力的合力方向水平向左,选项C正确;③受到②的吸引力和①的排斥力,因②的吸引力大于①的排斥力,故③受到安培力的合力方向水平向左,选项D正确.8.C [解析]导体棒受到竖直向下的重力和指向圆心的弹力,要使导体棒平衡,应使其受水平向右的安培力,重力和安培力的合力大小与弹力大小相等,方向相反,由平衡条件有tan60°==,解得导体棒中电流I=,由左手定则可判断,导体棒中电流的方向应垂直于纸面向里,选项C正确.9.ABC [解析]由左手定则可判断,金属棒一开始向右做匀加速运动,当电流反向以后,金属棒开始做匀减速运动,经过一个周期,速度变为0,然后重复上述运动,选项A、B正确;安培力F=BIL,由图像可知,前半个周期内安培力水平向右,后半个周期内安培力水平向左,之后不断重复,选项C正确;一个周期内,金属棒初、末速度相同,由动能定理可知安培力在一个周期内做功为零,选项D错误.10.B [解析]对ab棒受力分析,受到重力、导轨对ab棒的支持力、安培力和细线的拉力,根据左手定则可判断,安培力斜向左上方,水平方向上,有F sinα=T,即B··L sinα=G,现适当增大重物G的重力,为了保证ab棒始终处于静止状态,可以将滑动变阻器R的滑动触头P向右滑,减小电阻,故A、C、D错误;滑动变阻器R的滑动触头P向右滑,接入电路的阻值减小,总电阻减小,总电流增大,根据U=E-Ir可知,路端电压减小,A点电势降低,故B正确.11.(1)nBIL 方向水平向右 (2)nBILv[解析](1)线圈前、后两边所受安培力的合力为零,线圈所受的安培力即为右边所受的安培力,由安培力公式得F=nBIL由左手定则可判断,安培力方向水平向右.(2)安培力的功率为P=Fv联立解得P=nBILv.12.(1)m/s (2) (3)0.10m[解析](1)在圆轨道的最高点,由牛顿第二定律得BId+mg=m解得v=m/s.(2)金属条从进入水平轨道到上升到圆轨道最高点,根据动能定理得-(mg+BId)·2r-μ(mg+BId)L=mv2-m解得μ=.(3)金属条从进入水平轨道到上升到竖直轨道最高点,根据动能定理得-μ(mg+BId)(L+L CD)-(mg+BId)h m=0-m解得h m=0.10m.课时作业(二十五)1.B [解析]当电荷的运动方向与磁场方向平行时,电荷不受洛伦兹力,故A错误;电荷在电场中一定受到电场力作用,故B正确;正电荷所受的电场力方向与该处的电场强度方向相同,负电荷所受的电场力方向与该处的电场强度方向相反,故C错误;根据左手定则知,电荷若受洛伦兹力,则洛伦兹力的方向与该处磁场方向垂直,故D错误.2.AC [解析]若只增大电子枪的加速电压,电子速度增大,由R=、qU=mv2可知,电子束的轨道半径变大,选项A正确,B错误.若只增大励磁线圈中的电流,磁感应强度增大,由R=、qU=mv2可知,电子束的轨道半径变小,选项C正确,D错误.3.C [解析]由于带电粒子使沿途的空气电离,粒子的能量逐渐减小,速度逐渐减小,根据粒子在磁场中运动的半径公式r=可知,粒子运动的轨迹半径是逐渐减小的,所以粒子的运动轨迹是从b到a,选项A、B错误;根据左手定则可判断,粒子带正电,选项C正确,D错误.4.A [解析]设质子的质量为m,电荷量为q,则α粒子的质量为4m,电荷量为2q,它们在同一匀强磁场中做匀速圆周运动过程中,洛伦兹力充当向心力,故Bqv=m,解得r=,若它们的动量大小相同,即mv相同,则r∝,所以运动半径之比为2∶1,A正确;若它们的速度相同,则==,B错误;若它们的动能大小相同,根据p=可得====1,C错误;若它们由静止经过相同的加速电场加速后垂直进入磁场,根据动能定理可得进入磁场的速度为v=,即vα=v H,故半径之比为==,D错误.5.D [解析]由左手定则可判断,a粒子带正电,故A错误;由qvB=m,可得r=,由图可知,粒子c的轨迹半径最小,粒子b的轨迹半径最大,又m、q、B相同,所以粒子c的速度最小,粒子b的速度最大,由E k=mv2知,粒子c的动能最小,由洛伦兹力提供向心力,有F向=qvB,可知粒子b的向心力最大,故D正确,B错误;由T=可知,粒子a、b、c的周期相同,但是粒子b的轨迹所对的圆心角最小,则粒子b在磁场中运动的时间最短,故C错误.6.D [解析]由左手定则可判断,该粒子带负电,A错误;分别作出入射方向和出射方向的垂线,交点为圆周运动的圆心O,由几何关系可得,圆心角θ=30°,半径R==2d,C错误;由洛伦兹力提供向心力,有qvB=m,得R=,将R=2d代入可得B=,B错误;粒子做圆周运动的周期T==,将B=代入可得T=,则运动时间t=T=×=,D正确.7.BC [解析]带正电粒子从P点与x轴成30°角入射,则粒子运动轨迹的圆心在过P 点与速度方向垂直的直线上,粒子在磁场中要想到达坐标原点,转过的圆心角一定大于180°,如图所示,而磁场有边界,故粒子不可能通过坐标原点,A错误;由于P点的位置不定,所以粒子在磁场中的轨迹圆弧对应的圆心角也不定,粒子从x轴射出时,对应的圆心角最大,为300°,运动的时间t=T=,当粒子的入射点P在原点时,对应的圆心角最小,为120°,所以运动时间t=T=,故粒子在磁场中运动的时间范围是≤t≤,B、C正确,D错误.8.ABD [解析]从B点射入磁场的粒子1恰好从C点射出,可知带电粒子运动的轨迹半径等于磁场的半径,由D点射入的粒子2的轨迹圆心为E点,由几何关系可知,该粒子从O点射出,同理可知粒子3从C点射出,A、B正确;1、2、3三个粒子在磁场中运动轨迹对应的圆心角分别为90°、60°、60°,运动时间之比为3∶2∶2,C错误,D正确.9.BC [解析]粒子1从A点正对圆心射入,恰从B点射出,粒子在磁场中运动的圆心角为90°,粒子轨道半径等于BO,粒子2从C点沿CD射入,其运动轨迹如图所示,设对应的圆心为O1,运动轨道半径也为BO=R,连接O1C、O1B,O1COB是平行四边形,O1B=CO,则粒子2一定从B点射出磁场,故A错误,B正确;粒子的速度偏转角即粒子在磁场中转过的圆心角,θ1=90°,过B点作O1C的垂线交O1C于P点,可知P为O1C的中点,由数学知识可知,θ2=∠BO1P=60°,两粒子的速度偏转角不同,粒子在磁场中运动的周期T=,两粒子的周期相等,粒子在磁场中的运动时间t=T,故运动时间之比t1∶t2=θ1∶θ2=90°∶60°=3∶2,故C正确,D错误.10.AC [解析]质子做圆周运动的半径为r==R,对着圆心入射的质子的出射方向的反向延长线一定过圆心,选项A正确;质子射入磁场中,受到向下的洛伦兹力而向下偏转,因质子的运动半径相同,故从a点比从b点进入磁场的质子在磁场中运动经过的弧长更长,则时间长,选项B错误;所有质子做圆周运动的半径都等于R,画出各个质子的运动轨迹,由几何关系可知,所有质子都在O点的正下方同一点射出磁场,选项C正确;质子的速度为v=时,质子运动的半径r==R,若质子从同一点沿各个方向射入磁场,画出各个质子的运动轨迹,由几何关系可知,不存在离开磁场的出射方向垂直的情况,选项D错误.11.(1) (2) (3)(1)电子在圆形磁场区域内受洛伦兹力而做圆周运动,设轨迹半径为r,磁场的磁感应强度为B,有ev0B=m过A、B点分别作速度的垂线交于C点,则C点为轨迹圆的圆心,已知电子在B点速度方向与x轴夹角为60°,由几何关系得,轨迹圆的圆心角∠C=60°AC=BC=r已知OA=L,得OC=r-L由几何知识得r=2L联立解得B=.(2)由于A、B、O在圆周上,∠AOB=90°,所以AB为磁场圆的直径,故AB的中点为磁场区域的圆心O1,且△ABC为等边三角形,由几何关系可得磁场区域的圆心O1的坐标为L,.(3)电子做匀速圆周运动,则圆周运动的周期为T=联立解得电子在磁场中运动的时间t==.12.(1) (2) (3)[解析](1)OC=L cos30°=L沿OB方向射入的粒子从AB边的中点C射出,由几何知识得粒子做圆周运动的圆弧对应的圆心角为60°.半径r=OC=L由qvB=解得B==.(2)从A点射出的粒子在磁场中运动时间最长,设弦OA对应的圆心角为α,由几何关系得sin==≈0.577解得α≈70°最长时间t m≈·=.(3)设从OA上D点射出的粒子做圆周运动的弦长OD=OC,粒子做圆周运动的圆弧对应的圆心角也为60°,如图所示,由几何知识得入射速度与OD的夹角应为30°,即沿OC 方向射入的粒子在磁场中运动的时间与沿OB方向射入的粒子在磁场中运动的时间相同,则当沿OB方向射入的粒子从C射出时,从OB方向到OC方向这30°范围内射入的粒子此时都还在磁场中,而入射的范围为60°,故还在磁场中运动的粒子占所有粒子的比例是.专题训练(七)A1.C2.D [解析]正离子以某一速度击中并吸收了一个处于静止状态的电子后,速度不变,电荷量变为+e,由左手定则可判断出正离子过b点时所受洛伦兹力方向向下,由r=可知,轨迹半径增大到原来的2倍,所以在磁场中的运动轨迹是图D.3.AC [解析]由R=得最大速度v=,两粒子的比荷相同,所以最大速度相同,A正确;最大动能E k=mv2,因为两粒子的质量不同,最大速度相同,所以最大动能不同,B错误;高频电源的频率f=,因为相同,所以两次所接高频电源的频率相同,C正确;粒子的最大动能与高频电源的频率无关,D错误.4.C [解析]设粒子被加速后获得的速度为v,由动能定理得qU=mv2,粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径r=R,又Bqv=m,解得=,故C正确.5.BC [解析]带电粒子在电场中受到的电场力沿y轴负方向,做类平抛运动,根据牛顿第二定律得qE=ma,在x轴方向上,有2L=v0t,在y轴方向上,有L=at2,解得E=,选项A错误,选项B正确;粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,根据左手定则可判断,磁场方向垂直于纸面向里,画出粒子的运动轨迹如图所示,粒子在电场中,在x轴方向上,有2L=v0t,在y轴方向上,有L=v y t,联立得v y=v0,进入磁场时速度v==v0,设进入磁场时速度与x轴的夹角为α,有tanα=1,解得α=45°,根据几何关系得,粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R=L,根据qvB=m得R=,磁感应强度B==,选项C正确,选项D错误.6.D [解析]带电粒子的运动轨迹如图所示,带电粒子出电场时,速度v=v0,这一过程的时间t1==,根据几何关系可得带电粒子在磁场中的轨迹半径r=2d,带电粒子在第Ⅰ象限中运动的圆心角为,故带电粒子在第Ⅰ象限中的运动时间t2===,带电粒子在第Ⅳ象限中运动的时间t3=,故t总=,D正确.7.BC [解析]由题意可知,粒子在加速电场中运动时,两板电势差不变,故场强不变,带电粒子所受电场力不变,加速度不变,而粒子进入电场时的初速度不断变大,故在两板间运动的时间不断变短,粒子进入磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力充当向心力,即qvB=m,解得B=,随着粒子速度不断增大,半径保持不变,故磁感应强度不断增大,又由圆周运动规律T=可知,带电粒子在磁场中运动的周期不断减小.综上可知,B、C正确.8.(1)R (2)U= (3)6d+[解析](1)根据几何关系可得r=R(2)开始粒子在电场中做匀加速直线运动,故有a1==根据运动学公式可得d=a1解得t1==d故v1==粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,则Bqv1=m解得r=又r=R联立解得U=(3)根据T=,t2=T,θ=60°,可得t2==所以t=6t1+3t2=6d+.9. [解析]设带电粒子经电压为U的电场加速后速度为v,由动能定理得qU=mv2带电粒子进入磁场后,洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律有qBv=m由题意知r=d联立解得B=带电粒子在电场中偏转,做类平抛运动,设经时间t从P点到达C点.由平抛运动规律得d=vtd=at2又qE=ma联立解得E=.专题训练(七)B1.(1)2×105m/s (2)5.2×10-3m[解析](1)能沿直线通过速度选择器的粒子所受电场力和洛伦兹力大小相等、方向相反,有qB1v=qE解得v==2×105m/s.(2)粒子进入偏转分离器后做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律得qB2v=m解得R=设质子质量为m,则氘核质量为2m,故d=2R2-2R1=2×-2×=5.2×10-3m.2.(1) (2)-[解析](1)粒子运动半径为R时,有qvB=m,又E k=mv2,解得E k=.(2)设粒子被加速n次达到动能E k,则E k=nqU0.粒子在狭缝间做匀加速运动,设n次经过狭缝的总时间为Δt,加速度a=,粒子做匀加速直线运动,有nd=a·(Δt)2,总时间t0=(n-1)·+Δt,解得t0=-.3.(1) (2)BL[解析](1)粒子在磁场中做圆周运动,速度越大,则半径越大.速度最大的粒子刚好由P点射出,由牛顿第二定律得qvB=,由几何关系知r=L,联立解得v=.(2)粒子从P点离开后,垂直于x轴进入电场,在竖直方向做匀速直线运动,在水平方向做匀加速直线运动,由牛顿第二定律得a=,在电场中运动时,有L=at2,d=vt,联立解得d=BL4.(1) (2)(3)斜向下与x轴正方向夹角为30°或150°[解析](1)粒子经电场加速,由动能定理得qU0=mv2解得v=(2)撤去磁场后,粒子在电场中做类平抛运动.沿x轴方向,有L=vt沿y轴方向,有=at2由牛顿第二定律得a=联立解得E=(3)设粒子从O点沿与x轴正方向夹角为θ的方向斜向下射出,运动轨迹如图所示,有2R sinθ=L由洛伦兹力提供向心力,有qvB=m又qvB=qE联立解得θ=30°或θ=150°5.(1) (2) (3)[解析](1)当U MN=0时,粒子沿O1O2方向射入磁场,轨迹如图甲所示,设其半径为R1,由几何关系得R1=R根据牛顿第二定律得Bv0q=m解得B=甲(2)在t=0时刻入射的粒子满足=×××2解得U0=(3)经分析可知所有粒子经电场后其速度仍为v0t=(2k+1)(k=0,1,2,3,…)时刻入射的粒子贴M板离开电场,轨迹如图乙所示,设偏转角为α.乙由几何知识可知四边形QOPO4为菱形,故α=120°粒子在磁场中运动的最长时间t1=t=2k(k=0,1,2,3,…)时刻入射的粒子贴N板离开电场,轨迹如图丙所示,设偏转角为β.由几何知识可知四边形SOTO5为菱形,故β=60°粒子在磁场中运动的最短时间t2=又T=故Δt=t1-t2=丙专题训练(八)1.D [解析]当粒子所受的洛伦兹力和电场力平衡时,粒子沿直线匀速通过该区域,有qvB=qE,所以E=Bv;假设粒子带正电,则受到向下的洛伦兹力,电场方向应该向上,而粒子带负电时,电场方向仍应向上,故D正确.2.AC [解析]沿ab方向抛出的带正电小球或沿ac方向抛出的带负电的小球在重力、电场力、洛伦兹力作用下都可能做匀速直线运动,A正确,B错误.在重力、电场力、洛伦兹力三力都存在时的直线运动一定是匀速直线运动,C正确.两小球在运动过程中,除重力做功外,还有电场力做功,故机械能不守恒,D错误.3.CD [解析]带电小球进入复合场时受力情况如图所示,其中只有C、D两种情况下合外力可能为零或与速度的方向在一条直线上,所以有可能沿直线通过复合场区域;A项中洛伦兹力随速度v的增大而增大,所以三力的合力不会总保持在竖直方向,合力与速度方向将产生夹角,小球做曲线运动.4.C [解析]金属导体中的自由电荷是带负电的电子,由电流方向向右可知,电子的移动方向向左,根据左手定则知,这些自由电子受到向上的洛伦兹力而发生偏转,则上表面带负电,下表面带正电,下表面的电势高于上表面的电势,故A错误;稳定时,电子受到的洛伦兹力与电场力相平衡,有evB=e,解得U=vBh,根据I=nevhd可知,v=,故U=,仅增大h时,电势差不变,故B错误;仅增大d时,上、下表面的电势差减小,故C正确;仅增大I时,电势差增大,故D错误.5.CD [解析]小球穿过电场、磁场、重力场三场并存的区域时未发生偏转,即做匀速直线运动,受力满足平衡条件.当E沿z轴正方向,B沿y轴负方向,且满足mg=Eq+qvB 时,小球做匀速直线运动;当E沿z轴正方向,B沿x轴负方向,洛伦兹力为零,且满足mg=qE时,小球做匀速直线运动,C、D正确.6.ABD [解析]当qv0B=mg时,小球不受支持力和摩擦力,克服摩擦力做功为零,选项A 正确;当qv0B<mg时,小球做加速度逐渐增大的减速运动直到静止,只有摩擦力做功,根据动能定理得W克f=m,选项B正确;当qv0B>mg时,小球先做减速运动,当qvB=mg时,小球不受摩擦力作用,小球以速度v=做匀速运动,根据动能定理得W克=m-,选项D正确.f7.D [解析]由图像可知,物块先做加速度逐渐减小的加速运动,物块的最大速度是1m/s,对物块进行受力分析可知,开始时物块受到重力、支持力和摩擦力的作用,设动摩擦因数为μ,沿皮带的方向,有μF N-mg sinθ=ma①,物块运动后,又受到洛伦兹力的作用,加速度逐渐减小,由①式可知,物块的加速度逐渐减小,一定是F N逐渐减小,而开始时F N=mg cosθ,后来F'N=mg cosθ-f洛,即洛伦兹力的方向是斜向上的,物块沿皮带向上运动,由左手定则可知,物块带正电,故A错误;物块向上运动的过程中,洛伦兹力越来越大,则受到的支持力越来越小,结合①式可知,物块的加速度也越来越小,当加速度等于0时,物块达到最大速度,此时mg sinθ=μ(mg cosθ-f洛)②,由②式可知,只要皮带的速度大于或等于1m/s,则物块达到最大速度的条件与皮带的速度无关,所以皮带的速度可能是1m/s,也可能大于1m/s,物块可能相对于皮带静止,也可能相对于皮带运动,故B错误,D正确;由以上分析可知,皮带的速度不能判断,所以若已知皮带的长度,也不能求出该过程中物块与皮带发生的相对位移,故C错误.8.C [解析]由图可知,电表B串联在电源E2的电路中,故它是电流表,即毫安表,而电表C是并联在2、4两端的,它是测量霍尔电压的,故它是电压表,即毫伏表,选项A错误;霍尔元件的载流子是电子,由于磁场方向向下,电流方向由1到3,由左手定则可知,电子受到的洛伦兹力的方向指向接线端2,即接线端2的电势低于接线端4的电势,选项B 错误;当通过电磁铁和霍尔元件的电流方向与原来电流方向均相反但大小不变时,由左手定则可判断,电子的偏转方向不变,故霍尔电压的大小及方向不变,即毫伏表的示数将保持不变,选项C正确;若减小R1,则会让磁感应强度增大,若增大R2,会让电流I减小,电子的定向移动速率v也变小,故不能确定霍尔电压的变化情况,故毫伏表的示数不一定增大,选项D错误.9.(1) (2)20m或m (3)7.71s或6.38s[解析](1)质点在第一象限内受重力和水平向左的电场力作用,沿AO做匀加速直线运动,有mg=qE解得E=.(2)质点在x轴下方,重力与电场力平衡,质点做匀速圆周运动,从C点进入第一象限后做类平抛运动,其轨迹如图所示,有Bqv=m由运动学规律知v2=2aL其中a=g由类平抛运动规律知R=vt3R-=a联立解得L=20m或m.(3)质点做匀加速直线运动,有L=a解得t1=2s或s质点做匀速圆周运动,有t2=×=4.71s质点做类平抛运动,有R=vt3解得t3=1s质点从M点出发到击中D点所经历的时间为t=t1+t2+t3=7.71s或6.38s.10.(1)v0 (2)0 (3) mv0,方向斜向左下方与水平方向成22.5°角[解析](1)设a粒子刚出电场时速度为v,由动能定理得qU=mv2-m解得v=v0(2)a粒子在电场中沿水平方向做匀速运动,有t1=a粒子出电场时竖直方向的速度v y=v0有y1=v y t1=L两板距离为L两粒子碰撞,由动量守恒定律得mv=2mv1解得v1=v0返回时,两粒子在电场中仍做类平抛运动,刚好到O点,有t2=,y2==L两粒子从板右端返回电场时的位置与下板间的距离为L-L=0 (3)两粒子在磁场中运动时,设轨道半径为R,由几何关系知R+R=L 解得R=(2-)L洛伦兹力f洛=2m=由动量定理得I洛=2mΔv由图可得Δv=v0则I洛=mv0,方向斜向左下方与水平方向成22.5°角。
《全品高考复习方案》2020届高考物理一轮复习文档:第6单元 动量 作业答案
课时作业(十七)1.A [解析]由动量定理得FΔt=Δp,则F=,即合力为动量的变化率,不等于动量的变化量,选项A正确.2.D [解析]小女孩下滑过程中弹力的冲量为mg cosθ·t,选项A错误;小女孩下滑过程中受到的摩擦力与其反作用力的总冲量为零,总功为负值,选项B错误;由动量定理知,小女孩下滑过程中动量的变化为mg(sinθ-μcosθ)t,选项C错误;因从静止开始滑下,所以小女孩下滑到底端时动量的大小为mg(sinθ-μcosθ)t,选项D正确.3.C [解析]惯性由质量决定,与速度无关,选项A错误;先后两次将纸条抽出,棋子受到的滑动摩擦力相等,由动量定理得μmgt=mv,第二次时间更短,棋子受到纸带的冲量更小,离开桌面时的动量更小,选项B、D错误,选项C正确.4.B [解析]鸡蛋自由下落的时间t1==3s,对鸡蛋运动的全过程,由动量定理得mg(t1+t2)=t2,解得=2000N,选项B正确.5.B [解析]由图像可知,t=2s时,P=30W,可得v==2m/s,由动量定理得(F-μmg)t=mv,解得μ=0.4,选项B正确.6.B [解析]b做自由落体运动,c的竖直分运动是自由落体运动,b、c的加速度都为g,设斜面的倾角为θ,则a的加速度为g sinθ,下落相同高度,设高度为h,a运动时间为t1,则=g sinθ,所以t1=,b、c下落时间为t2=,a与b、c所用时间不同,选项A错误;a的动量变化为mg sinθ·t1=m,b、c的动量变化为mgt2=m,故三球动量变化大小相等,选项B正确;由机械能守恒定律可知,c的末动能大于a、b的末动能,选项C错误;由于t1>t2,所以重力对它们的冲量大小不相等,选项D错误.7.AC [解析]小球在整个过程中,动能变化量为零,重力势能减少了mg(H+h),则小球的机械能减少了mg(H+h),故A正确;对小球下落的全过程,由动能定理得mg(H+h)-W f=0,则小球克服阻力做功W f=mg(H+h),故B错误;小球落到地面时的速度v=,对进入泥潭的过程,由动量定理得I G-I f=0-m,解得I f=I G+m,可知阻力的冲量大于m ,故C正确;对全过程分析,由动量定理知,动量的改变量等于重力的冲量和阻力冲量的矢量和,故D错误.8.ABC [解析]根据运动学公式=+2ax,对AB段,有=+2a AB x AB,对BC段,有= +2a BC x BC,因为v C=v A,x AB=x BC,所以a AB=-a BC,即两段运动中加速度大小相等,方向相反, A正确;根据动量定理,对AB段,有F合t AB=m(v B-v A),对BC段,有F合't BC=m(v C-v B),因为两段运动中速度变化量大小相等,方向相反,合外力大小相等,方向相反,所以t AB=t BC,B正确;因为x AB=x BC,所以在两段运动中竖直方向的位移分量相等,故重力做功相等,C正确;物体在以上两段运动中动量变化量大小相等,方向相反,D错误.9.BCD [解析]子弹在水球中沿水平方向做匀减速直线运动,通过四个水球的平均速度不同,运动位移相同,则时间不等,由Δv=aΔt可得,子弹在每个水球中的速度变化不相同,由I=mat可得,每个水球对子弹的冲量不同,由ma·l=ΔE k可得,子弹在毎个水球中的动能变化相同,选项A错误,选项B、C、D正确.10.CD [解析]0~4s内,质点先做加速运动后做减速运动,由动量定理得I总=mv,由图像可得0~4s内合力的冲量为0,则4s末的速度恰减为0,选项A错误;0~1s内合力的冲量为I1=0.5N·s,则t=1s时质点的动量为0.5kg·m/s,选项B错误;由动量定理可得,在t=2s时质点速度最大,动能最大,选项C正确;1~3s内图像与时间轴所围的面积为0,F的冲量为0,选项D正确.11.BD [解析]v-t图线中线段AC∥BD,故两物体与水平面间的动摩擦因数相同,设动摩擦因数为μ,在a、b加速的过程中,由牛顿第二定律得F a-μm a g=m a a a,F b-μm b g=m b a b,解得F a=m a a a+μm a g,F b=m b a b+μm b g,由vt图像知,在a、b加速的过程中,a a>a b,若m a>m b,则F a>F b;整个运动过程中a、b的位移分别为x a=×2v0×2t0=2v0t0和x b=v0×3t0=v0t0,物体a克服摩擦力做功W fa=μm a gx a,物体b克服摩擦力做功W fb=μm b gx b,若m a>m b,则物体a克服摩擦力做功大于物体b克服摩擦力做功,选项A 错误,B正确.若m a<m b,则F a、F b的大小关系不确定;物体a所受摩擦力的冲量大小I a=μm a g×2t0,物体b所受摩擦力的冲量大小I b=μm b g×3t0,若m a<m b,则物体a所受摩擦力的冲量小于物体b所受摩擦力的冲量,选项C错误,D正确.12.BC [解析]物块从开始运动到返回底端的过程中重力的冲量大小I G=3mgt0,选项A 错误;设物块返回底端的速度为v,则有=,即v=,物块从开始运动到返回底端的过程中动量变化量大小Δp=mv0,选项B正确;由动量定理知,对上滑和下滑过程,分别有-(mg sinθ+μmg cosθ)·t0=-mv0和(mg sinθ-μmg cosθ)·2t0=mv0,联立可得sinθ=,选项C正确;在3t0时间内物块克服摩擦力做的功W f=m-mv2=m,选项D错误.13.(1)540N (2)22.5J[解析](1)重物自由下落,设落地前瞬间的速度为v1,有H=gt2,v1=gt,解得v1=3m/s设反弹瞬间速度为v2,有=2gh,解得v2=2m/s规定向上为正方向,由动量定理得(F-mg)t=mv2+mv1,解得F=540N(2)损失的机械能ΔE=m-m=22.5J.14.A [解析]设雨滴受到支持面的平均作用力为F,在Δt时间内有质量为Δm的雨水的速度由v=12m/s减为零.以向上为正方向,对这部分雨水,由动量定理得FΔt=0-(-Δmv)=Δmv,解得F=v,设水杯的横截面积为S,对水杯里的雨水,在Δt时间内水面上升Δh高度,有Δm=ρSΔh,F=ρSv,产生的压强p==ρv=0.15Pa,故A正确.课时作业(十八)A1.D [解析]小球下滑过程中,小球与槽组成的系统所受合外力不为零,系统动量不守恒,选项A错误;小球下滑过程中,小球的位移方向与槽对小球的支持力方向的夹角为钝角,故支持力做负功,选项B错误;刚开始时小球速度为零,重力的功率为零,当小球到达底端时,速度水平,与重力方向垂直,重力的功率为零,所以重力的功率先增大后减小,选项C错误;小球下滑过程中,地球、小球和槽组成的系统机械能守恒,选项D正确.2.D [解析]对于火箭和卫星组成的系统,在分离前后沿原运动方向上动量守恒,由动量守恒定律得(m1+m2)v0=m1v1+m2v2,解得v1=v0+(v0-v2),D正确.3.B [解析]小球1在桌面上滑动的过程,速度不变,与小球2碰撞过程,由动量守恒定律得m1v0=(m1+m2)v,解得v=2m/s,两球脱离桌面后做平抛运动,运动时间t==0.5s,水平位移x=vt=1m,选项B正确.4.C [解析]A、B两人及小车组成的系统受合外力为零,系统动量守恒,根据动量守恒定律得m A v A+m B v B+m车v车=0,若小车不动,则m A v A+m B v B=0,由于不知道A、B的质量关系,所以两人的速率不一定相等,故A错误;若小车向左运动,则A、B的动量之和必须向右,而A向右运动,B向左运动,所以A的动量一定比B的大,故B错误,C正确;若小车向右运动,则A、B的动量之和必须向左,而A向右运动,B向左运动,所以A的动量一定比B的小,故D错误.5.BD [解析]由图像可知,碰撞前A、B两球都做匀速直线运动,v a=m/s=-3m/s,v b=m/s=2m/s,碰撞后二者合在一起做匀速直线运动,v c=m/s=-1m/s,碰撞过程中动量守恒,即m A v a+m B v b=(m A+m B)v c,可解得m B=kg,选项B、D正确.6.BC [解析]碰撞的瞬间滑块甲和丙组成的系统动量守恒,滑块乙的速度在瞬间不变,以滑块甲的初速度方向为正方向,若碰后滑块甲和丙的速度分别变为v1和v2,由动量守恒定律得Mv=Mv1+mv2;若碰后滑块甲和丙的速度相同,由动量守恒定律得Mv=(M+m)v',故B、C正确.7.AC [解析]机车牵引力不变,脱钩后机车做加速运动,拖车做减速运动,拖车最后速度为0,对运动的整体,由动量守恒定律得2Mv0=Mv1+Mv2,当v1=15m/s时,v2=5m/s,选项A 正确,B错误;对系统,由动能定理得Fx1-f1x1-f2x2=ΔE k,因加速过程的位移大于减速过程的位移,即x1>x2,则动能增大,选项C正确.8.BC [解析]以人与两船组成的系统为研究对象,人在跳跃过程中系统总动量守恒,所以A、B两船(包括人)的动量大小之比总是1∶1,选项B正确;最终人在B船上,以系统为研究对象,在整个过程中,以A的速度方向为正方向,由动量守恒定律得mv A-v B=0,解得=,选项A错误;A的动能为E k A=,B(包括人)的动能为E k B=,则E k A∶E k B=3∶2,选项C正确,D错误.9.AD [解析]设碰后蓝壶的速度为v2,碰前红壶的速度v0=1.0m/s,碰后红壶的速度v1=0.2m/s,根据动量守恒定律得mv0=mv1+mv2,解得v2=0.8m/s,选项A正确;根据碰前红壶的速度图像可得红壶的加速度大小a==m/s2=0.2m/s2,碰后蓝壶减速到零需要的时间t==s=5s,碰后蓝壶运动图像与时间轴围成的面积表示走过的位移,x2=m=2m,选项B错误;碰撞过程两壶损失的动能为ΔE=m-m-m=3.04J,选项C错误;碰后红壶走过的位移为x1==0.1m,所以碰后红、蓝两壶所滑过的距离之比为1∶20,选项D正确.10.ABD [解析]当A、B、C三者的速度相等时,弹簧的弹性势能最大,对A、B、C三者组成的系统,由动量守恒定律得(m A+m B)v=(m A+m B+m C)v A,解得v A=2m/s,选项A正确;B、C碰撞时,B、C组成的系统动量守恒,有m B v=(m B+m C)v1,解得碰后瞬间两者的速度v1=m/s,碰后系统的机械能守恒,故弹簧的最大弹性势能为E p=(m B+m C)+m A v2-(m A+m B+m C)=J,选项B正确,C错误;由动量守恒定律得(m A+m B)v=m A v'A+(m B+m C)v'B,假设A向左运动,即v'A<0,则v'B>m/s,此时A、B、C的动能之和为E'k=m A v+(m B+m C)v>(m B+m C)v=J ,实际上系统的动能E k =(m B +m C )+m A v 2=J ,根据能量守恒定律可知E'k >E k 违反了能量守恒定律,是不可能的,选项D 正确.11.AC [解析]规定向右为正方向,碰撞前A 、B 两球的动量均为6kg ·m/s ,说明A 、B 两球的速度方向向右,两球质量关系为m B =2m A ,所以碰撞前v A >v B ,左方是A 球;碰撞后A 球的动量增量为-4kg ·m/s ,所以碰撞后A 球的动量是2kg ·m/s ;碰撞过程中系统总动量守恒,所以碰撞后B 球的动量是10kg ·m/s ,根据m B =2m A ,所以碰撞后A 、B 两球速度大小之比为2∶5,选项C 正确,D 错误.碰撞前系统总动能为+=+=,碰撞后系统动能为+=+=,则碰撞前后系统机械能不变,碰撞是弹性碰撞,选项A正确,B 错误.12.(1)1.6×104N ·s 1.6×105N (2)不会[解析](1)v 1=36km/h =10m/s取速度v 1的方向为正方向,由动量定理得-I 0=0-m 1v 1解得I 0=1.6×104N ·s由冲量定义有I 0=F 0t 1解得F 0=1.6×105N(2)设试验车和汽车碰撞后获得共同速度v ,由动量守恒定律得m 1v 1+m 2v 2=(m 1+m 2)v 对试验车,由动量定理得-Ft 2=m 1v-m 1v 1联立解得F=2.5×104N因F<F 0,故试验车的安全气囊不会爆开.13.D [解析]小球与小车组成的系统在水平方向上所受合外力为零,系统在水平方向上动量守恒,但系统整体所受合外力不为零,系统动量不守恒,故选项A 错误;系统在水平方向上动量守恒,以向右为正方向,在水平方向上,由动量守恒定律得mv-mv'=0,即m-m =0,解得小车的位移x=R ,故选项B 错误;小球与小车组成的系统在水平方向上动量守恒,类似于人船模型,小球离开小车时系统在水平方向上动量为零,小球与小车在水平方向上的速度为零,小球离开小车后做竖直上抛运动,故选项C 错误;小球第一次在车中运动的过程中,由动能定理得mg-W f =0,W f 为小球克服摩擦力做功大小,解得W f =mgh 0,即小球第一次在车中滚动损失的机械能为mgh 0,由于小球第二次在车中滚动时,对应位置处速度变小,因此小车对小球的弹力变小,摩擦力变小,克服摩擦力做功小于mgh 0,机械能损失小于mgh 0,因此小球再次离开小车时,能上升的最大高度大于h 0-h 0=h 0,而小于h 0,故选项D 正确.课时作业(十八)B 1.B [解析]两球组成的系统在水平方向上动量守恒,以向右为正方向,在水平方向,由动量守恒定律得mv-mv'=0,由机械能守恒定律得mv'2+mv 2=mgl ,联立解得v=,选项B正确.2.B [解析]A、B组成的系统在水平方向动量守恒,以B的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得m B v=(m A+m B)v',由机械能守恒定律得m B v2=(m A+m B)v'2+m B gh,联立解得h=0.10m,选项B正确.3.A [解析]最后滑块与子弹相对静止,根据动量守恒定律可知,两种情况下滑块和子弹的共同速度相等,根据能量守恒定律可知,两种情况下碰撞前后动能的减少量相等,产生的热量相等,而子弹相对滑块的位移大小不等,故滑块对子弹的阻力不一样大,A错误,D 正确;根据动能定理可知,滑块动能的增加量等于子弹对滑块做的功,所以两种情况下子弹对滑块做的功一样多,B正确;根据动量定理,两种情况滑块受到的冲量一样大,C正确.4.D [解析]根据动量守恒定律可得mv0=(m+m A)v,由图像可知v=1m/s,解得m A=2kg,选项A、B错误;0~2s内,A、B组成的系统损失的机械能ΔE损=m-(m A+m)v2=3J,选项D正确,C错误.5.BD [解析]斜劈和滑块组成的系统所受的合外力不为零,动量不守恒,选项A错误;斜劈和滑块组成的系统在水平方向上动量守恒,设滑块运动的位移为s1,斜劈运动的位移为s2,由动量守恒定律得ms1-Ms2=0,且s1+s2=L,解得s2=,选项B正确;斜劈的动量变化量应该与合外力的冲量大小相等,选项C错误;系统的机械能守恒,所以滑块克服支持力做的功等于斜劈增加的动能,选项D正确.6.BC [解析]以物体A、B和弹簧为系统,由动量守恒定律可知,第一种情况,有m1v=(m1+m2)v1,解得v1=v,第二种情况,有m2v=(m1+m2)v2,解得v2=v,由于m1<m2,所以v1<v2,选项A错误,B正确;根据能量守恒定律可知,第一种情况,有E p=m1v2-(m1+m2)=m1v2-(m1+m2)v2=v2,第二种情况,有E p=m2v2-(m1+m2)=m2v2-(m1+m2)v2=v2,选项C正确,D错误.7.BC [解析]系统满足动量守恒,系统总动量向左,最终小物块和木箱相对静止,两者以相同的速度一起向左运动,选项A错误;规定向左为正方向,由动量守恒定律得Mv0=(M+m)v,则最终系统的速度v=,方向向左,小物块和木箱组成的系统最终损失的机械能ΔE=M-(M+m)v2=,选项B正确;木箱速度水平向左、大小为时,有Mv0=Mv1+mv2,解得v2=,选项C正确;当木箱速度为v1=时,根据动量守恒定律得Mv0=Mv1+mv3,解得v3=,选项D错误.8.AD [解析]从图像可以看出,从0到t1的过程中,物块A的速度比物块B的大,弹簧被压缩,t1时刻两物块达到共同速度,此后物块A的速度比物块B的小,两者间距增大,弹簧的压缩量减小,所以t1时刻弹簧长度最短,选项A正确;t2时刻物块B的速度最大,此后物块B的速度减小,弹簧被拉伸,则t2时刻弹簧恢复原长,在t1~t2时间内,弹簧处于压缩状态,t2~t3时间内,弹簧处于拉伸状态,选项B错误;在0~t2时间内,弹簧对物块A冲量的大小为m1(v0+v3),选项C错误;对弹簧和两物块组成的系统,因合外力为零,故动量守恒,由动量守恒定律得m1v0=(m1+m2)v2=m2v1-m1v3,选项D正确.9.ABD [解析]物体A到达与物体B相距最近位置后继续前进,此后拉动物体B前进,物体A减速,物体B加速,达到共同速度时两者相距最远,此后物体A继续减速,物体B 加速,当两球再次相距最近时,物体A达到最小速度,物体B达到最大速度,两物体在水平方向上动量守恒,速度相同时保持稳定,一直向右前进,取向右为正方向,根据动量守恒定律和机械能守恒定律得m1v1=m1v'1+m2v2,m1=m1v+m2,解得v'1=v1,v2=v1,故物体B的最大速度为v1,物体A的最小速度为v1,当m1=m2时,物体A的最小速度是0,故A、D正确,C错误;若m1<m2,则v'1<0,可知在某段时间内物体A向左运动,选项B正确.10.(1)30N (2)不能[解析](1)小滑块从A到B过程中,由动能定理得-μmgL=m-m解得v B=2m/s从C到D过程中,由动能定理得-mgR=0-m解得R=0.2m在C点时,有F N-mg=m解得F N=30N由牛顿第三定律可得滑块经过C点时对轨道的压力大小为30N(2)滑块从D重新回到C过程,有mgR=m解得v C=2m/s滑块再次滑上AB时,若AB长度足够,则最终两者相对静止,此过程中滑块和轨道组成的系统动量守恒,有mv C=(M+m)v根据能量守恒定律得m=(M+m)v2+μmgs联立解得s=0.32m因为s<L=0.5m,故滑块不能从轨道上滑下.11.(1)4m/s (2)90J[解析](1)设与物块Q发生碰撞前物块P的速度大小为v0,碰后二者速度大小为v1,在D 点时速度大小为v2,则在D点,由牛顿第二定律得(m1+m2)g=(m1+m2)从B到D过程,由动能定理得-(m1+m2)g·2R=(m1+m2)-(m1+m2)解得v1==2m/sP、Q碰撞过程,由动量守恒定律得m1v0=(m1+m2)v1解得v0=4m/s.(2)对小物块P从释放点至运动到B点,由动能定理得W-μm1gL=m1-0解得W=90J故E p=W=90J.。
《全品高考复习方案》2020届高考物理一轮复习文档:第10单元 电磁感应 作业答案
课时作业(二十六)1.D [解析]励磁线圈A中的电流是恒定电流,产生稳恒磁场,穿过线圈B的磁通量不发生变化,不产生感应电流,D正确.2.D [解析]通电直导线周围磁场分布如图所示,根据楞次定律和安培定则判断,选项D正确.3.AC [解析]线框从图示位置释放后,先在重力作用下向下运动,穿过线框的磁通量不变,故不产生感应电流,一直只受到重力,因此线框做直线运动,A正确,B错误;线框自右向左移动时,穿过线框的磁通量先向外减小,再向里增加,根据楞次定律和安培定则可判断,线框中感应电流一直沿逆时针方向,C正确,D错误.4.B [解析]cd导线受到的安培力向下,由左手定则可判断,cd导线中电流方向是由c指向d,所以c点的电势高于d点的电势,故A错误;结合A的分析可知,ab棒中的电流由b流向a,因ab棒向左运动,由右手定则可判断,ab棒所处位置磁场方向竖直向上,则Ⅰ是S极,Ⅱ是N极,故B正确,C错误;根据楞次定律可判断,ab棒受到向右的安培力,故D错误.5.AD [解析]导体棒向左加速运动时,由右手定则可判断出,导体棒PQ中感应电流的方向从P到Q,PQ上半部分与R1构成闭合回路,流经R1的电流方向向上,选项A正确,选项C错误.PQ下半部分与R2构成闭合回路,流经R2的电流方向向上,选项D正确,选项B错误.6.D [解析]闭合S的瞬间,穿过B的磁通量没有变化,G中无感应电流,选项A、B错误.当闭合S后,若R接入电路的阻值增大,则A中电流减小,由右手螺旋定则知,穿过B的磁通量向下且减小,由楞次定律可判断,G中电流方向为b→a,故选项C错误,选项D正确.7.A [解析]A中感应电流方向为顺时针,由右手螺旋定则可判断,感应电流的磁场向里,由楞次定律可知,引起感应电流的磁场可能为向外增大或向里减小,若原磁场向外,则B中电流方向应为逆时针,由于B带负电,故B应顺时针转动且转速增大,若原磁场向里,则B中电流方向应为顺时针,B应逆时针转动且转速减小,又因为导体环A具有扩展趋势,则B应顺时针转动且转速增大,A正确.8.AB [解析]闭合开关S的瞬间,金属环中向左的磁通量增大,根据楞次定律可判断,从左侧看,环中产生沿顺时针方向的感应电流,A正确;由于电阻率ρ铜<ρ铝,先后放上用横截面积相等的铜和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环,铜环中产生的感应电流大于铝环中产生的感应电流,由安培力公式可知,铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力,B正确;若将金属环置于线圈右侧,则闭合开关S的瞬间,环将向右弹射,C错误;电池正、负极调换后,同理可以得出金属环仍能向左弹射,D错误.9.B [解析]导体棒MN向左运动时,由右手定则可判断,感应电流方向为MNdcM,而ab中的电流是由a到b的,即ab、cd中电流方向相反,则两导线相互排斥,故选项A、C错误;MN向右运动时,由右手定则可判断,cd中的感应电流由c到d,而ab中的电流是由a到b的,故两导线相互吸引,根据力的作用是相互的,可知这两个力大小相等,故选项B正确,选项D错误.10.BC [解析]由楞次定律可知,电路接通的瞬间,螺线管中的电流从无到有,穿过铜环的磁通量向左增大,从左往右看,铜环中产生顺时针方向的感应电流,铜环有收缩的趋势,选项A、D错误,选项B、C正确.11.A [解析]由安培定则可判断,螺线管中磁感线方向向上,金属棒ab、cd处的磁感线方向均向下,当滑动触头向左滑动时,螺线管中电流增大,因此磁场变强,即磁感应强度变大,回路中的磁通量增大,由楞次定律可判断,感应电流方向为a→c→d→b→a,由左手定则可判断,ab受到的安培力方向向左,cd受到的安培力方向向右,故ab向左运动,cd向右运动,A正确.12.ABC [解析]闭合或断开开关S的瞬间,线圈A中的电流发生变化,线圈A中产生感应电动势,故A、B正确;闭合开关S的瞬间,穿过线圈A的磁通量增加,根据安培定则可判断,A中产生的磁场方向向上,同时穿过线圈B的磁通量向上增大,根据楞次定律可判断,线圈B中感应电流的磁场方向向下,根据安培定则可判断,线圈B下端的电势高,电流能通过二极管M,不能通过二极管N,故C正确;结合对选项C的分析可知,S断开瞬间,穿过线圈B的磁通量向上减小,线圈B中产生的感应电流方向与S闭合瞬间线圈B中产生的感应电流方向相反,所以此时感应电流能通过二极管N,不能通过二极管M,故D错误.课时作业(二十七)1.C [解析]无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是电磁感应,故A错误;当给充电设备通以恒定直流电时,充电设备不会产生交变磁场,即不能正常充电,故B错误;接收线圈中交变电流的频率应与发射线圈中交变电流的频率相同,故C正确;被充电手机内部应该有一类似金属线圈的部件与手机电池相连,当有交变磁场时,产生感应电动势,故D错误.2.C [解析]金属探测器只能探测金属,不能用于食品生产,不能防止细小的沙石颗粒混入食品中,选项A错误;金属探测器探测金属时,被测金属中感应出涡流,选项B错误,C正确;探测过程中金属探测器应与被测物体相对运动,相对静止时无法得到探测结果,选项D错误.3.B [解析]当回路断开时,电流要立即减小到零,但由于线圈的自感现象,会产生感应电动势,该自感电动势较大,所以刘伟被“电”到,即刘伟有电击感是因为两手之间瞬间有高电压,选项A错误,B正确;因多用电表的表笔已经与被测线圈脱离,则多用电表不可能被烧坏,选项C 错误;实验过程中若李辉两手分别握住红、黑表笔的金属杆,则当多用电表表笔与线圈脱离后,在电表回路不会产生感应电动势,他不会受到电击,选项D 错误.4.B [解析] I 甲==··=,I 乙==·S ·=,所以I 乙=2I 甲,由于丙中磁通量始终E 甲R ΔB Δt S 21R Sk 2R E 乙R ΔB Δt 1R SkR 为零,故I 丙=0,只有B 正确.5.BC [解析] 磁场向右均匀增强,由楞次定律判断,电容器上极板带正电,故A 错误,B 正确;闭合线圈与阻值为r 的电阻形成闭合回路,线圈相当于电源,电容器两极板间的电压等于路端电压,线圈产生的感应电动势E=nS =nSk ,路端电压U=·r=,则电容器所ΔBΔt E 2r E 2带电荷量为Q=CU=,故C 正确,D 错误.nSkC26.AC [解析] 根据楞次定律可得,当磁感应强度均匀减小时,圆环和线框内产生的感应电流的磁场方向都与原磁场方向相同,即感应电流方向都为顺时针方向,A 正确,B 错误;设圆环半径为a ,则圆面积为S=πa 2,圆周长为L=2πa ,正方形面积为S'=2a 2,正方形周长为L'=4a ,因为磁感应强度是均匀减小的,故E=,所以圆环和正方形线框产生的感2ΔB ·S Δt 应电动势之比为==,两者的电阻之比为==,故电流之比为=×=×=,E E 'S S 'π2R R 'L L 'π22I I 'E R R 'E '22ππ22故C 正确,D 错误.7.AD [解析] 当θ=0时,杆在圆心位置,切割磁感线的有效长度等于圆环直径,杆产生的感应电动势为E=2Bav ,A 正确;当θ=时,杆切割磁感线的有效长度等于圆环半径,杆π3产生的感应电动势为E=Bav ,B 错误;当θ=0时,回路的总电阻R 1=(2a+πa )R 0,杆受的安培力F 1=BI 1l=B ··2a=,C 错误;当θ=时,回路的总电阻R 2=(a+πa )R 0,杆受的安2BavR 14B 2av (π+2)R 0π353培力F 2=BI 2l'=B ··a=,D 正确.Bav R 23B 2av (5π+3)R 08.BD [解析] 当S 闭合时,因二极管加上了反向电压,故L 1一直不亮,S 闭合时电流增大,线圈产生的自感电动势阻碍电流增大,故使得L 2逐渐变亮,选项B 正确,选项A 错误;当S 由闭合断开时,由于线圈产生的自感电动势阻碍电流的减小,故通过L 的电流要在L 2→L 1→D →L 之中形成新的回路,所以L 1突然变亮,然后逐渐变暗至熄灭,L 2缓慢熄灭,选项C 错误,选项D 正确.9.BCD [解析] 设甲、乙两线圈匝数分别为n 1、n 2,半径分别为r 1、r 2,导线横截面积为S',图甲中,设有界磁场的面积为S ,则线圈A 产生的电动势E A =n 1S ,电阻ΔB Δt R A =ρ,B 产生的电动势为E B =n 2S ,R B =ρ,因此==,电流之比为=·n 1·2πr 1S 'ΔB Δt n 2·2πr 2S 'E A E B n 1n 221I A I B E A E B =,A 错误,B 正确;图乙中,A 的电动势E'A =n 1π,B 的电动势E'B =n 2π,因此=R B R A 32ΔB Δt r 21ΔB Δt r 22E 'A E 'B ×=,电流之比=·=,C 、D 正确.214989I 'A I 'B E 'A E 'B R B R A 2310.(1) 方向从b 到a (2) nB 0πr 223Rt 0nB 0πr 22t 13Rt 02n 2B 20π2r 42t 19Rt 20[解析] (1)由图像可知,0~t 1时间内,有=|ΔB Δt |B 0t 0由法拉第电磁感应定律有E=n =n ·S |ΔΦΔt ||ΔBΔt |其中S=πr 22由闭合电路欧姆定律有I 1=E3R联立解得I 1=.nB 0πr 223Rt 0由楞次定律可判断,通过电阻R 1的电流方向为从b 到a.(2)通过电阻R 1的电荷量q=I 1t 1=nB 0πr 22t 13Rt 0电阻R 1上产生的热量Q=R 1t 1=.I 212n 2B 2π2r 42t 19Rt 2011.(1) (2) (3)Bdv 0R B 2d 2v 0mR B 2d 2(v 0-v )2R [解析] (1)感应电动势E=Bdv 0感应电流I=E R故I=Bdv 0R(2)安培力F=BId由牛顿第二定律得F=ma故a=B 2d 2v 0mR(3)金属杆切割磁感线的速度v'=v 0-v ,则感应电动势E=Bd (v 0-v )电功率P=E 2R故P=.B 2d 2(v 0-v )2R 专题训练(九)1.BD [解析] 由右手定则可判断,ab 中电流方向为a →b ,A 错误;导体棒ab 切割磁感线产生的感应电动势E=Blv ,ab 为电源,cd 间电阻R 为外电路负载,de 和cf 间电阻中无电流,de 和cf 两端无电压,因此cd 和fe 两端电压相等,即U=×R==1 V ,B 、D 正确,C E 2R Blv 2错误.2.A [解析] 棒摆到竖直位置时整根棒处在匀强磁场中,切割磁感线的长度为2a ,导体棒切割磁感线产生的感应电动势E=B 0·2a ·v',其中v'==,则E=B 0av ,外电路的总v A +v B 2v 2电阻R==,根据闭合电路欧姆定律得I=,则总电流I=,故A 、B 两端的电r ·r r +r r 2E R +r 2B 0av 3r 压U=IR=·=B 0av ,选项A 正确.2B 0av 3r r 2133.A [解析] ab 边切割磁感线产生的感应电动势为E=BLv=0.2 V ,线框中感应电流为I==0.5 A ,所以在0~5×10-2 s 内,a 、b 两点间的电势差为U 1=I ·R=0.15 V ;在5×10-E R 342~10×10-2 s 内,a 、b 两点间的电势差U 2=E=0.2 V ;在10×10-2~15×10-2 s 内,a 、b 两点间的电势差为U 3=I ·R=0.05 V ,选项A 正确.144.B [解析] 根据it 图像可知,在0~6 s 内,MN 边始终有大小恒定的电流通过,由F=BIl 可知,安培力的大小是恒定的,选项C 、D 错误;0~1 s 、3~5 s 内通过MN 的电流方向为N →M ,1~3 s 、5~6 s 内通过MN 的电流方向为M →N ,由左手定则可判断出MN 边所受的安培力方向,0~1 s 、3~5 s 内安培力方向向上,1~3 s 、5~6 s 内安培力方向向下,选项B 正确,A 错误.5.AD [解析] 运动的过程中切割的有效长度为L ,产生的电动势为E=BLv ,由图知,回路的周长与L 成正比,即s=kL ,设单位长度的电阻为R 0,总电阻为kLR 0,则电流I==,BLv kLR 0BvkR 0故A 正确,B 错误;导轨做匀速运动,所以合外力等于零,则F=F 安=BIL ,电流I 不变,切割的有效长度L 随时间均匀增大,故C 错误,D 正确.6.D [解析] 线框切割磁感线产生的感应电动势E=BLv ,设线框总电阻是R ,则感应电流I==,由图乙所示图像可知,感应电流先均匀变大,后均匀变小,由于B 、v 、R 是定值,故E R BLv R 有效切割长度L 应先变大后变小,且L 随时间均匀变化.闭合圆环匀速进入磁场时,有效长度L 先变大后变小,但L 随时间不是均匀变化,不符合题意,故A 错误;正方形线框进入磁场时,有效长度L 不变,感应电流不变,不符合题意,故B 错误;梯形线框匀速进入磁场时,有效长度L 先均匀增加,后不变,再均匀减小,不符合题意,故C 错误;三角形线框匀速进入磁场时,有效长度L 先增加后减小,且随时间均匀变化,符合题意,故D 正确.7.AD [解析] 在0~t 0时间内,由楞次定律可判断出感应电流方向为逆时针方向(为负值);在t 0~2t 0时间内,由楞次定律可判断出感应电流方向为顺时针方向(为正值),且大小为在0~t 0时间内产生的电流大小的2倍;在2t 0~3t 0时间内,由楞次定律可判断出感应电流方向为逆时针方向(为负值),且大小与在0~t 0时间内产生的感应电流大小相等.因此感应电流I 随时间t 的变化图线与选项A 中图像相符,选项A 正确,B 错误.在0~t 0时间内,ON 边虽然有电流但没有进入磁场区域,所受安培力为零;在t 0~2t 0时间内,感应电流大小为在2t 0~3t 0时间内产生的2倍,ON 边所受安培力为在2t 0~3t 0时间内的2倍,因此ON 边所受的安培力大小F 随时间t 的变化图线与选项D 中图像相符,选项C 错误,D 正确.8.AC [解析] 由右手定则可判断,圆环中心为电源的正极、圆环边缘为电源的负极,因此通过R 1的电流方向为自下而上,选项A 正确;由题意可知,始终有长度为r 的辐条在转动切割磁感线,因此感应电动势大小为Br 2ω,选项B 错误;由图可知,在磁场内部的半12根辐条相当于电源,磁场外部的半根辐条与R 1并联,因此理想电压表的示数为Br 2ω,选16项C 正确;理想电流表的示数为,选项D 错误.Br 2ω3R 9.(1)0.4 A 方向从b 到a (2)1.5×10-3 C (3)1.6×10-2 J[解析] (1)0~内,感应电动势大小E 1=n ==8 V T 4ΔΦ1Δt 14nB 1S T 电流大小I 1==0.4 AE 1R 0+r 由楞次定律可判断,电流方向为从b 到a.(2)~内,感应电流大小I 2=0.2 AT 4T 2流过电阻R 0的电荷量q=I 1+I 2=1.5×10-3 C .T 4T 4(3)一个周期内电阻R 0上产生的热量Q=R 0+R 0=1.6×10-2 J .I 21T 2I 22T 210.(1)竖直向下 (2)0.4 V (3)1 m/s[解析] (1)带负电的微粒受到重力和电场力的作用而处于静止状态,因为重力竖直向下,所以电场力竖直向上,故M 板带正电.ab 棒向右做切割磁感线运动产生感应电动势,等效于电源,感应电流方向由b 流向a ,由右手定则可判断,磁场方向竖直向下.(2)微粒受到重力和电场力的作用而处于静止状态,根据平衡条件得mg=E|q|又E=U MN d所以U MN ==0.1 Vmgd|q |R 3两端电压与电容器两端电压相等,由欧姆定律得通过R 3的电流为I==0.05 AU MNR 3则ab 棒两端的电压为U ab =U MN +I =0.4 V .R 1R 2R 1+R 2(3)设金属棒ab 运动的速度为v ,由法拉第电磁感应定律得感应电动势E 感=Blv 由闭合电路欧姆定律得E 感=U ab +Ir=0.5 V联立解得v=1 m/s .专题训练(十)A1.BD [解析] 金属杆ab 做加速度减小的加速运动,根据能量守恒定律可知,恒力F 做的功等于杆增加的动能和电路中产生的电能.电阻消耗的功率等于电路中产生电能的功率,不等于恒力F 的功率,故A 错误;电阻消耗的功率等于克服安培力做功的功率,等于电路的电功率iE ,故B 、D 正确,C 错误.2.C [解析] 根据能量守恒定律,外力做的功等于电路中产生的电能,设线框切割磁感线的有效长度为l ,则外力对线框做的功W=·,而R=,联立得W=,因B 2l 2v 2R l v ρ·4l S B 2l 2vS 4ρS a ∶S b =4∶1,l a ∶l b =1∶2,故W a ∶W b =1∶1,选项C 正确.3.BD [解析] ab 边刚越过GH 进入磁场区域Ⅰ时,感应电动势E 1=BLv 1,电流I 1==,线E 1R BLv 1R 框做匀速运动,所以有mg sin θ=BI 1L=,当ab 边刚越过JP 时,感应电动势E 2=2BLv 1,B 2L 2v 1R 电流I 2==,根据牛顿第二定律得2BI 2L-mg sin θ=ma ,联立解得a=3g sin θ,故A 错E 2R 2BLv 1R 误;当加速度a=0时,以速度v 2做匀速直线运动,即mg sin θ=,所以v 1∶v 2=4∶1,故4B 2L 2v 2R B 正确;从t 1时刻到t 2时刻的过程中,根据能量守恒定律,导线框克服安培力做的功等于重力势能和动能的减少量之和,即克服安培力做功W=+,克服安3mgL sin θ2m (v 21-v 22)2培力做的功等于产生的电能,故C 错误,D 正确.4.D [解析] 根据能量守恒定律,从cd 边刚进入磁场到cd 边刚穿出磁场的过程中,动能变化量为0,重力势能转化为线圈进入磁场的过程中产生的热量,Q=mgd ,cd 边刚进入磁场时速度为v 0,cd 边刚离开磁场时速度也为v 0,所以线圈进入和穿出磁场的过程中产生的热量相等,则线圈从cd 边进入磁场到ab 边离开磁场的过程中产生的热量Q'=2mgd ,感应电流做的功为2mgd ,故A 、B 错误.因为线圈进磁场时要减速运动,全部进入磁场后做匀加速运动,若线圈进入磁场过程一直做减速运动,则刚全部进入磁场的瞬间速度最小,设线圈的最小速度为v ,线圈从开始下落到线圈刚完全进入磁场的过程,根据能量守恒定律得mg (h+L )=Q+m ,Q=mgd ,则线圈的最小速度为v m =12v 2m ,故C 错误.线圈可能先做减速运动,在完全进入磁场前已做匀速运动,则2g (ℎ+L -d )其做匀速运动时的速度最小,有mg=BIL=BL ,则最小速度v m =,故D 正确.BLv m R mgRB 2L 25.AB [解析] 导体棒ab 匀速上升,受力平衡,cd 棒静止,受力也平衡,对于两棒组成的整体,合外力为零,根据平衡条件可得,ab 棒受到的拉力F=2mg=0.2 N ,故A 正确;cd 棒受到的安培力F 安=BIL=,cd 棒静止,处于平衡状态,由平衡条件得=mg ,解得v=2B 2L 2v 2R B 2L 2v2R m/s ,故B 正确;在2 s 内,电路产生的电能Q=t=t=×2 J =0.4 J ,故C E 22R (BLv )22R (0.5×0.2×2)22×0.1错误;在2 s 内拉力做的功为W=Fvt=0.2×2×2 J =0.8 J ,故D 错误.6.D [解析] 根据E=BLv ,则电压表读数为U=,解得v=,选项A 错误;电阻RER R +r U (R +r )BLR 产生焦耳热的功率为P R =,选项B 错误;金属条经过磁场区域受到的安培力大小为U 2R F=BIL=,选项C 错误;每根金属条经过磁场区域的全过程中克服安培力做功为BLURW=Fd=,选项D 正确.BLUd R 7.(1)0.5 m (2)0.64 J (3)0.8 C[解析] (1)线框在磁场中匀速运动,有F 安=FF 安=BIL ,I=,E=BLv 1E R 联立解得v 1==2 m/sFRB 2L 2由动能定理得FD=m 12v 21解得D=0.5 m(2)由能量守恒定律可知Q=2Fd=2×0.8×0.4 J =0.64 J(3)根据q=可得q== C =0.8 CΔΦR BΔS R 0.5×0.420.18.(1)0.3 m (2)1.05 J[解析] (1)在0.3~0.6 s 内通过金属棒的电荷量是q 1=I 1t 1=BLvt 1R +r在0~0.3 s 内通过金属棒的电荷量q 2==ΔΦR +r BLx 2R +r由题意知=q 1q 232解得x 2=0.3 m .(2)金属棒在0~0.6 s 内通过的总位移为x=x 1+x 2=vt 1+x 2=0.75 m根据能量守恒定律得Mgx-mgx sin θ=(M+m )v 2+Q12解得Q=3.15 J由于金属棒与电阻R 串联,电流相等,根据焦耳定律Q=I 2Rt 知,它们产生的热量与电阻成正比,所以金属棒在0~0.6 s 内产生的热量Q r =Q=1.05 J .rR +r 9.(1) B 2L 22gr 1M (R 1+R 2)(2)BLq -3mgr 2-2gr 1B 2L 2q 22M(3)-2gr 1m M 6gr 2[解析] (1)对b 从开始至滑上水平导轨过程,由机械能守恒定律得M =Mgr 112v 2b 1解得v b 1=2gr 1b 刚滑上水平导轨时加速度最大,此时E=BLv b 1,I=ER 1+R 2由牛顿第二定律得F 安=BIL=Ma解得a=B 2L 22gr 1M (R 1+R 2)(2)在整个过程中,由动量定理得-B Lt=Mv b 2-Mv b 1I 即-BLq=Mv b 2-Mv b 1解得v b 2=-2gr 1BLqM 根据牛顿第三定律,a 在最高点时轨道对其支持力F N =F'N =mg由牛顿第二定律得mg+F N =m v 2a 1r 2解得v a 1=2gr 2对a 、b 组成的系统,由能量守恒定律得Mgr 1=M +m +2mgr 2+Q 12v 2b 212v 2a 1解得Q=BLq -3mgr 2-2gr 1B 2L 2q 22M(3)a 从右端半圆导轨最低点到最高点过程中,由能量守恒定律得2mgr 2=m -m 12v 2a 212v 2a 1解得v a 2=6gr 2从b 刚滑上水平导轨至a 滑到右端半圆导轨最低点的过程中,由动量守恒定律得Mv b 1=Mv b 3+mv a 2解得v b 3=-2gr 1m M 6gr 2专题训练(十)B1.ABC [解析] 由右手定则可判断,当金属杆滑动时产生逆时针方向的电流,通过R 的感应电流的方向为由a 到d ,故A 正确;金属杆PQ 切割磁感线产生的感应电动势的大小为E=Blv=1.0×1×2 V =2 V ,故B 正确;在整个回路中产生的感应电流为I==0.5 A ,则ER +r 安培力F 安=BIl=0.5 N ,故C 正确;金属杆PQ 在外力F 作用下在粗糙导轨上以速度v 向右匀速滑动,外力F 做功大小等于电路产生的焦耳热和导轨与金属杆之间因摩擦产生的热量之和,故D 错误.2.B [解析] 根据E=BLv ,I=,F=BIL ,v=at 以及F 拉-F=ma 可知,线框受到的水平外力是变ER 力,且出磁场时比进磁场时要大,故出磁场时外力做功比进入磁场时外力做功多,故选项A 、D 错误;线框做匀加速直线运动,由图像及匀加速直线运动规律,结合电流与速度的关系可知,线框边长与磁场宽度之比为3∶8,出磁场的时间不是进入磁场时的一半,故选项B 正确,选项C 错误.3.C [解析] 速度达到最大值v m 前,金属棒做加速度减小的加速运动,故相同时间内速度的增加量减小,所以t=时,金属棒的速度大于,故A 错误;由能量守恒定律可知, T 2v m 20~T 的时间内,金属棒机械能的减小量等于R 上产生的焦耳热和金属棒与导轨间摩擦生热之和,故B 错误;0~内金属棒的位移小于~T 内金属棒的位移,金属棒做加速运动,T 2T 2所受的安培力增大,所以~T 内金属棒克服安培力做功更多,产生的电能更多,电阻R 上T 2产生的焦耳热更多,故C 正确;~T 内的位移比0~内的位移大,故~T 内克服滑动摩擦T 2T 2T 2力做功更多,由功能关系得,~T 内金属棒机械能的减少量更多,故D 错误.T 24.C [解析] 由右手定则可判断,金属杆中感应电流方向由b 指向a ,由左手定则知,金属杆所受的安培力沿轨道向上,A 、B 错误;总电阻为R 总=,I=,当达到最大速R 1R R 1+R BLvR 总度时,金属杆受力平衡,有mg sin θ=BIL=·(R 1+R ),变形得=·+,B 2L 2v mR 1R 1v m B 2L 2mg sin θ1R B 2L 2mgR 1sin θ根据图像可得=k= s ·m -1·Ω,=b=0.5 s ·m -1,解得杆的质量m=0.1 kg ,B 2L 2mg sin θ3-0.55-0B 2L 2mgR 1sin θ定值电阻R 1=1 Ω,C 正确.5.AD [解析] 圆环向下切割磁感线,由右手定则可判断,圆环中感应电流的方向为顺时针方向(俯视),A 正确;由左手定则可判断,圆环受的安培力向上,B 错误;圆环中感应电动势为E=B ·2πR ·v ,感应电流I=,电阻R'=ρ=,解得I=,圆环受的安培力ER '2πR πr 22Rρr 2Bπvr 2ρF=BI ·2πR=,圆环的加速度a==g-,圆环的质量m=d ·2πR ·πr 2,2B 2π2vRr 2ρmg -F m 2B 2π2vRr 2mρ解得加速度a=g-,C 错误;当mg=F 时,加速度a=0,速度最大,为v m =,D 正确.B 2v ρd ρdg B 26.BC [解析] 初始时刻,cd 边速度为v 0,若此时所受重力不大于安培力,则产生的感应电动势最大,为E=BLv 0,感应电流I==,cd 边所受安培力的大小F=BIL=,A 错E R BLv 0R B 2L 2v 0R 误,B 正确;由能量守恒定律得m +mgh=Q+E p ,cd 边第一次到达最下端的时刻,两根弹12v 20簧具有的弹性势能总量为E p =m -Q+mgh ,大于m -Q ,C 正确;cd 边最后静止在初始12v 2012v 20位置下方,重力做的功大于克服弹簧弹力做的功,由能量守恒定律可知,线框的动能和减少的重力势能转化为焦耳热及弹簧的弹性势能,因减少的重力势能大于增加的弹性势能,所以热量应大于m ,故D 错误.12v 207.(1) (2)1259112[解析] (1)金属棒匀速运动时,根据平衡条件第一种情况,有mg sin θ-m 0g=BI 1L=B 2L 2v 1R 第二种情况,有mg sin θ=BI 2L=B 2L 2v 2R 由题意知=4mm 0联立解得=.v 1v 212(2)第一次下滑至MN 位置的过程中,根据动能定理得mgh-m 0g -W 1=(m+m 0)ℎsin30°12v 21第二次下滑至MN 位置的过程中,根据动能定理得mgh-W 2=m 12v 22两次运动过程中,电阻R 产生的热量之比为==.Q 1Q 2W 1W 2591128.8.15 m/s 1.85 m/s [解析] 设某一时刻t ,金属杆甲、乙之间的距离为x ,速度分别为v 1和v 2,经过很短的时间Δt ,杆甲移动距离为v 1Δt ,杆乙移动距离为v 2Δt ,回路面积改变ΔS=l [(x-v 2Δt )+v 1Δt ]-lx=l (v 1-v 2)Δt由法拉第电磁感应定律得,回路中的感应电动势E=B =Bl (v 1-v 2)ΔS Δt 回路中的电流i=E2R对金属杆甲,由牛顿第二定律得F-Bli=ma由于作用于金属杆甲和金属杆乙的安培力总是大小相等、方向相反,所以两杆的总动量(t=0时为0)等于外力F 的冲量,即Ft=mv 1+mv 2联立解得v 1=8.15 m/s ,v 2=1.85 m/s .9.(1)5 m/s (2)1.25 J (3)1.25 N[解析] (1)在安培力作用下,b 棒做减速运动,c 棒做加速运动,当两棒速度相等时,c 棒达到最大速度.以两棒为研究对象,根据动量守恒定律得m b v 0=(m b +m c )v解得c 棒的最大速度为v=v 0=v 0=5 m/s .m b m b +m c 12(2)从b 棒开始运动到两棒速度相等的过程中,系统减少的动能转化为电能,两棒中产生的总热量为Q=m b -(m b +m c )v 2=2.5 J12v 2012因为R b =R c ,所以c 棒从开始至达到最大速度过程产生的焦耳热为Q c ==1.25 JQ 2(3)设c 棒沿半圆轨道滑到最高点时的速度为v',从最低点上升到最高点的过程,由机械能守恒定律得m c v 2-m c v'2=m c g ·2R1212解得v'=3 m/s在最高点,设轨道对c 棒的弹力为F ,由牛顿第二定律得m c g+F=m c v '2R解得F=1.25 N由牛顿第三定律得,在最高点时c 棒对轨道的压力为1.25 N ,方向竖直向上.。
《全品高考复习方案》2020届高考物理一轮复习文档:第7单元 静电场 作业答案
课时作业(十九)1.A[解析]微粒处于静止状态,受力平衡,说明库仑力和万有引力大小相等,方向相反,由于库仑力与万有引力都与距离的二次方成反比,所以微粒的高度改变对库仑力和万有引力的二力平衡没有影响,微粒将做匀速直线运动,A正确,B错误;星球对微粒的万有引力向下,库仑力向上,微粒远离星球时,万有引力对微粒做负功,库仑力对微粒做正功,C、D错误.2.C[解析]甲图中,与点电荷等距的a、b两点电场强度大小相同,方向不相反,选项A 错误;乙图中,根据电场线的疏密及对称性可判断,a、b两点的电场强度大小相等,方向相同,选项B错误;丙图中,两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点电场强度大小相同,方向相反,选项C正确;丁图中,根据电场线的疏密可判断,b点的电场强度大于a点的电场强度,选项D错误.3.AC[解析]根据粒子的运动轨迹及电场线的方向可知,粒子带正电,故A正确;从M点到N点,静电力方向与速度方向成锐角,电场力做正功,电势能减小,电势降低,故B、D错误;电场线密的地方电场强度大,电场线疏的地方电场强度小,所以粒子在N点时受力大,加速度大,故C正确.4.A[解析]由微粒的v t图像可知,带负电的微粒在电场中做加速度逐渐增大的减速运动,故顺着电场线运动,且场强增大,只有A正确.5.B[解析]点电荷在a点产生的电场强度方向水平向右,大小为E a=k,与电场E叠加后,合场强斜向右上方,合场强不为零,故试探电荷受力不平衡,A错误;点电荷在b点产生的电场强度方向竖直向下,大小为E b=k,与电场E叠加后,合场强为零,试探电荷受力平衡,B正确;在c点的合场强方向斜向左上方,合场强不为零,试探电荷受力不平衡,C错误;在d点的合场强方向竖直向上,合场强不为零,试探电荷受力不平衡,D错误.6.B[解析]设正方形顶点到中心的距离为r,根据点电荷的电场强度公式E=k,结合矢量合成法则可知,A选项中电场强度E A=0,B选项中电场强度E B=2k,C选项中电场强度E C=k,D选项中电场强度E D=k,B正确.7.C[解析]在P点处的小球的电荷量没换成-2q之前,小球均匀分布在半径为R的圆周上,圆心O处的场强为0,P点处的小球的电荷量换成-2q后,O点的电场强度为带电荷量为-2q的小球和处于与P点对称的位置的带电荷量为q的小球在O点产生的电场强度的矢量和,所以E O=+=,故C正确.8.D[解析]对c小球受力分析可知,a、b小球只有带同种电荷才能使c小球受力平衡,对b小球受力分析可知,b、c小球只有带异种电荷才能使b小球受力平衡,故A、B错误;对c小球受力分析,由平衡条件,可得k sin60°=k sin30°,又r ac∶r bc=1∶,解得q a∶q b=∶9,故C错误,D正确.9.C[解析]对P球受力分析,根据共点力平衡条件得,细线的拉力大小T==2mg,静电力大小F==mg,A、B错误;剪断左侧细线的瞬间,P球受到的重力和静电力不变,因此两力的合力与剪断细线前细线的拉力等大反向,根据牛顿第二定律得P球的加速度大小为2g,C正确;当两球间的静电力消失时,Q球开始做圆周运动,将重力沿细线方向和垂直于细线方向分解,由重力沿垂直于细线方向的分力产生加速度,根据牛顿第二定律得a=g,D错误.10.(1)-7.5×10-4C(2)m/s2斜向左下方且与水平方向成37°角[解析](1)物体向右匀速运动,则电场力与摩擦力大小相等,方向相反,因摩擦力方向向左,故电场力方向向右,而电场方向向左,则物体带负电.由Eq=μmg解得q==7.5×10-4C.(2)设电场方向与水平方向的夹角为θ,由牛顿第二定律得Eq cosθ-μ(mg-qE sinθ)=ma解得a=(cosθ+μsinθ)-μg由数学知识可知,当θ=37°时,cosθ+μsinθ有极大值,此时a=m/s2即电场方向与水平方向的夹角为37°斜向左下时,加速度有最大值,为a=m/s2. 11.D[解析]a带正电,受到的电场力水平向左,b带负电,受到的电场力水平向右.以整体为研究对象,整体所受的电场力大小为2qE,方向水平向左,受力分析如图所示,则上面悬挂a的细线应向左偏转,设上面的细线与竖直方向的夹角为α,由平衡条件得tanα==;以b球为研究对象,设a、b间的细线与竖直方向的夹角为β,由平衡条件得tanβ=,可得α=β,根据几何知识可知,b球应在悬点的正下方,故D正确,A、B、C错误.13.(1)(2)3(mg+qE)[解析](1)从A到B过程,由动能定理得mgr=mv2-0在B点时,由牛顿第二定律得qE-mg=m联立解得E=因为O点固定的是点电荷-Q,由E=k可知,等势面上各处的场强大小均相等,故AB弧中点处的电场强度为E=(2)设小球到达B点时的速度为v,由动能定理得(mg+qE)r=mv2设在B点处环对小球的弹力为F N,由牛顿第二定律得F N-mg-qE=m联立解得F N=3(mg+qE)由牛顿第三定律知,小球在B点对环的压力大小为F'N=F N=3(mg+qE)课时作业(二十)1.D[解析]正点电荷所受的电场力与电场强度方向相同,负点电荷所受的电场力与电场强度方向相反,故A错误;电势差是利用比值法定义的,电势差U AB与静电力做功、移动电荷的电荷量无关,故B错误;E=中d是两点沿电场方向的距离,只适用于匀强电场,而匀强电场的电场强度处处相同,场强与d无关,故C错误;根据公式W AB=qU AB 知,W AB>0,q>0,则U AB>0,所以A点的电势高于B点的电势,故D正确.2.BD[解析]电场线和等势面垂直,电场强度的方向沿电场线的切线方向,所以A点的电场强度方向不是沿等势面上A点的切线方向,故A错误;A点的电势高于C点的电势,根据E p=qφ知,负电荷在A点的电势能比在C点的电势能小,故B正确;A点的电势高于C点的电势,沿电场线方向电势逐渐降低,可知电场线方向大致向左,所以正电荷从A点到C点,电场力做正功,故C错误;A、B两点处于同一等势面上,电势相等,所以将电荷从A点移到B点,电场力不做功,故D正确.3.D[解析]由于带电粒子只受电场力的作用,而且运动过程中电势能逐渐减少,可判断电场力做正功,即电场力方向与粒子速度方向夹角为锐角,且电场力方向沿着电场线指向轨迹凹侧,故D正确.4.C[解析]由于A、C之间的电场线比C、B之间的电场线密,相等距离之间的电势差较大,即U AC>U CB,所以φA-φC>φC-φB,可得φC<,即φC<10V,选项C正确.5.AC[解析]质子从A点运动至C点,电势能减少了E p,从C点运动到B点,电势能增加了E p,可知A、B两点电势相等.如果是匀强电场,AB连线是等势线,匀强电场垂直于AB,由于质子先从A点运动至C点,电势能减少,所以A点电势大于C点电势,沿着电场线电势降低,所以电场方向垂直于AB由O点指向C点,选项A正确;如果是位于O点的正点电荷形成的电场,则A点电势等于C点电势,选项B错误;如果是位于D点的正点电荷形成的电场,则符合题意,选项C正确,选项D错误.6.A[解析]等量异种点电荷的电场的分布具有一定的对称性,M、N两点的电场强度相同,故同一个试探电荷在M、N两点所受的电场力相同,A正确;在两电荷连线的垂直平分线的两侧,正电荷一边的电势要高于负电荷一边的电势,故M点的电势高于N点的电势,B错误;将带正电的试探电荷从M点沿直线移到N点的过程中,电场力一直做正功,故电势能一直减小,C错误;等量异种点电荷连线的中垂线是一条等势线,在移动-Q前,O 点的电势为零,将-Q移到P点,其他点在空间的位置不变,此时两个电荷连线的中点在O 点的左侧,O点的电势变为负值,故O点的电势降低,D错误.7.D[解析]根据v-t图像可知,物块在B点的加速度最大,为2m/s2,所受的电场力最大,为2N,根据E=知,B点的场强最大,为1N/C,故A错误;根据两个等量正点电荷连线中垂线上电场强度方向由O点沿中垂线指向外侧,可知由C点到A点的过程中,电势逐渐降低,物块的电势能逐渐减小,故B错误;根据动能定理得qU AB=m-m,解得U AB=-5V,故C错误;因qU CB=m-0=8J,qU BA=m-m=10J,则U CB<U BA,故D正确.8.AD[解析]两点电荷在b点产生的电场的场强大小相等,均为E a=k,方向互相垂直,合场强E=E a=,选项A正确;等量同种点电荷连线的中垂线不在同一等势面上,B 错误;沿中垂线向外,电势降低,因此ac中点的电势不是最低,选项C错误;在b点从静止释放的电子在电场力作用下先向ac中点加速,过ac中点后向d减速,由对称性可知,到达d点时速度为零,选项D正确.9.BD[解析]在实线位置和虚线位置,A、B两球电势能之和相同,则由实线位置到虚线位置,两球电势能变化量绝对值相等,电场力做功绝对值相等,而A球初、末位置的电势差大于B球初、末位置的电势差,由W=qU可知,A球所带电荷量绝对值比B球的小,故A错误,B正确;由于两球的电性未知,不能确定电场力做功的正负,电场力可能对A球做正功,对B球做负功,也可能对A球做负功,对B球做正功,故C错误,D正确.10.A[解析]由图像可知,距离球心R处的场强为E0,根据点电荷场强公式得E0=,解得球壳带电荷量Q=,则均匀带电球壳带电密度为=,选项A正确;根据点电荷场强公式有E0=,解得r=R,选项B错误;由题意可知,在x轴上各点中,在0~R范围内各点的电势均相同,球面与球心间的电势差为零,选项C、D错误.11.BC[解析]小球的重力不计,只受到电场力与恒力F而做匀速直线运动,有qE=F,则场强E=,故A错误;A、B两点的电势差为U AB=-Ed cosθ=-,故B正确;带电小球由A运动至B过程中,恒力做功为W=Fd cosθ,根据功能关系可知,电势能增加了Fd cosθ,故C正确;小球所受的电场力恒定不变,若带电小球由B向A做匀速直线运动,则F大小、方向均不变,故D错误.12.(1)mg+(2)φ+[解析](1)物块在A点受到点电荷的库仑力F=由几何关系可知P、A间的距离r=设物块在A点时受到轨道的支持力大小为F N,由平衡条件得F N-mg-F sin60°=0解得F N=mg+.(2)设点电荷产生的电场在B点的电势为φB,由动能定理得q(φ-φB)=mv2-m解得φB=φ+.13.(1)mg+m(2)(3)[解析](1)小球经B点时,在竖直方向上,有F-mg=m由牛顿第三定律可知,小球对细杆的拉力大小F'=F=mg+m.(2)O点电势为零,而OB在M、N连线的垂直平分线上,故B点的电势φB=0 对小球从A点运动到B点的过程,由动能定理得mgL+q(φA-φB)=mv2解得φA=.(3)由电场的对称性可得φC=-φA,所以U AC=2φA对小球从A点运动到C点的过程,由动能定理得qU AC=m解得v C=.课时作业(二十一)1.A[解析]插入一个带有一定厚度的金属板,相当于极板间的距离变小,根据电容的决定式C=,可知电容增大,又因电势差不变,则由Q=CU知,电容器的电荷量增大,电路中流过逆时针方向的短暂电流,故A正确,B错误;电势差不变,d减小,则电场强度增大,带电液滴所受的电场力增大,使带电液滴向上做加速运动,故C、D错误.2.A[解析]当用带电玻璃棒与电容器a板接触时,由于静电感应,在b板感应出等量的异种电荷,从而使电容器带电,故选项A正确;根据电容的决定式C=,将电容器b板向上平移,即正对面积S减小,则电容C减小,根据C=可知,电荷量Q不变,则电压U增大,静电计指针的张角变大,故选项B错误;根据电容的决定式C=,只在极板间插入有机玻璃板,则介电常数εr增大,则电容C增大,根据C=可知,电荷量Q不变,则电压U 减小,静电计指针的张角减小,故选项C错误;根据C=可知,电荷量Q增大,则电压U也会增大,电容C不变,故选项D错误.3.C[解析]带电小球在电容器中处于平衡时,由平衡条件得tanθ=,当开关S断开时,电容器两极板上的电荷量Q不变,由C=,U=,E=,可知E=,故增大或减小两极板间的距离d,电容器两极板间的电场强度不变,θ不变,选项A、B错误;当开关S闭合时,因为两极板间的电压U不变,由E=可知,减小两极板间的距离d,E增大,θ变大,选项C 正确,D错误.4.C[解析]当负极板右移时,两板之间的距离d减小,由C=可知,C与x的关系图像不是一次函数图像,故A错误;由U=可知,U=Q,则E=,故E与两板之间的距离d(或x)无关,故B错误;因负极板接地,设P点原来与负极板之间的距离为l,则P点的电势φ=E(l-x),故C正确;电势能E p=φq=Eq(l-x),不可能为水平线,故D错误.5.D[解析]刚开始时粒子做匀速直线运动,有mg=qE=q,由受力分析可知,粒子在竖直方向上合力为零,如图所示,若平行金属板顺时针旋转θ角,因q cosθ=q cosθ=q=mg,所以粒子是否做直线运动与旋转角度大小无关,根据受力分析可知,电场力做正功,粒子的电势能逐渐减少,粒子做匀加速直线运动;同理,若平行金属板逆时针旋转θ角,则粒子电势能逐渐增加,粒子做匀减速直线运动,故选项A、B、C错误,选项D正确.6.BD[解析]在粒子刚好到达N板的过程中,由动能定理得-qEd=0-m,解得d=,设带电粒子离开M板的最远距离为x,若使初速度减小为原来的,则x=,A错误;若使M、N间的电压提高到原来的2倍,则电场强度变为原来的2倍,x=,B 正确;若使M、N间的电压提高到原来的4倍,则电场强度变为原来的4倍,x=,C错误;若使初速度和M、N间的电压都减小为原来的,则电场强度变为原来的,x=,D正确.7.B[解析]点电荷受到重力、电场力作用,所以加速度a=,选项A错误;设点电荷的运动时间为t,根据运动独立性,在水平方向,有=·t2,解得t=,选项B正确;下降的高度y=gt2=,选项C错误;电场力所做的功W=,选项D错误.8.D[解析]粒子在加速电场中运动时,有U1q=m,在偏转电场中运动时,有x=v0t,y=·t2,解得x2=,若保持U2和平行板间距不变,减小U1,则x减小,选项A错误;若保持U1和平行板间距不变,增大U2,则x减小,选项B错误;若保持U1、U2和下板的位置不变,向下平移上板,则d减小,x减小,选项C错误;保持U1、U2和下板位置不变,向上平移上板,则d变大,x变大,故选项D正确.9.BD[解析]微粒a向下加速运动,微粒b向上加速运动,在某时刻t,a、b经过电容器两极板间下半区域的同一水平面,可知a的加速度大于b的加速度,即a a>a b,对微粒a,由牛顿第二定律得qE=m a a a,对微粒b,由牛顿第二定律得qE=m b a b,联立解得>,可得出a的质量比b的小,选项A错误;在a、b两微粒运动过程中,a微粒所受的合外力大小等于b微粒的,a微粒的位移大于b微粒的,根据动能定理可知,在t时刻,a的动能比b 的大,选项B正确;由于在t时刻两微粒经过同一水平面,电势相等,电荷量大小相等,符号相反,所以在t时刻,a和b的电势能不等,选项C错误;由于a微粒受到的电场力(合外力)大小等于b微粒受到的电场力(合外力)大小,根据动量定理可知,在t时刻,a微粒的动量与b微粒的动量大小相等,选项D正确.10.D[解析]根据两微粒的运动轨迹可知,二者所受的电场力方向相反,而电场强度的方向相同,因此两微粒的电性相反,故A正确;若两微粒的初速度相同,根据平抛运动的规律可知,它们在水平方向上做匀速运动,因此到达金属网所用的时间相同,故B正确;根据运动学公式,在竖直方向有d=at2=,若不改变其他物理量,仅将E1和d1同时减半,则两微粒在水平方向上的位移仍相等,因此仍能相交于同一点,故C正确;若E1>E2,d1=d2,根据运动学公式,在竖直方向有d=at2=,由于两粒子的初速度不一定相同,则上方微粒的比荷不一定较小,故D错误.11.AD[解析]当滑动变阻器的滑片向上滑动时,变阻器有效阻值增大,R的电压增大,则电容器板间电压增大,场强增大,油滴所受的电场力增大,所以带电油滴会向上运动,A正确;当电容器的上极板向上移动时,由电容的决定式C=知,电容减小,而电容器的电压不变,由C=知,Q减小,电容器放电,由于二极管具有单向导电性,电容器不能放电,则电容器带的电荷量Q不变,根据E=可知,电容器板间场强不变,油滴所受的电场力不变,所以带电油滴仍静止不动,B错误;当电容器的下极板向下移动时,电容器所带的电荷量Q不变,由E=知,电容器板间场强不变,由U=Ed知,P点与下极板间的电势差变大,故P点的电势升高,C错误;当电容器的下极板向左移动时,由C=知,电容器的电容减小,由C=知,Q减小,电容器放电,由于二极管具有单向导电性,电容器不能放电,则电容器带的电荷量不变,故极板间电压U增大,由E=知,电容器板间场强变大,则P与下极板间的电势差变大,故P点的电势升高,D正确.12.(1)(2)1∶3(3)1∶4[解析](1)油滴静止时,由平衡条件得mg=q解得=.(2)设第一个Δt时间内油滴的位移为x1,加速度大小为a1,第二个Δt时间内油滴的位移为x2,加速度大小为a2,则x1=a1(Δt)2x2=v1Δt-a2(Δt)2且v1=a1Δt,x2=-x1联立解得a1∶a2=1∶3.(3)油滴向上做加速运动时,有q-mg=ma1即q=ma1油滴向上做减速运动时,有mg-q=ma2即q=ma2则=解得=.专题训练(五)A1.BD[解析]小球的重力势能增加5J,则小球克服重力做功为5J,故A错误;电场力对小球做功为2J,则小球的电势能减少2J,故B正确;小球受到重力、电场力、空气阻力三个力的作用,小球的机械能增加1.5J,则除重力以外的力做功为1.5J,因电场力对小球做功为2J,则空气阻力做功为-0.5J,即小球克服空气阻力做功为0.5J,故C错误;重力、电场力、空气阻力三力做功之和为-3.5J,根据动能定理,小球的动能减少3.5J,D正确.2.BC[解析]由于有电场力做功,故小球的机械能与弹簧的弹性势能之和是改变的,故A 错误;由题意知,小球受到的电场力与重力大小相等,在小球从M运动到N过程中,重力做多少正功,重力势能就减少多少,电场力做多少负功,电势能就增加多少,又因两力做功一样多,故B正确;由动能定理可知,弹力对小球做的功等于小球动能的增加量,又知弹力做的功等于弹性势能的减少量,故C正确;电场力和重力做功的代数和为零,故D错误.3.B[解析]由于小球在竖直平面内做匀速圆周运动,所以重力与电场力的合力为0,电场力方向竖直向上,小球带正电,A错误,B正确;从a运动到b,电场力做负功,电势能增大,C错误;由于有电场力做功,故机械能不守恒,D错误.4.AC[解析]由题意可知,小球在竖直方向上做自由落体运动,在水平方向上做匀减速运动,可知其所受电场力方向向左,与电场方向相反,则小球带负电,电场力一直对小球做负功,小球的电势能增加,机械能减小,A、C正确;小球受竖直向下的重力和水平向左的电场力,合力方向指向左下方,又知初速度水平向右,末速度竖直向下,由力与速度的夹角关系可知,合力对小球先做负功,后做正功,小球的速度先减小后增大,B错误;任意一小段时间内,小球的动能、电势能和重力势能之和保持不变,则电势能的增加量不一定等于重力势能的减少量,D错误.5.D[解析]试探电荷仅在电场力作用下先加速后减速,其动能先增大后减小,其电势能先减小后增大,选项B错误;试探电荷在x=4a处时速度最大,电势能最小,该处的电场强度一定为零,选项D正确;在x轴上从原点处到x=6a处,电场强度从两头指向x=4a处,点电荷M、N一定都是正电荷,选项A错误;由=,解得Q M=4Q N,选项C错误.6.BD[解析]三个液滴在水平方向上受到电场力作用,水平方向上不是匀速直线运动,所以三个液滴在真空盒中不是做平抛运动,选项A错误;由于三个液滴在竖直方向上做自由落体运动,所以三个液滴的运动时间相同,选项B正确;三个液滴落到底板时竖直分速度相等,而水平分速度不相等,所以三个液滴落到底板时的速率不相同,选项C错误;由于液滴3在水平方向上的位移最大,说明液滴3在水平方向上的加速度最大,所带电荷量最多,选项D正确.7.AD[解析]小球进入电场前做自由落体运动,进入电场后因受到电场力作用而做减速运动,由图像可以看出,在t=1s和4s时,小球经过边界MN,故B错误;由图像的斜率表示加速度可得,小球进入电场前的加速度为a1==,进入电场后的加速度大小为a2==,由牛顿第二定律得mg=ma1,F-mg=ma2,则电场力F=mg+ma2=ma1,所以重力mg与电场力F大小之比为3∶5,故A正确;整个过程中,动能变化量为零,根据动能定理可知,整个过程中重力做的功与克服电场力做的功大小相等,故C错误;在1~4s 过程中,电场力先做负功后做正功,电势能先增大后减小,由于该过程中机械能和电势能之和不变,所以小球的机械能先减小后增大,故D正确.8.C[解析]小金属块从A到B过程,由动能定理得-qU AB-μmgL=m-0,解得A、B 两点间的电势差U AB=-,故A错误;小金属块由A点向C点运动的过程中,电场力一直做正功,电势能一直减小,故B错误;从A到B过程,金属块做加速运动,从B 到C过程,金属块做减速运动,在B点时金属块所受的滑动摩擦力与库仑力平衡,有μmg=k,解得r=,故C正确;从B到C的过程中,小金属块减少的动能和电势能全部转化为内能,故D错误.9.C[解析]由动能图线知,小物块的速度先增大后减小,根据库仑定律知,小物块所受的库仑力逐渐减小,合外力先减小后增大,加速度先减小后增大,则小物块先沿斜面向上做加速度逐渐减小的加速运动,再沿斜面向上做加速度逐渐增大的减速运动,直至速度为零,由动能图线可知,速度有最大值,此时小物块受力平衡,小物块所受的库仑力与重力沿斜面的分力平衡,由于没有x的具体数据,所以不能求出q,故A错误;从A到B的过程中,重力势能的增加量等于电势能的减小量,所以可以求出小物块电势能的减小量,由于小物块的电荷量不知道,所以不能求出A、B之间的电势差,故B错误;由重力势能图线得E p=mgh=mgx sinθ,算出斜率即可求出m,故C正确;图像中不能确定哪一点的速度最大,也不知道小物块的电荷量,所以不能确定小物块速度最大时到斜面底端的距离,故D错误.10.(1)20m(2)1.5N(3)0.6m m/s[解析](1)设滑块释放点与N点的距离为L,由动能定理得qEL-μmgL-mg·2R=mv2-0小滑块在C点时,由重力提供向心力,由牛顿第二定律得mg=m联立解得v=2m/s,L=20m.(2)滑块到达P点时,由动能定理得qE(L+R)-μmgL-mg·R=m-0在P点时,由牛顿第二定律得F N-qE=m联立解得F N=1.5N由牛顿第三定律可得,滑块通过P点时对轨道压力的大小是1.5N.(3)小滑块经过C点后,在竖直方向上做的是自由落体运动,有2R=gt2解得滑块运动的时间t=0.4s滑块在水平方向上只受到电场力的作用,做匀减速运动,由牛顿第二定律得qE=ma解得加速度a=2.5m/s2水平位移为x=vt-at2=0.6m滑块落地时,竖直方向的速度大小为v y=gt=10×0.4m/s=4m/s水平方向的速度大小为v x=v-at=1m/s==m/s.落地时速度的大小为v地11.(1)(2)(3)l[解析](1)无论场强方向竖直向上还是竖直向下,系统在水平方向上均动量守恒,有mv0=(m+M)v由能量守恒定律得Q=fs=m-(m+M)v2联立解得系统产生的热量Q=.(2)场强方向竖直向下时,有Q=f1s1场强方向竖直向上时,有Q=f2s2所以f1s1=f2s2由题意知s1>s2,则f1<f2,而f=μF N所以F N2>F N1说明物块带负电场强方向竖直向下时,有F N1=mg-qE场强方向竖直向上时,有F N2=mg+qE又知E=故=.(3)由以上各式得s2=s1=l.专题训练(五)B1.D[解析]因微粒在重力和电场力作用下做直线运动,而重力竖直向下,可知电场力一定水平向左,微粒带负电,A错误;其合外力一定与速度反向,大小为F=,即微粒一定做匀减速直线运动,加速度大小为a=,B错误,D正确;电场力qE=,但不知微粒的电荷量,所以无法求出电场强度,C错误.2.AD[解析]对带电小球进行受力分析,如图所示,小球的加速度a===m/s2=-10m/s2,根据几何关系得tanθ=====1,故θ=45°,F电==mg=qE,解得E=100V/m,故A、D正确.3.BD[解析]小球由A到B的过程中,电场力做正功,小球的电势能减小,选项A错误;因。
《全品高考复习方案》2020届高考物理一轮复习文档:第4单元 曲线运动 万有引力与航天 作业答案
课时作业(九)1.A[解析]水流速度不影响渡河时间,选项A正确;合运动的速度可能比分速度大,也可能比分速度小,还可能与分速度相等,选项B错误;两个分运动是直线运动,其合运动可能是曲线运动,比如平抛运动,选项C错误;不在同一条直线上的两个匀速直线运动合成,没有加速度,则合运动也一定是匀速直线运动,选项D错误.2.C[解析]根据曲线运动的条件,合力应该指向轨迹的凹侧,选项A、D错误;因为汽车的速度逐渐减小,可知沿切线方向的分力与速度反向,选项C正确,B错误.3.AC[解析]质点做匀变速曲线运动,合力的大小与方向均不变,加速度不变,故C正确;由B点的速度与加速度相互垂直可知,合力方向与B点切线垂直且向下,故质点由C到D的过程中,合力做正功,速率增大,A正确;A点的加速度方向与过A点的切线即速度方向的夹角大于90°,B错误;从A到D过程,加速度与速度的夹角一直变小,D错误.4.D[解析]小船在流动的河水中行驶时,同时参与两个方向的分运动,一是沿水流方向的匀速直线运动,二是沿垂直于河岸方向的匀加速直线运动.小船沿垂直于河岸方向具有加速度,由牛顿第二定律可知,小船所受的合外力沿该方向,根据物体做曲线运动时轨迹与其所受外力方向的关系可知,小船的运动轨迹应弯向合外力方向,故轨迹可能是曲线S.5.BC[解析]A、B之间的距离以d=H-t2的规律随时间t变化,重物在竖直方向上做匀加速直线运动,加速度方向向上,加速度大小为2m/s2,因合力恒定,则拉力大小不变,选项A 错误;根据P=Fv y知,竖直方向上的分速度逐渐增大,则绳索对重物做功的功率不断增大,选项B正确;重物在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做匀加速直线运动,则合速度v=,合速度逐渐增大,因为加速度的方向与速度方向不在同一条直线上,所以合运动为曲线运动,选项C正确;合运动的加速度不变,做匀变速曲线运动,选项D错误.6.AD[解析]由图像知,猴子在x轴方向做匀速直线运动,加速度为零,合力为零;在y轴方向做变加速直线运动,加速度不恒定,合力不恒定,所以猴子所受的合力不恒定,一定做变加速运动,选项A正确,B错误.猴子的合力先沿y轴正方向,后沿y轴负方向,因与初速度不在同一直线上,则猴子做曲线运动,根据合力指向轨迹的凹侧可知,丁图是可能的,选项C错误,D正确.7.A[解析]设河宽为d,甲船想用最短时间渡河,则时间t1=,且航线与下游的夹角θ的正切值tanθ=,乙船想以最短航程渡河,有sinθ=,则时间t2==,时间之比==,选项A正确.8.AC[解析]由v t图像可以看出,物体在x方向做匀速直线运动,在y方向做匀变速直线运动,故物体做曲线运动,A正确,B错误;物体的初速度为v0==m/s=50m/s,C 正确,D错误.9.D[解析]在t1=2s内,质点沿x轴方向的加速度a1==2m/s2,2s末的速度v1=a1t1=4m/s,位移x1=a1=4m;撤去F1后的t2=1s内沿x轴方向做匀速直线运动,位移x2=v1t2=4m,沿y轴方向做初速度为零的匀加速直线运动,加速度a2==6m/s2,位移y=a2=3m,所以3s末质点的坐标为(8m,3m),故A、B错误;由于曲线运动中合力指向轨迹的凹侧,故C错误,D正确.10.ACD[解析]该船以最短时间成功渡河,则船头应与河岸垂直,渡河时间最短为t==s=100s,选项B错误,C正确;由图乙可知,水流的最大速度为4m/s,根据速度的合成可知,船在河水中的最大速度是5m/s,选项A正确;在这段时间内,船沿水流方向的位移x=m=200m,根据运动的合成可知,船渡河的位移为×102m,选项D正确.11.A[解析]设水流速度为v0,船在静水中的速度为v1,由于甲船两分速度的夹角大于乙船两分速度的夹角,根据平行四边形定则可知,甲船渡河的实际速度小于乙船的实际速度,选项A正确;乙船的航向偏向下游,根据平行四边形定则可知,乙船渡河的位移大小不可能等于河宽,选项B错误;对垂直于河岸的分运动,渡河时间t=,所以甲、乙两船渡河时间相等,两船在沿河岸方向的速度不相等,则沿河岸的位移不相等,所以两船不可能相遇,选项C、D错误.12.C[解析]将小车的速度v车进行分解,如图所示,则v=v车cosθ2,得v车=,选项A、B错误;由速度的分解图可知v车>v,选项C正确;小车做非匀变速运动,选项D错误.13.C[解析]当A球与球形容器球心等高时,速度v1方向竖直向下,速度分解图如图所示,由图可知,v11=v1sin30°=v1,B球此时速度方向与杆成α=60°角,因此v21=v2cos60°=v2,两球沿杆方向上的分速度相等,即v21=v11,解得v2=v1,选项C正确.14.(1)1.2N(2)1s(3)如图所示[解析](1)撤去F1,在F2的作用下,沿x轴正方向质点做匀速直线运动,沿y轴正方向质点做匀加速直线运动.由y=a2t2和a2=可得F2=1.2N.(2)在F1作用下,质点运动的加速度a1==2m/s2由x1=a1,x-x1=vt=a1t0t解得t0=1s.(3)质点运动轨迹示意图如图所示.课时作业(十)1.D[解析]平抛运动在竖直方向上为自由落体运动,由自由落体运动规律可知,选项A、B、C错误;在水平方向上为匀速运动,由x=v0t可得,速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较短,选项D正确.2.D[解析]小球做平抛运动,竖直方向上的位移H=gt2,则运动时间t=,故A的运动时间之比t A==2,B的运动时间t B=,小球做平抛运动,水平方向上的位移x=v0t,则===×=,选项A、B错误;若两球同时抛出(落地),则落地(抛出)的时间差Δt=t A-t B=(-1),选项C错误,选项D正确.3.D[解析]若初速度相同,根据水平方向上做匀速直线运动知,运动时间之比t A∶t B∶t C=1∶2∶3,由下落高度h=gt2可知,高度之比h A∶h B∶h C=1∶4∶9,选项A、B错误;若高度之比h A∶h B∶h C=1∶2∶3,由h=gt2可知,运动时间之比t A∶t B∶t C=1∶∶,由v==x可知,初速度之比v A∶v B∶v C=1∶∶,选项C错误,D正确.4.C[解析]小球的初速度越大,在斜面上的落点越靠上,落在斜面上时,竖直速度越小,合速度与x轴负方向的夹角越小,反之,合速度与x轴负方向的夹角越大,当小球落在最低点A时,合速度与x轴负方向的夹角最大.设位移方向与初速度方向的夹角为α,速度偏向角为β,则tanα=,tanβ=2tanα=,解得β=53°,C正确.5.C[解析]设斜面的倾角为θ,当小球落在斜面上时,有tanθ==,解得t=,可知t与初速度v成正比;当小球落在水平面上时,根据h=gt2得,t=,可知运动时间不变,故C 正确.6.A[解析]设小球到B点时速度为v,如图所示,有v x=v0,v y=v0tanα,小球在竖直方向上做自由落体运动,有v y=gt,联立得t=,A、B之间的水平距离为x AB=v0t=,选项A正确.7.B[解析]小球1从斜面上抛出后又落到斜面上,水平方向和竖直方向上的位移满足tanα==,解得t1==;小球2恰能垂直撞在右侧的斜面上,水平方向和竖直方向上的速度满足tanβ==,解得t2==,所以t1∶t2=2∶1,故B正确.8.B[解析]以C点为原点,CE为x轴,垂直于CE向上为y轴,建立坐标系,进行运动分解,沿y轴方向做类竖直上抛运动,沿x轴方向做匀加速直线运动.当运动员的速度方向与轨道平行时,在y轴方向上到达最高点,根据对称性可知,t CD=t DF,而沿x轴方向上运动员做匀加速运动,故CG<GF.9.D[解析]连接O、P,过P点作AB的垂线,垂足为D,如图甲所示,两球在竖直方向上运动的位移相等,所以运动时间相等,两球在水平方向上做匀速直线运动,所以==,而AD+BD=2R,所以AD=R,OD=R,cos∠AOP==,即∠AOP=60°,故A错误;若要使两小球落在P点右侧的弧面上同一点,则左边小球水平位移增大,右边小球水平位移减小,所以应使v1增大,v2减小,故B错误;要使两小球落在弧面上的同一点,则其水平位移之和为2R,即(v1+v2)t=2R,落点不同,竖直方向上的位移就不同,运动时间t也不同,所以v1+v2不是一个定值,故C错误;若只增大v1,而v2不变,则两球运动轨迹如图乙所示,由图可知,两球一定在空中相遇,故D正确.10.C[解析]将半圆轨道和斜面轨道重合在一起,如图所示,交点为A,当初速度合适时,小球做平抛运动落在A点,即两球同时落在半圆轨道和斜面上,若初速度不合适,由图可知,小球可能先落在斜面上,也可能先落在半圆轨道上,故C正确,A、D错误;若a球垂直落在半圆轨道上,根据几何关系知,速度方向与水平方向的夹角是位移方向与水平方向的夹角的2倍,而在平抛运动中,某时刻速度方向与水平方向夹角的正切值是位移方向与水平方向夹角正切值的2倍,两者相互矛盾,所以a球不可能垂直落在半圆轨道上,故B错误.11.(1)(60cm,60cm)(2)2m/s(3)[解析](1)根据平抛运动的特点,水平方向的坐标为x=3×2×10cm=60cm,竖直方向的坐标为y=(1+2+3)×10cm=60cm,故被拍摄到的小球在C点的位置坐标为(60cm,60cm).(2)由Δy=gt2得t==s=0.1s,则v0==m/s=2m/s.(3)小球做平抛运动,在竖直方向上,有y=gt2,在水平方向上,有x=v0t,联立得y=x2,则y-x2图像的斜率k=,联立得v0==m/s=m/s.12.(1)5m/s2(2)50m/s60m/s70m/s[解析](1)设飞机在a、b、c处的速度分别为v1、v2、v3,由平抛运动规律得h=gt2解得下落的时间t==5s由匀变速直线运动的规律得v2=v1+aT,v3=v2+aT又s AB=s ab+(v2-v1)t=s ab+aTts BC=s bc+(v3-v2)t=s bc+aTt联立解得a===5m/s2(2)s ab=s AB=aTt=110ms bc=s BC=aTt=130m速度v2==60m/s则v1=50m/s,v3=70m/s13.(1)1∶3(2)4∶3[解析](1)两球被击出后都做平抛运动,由平抛运动的规律可知,两球分别被击出至各自第一次落地的时间是相等的.由题意知水平射程之比为x1∶x2=1∶3故平抛运动的初速度之比为v1∶v2=1∶3.(2)第一个球落地后反弹做斜抛运动,根据运动的对称性可知,DB段和OB段是相同的平抛运动,则两球下落相同高度(H-h)后水平距离之和为x'1+x'2=2x1而x1=v1t1,x'1=v1t2,x'2=v2t2联立可得t1=2t2根据公式得H=g,H-h=g即H=4(H-h)解得H∶h=4∶3.课时作业(十一)1.B[解析]A和B由同一皮带传动,线速度大小相等,由a n=可得,A、B两点的向心加速度之比==2;C和B同转轴,角速度相等,由a n=ω2r可得,B、C两点的向心加速度之比==,故a A∶a B∶a C=8∶4∶3,选项B正确.2.BC[解析]设小球所在位置和碗对应的球心连线与水平方向的夹角为θ,由向心力公式得mg tanθ=ma n=m=m r sinθ,离碗口越近,夹角θ越大,加速度a n越大,周期T越小,线速度v越大,选项B、C正确.3.B[解析]设路面倾角为θ,由牛顿第二定律得mg tanθ=m,而tanθ=,联立可得速度v=,选项B正确.4.D[解析]设连接甲球的细线与竖直方向的夹角为α,连接乙球的细线与竖直方向的夹角为β,O1、O2的距离为h,对甲和乙,分别有mg tanα=m h tanα,mg tanβ=2m h tanβ,联立可得=,选项D正确.5.B[解析]若铅球能上升的最大高度不超过圆桶的半径,则铅球到最高点时速度为0,有mgh=mv2,可得上升的最大高度h=,因上升的最大高度不超过圆桶的半径R,故速度v≤,此时铅球不脱离圆桶,选项C错误;若铅球能到达圆桶最高点,则mg≤m,则铅球在最高点的速度v m≥,由mv2=mg+m可得h<,选项B 正确,选项A、D错误.6.A[解析]小球恰好到达最高点时,由重力的分力mg sinα提供向心力,有mg sinα=m,研究小球从被释放至到达最高点的过程,根据动能定理得-mgl sinα=m-m,联立解得sinα=,则α=30°,故α的最大值为30°,选项A正确.7.CD[解析]设小球与水平面接触,且水平面的弹力为0时其角速度为ω0,由向心力公式得mg tanθ=m l sinθ,小球不离开水平面的最大角速度ω0==,当角速度ω<时,小球受重力、绳子拉力和水平面的弹力三个力,绳子拉力T=mω2l sinθ随角速度ω增大而增大;当ω>时,小球与水平面分离,小球只受重力和绳子拉力两个力,绳子拉力T=随夹角θ的变化而变化;若l<h,则>,当角速度为时,有mg tanθ=mω2l sinθ=mg sinθ,细绳与转动轴的夹角θ=45°,选项C、D正确. 8.BC[解析]飞镖要击中A点,圆盘将转动半周的奇数倍,选项A错误;飞镖在水平方向上做匀速直线运动,有L=v0t,击中A的时间t=,选项B正确;飞镖在竖直方向上做自由落体运动,有2R=gt2,联立解得R=,选项C正确;又t=,故角速度ω=(k=0,1,2,…),选项D错误.9.B[解析]若小球A恰好能到左侧轨道的最高点,由mg=m得v A=,根据机械能守恒定律得mg(h A-2R)=m,解得h A=R,若小球B恰好能到右侧轨道的最高点,在最高点的速度v B=0,根据机械能守恒定律得h B=2R,故h A>h B,A错误;设A球运动到轨道最低点时的速度为v1,有mgh A=m,由牛顿第二定律得F N A-mg=m,联立得A球在轨道最低点所受支持力的最小值F N A=6mg,设B球运动到轨道最低点时的速度为v2,有mgh B=m,根据牛顿第二定律得F N B-mg=m,联立得B球在轨道最低点所受支持力的最小值F N B=5mg,故B正确,C错误;小球A从最高点飞出后做平抛运动,下落高度为R时,水平位移的最小值x A=v A=·=R>R,所以A球落在轨道右端开口外侧,而适当调整h B,可使B球恰好落在轨道右端开口处,D错误.10.ABD[解析]对小环,有T(cos37°+cos53°)=mg,解得绳上的张力T=mg,又有T(sin37°+sin53°)=mω2r,解得转动半径r=,向心加速度a n=g,绳长l=r=,选项A、B、D正确;杆上A、B两点间的距离为r=,选项C错误.11.(1)0.40kg(2)8.0N(3)m/s[解析](1)小车的质量m=1.40kg-1.00kg=0.40kg(2)凹形桥模拟器的质量m0=1.00kg设秤盘对凹形桥模拟器的支持力为F N,凹形桥模拟器对秤盘的压力为F N',根据力的平衡条件,对凹形桥模拟器,有F+m0g=F N根据牛顿第三定律可得F N=F N'而F N'=m示g=1.80kg其中m示联立解得F=8.0N(3)小车通过最低点时,凹形桥模拟器对小车的支持力F'与小车重力的合力提供向心力,有F'-mg=m根据牛顿第三定律可得F'=F联立解得v=m/s12.(1)m/s(2)3N(3)无张力0.6s[解析](1)小球做圆周运动的临界条件为在最高点时重力刚好提供其做圆周运动的向心力,即mg=m解得v0==m/s(2)因为v1>v0,故绳中有张力,根据牛顿第二定律得T+mg=m解得T=3N(3)因为v2<v0,故绳中无张力,小球将做平抛运动直至绳再次伸直,设此过程所用时间为t,水平、竖直位移分别为x、y,其运动轨迹如图中实线所示,由几何关系可知L2=(y-L)2+x2x=v2ty=gt2联立解得t=0.6s(t=0舍去).课时作业(十二)1.B2.C[解析]物体随地球自转时,赤道上物体受万有引力和支持力,支持力等于重力,即F-mg=ma,a=ω2r=(2πn)2r;物体“飘”起来时只受万有引力,有F=ma',故a'=g+a,又a'=ω'2r=(2πn')2r,联立解得=,选项C正确.3.A[解析]在星球表面,有G=mg,又M=πR3·ρ,解得g=πρGR,由竖直上抛运动的规律知h=,解得h=,选项A正确.4.A[解析]物体在南极时,支持力F1=,在赤道上静止时,支持力F2=-m R,两支持力之比为,选项A正确.5.B[解析]根据题意知,卫星运行的角速度ω==,由几何知识可知弧长s=rθ,所以r==s,设月球的质量为M,卫星的质量为m,根据万有引力提供向心力得G=m ω2r,解得M=,选项B正确.6.C[解析]对卫星,有G=mR,其中M=ρV=,整理可得=·ρ,图像的斜率为≈7×10-12N·m2/kg2,选项C正确.7.B[解析]物体在地球的两极时,有mg0=G,物体在赤道上时,有mg+m R=G,又M=ρ·πR3,联立解得地球的密度ρ=,故选项B正确.8.BD[解析]双星系统靠相互间的万有引力提供向心力,角速度大小相等,则周期相等,所以b星的周期为T,选项A错误;根据题意可知,r a+r b=l,r a-r b=Δr,解得r a=,r b=,则a星的线速度大小v a==,=,选项B正确,C错误;双星系统靠相互间的万有引力提供向心力,角速度大小相等,向心力大小相等,有m aω2r a=m bω2r b,解得==,选项D正确.9.BD[解析]任一星体在其他三颗星体的万有引力作用下围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动,轨道半径均为r=L,故A错误;星体表面的物体受到的万有引力等于它受到的重力,即G=m'g,解得g=,故B正确;星体在其他三颗星体的万有引力作用下围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动,由万有引力定律可得四颗星做圆周运动的向心力大小为F=G+2G cos45°=,选项C错误;由牛顿向第二定律得F==mω2·L,解得ω向=,故D正确.10.AC[解析]星球恰好能维持自转不瓦解时,万有引力充当向心力,即G=m R,又M=ρ·πR3,联立解得ρ=,选项A正确;设地球质量为M0,半径为R0,由于两极处物体的重力G0等于地球对物体的万有引力,即G0=G,在赤道上,地球对物体的万有引力和弹簧测力计对物体的拉力的合力提供向心力,则有G-0.9G0=mR0,联立解得M0=,地球平均密度ρ0===,则=,选项C正确.11.ABC[解析]平抛运动的时间t=,根据h=g月t2,可得g月=,选项A正确;由g月=与g月=,可得m月=,选项B正确;第一宇宙速度v===,选项C正确;月球的平均密度ρ==,选项D错误.12.[解析]设抛出点的高度为h,第一次抛出时水平射程为x,则当初速度变为原来3倍时,水平射程为3x,如图所示由几何关系可知L2=h2+x2,(L)2=h2+(3x)2联立解得h=L设该星球表面的重力加速度为g,竖直方向上,有h=gt2又因为mg=联立解得M=.13.(1)m(2)a=r'(3)结论见解析[解析](1)F=m(2)由向心加速度的表达式得a=其中v=联立解得a=r'故≈(3)根据牛顿第二定律得G=ma设苹果的质量为m',根据牛顿第二定律得G=m'g由题意知r″=60R联立解得=与(2)的结果比较,二者近似相等,牛顿的猜想是正确的,由此可以得出结论:地球对月球的引力和地面上物体的重力都与太阳吸引行星的力性质相同,遵循着统一的规律——平方反比规律.专题训练(四)1.A[解析]在低纬度发射卫星可以借助地球的自转,更多地节省能量,选项A正确;同步卫星只能在地球赤道的正上方,选项B错误;卫星因受微弱阻力影响,轨道变低,由v=可知,在低轨道上的速度大于在高轨道上的速度,选项C错误;提高卫星的速度,卫星做离心运动到较高轨道,周期变大,选项D错误.2.B[解析]由题意可知E k=4E k0,所以v=2v0,根据G=m可得,v=,所以轨道半径r=,选项D错误;由公式a n=可得,==16,选项A错误;由公式T=可得,=×=×=,选项B正确:由公式ω=可得,=×=×=8,选项C错误.3.A[解析]根据开普勒第二定律可知,v1>v2,选项B错误;根据万有引力提供向心力,有G=ma,所以a3=a2,选项C错误;根据开普勒第三定律,轨道半径大则周期大,所以T1<T2,选项D错误;设在M点做匀速圆周运动的速度为v0,则v0<v1,根据G=m可得v=,则v0>v3,所以v1>v3,选项A正确.4.A[解析]根据G=mω2r,得r3=GM,可知图线的斜率为GM,由图像可知GM=,解得M=,选项A正确.5.B[解析]第一宇宙速度是7.9km/s,这是卫星的最小发射速度,选项A错误;卫星做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,有G=mω2r,故ω=,同步卫星离地球较近,同步卫星绕地球运行的角速度比月球绕地球的角速度大,选项B正确;卫星做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,有G=m r,故T=,吉林一号04星离地球较近,吉林一号04星绕地球运行的周期比同步卫星的周期小,选项C错误;所有卫星都做匀速圆周运动,在运行轨道上完全失重,但重力加速度不为零,选项D错误.6.D[解析]该卫星一定不是同步卫星,因为同步卫星只能定点于赤道的正上方,选项A 错误;卫星的轨道平面必须过地心,不可能与地球北纬43°纬线平面共面,选项B错误;该卫星的周期可能为T'=(n=1,2,3,…),根据G=m r,解得r=(n=1,2,3,…),该卫星可出现在满足这个表达式的部分轨道上,这部分轨道应能与观察员所在地点共面,选项C错误,D正确.7.C[解析]对卫星A,有-T=mω2·2l,对卫星B,有+T=mω2·3l,联立解得T=,ω=,选项C正确.8.B[解析]设卫星在圆轨道上运行时的周期为T1,根据万有引力提供向心力,有G=m(3R),设在椭圆轨道上运行的周期为T2,根据开普勒第三定律得=,联立解得T2=π(3+n)R,选项B正确.9.AD[解析]已知火星公转轨道半径为地球的1.5倍,由G=mr,可得T=2π,轨道半径越大,则周期越大,故火星的公转周期比地球的公转周期大,A正确;由G=m,可得v=,轨道半径越大,则线速度越小,故火星的运行速度比地球的运行速度小,B错误;根据T=,可得==,地球公转周期为1年,而火星的公转周期大于1年,所以不是每年都会出现火星冲日现象,C错误,D正确.10.BC[解析]赤道上物体随地球自转时,有G-mg=ma,a=R,若物体恰好“飘”起来,则有G=ma',a'=ω2R,所以a'=g+a,=,选项A错误;根据牛顿第二定律得G=m卫a卫,可得卫星的加速度a卫=,卫星甲、乙分别经过P点时,r相同,则加速度大小相等,选项B正确;根据开普勒第三定律知,卫星甲的周期最大,选项C正确;对于沿圆轨道运动的卫星来说,有v=,当轨道半径等于地球半径时,运行速度最大,且等于第一宇宙速度,而以三个卫星远地点到地球球心为半径做匀速圆周运动的速度均小于第一宇宙速度,但三个卫星在远地点需要加速才能变轨成以远地点到地球球心为半径的圆轨道,所以三个卫星在远地点的速度一定小于第一宇宙速度,选项D错误.11.AD[解析]设地球的半径为R,由几何关系知,同步卫星和另一颗卫星的轨道半径分别为和,由开普勒第三定律得=,则另一颗卫星的周期T2=24×小时,选项A正确;同步卫星和另一颗卫星的线速度之比==,选项B错误;设经时间t,另一颗卫星再次到达地球和同步卫星中间某处,有-=1,解得t=小时,选项C错误;在时间t内卫星半径扫过的面积S=·πr2=,则两星扫过的面积之比为,选项D正确.12.(1)2π(2)(3)[解析](1)卫星在高度为h处飞行时,有G=m(R+h)解得周期T=2π(2)根据万有引力提供向心力,有G=m解得v=卫星的动能E k=mv2=(3)根据引力势能的表达式E p=-地球表面的卫星具有的引力势能E1=-以无穷远外引力势能为零,卫星发动机做的功至少要使卫星脱离地球的影响而到达重力势能为零的位置,所以发动机做功的最小值W=ΔE p=0-E1=。
《全品高考复习方案》2020届高考物理一轮复习文档:第6单元 动量 听课答案
6.正方体密闭容器中有大量运动粒子,每个粒子质量为 m,单位体积内粒子数量 n 为恒 量.为简化问题,我们假定:粒子大小可以忽略,其速率均为 v,且与器壁各面碰撞的机会 均等,与器壁碰撞前后瞬间,粒子速度方向都与器壁垂直,且速率不变.利用所学力学知 识,推导出器壁单位面积所受粒子压力 f 与 m、n 和 v 的关系. (注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题时做必要的说明)
得 FN≈103N,根据牛顿第三定律,该鸡蛋对地面产生的冲击力 F=FN≈103N.
变式题 1 A [解析]安全带产生作用力前,人自由下落,根据 v2=2gh 可求下落距离 h
时的速度,之后由于涉及力和时间的运算,且力非恒力,因此需运用动量定理,即(mg-F)
t=0-mv,解得平均作用力 F=
+mg,故 A 正确.
设发动机的功率为 P,由动能定理得 PΔt= v2
联立解得 P=
.
第 18 讲 动量守恒定律及其应用 【教材知识梳理】 一、1.不受外力 所受外力的矢量和 2.m1v'1+m2v'2 三、1.(1)远大于 (2)守恒 最大 2.(2)动量 3.远大于 守恒 辨别明理 (1)(√) (2)(×) (3)(×) (4)(×) (5)碰撞过程除了系统动量守恒之外,还要满足的条件是系统动能不增加,碰撞结果要符 合实际情况;碰撞系统动能不增加,而爆炸系统动能增加,这是二者最大的不同.
所以摩擦力对物体的冲量大小为 ft=Ftcosθ,C 错误;物体匀速运动,合外力为零,所以合
外力对物体的冲量大小为零,D 正确.
4.A [解析]取竖直向上为正方向,则小球与地面碰撞过程中动量的变化量 Δp=mv2mv1=0.2×4kg·m/s-0.2×(-6)kg·m/s=2kg·m/s,方向竖直向上.由动能定理,合外力做的功
《全品高考复习方案》2020届高考物理一轮复习文档:第3单元 牛顿运动定律 作业答案
8.(1)2 (2)
(3)
[解析](1)由 v2=2gH
解得 v=2
(2)因 h1= t1,h2= t2
解得 = (3)由 2gH=v2=2a1h1 F1-mg=ma1 解得 F1=3mg
同理得 F2=
mg
所以 =
9.(1)8m/s2 2.5s (2)0.3s (3) [解析](1)设减速过程中汽车加速度的大小为 a,所用时间为 t,由题可得,初速度 v0=20m/s,末速度 v=0,位移 x=25m,由运动学公式得
[解析](1)滑块沿斜面上滑过程,由牛顿第二定律得 mgsinθ+μmgcosθ=ma1 解得 a1=9.6m/s2 设滑块上滑的位移大小为 L,则 =2a1L 解得 L=4.8m 滑块沿斜面下滑过程,由牛顿第二定律得
mgsinθ-μmgcosθ=ma2 解得 a2=2.4m/s2 根据 v2=2a2L 解得 v=4.8m/s.
由牛顿第二定律得 Tm+mgtanθ=mam 因 Tm=2mg,所以最大加速度为 am=3g
课时作业(七) 1.C [解析]体重计对小李的支持力与小李对体重计的压力是作用力与反作用力关系, 所以大小相等,方向相反,选项 A 错误;体重计示数就是体重计对小李的支持力大小,在 这段时间内,支持力大于小李的重力,选项 B 错误;根据牛顿第二定律得 FN-mg=ma,解得 加速度 a=1m/s2,方向竖直向上,选项 C 正确;根据题意,小李处于超重状态,但不能确定 速度方向,选项 D 错误. 2.BC [解析]t2~t3 时间内,橡皮绳拉力减小且大于重力,小球向上运动,处于超重状态,选 项 A 错误;t3~t4 时间内,橡皮绳拉力减小且小于重力,小球向上运动,处于失重状态,选项 B 正确;t4~t5 时间内,橡皮绳拉力增大且小于重力,小球向下运动,处于失重状态,选项 C 正确;t5~t6 时间内,橡皮绳拉力增大且大于重力,小球向下运动,处于超重状态,选项 D 错 误. 3.D [解析]图像的斜率表示加速度,由图像知,在 0~5s 内,斜率为正,加速度为正,方向向 上,处于超重状态,速度为正,即电梯向上加速运动;在 5~10s 内,电梯匀速运动,该同学的 加速度为零,该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力;10~20s 内,斜率为负,速度为 正,即电梯向上做减速运动,加速度向下,处于失重状态,选项 A、B、C 错误,选项 D 正确.
《全品高考复习方案》2020届高考物理一轮复习文档:第14单元 机械振动与机械波 作业答案
课时作业(三十五)1.ACE[解析]由图像知,周期T=4s,振幅A=8cm,A正确;第2s末振子到达波谷位置,速度为零,加速度为正向的最大值,B错误;第3s末振子经过平衡位置,速度达到最大值,且向正方向运动,C正确;从第1s末到第2s末振子由平衡位置向下运动到达波谷位置,速度逐渐减小,做减速运动,D错误;第1s末振子向下运动,第3s末振子向上运动,E正确.2.ABE[解析]由y=0.1sin2.5πt可知,弹簧振子的振幅为0.1m,选项A正确;弹簧振子的周期为T==s=0.8s,选项B正确;在t=0.2s时,y=0.1m,即振子到达最高点,此时振子的运动速度为零,选项C错误;只有从振子处于平衡位置或者最高点(或最低点)开始计时,经过=0.2s,振子的位移才为A=0.1m,选项D错误;在一个周期内,振子的路程等于振幅的4倍,即0.4m,选项E正确.3.CDE[解析]设弹簧振子的振动图像如图所示.A、B两点的速度大小相等、方向相同,但A、B两点的时间间隔Δt≠T(n=1,2,3,…),A错误;A、B两点的位移大小相等、方向相反,但Δt≠T(n=1,2,3,…),B错误;根据简谐运动的周期性可知,时间间隔Δt=T的两时刻,振子的位移相同、加速度相同,时间间隔Δt=的两时刻,振子的位移大小相等,弹簧的形变量相等,C、D正确;A、C两点的时间间隔Δt=,A点与C点位移大小相等、方向相反,在A点弹簧是伸长的,在C点弹簧是压缩的,所以在A、C两点弹簧的形变量大小相同,而弹簧的长度不相等,E正确.4.ADE[解析]由图像知,t=0.8s时,振子在平衡位置向负方向运动,所以速度方向向左,A 正确;t=0.2s时,振子远离平衡位置运动,速度逐渐减小,应在O点右侧大于6cm处,B错误;t=0.4s和t=1.2s时,振子的加速度大小相等,方向相反,C错误;t=0.4s到t=0.8s的时间内,振子向平衡位置运动,速度逐渐增大,D正确;t=0.8s到t=1.2s的时间内,振子远离平衡位置运动,加速度增大,E正确.5.ABE[解析]由简谐运动的特点和弹簧弹力与伸长量的关系可知,图中A点对应的时刻振子所受的回复力大小为F=kx=2000N/m×0.0025m=5N,方向指向x轴的负方向,并且现在正在远离O点向x轴的正方向运动,A、B正确;由图像可知,周期为2s,0~4s内振子做了两次全振动,通过的路程是s=0.5cm×4×2=4cm,C、D错误,E正确.6.(1)BDF(2)见解析[解析](1)摆长L应为悬点到石块重心的距离,故B错误;计时起点应为石块摆至平衡位置时,故D错误;用公式g=L计算时应将每次相应的L、T代入求g值,再求g的平均值,故F错误.(2)用O、M间尼龙线长度作为摆长,比实际摆长偏小,故g的测量值偏小.可采用图像法,以T2为纵轴,L为横轴,多次测量作出T2-L图线,由图线的斜率k=得到g=,k值与摆长L的测量无关.课时作业(三十六)1.BCE[解析]0.2m=λ,因波向左传播,则由图像可知波向左传播的距离为λ(n=0,1,2,…),所以0.2s=T(n=0,1,2,…),n=0时,周期最大,最大值为T m=s,波速最小,最小值为v min==9m/s,选项A错误,B、C正确;横波可以发生偏振现象,选项D错误;因为障碍物的直径d=1m<λ=2m,则这列波遇到此障碍物可以发生明显的衍射现象,选项E正确.2.ABE[解析]两列波在相遇区域的传播保持各自的波长、频率、振幅不变,各质点的位移、速度等于两列波分别引起的位移、速度的矢量和,t=0到t=1s,两列波的传播距离均为x=vt=0.4m,两波相遇,且两列波在质点M所在处分别引起的位移均为y=-2cm,所以t=1s时刻质点M的位移为-4cm,选项A、B正确,C错误;波传播过程中,各振动质点均在其平衡位置附近振动,不随波迁移,选项D错误;根据波的传播方向与质点振动方向的关系(“上下坡法”等)可确定,质点P、Q的起振方向都沿y轴负方向,选项E正确.3.ABD[解析]图示时刻A点速度沿y轴正方向,所以此波沿x轴负方向传播,选项A正确;由图像并结合题给条件可知,波长λ=2m,T=0.02s,则周期T=0.08s,所以波速v==25m/s,选项B正确;由于是横波,所以在波的传播过程中,质点并不沿传播方向运动,选项C错误;t=0时质点B位于平衡位置且向y轴负方向振动,经过半个周期,质点B仍处在平衡位置,但向y轴正方向运动,选项D正确;该波的频率f==12.5Hz,而发生干涉的条件是两波频率相同,选项E错误.4.BCE[解析]向左、向右传播的两列波关于y轴对称,步调总是相同,A错误;振动从O传到Q'时,O已经振动了半个周期,Q'起振方向向上,当Q'振动第一次到达负方向最大位移处时,质点O第二次到达正方向最大位移处,共运动了1个周期,通过的路程为s=5A=25cm,B正确;t=1s时刻,O第一次到达正方向最大位移处,P刚开始振动,即波传播了1m,故波速v==1m/s,C正确;波速由介质决定,与频率无关,故O质点振动加快,波的传播速度不变,D错误,E正确.5.BCE[解析]根据质点的振动方程y=A sinωt,设质点的起振方向向上,对b,有cm=2sinωt1(cm),所以ωt1=,a振动的时间比b的长,所以cm=2sinωt2(cm),则ωt2=π+2nπ(n=0,1,2,3,…),a、b两个质点振动的时间差Δt=t2-t1=+nT(n=0,1,2,3,…),所以a、b平衡位置之间的距离Δx=vΔt=λ=50cm,则波长λ=cm(n=0,1,2,3,…),若波长为37.5cm,则n不为整数,故波长不可能为37.5cm,A错误;当n=4时,λ=12cm,B正确;在两质点振动时,两质点的速度可以相同,C正确;当质点b的位移为+2cm时,b到达正向最大位移处,此时a还未到达平衡位置,D错误;在t=时刻,质点b到达平衡位置处,故b的速度最大,E正确.6.(1)04m10m(2)1.8s[解析](1)因为Δt=0.4s=,故经过0.4s,质点P回到平衡位置,位移为0,质点P通过的路程为2A=4m,在时间内波传播的距离为=10m.(2)由质点A在t=0时刻向上振动知,波沿x轴正方向传播,波速v==m/s=25m/sx=45m处的质点第一次到达波峰的时间t1==s=1s此质点第二次位于波峰的时间t=t1+T=1.8s.。
《全品高考复习方案》2020届高考物理一轮复习文档:测评手册答案
选择题必刷卷(一)1.D[解析] 4个半小时指的是一段时间,在时间轴上对应一段距离,故选项A错误;列车提速至350 km/h,此350 km/h指最大速度,为瞬时速度,故选项B错误;根据平均速度公式=可知,要知道任意一段时间内的平均速度,需要知道该段时间内的位移,由题无法知道这个位移,故选项C错误;当研究“复兴号”列车经过某一站牌的时间时,需要考虑其大小和形状,不能将其看作质点,故选项D正确.2.B[解析]刹车时做减速运动,减速的最大位移x=,则初速度v0==10 m/s,选项B正确.3.C[解析]由Δx=aT2可得在任意相邻的1 s时间内下落的距离之差Δh=g,在任意相邻的 1 s时间内平均速度之差Δv等于相邻两个 1 s的中间时刻的瞬时速度之差,则Δv=gt=g,选项C正确.4.C[解析]由x4-x2=2aT2,可得加速度a=4 m/s2,第2 s末的速度v1=at1=8 m/s,第2 s中间时刻的速度v2=at2=6 m/s,第2 s内的位移x2=v2t=6 m,物体在0~5 s内中间时刻的速度v3=at3=10 m/s,则0~5 s内的平均速度为10 m/s,选项C错误,选项A、B、D正确.5.D[解析]两段相等时间t内各自的位移分别为x和-x,则x=gt2,-x=gt·t-at2,解得a=3g,选项A错误;自由下落t时间时小球的速率为v'=gt,选项C错误;当加速度变为a后,减速至0过程的位移x'==,小球下落的最大高度h=x+x'==,选项D正确;返回到A点时的速度v=gt-at=-2gt=-at,选项B错误.6.D[解析]x-t图像只能表示直线运动,选项A错误;根据公式x=at2可知,甲、乙两物体都做匀变速直线运动,选项B错误;x-t图像的斜率的正负表示速度的方向,由图像可知,甲图像斜率为正,乙图像斜率为负,甲、乙两物体运动方向相反,选项C错误;根据公=1 式a=可知,相等时间内速度变化大小取决于加速度大小,由公式x=at2可知,a甲m/s,a乙=-m/s2,|a甲|>|a乙|,故第3 s内甲物体的速度变化比乙物体的速度变化大,选项D正确.7.B[解析]小球1在前2t时间内及小球2在前t时间内的速度—时间图像的斜率均为g,t时刻小球1的速度为0,小球2落入沙坑,速度大小v2=gt,故小球1的初速度大小v0=gt,方向向上,抛出点在沙坑正上方h=gt2处,小球1所到达的最高点在沙坑正上方H=2h=gt2处,设小球1落入沙坑时速度为v1,对小球1从最高点到落入沙坑过程,有=2gH,解得v1=gt,故B正确.8.C[解析]由于单位时间内通过任一横截面的水的体积相等,设Δt时间内通过水柱任一横截面的水的体积为V,V=vΔtS,开始时水流速度小,横截面积大,速度增大时,横截面积变小,所以水柱是上粗下细,A、B错误;高为H的水柱上端速度为v1=,下端速度为v2=,根据-=2gH,水的流量=S1S2,C正确,D错误.9.BD[解析]当人、车速度相等时,经历的时间t==s=6 s,此时人的位移x1=vt=6×6 m=36 m,车的位移x2=at2=×1×62m=18 m,因为x1<x2+20 m,可知人不能追上公交车,速度相等时有最小距离,最小距离Δx=x2+20 m-x1=18 m+20 m-36 m=2 m,在整个过程中,人、车之间的距离先减小后增大,选项B、D正确.10.ACD[解析]由Δx=gT2可得,加速度g==,经过位置3的瞬时速度v3==,经过位置4的瞬时速度v4=v3+gT=,从位置1到4过程中的平均速度大小等于从位置2到3过程中的平均速度,即=,选项A、C、D正确.11.CD[解析]由b到a过程是初速度为零的匀加速直线运动,则t bc∶t ca=1∶(-1),而t bc+t ca=t,解得t bc=t,选项A错误,C正确;由于物块只受重力和支持力,故物块的加速度始终相同,均为a=g sin θ,方向沿斜面向下,选项B错误;由于c是位移中点,而不是时间中点,根据匀变速直线运动的规律可知,物块上滑通过c点时的速度大于整个上滑过程中平均速度的大小,选项D正确.12.ABD[解析]物体可能先向上做匀减速直线运动,后向下做匀加速直线运动,根据x=v0t+at2知,位移是时间的二次函数,图线是曲线,A是可能的;物体可能先向上做匀减速直线运动,后停在最高点,B、D是可能的;C图中物体返回时速度大于出发时速度,不符合物体的运动情况,违反了能量守恒定律,C不可能.13.BCD[解析]x-t图像的斜率表示速度,甲车先做匀速直线运动,后静止,A错误;乙车在0~10 s内位移大小为8 m,则平均速度大小为0.8 m/s,B正确;两图线交点表示相遇,C 正确;乙车的平均速度大小为0.8 m/s,P对应乙车的位移中点,若乙车做匀变速直线运动,则P点对应的瞬时速度大于0.8 m/s,D正确.14.AC[解析]由a-t图像可知,汽车在0~10 s内做匀加速运动,在10~40 s内做匀速运动,在40~50 s内做匀减速运动,在10 s末的速度最大,且最大速度v=a1t1=20 m/s,选项A正确;在50 s末的速度最小,最小速度v'=v-a2t3=10 m/s,且汽车在40~50 s内的速度方向和0~10 s内的速度方向相同,选项B、D错误;汽车在0~10 s内的位移x1=a1=100 m,在10~40 s内的位移x2=a1t1t2=2×10×30 m=600 m,在40~50 s内的位移x3=·t3=150 m,总位移x=x1+x2+x3=850 m,选项C正确.15.CD[解析]由图像可知,甲车先做匀速运动再做同向匀减速运动,选项A错误;在第20 s末,甲的加速度为a甲=-1 m/s2,乙的加速度a乙=m/s2,选项B错误;在前30 s内,甲的位移x甲=×20 m=400 m,乙的位移x乙=m=300 m,第30 s末,两车相距Δx=x甲-x乙-x0=50 m,选项C正确;在整个运动过程中,在30 s前,甲追上乙相遇一次,30 s后乙追上甲车又相遇一次,选项D正确.16.CD[解析]根据题意作出甲、乙赛跑定性的v-t图像,如图所示,由图像可知,刚起跑时甲处于领先,但在到达终点前有可能被乙超越,且甲一旦被超越就无法再追上乙,故A 错误,D正确.加速过程中甲、乙的初速度均为零,乙的末速度大,所以加速过程中乙的平均速度大,且乙的加速时间更长,所以乙加速过程的位移更大,故B错误,C正确.选择题必刷卷(二)1.B[解析]无人机正沿直线朝斜下方匀速运动,即所受合外力为零,只有B图受力可能为零,选项B正确.2.A[解析]设C与球心连线和竖直方向成θ角,对球受力分析如图所示,由平衡条件知,AB挡板对球的支持力F=mg tan θ,C端对小球的支持力F C=,当CD挡板的C端略向右偏过一些,θ增大,AB挡板的支持力F变大,C端的支持力F C变大,选项A正确.3.C[解析]对小球受力分析,受到重力、弹簧测力计的拉力、杆的弹力,如图所示,根据平衡条件得F x-T cos 37°=0,F y+T sin 37°=G,联立解得F x=80 N,F y=60 N,所以杆AB对球的作用力大小为F==N=100 N,故C正确.4.B[解析]设F与水平方向的夹角为θ,由平衡条件得F cos θ=μ(mg-F sin θ),解得F==,当θ=37°时,外力有最小值,为6 N,选项B正确.5.B[解析]设弹性绳的劲度系数为k,小球质量为m,未对小球施加水平力时,根据平衡条件得mg=kx1,弹性绳的长度为x=x0+x1=x0+;对小球施加水平力,使其缓慢移动至弹性绳与竖直方向成60°角处时,小球受重力mg、水平力F、弹力F1三个力,由平衡条件得F1==2mg,弹性绳的长度为x'=x0+,此过程中小球上升的高度为Δh=x-x'=x0,选项B正确.6.C[解析]货物在AB段所受的摩擦力为滑动摩擦力,且f1=μmg cos θ;在BC段所受的摩擦力为静摩擦力,且f2=mg sin θ;在CD段做匀速运动,不受摩擦力,选项C正确.7.B[解析]对b球受力分析,受到重力、垂直于斜面向上的支持力和细线的拉力,由于三力平衡时三个力中任意两个力的合力与第三个力等大、反向、共线,故细线拉力向右上方,A错误;对a、b两个球整体受力分析,受到总重力、垂直于斜面向上的支持力和上面细线的拉力,根据平衡条件判断出,上面的细线的拉力方向斜向右上方,C、D错误.8.AB[解析]物块1受到重力m1g、细线拉力T和斜面的支持力F N作用而处于平衡状态,物块2受到重力m2g、细线拉力T'(T'=T)、斜面的支持力F'N及摩擦力f(可能有)作用而处于平衡状态,则T=m1g sin 30°,当m1最大时,物块2受到的最大静摩擦力方向沿BC面向下,此时有T'=m2g sin 37°+μm2g cos 37°,即=2,当m1最小时,物块2受到的最大静摩擦力方向沿BC面向上,此时有T'=m2g sin 37°-μm2g cos 37°,即=,所以≤≤2,故A、B不可能.9.BC[解析]设木块质量为m,重物质量为M,对三个物体组成的整体,根据平衡条件,有2f=(M+2m)g,解得f=(M+2m)g,静摩擦力不变,选项C正确,D错误;将细线对O的拉力按照效果正交分解,如图甲所示,设两个杆夹角为θ,则有F1=F2=,再将杆对木块的推力F1按照效果分解,如图乙所示,根据几何关系得F x=F1sin ,故F x=·sin =,挡板间的距离稍微增大后,角θ变大,F x变大,故木块对挡板的压力变大,即F N变大,选项A错误,B正确.10.BCD[解析]沿斜槽方向,有mg sin θ=2μF N,垂直于斜槽方向,有mg cos θ=2F N cos,解得μ=tan θ,选项A错误;左边圆杆对滑块的支持力为F N=mg cos θ,选项B正确;由于圆柱体与斜槽两侧都有摩擦力且大小相等,所以,单侧摩擦力f=μF N=mg sin θ,选项C正确;若增大θ,则cos θ减小,圆杆对滑块的支持力将减小,选项D正确.11.AC[解析]对A,由平衡条件得F T cos θ=μF N1,F T sinθ+mg=F N1,联立解得F T=,选项A正确;对A、B整体,由平衡条件得F T cosθ+μF N2=F,F T sinθ+2mg=F N2,联立解得水平拉力F=,选项C正确.12.BC[解析]对球进行受力分析,如图甲所示,F N1=G tan θ,F N2=,当长方体物块向右运动时,θ增大,F N1、F N2均增大,故A错误.圆球对物块的压力在竖直方向的分力为F'N2cos θ=G,等于圆球重力,在拉动长方体物块向右运动的过程中,对物块受力分析,如图乙所示,物块与地面之间的压力F N=G1+F'N2cos θ=G1+G不变,滑动摩擦力f=μF N不变,故C正确.由于圆球对物块的压力在水平方向的分力F'N2sin θ逐渐增大,所以水平拉力F=f-F'N2sin θ逐渐减小,故B正确.由于物块与地面之间的压力不变,由牛顿第三定律可知,地面对物块的支持力不变,故D错误.13.AD[解析]设两绳的拉力的合力为F,如图甲所示,由平衡条件得F=mg tan 30°=mg,F3==mg,将F分解,如图乙所示,设AO所受的拉力大小F1,因为∠AOB=120°,根据几何知识知,绳AO所受的拉力F1=F=mg,而杆OC所受的压力大小F'3=F3=mg,选项A、D正确.14.AC[解析]对球受力分析如图所示,由平衡条件可得,风力大小F=mg tan θ,由题意知F ∝Sv,又S=πR2,则F=kπR2v(k为常数),有mg tan θ=kπR2v,当风速由3 m/s增大到3m/s 时,有=,可得tan θ=1,A正确;因球所受重力方向竖直向下,而风力方向水平向右,则细线与水平方向的夹角θ不可能等于90°,B错误;由mg tan θ=kπR2v可知,当v、m不变,而R增大时,θ增大,当v、R不变,而m增大时,θ减小,C正确,D错误.15.AD[解析]若增大m2的质量,因为m3的质量不变,细线的张力大小仍等于m3的重力,故张力不变,选项A正确;对斜劈和m1整体,地面对斜劈的摩擦力大小等于连接m1的细线的张力沿水平方向的分力,细线的张力不变,所以地面对斜劈的摩擦力也不变,选项B错误;若将悬点O上移,因细线的张力不变,m2的质量不变,则O2、O3间的细线与竖直方向的夹角不变,O2、O3间的细线和O3、m3间的细线夹角不变,这两根细线的合力沿角平分线方向,则O、O3间的细绳与竖直墙的夹角不变,选项C错误;细线的张力不变,则地面对斜劈的摩擦力不变,选项D正确.选择题必刷卷(三)1.C[解析]质量小,则惯性小,方程式赛车和强弩质量一定,其惯性一定,选项A、B错误;货运列车摘下或加挂一些车厢,它的惯性因质量变化而变化,选项C正确;摩托车转弯时,人和车的惯性不变,选项D错误.2.B[解析]对整体,有F=(m1+m2)a,则空间站的质量m2=-m1,选项B正确.3.C[解析]对物块,由牛顿第二定律得F=ma,0~t0时间内,拉力减小,加速度减小,物块做加速度减小的加速运动,在t0时刻速度达到最大,选项A错误;t0~2t0时间内,外力反向增大,加速度反向增大,做减速运动,根据力的对称性可知,在2t0时刻速度减为零,选项B、D错误,C正确.4.C[解析]设水对探测器的浮力大小为F,匀速下降时,由平衡条件得mg=F;为了使它匀减速下降,设应该抛掉压载铁质量为Δm,根据牛顿第二定律得F-(m-Δm)g=(m-Δm)a,其中a=,联立解得Δm=,选项C正确.5.B[解析]当F=2 N时,铁块和木板恰好一起相对地面滑动,则μ1(m+M)g=F,解得μ1=0.1;当水平力F=6 N时,铁块恰好相对木板滑动,则F-μ2mg=ma,μ2mg-μ1(m+M)g=Ma,解得μ2=0.4,选项B正确.6.C[解析]木板AB撤离前,木板对小球的作用力F N==mg,撤去AB瞬间,小球受到的合力与F N等大、反向,由牛顿第二定律得mg=ma,解得加速度a=g,方向垂直于木板向下,选项C正确.7.B[解析]剪断物体2下端细绳后,物体1下降,物体2上升,对整体,有(m1+m2+M)g-F N=m1a-m2a,且m1>m2,则系统处于失重状态,台秤的示数将变小,选项B正确.8.BC[解析]纸盒和行李箱一起向右加速时,具有向右的加速度,纸盒受到向右的静摩擦力,选项A错误;行李箱加速过程中与传送带间的滑动摩擦力为f=μ1F N=μ1(M+m)g,选项B正确;纸盒和行李箱一起向右匀速运动,合外力为零,所以行李箱对纸盒的摩擦力为零,行李箱与传送带间的摩擦力为零,选项C正确,D错误.9.AD[解析]对球受力分析,受到重力、弹簧的弹力F和细绳的拉力T,如图所示,根据平衡条件得F=T=,断开细绳瞬间,弹簧弹力和重力不变,由牛顿第二定律得=ma,则加速度a=,选项A正确,B错误;弹簧在C处与小球断开的瞬间,小球受重力和细绳的拉力,变为单摆,合力等于重力的切向分力,根据牛顿第二定律得mg sin θ=ma,解得a=g sin θ,选项C错误,D正确.10.CD[解析]与弹簧分离前,在水平方向上,刚开始有kx-μF N=ma x,加速度a x随x减小而减小,接着有μF N-kx=ma x,加速度a x随x减小而增大,选项A、B错误;在竖直方向上,有mg-F N=m·,解得F N=,当弹力和摩擦力相等时,速度最大,即μF N=kx,解得x=,选项C正确;物体脱离弹簧后相对电梯地板做匀减速运动,加速度a==,又有L=at2,相对电梯地板做匀减速运动的时间t=2,选项D正确.11.AC[解析]A与B间动摩擦因数μ2=0.1,则B物块的最大加速度为a B m=μ2g=1 m/s2;木板A向右滑动,则地面给A的滑动摩擦力向左,大小为f A=μ1·2mg,开始时B对A的摩擦力方向向左,则a A1==5 m/s2,后来B相对A向前滑动,则a A2==3 m/s2,选项A、C正确.12.BC[解析]对P、Q整体受力分析,受到重力、支持力和滑动摩擦力,根据牛顿第二定律得(m+M)g sin θ+μ2(m+M)g cos θ=(m+M)a,解得a=g(sin θ+μ2cos θ),对P物块受力分析,受到重力mg、支持力和Q对P沿斜面向下的静摩擦力,根据牛顿第二定律得mg sin θ+f=ma,解得f=μ2mg cos θ,根据牛顿第三定律知,P对Q的摩擦力方向平行于斜面向上,选项B、C正确.13.AD[解析]由图像可知,小物块上滑的最大位移为x=vt=×3×1.2 m=1.8 m,故A正确;小物块加速时的平均速度与减速时的平均速度大小均为==m/s,其大小之比为1∶1,故B错误;由图像可知,减速运动的加速度大小为a2==m/s2=10 m/s2,在匀减速直线运动过程中,由牛顿第二定律知mg sin 30°+μmg cos 30°=ma2,解得μ=,故C错误;加速运动的加速度大小为a1==m/s2=m/s2,根据牛顿第二定律得F-mg sin 30°-μmg cos 30°=ma1,解得F=40 N,故D正确.14.BC[解析]若F1=3.6 N,F2=5 N,设A、B相对静止一起做匀加速运动,则加速度a==m/s2=m/s2,此时A、B之间的摩擦力f AB=F1-m B a=N>μ2(F2+m B g)=3 N,则此时两物块已经相对滑动,选项A错误;若F1=5.4 N,F2=20 N,假设A、B相对静止一起做匀加速运动,则加速度a==m/s2=m/s2,此时A、B之间的摩擦力f AB=F1-m B a=N<μ2(F2+m B g)=6 N,则此时两物块相对静止一起做匀加速运动,选项B正确;若F2=10 N,则A、B之间的最大静摩擦力f AB m=μ2(F2+m B g)=4 N,A与地面之间的最大=μ1(F2+m A g+m B g)=4 N,若F2<10 N,则f AB m<f A地m,无论F1多大,都不能使物静摩擦力f A地m块A运动起来,选项C正确;若F2>10 N,则f AB m>f A地m,当F1达到一定值时,可使物块A、B 发生相对运动,选项D错误.15.AB[解析]A、B静止时,有kx0=(2m+m)g sin θ,则k=;对B施加外力后,A、B一起做匀加速运动,当A、B分离时,对A,有kx-2mg sin θ=2ma,又x0-x=at2,v2=2a(x0-x),联立可求出t和v,选项A、B正确.当A、B分离时,弹簧弹力kx=2ma+2mg sin θ,选项C错误.当A、B分离后,A先做加速运动,后做减速运动,再反向做加速运动……选项D错误.非选择题必刷卷(一)1.(1)(2)C(3)BC[解析](1)根据位移与时间关系,有d=at2,解得a=.(2)根据题意,木板受到的滑动摩擦力为f=F0,对木板和矿泉水瓶(含水)组成的系统,根据牛顿第二定律得F1-f=(m+M)a,联立解得a=·F1-,其中m为矿泉水瓶(含水)的质量,M为木板的质量;根据图像的斜率可知,随着矿泉水瓶(含水)质量m的增大,a-F1图像的斜率逐渐减小,所以能表示实验结果的是C图.(3)木板受到的摩擦力与矿泉水瓶(含水)的质量无关,选项A错误;水与砝码相比能任意改变质量,所以它的优点是可以更方便地获取多组数据,选项B正确;水的多少可以任意变化,所以可以比较精确地测出木板所受摩擦力的大小,选项C正确;由于加速度越大需要水的质量越大,而水的质量越大时图像的斜率越小,实验的精确度会越小,选项D错误.2.(1)10 N(2)1 s[解析](1)设在拉力作用下金属块所受地面的支持力为F N,滑动摩擦力为f,根据平衡条件得F cos 37°=f,F sin 37°+F N=mg,又f=μF N,联立解得F=10 N.(2)撤去拉力F后,金属块受到滑动摩擦力f'=μmg,根据牛顿第二定律得,加速度大小为a'==μg=2 m/s2,撤去F后,金属块还能滑行的时间为t==1 s3.(1)2m/s(2)1.6 m(3)5∶8[解析](1)在AB段滑块受到重力、支持力、滑动摩擦力,设下滑阶段的加速度大小为a1,有mg sin θ-μmg cos θ=ma1解得a1=4 m/s2根据=2a1x ABx AB=解得v B=2m/s(2)设在BC段滑行的加速度大小为a2,有f=μmga2==2.5 m/s2根据=2a2x BC解得x BC=1.6 m(3)在B点时,有v B=a1t AB=a2t BC解得=4.(1)(2)18 m[解析](1)由v-t图像的斜率可得,0~2 s内小物块的加速度大小a==1 m/s2由牛顿第二定律得μmg cos 37°-mg sin 37°=ma解得μ=(2)0~8 s内只有前6 s内物块与传送带发生相对滑动,0~6 s内传送带匀速运动的位移为x带=4×6 m=24 m由v-t图像得,0~2 s内物块位移为x1=×2×2 m=2 m,方向沿传送带向下2~6 s内物块位移为x2=×4×4 m=8 m,方向沿传送带向上所以划痕的长度为Δx=x+x1-x2=24 m+2 m-8 m=18 m带5.(1)4 N(2)100 m(3)s[解析](1)上升过程,由牛顿第二定律得F-mg-f=ma上升高度h=at2解得f=4 N(2)下落过程,由牛顿第二定律得mg-f=ma1解得a1=8 m/s2由运动学公式得v2=2a1H解得H=100 m(3)恢复升力后向下减速过程,由牛顿第二定律得F-mg+f=ma2解得a2=10 m/s2设运动过程中的最大速度为v m,有H=+解得v m=m/s由运动学公式得v m=a1t1解得t1=s6.(1)0.5 s0.375 m0.875 m(2)0.625 m[解析](1)木板开始运动时,设小铁块和木板的加速度大小分别为a1和a2,则F-μ1m1g=m1a1μ1m1g+μ2(m1+m2)g=m2a2解得a1=3 m/s2,a2=7 m/s2木板向左做匀减速运动,有v0=a2t1,=2a2x2小铁块向右做匀加速运动,有v1=a1t1,x1=a1解得t1=0.5 s,v1=1.5 m/s,x1=0.375 m,x2=0.875 m(2)撤去F,因为μ1m1g>μ2(m1+m2)g,所以木板向右做初速度为零的匀加速直线运动,小铁块向右做初速度为v1的匀减速直线运动.设小铁块和木板的加速度大小分别为a3和a4,经过时间t2木板与小铁块速度均为v2,木板的位移大小为x3,则μ1m1g=m1a3μ1m1g-μ2(m1+m2)g=m2a4又v2=v1-a3t2,v2=a4t2,x3=a4解得a3=2 m/s2,a4=1 m/s2,t2=0.5 s,v2=0.5 m/s,x3=0.125 m木板与小铁块速度相同后,两者一起做匀减速运动直至速度为零,设加速度大小为a5,位移大小为x4,则μ2(m1+m2)g=(m1+m2)a5=2a5x4解得x4=0.125 m木板在水平面上总共滑行的位移大小x=x2-(x3+x4)=0.625 m选择题必刷卷(四)1.C2.B[解析]B点与C点的线速度相等,由于r B≠r C,所以ωB≠ωC,故A错误;B点与C点的线速度相等,且B点的角速度与A点的角速度相等,所以v C=v A,故B正确,D错误;B点的角速度与A点的角速度相等,所以=,即v B=v A,故C错误.3.C[解析]如图所示,把小环水平运动的速度v正交分解,可知人拉细线的速度v1=v cos θ,随着θ增大v1逐渐减小,选项C正确.4.D[解析]两个小球同时抛出,又同时落在P点,说明运动时间相同,又知水平位移大小相等,由x=v0t知,初速度大小相等,小球1落在斜面上时,有tan θ==,小球2落在斜面上的速度与竖直方向的夹角正切值tan α==,故α≠θ,所以小球2没有垂直撞在斜面上,故A、B错误;小球1落在P点时速度与水平方向的夹角正切值tan β==2tan θ=<,则β<60°,则小球1落在P点时与斜面的夹角为β-θ<60°-30°=30°,所以小球1落在P点时与斜面的夹角小于30°,故C错误;根据tan β=2tan θ知,小球1落在斜面上的速度方向与水平方向的夹角相同,相互平行,故D正确.5.C[解析]空间站里宇航员仍然受地球引力,选项A错误;宇航员在空间站里所受地球引力小于他在地面上所受引力,选项B错误;由于空间站绕地球做匀速圆周运动,宇航员处于完全“失重”状态,所以宇航员与“地面”B之间无弹力作用,选项C正确;若宇航员将手中小球无初速度释放,由于惯性小球仍具有空间站的速度,所以小球仍然沿原来的轨道做匀速圆周运动,而不会落到“地面”B上,选项D错误.6.D[解析]忽略自转,有=mg,该星球自转加快,角速度为ω,有=mg+mω2R,解得星球密度ρ==,选项D正确.7.A[解析]因为在垂直岸边的方向上从开始追到追上,快艇与走私船的位移与时间均相同,所以快艇在垂直岸边的方向上的平均速度等于走私船的速度,快艇在沿岸边的方向上的平均速度为v0,选项A正确,B错误.快艇的平均速度大小为v0,因为快艇的运动是曲线运动,路程大于a,平均速率应大于v0,选项C、D错误.8.C[解析]将排球水平击出后排球做平抛运动,排球刚好触网到达底线时,有=v0,+=v0,联立解得H=h,故选项C正确.9.BC[解析]设路面与水平面的夹角为θ,在“限速”下运动,有mg tan θ=m,即v=.在“限速”相同的情况下,圆弧半径r越大,则夹角θ越小;在半径r相同的情况下,夹角θ越大,则“限速”v越大,选项B、C正确.10.AB[解析]当周期为时,对赤道表面的质量为m的物体,有=m R,行星质量M=,选项A正确;当周期为T时,对赤道表面的质量为m的物体,有=m R+F N,物体对行星赤道表面的压力F'N=F N=,选项C错误;对同步卫星,有=m'r,则r=R,选项B正确;由=m″得,环绕该行星做匀速圆周运动的卫星的最大线速度v=,选项D错误.11.AD[解析]竖直上抛的小球在空中运动的时间t=,因此==,选项A正确,B错误;由G=mg得M=,因此==×=,选项C错误,D正确.12.BCD[解析]“墨子号”在轨道B上由P向Q运动的过程中,逐渐远离地心,速率越来越小,选项A错误;“墨子号”在A、C轨道上运行时,轨道半径不同,根据G=m可得v=,轨道半径越大,则线速度越小,选项B正确;“墨子号”在A、B两轨道上经过P点时,到地心的距离相等,受地球的引力相等,所以加速度相等,选项C正确;“墨子号”在轨道B上经过Q点比经过P点时到地心的距离要大些,受地球的引力要小些,选项D 正确.13.AC[解析]由题意有N=2π,其中T1=1年,解得该行星的公转周期为T2=年,A正确,B错误;由G=mr得,=,地球绕太阳公转时,有=,该行星绕太阳公转时,有=,解得R'=R,C正确,D错误.14.BC[解析]直线三星系统中甲星和丙星的线速度大小相等,方向相反,选项A错误;对直线三星系统,有G+G=M R,解得T=4πR,选项B正确;对三角形三星系统,有2G cos 30°=M·,联立解得L=R,选项C正确;三角形三星系统的线速度大小为v===··,选项D错误.非选择题必刷卷(二)1.(1)刻度尺(2)将小球放在槽的末端,看小球能否保持静止(3)D(4)0.59.75 [解析](1)实验中小球做平抛运动,根据平抛运动的规律可知,应测出下落高度和水平位移,故需要刻度尺.(2)在实验操作中检测斜槽末端是否水平的方法:将小球放在槽的末端,看小球能否保持静止.(3)钢球做平抛运动,有x=v0t,y=gt2,联立得y=x2,关系式中的a应等于,故D正确.(4)平抛运动的初速度为v0==0.5 m/s;由h2-h1=gT2,解得当地的重力加速度为g==9.75 m/s2.2.(1)1 s(2)13 m/s<v<14 m/s[解析](1)小球做平抛运动,设飞行时间为t,由h=gt2解得t=1 s(2)在t时间内小车前进的位移为x=v0t-at2=10 m要投入小车,小球最小的水平位移为x1=L-x=13 m最小速度为v1==13 m/s小球最大的水平位移为x2=L-x+L0=14 m最大速度为v2==14 m/s小球抛出时的速度范围是13 m/s<v<14 m/s3.(1)500 N(2)7.5 m/s(3)8.7 m[解析](1)向心力沿水平方向,由平行四边形定则得,拉力T==500 N(2)由牛顿第二定律得mg tan 37°=m其中R0=7.5 m解得v=7.5 m/s(3)由几何关系知,座椅离地高度h=1.8 m由平抛运动规律得x=vth=gt2解得x=4.5 m由勾股定理知,落地点与游艺机中心距离r'==8.7 m4.(1)(2)[解析](1)设在最高点和最低点时速度大小分别为v1、v2.在最高点时,有mg+F1=m在最低点时,有F2-mg=m从最高点到最低点过程中,只有重力做功,机械能守恒,有mg·2L=m-m ΔF=F2-F1联立解得ΔF=6mg所以g=(2)在星球表面,重力等于万有引力,有mg=G解得M==所以ρ==5.(1)1.5 N,方向竖直向下(2)1.6 m(3)0.8 J[解析](1)小球从A运动到B,有mgR=m在B点时,有F N-mg=解得v0=4 m/s,F N=1.5 N根据牛顿第三定律得,小球对轨道的压力大小F'N=F N=1.5 N,方向竖直向下.(2)在竖直方向上,有H-h=gt2在水平方向上,有x=v0t解得x=1.6 m(3)小球从B运动到球筐过程,由动能定理得mg(H-h)=E k-m由平抛运动规律得x=v B tH-h=gt2联立得E k=+mg(H-h)当H=h+x=1 m时,E k有最小值,其最小值为E km=mgx=0.8 J6.(1)5m/s(2)-21 000 J(3)1.849 s[解析](1)由牛顿第二定律得kmg=m解得v1=5m/s(2)由牛顿第二定律得kmg=m由动能定理得Pt-mgh+W=m-m解得W=-21 000 J(3)由几何关系知r2=+解得r=12.5 m由牛顿第二定律得kmg=m解得v=12.5 m/s因sin θ==0.8,故θ=53°则t=·=s=1.849 s选择题必刷卷(五)1.C[解析]小球做匀速圆周运动,由合力提供向心力,其方向始终沿杆指向O点,小球受重力和杆的作用力,所以杆的作用力不一定沿杆指向O点,选项A错误;小球做匀速圆周运动,合力做功为零,从最高点到最低点,重力做正功,所以杆一直做负功,选项B、D错误,C正确.2.C[解析]物块做圆周运动,刚好滑动时,有μmg=m,物块速度从0到v过程中,由动能定理知,转台对物块做的功W=mv2=,解得μ=0.25,选项C正确.3.C[解析]由题意可知,两次物体均做匀加速直线运动,根据x=t知,在同样的时间内,它们的位移之比为x1∶x2=1∶2,两次上升的高度之比为h1∶h2=(x1sin θ)∶(x2sin θ)=1∶2,根据克服重力做功W G=mgh得W G2=2W G1,根据克服摩擦力做功W f=fx得W f2=2W f1,由牛顿第二定律得F1-f-mg sin θ=ma,F2-f-mg sin θ=2ma,则F2<2F1,根据W F=Fx 可得W F2<4W F1,选项C正确.4.B[解析]小物块下滑的加速度a=g sin θ,根据=at2得t=,所以运动的时间不相等,选项A错误;据动能定理得mgh=mv2,所以从物块到达底端时的动能相等,选项。
《全品高考复习方案》2020届高考物理一轮复习文档:第12单元波粒二象性和原子物理听课答案
第十二单元波粒二象性和原子物理第 30 讲光电效应波粒二象性【教材知识梳理】一、 1.电子光电子 2.大于或等于 3.(1)大于或等于(2)强度增大(4)正比二、 1.h ν2.最小值 3.电子 4.(1)h ν -W(2)最大初动能三、 1.(1)颠簸 (2)粒子 (3)波粒二象 2.(1)大小鉴别明理(1)(×) (2)(×) (3)(√) (4)(×)(5)(√)(6)(×) (7)(√)(8)(√)【考点互动研究】考点一1.BC [分析 ]用紫外线照耀锌板是能够发生光电效应的,锌板上的电子汲取紫外线的能量后从锌板表面逸出 ,称之为光电子 ,应选项 A 错误 ,B 正确 ;锌板与验电器相连 ,带有同种电荷 ,锌板失掉电子 ,应当带正电 ,且失掉电子越多 ,带的电荷量越多 ,验电器指针张角越大 ,应选项 C 正确 ,D 错误 .2.AD [分析 ] 增大入射光强度 ,单位时间内照耀到单位面积上的光子数增添,则光电流将增大 ,应选项 A 正确 ;光电效应能否发生取决于入射光的频次,而与入射光强度没关 ,应选项 B 错误 ;用频次为ν的光照耀光电管阴极 ,发生光电效应 ,用频次小于ν的光照射时 ,若光的频次仍大于极限频次 ,则仍会发生光电效应 ,选项 C 错误 ;依据 hν-W0=E k可知,增大入射光频次 ,光电子的最大初动能也增大 ,应选项 D 正确 .3.BC [分析 ] 由光电效应方程可知 E k=hν -W0,则,该动能又会在制止电压下恰巧减为零eU=hν -W为逸出功 ,同种金属的 W 同样 .若ν>ν>U>ν此中 W0ab a b00 a b则 U故 A 错误 ;若ν依据 Ek =h ν -W 0ka >E kb ,故 B 正确;若 Ua <U bk =eU,可得 E ka <E kb,故 C 正确;若,可得 E ,依据 E可知 h ν-E,逸出功 W 0 同样,故 D 错νa >νb ,依据 E k =h ν -W 0k=W0,因为是照耀到同种金属上误.4.C [分析 ] 光子能量 h ν=2.5 eV 的光照耀阴极 ,电流表读数不为零 ,则能发生光电效应 ,当电压表读数大于或等于 0.6 V 时,电流表读数为零 ,则电子不可以抵达阳极 ,由动能定理eU=E k 知,最大初动能 E k =eU=0.6 eV,由光电效应方程 h ν =E k +W 0 知 W 0=1.9 eV,对图乙 ,当电压表读数为2 V 时,电子抵达阳极的最大动能E k '=E k +eU'=0.6 eV+2 eV=2.6 eV,应选项C 正确.考点二例 1 A [分析 ] 由图像可知 ,a 、 c 的制止电压同样 ,依据光电效应方程可知 ,单色光 a和 c 的频次同样 ,但 a 产生的光电流大 ,说明 a 光的强度大 ,选项 A 正确 ,B 错误 ;b 的制止电压大于 a 、 c 的制止电压 ,所以单色光 b 的频次大于 a 的频次 ,选项 C 错误 ;只需光的频次不变 ,改变电源的极性 ,仍可能有光电流产生 ,选项 D 错误 .变式题 1 AC [分析 ] 图线与横轴交点的的横坐标表示截止频次,A 正确 ,B 错误 ;由光电效应方程 E =h ν -Wk 0,可知图线的斜率为普朗克常量 ,C 正确 ;该金属的逸出功为6.63 ×10 - 34 ×4.27 ×1014W 0=h νc =1.6 ×10- 19eV ≈1.77 eV,D 错误 .变式题 2ABC [分析 ] 不一样的资料有不一样的逸出功 ,所以制止电压 U c 不一样 ,选项 A 正确;由爱因斯坦光电效应方程得 h ν=W 0+E k ,应选项 B 正确 ;在照耀光的频次大于极限频次的状况下 ,发射出的光电子数与照耀光的强度成正比 ,光强不确立 ,所以单位时间内逸出的光电子数可能同样 ,饱和光电流也可能同样 ,选项 C 正确 ;由 E k =h ν -h 0=eU νc ,可得???νU = (ν -错误 .c0 ),故图线的斜率为同样的常数 ,选项 D考点三???例 2 A [分析 ] 依据德布罗意波长公式λ=,质子的质量大于电子的质量 ,同样速度的质子比同样速度的电子动量大 ,则质子的德布罗意波长小 ,分辨率高 ,其最高分辨率将小于 0.2 nm,故 A 正确 ,B、C、D 错误 .变式题 1B变式题 2AB [分析 ] 黑体辐射的实验规律只好用光的粒子性解说,普朗克用能量子1????理论剖析,结果与事实完整符合 ,选项 C 错误 ;因为 E 2 22??k= mv,p=mv,所以 p=,质子和???电子动能相等 ,但质量不等 ,故动量 p 也不等 ,依据德布罗意波长λ=可知 ,两者的德布罗意波长不一样 ,选项 D 错误 .变式题 3ABD变式题 4 D [分析 ] 依据爱因斯坦的“光子说”可知 ,单个光子表现为粒子性 ,而大批光子表现为颠簸性 ,所以曝光时间不太长时 ,底片上只好出现一些不规则的点 ,说明了单个光子表现为粒子性,故 A 错误 ;光子的粒子性并不是宏观实物粒子的粒子性,故单个光子经过双缝后的落点没法展望,故 B 错误 ;假如曝光时间足够长 ,底片上就会出现规则的干预条纹 ,说了然大批光子表现为颠簸性,故 C 错误 ;光子抵达概率大的地区表现为亮条纹 ,而光子抵达概率小的地区表现为暗条纹,故 D 正确 .1.对于带电微粒辐射和汲取能量时的特色,以下说法错误的选项是()A.以某一个最小能量值一份一份地辐射B.辐射和汲取的能量是某一最小值的整数倍C.辐射和汲取的能量是量子化的D.汲取的能量能够是连续的[分析 ] D依据量子化的理论,带电微粒辐射和汲取的能量,只好是某一最小能量值的整数倍 ,故 A 、 B 正确 .带电粒子辐射和汲取的能量不是连续的 ,是量子化的 ,故 C 正确 ,D 错误 .2. [2018· 浙江奉化高中模拟 ] 人眼对绿光最为敏感 ,正常人的眼睛接收到波长为 530nm 的绿光时 ,只需每秒有 6 个绿光的光子射入瞳孔 ,眼睛就能觉察 ,普朗克常量为6. 63×10-34J ·s,光速为 3.0×108m/s,则人眼能觉察到绿光时所接收到的最小功率是 ()×10-18 W B. 3.8×10-19 WC. 7.0×10-48 WD. 1.2×10-48 W???6.63 ×10 - 34 ×3.0 ×108?? 530 ×10 - 9 -19J,每秒钟最罕有 6 [分析 ] A 绿光光子能量 E=h ν==3.8×10 6 ?? 6 × × - 19 3.8 10??-18个绿光的光子射入瞳孔 ,才能被觉察 ,所以 P=1= 1W,故A 正W=2.3×10 确.3.以下对于光的波粒二象性的理解正确的选项是 ()A.大批光子的行为常常表现出颠簸性 ,个别光子的行为常常表现出粒子性B.光在流传时是波 ,而与物质互相作用时就转变为粒子C.光在流传时粒子性明显 ,而与物质互相作用时颠簸性明显D.高频光是粒子 ,低频光是波[分析 ] A 大批光子的行为常常表现出颠簸性 ,个别光子的行为常常表现出粒子性 ,故A 正确 ;光在流传时颠簸性明显 ,而与物质互相作用时粒子性明显 ,故B 、C 错误 ;高频光波长小 ,光的粒子性明显 ,低频光波长大 ,光的颠簸性明显 ,故 D 错误 .4.在某次光电效应实验中 ,获得的制止电压 U c 与入射光的频次 ν的关系如图 30-1 所示 .若 该直线的斜率和纵截距分别为 k 和 b,电子电荷量的绝对值为 e,则普朗克常量可表示为,所用资料的逸出功可表示为.图 30-1[答案 ] ek -eb[分析 ] 光电效应中 ,入射光子能量为 h ν,战胜逸出功 W 0 后剩余的能量转变为电子最大? ??0 ?c =h ν -W 0?? ????c=ν- ,斜率即=k,所以普朗克常量 h=ek,纵截距为 b,即初动能 ,eU ,整理得 Ueb=-W 0 ,所以逸出功 W 0=-eb.5.(多项选择 )图 30-2 是某金属在光的照耀下逸出的光电子的最大初动能 E k 与入射光频次 ν的关系图像 .由图像可知()图 30-2A.该金属的逸出功等于 EB.该金属的逸出功等于h ν0C.入射光的频次为 2ν0时 ,逸出的光电子的最大初动能为 E????D.入射光的频次为 2时 ,逸出的光电子的最大初动能为2[答案 ] ABC第 31 讲 原子和原子核【教材知识梳理】??1卢瑟福线状 n 2r 1 2电子 质子核内?? 质子????11N 0(2)??m 0(2)??重核 轻核鉴别明理(1)(√) (2)(√) (3)(√) (4)(×) (5)(×)(6)(√)(7)(×) (8)(×) (9)(×)【考点互动研究】考点一例 1 A [分析 ] 卢瑟福依据 α粒子散射实验 ,提出了原子核式构造模型 ,选项 A 正确 ; 卢瑟福提出了原子核式构造模型的假定 ,进而否认了汤姆孙原子模型的正确性 ,B 错误 ;电子质量太小 ,对 α粒子的影响不大 ,选项 C 错误 ;绝大部分 α粒子穿过金箔后 ,几乎仍沿原方向行进 ,D 错误 .变式题 1 D [分析 ] 在 α粒子散射实验中 ,因为电子的质量太小 ,电子的质量只有α1粒子的7300,它对 α粒子速度的大小和方向的影响就像尘埃对枪弹的影响 ,完整能够忽略,故 D 正确 ,A 、B 、C 错误 .变式题 2 C [分析 ] 第一明确 α粒子和重金属原子核均带正电荷 ,互相排挤 ,且作使劲在两者连线上 ,再由牛顿第二定律知 ,被散射的 α粒子的加快度由重金属原子核的斥力产生 ,所以图中加快度方向标示正确的仅有P 点 ,故 C 正确 .考点二2例 2 AC [分析]依据??3 种不一样频次的光子 ,故 A 正确 ;3=3 知,这群氢原子能够发出 由 n=3 能级跃迁到 n=1 能级辐射的光子能量最大 , E=(13.6-1.51) eV=12.09 eV,故 B 错误;从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级辐射的光子能量最小 ,频次最小 ,则波长最大 ,故 C 正确 ;一群处于 n=3 能级的氢原子向更高能级跃迁,汲取的能量一定等于两能级之差,故 D 错误.变式题 1 D [分析 ]由谱线a的光子的波长大于谱线 b 的光子的波长 ,可知谱线 a 的光子频次小于谱线 b 的光子频次 ,所以谱线 a 的光子能量小于n=5 和 n=2 间的能级差,选项 D 正确 ,选项 A、B、C错误 .变式题 2 BCD[分析 ]依据跃迁理论 ,处于基态的氢原子被某外来单色光激发后跃迁到 n=5 能级 ,需要汲取的能量为E=E5-E1=[-0.54-(-13.6)]eV=13.06eV,A 错误 ;波长最??长的谱线来自第 5 能级向第 4 能级的跃迁 ,依据??E=h =E5-E4nm,B 正确 ;,解得λ=4000??波长最短的谱线来自第 5 能级向第 1 能级的跃迁??=9.5×10-8 ,依据 h min=E -E,解得λ5 1min???-27kg·m/s,C 正确 ;依据爱因斯坦光电效应方程得m,依据λ = ,解得 p=6.97×10min?????hν =W0+E k,解得E kmax= min -W0=9.72 eV,D 正确 .考点三例 3 B[分析 ] 衰变过程动量守恒 ,生成的钍核的动量与α粒子的动量等大反向 ,根2????据 E2,可知衰变后钍核的动能小于α粒子的动能 ,所以 B 正确 ,A 错误 ;半衰期是一k=多半量的铀核衰变需要的时间 ,C 错误 ;衰变过程放出能量 ,质量发生损失 ,D 错误 .变式题 B [分析 ] 由动量守恒定律可知 ,静止的铀核发生α衰变后 ,生成的均带正电的α粒子和钍核的动量大小相等 ,但方向相反 ,由左手定章可知它们的运动轨迹应为??????1??????????钍<Rα“外切”圆,又 R= = ,在 p 和 B 大小相等的状况下 ,R∝ ,因 q 钍>qα,则 R,故 B 正确 .例 4 A [分析 ]α射线穿透能力最弱,电离作用强,简单被物体汲取,故A正确;β射线的速度约是光速的99%,故 B 错误 ;γ射线是一种波长很短的电磁波 ,电离能力极弱 ,故C 错误 ;β射线 (高速电子束 )带负电 ,是由一此中子转变为一个质子后开释的 ,故D 错误 .4变式题 D [分析 ] α射线是高速 2He 核流 ,β射线是高速电子流 ,γ射线是能量很高的电磁波 ,A 错误 .在 α、 β、 γ三种射线中 ,α射线的电离能力最强 ,γ射线的电离能力最弱 ,B 错误 .半衰期是对大批原子核的衰变行为作出的统计规律 ,对于少量原子核无心义 ,C 错误 .考点四例 5 C AB E F [分析 ]α衰变是原子核自觉地放射出 α粒子的核衰变过程 ,选C;β衰变是原子核自觉地放射出 β粒子的核衰变过程 ,选 A 、B;重核裂变选 E;轻核聚变选 F.变式题 A [分析 ]2+3 →4+ 1; 14+ 4 →17 1H 1H2Hen 是核聚变反响方程 ,A 正确7N2He8O14 27301+1H 是原子核的人工转变反响方程 ,B 错误 ;2He+13Al→15P+0n 是居里夫妻发现人工235 1144???? 8931放射性的核反响方程 ,C 错误 ; 92U+ 0n → 56+ 36Kr+ 0n 是铀核裂变的反响方程 ,D 错误.例 6 B [分析 ] 氘核聚变反响的质量损失m=2.013 6 u ×2-3.015 0 u -1.008 7 u=0.0035 u,由爱因斯坦质能方程可得开释的核能 E=0.003 5×931 MeV ≈3.3 MeV,选项 B 正确 .4变式题 1BC [分析 ]联合能等于比联合能乘以核子数,故 2He 核的联合能约为 28462MeV,A 错误 ;由图像可知 2He 核的比联合能大于 3Li 核的比联合能 ,故 B 正确 ;两个 1H4235核联合成一个 2He 核,联合能增添 ,故必定存在质量损失 ,故要开释能量 ,C 正确;92U 核89中核子的均匀联合能小于36Kr 核中的 ,故 D 错误 .变式题 2 (1)汲取能量 1.20 MeV (2)1.8×106m/s[分析 ] (1) m=m N+m He-m O-m p=-0.001 29 uE= mc 2≈-1.20 MeV故这一核反响是汲取能量的反响,汲取的能量为 1.20 MeV(2)由动量守恒定律得m He v0=m p v p+m O v O又因为 v O∶v H=1∶50解得v6m/sO≈1.8×101.依据图 31-1 所给图片 ,联合课真有关知识 ,以下说法正确的选项是()图 31-1A.图甲是电子束穿过铝箔后的衍射图样,证明电子拥有粒子性B.图乙是利用不一样气体系成的五彩缤纷的霓虹灯 ,原由是各样气体原子的能级不一样,跃迁时发射光子的能量不一样,光子的频次不一样C.图丙是工业上使用的用射线检测金属板厚度的装置 ,在α、β、γ三种射线中 ,最有可能使用的射线是β射线D.图丁是原子核的比联合能与质量数 A 的关系图像 ,由图可知中等大小的核的比联合能最大 ,即(核反响中 )均匀每个核子的质量损失最小[分析 ] B 图甲是电子束穿过铝箔后的衍射图样,证明电子拥有颠簸性 ,选项 A 错误 ;图乙是利用不一样气体系成的五彩缤纷的霓虹灯 ,原由是各样气体原子的能级不一样 ,跃迁时发射光子的能量不一样 ,光子的频次不一样 ,选项 B 正确 ;图丙是工业上使用的用射线检测金属板厚度的装置 ,在 α、β、γ三种射线中 ,因为 γ射线穿透能力最强 ,最有可能使用的射线是 γ射线 ,选项 C 错误 ;图丁是原子核的比联合能与质量数 A 的关系图像 ,可知中等大小的核的比联合能最大 ,即在核子联合成原子核时均匀每个核子开释的能量最大,均匀每个核子的质量损失最大 ,选项 D 错误 .2.据《世界网络日报》报导 ,在埃及古城艾赫米姆不远处,考古队发掘出埃及第十九王朝拉美西斯二世大神殿 .经过剖析发现 ,殿内古代木头中的 14C 的含量约为自然界含量2的 2 ,已知植物死后其体内的 14C 会渐渐减少 ,14C 的半衰期为 5730 年,则由此可推测拉 美西斯神殿距今约为()A. 4000 年B. 3000 年C. 2000 年D. 1000 年??2 ??573011[分析 ] B衰变后的质量 m=M (2)??,此中 t 是时间 ,T 是半衰期 ,由 2 =(2)??,解得 t=2 年=2865 年 ,故 B 正确 .3. [2018· 浙江义乌模拟 ] 核能作为一种新能源在现代社会中已不行缺乏 ,我国在完美核电安全基础大将加大核电站建设 .核泄露中的钚 (Pu)是一种拥有放射性的超铀元素 ,它可损坏细胞基因 ,提升罹患癌症的风险 .已知钚的一种同位素23994 Pu 的半衰期为 242394100 年,其衰变方程为 94Pu →X +2He+γ,以下有关说法正确的 ()A. X 原子核中含有 143 此中子239B.100 个 94 Pu 经过 24 100 年后必定还节余 50 个C.因为衰变时开释巨大能量 ,依据 E=mc 2,衰变过程总质量增添D.衰变发出的 γ射线是波长很长的光子 ,穿透能力较弱[分析 ] A 依据电荷数守恒、质量数守恒知 ,X 的电荷数为 92,质量数为 235,则中子数为 143,故 A 正确 ;半衰期拥有统计规律 ,对大批的原子核合用 ,故 B 错误 ;因为衰变时释2放巨大能量 ,依据 E=mc,衰变过程总质量减小 ,故 C 错误 ;衰变发出的 γ射线是波长很短的光子 ,穿透能力很强 ,故 D 错误 .2414.一种高温扩散云室探测射线的原理是 :在上盖透明的密封容器内 ,放射源镅95 Am 衰237变为镎93 Np 的过程中 ,放射线穿过洁净空气并使其电离 ,沿射线径迹产生一连串的凝241结核 ,容器内就出现 “云雾 ” ,这样就能够看到射线的径迹 .已知 95 Am 的半衰期为 432.6年,则以下说法正确的选项是( )A.放射线是核外电子电离形成的B.经过该云室看到的是 α射线的径迹241C. 0.4 g 的 95 Am 经过 865 年大概衰变了 0.1 gD.若云室的温度高升,24195Am 的半衰期会变短241 → 237 4 [分析] B依据题意可知核反响方程为 9593Np+ 2AmHe,则放射线是原子核的衰变241放出的 α粒子 ,经过该云室看到的是 α射线的径迹 ,选项 A 错误 ,B 正确 ;0.4g 的 95 Am经过 865 年大概经过了两个半衰期 ,则还剩下 0.1 g,选项 C 错误 ;半衰期与外界环境无关,选项 D 错误 .5.铀原子核既可发生衰变 ,也可发生裂变 .其衰变方程为23823423592U→90Th+X,裂变方程为 92 U189 1 235189+0n → Y +、、36Kr+30n,此中 92U 0n 、Y36Kr 的质量分别为 m 1、m 2、m 3、 m 4,光在真空中的流传速度为 c.以下表达正确的选项是()238A.92U 发生的是 β衰变B.Y 原子核中含有 56 此中子 238C.若提升温度 ,92U 的半衰期将会变小D.裂变时开释的能量为 (??1- 2??2- ??3- ??4)c2238[分析 ] D 依据质量数守恒和电荷数守恒可知 ,X 为氦原子核,92U 发生的是α衰变 ,故 A错误 ;依据质量数守恒和电荷数守恒可知 ,Y 的质量数 A=235+1-89-3=144,电荷数Z=92-36=56,由原子核的构成特色可知,Y 原子核中含有 56 个质子 ,中子数为 144-56=88个,故 B 错误 ;半衰期与温度、压强等外界要素没关,故 C 错误 ;因为核裂变的过程中释放能量 ,依据爱因斯坦质能方程得E= mc2=(m1-2m2-m3-m4)c2,故 D 正确 .6.(多项选择 )如图 31-2 所示是氢原子的能级图 ,一群氢原子处于 n=3 能级 ,以下说法中正确的是()图 31-2A.这群氢原子跃迁时能够发出 3 种不一样频次的光子B.这群氢原子发出的光子中,能量最大为 10.2 eVC.从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级时发出的光波长最长D.这群氢原子能够汲取随意光子的能量而向更高能级跃迁2?? 3 种不一样频次的光子 ,故 A 正确 ;由n=3[分析 ] AC 依据3=3 知,这群氢原子能够发出能级跃迁到 n=1 能级 ,辐射的光子能量最大 ,E=(13.6-1.51)eV=12.09 eV,故 B 错误 ;从n=3 能级跃迁到 n=2 能级辐射的光子能量最小,频次最小 ,则波长最长 ,故 C 正确 ;一群处于 n=3 能级的氢原子汲取光子能量发生跃迁,汲取的能量一定等于两能级的能级差 ,故 D错误.7.如图 31-3 所示为氢原子的能级表示图,现有大批的氢原子处于n=4 的激发态 ,当原子向低能级跃迁时辐射出若干不一样频次的光.对于这些光 ,以下说法正确的选项是 ()图 31-3A.最简单发生显然衍射现象的光是氢原子由n=4 能级跃迁到 n=1 能级产生的B.频次最小的光是氢原子由n=2 能级跃迁到 n=1 能级产生的C.这些氢原子总合可辐射出 3 种不一样频次的光D.用氢原子从 n=2 能级跃迁到 n=1 能级辐射出的光去照耀逸出功为 6.34 eV 的金属铂能发生光电效应[分析 ] D氢原子由n=4能级跃迁到n=3能级产生的光,能量最小,波长最长,所以最容易发生显然的衍射现象 ,故 A 错误 ;由能级差可知能量最小的光频次最小 ,是氢原子由n=4 能级跃迁到 n=3 能级产生的 ,故 B 错误 ;大批处于 n=4 能级的氢原子能发射??(??- 1)2=6 种频次的光 ,故 C 错误 ;由 n=2 能级跃迁到 n=1 能级辐射出的光的能量为E=-3.4 eV-(-13.6) eV=10.2 eV,大于 6.34 eV,能使该金属发生光电效应,故 D 正确 .。
《全品高考复习方案》2020届高考物理一轮复习文档:第1单元运动的描述与匀变速直线运动 听课答案
第一单元 运动的描述与匀变速直线运动第1讲 描述直线运动的基本概念【教材知识梳理】一、有质量二、不动 地面四、1.运动轨迹 2.有向线段五、1. 对应位移 2.切线六、1.速度的变化量 辨别明理(1)(√) (2)(×) (3)(×) (4)(√) (5)(√)(6)(√)(7)在傍晚,飞机自东向西飞行的速度大于地球自转的速度.[解析]由于地球自西向东旋转,我们看到太阳从东边升起,向西边落下,旅客要看到太阳从西边升起,必须在傍晚,要求飞机自东向西飞行的速度大于地球自转的速度.【考点互动探究】考点一1.D2.AD [解析]在操场中心A点看来,该同学最终离A点的距离为m=50m,方向为北偏东θ角,满足sinθ=,即θ=37°,运动的路程为70m,选项A、D正确.3.C [解析]矢量和标量都可以有正、负号,矢量的正负表示方向,但标量的正负不一定表示大小,比如功的正负既不表示大小也不表示方向,而是表示能量转化的情况,选项A、B错误,C正确;当物体做单向直线运动时,位移的大小与路程相等,但位移具有方向,所以位移(矢量)与路程(标量)意义不同,选项D错误.考点二例1 BC [解析]从A到B的位移为9km,用时h,由平均速度定义式可得整个过程的平均速度为108km/h,故A错误,B正确;速度计显示的是瞬时速度大小,故C正确;经过C时速度的方向沿C点切线方向,故D错误.变式题 C [解析]由v=可得,小明在第2s内的平均速度为2m/s,在前4s内的平均速度为v=m/s=2.5m/s,C正确,B错误;因小明的运动性质不能确定,故无法确定小明的瞬时速度大小,A、D错误.例2 0.1 0.25[解析]因为通过光电门的时间都很短,所以通过光电门的瞬时速度近似等于平均速度.由v=得v1=m/s=0.1m/sv2=m/s=0.25m/s.[点评]测出物体在微小时间Δt内发生的微小位移Δx,然后可由v=求出物体在该位置的瞬时速度,这样瞬时速度的测量便可转化成为微小时间Δt和微小位移Δx的测量.考点三例3 C [解析]由图可得速度v2<v1,汽车做减速运动,选项A错误;加速度a=,其方向与Δv的方向相同,与v1的方向相反,选项C正确,选项B、D错误.例4 B [解析]由于加速度的方向始终与速度方向相同,故质点速度逐渐增大,当加速度减小到零时,速度达到最大值,选项A错误,选项B正确;因速度方向不变,故位移逐渐增大,当加速度减小到零时,速度不再变化,位移将随时间继续增大,选项C、D错误.例5 AD [解析]当初、末速度方向相同时,a==m/s2=6m/s2,方向与初速度的方向相同,A正确,B错误;当初、末速度方向相反时,a==m/s2=-14m/s2,方向与初速度的方向相反,C错误,D正确.考点四例6 C [解析]一张普通的扑克牌的宽度为5.7cm,扑克牌的宽度约为子弹头长度的3倍,即子弹头长度约为1.9cm,子弹头穿过扑克牌通过的位移为x=5.7cm+1.9cm=7.6cm,所以子弹头穿过扑克牌的时间t==s≈8.4×10-5s.变式题 D [解析]当没有站人时,测量仪的空间高度为h0=,输出电压为U0=kM0,当站人时,测量仪中可传播超声波的有效空间高度h=,输出电压为U=kM,故人的高度为H=h0-h=,人的质量为m=M-M0=(U-U0),选项D正确.1.(多选)从水平匀速飞行的直升机上向外自由释放一个物体,不计空气阻力,在物体下落过程中,下列说法正确的是( )A.从直升机上看,物体做自由落体运动B.从直升机上看,物体始终在直升机的后方C.从地面上看,物体做平抛运动D.从地面上看,物体做自由落体运动[解析]AC 由于惯性,释放后物体在水平方向做匀速直线运动,故物体在水平方向上和直升机不发生相对运动,而物体在竖直方向上初速度为0,加速度为g,故在竖直方向上做自由落体运动,所以从直升机上看,物体做自由落体运动,故选项A正确,B错误;从地面上看,物体做平抛运动,故选项C正确,D错误.2.用同一张底片对着小球运动的路径每隔s拍一次照,得到的照片如图1-1所示,则小球在图示过程中的平均速度的大小是( )图1-1A.0.25m/sB.0.2m/sC.0.17m/sD.无法确定[解析]C 图示过程中x=6.0cm-1.0cm=5.0cm=0.050m,t=3×s,故==0.17m/s,选项C正确.3.一质点沿Ox方向做变速直线运动,它离开O点的距离x随时间t变化的关系为x=(5+2t3)m,它的速度随时间t变化的关系为v=6t2m/s,该质点在t=0到t=2s间的平均速度和t=2s到t=3s间的平均速度的大小分别为( )A.12m/s和39m/sB.8m/s和38m/sC.12m/s和19.5m/sD.8m/s和13m/s[解析]B t=0时,x0=5m;t=2s时,x2=21m;t=3s时,x3=59m.平均速度=,故==8m/s,==38m/s.图1-24.有一个方法可以用来快速估测闪电处至观察者之间的直线距离:只要数出自观察到闪光起至听到雷声的时间——t秒,就能估算出以千米为单位的闪电处与观察者之间的直线距离x.已知空气中的声速约为340m/s,则x约为( )A.t kmB.kmC.kmD.km[解析]C 忽略光传播的时间,则声音从闪电处到观察者用时t秒,声速约为v=340m/s≈km/s,所以x=v·t s≈km,选项C正确.5.图1-3是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图,测速仪发出并接收超声波信号,根据发出和接收到的信号间的时间差,测出被测汽车的速度.图中p1、p2是测速仪发出的超声波信号,n1、n2是p1、p2由汽车反射回来的信号,发射和接收到超声波信号对应的时刻如图所示.设测速仪匀速扫描,p1、p2对应时刻之间的时间间隔Δt=1.0s,超声波在空气中传播的速度是v=340m/s,若汽车是匀速行驶的,求:(1)汽车在接收到p1、p2两个信号之间的时间内前进的距离;(2)汽车的速度大小.图1-3[答案](1)17m (2)17.9m/s[解析](1)设p1、n1、p2、n2对应的时刻分别为t1、t2、t3、t4,t1~t2的中间时刻(汽车与超声波第一次相遇的时刻)为t5,t3~t4的中间时刻(汽车与超声波第二次相遇的时刻)为t6.从题目所给条件得,标尺上每小格表示的时间为s,则有超声波第一次与汽车相遇时通过的位移为s1=v超声波第二次与汽车相遇时通过的位移为s2=v汽车在接收到p1、p2两个信号之间的时间内前进的距离为s1-s2=17m(2)以上过程中,汽车的运动时间为Δt'=t6-t5汽车的速度为v'=,从标尺上读出数据代入得v'=17.9m/s.第2讲 匀变速直线运动的规律及应用【教材知识梳理】一、1.(1)v0+at (2)v0t+at2 (3)v2-=2ax2.(1) (2)aT2二、1.(1)零 (2)匀加速2.(1)v=gt (2)h=gt2 (3)v2=2gh辨别明理(1)(√) (2)(×) (3)(×) (4)(√) (5)(×)(6)(√) (7)(×)【考点互动探究】考点一例1 1∶3 [解析]根据题意可知,物体在第一段时间t内做匀加速直线运动,在第二段时间t内先做匀减速直线运动到速度为零后反向做匀加速直线运动,取第一段时间t内的运动方向为正方向,画出物体运动过程示意图如图2-1所示.图2-1针对两个运动阶段,由位移公式得x=a1t2-x=a1t·t+(-a2)t2联立解得=.变式题1 1∶3 [解析]针对两个运动阶段,由位移公式得x=a1t2-x=a1t·t+(-a2)t2由牛顿第二定律得F1=ma1F2=ma2联立解得=.变式题2 12J 36J[解析]针对两个运动阶段,由位移公式得x=a1t2-x=a1t·t+(-a2)t2由牛顿第二定律得F1=ma1F2=ma2由功的定义式得W1=F1xW2=-F2·(-x)对整个过程应用动能定理可得W1+W2=48J联立解得W1=12J,W2=36J.变式题3 C [解析]设第一个过程末速度为v1,第二个过程末速度大小为v2.根据题意知两过程的平均速度大小相等.根据匀变速直线运动规律有=,得v2=2v1,根据动能定理有W1=m,W2=m-m,而E k=m,所以W1=0.25E k,W2=0.75E k,又因为位移大小相等,所以两个过程中电场力的大小之比为1∶3,根据冲量定义得I1=F1t,I2=F2t,所以可得I2=3I1,故A、B、D错误,C正确.考点二1.(1)1∶2∶3∶…∶n (2)12∶22∶32∶…∶n2(3)1∶3∶5∶…∶(2n-1)(4)1∶(-1)∶(-)∶…∶(-)例2 t[解析]解法一:逆向思维法物体匀减速冲上斜面的上滑过程,相当于匀加速滑下斜面的逆过程.设物体从B到C所用的时间为t BC.由运动学公式得x BC=ax AC=a(t+t BC)2又知x BC=l,x AC=l联立解得t BC=t.解法二:基本公式法物体沿斜面向上做匀减速运动,设初速度为v0,物体从B滑到C所用的时间为t BC,由匀变速直线运动的规律可得=2ax AC-=-2ax ABx AB=x AC联立解得v B=又知v B=v0-atv B=at BC解得t BC=t.解法三:比例法对于初速度为零的匀加速直线运动,在连续相等的时间内通过的位移之比为x1∶x2∶x3∶…∶x n=1∶3∶5∶…∶(2n-1).因为x CB∶x BA=1∶3,而通过x BA的时间为t,所以通过x BC的时间t BC=t.解法四:中间时刻速度法利用推论:匀变速直线运动中,中间时刻的瞬时速度等于这段位移的平均速度,即v AC=又知=2ax AC=2ax BCx BC=联立解得v B=可以看成v B正好等于AC段的平均速度,则B点对应这段位移的中间时刻,因此有t BC=t.解法五:图像法根据匀变速直线运动的规律,画出v-t图像,如图所示.利用相似三角形的规律,面积之比等于对应边的二次方之比,得==而OD=tDC=t BCOC=t+t BC联立解得t BC=t.变式题1 B [解析]根据题意,物体做匀加速直线运动,t时间内的平均速度等于时刻的瞬时速度,在第一段内中间时刻的瞬时速度为v1=m/s=4m/s,在第二段内中间时刻的瞬时速度为v2=m/s=8m/s,则物体的加速度为a==m/s2=m/s2,故选项B正确.变式题2 BD [解析]根据题设条件得Δv=at=-2m/s,所以AB、BC为连续相等时间内的位移,由匀变速直线运动的推论Δx=at2,解得t==1s,a=-2m/s2,选项B正确;质点从A点运动到C点的时间为2t=2s,选项C错误;根据匀变速直线运动的推论=,可得v B==5m/s,选项A错误;由速度与位移关系式可得BD==6.25m,所以AD=AB+BD=12.25m,选项D正确.考点三例3 ACD [解析]根据h=gt2可知,下落的高度越大,则时间越长,选项A正确;根据v2=2gh可得,第一次抓住直尺时,直尺的速度v==2m/s,选项B错误;反应时间大于0.4s,则直尺下落的高度大于×10×0.42m=80cm,此高度大于直尺长度50cm,选项C正确;“反应时间”与长度一一是对应的关系,选项D正确.变式题 C [解析]石子做自由落体运动,它留下径迹CD的对应运动时间即为照相机的曝光时间.设开始下落点为O,由照片可以看出,CD长度对应两块砖的厚度,即CD的实际长度为CD=6×2cm=0.12m,而OC=1.5m+5×0.06m=1.8m,则OD=OC+CD=1.92m,由h=gt2知,从O到C的时间t C=s=0.6s,从O到D的时间t D=s=0.62s,所以曝光时间Δt=t D-t C=0.02s,选项C正确.例4 7s 60m/s[解析]解法一:全程法取全过程为一整体进行研究,从重物自气球上掉落开始计时,经时间t落地,规定初速度方向为正方向,画出运动草图,如图所示.重物在时间t内的位移h=-175m将h=-175m、v0=10m/s代入位移公式h=v0t-gt2解得t=7s或t=-5s(舍去)所以重物落地速度为v=v0-gt=10m/s-10×7m/s=-60m/s其中负号表示方向竖直向下,与初速度方向相反.解法二:分段法设重物离开气球后,经过t1时间上升到最高点,则t1==1s上升的最大距离h1==5m故重物离地面的最大高度为H=h1+h=5m+175m=180m重物从最高处自由下落,落地时间为t2==6s落地速度为v=gt2=10×6m/s=60m/s,方向竖直向下所以重物从气球上掉落至落地共历时t=t1+t2=7s.变式题 AB [解析]初速度v0=30m/s,只需要t1==3s即可上升到最高点,上升高度为h1==m=45m,再自由落体t2=2s时间,下降高度为h2=g=×10×22m=20m,故路程为s=h1+h2=65m,选项A正确;5s内物体的位移x=h1-h2=25m,方向竖直向上,选项B正确;5s内物体的速度改变量为Δv=gt=10×5m/s=50m/s,方向竖直向下,选项C错误;平均速度为==m/s=5m/s,方向竖直向上,选项D错误.考点四例5 (1)a(2t0)2 a(3t0)2 (2)a at1 v1t2=at1t2变式题 (1)4m/s2 (2)32m (3)3s[解析](1)在AB段,由运动学公式得a1==m/s2=4m/s2(2)AB段的长度为L 1=a1=32m(3)AB段的长度为L1=t1BC段的长度为L2=vt2CD段的长度为L3=t3总路程为L=L1+L2+L3=92m总时间为t=t 1+t2+t3=8.5s联立得L=(t-t2)+vt2解得t2=3s1.汽车以36km/h的速度沿平直公路行驶,遇障碍物刹车后获得大小为a=4m/s2的加速度,刹车后第3s内,汽车通过的路程为( )A.12.5mB.2mC.10mD.0.5m[解析]D 由v=at可得从刹车到静止所需的时间t=2.5s,则第3s内的位移,实际上就是2~2.5s内的位移,x=at'2=0.5m,选项D正确.2.在光滑且足够长的斜面上,有一物体以10m/s的初速度沿斜面向上运动.如果物体的加速度始终为5m/s2,方向沿斜面向下,那么经过3s时的速度大小和方向是( ) A.25m/s,沿斜面向上B.5m/s,沿斜面向下C.5m/s,沿斜面向上D.25m/s,沿斜面向下[解析]B 取初速度方向为正方向,则v0=10m/s,a=-5m/s2,由v=v0+at可得,当t=3s时,v=-5m/s,“-”表示速度方向沿斜面向下,选项B正确.3.在某一高度以v0=20m/s的初速度竖直上抛一个小球(不计空气阻力),当小球速度大小为10m/s时,以下判断正确的是(g取10m/s2)( )A.小球在这段时间内的平均速度大小一定为15m/s,方向向上B.小球在这段时间内的平均速度大小一定为5m/s,方向向下C.小球在这段时间内的平均速度大小一定为5m/s,方向向上D.小球的位移大小一定是15m[解析]D 小球被竖直上抛,做匀变速直线运动,平均速度可以用匀变速直线运动的平均速度公式=求,规定向上为正,当小球的末速度为向上的10m/s时,v=10m/s,用公式求得平均速度为15m/s,方向向上;当小球的末速度为向下的10m/s时,v=-10m/s,用公式求得平均速度为5m/s,方向向上,选项A、B、C均错误.末速度大小为10m/s时,小球的位置一定,小球的位移大小x==15m,选项D正确.4.某航母跑道长160m,飞机发动机产生的最大加速度为5m/s2,起飞需要的最低速度为50m/s,飞机在航母跑道上起飞的过程可以简化为匀加速直线运动.若航母沿飞机起飞方向以某一速度匀速航行,为使飞机安全起飞,航母匀速运动的最小速度为( )A.10m/sB.15m/sC.20m/sD.30m/s[解析]A 设航母匀速运动的最小速度为v1,飞机起飞的最低速度为v2,对航母,有x1=v1t,对飞机,有v=v1+at,-=2ax2,而相对位移x2-x1=160m,联立解得v1=10m/s,选项A正确.25.(多选)[2018·河南信阳模拟]从发现情况到采取相应行动经过的时间叫反应时间.两位同学合作,用刻度尺可以测出人的反应时间:如图2-1甲所示,A捏住尺的上端,B在尺的下部做握尺的准备(但不与尺接触),当看到A放开手时,B立即握住尺.若B做握尺准备时,手指的位置如图乙所示,而握住尺的位置如图丙所示,则下列说法正确的是(g取10m/s2)( )图2-1A.B同学的反应时间约为0.2sB.A同学的反应时间约为0.2sC.B握住尺前的瞬间,尺的运动速度约为2m/sD.若A左手捏住尺的上端,右手在尺的下部做握尺的准备,用此方法也可测出自己的反应时间[解析]AC 尺在反应时间内下落了20cm,由h=gt2可得,t=0.2s,选项A正确;B握住尺前的瞬间,尺的运动速度v=gt=2m/s,选项C正确;若甲左手捏住尺的上端,右手在尺的下部作握尺的准备,用此方法测出的时间是甲的心理调整的时间,不是看到直尺下落后的时间.故D错误.6.一辆汽车在平直公路上做刹车实验,若从0时刻起汽车在运动过程中的位移与速度的关系式为x=10-0.1v2(m),则下列分析正确的是( )A.刹车过程的加速度大小为10m/s2B.刹车过程持续的时间为5sC.初速度为10m/sD.刹车过程的位移为5m[解析]C 由v2-=2ax可得x=v2-,对照x=10-0.1v2(m),可知a=-5m/s2,v0=10m/s,选项A错误,C正确;由v=v0+at可得刹车过程持续的时间为t=2s,由v2-=2ax可得刹车过程的位移x=10m,选项B、D错误.7.在竖直的井底,将一物块以11m/s的速度竖直地向上抛出,物块冲过井口时被人接住,在被人接住前1s内物块的位移是4m,位移方向向上,不计空气阻力,g取10m/s2,求:(1)物块从抛出到被人接住所经历的时间;(2)此竖直井的深度.[答案](1)1.2s (2)6m[解析](1)设被人接住前1s时刻物块的速度为v,则h'=vt'-gt'2故v==m/s=9m/s则物块从抛出到被人接住所用总时间为t=+t'=s+1s=1.2s.(2)竖直井的深度为h=v0t-gt2=11×1.2m-×10×1.22m=6m.8.A点与B点相距400m,某人骑车从A到B,途中先加速后匀速再减速,加速运动和减速运动的加速度大小均为2m/s2.若此人在A点由静止开始运动,到B点恰好停止,中途的最大速度为10m/s,则他由A点到B点需要多长时间?[答案]45s[解析]加速阶段所用时间为t1==5s这段时间位移为x 1=a=25m减速过程所用时间和位移与加速过程相同.故中间匀速过程的位移x2=(400-25-25)m=350m所用时间为t2==35s,故他从A到B需要的总时间t=(35+5+5)s=45s9.从斜面上某一位置每隔0.1s释放一颗小球,在连续释放几颗后,对斜面上正在运动着的小球拍下部分照片,如图所示.现测得x AB=15cm,x BC=20cm,已知小球在斜面上做匀加速直线运动,且加速度大小相同.图Z2-2(1)求小球的加速度大小.(2)求拍摄时B球的速度大小.(3)D、C两球相距多远?(4)A球上面正在运动着的小球共有几颗?[答案](1)5m/s2 (2)1.75m/s (3)25cm (4)2颗[解析](1)由Δx=aT2得a===m/s2=5m/s2.(2)v B==m/s=1.75m/s.(3)由Δx=x DC-x BC=x BC-x AB得x DC=x BC+(x BC-x AB)=20cm+5cm=25cm.(4)小球B从开始下滑到图示位置所需的时间为t B==s=0.35s则B球上面正在运动着的小球共有3颗,A球上面正在运动着的小球共有2颗.专题一 运动图像 追及、相遇问题【热点题型探究】热点一1.B [解析]图像的纵截距表示出发点,所以出发点不同,A错误;两图像的交点表示两个物体在某时刻处于相同的位置,B正确;0~t1时间内,P的位移为x1-x0,Q的位移为x1,Q的位移较大,C错误;图像的斜率表示速度,所以Q的速度大于P的速度,D错误.2.AB [解析]根据速度图像中图线与时间轴所围的面积表示位移可知,质点在0~5s内的位移x=×2×5m=5m,选项A正确;质点在8~12s内的位移x=×2m+×1m-×1m=8m,平均速度为=m/s=2m/s,选项D错误;由v-t图像的斜率表示加速度可知,0~5s内的加速度大小a1=m/s2,8~10s内的加速度大小a2=m/s2=2m/s2,10~12s内的加速度大小a3=m/s2=6m/s2,所以质点在整个运动过程中,10~12s内的加速度最大,选项B正确;质点在11s末速度将要反向,此时离出发点最远,选项C错误.3.C [解析]位移—时间图像表示位移随时间的变化规律,不是物体运动的轨迹,甲、乙都做直线运动,故A错误.由位移—时间图像的斜率表示速度可知,在t=0时刻,甲、乙的速度都不为零,故B错误.0~t2时间内,丁车的速度大于丙车的速度,两车间的距离逐渐增大,在t 2时刻相距最远,故C 正确,D 错误.例1 A [解析]质点在开始一段时间内的x-t 图像是一条直线,其斜率不变且不负值,故做匀速直线运动,速度方向与规定的正方向相反;在第二段时间内,质点处于静止状态,速度为零;在第三段时间内,图线的斜率不变且为正值,即速度不变且为正值;在第四段时间内,质点静止在出发点.综上可知,质点的v-t 图像是A 图.变式题 B [解析]根据v-t 图线的斜率表示加速度知,0~1s 内质点由静止开始做匀加速直线运动,加速度为a==m/s 2=2m/s 2,1~2s 内质点做匀减速直线运动,加速度为a'==m/s 2=-2m/s 2,同理分析,2~3s 内质点反向做匀加速直线运动,加速度为-3m/s 2,3~4s 内质点反向做匀减速直线运动,加速度为3m/s 2,故选项A 错误,选项B 正确;由匀变速直线运动的位移公式x=at 2可知,每一时间段内质点的位移与时间成二次函数关系,x-t 图像为抛物线,故选项C 、D 错误.例2 C [解析]由图像结合位移公式x=v 0t+at 2可知,物体做匀加速直线运动,由d=v 0c+ac 2和3d=v 0·2c+a (2c )2,解得v 0=,a=,A 、B 错误;由速度公式可知,物体在c时刻的速度为v0+ac=,在1.5c时刻的速度为v0+1.5ac=,C正确,D错误.例3 B [解析]可以画出p和q运动的v-t图像,如图所示,由于路程一样大,所以q所用的时间短.变式题 D [解析]依据x=v0t-gt2作出x-t图像,如图所示.显然,两条图线相交表示A、B相遇.由图可直接看出,当Δt满足关系式<Δt<时,A、B可在空中相遇,选项D 正确.热点二例4 (1)3s (2)4s[解析](1)汽车刹车后要在x=50m处的站点停车,则汽车刹车的加速度a==-1m/s2汽车相对自行车做初速度v'0=10m/s-3m/s=7m/s、加速度a=-1m/s2的匀减速运动,设车头到达自行车车尾历时为t1,则有x0=v'0t1+a解得t1=3s(2)设车尾到达自行车车头历时为t2,则有x1=v'0t2+a而位移满足关系x1=x0+L+L0解得t2=7s则第一次错车时间为Δt=t2-t1=4s变式题1 (1)2m/s2 (2)17s[解析](1)t3时刻前,当两车速度相等时(即t2时刻),两车相距最远.0~t2时间内,有x乙=x甲+x0即vt2=v(t2-t1)+x0解得t1=5s所以甲车的加速度a1==2m/s2(2)0~t3时间内,两车位移相同,有x'甲=x'乙即a1(t3-t1)2=a2其中a2==1m/s2解得t3=17s变式题2 ABC [解析]在v-t图像中,图线与横坐标轴围成的面积表示位移,由图像可知,在t=2s时和t=6s时,两图线与横坐标轴围成的面积相等,说明发生的位移相等,由于两物体同时从同一地点沿同一方向做直线运动,因此两物体两次相遇的时刻是2s和6s时刻,故A正确;开始运动时,A的初速度为零,B在前面,在t=2s时,两物体相遇,以后A在前面,直到t=6s时相遇,故B正确;由图像可知,两物体相距最远时刻出现在B追A阶段,当速度相等时,A、B相距最远,此时t=4s,故C正确;0~2s内A物体的位移为x=×2×10m=10m,故D错误.【高考模拟演练】1.CD [解析]x-t图像中图线的斜率表示速度,t1时刻两图线的斜率不同,即两车速度不相等,A错误;甲、乙两车起点不同,t1时刻所处的位置相同,故0~t1时间内路程不同,B错误;t1、t2时刻甲、乙位置均相同,且都做单方向上的直线运动,所以t1~t2时间内路程相等,C正确;t1~t2时间内甲的图线的斜率先小于乙后大于乙,所以中间存在斜率与乙相等的时刻,D正确.2.BD [解析]根据速度—时间图像中图线与时间轴所围面积表示位移可知,在t1~t2时间内,甲车位移大于乙车位移,又知t2时刻两车相遇,因此在t1时刻甲车在后,乙车在前,选项A错误,选项B正确;速度—时间图像的斜率的绝对值表示加速度大小,根据图像可知,甲、乙的斜率的绝对值均先减小后增大,因此甲、乙的加速度大小均先减小后增大,选项C错误,选项D正确.3.BD [解析]在t=3s时,两车并排行驶,由图像可得在1~3s内两车发生的位移大小相等,说明在t=1s时,两车并排行驶,由图像可得前1s内乙车位移大于甲车位移,且位移之差Δx=x2-x1=×1m=7.5m,所以在t=0时,甲车在乙车前7.5m,选项A、C错误,选项B正确;在1~3s内两车的平均速度==20m/s,各自的位移x=t=40m,选项D正确.4.B [解析]x-t图像的斜率表示速度,b、c对应的图线为直线,斜率恒定,做匀速直线运动,但斜率的正负不同,两个物体的速度方向不同,选项A、C错误;在0~5s内,a、b两个物体间的距离逐渐变大,选项B正确;物体a的运动满足x=x0+at2,代入数据点(0,10m)和(5s,20m),解得加速度为0.8m/s2,选项D错误.5.AC [解析]v-t图像中图线与时间轴所围的面积表示位移,所以质点在0~1s内的位移小于在1~2s内的位移,选项A正确;v-t图像的斜率表示加速度,质点在1~2s内的加速度越来越大,选项B错误;质点在1~2s内的位移x>m=15m,平均速度=>15m/s,选项C正确;质点在0~3s内的速度方向不变,3s末不会回到出发点,选项D 错误.1.[2018·雅安三诊]甲、乙两物体在同一直线上运动,其位移—时间图像如图Z1-1所示,由图像可知( )图Z1-1A.甲比乙运动得快B.乙开始运动时,两物体相距20mC.在前25s内,两物体间的距离先增大后减小D.在前25s内,两物体的位移大小相等[解析]C 位移—时间图像的斜率表示速度,所以甲的速度比乙的速度小,选项A错误;由图像知乙从原点出发,乙开始运动时,甲的位置坐标大于20m,则两物体间距大于20m,选项B错误;在0~10s这段时间内,乙静止在原点,甲沿正向做匀速直线运动,则两物体间的距离逐渐增大,在10~25s这段时间内,甲的运动速率小于乙的运动速率,甲在乙的前方,则两者间的距离逐渐减小,选项C正确;在前25s内,甲的位移为x1=40m-20m=20m,乙的位移为x2=40m-0m=40m,选项D错误.2.[2018·汉中二检]图Z1-2是某深潜器从水面开始下潜到返回水面的全过程的速度—时间图像,则下列说法中正确的是( )图Z1-2A.加速度最大值是0.025m/s2B.深潜器在0~1min和8~10min的时间段内处于超重状态C.深潜器本次下潜的最大深度为360mD.深潜器在1~3min的时间内处于静止状态[解析]C v-t图像的斜率表示加速度,在0~1min和3~4min的时间段内的加速度最大,且最大加速度a m==0.033m/s2,选项A错误;在3~4min和6~8min的时间段内,加速度向上,处于超重状态,在0~1min和8~10min的时间段内,加速度向下,处于失重状态,选项B错误;在4min时刻,下潜的深度最大,且h=×2m=360m,选项C正确;在1~3min的时间段内,深潜器匀速下潜,选项D错误.3.(多选)甲、乙两车从同一地点出发,向同一方向行驶,它们的x-t图像如图Z1-3所示,则由图可看出( )图Z1-3A.乙比甲先出发,甲比乙先到达距出发点x0处B.甲比乙先出发,乙比甲先到达距出发点x0处C.0~x 0段两车的平均速度相同D.两车行驶时的速度相同[解析]BD 由图像可知,甲比乙先出发,而乙比甲先到达距离出发点x0处,选项A错误,B正确;两车发生的位移相等,甲用的时间比乙的多,根据公式=可得,两车的平均速度不相等,但两车在行驶时的速度一样,选项C错误,D正确.4.[2018·大连二模]一辆货车在平直公路上以20m/s的速度匀速行驶,车长L=7.5m.当货车经过路边的交警时掉下一小包货物,交警发现货车司机并未意识到.在货车车尾经过交警1s时,交警立刻启动摩托车前去追赶货车向司机说明情况,摩托车启动后先做匀加速直线运动,加速度a=4m/s2,速度达到30m/s后做匀速直线运动.摩托车可以看作质点,则:(1)摩托车刚启动时距货车车头多远?(2)摩托车启动后,经过多长时间到达货车车头?[答案](1)27.5m (2)14s[解析](1)Δx=v0t+L=27.5m(2)摩托车达到最大速度所用的时间t1==7.5s位移x1=t1=112.5m此时货车车头距交警出发点的距离x0=Δx+v0t1=177.5m。
《全品高考复习方案》2020届高考物理一轮复习文档:第11单元 交变电流 传感器 作业答案
课时作业(二十八)1.C[解析]线框通过图中位置瞬间,穿过线框的磁通量为零,感应电动势最大,所以感应电流也最大,通过电阻R的电流瞬时值最大,故选项B错误,选项C正确;AB边和CD边切割磁感线产生感应电流,根据右手定则可判断,电流方向为ADCBA,故选项A错误;根据E=NBSω可知,ω增大一倍,E也增大一倍,根据I=可知,通过电阻R的电流的有效值也增大一倍,故选项D错误.2.D[解析]由于磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场,线圈绕过铁芯M中心的固定转轴匀速转动过程中,垂直切割磁感线,产生的电动势大小不变,经过竖直面时,方向改变,所以选项D正确.3.AC4.B[解析]电阻接在10 V直流电源上,电功率为P,则P=;当它接到电压u=10sinωt(V)的交流电源上时,电功率为P'==0.5P,故B正确.5.B[解析]线框始终只有一半面积在磁场中,故瞬时电动势为e=sin ωt,电压有效值为U=NBS,电流表示数I=NBS,A、C错误,B正确;Q=T=,D错误.6.B[解析]由i-t图像知,交变电流的最大值即通过R2的电流最大值为0.6A,由正弦式交变电流最大值与有效值的关系可知,其有效值为0.6 A,由于R1与R2串联,所以通过R1的电流有效值也是0.6 A,选项A、C错误;R1两端电压有效值为U1=IR1=6 V,选项B 正确;R2两端电压最大值为U2m=I m R2=0.6×20 V=12V,选项D错误.课时作业(二十九)1.A[解析]当S闭合后,副线圈两端的电压U2不变,而副线圈电路的总电阻减小,所以副线圈中的电流增大,由P=I2R知R消耗的电功率增大,故A正确;当S闭合后,副线圈电路的总电阻减小,副线圈中的电流增大,所以电阻R两端的电压增大,而副线圈两端的电压U2不变,所以灯泡两端的电压减小,灯L1、L2都不能正常发光,故B错误;由于副线圈电路的总电阻减小,消耗的功率P=增大,而输入功率等于输出功率,所以原线圈的输入功率增大,故C错误;根据电流与匝数关系=,因变压器原、副线圈的匝数之比不变,所以原、副线圈中电流之比不变,故D错误.2.B[解析]发电机线圈的转速变为原来的时,电动势的最大值、有效值均变为原来的,所以电压表的读数变为原来的,B正确;R两端的电压变为原来的,根据P=可知,R消耗的功率变为原来的,A错误;由于输出功率变为原来的,电压减小到一半,根据P=UI可知,电流变为原来的,电流表的读数变为原来的,C错误;由于转速变为原来的,则交变电流的频率变为原来的,D错误.3.C[解析]与副线圈并联的电压表的示数为副线圈两端电压的有效值,在不改变其他条件时,其示数不变,为U==22 V,A、B错误;正弦交变电压原来的频率为f==50 Hz,当频率变为100 Hz时,电容器对电流的阻碍作用减小,L1中电流增大,功率增大,灯泡变亮,但电感线圈对电流的阻碍作用增大,L2中电流减小,功率减小,灯泡变暗,C正确,D错误.4.BD[解析]由图像可知,该交流电的频率为50 Hz,电压最大值为220V,故其瞬时值表达式为u=220sin 100πt(V),选项A错误;由图像可知,当t=1.5×10-2s时,交变电压最大,由法拉第电磁感应定律可知,此时磁通量的变化率最大,穿过线圈的磁通量为零,故此时线圈平面与磁场方向平行,选项B正确;若只减少理想变压器原线圈的匝数,则副线圈两端的电压将升高,副线圈中的电流将增大,变压器的输出功率将变大,故输入功率将变大,选项C错误;若只增大滑动变阻器接入电路中的阻值,由题意可知,电压表V1的示数不发生变化,而副线圈电路中电流将减小,定值电阻R0两端的电压将减小,电压表V2的示数将增大,故电压表V1与V2示数的比值将减小,选项D正确.5.D[解析]当用电高峰到来时,用户消耗的功率变大,则电流表A2示数变大,输电线上的电流变大,输电线上损耗的功率变大,选项A错误;电流表A1示数增大,因为发电厂的输出电压恒定,则升压变压器副线圈两端的电压不变,即电压表V1的示数不变,选项B 错误;输电线上的电压损失变大,故降压变压器原线圈两端的电压减小,降压变压器副线圈两端的电压也减小,即电压表V2的示数减小,选项C错误;用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例=1-=1-,因为输电线上的电流增大,则电压损失增大,U1不变,所以用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例减小,故D正确.6.A[解析]当单刀双掷开关与a连接时,原、副线圈的匝数之比为10∶1,原线圈两端的电压有效值U1=V=220 V,根据=,解得U2=22 V,故电压表的示数为22 V,A正确;当t=s时,c、d间电压的瞬时值为u=220sin 100π×V=110V,故B错误;当单刀双掷开关与a连接,滑动变阻器滑片P向上移动的过程中,滑动变阻器接入电路的阻值变大,电压不变,电流表示数减小,故C错误;当单刀双掷开关由a扳向b时,原线圈匝数减小,根据=,可知U2变大,电压表和电流表的读数均变大,故D错误.。
《全品高考复习方案》2020届高考物理一轮复习文档:第14单元 机械振动与机械波 听课答案
第十四单元机械振动与机械波第35讲机械振动用单摆测定重力加速度【教材知识梳理】一、1.正弦正弦2.-kx平衡3.(1)平衡矢(2)最大距离标(3)全振动次数4.A sin(ωt+φ)二、1.位移时间2.正弦(或余弦)三、1.驱动力驱动力无关2.等于辨别明理(1)(×)(2)(×)(3)(×)(4)(×)(5)(×)(6)(×)(7)(×)(8)(×)(9)(×)【考点互动探究】考点一1.ABE[解析]由关系式可知ω=rad/s,T==8s,A正确;将t=1s和t=3s代入关系式中求得两时刻位移相同,B正确;作出质点的振动图像如图所示,由图像可以看出,第1s末和第3s末的速度方向不同,C错误;由图像可知,第3s末至第4s末质点的位移方向与第4s 末至第5s末质点的位移方向相反,而速度的方向相同,故D错误,E正确.2.<<[解析]当物块向右通过平衡位置时,脱离前,振子的动能E k1=(m a+m b),脱离后,振子的动能E k2=m a,由机械能守恒定律可知,平衡位置处的动能等于最大位移处的弹性势能,因此脱离后振子振幅变小;由弹簧振子的周期T=2π知,脱离后周期变小.3.ACD[解析]若振子的振幅为0.1m,由于s=(n+)T,则周期最大值为s,且t=4时刻x=0.1m,A正确,B错误;若振子的振幅为0.2m,由简谐运动的对称性可知,当振子由x=-0.1m处运动到负向最大位移处再反向运动到x=0.1m处,再经n个周期时所用时间为s,则T=s,所以周期的最大值为s,且t=4s时刻x=0.1m,故C正确;当振子由x=-0.1m处经平衡位置运动到x=0.1m处,再经n个周期时所用时间为s,则T=s,所以此时周期的最大值为8s,且t=4s时刻x=0.1m,故D正确.考点二例1CDE[解析]从图像中可以看出,两弹簧振子周期之比T甲∶T乙=2∶1,则频率之比f甲∶f乙=1∶2,D正确;弹簧振子周期与振子质量、弹簧劲度系数k有关,周期不同,说明两弹簧振子不同,A错误;由于弹簧的劲度系数k不一定相同,所以两振子所受回复力(F=-kx)的最大值之比F甲∶F乙不一定为2∶1,B错误;由简谐运动的特点可知,在振子到达平衡位置时位移为零,速度最大,在振子到达最大位移处时,速度为零,从图像中可以看出,在振子甲到达最大位移处时,振子乙恰好到达平衡位置,C正确;当振子乙到达平衡位置时,振子甲可能在最大位移处或平衡位置,E正确.变式题BDE[解析]由图像可知,该简谐运动的周期为4s,频率为0.25Hz,在10s内质点经过的路程是2.5×4A=20cm,选项A错误,B正确.第4s末质点的速度最大,选项C错误.在t=1s和t=3s两时刻,质点位移大小相等、方向相反,选项D正确.t=2s和t=6s两时刻之间相差一个周期,故质点速度相同,选项E正确.考点三例2D[解析]由单摆的周期公式得,A→B的运动时间t1=,B→C的运动时间t2=,由对称性知,此摆的周期T=2(t1+t2)=π,D正确.变式题(1)1.25Hz(2)B处(3)0.162m[解析](1)由图像可知,单摆的周期T=0.8s所以单摆振动频率f==1.25Hz.(2)由图像可知,t=0时位移为负的最大值,所以开始时摆球在B处.(3)由T=2π知L=≈0.162m.考点四例3(1)AD(2)(3)2.019.76(4)B(5)[解析](1)做“用单摆测重力加速度”的实验时摆线要选择尽可能长一些的,摆球要选择质量大些、体积小些的,A、D正确.(2)由单摆周期T=2π,可得g=,n次全振动的时间为t,则单摆周期为T=,联立可得g=.(3)50次全振动的时间为100.5s,则周期T==2.01s,将题目所给数据代入g=,可得g=9.76m/s2.(4)由单摆周期T=2π,可得T2=l,若误将单摆的摆长记为悬点到小球下端的距离L,则单摆的实际摆长l=L-r,其中r为小球半径,联立可得T2=(L-r),变形得T2=L-,斜率大于零,纵截距-小于零,选项A错误.若误将49次全振动记成50次全振动,由T=可知,周期偏小,选项B正确.由g=可知,T偏小,则g偏大,选项C 错误.(5)设A点到细绳与铁锁所组成系统重心的距离为r,则摆长L=l+r.由单摆周期公式T=2π,可得T=2π,前后两次改变摆长,可得周期T1=2π,T2=2π,从而得g=.变式题0.9950最低点100.22.0[解析]摆长L=0.9950m;由于摆球经过最低点时速度最大,引起的周期测量误差最小,故在测量周期时,当摆球摆动稳定后,计时起点应选在小球摆至最低点时;秒表的读数为t=100.2s,则单摆的周期为T==s≈2.0s;由T=,T=2π,可得g=.考点五1.BD[解析]摇把匀速转动的频率f=Hz=4Hz,周期T==0.25s,当振子稳定振动时,它的振动周期及频率均与驱动力的周期及频率相等,A错误,B正确.当转速减小时,频率将更接近振子的固有频率2Hz,弹簧振子的振幅将增大,C、E错误,D正确.2.BCE[解析]在A的驱动下,B、C、D均做受迫振动,受迫振动的频率均与驱动力的频率(A的固有频率)相等,与各自的固有频率无关,选项A正确,选项B错误.在B、C、D中,只有C的固有频率等于驱动力的频率,所以在B、C、D中C的振幅最大,选项C、E错误,选项D正确.3.AB[解析]由共振曲线知,此单摆的固有频率为0.5Hz,固有周期为2s;由T=2π得,此单摆的摆长约为1m;若摆长增大,则单摆的固有周期增大,固有频率减小,共振曲线的峰将向左移动,A、B正确,C、D错误.此单摆做受迫振动,只有共振时的振幅最大,为8cm,E 错误.1.[2015·浙江卷]某个质点的简谐运动图像如图35-1所示,求振动的振幅和周期.图35-1[答案]10cm8s[解析]由图读出振幅A=10cm简谐运动方程x=A sin代入数据得-10cm=10sin cm解得T=8s.2.一位游客在千岛湖边欲乘坐游船,当日风浪较大,游船上下浮动.可把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动,振幅为20cm,周期为3.0s.当船上升到最高点时,甲板刚好与码头地面平齐.地面与甲板的高度差不超过10cm时,游客能舒服地登船.在一个周期内,游客能舒服登船的时间是()A.0.5sB.0.75sC.1.0sD.1.5s[解析]C从平衡位置开始计时,游船的振动方程为x=20sin cm,游客要舒服地登船需满足的条件Δx=20-x≤10,解得0.25s≤t≤1.25s,故游客能舒服地登船的时间Δt=1.0s,选项C正确.3.质点做简谐运动,其x-t关系如图35-2所示.以x轴正向为速度v的正方向,该质点的v-t关系是图35-3中的()图35-2A B C D图35-3[解析]B速度为矢量,它随时间变化的周期与位移随时间变化的周期相同,故C、D错误;t=0时,质点在正向最大位移处,速度为零,t=时,质点在平衡位置且向x轴负向运动,速度为负向最大,故A错误,B正确.4.做简谐振动的物体,当它每次经过同一位置时,可能不同的物理量是()A.位移B.速度C.加速度D.回复力[解析]B做简谐振动的物体,经过同一位置时,相对平衡位置的位移x相同,回复力(F=-kx)相同,由牛顿第二定律(F=ma)知加速度a相同,物体可能以方向相反的速度经过同一位置,故B正确.图35-45.甲、乙两个学习小组分别利用单摆测当地重力加速度.(1)甲组同学采用如图35-4所示的实验装置.①由于没有游标卡尺,无法测小球的直径d,实验中将悬点到小球最低点的距离作为摆长l,测得多组周期T和l的数据,作出l-T2图像,如图35-5所示.图35-5A.实验得到的l-T2图像是.B.小球的直径是cm.②在测量摆长后,测量周期时,摆球摆动过程中悬点O处摆线的固定点出现松动,摆长略微变长,这将会导致所测重力加速度的数值(选填“偏大”“偏小”或“不变”).(2)乙组同学在图示装置的基础上再增加一个速度传感器,如图35-6甲所示.将摆球拉开一个小角度使其做简谐运动,速度传感器记录了摆球在摆动过程中速度随时间变化的关系,如图乙所示.图35-6①由图乙可知,该单摆的周期T=s.②改变摆线长度l后,多次测量,根据实验数据,利用计算机作出T2-l图线(l为摆线长),并根据图线拟合得到方程T2=(4.04l+0.024)s2.由此可以得出当地的重力加速度g= m/s2.(取π2=9.86,结果保留3位有效数字)[答案](1)①A.c B.1.2②偏小(2)①2.0②9.76[解析](1)①单摆的周期T=2π,所以l=T2+,则l-T2图像为直线,其斜率k=,纵截距b=>0,所以图像为c,d=1.2cm.②测量周期时,摆球摆动过程中悬点O处摆线的固定点出现松动,摆长略微变大,则摆长的测量值偏小,测得的重力加速度偏小.(2)①根据简谐运动的图线知,单摆的周期T=2.0s.②根据T=2π得T2=l+,对比图线方程,可知图线的斜率k==4.04s2/m,解得g=9.76m/s2.第36讲机械波【教材知识梳理】一、机械振动有波源有介质受迫垂直平行二、1.相同2.波源4.λf三、1.平衡位置位移2.平衡位置四、1.(1)位移的矢量和(2)①增大减小②频率2.(2)相差不多更小3.(2)相对运动(3)升高降低辨别明理(1)(×)(2)(×)(3)(√)(4)(×)(5)(×)(6)(×)(7)(×)(8)(×)(9)(√)(10)(√)【考点互动探究】考点一例1(1)133cm(2)125cm[解析](1)由题意,O、P两点间的距离与波长λ之间满足OP=λ波速v与波长的关系为v=在t=5s的时间间隔内,波传播的路程为vt.由题意有vt=PQ+式中,PQ为P、Q间的距离.联立解得PQ=133cm(2)Q处的质点第一次处于波峰位置时,波源运动的时间为t1=t+T波源从平衡位置开始运动,每经过,波源运动的路程为A,由题给条件得t1=25×故t1时间内,波源运动的路程为s=25A=125cm变式题1ABD[解析]由于没有能量损失,故P与波源的振幅相同,A正确;波在传播过程中周期不变,故B正确;介质中所有质点开始振动的方向都与波源的起振方向相同,故C错误;若P与波源距离s=vT,则质点P与波源之间的距离为一个波长,故质点P与波源的位移总是相同的,D正确.变式题2BDE[解析]波长λ=vT==0.8m,SQ=14.6m=18λ,当S处于平衡位置向上振动时,Q应处于波谷;SP=15.8m=19λ,当S处于平衡位置向上振动时,P应处于波峰;可见P、Q两质点运动的方向应始终相反,A、C错误,B、D、E正确.考点二例2ACE[解析]由图像可知,λ=0.16m,波向x轴正方向传播,则有nT+=0.20s,已知周期T>0.20s,所以取n=0,可得T=0.4s,故波速v==0.40m/s,A正确,B错误;由图像可知,t=0时,x=0.08m处的质点位于平衡位置向y轴正方向振动,则t=0.70s=T时位于波谷,t=0.12s=0.3T时在平衡位置上方向波峰处运动,C正确,D错误;波从一种介质进入到另外一种介质,频率、周期均不变,所以λ'=v'T=0.32m,E正确.变式题ADE[解析]由波动图像知,波的振幅为2cm,选项A正确;波长λ=8m,周期T==s=2s,选项B错误;由于波沿x轴正方向传播,由波传播方向和质点振动方向的关系知,x=4m处质点此时向y轴正方向运动,选项C错误;此时x=4m处的质点处于平衡位置,其加速度为零,选项D正确.t=5s=T,则从此时开始5s后x=4m处的质点沿y轴负方向运动,选项E正确.例3(1)18cm/s x轴负方向(2)9cm[解析](1)由图甲可以看出,该波的波长为λ=36cm①由图乙可以看出,周期为T=2s②波速为v==18cm/s③由图乙知,当t=s时,Q点向上运动,结合图甲可得,波沿x轴负方向传播.(2)设质点P、Q平衡位置的x坐标分别为x P、x Q.由图甲知,x=0处y=-=A sin(-30°),因此x P=λ=3cm④由图乙知,在t=0时Q点处于平衡位置,经Δt=s,其振动状态向x轴负方向传播至P点处,由此及③式有x Q-x P=vΔt=6cm⑤由④⑤式得,质点Q的平衡位置的x坐标为x Q=9cm⑥变式题ACE[解析]由图甲读出波长λ=2m,由图乙读出周期T=4s,则v==0.5m/s,选项A正确;图甲是t=2s时的波形图,图乙是x=1.5m处质点的振动图像,该质点在t=2s时向下振动,所以波沿x轴负方向传播,选项B错误;在0~2s内质点P由波峰向波谷振动,通过的路程s=2A=8cm,选项C正确,选项D错误;t=7s时,质点P振动了个周期,所以此时质点P位置与t=T=3s时位置相同,即在平衡位置,选项E正确.考点三例4(1)x=(50+300n)cm,n=0,±1,±2,…(2)0.1s[解析](1)t=0时,在x=50cm处两列波的波峰相遇,该处质点偏离平衡位置的位移为16cm,两列波的波峰相遇处的质点偏离平衡位置的位移均为16cm.从图线可以看出,甲、乙两列波的波长分别为λ1=50cm,λ2=60cm甲、乙两列波波峰的x坐标分别为x1=50+k1λ1,k1=0,±1,±2,…x2=50+k2λ2,k2=0,±1,±2,…联立可得,介质中偏离平衡位置位移为16cm的所有质点的x坐标为x=(50+300n)cm,n=0,±1,±2,…(2)只有两列波的波谷相遇处的质点的位移为-16cm.t=0时,两波波谷间的x坐标之差为Δx'=-式中,m1和m2均为整数.将波长代入,可得Δx'=10(6m2-5m1)+5由于m1、m2均为整数,相向传播的波谷间的距离最小为Δx'0=5cm从t=0开始,介质中最早出现偏离平衡位置位移为-16cm的质点的时间为t=代入数值得t=0.1s变式题1AC[解析]t=0时刻,a点在波峰,b点在平衡位置,且向下振动.若波由a传到b,则a、b间距s=λ=9m(n=0,1,2,…),得λ=12m,m,m,…;若波由b传到a,则a、b间距s=λ=9m(n=0,1,2,…),得λ=36m,m,4m,…,故A、C正确.变式题2(1)54m/s(2)58m/s(3)波向左传播[解析](1)波向右传播时,传播距离Δx满足Δx=kλ+λ(k=0,1,2,3,…)由Δt=知传播时间满足Δt=kT+T(k=0,1,2,3,…)由于3T<t2-t1<4T因此k=3故Δt=3T+T由波形图知λ=8m波速v==54m/s(2)波向左传播时,传播距离Δx满足Δx=kλ+λ(k=0,1,2,3,…)传播时间满足Δt=kT+T(k=0,1,2,3,…)由3T<t2-t1<4T可知k=3故Δt=3T+T波速v==58m/s(3)波速大小为74m/s时,波在Δt时间内传播的距离为Δx=vΔt=74×0.5m=37m=(4λ+5)m所以波向左传播考点四1.BD[解析]使狭缝满足发生明显衍射现象的条件即可,即将狭缝变小或将波长变大,B、D正确.2.(1)a、c、e b、d、f(2)b、c、d、f(3)如图所示[解析](1)a、e两点分别是波谷与波谷、波峰与波峰相交的点,故此两点为振动加强点;c 点处在a、e连线上,且从运动的角度分析a点的振动形式恰沿该线传播,故c点是振动加强点;同理,b、d是振动减弱点,f也是振动减弱点.(2)因为S1、S2振幅相同,振动最强区的振幅为2A,最弱区的振幅为零,此时位移为零的点是b、c、d、f.(3)图中对应时刻a处在两波谷的交点上,即此时刻a在波谷,同理e在波峰,所以对应的波形如图所示.3.ADE[解析]根据多普勒效应,女同学荡秋千的过程中,只要她有向右的速度,即靠近声源,她都会感到哨声音调变高;反之,女同学向左运动时,她感到音调变低,选项A、D、E 正确,B、C错误.1.(多选)[2015·海南卷]一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图36-1所示,质点P的x坐标为3m.已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s.下列说法正确的是()图36-1A.波速为4m/sB.波的频率为1.25HzC.x坐标为15m的质点在t=0.6s时恰好位于波谷D.x坐标为22m的质点在t=0.2s时恰好位于波峰E.当质点P位于波峰时,x坐标为17m的质点恰好位于波谷[解析]BDE任意振动质点连续两次经过平衡位置的时间间隔为0.4s,所以T=0.4s,T=0.8s,波传播周期与质点振动周期相同,所以简谐波的周期T=0.8s,由图可得λ=4m,可知v==5m/s,A错误;f==1.25Hz,B正确;x=15m的质点与x=3m处质点振动情况相同经过0.6s=T到达平衡位置,C错误;x=22m的质点与x=2m处质点振动情况相同,经过0.2s=T到达波峰,D正确;x=17m的质点与P点相差3λ,振动情况完全相反,所以当P点位于波峰时,x=17m处的质点位于波谷,E正确.2.(多选)[2016·天津卷]在均匀介质中坐标原点O处有一波源做简谐运动,其表达式为y=5sin,它在介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播,某时刻波刚好传播到x=12m处,波形图像如图36-2所示,则()图36-2A.此后再经6s该波传播到x=24m处B.M点在此后第3s末的振动方向沿y轴正方向C.波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向D.此后M点第一次到达y=-3m处所需时间是2s[解析]AB根据波源做简谐运动的表达式可知,周期为4s,从波的图像可以看出波长为8m,根据波速公式可以得出,波速为2m/s,再经过6s,波向前传播了12m,故振动的形式传到x=24m处,A正确;M点在此时振动的方向沿y轴负方向,则第3s末,即经过了周期,该点的振动方向沿y轴正方向,B正确;波传播到x=12m时的起振方向为y轴正方向,波源的起振方向与每个点的起振方向一致,C错误;该时刻M点向y轴负方向振动,设经时间t1运动到平衡位置,由3=5sin,得t1=s,故M点第一次到达y=-3m处所需时间为s,D错误.3.(多选)[2016·四川卷]简谐横波在均匀介质中沿直线传播,P、Q是传播方向上相距10m 的两质点,波先传到P,当波传到Q时开始计时,P、Q两质点的振动图像如图36-3所示,则()图36-3A.质点Q开始振动的方向沿y轴正方向B.该波从P传到Q的时间可能为7sC.该波的传播速度可能为2m/sD.该波的波长可能为6m[解析]AD读图可知,质点P的振动图像为虚线,质点Q的振动图像为实线.从0时刻开始,质点Q的起振方向沿y轴正方向,选项A正确.由题可知,简谐横波的传播方向从P 到Q,由图可知,周期T=6s,质点Q的振动图像向左平移4s后与P点的振动图像重合,意味着Q比P的振动滞后了4s,即P传到Q的时间Δt可能为4s,同时由周期性可知,从P 传到Q的时间Δt为(4+nT)s,n=0,1,2,…,即Δt=4s,10s,16s,…,所以选项B错误.由v=,考虑到简谐波的周期性,当Δt=4s,10s,16s,…时,速度v可能为2.5m/s,1m/s,0.625m/s,…,选项C错误.同理,考虑周期性,由λ=vT可得,波长可能为15m,6m,3.75m,…,选项D正确.4.(多选)[2016·上海卷]甲、乙两列横波在同一介质中分别从波源M、N两点沿x轴相向传播,波速为2m/s,振幅相同;某时刻的图像如图36-4所示,则()图36-4A.甲、乙两波的起振方向相反B.甲、乙两波的频率之比为3∶2C.再经过3s,平衡位置在x=7m处的质点振动方向向下D.再经过3s,两波源间(不含波源)有5个质点位移为零[解析]ABD甲波的起振方向向下,乙波的起振方向向上,A正确;甲、乙两波的波长之比为2∶3,波速相等,根据v=λf,故频率之比为3∶2,B正确;再经过3s,甲、乙均传播6m 距离,平衡位置在x=7m处的质点振动方向向上,C错误;再经过3s,甲、乙各传播6m距离,作出此时刻的波形,可以看出正、负位移相等的点有5个,D正确.。
《全品高考复习方案》2020届高考物理一轮复习文档:第2单元 相互作用 物体平衡 作业答案
课时作业(三)1.B [解析]向斜上方飞的足球受重力和阻力作用,选项B正确.2.B [解析]弹簧两端的拉力等大反向,合力为0,劲度系数k=N/m=200N/m,其大小与拉力无关,选项B正确.3.C [解析]由胡克定律,弹簧测力计每1N的示数表示N=N,当示数为29N时,表示的弹力大小为(29-2)×N=30N,选项C正确.4.C [解析]弹簧测力计的示数一定等于弹簧挂钩上的拉力F1,与F1、F2的大小关系无关,选项C正确.5.B [解析]轻质杆与轻绳的区别:轻质杆不但能被压,还能被拉,而轻绳只能被拉.根据这一点,取B点为研究对象并进行受力分析,可知图乙中AB、BC两杆都不能用轻绳代替,图甲、丙、丁中AB杆能用轻绳代替但BC杆不能用轻绳代替,否则B点受力不能平衡,选项B正确.6.BCD [解析]根据胡克定律知F=k(l-l0)=kx,即弹簧弹力与弹簧的形变量成正比,与弹簧长度不成正比,故A错误;根据胡克定律知ΔF=kΔx,则弹簧长度的增加量与弹力增加量成正比,故B正确;弹力与弹簧形变量的关系图像的斜率表示劲度系数,所以该弹簧的劲度系数是200N/m,故C正确;由于图像斜率不变,说明对该弹簧施加拉力或压力时,劲度系数不变,故D正确.7.C [解析]小车在光滑斜面上自由下滑,则加速度a=g sinθ(θ为斜面的倾角),方向沿斜面向下,由牛顿第二定律可知,小球所受重力和杆的弹力的合力方向沿斜面向下,且小球的加速度等于g sinθ,则杆的弹力方向垂直于斜面向上,杆不会发生弯曲,选项C正确.8.C [解析]P点左、右的两段弹性绳的弹力大小均为kL,由平衡条件得2kL cos30°=G,则劲度系数k=,选项C正确.9.A [解析]小球匀速运动,处于平衡状态,合力为零,则水平方向没有力的作用,否则细线不可能处于竖直状态,故选项A正确.10.C [解析]在此过程中,下面弹簧上所受的压力由(m1+m2)g减小到m2g,即减小了m 1g,根据胡克定律可知,下面弹簧的长度增加了Δl=,即下面木块移动的距离为,选项C正确.11.BD [解析]滑轮P两侧的绳子拉力大小相等,且等于重物的重力,两拉力的方向不变,其合力也不变,由平衡条件知,杆对滑轮的作用力也不变,方向始终在P的两侧细绳夹角的角平分线上,选项B、D正确.12.AD [解析]对于细线悬吊的小铁球2,有a=g tanα,而轻杆对小铁球1的弹力由m1a和m1g共同决定,因=tanα,所以弹力方向与细线平行,选项A正确,B错误;轻杆对小铁球1的弹力大小F T1=,与夹角α有关,选项C错误,D正确.13.AC [解析]以小球为研究对象,小球受到重力、轻绳的拉力、轻弹簧的拉力、轻杆的作用力四个力,其中轻杆的作用力的方向和大小未知,重力与弹簧拉力的合力大小为F==15N,设F与竖直方向的夹角为α,则sinα==,故α=37°,即方向与竖直方向成37°角斜向左下方,这个力与轻绳的拉力恰好在同一条直线上,根据平衡条件可知,轻杆对小球的作用力大小为F-F2=5N,方向与竖直方向成37°角斜向右上方,选项A、C正确.14.C [解析]弹簧q开始处于压缩状态,有kx1=mg,当c刚好离开水平面时,弹簧q处于伸长状态,有kx1'=mg,此时弹簧p处于伸长状态,弹力大小为kx2=2mg,解得x1=x1'=2cm,x2=4cm,故此过程中弹簧p的左端向左移动的距离为x1+x1'+x2=8cm,选项C 正确.15.(1)4mg (2)[解析](1)对物体C,根据平衡条件得,轻绳拉力F T=mg,对A、B整体,根据平衡条件得F T+F N=5mg,解得地面对B的支持力F N=4mg,则物体B对地面的压力F N'=F N=4mg.(2)对C,有F'T=5mg,对A,有F'T=F k+2mg,所以F k=3mg,即kx1=3mg,解得弹簧伸长量为x1=,设开始时弹簧的压缩量为x2,有kx2=2mg-F T,解得x2=,所以A上升的高度为h A=x1+x2=.课时作业(四)1.A [解析]当v1=v2时,A、B之间无相对运动,它们之间肯定没有滑动摩擦力;当v1>v2时,以B为参考系,A向右运动,A受到B施加的向左的滑动摩擦力,B受到A施加的向右的滑动摩擦力;当v1<v2时,以A为参考系,B向右运动,B受到A施加的向左的滑动摩擦力,A受到B施加的向右的滑动摩擦力.2.D [解析]根据滑动摩擦力公式f=μF N可知,滑动摩擦力的大小只与动摩擦因数和正压力有关,与物体之间的接触面积无关,故当工人匀加速拖出材料的过程中,材料与平台之间的动摩擦因数不变,支持力也不变,因而摩擦力不变,工人拉力也不变,选项D正确.3.B [解析]以A、B整体为研究对象,分析受力情况,在水平方向受到水平向左的拉力F、绳子水平向右的拉力T和地面对B水平向右的滑动摩擦力,根据平衡条件得,绳上拉力T小于水平恒力F,选项A错误;A、B间产生相对滑动,木块A受到的是滑动摩擦力,大小等于T,选项B正确;木板B受到两个滑动摩擦力,二者合力大小等于F,选项C 错误;若木板B以速度2v匀速运动,A、B受力情况都没有变化,则拉力F也不变,选项D错误.4.C [解析]木块P对长木板的滑动摩擦力大小为f=μ2mg,长木板始终静止,则地面对长木板的静摩擦力大小为f'=f=μ2mg,故选项C正确.5.AD [解析]木箱受到的静摩擦力随推力的增大而增大,最大静摩擦力为21N,当推力F>21N时,摩擦力为滑动摩擦力,大小为20N,木箱与地面间的动摩擦因数μ==0.2,选项A、D正确.6.C [解析]当木块受F1、F2及摩擦力的作用而处于平衡状态时,由平衡条件可知,木块所受的摩擦力大小为8N,最大静摩擦力f max≥8N.撤去力F1后,F2=2N<f max,木块仍处于静止状态,由平衡条件可知,木块所受的静摩擦力大小和方向发生突变,且与作用在木块上的力F2等大、反向,C正确.7.D [解析]将A、B两物体视为整体,可以看出A物体受到墙的摩擦力方向竖直向上,对B受力分析,可知B受到A的摩擦力方向向上,由牛顿第三定律可知,B对A的摩擦力方向向下,A错误;由于A、B两物体受到的重力不变,根据平衡条件可知,A与墙之间的摩擦力不随力F增大而增大,B错误;A和墙之间的摩擦力与A、B整体的重力等大、反向,B受到的摩擦力与B的重力等大、反向,故无论A、B的重力哪个大,B受到的摩擦力一定小于墙对A的摩擦力,C错误,D正确.8.B [解析]假设A、B间没有相对滑动,则轻弹簧的压缩量为x=0.2m,此时轻弹簧的弹力大小为F=kx=50N,而A与B间的最大静摩擦力为f A=μmg=100N,所以A、B之间没有相对滑动,它们之间的摩擦力为静摩擦力,其大小为f1=50N,B与地面间的摩擦力为滑动摩擦力,其大小为f2=μ(m+M)g=250N,由B缓慢移动,可知推力的大小为F=f1+f2=300N,选项B正确.9.D [解析]若手指支撑着盘,使盘保持静止状态,则盘受到重力和手指的作用力,二力平衡,即手指对盘的作用力大小等于mg,A错误;若手指支撑着盘并一起水平向右做匀速运动,则盘处于平衡状态,不受静摩擦力,B错误;若手指支撑着盘并一起水平向右做匀加速运动,则盘受到向右的静摩擦力,但没有发生相对滑动,所以受到的摩擦力f≤μmg,手指对盘的作用力F≤=mg,C错误,D正确.10.D [解析]0~4s内,物块所受的合力为0,保持静止,5s后合力恒定,加速度a==2m/s2,做匀加速运动,4~5s内,物块所受的合力增大,做加速度由0均匀增大到2m/s2的加速运动,故4~8s内物块的位移x<at2=16m,选项A、B错误,选项D正确;4s后,f=3N=μmg,动摩擦因数μ=0.3,选项C错误.11.AC [解析]对A,由平衡条件知,B对A的作用力与重力始终为一对平衡力,选项A正确;在原位置时,A所受摩擦力为0,支持力大小等于重力,而在虚线位置时(设A、B的接触面与水平方向的夹角为θ),支持力等于mg cosθ,摩擦力等于mg sinθ,由牛顿第三定律可知,A对B的压力为mg cosθ,选项B错误;以A、B整体为研究对象,由平衡条件可知,F N=Mg cosα,f=Mg sinα,因α减小,故F N增大,f减小,选项C正确,D错误.12.BC [解析]对A、B整体受力分析,B受到的滑动摩擦力f B=(m A+m B)g sinθ=μ(m A+m B)g cosθ,A受到的静摩擦力f BA=m A g sinθ,则B受到的静摩擦力f AB=f BA=m A sinθ,选项B、C正确,选项A错误;取走A物体后,对B物体,有m B g sinθ=μm B g cosθ,B物体将匀速下滑,选项D错误.13.D [解析]力F撤去前,将重力G分解为沿斜面向下的分力G sinθ和垂直于斜面向下的分力G cosθ,对物块,由受力平衡可知,摩擦力f1=,力F撤去后,物块仍静止,受到的摩擦力f2=G sinθ,方向沿斜面向上,且与F方向垂直,选项D正确.14.(1)0 (2)5m/s2 (3)9.1N[解析](1)假设静摩擦力f1向上,由平衡条件得F cos37°+f1=mg解得f1=0(2)由牛顿第二定律得F cos37°-f2-mg=ma而f2=μF sin37°解得a=5m/s2(3)当物块即将下滑时,静摩擦力最大且向上,F最小,由平衡条件得F cos37°+μF sin37°=mg解得F=9.1N课时作业(五)1.B [解析]减速带对车轮的弹力方向垂直于车轮和减速带接触处的公切面,指向受力物体,故A、C错误;按照力的作用效果分解,可以将F沿水平方向和竖直方向分解,水平方向的分力产生的效果是减慢汽车的速度,竖直方向的分力产生的效果是使汽车向上运动,选项B正确,D错误.2.B [解析]对于给定的三个共点力,其大小、方向均确定,则合力的大小唯一、方向确定,选项A、D错误;根据题图,先作出F1、F2的合力,可发现F1、F2的合力方向与F3同向,大小等于2F3,根据几何关系可求出F1、F2、F3三力的合力大小等于3F3,方向与F3同向,选项B正确,C错误.3.B [解析]将物块A的重力按照力的效果进行分解,如图所示,有F1=G tanθ,F2=,故=sinθ=,即物块A对竖直挡板P的压力与物块A对斜面的压力大小之比为1∶2,选项B正确.4.A [解析]设两半球的总质量为m,当球以AB沿水平方向放置时,F=mg,当球以AB沿竖直方向放置时,隔离右半球受力分析如图所示,可得F'=tanθ,根据支架间的距离为AB的一半,可得θ=30°,则==,选项A正确.5.B [解析]要保持塔柱所受的合力竖直向下,钢索AC、AB的拉力在水平方向的分力应等大反向,即F AC sinα=F AB sinβ,解得F AC∶F AB=sinβ∶sinα,选项B正确.6.C [解析]将重力G分解为压颈椎的力和沿QP方向的力,如图所示,由正弦定理可知=,解得F N=G≈1.9G,选项C正确.7.A [解析]根据平行四边形定则,将下面小球的重力按效果进行分解,如图所示,由几何知识得T=m2g,对支架上的小球受力分析,由平衡条件,在沿杆的方向有m1g sin30°=T sin30°,可得T=m1g,故m1∶m2=1∶1,选项A正确.8.B [解析]由结构的对称性可知,四根支架对地面的作用力大小相同,与竖直方向的夹角均为θ,根据牛顿第三定律及力的合成与分解知识可得4F cosθ=mg,解得F=,选项B正确.9.B [解析]对物体受力分析,受到重力、支持力、水平方向的拉力F和未知力F',要使合力沿着OO'方向,根据平行四边形定则画图可以判断,当未知力F'垂直于OO'时,F'最小,如图所示,由几何关系得F'=F sinθ,选项B正确.10.ACD [解析]拉力F增大,由于两段绳的夹角不变,故绳上的拉力增大,A正确;对物块进行受力分析,在沿斜面方向上,绳的拉力的分量与物块重力的分量之和等于静摩擦力,在垂直于斜面方向上,物块重力的分量等于斜面对物块的支持力与绳的拉力的分量之和,由于绳上的拉力增大,故静摩擦力变大,支持力变小,则物块对斜面的压力也变小,B错误,C正确;物块仍处于平衡状态,所受合力仍为0,故D正确.11.B [解析]对B进行受力分析,如图甲所示,可得F2==200N,对连杆上部进行受力分析,如图乙所示,其中F'2=F2,可得F N=F'2·cos30°=100N,则工件受到的压力F'N=F N=100N,B正确.图K5-1712.(1)如图所示 (2) (3)[解析](1)对各球所受的重力来说,其效果有二:第一,使球沿垂直于挡板方向压紧挡板;第二,使球压紧斜面.因此,力的分解如图所示.(2)(3)对球1,有F1=G tanθ,F2=对球2,有F'1=G sinθ,F'2=G cosθ所以挡板A、B所受的压力大小之比为=斜面所受两个小球压力大小之比为=13.mg[解析]从整体来看,钢绳的拉力F=mg,它可以分解为沿杆方向的两个分力(均为F'),如图甲所示,F'通过杆作用于罐壁,又可分解为竖直向上的分力F1和垂直于罐壁的压力F2,如图乙所示.因为θ=60°,所以由平行四边形定则得F'=mg.由直角三角形知识得F2=F'sinθ=mg.专题训练(二)1.B [解析]设每根绳与竖直方向的夹角为θ,绳子根数为n,则nF cosθ=G,绳长变大,则夹角θ变小,F变小,选项B正确.2.A [解析]座椅静止时,受重力和两个拉力而平衡,根据共点力平衡条件,有F1=2F2cosθ=mg,解得F2=,由于长期使用,导致两根支架向内发生了微小倾斜,图中的θ角减小了,则cosθ增大,故F1不变,F2减小.3.A [解析]对A、B整体,有F sinθ+(m A+m B)g=F N,地面对B的支持力F N随F增大而增大,选项A正确;对A,由平衡条件知,合力为0,且B对A的支持力F'N=m A g cosθ,由牛顿第三定律知,A对B的压力为m A cosθ,选项B、C错误;A的重力与F的合力跟B对A 的作用力平衡,而A的重力与F的合力随F增大而增大,则B对A的作用力增大,选项D错误.4.CD [解析]以小球为研究对象,对其受力分析如图所示,因题中“缓慢”移动,故小球处于动态平衡,由图知在题设的过程中,F T一直减小,当细线与斜面平行时,F T与F N垂直, F T有最小值,且F Tmin=G sinα,故选项C、D正确.5.D [解析]对整体受力分析,如图(a)所示,垂直于斜面方向上,甲、乙重力在垂直于斜面方向的分力和斜面对甲的支持力F2'平衡,即F2'-G cosθ=0,则F2'保持不变,由牛顿第三定律可知,甲对斜面的压力F2也保持不变;对球乙受力分析如图(b)、(c)所示,当甲缓慢下移时,F N与竖直方向的夹角减小,F1减小.6.D [解析]弹簧竖直悬挂质量为m的物体时,对物体受力分析,根据平衡条件得F=mg,对斜面上的物体受力分析,此时弹簧的拉力大小仍为F=mg,如图所示,假设其所受的摩擦力沿斜面向上,根据平衡条件得F+f-2mg sin30°=0,解得f=0,选项D正确.7.BD [解析]对物块,外力F和重力mg的合力恒定,由平衡条件知,物块所受支持力和摩擦力的合力恒定,选项B正确;由平衡条件得mg sinθ-F cosθ=f,mg cosθ=F sinθ+F N,随着斜面倾角θ增大,支持力减小,摩擦力增大,选项A、C错误,D正确.8.AC [解析]设细线与水平方向的夹角为α,左侧细线的拉力大小为T1,右侧细线的拉力大小为T2,在竖直方向上,有F=(T1+T2)sinα,已知T1=Mg,T2=mg,则F=(M+m)g sinα,随着圆环C向下移动,α增大,sinα增大,则F增大,而在水平方向上,杆对圆环C的作用力F N=T1cosα-T2cosα=(M-m)g cosα,α增大,cosα减小,则F N减小,故A正确,B错误;圆环C受到外力F、杆对圆环C的作用力和两细线的拉力,由平衡条件得,杆对圆环C 的作用力与外力F的合力大小等于两细线拉力的合力大小,而两细线拉力大小不变,随着α不断增大,其合力增大,则杆对圆环C的作用力与外力F的合力不断增大,故C正确,D错误.9.D [解析]以A球为研究对象,受力分析如图所示,F=mg,由几何关系得△POA∽△ADE,则==,所以PA=R,故∠APO=60°,选项D正确.10.AD [解析]对物块A,设细绳与竖直方向夹角为α,则水平力F=mg tanα,绳子的拉力T=,拉力T随α增大而增大,而对B、C整体,有T sinθ+F N=(m B+m C)g,f=T cosθ,水平地面对斜面体C的支持力F N随T增大而减小,水平地面对斜面体C的摩擦力f随T增大而增大,选项A、D正确,B错误;对物块B,因开始物块B所受斜面体的摩擦力方向未知,故物块B所受斜面体的摩擦力变化情况无法确定,选项C错误.11.BD [解析]对斜面体和物块A、B整体,由平衡条件知,斜面体和水平地面间没有静摩擦力,选项A错误;对A、B整体,由平衡条件知,静摩擦力f=2mg sinθ,选项B正确;A受到最大静摩擦力时,弹簧压缩量最大,此时有(kx)2+(mg sinθ)2=(μmg cosθ)2,解得最大压缩量x=,若将弹簧拿掉,则静摩擦力减小,物块仍保持静止,选项C错误,D正确.12.(1) (2)1[解析](1)设重物的质量为m,它与木板间的动摩擦因数为μ.当木板倾角为30°时,重物受力如图甲所示,由平衡条件得F N=mg cos30°f1=mg sin30°又知滑动摩擦力f1=μF N联立解得μ=tan30°=.(2)当木板水平时,设推力大小为F,重物受力如图乙所示,由平衡条件得F'N=mg+F sin30°f2=F cos30°又知滑动摩擦力f2=μF'N联立解得F==mg所以推力与重力大小的比值为1.13.(1)mg (2)[解析](1)以A为研究对象,受到重力mg、拉力F和B对A的弹力F N.由题意知,三个力的合力始终为零,矢量三角形如图所示.在F N转至竖直的过程中,A、B间的弹力先增大后减小,拉力F逐渐减小.当夹角θ=30°(F水平向右)时,A、B间的弹力最大,为F Nmax==mg.(2)对B受力分析,在竖直方向上,水平地面的支持力F'N=mg+F N cosθ,可知水平地面对B的支持力逐渐增大,在水平方向上,静摩擦力f=F N sinθ,可知静摩擦力逐渐减小,所以只要初始状态不滑动,以后就不会滑动.初始状态时,θ=60°,F N=mg,此时F'N=mg,f=mg,由f=μmin F'N.解得μmin=.。
《全品高考复习方案》2020届高考物理一轮复习文档:第13单元 热学 作业答案
课时作业(三十二)1.ACE[解析]扩散现象说明了分子在不停地做无规则运动,选项A正确;布朗运动是液体分子无规则运动的反映,不是液体分子的运动,选项B错误;分子之间同时存在着相互作用的引力和斥力,分子间距离增大时,引力和斥力均减小,选项C正确;物体的温度越高,分子运动越激烈,分子平均动能越大,但并非每个分子的动能都一定越大,选项D错误;两个铅块压紧后,由于分子间存在引力,所以能连在一起,选项E正确.2.CDE[解析]PM2.5是指直径小于或等于2.5μm的颗粒物,大于氧分子尺寸的数量级,A错误;PM2.5在空气中的运动是固体颗粒的运动,不是分子的运动,B错误;PM2.5的运动轨迹是由大量空气分子碰撞的不平衡和气流运动共同决定的,C正确;减少矿物燃料的燃烧,能有效减小PM2.5在空气中的浓度,D正确;PM2.5是大量分子组成的颗粒物,一定具有内能,E正确.3.BDE[解析]温度高低反映分子平均动能的大小,但对于不同物体,分子数目和所处物态不明确时,无法比较内能的大小,选项A错误;由于分子都在做无规则运动,因此任何物体的内能都不可能为零,选项B正确;内能相同的物体,它们的分子平均动能不一定相同,选项C错误;内能不同的两个物体,它们的温度可以相同,即它们的分子平均动能可以相同,选项D正确;物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数有关,故选项E正确.4.ADE[解析]悬浮微粒越大,在某一瞬间撞击它的液体分子数越多,受力越趋于平衡,布朗运动越不明显,B错误;在使两个分子间的距离由很远(r>10-9m)减小到很难再靠近的过程中,分子间作用力先增大后减小再增大,分子势能先减小后增大,C错误.5.ABD[解析]大多数分子直径的数量级为10-10m,选项A正确;扫地时扬起的尘埃比做布朗运动的微粒大得多,而且扬起的尘埃是空气的流动造成的,不是布朗运动,选项B正确;悬浮在液体中的微粒越大,液体分子的撞击对微粒影响越小,布朗运动就越不明显,选项C错误;液体表面分子之间距离较大,分子力表现为引力,选项D正确;分子势能变化与分子力做功有关,在平衡距离以内,斥力大于引力,分子力表现为斥力,若在此范围内分子间距离增大,则分子力做正功,分子势能减小,在平衡距离以外,引力大于斥力,分子力表现为引力,若分子间距增大,则分子力做负功,分子势能增大,选项E错误.6.BCD[解析]分子Q由A运动到C的过程中,一直受引力作用,速度一直增大,动能增加,分子势能减少,在C点的分子势能最小,选项A错误,选项B正确;分子Q在C点时受到的分子力为零,故在C点时的加速度大小为零,选项C正确;分子Q由A点释放后运动到C点过程中,受到先增大后减小的引力,然后再向C点左侧运动时则受到逐渐增大的斥力,故加速度先增大后减小再增大,选项D正确;此图只能表示固、液两种状态下分子力随分子间距变化的规律,气体分子间距一般大于10r0,选项E错误.7.BCE[解析]布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动,表明液体的分子在做无规则运动,选项A错误;两个分子的间距从极近逐渐增大到10r0的过程中,分子间的引力和斥力都在减小,选项B正确;根据热力学第二定律,热量可以从低温物体传递到高温物体,但要引起其他的变化,选项C正确;物体的摄氏温度变化为1℃,其热力学温度变化了1K,选项D错误;两个分子的间距从极近逐渐增大到10r0的过程中,它们的分子势能先减小后增大,选项E正确.8.ADE[解析]由图像可知,乙分子在P点时,分子势能最小,此时乙分子受力平衡,甲、乙两分子间引力和斥力大小相等,乙分子所受合力为0,加速度为0,A、E正确;乙分子在Q 点时的分子势能为0,大于乙分子在P点时的分子势能,B错误;乙分子在Q点时,与甲分子间的距离小于平衡距离,分子引力小于分子斥力,合力表现为斥力,所以乙分子在Q点时合力不为0,故不处于平衡状态,C错误;乙分子在P点时,其分子势能最小,由能量守恒定律可知,此时乙分子动能最大,D 正确.9.ACE [解析]因为斥力比引力变化得快,所以ab 为引力曲线,cd 为斥力曲线,故A 、C 正确,B 错误;当r=r 0时,分子引力和分子斥力大小相等,其合力为零,故D 错误;r=r 0是平衡位置,分子势能最小,当r 从r 0开始增大时,分子力表现为引力,分子力做负功,分子势能增大,故E 正确.10.BC [解析]当分子间距r>r 0时,分子间表现为引力,此时分子间距r 减小,则分子力做正功,分子势能减小,当r<r 0时,分子间表现为斥力,此时分子间距r 减小,则分子力做负功,分子势能增大,当r=r 0时,分子势能最小.考虑取不同点作为分子势能为零的点,选项B 、C 的图像可能是正确的.11.ABD [解析]当甲、乙两分子间距离最小时,两者都处于静止状态,当乙分子运动到分子力的作用范围之外时,乙分子不再受力,此时速度为v ,故在此过程中乙分子的动能变化量为mv 2,选项A 正确;在此过程中,分子斥力始终做正功,分子引力始终做负功,即W 合=W 斥-W 引,由动能定理得W 斥-W 引=mv 2,故分子斥力比分子引力多做的功为mv 2,选项B 、D 正确.12.见解析[解析]②由于一滴溶液的体积太小,直接测量时,相对误差太大,所以应用微小量累积法减小测量误差;③液面上不撒痱子粉时,滴入的油酸酒精溶液挥发后剩余的油膜不能形成一块完整的油膜,油膜间的缝隙会造成测量误差增大甚至实验失败.13.(1)2568×10-10(2)9.4×10-10[解析](1)数油膜的正方形格数,大于半格的算一格,小于半格的舍去,得到油膜的面积S=64×2cm×2cm=256cm2.溶液浓度为,每滴溶液体积为mL,1滴溶液中所含油酸体积为V=2×10-5cm3,油膜厚度即油酸分子的直径是d=≈8×10-10m. (2)直径为1.43×10-8m的圆周周长为D=πd≈4.49×10-8m,可以估算出铁原子的直径约为d'=m≈9.4×10-10m.课时作业(三十三)1.ABE[解析]温度是分子平均动能的标志,减弱气体分子热运动的剧烈程度,则气体的温度降低,故A正确;气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积,故B正确;在完全失重的情况下,分子运动不停息,气体对容器壁的压强不为零,故C错误;气体在吸收热量的同时,若对外做功,且对外做的功大于吸收的热量,则内能可能减小,故D错误;气体在等压膨胀过程中,由理想气体状态方程可知,温度一定升高,故E正确.2.ACE[解析]由第二类永动机的定义知,A正确;第二类永动机违背了热力学第二定律,故B错误,C正确;机械能可以全部转化为内能,但内能却不能全部转化为机械能,而不引起其他变化,故E正确,D错误.3.ABD[解析]晶体具有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点,所以固体甲一定是晶体,固体乙一定是非晶体,故A正确;固体甲若是多晶体,则不会有确定的几何外形,固体乙是非晶体,一定没有确定的几何外形,故B正确;在热传导方面,固体甲若是多晶体,则不会表现出各向异性,固体乙一定表现出各向同性,故C错误;固体甲一定是晶体,有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体,则固体甲和固体乙的化学成分有可能相同,故D正确;晶体在熔化时温度不变,但由于晶体吸收热量,内能在增大,故E错误.4.BCD[解析]竖直玻璃管里的水银面不是平面,而是“上凸”的,这是表面张力所致,A 正确;空气的相对湿度等于水蒸气的实际压强与同温下水的饱和汽压的比值,故B错误;物理性质表现为各向同性的固体也可能是多晶体,不一定是非晶体,故C错误;气体分子之间距离很大,分子力近似为零,用力才能压缩气体是由气体内部与容器外之间的压强差造成的,并非由分子之间的斥力造成,故D错误;气缸里一定质量的理想气体发生等压膨胀时,根据理想气体的状态方程=C可知,压强不变而体积增大,则气体的温度一定升高,温度是分子的平均动能的标志,温度升高则分子的平均动能增大,分子对器壁的平均撞击力增大,压强不变,则单位时间碰撞单位面积器壁的气体分子数一定减少,故E 正确.5.BDE[解析]气体内部分子间有空隙,气体分子的数目多,气体的体积不一定大,A错误;气体的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞产生的,B正确;气体的内能的变化取决于做功和热传递两个方面,C错误;温度是分子平均动能的标志,内能不同的两个物体如果温度相同,它们的分子热运动的平均动能就相等,D正确;晶体和非晶体在一条件下可以相互转化,E正确.6.BDE[解析]给车胎打气,越来越吃力,主要是因为打气过程中车胎内气体压强增大,A 错误;液体表面张力、浸润现象和不浸润现象都是分子力作用的表现,B正确;悬浮在水中的花粉颗粒的布朗运动反映了液体分子在做无规则的热运动,C错误;干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,是因为湿泡外纱布中的水蒸发吸热,干湿泡湿度计的两个温度计的示数差越大,表示空气中水蒸气离饱和状态越远,D正确;液晶的光学性质与某些晶体相似,具有各向异性,E正确.7.BCD[解析]由理想气体状态方程得=,结合图像知p a<p b,V a<V b,所以T a<T b,即气体温度一直升高,内能一直增加,A错误,B正确;由热力学第一定律ΔU=W+Q,气体体积变大,对外做功,因此一直从外界吸热,C、D正确;气体吸收的热量一部分用于做功,另外一部分用来增加内能,E错误.8.BDE[解析]根据热力学第一定律,气体吸热后,如果同时对外做功,温度不一定升高,A 错误;改变气体内能的方式有热传递和做功,B正确;由=C知,一定质量理想气体在等压膨胀过程中,温度升高,内能增大,气体一定吸收热量,C错误;根据热力学第二定律,热量不可能自发地从低温物体传到高温物体,D正确;如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡,那么这两个系统彼此之间也一定处于热平衡,E正确.9.ACE[解析]饱和汽压与液体材料和温度有关,温度越高,饱和汽压越大,故A正确;浸润与不浸润均是分子间相互作用的表现,是液体的表面层与固体表面的分子之间相互作用的结果,故B错误;由于水结冰要放热,故一定质量的0℃的水的内能大于等质量的0℃的冰的内能,故C正确;气体的压强是由气体分子对容器壁的频繁碰撞引起的,与分子数密度和平均动能有关,故D错误;昆虫可以停在水面上,是由于水表面存在表面张力,故E正确.10.BCD[解析]单晶体的光学和力学性质都是各向异性的,选项A错误;表面张力与重力无关,故在完全失重的宇宙飞船中,水的表面仍存在表面张力,选项B正确;物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和叫作物体的内能,选项C正确;一定质量的0℃的冰融化为0℃的水时,分子势能增加,分子动能不变,选项D正确;将地面的土壤锄松会破坏土壤中的毛细管,是为了保持土壤中的水分,选项E错误.11.ABD[解析]绝对湿度相同时,温度越高,离饱和状态越远,越容易蒸发,感觉越干燥,A正确;饱和汽压只与温度有关,与体积无关,B正确;非晶体没有确定的熔点,晶体有确定的熔点,C错误;液体对固体是否发生浸润现象,是由液体和固体两者的性质共同决定的,D正确;多晶体和非晶体都显示各向同性,只有单晶体显示各向异性,E错误.12.BCD[解析]液面上方的蒸汽达到饱和时,液体分子从液面飞出,同时有相同个数的蒸汽分子进入液体中,从宏观上看,液体不再蒸发,故A错误;80℃时,液态萘凝固成固态萘的过程中放出热量,温度不变,则分子的平均动能不变,萘放出热量的过程中内能减小,而分子平均动能不变,所以一定是分子势能减小,故B正确;由毛细现象的定义可知,C 正确;液体表面层的分子间距离比液体内部的分子间距离大,故液体表面层分子之间的作用力表现为引力,分子之间的距离有缩小的趋势,可知液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的分子势能,故D正确;液晶像液体一样具有流动性,而其光学性质与某些晶体相似,具有各向异性,E错误.13.ACE[解析]温度是分子的平均动能的标志,氢气的温度升高,则分子的平均动能一定增大,故A正确;氢气视为理想气体,气体分子势能忽略不计,B错误;密闭容器内一定质量理想气体的内能由分子平均动能决定,氢气的分子平均动能增大,则内能增大,故C 正确,D错误;根据理想气体的状态方程=C可知,氢气的体积不变,温度升高,则压强增大,故E正确.14.ABE[解析]布朗运动是悬浮在液体或气体中固体小颗粒的无规则运动,在较暗的房间里可以观察到射入屋内的阳光中有悬浮在空气里的小颗粒在飞舞,是由气体的流动造成的,这不是布朗运动,故A正确;麦克斯韦提出了气体分子速率分布的规律,即“中间多,两头少”,故B正确;分子力的变化比较特殊,随着分子间距离的增大,分子间作用力不一定减小,当分子力表现为引力时,分子做负功,分子势能增大,故C错误;一定质量理想气体发生绝热膨胀时,不吸收热量,同时对外做功,其内能减小,故D错误;根据热力学第二定律可知,一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行,故E正确.15.ADE[解析]同一温度下,氧气分子速率呈现“中间多,两头少”的分布规律,故选项A 正确;温度升高使得氧气分子的平均速率增大,但并非每一个氧气分子的速率都增大,选项B错误;随着温度的升高,氧气分子中速率大的分子所占的比例增大,从而使氧气分子平均动能增大,故选项C错误;由题图可知,②中速率大的分子占据的比例较大,则说明②对应的氧气分子的平均动能较大,故②对应的温度较高,选项D正确;两种状态氧气分子温度不同,故氧气分子的平均动能也不相等,选项E正确.16.(1)1.25×105Pa(2)如图所示[解析](1)由p T图可知,气体由200K到400K的过程中做等容变化,由V T图可知,气体由400K到500K仍做等容变化,对应p T图可得,T=500K时,气体的压强为1.25×105Pa,由V T图可知,气体由500K到600K做等压变化,故T=600K时,气体的压强仍为1.25×105Pa.(2)在p T图像上补充画出400~600K的气体状态变化图像,如图所示.课时作业(三十四)1.V02T0[解析]设初态压强为p0,对气缸A加热后A、B压强相等,有p B=1.5p0B中气体始、末状态温度相等,由玻意耳定律得p0V0=1.5p0V B又知2V0=V A+V B解得V A=V0对A中气体,由理想气体状态方程得=解得T A=2T0.2.(1)127℃(2)吸热400J[解析](1)由理想气体的状态方程=C可得T B=T A=400K=127℃.(2)由理想气体的状态方程=C可得T A=T C所以由状态A到状态C是等温变化,两个状态下气体的内能不变,而体积增大,对外做功,由热力学第一定律可知,气体吸收热量,且吸收的热量等于对外做的功,p-V图像中图线与横轴围成的面积即为对外做的功,所以ΔQ=W=400J.3.(1)T0(2)[解析](1)设喷雾器的横截面积为S,室内温度为T1,气体体积为V0,压强为p1,有p1=p0+ρgV0=S气体做等容变化,有=解得T1=T0(2)以充气结束后喷雾器内空气为研究对象,排完水后,压强为p2,体积为V2.若此气体经等温变化,压强为p1时,体积为V3,有p2=p0+ρghp1V3=p2V2即V3=(p0+ρgh)hS同温度下同种气体的质量之比等于体积之比,设打进气体质量为Δm,则有=解得=4.T0(p0S+mg)h[解析]开始时活塞位于a处,加热后,气缸中的气体先经历等容过程,直至活塞开始运动.设此时气缸中气体的温度为T1,压强为p1,根据查理定律有=①根据力的平衡条件有p1S=p0S+mg②联立①②式可得T1=(1+)T0③此后,气缸中的气体经历等压过程,直至活塞刚好到达b处,设此时气缸中气体的温度为T2;活塞位于a处和b处时气体的体积分别为V1和V2,根据盖—吕萨克定律有=④式中V1=SH⑤V2=S(H+h)⑥联立③④⑤⑥式解得T2=(1+)(1+)T0⑦从开始加热到活塞到达b处的过程中,气缸中的气体对外做的功为W=(p0S+mg)h⑧5.36cm[解析]空气进入后将左端水银柱隔为两段,上段仅30cm,初始状态对左端上面空气柱有p1=p0-p h1=75cmHg-37.5cmHg=37.5cmHg,末状态左端上面空气柱压强p2=p0-p h2=75cmHg-30cmHg=45cmHg,由玻意耳定律得p1L1S=p2L2S,解得L2==cm=25cm,上段水银柱上移,形成的空气柱长为5cm,下段水银柱下移,与右端水银柱等高,设下移的距离为x,由于U形管右管内径为左管内径的2倍,则右管横截面积为左管的4倍,由7.5-x=,解得x=6cm,所以左端管内空气柱总长为L=(6+5+25)cm=36cm.6.(1)0.88T0(2)1.8T0[解析](1)气缸内的气体初态时压强为p0,体积为V0=Sl0,温度为T0末态时压强为p1=1.1p0,体积为V1=S(l0-0.2l0)由理想气体状态方程得=解得T1=0.88T0.(2)当活塞移动到距气缸底部1.2l0时,气缸内气体的体积为V2=1.2Sl0,设气体压强为p2,由理想气体状态方程得=此时活塞受力平衡,有p0S+F-p2S+k(1.2l0-l0)=0活塞向右移动0.2l0后,压力F保持恒定,活塞受力平衡,有p0S+F-1.1p0S-k(0.2l0)=0解得T2=1.8T0.7.(1)0.75V0(2)[解析](1)阀门K闭合,A室的体积为V A=V0压强为p A=(76+38)cmHg=114cmHg阀门K打开,A室的体积为V'A压强为p'A=76cmHg根据玻意耳定律有p A V A=p'A V'A解得V'A=0.75V0.(2)阀门K打开后,若B室气体的质量不变,B室的体积为V'B=0.75V0由于B室的气体逸出,留在B室的气体体积为0.25V0B室中从阀门K逸出的气体质量与原有质量之比为=.。
全品复习方案2020届高考物理一轮复习测评手册正文含解
D.小球下落的最大高度为
at2
图 X1-2
6.如图 X1-2 所示是甲、乙两物体的位移—时间图像,其中甲物体的位移与时间的关系为 x=
t2,乙 物 体 的 位 移 与 时 间 的 关 系 为 x=-
t2,则 关 于 甲 、 乙 两 物 体 运 动 的 说 法 正 确 的 是
( )
A.甲、乙两物体的运动是曲线运动
图 X1-1 A.4 个半小时指的是时刻 B.350km/h 是指列车的平均速度 C.由题目信息可以估算列车在任意一段时间内的平均速度 D.当研究“复兴号”列车经过某一站牌的时间时,不能将其看作质点 2.[2019·陕西安康二中一模]在交通事故分析中,刹车线的长度是事故责任认定的重要依据.刹车 线是汽车刹车后,停止转动的轮胎在地面上滑动时留下的痕迹.在某次交通事故中,汽车刹车线的 长度是 10m,假设汽车刹车时的加速度大小为 5m/s2,则汽车开始刹车时的速度为 ( ) A.5m/s B.10m/s C.15m/s D.20m/s 3.[2018·新疆昌吉月考]自由下落的物体在任意相邻的 1s 时间内下落的距离之差Δh 和平均速度 之差Δv 在数值上分别等于(重力加速度为 g) ( )
C.第 2s 末的速度为 2m/s D.物体在 0~5s 内的平均速度为 10m/s 5.[2019·甘肃甘谷一中月考]质量为 m 的小球由空中 A 点无初速度自由下落,加速度大小为 g;在 t 时刻末使其加速度大小变为 a 且方向竖直向上,再经过 t 时间,小球又回到 A 点.不计空气阻力且 小球从未落地,则以下说法中正确的是 ( ) A.a=4g B.返回到 A 点时的速率为 2at C.自由下落 t 时间时小球的速率为 at
图 X2-8
图 X2-9 8.[2019·贵阳一中月考]如图 X2-9 所示,三角形 ABC 是固定在水平面上的三棱柱的横截面,∠A=30 °,∠B=37°,C 处有光滑小滑轮,质量分别为 m1、m2 的两物块通过细线跨放在 AC 面和 BC 面上,且 均处于静止状态.已知 AC 面光滑,物块 2 与 BC 面间的动摩擦因数μ=0.5,两侧细线分别与对应面 平行,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则两物块的质量之比 m1∶m2 不可能是( ) A.1∶3 B.3∶1 C.4∶3 D.3∶4
《全品高考复习方案》2020届高考物理一轮复习文档:第8单元 恒定电流 作业答案
课时作业(二十二)1.A [解析]电功率越大,电流做功越快,但产生的焦耳热不一定越多,故A错误;W=UIt适用于任何电路,而W=I2Rt=t只适用于纯电阻的电路,故B正确;在非纯电阻的电路中,电功大于电热,即UIt>I2Rt,故C正确;任何电路中求焦耳热都要用Q=I2Rt,故D正确.2.C [解析]大圆管内径大一倍,即横截面积为原来的4倍,由于水银体积不变,故水银柱长度变为原来的,则电阻变为原来的,因所加电压不变,由欧姆定律知,电流变为原来的16倍,C正确.3.B [解析]一个月按30天计,每天亮灯按10h计,共30×10h=300h,每盏LED灯比高压钠灯功率小220W,若更换4000盏,则一个月可节约电能为4000×0.22kW×300h=2.64×105kW·h,最接近的为B.4.B [解析]根据电阻的定义式可以求出A、B两点的电阻分别为R A=Ω=30Ω,R B=Ω=40Ω,所以ΔR=R B-R A=10Ω,故B正确,A、C、D错误.5.C [解析]设a的长度为L,截面积为S,因为R=,而R=ρ,所以==1,即=1,故ρb=2ρa;同理==,即=,故ρa=ρc,则ρb=2ρc,选项A、B、D 错误,C正确.6.A [解析]电路中电灯正常发光,所以U L=6V,电路中电流为I==A=2A,则电动机两端的电压U M=E-Ir-U L=22V,故电动机输出的机械功率P出=P电-P热=U M I-I2R M=36W.7.D [解析]电池容量2000mA·h的单位为电荷量的单位,所以电池容量是指电池储存电荷量的大小,选项A错误.机器人正常工作时的电压为15V,选项B错误.根据扫地机器人工作时的额定电压为15V,额定功率为30W,可知扫地机器人正常工作时的电流为2A,选项C错误.机器人充满电后一次工作时间最多为t==1h,选项D正确.8.BC [解析]L1两端的电压为U=3V,由图像可知,此时的电流为I=0.25A,灯泡L1电阻R1= =12Ω,A错误;L1消耗的功率P=UI=3×0.25W=0.75W,B正确;若L2的电阻为5Ω,根据串联电路中电压与电阻成正比,可知此时L2两端的电压为1V,由图像可知,此时L2中的电流为0.2A,则L2的阻值为R2==Ω=5Ω,与假设一致,C正确;此时L2消耗的电功率P'=U'I'=1×0.2W=0.2W,D错误.9.AD [解析]电动机的输入功率为P入=UI=48×12W=576W,A正确;电动机的发热功率为P热=I2r=P入-P出,解得r=1.6Ω,B错误;由v大=20km/h=m/s,根据P出=Fv大,解得F=63N,且当该车速度最大时,f=F=63N,故C错误,D正确.10.ABD [解析]由欧姆定律知,U-I图中任意一点与坐标原点O连线的斜率表示该点对应的电阻,故由图像可知,随着所通电流的增大,小灯泡的电阻增大,选项A正确;对应P 点,小灯泡的电阻为O、P连线的斜率,即R L=,选项B正确;对应P点,小灯泡的功率为P L=U1I2,即图中矩形PQOM所围的“面积”,选项D正确;在电路中灯泡L两端的电压为U1时,通过电阻R的电流为I2,其两端的电压为I2R,选项C错误.11.C [解析]灯泡L1、L2串联,电压U2=U1=1.5V,由图读出其电流I2=I1=0.40A,灯泡L3的电压U3=3V,电流I3=0.50A,故A错误;灯泡L3的电阻R3==6.0Ω,故B错误;L1消耗的功率P1=I1U1=0.40×1.5W=0.60W,与L2的电功率相等,故C正确,D错误.12.D [解析]由于电阻器D与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端时,三者功率相同,则此时三者电阻相同.当三者按照图乙所示电路连接时,电阻器D 两端的电压小于U,由图甲可知,电阻器D的电阻增大,则有R D>R1=R2,而R D与R2并联,电压相等,根据P=,可知P D<P2,选项C错误;由欧姆定律可知,电流I D<I2,又I1=I2+I D,根据P=I2R可知P1<4P2,选项D正确;由于电阻器D与电阻R2的并联电阻R<R1,所以D及R2两端的电压小于,且D的阻值变大,则P D<,P2<,选项A、B错误.13.AD [解析]两电流表并联接在电路中,电流表A1的量程大于电流表A2的量程,则电流表A1的电阻小于电流表A2的电阻,并联电路中,电阻小的支路电流大,故电流表A1的读数大于电流表A2的读数,A正确;两个电流表的表头是并联关系,因电压相同,故指针偏转角度相同,B错误;两电压表串联接在电路中,电压表V1的量程大于电压表V2的量程,则电压表V1的电阻大于电压表V2的电阻,串联电路中,电阻大的分压大,故电压表V1的读数大于电压表V2的读数,C错误;两个电压表的表头是串联关系,因电流相等,故指针偏转角度相同,D正确.14.(1)8×106Ω·m (2)4cm 2cm[解析](1)由电阻定律得R=ρ解得ρ==Ω·m=8×106Ω·m.(2)由部分电路欧姆定律得R=由圆柱体体积公式得πr2h=V由电阻定律得R=ρ联立解得r=4cm,h=2cm.课时作业(二十三)1.ABC [解析]在电源路端电压与电流的关系图像中,斜率的绝对值表示电源内阻,故r a>r b,A正确.在图像中作出定值电阻R0的U-I图线,与电源的U-I图线交点表示电路工作点,故I a>I b,B正确.R0接到a电源上,电源的输出功率较大,但电源的效率较低,R0接到b电源上,电源的输出功率较小,但电源的效率较高,C正确,D错误.2.BC [解析]S断开时,外电路处于断路状态,两电阻中无电流通过,电阻两端电势相等,由电路图知,a点电势与电源负极电势相等,而b点电势与电源正极电势相等,A错误;S 断开时,两电容器两端电压都等于电源电动势,而C1>C2,由Q=CU知Q1>Q2,当S闭合时,稳定状态下,C1与R1并联,C2与R2并联,电路中电流I==2A,两电阻两端电压分别为U1=IR1=6V、U2=IR2=12V,则此时两电容器所带电荷量分别为Q1'=C1U1=3.6×10-5C、Q2'=C2U2=3.6×10-5C,对电容器C1来说,S闭合后其两端电压减小,所带电荷量也减小,故B、C正确,D错误.3.ABC [解析]滑片P向右移动时,外电路的电阻R外增大,由闭合电路欧姆定律知,总电流减小,由P总=EI可知,P总减小,故选项A正确;根据η=×100%=×100%可知,η增大,选项B正确;由P损=I2r可知,P损减小,选项C正确;由P输-R外图像可知,因不知道R外的初始值与r的关系,所以无法判断P输的变化情况,选项D错误.4.B [解析]当滑动变阻器的触头由中点滑向a端时,R接入电路的电阻减小,总电阻减小,干路电流增大,内电压增大,路端电压减小,电压表的示数减小,R2两端的电压增大,R1两端的电压减小,电流表的示数减小,R2的电功率减小,A、C错误,B正确;因为总电流增大,电流表的示数减小,所以R中电流增大,并且R中电流变化的绝对值大于电流表示数变化的绝对值,D错误.5.ACD [解析]电源的总功率P E=IE,功率与电流成正比,由P r=I2r知,电源内部的发热功率与电流的平方成正比,A正确;当电流为2A时,电源的总功率与发热功率都为8W,则电源电动势为4V,内阻为2Ω,B错误,C正确;当电流为0.5A时,根据闭合电路欧姆定律可得出外电路的电阻为6Ω,D正确.6.C [解析]强光照射时,R1的电阻减小,则电路的总电阻减小,总电流增大,路端电压U=E-Ir减小,电源提供的总功率P=EI变大,通过R3、R4的电流减小,通过R1、R2的电流增大,R4两端的电压变小,R2两端的电压变大,故B、D错误,C正确;强光照射时,R1的电阻减小,则R1、R2两端的电压的比值减小,而R3、R4两端的电压的比值不变,故电容器C上极板电势比下极板电势低,电容器C的下极板带正电,故A错误.7.C [解析]当P左移时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,则电路中总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可知,电路中电流增大,R1两端的电压增大,故图线b表示V1示数的变化,图线a表示V2示数的变化,故A错误.由图可知,当只有R1接入电路时,电路中电流为0.6A,路端电压为3V,则由E=U+Ir可得E=3+0.6r,当滑动变阻器全部接入电路时,由闭合电路欧姆定律可得E=5+0.2r,解得r=5Ω,E=6V,故B、D错误.由图可知,R1的阻值为5Ω,R2总电阻为20Ω,将R1等效为内阻的一部分,则当滑动变阻器的阻值等于R1+r时,滑动变阻器消耗的功率最大,故当滑动变阻器阻值为R'=10Ω时,滑动变阻器消耗的功率最大,由闭合电路欧姆定律可得,电路中的电流I'=A=0.3A,则滑动变阻器消耗的最大功率P'=I'2R'=0.9W,故C正确.8.AD [解析]由功率P=UI可知,小灯泡的额定电流I==0.2A,由欧姆定律得R L=,小灯泡正常发光时电阻R L=10Ω,由闭合电路欧姆定律可知,I=,解得r=1Ω,A正确;开关S接2时小灯泡正常发光,说明电路中电流仍为0.2A,故电动机两端电压U'=E-IR L-Ir=0.8V,电动机为非纯电阻用电器,故电动机的内阻小于4Ω,B、C错误;由P内=I2r,η=×100%,故电源效率约为93.3%,D正确.9.D [解析]由电路图知,电压表V2测量路端电压,电流增大时,内电压增大,路端电压减小,所以上面的图线表示V2的读数与电流的关系,此图线的斜率的绝对值等于电源的内阻,故r=Ω=2Ω.当电流I=0.1A时,U=3.4V,则电源的电动势E=U+Ir=3.4V+0.1×2V=3.6V,故A错误;变阻器的滑片向右滑动时,R接入电路的阻值变大,总电流减小,内电压减小,路端电压即V2读数逐渐增大,故B错误;由图可知,电动机的电阻r M=Ω=4Ω,当I=0.3A时,U=3V,电动机的输入功率最大,最大输入功率为P=UI=0.9W,则最大的输出功率一定小于0.9W,故C错误;当I=0.1A时,电路中电流最小,变阻器接入电路的电阻最大,为R=-r-r M=Ω-2Ω-4Ω=30Ω,故D正确.10.AD [解析]当开关闭合时,ab段只有电阻R1工作,消耗的电功率为P=R1,当开关断开时,ab段中电阻R1和R2都工作,消耗的电功率为P=(R1+R2),联立可得R1(R1+R2)=36Ω2,故A正确,B错误;将R3和电源内阻看作一整体,则此时电压表测量路端电压,开关断开时等效外电路总电阻大于开关闭合时的,所以开关断开时电压表示数大,C错误;根据闭合电路欧姆定律得U=E-(R3+r)I,则电压表的示数变化量大小与电流表的示数变化量大小之比为=R3+r=6Ω,D正确.11.B [解析]当电位器的触片滑向a端时,其接入电路的电阻增大,电路总电阻增大,总电流减小,电源的内电压减小,则路端电压增大,通过R1的电流增大,可知通过L1的电流减小,L1变暗,由于路端电压增大,而L1两端的电压减小,所以R2两端的电压增大,通过R2的电流增大,则通过L2的电流减小,L2变暗,故B正确.12.ACD [解析]电源的路端电压和电流的关系为U=E-Ir,可知直线①的斜率的绝对值表示电源的内阻r,纵轴的截距表示电源的电动势E,从图像中看出E=50V,r=Ω=5Ω,A正确,B错误;当电流为I1=2.5A时,由I1=,解得外电路的电阻R外=15Ω,C正确;当输出功率为120W时,由P-I图线看出对应电流为4A,再从U-I图线读取对应的输出电压为30V,D正确.专题训练(六)1.1.220 6.860[解析]20分度游标卡尺的精度为0.05mm,主尺读数为12mm,游标尺读数为4×0.05mm=0.20mm,游标卡尺的读数为12.20mm=1.220cm.螺旋测微器读数为6.5mm+36.0×0.01mm=6.860mm.2.1.15(1.14~1.16均可) 5.7(5.6~5.9均可) 84580.2[解析]0~3V量程最小刻度是0.1V,要向下估读一位,读数为1.15V.0~15V量程最小刻度为0.5V,只要求读到0.1V这一位,所以读数为5.7V.图乙中的电阻箱有6个旋钮,每个旋钮上方都标有倍率,将每个旋钮上指针所指的数值(都为整数)乘各自的倍率,从最高位依次往下读,即可得到电阻箱的读数为84580.2Ω.3.(1)如图甲所示 2.4×103 (2)如图乙所示甲乙[解析](1)图线如图所示,R x==2.4×103Ω.(2)因满足>,故采用电流表内接法.4.(1)B C (2)①电流表采用了外接法 ②滑动变阻器采用了限流式接法[解析](1)直流电源的电压为20V,为了提高读数准确度,应该选择电压表C,因此待测电阻两端电压不得超过15V,则通过的电流不超过I===600μA,电流表应该选B. (2)为了减小误差,电流表应采用内接法,因为滑动变阻器的阻值远小于待测电阻的阻值,若采用限流接法,限流效果不明显,应该采用分压接法接入电路.5.(1)如图甲所示甲乙(2)“×”(3)作图如图乙所示 用“×”连线R=(1.1~1.3)Ω;用“○”连线R=(1.5~1.7)Ω[解析](1)由图乙所示中的电压、电流数据从零开始,可知滑动变阻器采用分压式接法,电压表选择量程3V,电流表采用外接法.(2)由于外接法中电压表分流,测得的电阻比内接法测得的要小,故电流表外接法得到的数据点是用“×”表示的.(3)用“×”数据点连直线,斜率为铅笔芯的电阻,考虑误差因素,R=(1.1~1.3)Ω,用“○”数据点连直线,同理得R=(1.5~1.7)Ω.6.(1)如图所示(2)a 见解析(3)如图所示(4)0.88(0.85~0.92均可) 20(19~22均可)[解析](1)连线如图所示.(2)电路开关S闭合前,滑动变阻器的滑片P应滑动到a处,其理由是开关S闭合后,流过电流表的电流不会超过电流表的量程.(3)图像如图所示.(4)由图像可知,当U=0时即为恒流源输出电流,I0=0.88A;当I=0时,电流全部通过R x,则I0R x=18.0V,解得R x=20Ω.7.(1)1.60 0.50 3.0 (2)小于(3)如图所示 或 图Z7-45[解析](1)电流表量程为0~0.6A,故读数为0.50A;电压表的量程为0~3V,故读数为1.60V;当开关置于位置b时,电流表内接,电阻丝的阻值R x=-R A=3.2Ω-0.2Ω=3.0Ω.(2)当开关置于位置a时,电流表外接,由于电压表分流,所以此时电流表读数为电压表中电流与电阻中电流之和,故通过电阻的电流小于电流表的读数.(3)当外电路电阻和内电路电阻相等时,电源输出功率最大,化霜最快,即外电路电阻需为2.0Ω,设计连接如图所示.。
《全品高考复习方案》2020届高考物理一轮复习文档:第9单元 磁场 听课答案
第九单元磁场第24讲磁场的描述磁场对电流的作用【教材知识梳理】一、1.(1)力的作用磁场(2)N极2.(1)强弱和方向(2)B=(3)N极二、1.磁感应强度2.(1)不存在(2)切线(3)疏密(4)闭合三、1.(1)BIL(2)02.电流拇指辨别明理(1)(√)(2)(×)(3)(×)(4)(×)(5)(×)(6)(×)[解析]a处的磁感线比b处稀疏,则a点磁感应强度比b点小,但由于受到放置角度的限制,当通电导线垂直磁场时,受到的磁场力最大,平行磁场时受磁场力为零,虽然B a<B b,但是无法比较导线所受的磁场力的大小.【考点互动探究】考点一例1D[解析]磁感应强度B是由磁场本身决定的,与试探电流元的情况无关,A错误;B 的方向与电流元受力方向垂直,B错误;电流元受力还与电流和磁场方向的夹角有关,当两者平行时,电流元不受力,C错误;当电流方向与磁场方向垂直时,B=,当成一定夹角θ时,B=,故B大于或等于,D正确.例2AC[解析]电场和磁场有一个明显的区别是电场对放入其中的电荷有力的作用,而磁场对通电导线有力的作用的条件是磁场方向不能和电流方向平行,因此A正确,B 错误;同理,根据电场强度的定义式E=可知C正确;同样用比值定义法定义的磁感应强度则应有明确的说明,即B=中I和B必须垂直,故D错误.例3C[解析]根据安培定则可判断出电流的磁场方向,再根据小磁针静止时N极的指向为磁场的方向可知C正确.例4AC[解析]设L1中的电流在a、b两点产生的磁感应强度大小为B1,L2中的电流在a、b两点产生的磁感应强度大小为B2,由安培定则可知L1中的电流在a点产生的磁场方向垂直于纸面向里,L2中的电流在a点产生的磁场方向垂直于纸面向里;L1中的电流在b点产生的磁场方向垂直于纸面向里,L2中的电流在b点产生的磁场方向垂直于纸面向外,所以根据已知条件得到B0-(B1+B2)=,B0-B1+B2=,联立解得B1=,B2=,选项A、C正确.考点二例5B[解析]直导线弯成半径为R的圆弧形,在磁场中的有效长度为R,又因L=×2πR,则安培力F=BI·R=,根据左手定则可知,安培力的方向垂直于AC指向左下方,B正确.变式题BC[解析]由题意知,三根导线处于等边三角形的三个顶点处,设某导线在等边三角形另外两顶点产生的磁场磁感应强度大小为B0,在L1所在处,L2和L3产生的磁场叠加如图甲所示,方向垂直L2、L3所在平面向上,由左手定则可得安培力的方向平行L2、L3所在平面向下,合磁感应强度大小B L1=2B0cos60°=B0;同理可得在L2所在处的合磁感应强度大小B L2=2B0cos60°=B0;在L3所在处,L1和L2产生的磁场叠加如图乙所示,方向平行L1、L2所在平面向右,由左手定则可得安培力的方向垂直L1、L2所在平面向上,合磁感应强度大小B L3=2B0cos30°=B0.由安培力F=BIL可得L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶1∶,选项B、C正确.考点三例6B[解析]方法一(电流元法):把线圈L1沿水平转动轴分成上、下两部分,每一部分又可以看成无数段直线电流元,电流元处在L2产生的磁场中,根据安培定则可知各电流元所在处的磁场方向向上,由左手定则可得,上半部分电流元所受安培力均指向纸外,下半部分电流元所受安培力均指向纸内,因此从左向右看线圈L1将顺时针转动.方法二(等效法):把线圈L1等效为小磁针,该小磁针刚好处于环形电流I2的中心,小磁针的N极应指向该点环形电流I2的磁场方向,由安培定则知I2产生的磁场方向在其中心处竖直向上,而L1等效成小磁针后,转动前,N极指向纸内,因此小磁针的N极应由指向纸内转为向上,所以从左向右看,线圈L1将顺时针转动.方法三(结论法):环形电流I1、I2不平行,则一定有相对转动,直到两环形电流同向平行为止.据此可得,从左向右看,线圈L1将顺时针转动.考点四例7C[解析]由题意可知,开始时线圈所受安培力的方向向上,磁场的方向垂直纸面向里,电流反向后,安培力方向也反向,变为竖直向下,则有mg=2NBIl,所以B==T=0.24T,C正确.变式题11.21A≤I≤1.84A[解析]先画出金属杆受力的侧视图,由于安培力的大小与电流有关,因此改变电流的大小,可以改变安培力的大小,从而使金属杆所受的摩擦力方向发生变化.由平衡条件可知,当电流最小时,金属杆所受的摩擦力方向沿导轨向上,如图甲所示.则mg sinθ=μ(mg cosθ+F sinθ)+F cosθ,又F=BI1L,得I1==1.21A.当电流最大时,金属杆所受的摩擦力方向沿导轨向下,如图乙所示.则mg sinθ+μ(mg cosθ+F sinθ)=F cosθ,又F=BI2L,I2==1.84A.所以1.21A≤I≤1.84A.变式题2BD[解析]根据安培定则可知,弹体处的磁场方向垂直于轨道平面向里,再利用左手定则可知,弹体受到的安培力水平向右,所以弹体向右高速射出,选项A错误;设B=kI(其中k为比例系数),轨道间距为l,弹体的质量为m,射出时的速度为v,则安培力F=BIl=kI2l,根据动能定理有FL=mv2,联立可得v=I,选项C错误,B、D正确.1.(多选)[2015·全国卷Ⅱ]指南针是我国古代四大发明之一.关于指南针,下列说法正确的是()A.指南针可以仅具有一个磁极B.指南针能够指向南北,说明地球具有磁场C.指南针的指向会受到附近铁块的干扰D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线,导线通电时指南针不偏转[解析]BC指南针为一具有磁性的物体,有两个磁极,A错误;指南针能指南北,说明指南针受到地磁场的作用,B正确;当有铁块存在时,指南针会与铁块产生相互作用的磁力,故指向受到干扰,C正确;指南针正上方的通电导线会产生磁场,与地磁场共同作用于指南针,故指南针会发生偏转,D错误.2.关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力,下列说法正确的是()A.安培力的方向可以不垂直于直导线B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向C.安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D.将直导线从中点折成直角,安培力的大小一定变为原来的一半[解析]B安培力总是垂直于磁场与电流所决定的平面,因此,安培力总与磁场和电流垂直,A错误,B正确;安培力F=BIL sinθ,其中θ是电流方向与磁场方向的夹角,C错误;将直导线从中点折成直角,导线受到安培力的情况与直角导线在磁场中的放置情况有关,并不一定变为原来的一半,D错误.3.(多选)图24-1是“探究影响通电导体在磁场中受力的因素”的实验示意图.三块相同蹄形磁铁并列放置在水平桌面上,导体棒用图中1、2、3、4轻而柔软的细导线悬挂起来,它们之中的任意两根与导体棒和电源构成回路.认为导体棒所在位置附近为匀强磁场,最初导线1、4接在直流电源上,电源没有在图中画出.关于接通电源时可能出现的实验现象,下列叙述正确的是()图24-1A.改变电流方向同时改变磁场方向,导体棒摆动方向将会改变B.仅改变电流方向或者仅改变磁场方向,导体棒摆动方向一定改变C.增大电流并同时改变连接导体棒的细导线,接通电源时,导体棒摆动幅度一定增大D.仅拿掉中间的磁铁,导体棒摆动幅度减小[解析]BD改变电流方向同时改变磁场方向,导体棒摆动方向不会改变,选项A错误.仅改变电流方向或者仅改变磁场方向,导体棒摆动方向一定改变,选项B正确.增大电流并同时改变连接导体棒的细导线,接通电源时,导体棒摆动幅度不一定增大,选项C错误.仅拿掉中间的磁铁,导体棒所受安培力减小,摆动幅度减小,选项D正确.4.[2015·江苏卷]如图24-2所示,用天平测量匀强磁场的磁感应强度.如图24-3所示的载流线圈匝数相同,边长MN相等,将它们分别挂在天平的右臂下方.线圈中通有大小相同的电流,天平处于平衡状态.若磁场发生微小变化,天平最容易失去平衡的是()图24-2A B C D图24-3[解析]A根据安培力F=BIL,这里的B、I都相同,决定安培力大小的就是L了,L大则F 大,就易使天平失去平衡.由于选项A中的导线有效长度最长,故选项A正确.图24-45.(多选)如图24-4所示,无限长水平直导线中通有向右的恒定电流I,导线正下方固定一正方形线框.线框中通有顺时针方向的恒定电流I,线框边长为L,线框上边与直导线平行,且到直导线的距离也为L.已知在长直导线的磁场中距离长直导线r处的磁感应强度大小为B=,线框质量为m,则释放线框的瞬间,线框的加速度可能为(重力加速度为g) ()A.0B.-gC.-gD.g-[解析]AC线框上边所在处的磁感应强度大小为B1=k,由安培定则可判断出磁场方向为垂直纸面向里,其所受安培力的大小为F1=B1IL=kI2,由左手定则可判断出安培力方向向上;线框下边所在处的磁感应强度大小为B2=k,所受安培力的大小为F2=B2IL=kI2,由左手定则可判断出安培力方向向下;若F1=F2+mg,则加速度为零,选项A正确.若F1>F2+mg,则加速度方向向上,由F1-(F2+mg)=ma,解得a=-g,选项C正确,选项B错误.若F1<F2+mg,则加速度方向向下,由(F2+mg)-F1=ma,解得a=g-,选项D错误.图24-56.如图24-5所示,条形磁铁放在水平桌面上,在其正中央的上方固定一根长直导线,导线与磁铁垂直,给导线通以垂直纸面向里的电流,用F表示磁铁对桌面的压力,用f表示桌面对磁铁的摩擦力,导线中通电后与通电前相比较()A.F减小,f=0B.F减小,f≠0C.F增大,f=0D.F增大,f≠0图24-6[解析]C如图24-6所示,画出导线所在处的磁铁的磁感线,磁场方向水平向左,由左手定则知,通电导线受安培力方向竖直向上,根据牛顿第三定律可知,通电导线对磁铁的反作用力方向竖直向下,所以磁铁对桌面压力增大,因桌面与磁铁间无相对运动趋势,所以桌面对磁铁无摩擦力作用,故选项C正确.7.两个相同的全长电阻为9Ω的均匀光滑圆环固定在一个绝缘的水平台面上,两环分别在两个互相平行的、相距为20cm的竖直面内,两环的圆心连线恰好与环面垂直,两环面间有方向竖直向下的磁感应强度B=T的匀强磁场(未画出),两环的最高点A 和C间接有一内阻为0.5Ω的电源,连接导线的电阻不计.今有一根质量为10g、电阻为1.5Ω的棒置于两环内侧且可沿环滑动,而棒恰好静止于如图24-7所示的水平位置,它与圆弧的两接触点P、Q和圆弧最低点间所夹的弧对应的圆心角均为θ=60°,重力加速度g取10m/s2.试求此电源电动势E的大小.图24-7[答案]6V[解析]从左向右看,棒PQ的受力如图24-8所示,棒受重力mg、安培力F安和环对棒的弹力F N作用,根据平衡条件得F安=mg tanθ=mg,安培力F安=IBL,联立解得I==1A,在电路中两个圆环分别连入电路的电阻为R==2Ω,由闭合电路欧姆定律得E=I(r+2R+R棒)=6V.图24-8第25讲磁场对运动电荷的作用【教材知识梳理】一、1.运动电荷2.qvB03.左手(1)反方向(2)v、B4.洛伦兹力二、1.匀速直线2.匀速圆周3.(1)(2)辨别明理(1)(×)(2)(×)(3)(×)(4)(×)(5)(√)【考点互动探究】考点一例1C[解析]洛伦兹力虽不做功,但可以改变小球的运动状态(改变速度的方向),小球做曲线运动,在运动中某一位置受力如图所示,小球受到了斜向上的洛伦兹力的作用,小球在竖直方向的加速度a y=<g,故小球平抛的时间将增加,落点应在A点的右侧.变式题BD[解析]小球能从管口处飞出,说明小球受到指向管口方向的洛伦兹力,根据左手定则可知小球带正电,故A错误;设试管运动速度为v1,小球在垂直于试管方向的分运动是匀速直线运动,小球沿试管方向受到洛伦兹力的分力F1=qv1B,而q、v1、B均不变,所以F1不变,那么小球沿试管做匀加速直线运动,与平抛运动类似,所以小球运动的轨迹是一条抛物线,故B正确;洛伦兹力总是与速度垂直,所以不做功,故C错误;设小球沿试管的分速度大小为v2,则小球受到垂直于试管向左的洛伦兹力的分力F2=qv2B,v2增大,则F2增大,而拉力F=F2,则F逐渐增大,故D正确.例2AC[解析]图甲中,由竖直上抛运动的最大高度公式得h1=,图丙中,当加上电场时,由运动的分解可知,在竖直方向上,有=2gh3,所以h1=h3,故A正确;图乙中,洛伦兹力改变速度的方向,当小球在磁场中运动到最高点时,小球应有水平速度,设此时小球的动能为E k,则由能量守恒定律得mgh2+E k=m,又由于m=mgh1,所以h1>h2,D错误;图丁中,因小球电性不知,则电场力方向不清,则h4可能大于h1,也可能小于h1,故C正确,B错误.考点二例3AC[解析]粒子1进入磁场时速度的垂线与OA的垂直平分线的交点为粒子1在磁场中做圆周运动的圆心,同理,粒子2进入磁场时速度的垂线与OB的垂直平分线的交点为粒子2在磁场中做圆周运动的圆心,由几何关系可知,两个粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为r1∶r2=1∶2,由r=可知,粒子1与粒子2的速率之比为1∶2,A 正确,B错误;由于粒子在磁场中做圆周运动的周期均为T=,且两粒子在磁场中做圆周运动的轨迹所对的圆心角相同,因此两粒子在磁场中运动的时间相同,即C正确,D错误.例4AD[解析]根据左手定则,正粒子在匀强磁场中将沿逆时针方向转动,由轨道半径r=10cm画出粒子的两种临界运动轨迹,如图所示,则OO1=O1A=OO2=O2C=O2E=10cm,由几何知识求得AB=BC=8cm,OE=16cm,选项A、D正确,选项B、C错误.变式题D[解析]电子带负电,进入磁场后,根据左手定则判断可知,所受的洛伦兹力方向向左,电子将向左偏转,如图所示,A错误;由几何知识得,电子打在MN上的点与O'点的距离为x=r-=2d-=(2-)d,故B、C错误;设轨迹对应的圆心角为θ,由几何知识得sinθ==0.5,解得θ=,则电子在磁场中运动的时间为t==,故D正确.例5C[解析]当粒子在磁场中运动轨迹是半圆时,出射点与入射点的距离最远,故射入的速率为v1时,对应轨道半径为r1=R sin30°,射入的速率为v2时,对应轨道半径为r2=R sin60°,由半径公式r=可知轨道半径与速率成正比,因此==,C正确.变式题B[解析]带电粒子的速度大小为v,方向与ab成直角时,恰好能反向飞出磁场,则粒子轨迹如图甲所示,由图可知,粒子的偏转半径r=R sin30°=R,若只将cbd半圆内磁场方向变成垂直于纸面向里,粒子在磁场中的偏转半径r'=r=,故A错误,B正确;带电粒子的速度大小为v,方向与ab成直角时,恰好能反向飞出磁场,且粒子在磁场中运动的时间为t=,若只将cbd半圆内磁场方向变成垂直于纸面向里,粒子仍然从P点射入,则粒子轨迹如图乙所示,由图知粒子在磁场中运动的时间t'<T,则t'<2t,故C、D错误.考点三例6BCD[解析]所有粒子的初速度大小相等,它们在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径r==;当轨迹圆弧对应的弦最长时,圆心角最大,时间最长,当轨迹圆弧对应的弦最短时,圆心角最小,时间最短.对于从AB边和AC边射出的粒子在磁场中的运动,可知最长的弦为OA=,恰好等于轨道半径,对应的圆心角为60°,因此最长运动时间为=;过O作AB边或AC边的垂线,垂足为D,可知OD=为最短的弦,对应的圆心角略小于30°,因此最短运动时间略小于=,故选项B、C、D正确.变式题D[解析]设射入磁场的入射点为A,延长入射速度v所在直线交ON于一点C,则轨迹圆与AC相切;由于轨迹圆只与ON有一个交点,所以轨迹圆与ON相切,所以轨迹圆的圆心必在∠ACD的角平分线上,作出轨迹圆如图所示,其中O'为圆心,B为出射点.由几何关系可知∠O'CD=30°,Rt△O'DC中,CD=O'D·cot30°=R;由对称性知,AC=CD=R;等腰△ACO中,OA=2AC·cos30°=3R;等边△O'AB中,AB=R,所以OB=OA+AB=4R.由qvB=m得R=,所以OB=,D正确.图25-11.[2015·海南卷]如图25-1所示,a是竖直平面P上的一点,P前有一条形磁铁垂直于P,且S极朝向a点,P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下,在水平面内向右弯曲经过a点.在电子经过a点的瞬间,条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向()A.向上B.向下C.向左D.向右[解析]A磁极S在a点产生的磁场方向垂直于竖直面P水平向外,电子在a点的运动方向水平向右,根据左手定则判断可知洛伦兹力方向向上,选项A正确.2.四根等长的导线固定在正方体的四条沿x轴方向的棱上,并通以等大的电流,方向如图25-2图25-2所示.正方体的中心O处有一粒子源在不断地沿x轴负方向喷射电子,则电子刚被喷射出时受到的洛伦兹力方向为()A.沿y轴负方向B.沿y轴正方向C.沿z轴正方向D.沿z轴负方向[解析]B根据右手螺旋定则,判断出四根导线在O点产生的合磁场方向沿z轴负方向,电子初速度方向沿x轴负方向,根据左手定则,判断出洛伦兹力方向沿y轴正方向,B正确.3.如图25-3所示,MN为铝质薄平板,铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场(未画出),一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出,从Q点穿越铝板后到达PQ的中点O,已知粒子穿越铝板时,其动能损失一半,速度方向和电荷量不变.不计重力.铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为()图25-3A.2B.C.1D.[解析]D根据qvB=m有=·,穿过铝板后粒子动能减半,则=,穿过铝板后粒子运动半径减半,则=,因此=,D正确.4.(多选)图25-4为某磁谱仪部分构件的示意图.图中,永磁铁提供匀强磁场,硅微条径迹探测器可以探测粒子在其中运动的轨迹.宇宙射线中有大量的电子、正电子和质子.当这些粒子从上部垂直进入磁场时,下列说法正确的是()图25-4A.电子与正电子的偏转方向一定不同B.电子与正电子在磁场中运动轨迹的半径一定相同C.仅依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是正电子D.粒子的动能越大,它在磁场中运动轨迹的半径越小[解析]AC电子、正电子和质子垂直进入磁场时,所受的重力均可忽略,受到的洛伦兹力的方向与其电性有关,由左手定则可知A正确,由轨道半径公式R=知,若电子与正电子进入磁场时的速度不同,则其运动的轨迹半径也不相同,故B错误.由R==知,D错误.因质子和正电子均带正电,且半径大小与速度有关,故依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是正电子,C正确.图25-55.如图25-5所示,在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,一质量为m、电荷量为e的电子从a点垂直磁感线以初速度v开始运动,经一段时间t后经过b点,a、b连线与初速度方向的夹角为θ,则t为()A.B.C.D.[解析]B t时间内电子转过的圆心角为2θ,则有t=T=,选项B正确.6.(多选)如图25-6所示,两个匀强磁场方向相同,磁感应强度分别为B1、B2,虚线MN为理想边界.现有一个质量为m、电荷量为e的电子以垂直于边界MN的速度v由P点沿垂直于磁场的方向射入磁感应强度为B1的匀强磁场中,其运动轨迹为图中虚线所示的心形图线.以下说法正确的是()图25-6A.电子的运动轨迹为P→D→M→C→N→E→PB.电子运动一周回到P点所用的时间t=C.B1=4B2D.B1=2B2[解析]AD由左手定则可判定电子在P点受到的洛伦兹力方向向上,轨迹为P→D→M →C→N→E→P,选项A正确;由图可得两个磁场中半圆轨迹的半径之比为1∶2,由r=可得磁感应强度之比=2∶1,电子运动一周所用的时间t=T1+=+=,选项B、C错误,D正确.7.某装置用磁场控制带电粒子的运动,工作原理如图25-7所示.装置的长为L,上下两个相同的矩形区域内存在匀强磁场,磁感应强度大小均为B、方向与纸面垂直且相反,两磁场的间距为d.装置右端有一收集板,M、N、P为板上的三点,M位于轴线OO'上,N、P 分别位于下方磁场的上、下边界上.在纸面内,质量为m、电荷量为-q的粒子以某一速度从装置左端的中点射入,方向与轴线成30°角,经过上方的磁场区域一次,恰好到达P 点.改变粒子入射速度的大小,可以控制粒子到达收集板上的位置.不计粒子的重力.图25-7(1)求磁场区域的宽度h;(2)欲使粒子到达收集板的位置从P点移到N点,求粒子入射速度的最小变化量Δv;(3)欲使粒子到达M点,求粒子入射速度大小的可能值.[答案](1)(2)(3)[解析](1)设粒子在磁场中的轨道半径为r.根据题意得L=3r sin30°+3d cos30°且h=r(1-cos30°)解得h=.(2)设改变入射速度后粒子在磁场中的轨道半径为r'.m=qvB,m=qv'B,由题意知3r sin30°=4r'sin30°解得Δv=v-v'=.(3)设粒子经过上方磁场n次.由题意知L=(2n+2)d cos30°+(2n+2)r n sin30°且m=qv n B,解得v n=专题七带电粒子在组合场中的运动【热点题型探究】热点一例1D[解析]粒子在电场中加速,设离开加速电场的速度为v,则qU=mv2,粒子进入磁场做圆周运动,半径r==,因两粒子轨道半径相同,故离子和质子的质量比为144,选项D正确.变式题AD[解析]粒子在静电分析器内沿中心线偏转,说明粒子带正电荷,极板M比极板N的电势高,选项A正确;由Uq=mv2,Eq=,可得U=,选项B错误;在磁场中,由牛顿第二定律得qvB=m,即r=,PQ=2r==2,所以只有比荷相同的粒子才能打在胶片上的同一点,选项C错误,D正确.例2C[解析]D形盒缝隙间电场变化周期T等于被加速的H在磁场中运动的周期,即T=,而质子在磁场中的运动周期为T H=,则该回旋加速器不可以加速质子,选项A错误;仅调整磁场的磁感应强度大小,则H在磁场中的运动周期将要变化,该回旋加速器不可以再加速H粒子,选项B错误He在磁场中运动的周期T He===T,则保持B和T不变,该回旋加速器可以加速He粒子,且在回旋加速器中两粒子运动的半径也相同,则He粒子运动的时间与H粒子的相等,选项C正确;根据qv m B=m,可得E km=m=∝,可知He加速后的最大动能与H粒子的不相等,选项D错误.变式题A[解析]回旋加速器中D形盒的作用是静电屏蔽,使带电粒子在圆周运动过程中不被电场干扰,选项A正确;回旋加速器中所加交变电压的周期与带电粒子做匀速圆周运动的周期相等,选项B错误;设D形盒的半径为R,根据qvB=m得v=,带电粒子获得的能量为E k=mv2=,带电粒子获得的能量与加速电压的有效值无关,选项C错误;根据公式T=,磁感应强度B增大,T减小,选项D错误.热点二例3(1)类平抛v0t at2at145°v0(2)L变式题(1)h(2)(3)(-1)h[解析](1H在电场中做类平抛运动,在磁场中做圆周运动,运动轨迹如图所示.设H在电场中的加速度大小为a1,初速度大小为v1,它在电场中的运动时间为t1,第一次进入磁场的位置到原点O的距离为s1.由运动学公式有s1=v1t1①h=a1②由题给条件H进入磁场时速度的方向与x轴正方向夹角θ1=60°H进入磁场时速度的y分量的大小为a1t1=v1tanθ1③联立以上各式得s1=h④(2H在电场中运动时,由牛顿第二定律有qE=ma1⑤设H进入磁场时速度的大小为v'1,由速度合成法则有v'1=⑥设磁感应强度大小为B H在磁场中运动的圆轨道半径为R1,由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有qv'1B=⑦由几何关系得s1=2R1sinθ1⑧联立以上各式得B=⑨(3)设H在电场中沿x轴正方向射出的速度大小为v2,在电场中的加速度大小为a2,由题给条件得(2m)=m⑩由牛顿第二定律有qE=2ma2设H第一次射入磁场时的速度大小为v'2,速度的方向与x轴正方向夹角为θ2,入射点到原点的距离为s2,在电场中运动的时间为t2.由运动学公式有s2=v2t2h=a2v'2=sinθ2=联立以上各式得s2=s1,θ2=θ1,v'2=v'1设H在磁场中做圆周运动的半径为R2,由⑦式及粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径公式得R2==R1所以出射点在原点左侧.设H进入磁场的入射点到第一次离开磁场的出射点的距离为s'2,由几何关系有s'2=2R2sinθ2联立④⑧式得H第一次离开磁场时的位置到原点O的距离为s'2-s2=(-1)h热点三例4(1)(2)-2v0。
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选择题必刷卷(一)1.D[解析] 4个半小时指的是一段时间,在时间轴上对应一段距离,故选项A错误;列车提速至350 km/h,此350 km/h指最大速度,为瞬时速度,故选项B错误;根据平均速度公式=可知,要知道任意一段时间内的平均速度,需要知道该段时间内的位移,由题无法知道这个位移,故选项C错误;当研究“复兴号”列车经过某一站牌的时间时,需要考虑其大小和形状,不能将其看作质点,故选项D正确.2.B[解析]刹车时做减速运动,减速的最大位移x=,则初速度v0==10 m/s,选项B正确.3.C[解析]由Δx=aT2可得在任意相邻的1 s时间内下落的距离之差Δh=g,在任意相邻的 1 s时间内平均速度之差Δv等于相邻两个 1 s的中间时刻的瞬时速度之差,则Δv=gt=g,选项C正确.4.C[解析]由x4-x2=2aT2,可得加速度a=4 m/s2,第2 s末的速度v1=at1=8 m/s,第2 s中间时刻的速度v2=at2=6 m/s,第2 s内的位移x2=v2t=6 m,物体在0~5 s内中间时刻的速度v3=at3=10 m/s,则0~5 s内的平均速度为10 m/s,选项C错误,选项A、B、D正确.5.D[解析]两段相等时间t内各自的位移分别为x和-x,则x=gt2,-x=gt·t-at2,解得a=3g,选项A错误;自由下落t时间时小球的速率为v'=gt,选项C错误;当加速度变为a后,减速至0过程的位移x'==,小球下落的最大高度h=x+x'==,选项D正确;返回到A点时的速度v=gt-at=-2gt=-at,选项B错误.6.D[解析]x-t图像只能表示直线运动,选项A错误;根据公式x=at2可知,甲、乙两物体都做匀变速直线运动,选项B错误;x-t图像的斜率的正负表示速度的方向,由图像可知,甲图像斜率为正,乙图像斜率为负,甲、乙两物体运动方向相反,选项C错误;根据公=1 式a=可知,相等时间内速度变化大小取决于加速度大小,由公式x=at2可知,a甲m/s,a乙=-m/s2,|a甲|>|a乙|,故第3 s内甲物体的速度变化比乙物体的速度变化大,选项D正确.7.B[解析]小球1在前2t时间内及小球2在前t时间内的速度—时间图像的斜率均为g,t时刻小球1的速度为0,小球2落入沙坑,速度大小v2=gt,故小球1的初速度大小v0=gt,方向向上,抛出点在沙坑正上方h=gt2处,小球1所到达的最高点在沙坑正上方H=2h=gt2处,设小球1落入沙坑时速度为v1,对小球1从最高点到落入沙坑过程,有=2gH,解得v1=gt,故B正确.8.C[解析]由于单位时间内通过任一横截面的水的体积相等,设Δt时间内通过水柱任一横截面的水的体积为V,V=vΔtS,开始时水流速度小,横截面积大,速度增大时,横截面积变小,所以水柱是上粗下细,A、B错误;高为H的水柱上端速度为v1=,下端速度为v2=,根据-=2gH,水的流量=S1S2,C正确,D错误.9.BD[解析]当人、车速度相等时,经历的时间t==s=6 s,此时人的位移x1=vt=6×6 m=36 m,车的位移x2=at2=×1×62m=18 m,因为x1<x2+20 m,可知人不能追上公交车,速度相等时有最小距离,最小距离Δx=x2+20 m-x1=18 m+20 m-36 m=2 m,在整个过程中,人、车之间的距离先减小后增大,选项B、D正确.10.ACD[解析]由Δx=gT2可得,加速度g==,经过位置3的瞬时速度v3==,经过位置4的瞬时速度v4=v3+gT=,从位置1到4过程中的平均速度大小等于从位置2到3过程中的平均速度,即=,选项A、C、D正确.11.CD[解析]由b到a过程是初速度为零的匀加速直线运动,则t bc∶t ca=1∶(-1),而t bc+t ca=t,解得t bc=t,选项A错误,C正确;由于物块只受重力和支持力,故物块的加速度始终相同,均为a=g sin θ,方向沿斜面向下,选项B错误;由于c是位移中点,而不是时间中点,根据匀变速直线运动的规律可知,物块上滑通过c点时的速度大于整个上滑过程中平均速度的大小,选项D正确.12.ABD[解析]物体可能先向上做匀减速直线运动,后向下做匀加速直线运动,根据x=v0t+at2知,位移是时间的二次函数,图线是曲线,A是可能的;物体可能先向上做匀减速直线运动,后停在最高点,B、D是可能的;C图中物体返回时速度大于出发时速度,不符合物体的运动情况,违反了能量守恒定律,C不可能.13.BCD[解析]x-t图像的斜率表示速度,甲车先做匀速直线运动,后静止,A错误;乙车在0~10 s内位移大小为8 m,则平均速度大小为0.8 m/s,B正确;两图线交点表示相遇,C 正确;乙车的平均速度大小为0.8 m/s,P对应乙车的位移中点,若乙车做匀变速直线运动,则P点对应的瞬时速度大于0.8 m/s,D正确.14.AC[解析]由a-t图像可知,汽车在0~10 s内做匀加速运动,在10~40 s内做匀速运动,在40~50 s内做匀减速运动,在10 s末的速度最大,且最大速度v=a1t1=20 m/s,选项A正确;在50 s末的速度最小,最小速度v'=v-a2t3=10 m/s,且汽车在40~50 s内的速度方向和0~10 s内的速度方向相同,选项B、D错误;汽车在0~10 s内的位移x1=a1=100 m,在10~40 s内的位移x2=a1t1t2=2×10×30 m=600 m,在40~50 s内的位移x3=·t3=150 m,总位移x=x1+x2+x3=850 m,选项C正确.15.CD[解析]由图像可知,甲车先做匀速运动再做同向匀减速运动,选项A错误;在第20 s末,甲的加速度为a甲=-1 m/s2,乙的加速度a乙=m/s2,选项B错误;在前30 s内,甲的位移x甲=×20 m=400 m,乙的位移x乙=m=300 m,第30 s末,两车相距Δx=x甲-x乙-x0=50 m,选项C正确;在整个运动过程中,在30 s前,甲追上乙相遇一次,30 s后乙追上甲车又相遇一次,选项D正确.16.CD[解析]根据题意作出甲、乙赛跑定性的v-t图像,如图所示,由图像可知,刚起跑时甲处于领先,但在到达终点前有可能被乙超越,且甲一旦被超越就无法再追上乙,故A 错误,D正确.加速过程中甲、乙的初速度均为零,乙的末速度大,所以加速过程中乙的平均速度大,且乙的加速时间更长,所以乙加速过程的位移更大,故B错误,C正确.选择题必刷卷(二)1.B[解析]无人机正沿直线朝斜下方匀速运动,即所受合外力为零,只有B图受力可能为零,选项B正确.2.A[解析]设C与球心连线和竖直方向成θ角,对球受力分析如图所示,由平衡条件知,AB挡板对球的支持力F=mg tan θ,C端对小球的支持力F C=,当CD挡板的C端略向右偏过一些,θ增大,AB挡板的支持力F变大,C端的支持力F C变大,选项A正确.3.C[解析]对小球受力分析,受到重力、弹簧测力计的拉力、杆的弹力,如图所示,根据平衡条件得F x-T cos 37°=0,F y+T sin 37°=G,联立解得F x=80 N,F y=60 N,所以杆AB对球的作用力大小为F==N=100 N,故C正确.4.B[解析]设F与水平方向的夹角为θ,由平衡条件得F cos θ=μ(mg-F sin θ),解得F==,当θ=37°时,外力有最小值,为6 N,选项B正确.5.B[解析]设弹性绳的劲度系数为k,小球质量为m,未对小球施加水平力时,根据平衡条件得mg=kx1,弹性绳的长度为x=x0+x1=x0+;对小球施加水平力,使其缓慢移动至弹性绳与竖直方向成60°角处时,小球受重力mg、水平力F、弹力F1三个力,由平衡条件得F1==2mg,弹性绳的长度为x'=x0+,此过程中小球上升的高度为Δh=x-x'=x0,选项B正确.6.C[解析]货物在AB段所受的摩擦力为滑动摩擦力,且f1=μmg cos θ;在BC段所受的摩擦力为静摩擦力,且f2=mg sin θ;在CD段做匀速运动,不受摩擦力,选项C正确.7.B[解析]对b球受力分析,受到重力、垂直于斜面向上的支持力和细线的拉力,由于三力平衡时三个力中任意两个力的合力与第三个力等大、反向、共线,故细线拉力向右上方,A错误;对a、b两个球整体受力分析,受到总重力、垂直于斜面向上的支持力和上面细线的拉力,根据平衡条件判断出,上面的细线的拉力方向斜向右上方,C、D错误.8.AB[解析]物块1受到重力m1g、细线拉力T和斜面的支持力F N作用而处于平衡状态,物块2受到重力m2g、细线拉力T'(T'=T)、斜面的支持力F'N及摩擦力f(可能有)作用而处于平衡状态,则T=m1g sin 30°,当m1最大时,物块2受到的最大静摩擦力方向沿BC面向下,此时有T'=m2g sin 37°+μm2g cos 37°,即=2,当m1最小时,物块2受到的最大静摩擦力方向沿BC面向上,此时有T'=m2g sin 37°-μm2g cos 37°,即=,所以≤≤2,故A、B不可能.9.BC[解析]设木块质量为m,重物质量为M,对三个物体组成的整体,根据平衡条件,有2f=(M+2m)g,解得f=(M+2m)g,静摩擦力不变,选项C正确,D错误;将细线对O的拉力按照效果正交分解,如图甲所示,设两个杆夹角为θ,则有F1=F2=,再将杆对木块的推力F1按照效果分解,如图乙所示,根据几何关系得F x=F1sin ,故F x=·sin =,挡板间的距离稍微增大后,角θ变大,F x变大,故木块对挡板的压力变大,即F N变大,选项A错误,B正确.10.BCD[解析]沿斜槽方向,有mg sin θ=2μF N,垂直于斜槽方向,有mg cos θ=2F N cos,解得μ=tan θ,选项A错误;左边圆杆对滑块的支持力为F N=mg cos θ,选项B正确;由于圆柱体与斜槽两侧都有摩擦力且大小相等,所以,单侧摩擦力f=μF N=mg sin θ,选项C正确;若增大θ,则cos θ减小,圆杆对滑块的支持力将减小,选项D正确.11.AC[解析]对A,由平衡条件得F T cos θ=μF N1,F T sinθ+mg=F N1,联立解得F T=,选项A正确;对A、B整体,由平衡条件得F T cosθ+μF N2=F,F T sinθ+2mg=F N2,联立解得水平拉力F=,选项C正确.12.BC[解析]对球进行受力分析,如图甲所示,F N1=G tan θ,F N2=,当长方体物块向右运动时,θ增大,F N1、F N2均增大,故A错误.圆球对物块的压力在竖直方向的分力为F'N2cos θ=G,等于圆球重力,在拉动长方体物块向右运动的过程中,对物块受力分析,如图乙所示,物块与地面之间的压力F N=G1+F'N2cos θ=G1+G不变,滑动摩擦力f=μF N不变,故C正确.由于圆球对物块的压力在水平方向的分力F'N2sin θ逐渐增大,所以水平拉力F=f-F'N2sin θ逐渐减小,故B正确.由于物块与地面之间的压力不变,由牛顿第三定律可知,地面对物块的支持力不变,故D错误.13.AD[解析]设两绳的拉力的合力为F,如图甲所示,由平衡条件得F=mg tan 30°=mg,F3==mg,将F分解,如图乙所示,设AO所受的拉力大小F1,因为∠AOB=120°,根据几何知识知,绳AO所受的拉力F1=F=mg,而杆OC所受的压力大小F'3=F3=mg,选项A、D正确.14.AC[解析]对球受力分析如图所示,由平衡条件可得,风力大小F=mg tan θ,由题意知F ∝Sv,又S=πR2,则F=kπR2v(k为常数),有mg tan θ=kπR2v,当风速由3 m/s增大到3m/s 时,有=,可得tan θ=1,A正确;因球所受重力方向竖直向下,而风力方向水平向右,则细线与水平方向的夹角θ不可能等于90°,B错误;由mg tan θ=kπR2v可知,当v、m不变,而R增大时,θ增大,当v、R不变,而m增大时,θ减小,C正确,D错误.15.AD[解析]若增大m2的质量,因为m3的质量不变,细线的张力大小仍等于m3的重力,故张力不变,选项A正确;对斜劈和m1整体,地面对斜劈的摩擦力大小等于连接m1的细线的张力沿水平方向的分力,细线的张力不变,所以地面对斜劈的摩擦力也不变,选项B错误;若将悬点O上移,因细线的张力不变,m2的质量不变,则O2、O3间的细线与竖直方向的夹角不变,O2、O3间的细线和O3、m3间的细线夹角不变,这两根细线的合力沿角平分线方向,则O、O3间的细绳与竖直墙的夹角不变,选项C错误;细线的张力不变,则地面对斜劈的摩擦力不变,选项D正确.选择题必刷卷(三)1.C[解析]质量小,则惯性小,方程式赛车和强弩质量一定,其惯性一定,选项A、B错误;货运列车摘下或加挂一些车厢,它的惯性因质量变化而变化,选项C正确;摩托车转弯时,人和车的惯性不变,选项D错误.2.B[解析]对整体,有F=(m1+m2)a,则空间站的质量m2=-m1,选项B正确.3.C[解析]对物块,由牛顿第二定律得F=ma,0~t0时间内,拉力减小,加速度减小,物块做加速度减小的加速运动,在t0时刻速度达到最大,选项A错误;t0~2t0时间内,外力反向增大,加速度反向增大,做减速运动,根据力的对称性可知,在2t0时刻速度减为零,选项B、D错误,C正确.4.C[解析]设水对探测器的浮力大小为F,匀速下降时,由平衡条件得mg=F;为了使它匀减速下降,设应该抛掉压载铁质量为Δm,根据牛顿第二定律得F-(m-Δm)g=(m-Δm)a,其中a=,联立解得Δm=,选项C正确.5.B[解析]当F=2 N时,铁块和木板恰好一起相对地面滑动,则μ1(m+M)g=F,解得μ1=0.1;当水平力F=6 N时,铁块恰好相对木板滑动,则F-μ2mg=ma,μ2mg-μ1(m+M)g=Ma,解得μ2=0.4,选项B正确.6.C[解析]木板AB撤离前,木板对小球的作用力F N==mg,撤去AB瞬间,小球受到的合力与F N等大、反向,由牛顿第二定律得mg=ma,解得加速度a=g,方向垂直于木板向下,选项C正确.7.B[解析]剪断物体2下端细绳后,物体1下降,物体2上升,对整体,有(m1+m2+M)g-F N=m1a-m2a,且m1>m2,则系统处于失重状态,台秤的示数将变小,选项B正确.8.BC[解析]纸盒和行李箱一起向右加速时,具有向右的加速度,纸盒受到向右的静摩擦力,选项A错误;行李箱加速过程中与传送带间的滑动摩擦力为f=μ1F N=μ1(M+m)g,选项B正确;纸盒和行李箱一起向右匀速运动,合外力为零,所以行李箱对纸盒的摩擦力为零,行李箱与传送带间的摩擦力为零,选项C正确,D错误.9.AD[解析]对球受力分析,受到重力、弹簧的弹力F和细绳的拉力T,如图所示,根据平衡条件得F=T=,断开细绳瞬间,弹簧弹力和重力不变,由牛顿第二定律得=ma,则加速度a=,选项A正确,B错误;弹簧在C处与小球断开的瞬间,小球受重力和细绳的拉力,变为单摆,合力等于重力的切向分力,根据牛顿第二定律得mg sin θ=ma,解得a=g sin θ,选项C错误,D正确.10.CD[解析]与弹簧分离前,在水平方向上,刚开始有kx-μF N=ma x,加速度a x随x减小而减小,接着有μF N-kx=ma x,加速度a x随x减小而增大,选项A、B错误;在竖直方向上,有mg-F N=m·,解得F N=,当弹力和摩擦力相等时,速度最大,即μF N=kx,解得x=,选项C正确;物体脱离弹簧后相对电梯地板做匀减速运动,加速度a==,又有L=at2,相对电梯地板做匀减速运动的时间t=2,选项D正确.11.AC[解析]A与B间动摩擦因数μ2=0.1,则B物块的最大加速度为a B m=μ2g=1 m/s2;木板A向右滑动,则地面给A的滑动摩擦力向左,大小为f A=μ1·2mg,开始时B对A的摩擦力方向向左,则a A1==5 m/s2,后来B相对A向前滑动,则a A2==3 m/s2,选项A、C正确.12.BC[解析]对P、Q整体受力分析,受到重力、支持力和滑动摩擦力,根据牛顿第二定律得(m+M)g sin θ+μ2(m+M)g cos θ=(m+M)a,解得a=g(sin θ+μ2cos θ),对P物块受力分析,受到重力mg、支持力和Q对P沿斜面向下的静摩擦力,根据牛顿第二定律得mg sin θ+f=ma,解得f=μ2mg cos θ,根据牛顿第三定律知,P对Q的摩擦力方向平行于斜面向上,选项B、C正确.13.AD[解析]由图像可知,小物块上滑的最大位移为x=vt=×3×1.2 m=1.8 m,故A正确;小物块加速时的平均速度与减速时的平均速度大小均为==m/s,其大小之比为1∶1,故B错误;由图像可知,减速运动的加速度大小为a2==m/s2=10 m/s2,在匀减速直线运动过程中,由牛顿第二定律知mg sin 30°+μmg cos 30°=ma2,解得μ=,故C错误;加速运动的加速度大小为a1==m/s2=m/s2,根据牛顿第二定律得F-mg sin 30°-μmg cos 30°=ma1,解得F=40 N,故D正确.14.BC[解析]若F1=3.6 N,F2=5 N,设A、B相对静止一起做匀加速运动,则加速度a==m/s2=m/s2,此时A、B之间的摩擦力f AB=F1-m B a=N>μ2(F2+m B g)=3 N,则此时两物块已经相对滑动,选项A错误;若F1=5.4 N,F2=20 N,假设A、B相对静止一起做匀加速运动,则加速度a==m/s2=m/s2,此时A、B之间的摩擦力f AB=F1-m B a=N<μ2(F2+m B g)=6 N,则此时两物块相对静止一起做匀加速运动,选项B正确;若F2=10 N,则A、B之间的最大静摩擦力f AB m=μ2(F2+m B g)=4 N,A与地面之间的最大=μ1(F2+m A g+m B g)=4 N,若F2<10 N,则f AB m<f A地m,无论F1多大,都不能使物静摩擦力f A地m块A运动起来,选项C正确;若F2>10 N,则f AB m>f A地m,当F1达到一定值时,可使物块A、B 发生相对运动,选项D错误.15.AB[解析]A、B静止时,有kx0=(2m+m)g sin θ,则k=;对B施加外力后,A、B一起做匀加速运动,当A、B分离时,对A,有kx-2mg sin θ=2ma,又x0-x=at2,v2=2a(x0-x),联立可求出t和v,选项A、B正确.当A、B分离时,弹簧弹力kx=2ma+2mg sin θ,选项C错误.当A、B分离后,A先做加速运动,后做减速运动,再反向做加速运动……选项D错误.非选择题必刷卷(一)1.(1)(2)C(3)BC[解析](1)根据位移与时间关系,有d=at2,解得a=.(2)根据题意,木板受到的滑动摩擦力为f=F0,对木板和矿泉水瓶(含水)组成的系统,根据牛顿第二定律得F1-f=(m+M)a,联立解得a=·F1-,其中m为矿泉水瓶(含水)的质量,M为木板的质量;根据图像的斜率可知,随着矿泉水瓶(含水)质量m的增大,a-F1图像的斜率逐渐减小,所以能表示实验结果的是C图.(3)木板受到的摩擦力与矿泉水瓶(含水)的质量无关,选项A错误;水与砝码相比能任意改变质量,所以它的优点是可以更方便地获取多组数据,选项B正确;水的多少可以任意变化,所以可以比较精确地测出木板所受摩擦力的大小,选项C正确;由于加速度越大需要水的质量越大,而水的质量越大时图像的斜率越小,实验的精确度会越小,选项D错误.2.(1)10 N(2)1 s[解析](1)设在拉力作用下金属块所受地面的支持力为F N,滑动摩擦力为f,根据平衡条件得F cos 37°=f,F sin 37°+F N=mg,又f=μF N,联立解得F=10 N.(2)撤去拉力F后,金属块受到滑动摩擦力f'=μmg,根据牛顿第二定律得,加速度大小为a'==μg=2 m/s2,撤去F后,金属块还能滑行的时间为t==1 s3.(1)2m/s(2)1.6 m(3)5∶8[解析](1)在AB段滑块受到重力、支持力、滑动摩擦力,设下滑阶段的加速度大小为a1,有mg sin θ-μmg cos θ=ma1解得a1=4 m/s2根据=2a1x ABx AB=解得v B=2m/s(2)设在BC段滑行的加速度大小为a2,有f=μmga2==2.5 m/s2根据=2a2x BC解得x BC=1.6 m(3)在B点时,有v B=a1t AB=a2t BC解得=4.(1)(2)18 m[解析](1)由v-t图像的斜率可得,0~2 s内小物块的加速度大小a==1 m/s2由牛顿第二定律得μmg cos 37°-mg sin 37°=ma解得μ=(2)0~8 s内只有前6 s内物块与传送带发生相对滑动,0~6 s内传送带匀速运动的位移为x带=4×6 m=24 m由v-t图像得,0~2 s内物块位移为x1=×2×2 m=2 m,方向沿传送带向下2~6 s内物块位移为x2=×4×4 m=8 m,方向沿传送带向上所以划痕的长度为Δx=x+x1-x2=24 m+2 m-8 m=18 m带5.(1)4 N(2)100 m(3)s[解析](1)上升过程,由牛顿第二定律得F-mg-f=ma上升高度h=at2解得f=4 N(2)下落过程,由牛顿第二定律得mg-f=ma1解得a1=8 m/s2由运动学公式得v2=2a1H解得H=100 m(3)恢复升力后向下减速过程,由牛顿第二定律得F-mg+f=ma2解得a2=10 m/s2设运动过程中的最大速度为v m,有H=+解得v m=m/s由运动学公式得v m=a1t1解得t1=s6.(1)0.5 s0.375 m0.875 m(2)0.625 m[解析](1)木板开始运动时,设小铁块和木板的加速度大小分别为a1和a2,则F-μ1m1g=m1a1μ1m1g+μ2(m1+m2)g=m2a2解得a1=3 m/s2,a2=7 m/s2木板向左做匀减速运动,有v0=a2t1,=2a2x2小铁块向右做匀加速运动,有v1=a1t1,x1=a1解得t1=0.5 s,v1=1.5 m/s,x1=0.375 m,x2=0.875 m(2)撤去F,因为μ1m1g>μ2(m1+m2)g,所以木板向右做初速度为零的匀加速直线运动,小铁块向右做初速度为v1的匀减速直线运动.设小铁块和木板的加速度大小分别为a3和a4,经过时间t2木板与小铁块速度均为v2,木板的位移大小为x3,则μ1m1g=m1a3μ1m1g-μ2(m1+m2)g=m2a4又v2=v1-a3t2,v2=a4t2,x3=a4解得a3=2 m/s2,a4=1 m/s2,t2=0.5 s,v2=0.5 m/s,x3=0.125 m木板与小铁块速度相同后,两者一起做匀减速运动直至速度为零,设加速度大小为a5,位移大小为x4,则μ2(m1+m2)g=(m1+m2)a5=2a5x4解得x4=0.125 m木板在水平面上总共滑行的位移大小x=x2-(x3+x4)=0.625 m选择题必刷卷(四)1.C2.B[解析]B点与C点的线速度相等,由于r B≠r C,所以ωB≠ωC,故A错误;B点与C点的线速度相等,且B点的角速度与A点的角速度相等,所以v C=v A,故B正确,D错误;B点的角速度与A点的角速度相等,所以=,即v B=v A,故C错误.3.C[解析]如图所示,把小环水平运动的速度v正交分解,可知人拉细线的速度v1=v cos θ,随着θ增大v1逐渐减小,选项C正确.4.D[解析]两个小球同时抛出,又同时落在P点,说明运动时间相同,又知水平位移大小相等,由x=v0t知,初速度大小相等,小球1落在斜面上时,有tan θ==,小球2落在斜面上的速度与竖直方向的夹角正切值tan α==,故α≠θ,所以小球2没有垂直撞在斜面上,故A、B错误;小球1落在P点时速度与水平方向的夹角正切值tan β==2tan θ=<,则β<60°,则小球1落在P点时与斜面的夹角为β-θ<60°-30°=30°,所以小球1落在P点时与斜面的夹角小于30°,故C错误;根据tan β=2tan θ知,小球1落在斜面上的速度方向与水平方向的夹角相同,相互平行,故D正确.5.C[解析]空间站里宇航员仍然受地球引力,选项A错误;宇航员在空间站里所受地球引力小于他在地面上所受引力,选项B错误;由于空间站绕地球做匀速圆周运动,宇航员处于完全“失重”状态,所以宇航员与“地面”B之间无弹力作用,选项C正确;若宇航员将手中小球无初速度释放,由于惯性小球仍具有空间站的速度,所以小球仍然沿原来的轨道做匀速圆周运动,而不会落到“地面”B上,选项D错误.6.D[解析]忽略自转,有=mg,该星球自转加快,角速度为ω,有=mg+mω2R,解得星球密度ρ==,选项D正确.7.A[解析]因为在垂直岸边的方向上从开始追到追上,快艇与走私船的位移与时间均相同,所以快艇在垂直岸边的方向上的平均速度等于走私船的速度,快艇在沿岸边的方向上的平均速度为v0,选项A正确,B错误.快艇的平均速度大小为v0,因为快艇的运动是曲线运动,路程大于a,平均速率应大于v0,选项C、D错误.8.C[解析]将排球水平击出后排球做平抛运动,排球刚好触网到达底线时,有=v0,+=v0,联立解得H=h,故选项C正确.9.BC[解析]设路面与水平面的夹角为θ,在“限速”下运动,有mg tan θ=m,即v=.在“限速”相同的情况下,圆弧半径r越大,则夹角θ越小;在半径r相同的情况下,夹角θ越大,则“限速”v越大,选项B、C正确.10.AB[解析]当周期为时,对赤道表面的质量为m的物体,有=m R,行星质量M=,选项A正确;当周期为T时,对赤道表面的质量为m的物体,有=m R+F N,物体对行星赤道表面的压力F'N=F N=,选项C错误;对同步卫星,有=m'r,则r=R,选项B正确;由=m″得,环绕该行星做匀速圆周运动的卫星的最大线速度v=,选项D错误.11.AD[解析]竖直上抛的小球在空中运动的时间t=,因此==,选项A正确,B错误;由G=mg得M=,因此==×=,选项C错误,D正确.12.BCD[解析]“墨子号”在轨道B上由P向Q运动的过程中,逐渐远离地心,速率越来越小,选项A错误;“墨子号”在A、C轨道上运行时,轨道半径不同,根据G=m可得v=,轨道半径越大,则线速度越小,选项B正确;“墨子号”在A、B两轨道上经过P点时,到地心的距离相等,受地球的引力相等,所以加速度相等,选项C正确;“墨子号”在轨道B上经过Q点比经过P点时到地心的距离要大些,受地球的引力要小些,选项D 正确.13.AC[解析]由题意有N=2π,其中T1=1年,解得该行星的公转周期为T2=年,A正确,B错误;由G=mr得,=,地球绕太阳公转时,有=,该行星绕太阳公转时,有=,解得R'=R,C正确,D错误.14.BC[解析]直线三星系统中甲星和丙星的线速度大小相等,方向相反,选项A错误;对直线三星系统,有G+G=M R,解得T=4πR,选项B正确;对三角形三星系统,有2G cos 30°=M·,联立解得L=R,选项C正确;三角形三星系统的线速度大小为v===··,选项D错误.非选择题必刷卷(二)1.(1)刻度尺(2)将小球放在槽的末端,看小球能否保持静止(3)D(4)0.59.75 [解析](1)实验中小球做平抛运动,根据平抛运动的规律可知,应测出下落高度和水平位移,故需要刻度尺.(2)在实验操作中检测斜槽末端是否水平的方法:将小球放在槽的末端,看小球能否保持静止.(3)钢球做平抛运动,有x=v0t,y=gt2,联立得y=x2,关系式中的a应等于,故D正确.(4)平抛运动的初速度为v0==0.5 m/s;由h2-h1=gT2,解得当地的重力加速度为g==9.75 m/s2.2.(1)1 s(2)13 m/s<v<14 m/s[解析](1)小球做平抛运动,设飞行时间为t,由h=gt2解得t=1 s(2)在t时间内小车前进的位移为x=v0t-at2=10 m要投入小车,小球最小的水平位移为x1=L-x=13 m最小速度为v1==13 m/s小球最大的水平位移为x2=L-x+L0=14 m最大速度为v2==14 m/s小球抛出时的速度范围是13 m/s<v<14 m/s3.(1)500 N(2)7.5 m/s(3)8.7 m[解析](1)向心力沿水平方向,由平行四边形定则得,拉力T==500 N(2)由牛顿第二定律得mg tan 37°=m其中R0=7.5 m解得v=7.5 m/s(3)由几何关系知,座椅离地高度h=1.8 m由平抛运动规律得x=vth=gt2解得x=4.5 m由勾股定理知,落地点与游艺机中心距离r'==8.7 m4.(1)(2)[解析](1)设在最高点和最低点时速度大小分别为v1、v2.在最高点时,有mg+F1=m在最低点时,有F2-mg=m从最高点到最低点过程中,只有重力做功,机械能守恒,有mg·2L=m-m ΔF=F2-F1联立解得ΔF=6mg所以g=(2)在星球表面,重力等于万有引力,有mg=G解得M==所以ρ==5.(1)1.5 N,方向竖直向下(2)1.6 m(3)0.8 J[解析](1)小球从A运动到B,有mgR=m在B点时,有F N-mg=解得v0=4 m/s,F N=1.5 N根据牛顿第三定律得,小球对轨道的压力大小F'N=F N=1.5 N,方向竖直向下.(2)在竖直方向上,有H-h=gt2在水平方向上,有x=v0t解得x=1.6 m(3)小球从B运动到球筐过程,由动能定理得mg(H-h)=E k-m由平抛运动规律得x=v B tH-h=gt2联立得E k=+mg(H-h)当H=h+x=1 m时,E k有最小值,其最小值为E km=mgx=0.8 J6.(1)5m/s(2)-21 000 J(3)1.849 s[解析](1)由牛顿第二定律得kmg=m解得v1=5m/s(2)由牛顿第二定律得kmg=m由动能定理得Pt-mgh+W=m-m解得W=-21 000 J(3)由几何关系知r2=+解得r=12.5 m由牛顿第二定律得kmg=m解得v=12.5 m/s因sin θ==0.8,故θ=53°则t=·=s=1.849 s选择题必刷卷(五)1.C[解析]小球做匀速圆周运动,由合力提供向心力,其方向始终沿杆指向O点,小球受重力和杆的作用力,所以杆的作用力不一定沿杆指向O点,选项A错误;小球做匀速圆周运动,合力做功为零,从最高点到最低点,重力做正功,所以杆一直做负功,选项B、D错误,C正确.2.C[解析]物块做圆周运动,刚好滑动时,有μmg=m,物块速度从0到v过程中,由动能定理知,转台对物块做的功W=mv2=,解得μ=0.25,选项C正确.3.C[解析]由题意可知,两次物体均做匀加速直线运动,根据x=t知,在同样的时间内,它们的位移之比为x1∶x2=1∶2,两次上升的高度之比为h1∶h2=(x1sin θ)∶(x2sin θ)=1∶2,根据克服重力做功W G=mgh得W G2=2W G1,根据克服摩擦力做功W f=fx得W f2=2W f1,由牛顿第二定律得F1-f-mg sin θ=ma,F2-f-mg sin θ=2ma,则F2<2F1,根据W F=Fx 可得W F2<4W F1,选项C正确.4.B[解析]小物块下滑的加速度a=g sin θ,根据=at2得t=,所以运动的时间不相等,选项A错误;据动能定理得mgh=mv2,所以从物块到达底端时的动能相等,选项。