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一、直线运动

互动:本考点是高中物理的重要章节,是整个物理基础内容之一,是动力学的基础和重要组成部分.本考点涉及位移、速度、加速度等诸多物理量,基本公式也较多,同时还有描述运动规律的图象、图象、测定加速度时用到的“逐差法”等知识。近两年来,高考主要考查是直线运动的有关概念、规律及其应用,重点是匀变速直线运动规律的应用及图象。对本考点知识的考查既有单独命题,也有与牛顿运动定律以及今后学习电场中带电粒子的运动、磁场中的通电导体的运动、电磁感应现象等知识结合起来,作为综合试题中的一个知识点加以体现,其中以中等以上的试题出现。作为综合试题中的一个知识点,本考点还可以与航空、航海、铁路等交通方向知识新情境综合。

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在2009高考中,有关加速度、瞬时速度、匀变速直线运动的规律、图象等仍是命题热点,但有关运动图象与实际运动过程的关系、实际问题的建模、测定加速度时“逐差法”的应用引起重视,而试题内容与现实生产、生活和现代科技的结合将更紧密、涉及的内容也更广泛,联系高科技发展的新情境更会有所增加。复习的关键是,重点是对直线运动的概念、规律的形成过程的理解和掌握,弄清其物理实质,不断关注当今科技动态,把所学的知识应用到生动的实例中去,通过对这些实例的分析、物理情境的构建、物理过程的认识,建立起物理模型,再运用相应的规律处理实际问题;同时,对同一问题应从不同角度(如一题多解)进行研究与描述,从而达到对规律的理解与应用。

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1.( 安徽省2009届高三第一轮复习单元测试.物理 .1)北京奥运火炬成功登上珠峰,如图5所示是火炬手攀登珠峰的线路图,据此图判断下列说法正确的是(    )

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A.由起点到终点火炬手所走线路的总长度等于位移

B.线路总长度与火炬所走时间的比等于登山者的平均速度

C.在计算登山运动的速度时可以把火炬手当成质点

D.珠峰顶的重力加速度要比拉萨的重力加速度小

 

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2.(2009届广东省中大附中第3次检测.物理.3)某物体的运动图象如图6所示,以下说法正确的是(    )

A.若x表示位移,则物体做往复运动

B.若x表示位移,则物体做匀速直线运动

C.若x表示速度,则物体做朝某一方向的直线运动

D.若x表示速度,则物体做匀变速直线运动

 

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3.(江苏省扬州市2009届第四次调研.物理。4)如图7所示的位移(s)―时间(t)图象和速度(v)―时间(t)图象中,给出四条曲线1、2、3、4代表四个不同物体的运动情况,关于它们的物理意义,下列描述正确的是(     )

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A.图线1表示物体做曲线运动

       B.s―t图象中t1时刻v1>v2

       C.v―t图象中0至t3时间内3和4的平均速度大小相等

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       D.两图象中,t2、t4时刻分别表示2、4开始反向运动           图7

 

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4.(江苏省徐州市2009届第3次质检测.物理.1)第29届奥运会将于今年8月在北京举行,跳水比赛是我国的传统优势项目.某运动员正在进行10m跳台训练,下列说法正确的是(     )

A.为了研究运动员的技术动作,可将正在比赛的运动员视为质点

B.运动员在下落过程中,感觉水面在匀速上升

C.前一半时间内位移大,后一半时间内位移小

D.前一半位移用的时间长,后一半位移用的时间短

 

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5.(浙江省2009届高三第一轮复习单元测试.物理 .7)为了安全,在行驶途中,车与车之间必须保持一定的距离.因为,从驾驶员看见某一情况到采取制动动作的时间里,汽车仍然要通过一段距离(称为思考距离);而从采取制动动作到车完全停止的时间里,汽车又要通过一段距离(称为制动距离).下表给出了汽车在不同速度下的思考距离和制动距离等部分数据.请分析这些数据,完成表格.

速度(km/h)

思考距离(m)

制动距离(m)

停车距离(m)

45

9

14

23

75

15

38

 

90

 

 

73

105

21

75

96

 

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6.(2009届湖南省浏阳一中高三10月月考试题.物理.12)我们在电影或电视中经常可以看到这样的惊险场面:一辆高速行驶的汽车从山顶落入山谷,为了拍摄重为15000N的汽车从山崖坠落的情景,电影导演通常用一辆汽车模型代替实际汽车,设汽车模型与实际汽车的大小比例为,那么山崖也必须用的比例来代替真实的山崖,设电影每分钟放映的胶片张数是一定的,为了能把汽车模型坠落的情景放映得恰似拍摄实景,以达到以假乱真的视觉效果,问:在实际拍摄的过程中,摄影机每秒钟拍摄的胶片数应为实景拍摄的胶片数的几倍?汽车模型在山崖上坠落的行驶速度应是真实汽车的实际行驶速度的几倍?

 

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文本框: 图87.(湖南望城五中2009届高三第一次月考试题.物理.16)如图8所示, “10米折返跑”的成绩反应了人体的灵敏素质。测定时,在平直跑道上,受试者以站立式起跑姿势站在起点终点线前,当听到“跑”的口令后,全力跑向正前方10米处的折返线,测试员同时开始计时。受试者到达折返线处时,用手触摸折返线处的物体(如木箱),再转身跑向起点终点线,当胸部到达起点终点线的垂直面时,测试员停表,所用时间即为“10米折返跑”的成绩。设受试者起跑的加速度为4m/s2,运动过程中的最大速度为4m/s,快到达折返线处时需减速到零,减速的加速度为8m/s2,返回时达到最大速度后不需减速,保持最大速度冲线。求该受试者“10米折返跑”的成绩为多少秒?www.1010jiajiao.com

 

 

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8.( 湖北省2009届高三第一轮复习单元测试.物理 .15)物体甲从离地面高度h处自由下落,同时在它正下方的地面上有一物体乙以初速度v0竖直向上抛。重力加速度为g,不计空气阻力,两物体均看作质点。

(1)要使两物体在空中相碰,乙的初速度v0应满足什么条件?

(2)要使乙在下落过程中与甲相碰,v0应满足什么条件?

 

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9.(2009年广东省广州市高三年级调研测试卷.物理.11)在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中,用打点计时器记录纸带运动的时间.计时器所用电源的频率为50Hz,图9为一次实验得到的一条纸带,纸带上每相邻的两计数点间都有四个点未画出,按时间顺序取0、1、2、3、4、5六个计数点,用米尺量出1、2、3、4、5点到0点的距离如图所示(单位:cm).

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文本框:  
        图9

由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的即时速度大小v4=________m/s,小车的加速度大小a=________m/s2

 

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10.(湖南省岳阳市一中2009届高三第月考试卷.物理.16)在一条平直的公路上,甲、乙两车同向行驶,乙车以10m/s的速度匀速行驶,甲车在乙车的后面作加速度为a的匀减速行驶,甲车的初速度为15m/s,试讨论,在甲车开始减速时,两车间的距离L满足什么条件可以使:

(1)两车不相遇

(2)两车只能相遇一次

(3)两车能两次相遇

 

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11.(广东省华南师大附中2009届高三综合测试卷.物理.14)利用水滴下落可以测出重力加速度g,调节水龙头,让水一滴一滴地流出.在水龙头的正下方放一个盘子.调整盘子的高度,使一个水滴碰到盘子时,恰好有另一个水滴从水龙头开始下落,而空中还有一个正在下落的水滴.测出水龙头到盘子间的距离为h.再用秒表测时间,从第一个水滴离开水龙头开始计时,到第n个水滴落到盘中,共用时间为t.求第一个水滴落到盘子时,第二个水滴离开水龙头的距离为多少?测得的重力加速度g是多少

 

 

答案:

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1.【解析】线路的总长度是路程,则A错;路程与位移的比是速率,则B错;计算登山运动的速度不必考虑登山运动员的大小和形状,则C对;由万有引力规律可知在峰顶的重力加速度比拉萨的小,则D对

【答案】CD

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2.【解析】分析图象问题时,先要看纵坐标表示什么,再看图线,注意图线不代表物体运动的轨迹,物体做直线运动.若x表示位移,位移图线的斜率表示速度,图线的斜率在0~2s、4~6s为正,2~4s、6~8s为负,表示相应的速度一会为正,一会为负,故物体做往复直线运动,A正确.若x表示速度,速度图线的斜率表示加速度,图线的斜率在0~2s、4~6s为正,2~4s、6~8s为负,表示相应的加速度一会为正,一会为负,但大小相等.因而速度均为正,故物体先做匀加速直线运动,再做匀减速直线运动到速度为0,接着再做匀加速直线运动,然后再做匀减速直线运动到速度为0,所以物体一直向某一方向做直线运动.

【答案】AC

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3.【解析】图线1是位移图象表示物体是作变速直线运动,所以选项A正确;s―t图象中某点斜率的大小表示速度的大小,选项B正确;v―t图象中0至t3时间内3和4位移不同,所以平均速度不相等;t2、表示2开始反向运动,t4时刻4的方向不变,所以选项D错。

【答案】AB

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4.【解析】因运动员的技术动作有转动情况,不能将正在比赛的运动员视为质点,选项A错;以运动员为参考系,水作变速运动,所以选项B错;运动员前一半时间内平均速度小,故位移小,选项C错;若是相同的位移,则前一半位移用的时间长,后一半位移用的时间短。所以选项D正确。

【答案】D

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5.【解析】分析表格中的数据,可知停车距离为思考距离和制动距离之和,由此可知当汽车速度为75 km/h时,停车距离为.由题意可知思考距离即人在作出反应之前汽车以原来的速度运动的距离.此题的关键需先求出人的反应时间以及刹车时的加速度.选取表格中第一组数据(45km/h12.5m/s),由,解得(本题刹车时的加速度可以不求出).对于表格中第三组数据(90km/h25m/s),思考距离为;制动距离

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注:求刹车时的加速度,选取第一组数据(45km/h12.5m/s),由,解得

【答案】18    55    53(以列为序)

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6.【解析】   又 h =

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所以t=  为了使效果逼真,拍摄模型的胶片张数与实景拍摄时胶片数应相同,故拍摄模型时每秒拍摄胶片数应是实景拍摄时每秒拍摄胶片数的5倍

水平方向:X=V0t 为了达到逼真效果,汽模在水平方向上飞行的距离也应是实际距离的即X=,所以V0=

【答案】(1)5倍   (2)V0=

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7.www.1010jiajiao.com

【解析】对受试者,由起点终点线向折返线运动的过程中

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加速阶段:            

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减速阶段:          

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匀速阶段:                   

由折返线向起点终点线运动的过程中

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加速阶段:         

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匀速阶段:                         

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受试者“10米折返跑”的成绩为:

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【答案】

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8.【解析】(1)设经过时间t甲乙在空中相碰,甲做自由落体运动的位移     ①

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乙做竖直上抛运动的位移                                  ②

由几何关系  h=h1+h2                                                    ③

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联立①②③解得                                                   ④

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设乙抛出后经过时间tmax落地,根据速度―时间关系有             ⑤

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甲乙在空中相遇应满足  0<t<tmax     ⑥联立④⑤⑥解得  v0                                

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(2)在乙下落过程中,甲乙相遇应满足  <t<                      ⑦

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联立④⑦解得  <v0<(或≤v0)  

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【答案】v0    <v0<

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9.【解析】

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        用逐差法算加速度:

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【答案】0.405m/s;  0.756 m/s2

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10.【解析】由题意知道,两车距离有极值的临界条件是当两车速度相等的时候.

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对于甲车做匀减速运动:当时,由

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对于乙车做匀速直线运动:

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两车间的位移差

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(1)两车不相遇,则,即

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(2)两车只能相遇一次,则,即

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(3)两车能两次相遇,则

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答案】(1)不相遇 (2)相遇一次(3)相遇两次

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11.【【解析】由于水龙头滴水的时间间隔是恒定的,因此,题中所提到的某一时刻恰好滴到盘子的和正在空中下落的这两个水滴,可以看做是同一个水滴离开水龙头作自由落体运动经两个相等的时间间隔分别运动到了空中某点处和盘子处.据此,可以利用比例关系求解.设第一个水滴落到盘子时,第二个水滴距水龙头h1,距盘子h2,则h1:h2=1:3,h1+h2=h,故h1=.由题意可知,每相邻两滴水滴落下的时间间隔为,所以有,即

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【答案】;

互动:本考点是力学乃至整个物理学的基础,也是核心知识,对物体进行受力分析则是解决力学问题的关键.纵观近几年的高考试,可以看出本考点考查有如下几类:一是对摩擦力、受力分析、力的合成和分解、共点力作用下物体的平衡等知识点的考查出现率几乎高达100%;二是纯属静力学的考题,物体受力不在一条直线上,通常为容易题或中等难度题,以选择题的形式出现;三是连接体的平衡问题,通常考查整体法和隔离法,难度稍大一些;四是与其他知识综合进行考查,如与动力学、力量、动量、电磁学等知识综合,难度较大;五是重点考查学生运用知识解决实际问题、构建物理模型的能力和综合分析能力。

在2009年的高考中,摩擦力、受力分析、力的合成与分解、三力作用下的平衡问题仍然是热点命题;尤其是整体法与隔离法、正交公解法要引起重视,特别弹簧问题、连接体问题、叠加体问题、各种力的探究问题以及在生产和生活中的应用问题倍受命题专家的关注,出题的可能性较大

 

 

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二、物体的平衡

1.(广东省中山一中2008―2009学年第一学期高三第三次统测卷.物理.1)如图8所示,猎人非法猎猴,用两根轻绳将猴子悬于空中,猴子处于静止状态。以下相关说法正确的是:(    )

A.猴子受到三个力的作用

B.绳拉猴子的力和猴子拉绳的力相互平衡

C.地球对猴子的引力与猴子对地球的引力是一对作用力和反作用力      图8

D.人将绳子拉得越紧,猴子受到的合力越大 

 

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2.(山东省济宁市2009届高三11月教学质量检测卷。物理 .4)如图9是用来粉刷墙壁的涂料滚的示意图。使用时,用撑竿推着涂料滚沿墙壁上下滚动,把涂料均匀地粉刷到墙壁上。撑竿的重量和墙壁的摩擦均不计,而且撑竿足够长。粉刷工人站在离墙壁某一距离处缓缓上推涂料滚,使撑轩与墙壁间的夹角越来越小。该过程中撑竿对涂料滚的推力为,涂料滚对墙壁的压力为,下列说法正确的是(   )

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A.均减小             B.均增大

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C.减小,增大   D.增大,减小                               图9

 

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3.(山东青岛市高三第一学期期中考试卷.物理.3)物体b在水平推力F作用下,将物体a挤压在竖直墙壁上,如图10所示,a、b 处于静止状态,关于a、b两物体的受力情况,下列说法正确的是       

A.a受到两个摩擦力的作用    

B.a共受到四个力的作用 

C.b共受到三个力的作用                                     图10

D.a受到墙壁摩擦力的大小不随F的增大而增大

 

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4.(2009届湖南省浏阳一中高三10月月考卷。物理.7).如图11所示,为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系,根据图象判断,正确的结论是(  )

A.弹簧的劲度系数为1N/m www.1010jiajiao.com

B.弹簧的劲度系数为100N/m

C.弹簧的原长为6cm

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D.弹簧伸长0.02m时,弹力的大小为4N                                  图11

 

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5.(湖南望城五中09届高三第一次月考卷.物理.5)如图12所示,物体A、B用细绳连接后跨过滑轮.A静止在倾角为450的斜面上,B悬挂着.已知质量mA = 2mB,不计滑轮摩擦,现将斜面倾角由450增大到500,但物体仍保持静止,那么下列说法中正确的是(   )

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A.绳子的张力将增大                      

B.物体A对斜面的压力将减少

C.绳子的张力及A受到的静摩擦力都不变    

D.物体A受到的静摩擦力将增大                      图12

 

 

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6.(湖北宜昌市一中2009届高三年级十月月考卷.物理.8)在固定于地面的斜面上垂直安放一个挡板,截面为 圆的柱状物体甲放在斜面上,半径与甲相等的光滑圆球乙被夹在甲与挡板之间,没有与斜面接触而处于静止状态,如图13所示。现在从球心O1处对甲施加一平行于斜面向下的力F,使甲沿斜面方向极其缓慢地移动,直至甲与挡板接触为止。设乙对挡板的压力F1,甲对斜面的压力为F2,在此过程中(   )

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A.F1缓慢增大,F2缓慢增大www.1010jiajiao.com

B.F1缓慢增大,F2缓慢减小

C.F1缓慢减小,F2缓慢增大

D.F1缓慢减小,F2缓慢不变                  图13                     

 

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7.(2008年上海市高三十一月质量抽查卷.物理。15)今年春节前后,我国南方大部分省区遭遇了罕见的雪灾,此次灾害过程造成17个省(区、市、兵团)不同程度受灾。尤其是雪灾天气造成输电线被厚厚的冰层包裹(如图14甲),使相邻两个铁塔间的拉力大大增加,导致铁塔被拉倒、压塌(如图14乙),电力设施被严重损毁,给这些地方群众的生产生活造成了极大不便和巨大损失。

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文本框: 图14当若干相同铁塔等高、等距时,可将之视为如图14所示丙的结构模型。已知铁塔(左右对称)质量为m,塔基宽度为d。相邻铁塔间输电线的长度为L,其单位长 度的质量为m0,输电线顶端的切线与竖直方向成θ角。已知冰的密度为ρ,设冰层均匀包裹输电线上,且冰层的横截面为圆形,其半径为R(输电线的半径可忽略)。

(1)每个铁塔塔尖所受的压力将比原来增大多少?                                  

(2)被冰层包裹后,输电线在最高点、                   

 

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8.(2008年9月广东佛山禅城实验高中高级中学月考试卷.物理。12)某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中,设计了如图15所示的实验装置。所用的钩码每只的质量都是30g,他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端,每次都测出相应的弹簧总长度,将数据填在了下面的表中。(弹力始终未超过弹性限度,取g=9.8m/s2)

砝码质量(g)

0

30

60

90

120

150

弹簧总长(cm)

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6.00

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7.15

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8.34

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9.48

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10.64

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11.79

弹力大小(N)

 

 

 

 

 

 

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试根据这些实验数据在右图给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小         图15

F跟弹簧总长L之间的函数关系图线。该弹簧的劲度k=                (3分)

 

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9.(广东省廉江中学2008-2009学年高三级第二次月考卷。物理.16)在倾角的斜面上,一条质量不计的皮带一端固定在斜面上端,另一端绕过一质量m=3kg、中间有一圈凹槽的圆柱体,并用与斜面夹角的力F拉住,使整个装置处于静止状态,如图16所示。不计一切摩擦,求拉力F和斜面对圆柱体的弹力FN的大小。(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

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       某同学分析过程如下:

       将拉力F沿斜面和垂直于斜面方向进行分解。

       沿斜面方向:Fcosβ=mgsinα         (1)

       沿垂直于斜面方向:Fsinβ+FN=mgcosα(2)               

       问:你认为上述分析过程正确吗?若正确,

按照这种分析方法求出F及FN的大小;                        

若不正确,指明错误之处并求出你认为正确的结果

 

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10.(合肥一中2009届高三教学质量检测卷.物理.21)放在水平面上的物体,与水平面间的动摩擦因数为,物体在水平恒力F1的作用下,在水平面上作匀速直线运动,今若再对物体施加一大小与F1相等的恒力F2后,要使物体仍然能沿原速度方向在水平面上作匀速直线运动,那么力F2的方向应满足什么条件?

 

 

 

 

 

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11.(合肥35中2009届高三物理第一次质量抽测试卷.物理.23)一光滑圆环固定在竖直平面内,环上套着两个小球A和B(中央有孔),A、B间由细绳连接着,它们处于如图17所示位置时恰好都能保持静止状态。此情况下,B球与环中心O处于同一水平面上,B间的细绳呈伸直状态,与水平线成300夹角。已知B球的质量为m,求细绳对B球的拉力和A球的质量

 

 

 

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                                                               图17

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答案:1.【解析】 猴子受重力和两个拉力人作用,所以选项A正确;两拉力的合力与重力平衡,B错;地球对猴子的引力与猴子对地球的引力是一对作用力和反作用力,C正确;猴子静止合力总为零,选项D错

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2.【解析】由力的三角形定则,在重力不变的情况下,和重力构成一个封闭的三角形,从而得到均减小

【答案】A

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3.【解析】由受力分析和摩擦力的产生条件可得选项C正确            

【答案】C

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4.【解析】由图可知弹簧先压缩后伸长,当弹簧的长度为6cm时,弹力为零,所以弹簧的原长为6cm;当弹簧伸长2cm时,弹力为2N,故弹簧的劲度系数为100N/m

【答案】BC

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5.【解析】 隔离物体B可知,绳的张力不变,所以选项A错;隔离物体A得选项D正确

【答案】D

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6.【解析】 以整体为研究对象,设斜面的倾角为,则F3  ,是个定值不变;隔离球乙,求得F1缓慢减小.

【答案】D

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7.【解析】(1)输电线线冰层的体积V = πR2L  

由对称关系可知,塔尖所受压力的增加值等于一根导线上冰层的重力,即

ΔN = ρV g= πρR2Lg  

(2)输电线与冰层的总质量M' = m0L + πρR2Lg,输电线受力如图甲所示。

由共点力的平衡条件,得2F1cosθ = m0Lg + πρR2Lg  

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输电线在最高点所受的拉力  

半根输电线的受力如图乙所示。

由共点力的平衡条件,得F= F1sinθ  

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【答案】(1)πρR2Lg;(2)

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8.【解析】⑴根据实验数据在坐标纸上描出的点,基本上在同一条直线上。可以判定F和L间是一次函数关系。画一条直线,使尽可能多的点落在这条直线上,不在直线上的点均匀地分布在直线两侧。(5分)

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可得k=25N/m。

【答案】k=25N/m。

9【解析】不正确。 平行于斜面的皮带对圆柱体也有力的作用。

       (1)式应改为:Fcosβ+F=mgsinα  ② 

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       由②得30N=10N  ③  

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       将③代入②得FN=mgcosα-Fsinβ=30×0.8-10×0.6N=18N  ④  

【答案】18N

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10.【解析】原来匀速时F1=  (1)当F2为推力且与F1夹角为时,有因为F2=F1,解得(2)当F2为拉力且与水平方向成角时,有

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综上所述,当力F2与F1在同一竖直平面内,力F2的方向与力F1的夹角为arccotu

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【答案】

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11.【解析】对B球,受力分析如图所示。

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Tcos300=NAsin300 ………….①

            ∴ T=2mg

A球,受力分析如图D-1所示。在水平方向

Tcos300=NAsin300 …………………..② 

在竖直方向

NAcos300=mAg+Tsin300 …………………③ 

【答案】由以上方程解得:mA=2m

 

三、牛顿运动定律

 

互动:“牛顿运动定律是高中物理的核心内容之一,是动力学的“基石”,也是整个经典力学的理论基础,是历年高考的必考内容.其考查的重点有:准确理解牛顿第一定律;熟练掌握牛顿第二定律及其应用,尤其是物体的受力分析方法;理解牛顿第三定律;理解和掌握运动和力的关系;理解超重和失重.本章内容的命题形式倾向于应用型、综合型和能力型,易与生产生活、军事科技、工农业生产等紧密联系,还可以力、电综合题形式出现.从方法上,重点考查运用隔离法和整体法来求解加速度相等的连接体问题;运用正交分解法处理受力较复杂的问题,运用图象法处理力与运动的关系问题.从能力角度来看,重点考查思维(抽象、形象、直觉思维)能力、分析和解决问题的能力

2009牛顿定律是必考点,也是分值重的考点,预测2009年高考各卷还会以选项题和计算题的形式出现,尤其的理综考题的第23题,主要以力学的基本知识和方法为考查内容,多数以牛顿运动定律与匀变速直线运动的综合.除了考查整体法与隔离法、图象法外,力与运动的关系问题仍然会出现在计算题中,特别是由力与运动的关系运用已知的力学规律,对物体的运动参量作出明确的预见的问题要引起重视.这是物理学和技术上进行正确分析和设计的基础,如发射人造地球卫星进入预定轨道,带电粒子在电场中加速后获得速度等.

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1.(2008年9月广东佛山禅城实验高中高级中学高三第一次月考试卷.物理.17)如图9所示,平板车长为L=6m,质量为M=10kg,上表面距离水平地面高为h=1.25m,在水平面上向右做直线运动,A、B是其左右两个端点.某时刻小车速度为v0=7.2m/s,在此时刻对平板车施加一个方向水平向左的恒力F=50N,与此同时,将一个质量m=1kg为小球轻放在平板车上的P点(小球可视为质点,放在P点时相对于地面的速度为零),,经过一段时间,小球脱离平板车落到地面.车与地面的动摩擦因数为0.2,其他摩擦均不计.取g=10m/s2.求:

(1)小球从离开平板车开始至落到地面所用的时间;

(2)小球从轻放到平板车开始至离开平板车所用的时间;     图9

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(3)从小球轻放上平板车到落地瞬间,平板车的位移大小.

 

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2.(广东中山一中2008―2009学年第一学期高三第一次统测卷.物理.18)受到的空气阻力与雨点的横截面积S成正比,与雨点下落的速度v的平方成正比,即(其中k为比例系数).雨点接近地面时近似看做匀速直线运动,重力加速度为g.若把雨点看做球形,其半径为r,球的体积为,设雨点的密度为,求:

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(1)每个雨点最终的运动速度(用、r、g、k表示);

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(2)雨点的速度达到时,雨点的加速度a为多大?

 

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文本框: 图103.(2009届湖南郴州高中毕业生调研题.物理。17)在农村人们盖房打地基叫打夯,夯锤的结构如图10所示,打夯共有5人,四个人分别握住夯锤的一个把手,一个人负责喊号,喊号人一声号子,四个人同时向上用力将夯锤提起,号音一落四人同时松手,夯锤落至地面将地基砸实。某次打夯时,设夯锤的质量为80kg,将夯锤提起时,每个人都对夯锤施加竖直向上的力,大小均为250N,力的持续时间为0.6s,然后松手。夯锤落地时将地面砸出2cm深的一个凹痕。求:(1)夯锤能够上升的最大高度?

(2)夯锤落地时对地面的平均作用力为多大?(g=10m/s2)              

 

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4.(安徽合肥一中2009届高三教学质量检测.物理.18)如图11所示,

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倾角a = 37°的固定斜面上放一块质量M = 1 kg,长度 L = 3 m的薄平板AB。平板的上表面光滑,其下端B与斜面底端C的距离为7m。在平板的上端A处放一质量m = 0.6kg的滑块,开始时使平板和滑块都静止,  图11

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之后将它们无初速释放。假设平板与斜面间、滑块与斜面间的动摩擦因数均为m = 0.5,求滑块、平板下端B到达斜面底端C的时间差是多少?(sin37=0.6  cos37=0.8  g=10m/s

 

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5.(山东省潍坊市普通高中2009届高三上学期阶段性评估卷.物理.16)如图12所示,一滑块以的速度从A点开始进入轨道ABC.已知AB段斜面倾角为53°,BC段斜面倾角为37°,滑块与AB斜面的动摩擦因数为,滑块与BC段动摩擦因数为,A点离B点所在水平面的高度,滑块运动中始终未脱离轨道,不计在B点的机械能损失,最大静摩擦力等于滑动摩擦力(取°=0.6,°=0.8)求:                                           图12

(1)求滑块到达B点时速度大小.(2)从滑块到达B点时起,1秒内发生的位移

 

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卷.物理.13)某物体静止在水平面上,现用平行于水平面的

力F拉该物体,得到加速度a和拉力F的关系图象如图13所

示。试求:(取g=10m/s2

   (1)该物体的质量。

   (2)该物体与水平面之间的动摩擦因数。

                                                                 图13

 

 

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7.(山东淄博市2008―2009学年度第一学期期中考试卷.物理。14)图14为仓库中常用的皮带传输装置示意图,它由两台皮带传送机组成,一台水平传送,A,B两端相距3m,另一台倾斜,传送带与地面的倾角,C, D两端相距4. 45m,B, C相距很近。水平传送以5m/s的速度沿顺时针方向转动,

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现将质量为10kg的一袋大米无初速度地放在A段,它随传送带到达B端后,速度大小不变地传到倾斜送带的C点,米袋

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与两传送带间的动摩擦因数均为0. 5,g取10m/s2,sin37˚=0. 6,cos37˚=0. 8                                                       图14

 (1)若CD部分传送带不运转,求米袋沿传送带在CD上所能上升的最大距离;

 (2)若倾斜部分CD以4m/s的速率顺时针方向转动,求米袋从C运动到D所用的时

间。

 

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8.(广东省廉江中学2008-2009学年高三级第二次月考卷.物理.16)如图15所示,一块质量为M、长为l的匀质板放在很长的水平桌面上,板的左端有一质量为m的物块,物块上连接一根很长的细绳,细绳跨过位于桌面边缘的定滑轮并与桌面平行,某人以恒定的速度v向下拉绳,物块最多只能到达板的中点,且此时板的右端距离桌边定滑轮足够远.求:

(1)若板与桌面间光滑,物块与板的动摩擦因数及物块刚到达板的中点时板的位移.

(2)若板与桌面间有摩擦,为使物块能到达板右端,板与桌面的动摩擦因数的范围.                                        图15

 

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9.(江苏启东市2009届高三第一次调研测试卷.物理.13)为了测量某住宅大楼每层的平均高度(层高)及电梯运行情况,甲、乙两位同学在一楼电梯内用电子体重计及秒表进行了以下实验:一质量为m=50kg的甲同学站在体重计上,乙同学记录电梯从地面一楼到顶层全过程中,体重计示数随时间变化的情况,并作出了如图16所示的图像,已知t=0时,电梯静止不动,从电梯内楼层按钮上获知该大楼共19层.求:

(1)电梯启动和制动时的加速度大小

(2)该大楼的层高

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                                         图16

 

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10.(江苏省苏州中学2008-2009学年度第一学期月考卷.物理.17)一同学家住在23层高楼的顶楼.他想研究一下电梯上升的运动过程.某天他乘电梯上楼时携带了一个质量为5kg的重物和一个量程足够大的台秤,他将重物放在台秤上.电梯从第1层开始启动,一直运动到第23层停止.在这个过程中,他记录了台秤在不同时段内的读数如下表所示。根据表格中的数据,求:

(1)电梯在最初加速阶段和最后减速阶段的加速度大小;

时间/s

台秤示数/N

电梯启动前

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50.0

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0~3.0

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58.0

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3.0~13.0

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50.0

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13.0~19.0

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46.0

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19.0以后

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50.0

(2)电梯在中间阶段上升的速度大小;

(3)该楼房平均每层楼的高度.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

答案:

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1.【解析】(1)小球从离开平板车开始至落到地面所用的时间

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    (2)   小球放到平板车后相对地面静止,小车的加速度为

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    小车向右运动的距离为            

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   小于4m,所以小球不会从车的左端掉下.小车向右运动的时间为    

    小车向左运动的加速度为

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     小车向左运动的距离为             

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    小车向左运动的时间为              

  (3) 小球刚离开平板车瞬间,小车的速度方向向左,大小为

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小球离开车子后,车的加速度为              

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     车子向左运动的距离为      

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     从小球轻放上平板车到落地瞬间,平板车的位移大小X= x1 + x2+ x3 =5.175m

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【答案】5.175m                                 

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2.【解析】(1)当f=mg时,雨点达到最终速度,则

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 (2)由牛顿第二定律得,               

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 则                              

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解得,即。                    

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【答案】

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3.【解析】①

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    ②落地时速度     

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【答案】

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4.【解析】对薄板由于Mgsin37?m(M+m)gcos37故滑块在薄板上滑动时,薄板静止不动. 对滑块:在薄板上滑行时加速度a=gsin37=6m/s,至B点时速度V==6m/s。

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滑块由B至C时的加速度a= gsin37-mgcos37=2 m/s,滑块由B至C用时t,由L=Vt+at即t+6t-7=0  解得t=1s

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对薄板:滑块滑离后才开始运动,加速度a= gsin37-mgcos37=2 m/s,滑至C端用时t==s

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故滑块、平板下端B到达斜面底端C的时间差是△t= t-t=-1=1.65s

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【答案】1.65s

 

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5.【解析】(1)由动能定理

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解得                                                                               

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(2)滑块沿BC段向上运动的加速度大小                                       滑块做减速运动,速度为0时所用的时间                                     对滑块受力分析:

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                                    所以后滑块静止在斜面上

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              由             得   

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【答案】

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6.【解析】(1)由图像可知:物体所受摩擦力f=3N

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由牛顿第二定律F-f=ma;可得

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   (2)N=mg=10N,μ                                 

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【答案】1kg  

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7.【解析】(1)米袋在AB上加速时的加速度

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米袋的速度达到=5m/s时,滑行的距离,因此米加速

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一段后与传送带一起匀速运动到达B点,到达C点时速度v0=5m/s,设米袋在CD上运动的加速度大小为a,由牛顿第二定律得

  代人数据得a=10m/s2

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  所以,它能上滑的最大距离

  (2顺斜部分传送带沿顺时针方向转动时,米袋速度减为4m/s之前的加速度为

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  …………

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  速度减为4m / s时上滑位移为

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  米袋速度等于4m/s时,滑动摩擦力方向改变,由于,故米继续向上减速运动…

    米袋速度小于4m/s减为零前的加速度为-

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    速度减到0时上滑位移为

    可见,米袋速度减速到0时,恰好运行到D点。

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    米袋从C运动到D所用的时间

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【答案】

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8.【解析】(1)板在摩擦力作用下向右做匀加速运动直至与物块速度相同,此时物块刚到达板的中点,设木板加速度为a1,运动时间为t1

对木板有 μ1mg = Ma、v = a1t1                        ∴t1 =          

设在此过程中物块前进位移为s1,板前进位移为s2,则

s1 = vt1、  s2 = t1    又因为s1 - s2 = ,-

由以上几式可得

物块与板间的动摩擦因数μ1= 、板的位移s2 = .

(2)设板与桌面间的动摩擦因数为μ2,物块在板上滑行的时间为t2,木板的加速度为a2,对板有 μ1mg ― μ2(m + M) g  = Ma2,  

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且v = a2t2  解得t2 =

又设物块从板的左端运动到右端的时间为t3,则

vt3 ―t3 = l,    t3 =      --

为了使物块能到达板的右端,必须满足 t2 ≥ t3 ?

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,则μ2 -

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所以为了使物块能到达板的右端,板与桌面间的摩擦因数μ2-

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【答案】

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9.【解析】对于启动状态有:          得         

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对于制动状态有:                 得                               

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(2)电梯匀速运动的速度          

从图中读得,电梯匀速上升的时间t2=26s,电梯运动的总时间t=28s

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所以总位移         层高                                 

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【答案】

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10.【解析】(1)电梯在最初加速阶段0~3.0S内加速度为,重物受到的支持力为,根据牛顿第二定律,得:

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最后减速阶段13.0~19.0s内,重物加速度大小为,重物受到的支持力为,根据牛顿第二定律,得:

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(2)在三秒末重物的速度:m/s                      

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     (3)设在全程内电梯的位移为,电梯加速、匀速、减速运动所用的时间为,得:

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代入数据得:m                                              

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       则平均每层楼高为m=3。16m                           

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【答案】(1)  (2)m/s(3)3。16m

 

 

 

 

四、曲线运动与万有引力

互动:近5年来,本考点知识已成为高考的热点内容之一,有时为选择题,有时以计算题形式出现,重点考查的内容有:平抛运动的规律及其研究方法,圆周运动的角度、线速度、向心加速度,做圆周运动的物体的受力与运动的关系,万有引力定律,行星、卫星的运行等,同时,还可以与带电粒子的电磁场的运动等知识进行综合考查;重点考查的方法有运动的合成与分解,竖直平面内的圆周运动应掌握最高点和最低点的处理方法.尤其是当前星际探索成为世界新的科技竞争焦点,而我国的载人航天已取得了成功,探月计划也进入实质性进程之中,因此在这些知识点的应用上应引起高度重视.

预测在2009的高考中,本考点考查的重点为:(1)平抛物体的运动(2)匀速圆周运动及其重要公式,如线速度、角速度、向心力等。(3)万有引力定律及其运用。(4)运动的合成与分解。特别2008年9月25日至28日,我国成功实施了“神州”七号载人航天飞行将是2009年考查的热点.卫星问题与现代科技结合密切,对理论联系实际的能力要求较高,要引起足够重视。同时注意两类综合,一是本考点常与电场、磁场(如⑥带电体在电场、磁场中做匀速圆周运动)、机械能等知识综合成难度较大的计算题或压轴题;二是与实际综合如①交通工具的运行(火车、汽车、自行车拐弯)②娱乐设施的运行(过山车、转转车)③节目表演(水流星、摩托车)④圆锥摆、单摆⑤卫星、双星、黑洞等天体的运行

 

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1.(2009届湛师附中高三级物理月考卷.物理.7)如图5所示的塔吊臂上有一可以沿水平方向运动的小车A,小车下装有吊着物体B的吊钩。在小车A与物体B以相同的水平速度沿吊臂方向匀速运动的同时,吊钩将物体B向上吊起,A、B之间的距离以h=H - 2t2规律变化,则物体做(    )

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A.速度大小不变的曲线运动.          

B.速度大小增加的曲线运动.

C.加速度大小方向均不变的曲线运动.  

D.加速度大小方向均变化的曲线运动

 

图5

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2.(2009届江苏南通通州市第二次统一测试卷.物理.6)中央电视台《今日说法》栏目最近报道了一起发生在湖南长沙某区湘府路上的离奇交通事故.家住公路拐弯处的张先生和李先生家在三个月内连续遭遇了七次大卡车侧翻在自家门口的场面,第八次有辆卡车冲撞进李先生家,造成三死一伤和房屋严重损毁的血腥惨案.经公安部门和交通部门协力调查,画出的现场示意图如图6所示.交警根据图示作出以下判断,你认为正确的是(     )

A.由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车作离心运动

B.由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车作向心运动  

C.公路在设计上可能内(东)高外(西)低

D.公路在设计上可能外(西)高内(东)低

 

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3.(江苏2008年连云港市高中学业水平调研卷.物理.3)美国的“大鸟”侦察卫星可以发现地面上边长仅为0.36m的方形物体,它距离地面高度仅有16km,理论和实践都表明:卫星离地面越近,它的分辨率就越高,那么分辨率越高的卫星(  )

A.向心加速度一定越大    B.角速度一定越小

C周期一定越大    D.速度一定越小

 

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4.(广东侨中高三第二次月考卷.物理.5)1930年美国天文学家汤博发现冥王星,当时错估了冥王星的质量,以为冥王星比地球还大,所以命名为大行星.然而,经过近30年的进一步观测,发现它的直径只有2300公里,比月球还要小.2006年8月24日晚在布拉格召开的国际天文学联合会(IAU)第26届大会上,来自各国天文界权威代表投票通过联合会决议,今后原来九大行星中的冥王星将不再位于“行星”之列,而属于矮行星,并提出了行星的新定义.行星新定义的两个关键:一是行星必须是围绕恒星运转的天体;二是行星的质量必须足够大,它自身的重力必须和表面力平衡使其形状呈圆球.一般来说,行星直径必须在800公里以上,质量必须在50亿亿吨以上.假如冥王星的轨道是一个圆形,则由以下几个条件能估测出其质量的是(其中万有引力常量为G)(   )

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A.冥王星围绕太阳运转的周期和轨道半径

B.冥王星围绕太阳运转的线速度和轨道半径

C.冥王星一个的卫星查龙(charon)围绕冥王星在圆形轨道上转动的线速度和轨道半径

D.冥王星一个的卫星查龙(charon)围绕冥王星在圆形轨道上转动的周期和轨道半径

 

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5.(海南省民族中学2009届高三上学期第三次阶段考试卷.物理。7)民族运动会上有一个骑射项目,运动员骑在奔驰的马背上,弯弓放箭射击侧向的固定目标.若运动员骑马奔驰的速度为v1,运动员静止时射出的弓箭的速度为v2,直线跑道离固定目标的最近距离为d,要想在最短的时间内射中目标,则运动员放箭处离目标的距离应该为(  )

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  A.      B.      C.       D.

 

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6.(河北省衡水中学2009届高三上学期第四次调研考试卷.物理.6)据报道,美国航空航天局计划在2008年10月发射“月球勘测轨道器”(LRO),LRO每天在50km的高度穿越月球两极上空10次。若以T表示LRO在离月球表面高度h处的轨道上做匀速圆周运动的周期,以R表示月球的半径,则(    )

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       A.LRO运行时的向心加速度为   www.1010jiajiao.com

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B.LRO运行时的向心加速度

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       C.月球表面的重力加速度为       D.月球表面的重力加速度为

 

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7.(山东省东营市胜利一中2009届高三上学期期中考试卷.物理.7)如图7所示,“嫦娥奔月”的过程可以简化为:“嫦娥一号”升空后,绕地球沿椭圆轨道运动,远地点A距地面高为h1,然后经过变轨被月球捕获,再经多次变轨,最终在距离月球表面高为h2的轨道上绕月球做匀速圆周运动。若已知地球的半径为R1、表面重力加速度为g0,月球的质量为M、半径为R2,引力常量为G,根据以上信息,可以确定(  )                          

     A.“嫦娥一号”在远地点A时的速度

     B.“嫦娥一号”在远地点A时的加速度

     C.“嫦娥一号” 绕月球运动的周期

     D.月球表面的重力加速度                                图7

 

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8.(苏州市2009届五校联考卷.物理.13)将一测力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力。图8甲中O点为单摆的固定悬点,现将质量m=0.05┧的小摆球(可视为质点)拉至A点,此时细线处于张紧状态,释放摆球,则摆球将在竖直平面内的A、C之间来回摆动,其中B点为运动中的最低位置。∠AOB=∠COB=θ(θ小于10°且是未知量);       图8

由计算机得到的细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线如图8乙所示,且图中t=0时刻为摆球从A点开始运动的时刻。g取10m/s2,试根据力学规律和题中所给的信息,求:

(1)单摆的振动周期和摆长。(2)细线对擦边球拉力的最小值Fmin。    

 

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9.(江苏海门市2009届第一次诊断性考试着卷.物理.15)质量为m的小球由长为L的细线系住,细线的另一端固定在 A点,AB是过A的竖直线,且AB=L,E为AB的中点,过E作水平线 EF,在EF上某一位置钉一小钉D,如图9所示.现将小球悬线拉至水平,然后由静止释放,不计线与钉碰撞时的机械能损失.

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(1)若钉子在E点位置,则小球经过B点前后瞬间,绳子拉力分别为多少?

(2)若小球恰能绕钉子在竖直平面内做圆周运动,求钉子D的位置离E点的距离x.

(3)保持小钉D的位置不变,让小球从图示的P点静止释放,当小球运动到最低点时,若细线刚好达到最大张力而断开,最后小球      图9

运动的轨迹经过B点.试求细线能承受的最大张力T.

 

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10.(山东省烟台市2009届高三上学期学段检测卷.物理.22)如图10所示,斜面AB与竖直半圆轨道在B点圆滑相连,斜面倾角为=45°,半圆轨道的半径为R,一小球从斜面的顶点A由静止开始下滑,进入半圆轨道,最后落到斜面上,不计一切摩擦。试求:(结果可保留根号)。

  (1)欲使小球能通过半圆轨道最高点C,落到斜面上,斜面AB的长度L至少为多大?

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                                                       图10

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11.(海南省民族中学2009届高三上学期第三次阶段考试卷.物理.13)在用高级沥青铺设的高速公路上,汽车的设计时速是108km/h。汽车在这种路面上行驶时,它的轮胎与地面的最大静摩擦力等于车重的0.6倍。

  (1)如果汽车在这种高速路的水平弯道上拐弯,假设弯道的路面是水平的,其弯道的最小半径是多少?

  (2)如果高速路上设计了圆弧拱桥做立交桥,要使汽车能够以设计时速安全通过圆弧拱桥,这个圆弧拱桥的半径至少是多少?(取g=10m/s2

 

 

 

 

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12.(广东省廉江中学2008-2009学年高三级第二次月考卷.物理.15)一次扑灭森林火灾的行动中,一架专用直升飞机载有足量的水悬停在火场上空320 m高处,机身可绕旋翼的轴原地旋转,机身下出水管可以从水平方向到竖直向下方向旋转90°,水流喷出速度为30 m/s,不计空气阻力,取g=10 m/s2.请估算能扑灭地面上火灾的面积.(计算结果保留两位有效数字)

 

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13.(山东省宁津一中2009届高三期中测试卷.物理.14)图11为中国月球探测工程的想象标志,它以中国书法的笔触,勾勒出一轮明月和一双

踏在其上的脚印,象征着月球探测的终极梦想。一位勤于思考的同学,为探月宇航员设计了如下

实验:在距月球表面高h处以初速度v0水平抛出一个物体,然后测量该平抛物体的水平位移为x。

通过查阅资料知道月球的半径为R,引力常量为G,若物体只受月球引力的作用,请你求出:

   (1)月球表面的重力加速度;

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(3)环绕月球表面的宇宙飞船的速率是多少

 

 

 

图11

①卫星在绕地球轨道运行时离地面600km时的加速度。

 ②卫星从离开地球轨道进入地月转移轨道最终稳定在离月球表面200km的工作轨道上外力对它做了多少功?(忽略地球自转及月球绕地球公转的影响)

 

 

 

 

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14.(广东中山龙山中学09届高三第二次月考试卷。物理.16)2007年10月24日,我国成功地发射了“嫦娥一号”探月卫星,其轨道示意图如图12所示.卫星进入地球轨道后还需要对卫星进行10次点火控制。第一次点火,抬高近地点,将近地点抬高到约600km,第二、三、四次点火,让卫星不断变轨加速,经过三次累积,卫星加速到11.0km/s的速度进入地月转移轨道向月球飞去.后6次点火的主要作用是修正飞行方向和被月球捕获时的紧急刹车,最终把卫星送入离月面200km高的工作轨道(可视为匀速圆周运动).已知地球质量是月球质量的81倍,R=1800km ,R=6400km,卫星质量2350kg ,地球表面重力加速度g取10m/s2 . (涉及开方可估算,结果保留一位有效数字)求:

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15.(启东市高三第一次调研卷.物理.14) 我国在2010年实现探月计划――“嫦娥工程”。同学们也对月球有了更多的关注。

⑴若已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,月球绕地球运动的周期为T,月球绕地球的运动近似看做匀速圆周运动,试求出月球绕地球运动的轨道半径;

⑵若宇航员随登月飞船登陆月球后,在月球表面某处以速度v0竖直向上抛出一个小球,经过时间t,小球落回抛出点。已知月球半径为r,万有引力常量为G,试求出月球的质量M

 

答案:

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1.【解析】由题意查得物体B竖直方向上作匀加速度直线运动,在水平方向上作匀速直线运动,所以其合运动是匀变速曲线运动,加速度不变,但速度增大,所以选项BC正确.

【答案】BC

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2.【解析】由图6可知拐弯时发生侧翻是因为车作离心运动,这是因为向心力不足造成的,抽以应是内(东)高外(西)低。故选项AC正确

【答案】AC

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3.【解析】当卫星离地面越近,由又根据牛顿万有引力定律得:

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,可见卫星的向心加速度大,

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,可见卫星的线速度大,选项A正确

【答案】A

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4.【解析】由万有引力定律得…得:可见D正确

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……由②③知C

【答案】CD

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5.【解析】如图所示,设运动员放箭的位置处离目标的距离为x.箭的

运动可以看成两个运动的合运动:随人的运动,箭自身

的运动.箭在最短时间内击中目标,必须满足两个条件:

一是合速度的方向指向目标,二是垂直于侧向方向(马前

进的方向)的分速度最大,此条件需箭自身速度方向垂直

【答案】B                                                  

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6.【解析】“LRO”做匀速圆周周运动,向心加速度,B正确;LRO 做匀速圆周运动的向心力有万有引力提供,,又月球表面上,可得月球表面的重力加速度为,D正确。

【答案】BD

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7.【解析】“嫦娥一号”在远地点A时的加速度可由确定,由于轨道是椭圆,在远地点A时的速度无法确定;“嫦娥一号” 绕月球运动的周期可由确定,月球表面的重力加速度可由确定,故选项BCD正确。

【答案】BCD

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8.【解析】(1)由图可知 由,得  

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(2)在B点时拉力最大,设为Fmax,有:

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由A到B过程机械能守恒,有:  

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  在A、C两点拉力最小,有:  解得:   

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【答案】(1)      (2)

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9.【解析】:(1)mgl=mv2               T1-mg=m

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T2-mg=m       ∴T1=3mg    T2=5mg

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(2)小球恰好能在竖直平面内做圆周运动,在最高点时有速度v1,此时做圆周运动的半径为r,则mg(-r)= mv12    ①

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  且mg=m   ②

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  由几何关系:X2=(L-r)2-()2    ③

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  由以上三式可得:r= L/3    ④      x=L    ⑤

(3)小球做圆周运动到达最低点时,速度设为v2   

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T-mg=m    ⑥     以后小球做平抛运动过B点,在水平方向有x=v2t    ⑦

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在竖直方向有:L/2-r=gt2    ⑧    由④⑤⑥⑦⑧式可得T=mg

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【答案】(1)  T2=5mg(2)x=L   (3)T=mg

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10.【解析】(1)由题意:小球恰好通过最高点C时,

对轨道压力N=0,此时L最小。

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从A到C机械能守恒,

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…                         

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   (2)落到斜面上时:x=vct   

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  解得:

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【答案】(1)   (2)

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11.【解析】(1)汽车在水平路面上拐弯,可视为汽车做匀速圆周运动,其向心力是车与路面间的静摩擦力提供,当静摩擦力达到最大值时,由向心力公式可知这时的半径最小,有

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Fm=0.6mg≥           由速度v=30m/s,得弯道半径 r≥150m

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   (2)汽车过拱桥,看作在竖直平面内做匀速圆周运动,到达最高点时,根据向心力公式有:mg-FN= 

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为了保证安全,车对路面间的弹力FN必须大于等于零。有   mg≥

则R≥90m

【答案】(1)   r≥150m;(2)R≥90m

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12.【解析】已知h=300 m,v0=30 m/s,当水流沿水平方向射出时,在水平地面上落点最远,由平抛规律:                    

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     X=240m--------------

由于水管可在竖直方向和水平方向旋转,所以灭火面积是半径为x的圆面积

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S=πx2--------    S =3.14×2402m2=1.8×105m2.   ---

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【答案】1.8×105m2.

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13.【解析】(1)物体在月球表面做平抛运动,有

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水平方向上:x=v0t ???????竖直方向上:????

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解得月球表面的重力加速度:?????????                    

(2)设月球的质量为M,对月球表面质量为m的物体,有

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???解得:???

(3)设环绕月球表面飞行的宇宙飞船的速率为v,则有

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  ?       解得:?????

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【答案】(1)    (2)   (3)

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14.【解析】①卫星在离地600km处对卫星加速度为a,由牛顿第二定律

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            又由  可得a=8 m/s2

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   (2)卫星离月面200km速度为v,由牛顿第二定律得:

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…由   及M/M=1/81

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得:V2=2.53×106km2/s2

由动能定理,对卫星

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W=mv2mv02

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【答案】(1)8 m/s2 (2)W=mv2mv02

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15.【解析】⑴根据万有引力定律和向心力公式:

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G  (1)                     mg = G          (2)                                 

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解(1)(2)得:r =  (3)                          

⑵设月球表面处的重力加速度为g,根据题意:

V0=gt/2      (4)                        g = GM/r2                                         

解(4)(5)得:M =2v0r2/Gt  

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【答案】(1)r =     (2)M =2v0r2/Gt

目录

 

三、牛顿运动定律

四、曲线运动与万有引力

五、机械能

六、动量

七、振动与波

八、热学

九、电场

十、恒定电流

十一、磁场

十二、电磁感应

十三、交变电流 电磁波

十五、原子物理

 

五、机械能

互动:纵观近几年高考,机械能考题要求考生深刻理解、准确掌握功、平均功率、瞬时功率、动能、重力势能等重要的概念及相关物理量的判断和计算。准确理解动能定理,机械能守恒定律的全部内容,熟练、掌握它们的运用方法,牢固树立功是能量转化的量度,能量守恒和能的转化观点。尤其是多次出现可用动量守恒和功能关系、能量守恒相结合的综合压轴题,且有的物理情境设置新颖,有的贴近于生活实际,这类问题对考生的综合分析能力?推理能力要求较高,应注意这部分内容在解决实际综合问题时的应用,能通过解决实际综合问题培养分析?综合?推理和判断的能力,并注意处理这些问题时常用的方法和技巧。

 

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预测2009的高考,本考点内容仍是热点之一.试题有可能是选项题,也可能是综合题.若是选项题,其考查的重点是功、功率、机械能、功能关系的这些基本概念;若是综合题往往和动量守恒定律、平抛运动、圆周运动等知识一起来考查动能定理、机械能守恒、功能关系的运用.还可能与生产、生活、科学技术相联系以考查学生的建模能力.

1.(浙江省2009届高三第一轮复习单元试题.物理.6)下面关于摩擦力做功的叙述,正确的是(    )

A.静摩擦力对物体一定不做功

B.动摩擦力对物体一定做负功

C.一对静摩擦力中,一个静摩擦力做正功,另一静摩擦力一定做负功

D.一对动摩擦力中,一个动摩擦力做负功,另一动摩擦力一定做正功

 

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2.(山东济南市2009届高三11月教学质量检测.物理.10)如图10所示,在奥运比赛项目中,高台跳水是我国运动员的强项。质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动,设水对他的阻力大小恒为F,那么在他减速下降高度为h的过程中,下列说法正确的是(g为当地的重力加速度)(    )

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A.他的动能减少了

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B.他的重力势能增加了

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C.他的机械能减少了

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D.他的机械能减少了                                  10

 

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3.(上海市2009届高三复习试题.物理.12)滑块以速率靠惯性沿固定斜面由底端向上运动,当它回到出发点时速率为,且<,若滑块向上运动的位移中点为A,取斜面底端重力势能为零,则(    )www.1010jiajiao.com

  

A.上升时机械能减小,下降时机械增大。

   B.上升时机械能减小,下降时机械能也减小。

   C.上升过程中动能和势能相等的位置在A点上方。

D.上升过程中动能和势能相等的位置在A点下方。

 

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4.(江苏南京市2008年高三总复习试卷.物理.9)利用传感器和计算机可以测量快速变化的力。如图11是用这种方法获得的弹性绳中拉力随  时间的变化图线。实验时,把小球举高到绳子的悬点O处,然后让小球自由下落。从此图线所提供的信息,判断以下说法中正确的是

      A.t1时刻小球速度最大

      B.t2时刻绳子最长

      C.t3时刻小球动能最小                                  图11

      D.t3与t4时刻小球动能相同

 

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5.(2008年江苏南京一中11月月考试题.物理.15)如图12是打秋千的示意图,最初人直立站在踏板上(A点所示),绳与竖直方向成角,人的重心到悬点O的距离为;从A点向最低点B运动过程中,人由直立状态自然下蹲,在B点人的重心到悬点O的距离为;在最低点处,人突然由下蹲变成直立状态(人的重心到悬点O的距离恢复为)且保持该状态到最高点C.设人的质量为m,踏板和绳的质量不计,空气阻力不计.求:

 (1)人刚到最低点B还处于下蹲状态时,两根绳中的总拉力F为多大?

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(2)人到达左端最高点C时,绳与竖直方向的夹角为多大?(用反三角函数表示)

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6.(浙江省2009届高三第一轮复习单元试题.物理.17)

如图13所示,将一颗小钢珠由静止释放到盛有蓖麻油的

量筒中,下落不久钢珠就开始作匀速直线运动.(量筒

中为什么不放清水而用蓖麻油?这是因为蓖麻油的密度

虽小于清水,但它对钢珠产生的粘滞阻力却大大超过清水)

1845年英国物理学家和数学家斯?托克斯(S.G.Stokes)

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研究球体在液体中下落时,发现了液体对球体的粘滞阻力与球的半径、速度及液体的种类有关,有,其中物理量η为液体的粘滞系数,它与液体的种类及温度有关.钢珠在蓖麻油中运动一段时间后就以稳定的速度下落,这一速度称为收尾速度。

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(1)实验室的温度为20.0℃ 时,蓖麻油的粘滞系数为0.986,请写出它的单位.

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(2)若钢珠的半径为2.00┨,钢珠的质量为,在蓖麻油中所受的浮力为,求钢珠在蓖麻油中的收尾速度。

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(3)设量筒中蓖麻油的深度为H=40.0┩,钢珠从液面无初速释放,下沉至刚要到达筒底时,因克服粘滞阻力而产生的热量为多少?

 

 

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7.(山东省济南一中2009届高三上学期期中考试.物理)16)如图14所示,质量为m的滑块,放在光滑的水平平台上,平台右端B与水平传送带相接,传送带的运行速度为v0,长为L,今将滑块缓慢向左压缩固定在平台上的轻弹簧,到达某处时突然释放,当滑块滑到传送带右端C时,恰好与传送带速度相同。滑块与传送带间的动摩擦因数为μ。

  (1)试分析滑块在传送带上的运动情况。                  图14

  (2)若滑块离开弹簧时的速度大于传送带的速度,求释放滑块时,弹簧具有的弹性势能。

   (3)若滑块离开弹簧时的速度大于传送带的速度,求滑块在传送带上滑行的整个过程中产生的热量。

 

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8.(广东中山龙山中学09届高三第二次月考试卷.物理.16)汽车发动机的功率为60KW,汽车的质量为。当汽车在足够水平路面从静止以0.6m/s2的加速度做匀加速直线运动。求: (1)汽车在水平路面能达到的最大速度vm1

(2)汽车在水平路面做匀加速运动能维持多长时间?

(3)在10s 末汽车的瞬时功率多大?20s末汽车的瞬时功率又是多少呢?

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(4)若汽车以vm1速度驶上一倾角为的足够长的斜面()。简要描述汽车作何运动,并求出在此斜面上最终速度vm2(已知汽车在行驶中所受路面阻力恒定为重力的0.1倍,g取10m/s2

 

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9.(江苏淮安、连云港、宿迁、徐州四市2008第三次调研度卷.物理.18)如图15所示,在距水平地面高为0.4m处,水平固定一根长直光滑杆,在杆上P点固定一定滑轮,滑轮可绕水平轴无摩擦转动,在P点的右边,杆上套有一质量m=2kg小球A。半径R=0.3m的光滑半圆形细轨道,竖直地固定在地面上,其圆心O在P点的正下方,在轨道上套有一质量也为m=2kg的小球B。用一条不可伸长的柔软细绳,通过定滑轮将两小球连接起来。杆和半圆形轨道在同一竖直面内,两小球均可看作质点,且不计滑轮大小的影响,g取10m/s2。现给小球A一个水平向右的恒力F=55N。求:

  (1)把小球B从地面拉到P点正下方C点过程,力F做的功;                                              

  (2)小球B运动到C处时的速度大小;                        图15

  (3)小球B被拉到离地多高时与小球A速度大小相等。

 

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10.(广东中山龙山中学09届高三第二次月考试卷.物理.13)如图16所示,质量20kg的物体从光滑曲面上高度m处释放,到达底端时水平进入水平传送带,传送带由一电动机驱动着匀速向左转动,速率为3m/s.已知物体与传送带间的动摩擦因数0.1.(g取10m/s2

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   (1)若两皮带轮之间的距离是6m,物体冲上传送带后就移走光滑曲面,物体将从哪一边离开传送带?通过计算说明你的结论.

   (2)若皮带轮间的距离足够大,从M滑上到离开传送带的整个过程中,由于M和传送带间的摩擦而产生了多少热量?                             

图16

 

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11.(江苏省南京市2008届高三质量检测.物理.14)如图17所示,某要乘雪橇从雪坡经A点滑到B点,接着沿水平路面滑至C点停止。人与雪橇的总质量为70kg。右表中记录了沿坡滑下过程中的有关数据,开始时人与雪橇距水平路面的高度h=20m,请根据右表中的数据解决下列问题:

   (1)人与雪橇从A到B的过程中,损失的机械能为多少?

   (2)设人与雪橇在BC段所受阻力恒定,求阻力的大小。

   (3)人与雪橇从B运动到C的过程中所对应的距离。(取g=10m/s2

位置

A

B

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速度(m/s)

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2.0

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12.0

0

时刻(s)

0

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4.0

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10.0

                                                             图17

 

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12.(江苏如东、启东2008届期中联合测试.物理.17)如图18所示,一轻绳绕过无摩擦的两个轻质小定滑轮O1、O2和质量mB=m的小球连接,另一端与套在光滑直杆上质量mA=m的小物块连接,已知直杆两端固定,与两定滑轮在同一竖直平面内,与水平面的夹角θ=60°,直杆上C点与两定滑轮均在同一高度,C点到定滑轮O1的距离为L,重力加速度为g,设直杆足够长,小球运动过程中不会与其他物体相碰.现将小物块从C点由静止释放,试求:                                                 图18

(1)小球下降到最低点时,小物块的机械能(取C点所在的水平面为参考平面);

(2)小物块能下滑的最大距离;

(3)小物块在下滑距离为L时的速度大小.

 

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13.(广东(侨中高三第二次月考试题卷.物理.12)(1)在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中,某实验小组采用如图19甲所示的装置.实验步骤如下:

(1)把纸带的一端固定在小车的后面,另一端穿过打点计时器

(2)改变木板的倾角,以重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力

(3)用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的砂桶相连

(4)接通电源,放开小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点

(5)测出s、s1、s2(如图19乙所示),查得打点周期为T.

判断重力的一个分力是否已与小车及纸带受到的摩擦力平衡的直接证据是_______________________________________;

本实验还需直接测量的物理量是:___________________________.(并用相应的符号表示)

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探究结果的表达式是______________________________________.(用相应的符号表示)

 

 

图19

 

 

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14.(广东中山龙山中学09届高三第二次月考试卷.物理.12))用

如图20所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源

为学生电源,输出电压为6V的交流电和直流电两种。重锤从高

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处由静止开始下落,重锤上拖着的纸带打出一系列的点,对纸

带上的点痕进行测量,即可验证机械能守恒定律。

(1)下面列举了该实验的几个操作步骤:

A. 按照图示的装置安装器件;

B. 将打点计时器接到电源的“直流输出”上;

C. 用天平测出重锤的质量;

D. 释放悬挂纸带的夹子,同时接通电源开关打出一条纸带;          图20

E. 测量纸带上某些点间的距离;

F. 根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。

其中没有必要进行的或者操作不当的步骤,将其选项对应的字母填在下面的空行内,并说明其原因。

答:                                                                         

                                                             (写在答题卷上)

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(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值。如图21所示,根据打出的纸

                                    图21

带,选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E,测出A距起始点O的距离为s0,点AC间的距离为s1,点CE间的距离为s2,使用交流电的频率为f,根据这些条件计算重锤下落的加速度a=_________。

(3)在验证机械能守恒定律的实验中发现,重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加,其原因主要是因为在重锤下落的过程中存在阻力作用,可以通过该实验装置测阻力的大小。若已知当地重力加速度公认的较准确的值为g,还需要测量的物理量是___        ____。试用这些物理量和上图纸带上的数据符号表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小F=_  __      ____。

 

答案:

 

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1.【解析】一对静摩擦力的作用点不发生相对移动,它们的合功为零,它们的功可以一正一负;可以都为零;一对动摩擦力的作用点发生相对移动,它们的合功为负值,它们的功可以一正一负;可以一零一负;可以两负.

【答案】C

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2.【解析】动能减少应是合力功为所以选项A错,重力势能减少了重所以选项B错;机械能的减少应是除重力外,其它力所做的功,故选项D正确.

【答案】D

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3.【解析】由<可知,斜面与滑块间有摩擦,滑块无论上升还是下降时,都有机械能损失,故B正确.为判断C、D的情况,可先求出斜面中点A的动能和势能情况,滑块初始机械能①,滑块在斜面中点A的速度,在A点的机械能②.联立①②式得:

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,而因斜面与滑块间有摩擦,知,所以,动能和势能相等的位置应出现在A点之上,因此选(BC)

【答案】BC

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4.【解析】小球自由下落时绳中拉力为零;t1时刻绳子拉紧并开始伸长,因为重力大于绳中拉力且拉力逐渐增大,故小球做加速度减小的加速运动,加速度为零的时刻速度最大;然后绳子继续拉伸,因为绳中拉力大于重力且拉力继续增大,故小球做加速度增大的减速运动,t2时刻速度为零而绳子最长,所以答案B正确;再以后小球反方向先做加速度减小的加速运动,再做加速度增大的减速运动,t2时刻回到绳子原长的位置,t1时刻与t2时刻小球高度相等,绳子拉力为零,根据机械能守恒定律知小球的动能相等。由对称性知t1时刻与t2时刻小球运动情况完全对应,故答案D正确。

【答案】BD

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5.【解析】(1)如图所示,以悬点为参考平面,人从点的自然下蹲过程中机械能守恒,所以,即

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,解得:

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在最低点B处,,解得:

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(2) 人在最低点处,突然由下蹲变成直立状态,人的内力做功,使人的机械能增加,之后,人从点的上摆过程中机械能守恒,所以,即

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,得:       

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【答案】(1)   (2)

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6.【解析】(1)因粘滞阻力,故有,其单位应是

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(2)钢珠稳定下落时,其所受向上粘滞阻力F与、mg平衡,有

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       得:

(3)根据总能量守恒的方法:

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钢珠下落过程中损失的势能 转化为钢珠的动能,以及与钢珠同样大小的油滴上升至液面处的动能和势能,还有钢珠克服粘滞阻力而产生的热量Q,其中油滴重力.

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【答案】(1)  (2)  (3)

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7.【解析】(1)若滑块冲上传送带时的速度小于带速,则滑块在带上由于受到向右的滑动摩擦力而做匀加速运动;若滑物冲上传送带时的速度大于带速,则滑块由于受到向左的滑动摩擦力而做匀减速运动。

   (2)设滑块冲上传送带时的速度为v,在弹簧弹开过程中,

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    由机械能守恒

    设滑块在传送带上做匀减速运动的加速度大小为a,

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    由牛顿第二定律:

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    由运动学公式

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    解得:

   (3)设滑块在传送带上运动的时间为t,则t时间内传送带的位移s=v0t

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    滑块相对传送带滑动的位移  

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    相对滑动生成的热量

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    解得:

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【答案】(1)若滑块冲上传送带时的速度小于带速,则滑块在带上由于受到向右的滑动摩擦力而做匀加速运动;若滑物冲上传送带时的速度大于带速,则滑块由于受到向左的滑动摩擦力而做匀减速运动;(2)(3)

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8.【解析】(1)汽车达到最大速度时,有:

   (2)经t时间,汽车匀加速达到额定功率时,

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由牛顿第二定律有:    由运动学规律有:        

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        而                      解得 t = 15.625s                   

   (3)t=10s时,汽车还处于匀加速阶段,

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牵引力   瞬时速度          

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        所以此时汽车的瞬时功率 

        t=20s时,汽车已经达到额定功率,故汽车的瞬时功率P=60KW 

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   (4)汽车保持额定功率驶上斜面,由于行驶阻力增大,汽车牵引力增大,汽车作加速度不断减小的减速运动,直至达到最终速度匀速行驶。   

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        行驶阻力     

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        所以    

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   【答案】(1)(2)  t = 15.625s (3)  P=60KW   (4)

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9.【解析】(1)小球B运动到P点正下方过程中的位移为(m)

   得:WF=FxA=22J

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(2)由动能定理得     代入数据得:v=4m/s

⑶当绳与圆环相切时两球的速度相等。

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=0.225m

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【答案】(1)22J  (2)v=4m/s  (3)0.225m

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10.【解析】(1)物体将从传送带的右边离开。                         

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    物体从曲面上下滑时机械能守恒,有           

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    解得物体滑到底端时的速度               

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    以地面为参照系,物体滑上传送带后向右做匀减速运动直到速度为零,期间物体的加速度大小和方向都不变,加速度大小为

    物体从滑上传送带到相对地面速度减小到零,对地向右发生的位移为

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     表面物体将从右边离开传送带。

 (2)以地面为参考系,若两皮带轮间的距离足够大,则物体滑上传送带后向右做匀减速运动直到速度为零,后向左做匀加速运动,直到速度与传送带速度相等后与传送带相对静止,从传送带左端掉下,期间物体的加速度大小和方向都不变,加速度大小为

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    取向右为正方向,物体发生的位移为 

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    物体运动的时间为                                    

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    这段时间内皮带向左运动的位移大小为

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    物体相对于传送带滑行的距离为       

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物体与传送带相对滑动期间产生的热量为

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【答案】(1)物体将从传送带的右边离开(2)

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11.【解析】(1)从A到B的过程中,人与雪橇损失的机械能为

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   代入数据解得△E=9.1×103J  

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(2)人与雪橇在BC段做减速运动的加速度大小   

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根据牛顿第二定律有    解得  N     

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(3)由动能定得得     代入数据解得  x=36m 

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【答案】(1)9.1×103J(2)(3)x=36m

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12.【解析】(1)设此时小物块的机械能为E1.由机械能守恒定律得

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(2)设小物块能下滑的最大距离为sm,由机械能守恒定律有

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代入解得                                                        

(3)设小物块下滑距离为L时的速度大小为v,此时小球的速度大小为vB,则

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 解得                                                                      

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【答案】(1)   (2)

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(3)

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13.【解析】本题考查《探究恒力做功与动能改变的关系》与《探究加速度与力、质量的关系》实验的迁移能力、误差分析能力、文字表述能力及从图表归纳所需信息能力。考查逻辑推理能力、运用数学知识解决物理问题能力和实验探究能力。

【答案】纸带上点迹间距相等      小车的质量M、砂桶的质量m

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14.【解析】①步骤B是错误的。应该接到电源的交流输出端。步骤D是错误的,应该先接通电源,待打点稳定后再释放纸带。步骤C不必要,因为根据测量原理,重锤的动能和势能中都包含了质量m,可以约去。

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③重锤的质量m  由牛顿第二定律:  代入a 得F=   

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【答案】②

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③重锤的质量m     

 

 

 

 

六、动量

互动:本考点是高考的必考内容,题型全面,选择题主要考查动量的矢量性,辨析“动量和动能”、“冲量与功”的基本概念;常设置一个瞬间碰撞的情景,用动量定理求变力的冲量;或求出平均力;或用动量守恒定律来判定在碰撞后的各个物体运动状态的可能值;计算题主要考查综合运用牛顿定律、能量守恒、动量守恒解题的能力;一般计算题具有过程错综复杂,图景“扑朔迷离”、条件隐晦难辨,知识覆盖广的特点,经常是高考的压轴题.

本考点仍是2009的高考的重和热点,可能以选择题的形式出现,考查动量的矢量性,辨析“动量和动能”、“冲量与功”的基本概念;也可能常设置一个瞬间碰撞的情景,用动量定理求变力的冲量;或求出平均力;或用动量守恒定律来判定在碰撞后的各个物体运动状态的可能值;计算题的命题多与其他知识(如牛顿运动定律、功能关系、电场、磁场和原子物理等)交叉综合,也常与生产、生活、科技内容(如碰撞、爆炸、反冲等)相结合,这类问题一般过程复杂、难度大、能力要求高,经常是高考的压轴题.

 

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1.( (广东省2009届新洲中学高三摸底考试试卷.物理.15)如图11所示,质量为M=400g的铁板固定在一根轻弹簧上方,铁板的上表面保持水平.弹簧的下端固定在水平面上,系统处于静止状态.在铁板中心的正上方有一个质量为m=100g的木块,从离铁板上表面高h=80cm处自由下落.木块撞到铁板上以后不再离开,两者一起开始做往复运动.木块撞到铁板上以后,共同下降l1=2.0cm的时刻,它们的共同速度第一次达到最大值.又

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继续下降了l2=8.0cm后,它们的共同速度第一次减小为零.空气阻力忽

略不计,弹簧的形变始终在弹性限度内,重力加速度取g=10m/s2.求:

(1)弹簧的劲度系数k.

(2)从木块和铁板共同开始向下运动到它们的共同速度第一

次减小到零的过程中,弹簧的弹性势能增加了多少?            图11

 

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2.(山东青岛市高三第一次质检卷.物理.31)如图12所示,物体A、B的质量分别是,用轻弹簧相连结放在光滑的水平面上,物体B左侧与竖直墙相接触。另有一个物体C从t=0时刻起以一定的速度向左运动,在t=0.5s时刻与物体A相碰,碰后立即与A粘在一起不再分开。物体C的v ? t图象如图13所示。试求:

 ①物块C的质量m3

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②在5.0s到15s的时间内物块A的动量变化的大小和方向。

 

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 图12                             图13

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3.(江苏苏州市高三五校联考卷.物理.17)如图14所示,质量M=0.40┧的靶盒A位于光滑水平导轨上,开始时静止在O点,在O点右侧有范围很广的“相互作用区域”,如图中的虚线区域。当靶盒A进入相互作用区域时便有向左的水平恒力F=20N作用。在P处有一固定的发射器B,它可根据需要瞄准靶盒每次发射一颗水

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平速度V050m/s、质量m=0.10┧的子弹,当子弹打入靶盒A后,便留在盒内,碰撞时间极短。若每当靶盒A停在或到达O点时,就有一颗子弹进入靶盒A内,求:

(1)当第一颗子弹进入靶盒A后,靶盒A离开O点的最大距离。                                                    图14

(2)当第三颗子弹进入靶盒A后,靶盒A从离开O点到又回到O点所经历的时间

(3)当第100颗子弹进入靶盒时,靶盒已经在相互作用区中运动的时间和。       

 

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4.(辽宁省锦州市2009届高三期末试卷.物理.13)如图15所示,质量均为2m的完全相同的长木板A、B并排放置在光滑水平面上静止.一个质量为m的铁块C

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以水平速度v0=1.8m/s从左端滑到A木板的上表面,并最终停留在长木板B上.已知B、C最终的共同速度为v=0.4m/s.求:

⑴A木板的最终速度v1

⑵铁块C刚离开长木板A时刻的瞬时速度v2

 

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5.(广东中山龙山中学2009届高三第二次月考试卷.物理.18)如图16所示,EF为水平地面,O点左侧是粗糙的、右侧是光滑的。一轻质弹簧右端与墙壁固定,左端与静止在O点质量为m的小物块A连结,弹簧处于原长状态。质量为m的物块B在大小为F的水平恒力的作用下由C处从静止开始向左运动,已知物块B与地面EO段间的滑动摩擦力大小为,物块B运动到O点与物块A相碰并一起向右运动(设碰撞时间极短),运动到D点时撤去外力F。已知CO = 4S,OD = S。求撤去外力后:           图16

(1)弹簧的最大弹性势能

(2)物块B最终离O点的距离。

 

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 6.(湖南长郡中学2009届高三第二次月考试题.物理.18)如图17所示,P是固定的竖直挡板,A是置于光滑水平面上的平板小车(小车表面略低于档板下端),B是放在小车最左端表面上的小物块.开始时,物块随小车一起以相同的水平速度向左运动,接着物块与挡板发生了第一次碰撞,碰后物块相对于车静止时的位置离小车最左端的距离等于车长的.此后物块又与挡板发生了多次碰撞,最后物块恰未从小车上滑落.若物体与小车表面间的动摩擦因数是个定值,物块与挡板发生碰撞时无机械能损失且碰撞时间极短,           图17

试确定小车与物块的质量关系.

       

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7.(湖南省长沙市一中高三第二次月考卷.物理.14)如图18所示,光滑水平面上,轻弹簧两端分别拴住质量均为m的小物块A和B,B物块靠着竖直墙壁。今用水平外力缓慢推A,使A、B间弹簧压缩,当压缩到弹簧的弹性势能为E时撤去此水平外力,让A和B在水平面上运动.求:(1)当B离开墙壁时,A物块的速度大小;(2)当弹簧达到最大长度时A、B的速度大小;(3)当B离开墙壁以后的运动过程中,弹簧弹性势能的最大值.

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8.(山东省莱阳一中2009届高三上学期学段检测.物理.15)某兴趣小组设计了一种测量子弹射出枪口时速度大小的方法.在离地面高度为h的光滑水平桌面上放置一木块,将枪口靠近木块水平射击,子弹嵌入木块后与木块一起水平飞出,落地点与桌边缘的水平距离是s1;然后将木块重新放回原位置,再打一枪,子弹与木块的落地点与桌边的水平距离是s2,求子弹射出枪口时速度的大小.

 

 

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9.(山东省济南一中高三期中测试卷.物理.15)在赛车场上,为了安全起见,在车道外围一定距离处一般都放有废旧的轮胎组成的围栏。在一次比较测试中,将废旧轮胎改为由弹簧连接的缓冲器,缓冲器与墙之间用轻绳束缚。如图19所示,赛车从C处由静止开始运动,牵引力恒为F,到达O点与缓冲器相撞(设相撞时间极短),而后他们一起运动到D点速度变为零,此时发动机恰好熄灭(即牵引力变为零)。已知赛车与缓冲器的质量均为m,OD相距为S,CO相距4S,赛车运动时所受地面摩擦力大小始终为,缓冲器的底面光滑,可无摩擦滑动,在O点时弹簧无形变。问:

  (1)弹簧的最大弹性势能为多少?                         图19

  (2)赛车由C点开始运动到被缓冲器弹回后停止运动,赛车克服摩擦力共做了多少?

 

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10.(江苏省江安中学2009届高三年级第三次月考试题.物理.16)如图20所示,一块足够长的木板,放在光滑水平面上,在木板上自左向右并排放有序号是1,2,3,…,n的物体,所有物块的质量均为m,与木板间的动摩擦因数都相同,开始时,木板静止不动,第1,2,3,…n号物块的初速度分别是v,2 v,3 v,…nv,方向都向右,木板的质量与所有物块的总质量相等 ,最终所有物块与木板以共同速度匀速运动。设物块之间均无相互碰撞,木板足够长。试求:

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(1)所有物块与木板一起匀速运动的速度v

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(2)第1号物块与木板刚好相对静止时的速度v

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(3)通过分析与计算说明第k号(k<n)物块的最小速度v       20

 

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11.(湖南长长沙一中2009届高三第二次月考试卷.物理.18)利用航天飞机,可将物资运送到空间站,也可以维修空间站出现的故障.

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 (1)若已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g.,某次维修作业中,与空间站对接的航天飞机的速度计显示飞机的速度为,则该空间站轨道半径为多大?

(2)为完成某种空间探测任务,在空间站上发射的探测器通过向后喷气而获得反冲力使

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 其启动.已知探测器的质量为M,每秒钟喷出的气体质量为m,为了简化问题,设喷射探测器对气体做功的功率恒为P,在不长的时间内探测器的质量变化较小,可以忽略不计.求喷气秒后探测器获得的动能是多少?

 

答案:

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1.【解析】(1)M静止时,设弹簧压缩量为l0,则Mg=kl0     

速度最大时,M、m组成的系统加速度为零,则

(M+m)g-k(l0+l1)=0     ②-

联立①②解得:k=50N/m   ③                                     

[或:因M初位置和速度最大时都是平衡状态,故mg=kl1,解得:k=50N/m]

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(2)m下落h过程中,mgh=mv02     ④-

m冲击M过程中, m v0=(M+m)v       ⑤-

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所求过程的弹性势能的增加量:ΔE=(M+m)g(l1+l2)+ (M+m)v2

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联立④⑤⑥解得:ΔE=0.66J   ⑦

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(用弹性势能公式计算的结果为ΔE=0.65J也算正确)

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【答案】ΔE=0.66J

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2.【解析】①根据图象可知,物体C与物体A相碰前的速度为:v1=6m/s

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       相碰后的速度为:v2=2m/s   根据定量守恒定律得:

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       解得:m3=2.0kg

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       ②规定向左的方向为正方向,在第5.0s和第15s末物块A的速度分别为:

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       v2=2m/s,v3=-2m/s 所以物块A的动量变化为:

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       即在5.0s到15s的时间内物块A动量变化的大小为:16kg?m/s 方向向右

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【答案】(1)m3=2.0kg   (2)16kg?m/s 方向向右

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3.【解析】(1)设第一颗子弹进入靶盒A后,子弹与靶盒的共内速度为

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  根据碰撞过程系统动量守恒,有:  

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  设A离开O点的最大距离为,由动能定理有: 

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  解得:  

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(2)根据题意,A在的恒力F的作用返回O点时第二颗子弹正好打入,由于A的动量与第二颗子弹动量大小相同,方向相反,故第二颗子弹打入后,A将静止在O点。设第三颗子弹打入A后,它们的共同速度为,由系统动量守恒得: (2分)

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  设A从离开O点到又回到O点所经历的时间为t,取碰后A运动的方向为正方向,由动量定理得: 解得:   

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(3)从第(2)问的计算可以看出,第1、3、5、……(2n+1)颗子弹打入A后,A运动时间均为 故总时间  

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【答案】(1)  (2)   (3)

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4.【解析】对A、B、C整体,从C以v0滑上木块到最终B、C达到共同速度V,

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其动量守恒既:m v0=2mV1+3mv     1.8=2V1+3×0.4        V1=0.3m/s          

对A、B、C整体,从C以v0滑上木块到C以V2刚离开长木板,

此时A、B具有共同的速度V1。其动量守恒即:m v0=mV2+4mv1      

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1.8=V2+4×0.3         V2=0.6m/s  

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 【答案】 (1)V1=0.3m/s  (2)  V2=0.6m/s    

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5.【解析】(1)B与A碰撞前速度由动能定理   

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 得         

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      B与A碰撞,由动量守恒定律        

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      得               

      碰后到物块A、B运动至速度减为零,弹簧的最大弹性势能

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(2)设撤去F后,A、B一起回到O点时的速度为,由机械能守恒得

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   返回至O点时,A、B开始分离,B在滑动摩擦力作用下向左作匀减速直线运动,设物块B最终离O点最大距离为x

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 由动能定理得:                       

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 【答案】(1)  (2)

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6.【解析】设小车初速度为V0,A与车相互作用摩擦力为f,      

第一次碰后A与小车相对静止时速为  V1,由动量守恒,

得 mAV0-mBV0=(mA+mB)V1

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   由能量守恒,得mAV02mBV02=f?L+(mA+mB)V12…        图14

    多次碰撞后,A停在车右端,系统初动能全部转化为内能,由能量守恒,得

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    fL=(mA+mB)V02

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    联系以上三式,解得:(mA+mB)2=4(mA-mB)2  ∴mA=3mB

【答案】mA=3mB

 

 

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7.【解析】(1)当B离开墙壁时,A的速度为v0,由机械能守恒有

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            mv02=E                         解得 v0=    

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(2)以后运动中,当弹簧弹性势能最大时,弹簧达到最大程度时,A、B速度相等,设为v,由动量守恒有  2mv=mv0        解得               v=  

(3)根据机械能守恒,最大弹性势能为

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             Ep=mv022mv2=E        

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【答案】(1)v0=  (2)v=    (3)Ep=E

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8.【解析】设子弹的质量为m,木块的质量为M,子弹射出枪口时的速度为v0

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第一颗子弹射入木块时,动量守恒 

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木块带着子弹做平抛运动   

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第二颗子弹射入木块时,动量守恒 

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木块带着两颗子弹做平抛运动   

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联立以上各式解得   

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【答案】

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9.【解析】

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车与缓冲器短时相撞过程根据动量守恒:           ②         2分

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O到D过程               ③      

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由①②③求得:                                   

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(2)D到O过程                ④       

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赛车从O点到停止运动              ⑤        

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车整个过程克服摩擦力做功        ⑥      

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由④⑤⑥求得:    

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【答案】(1)      (2)  

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10.【解析】(1)设所有物块都相对木板静止时的速度为 v,因木板与所有物块系统水平方向不受外力,动量守恒,应有:

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m v+m?2 v+m?3 v+…+m?n v=(M + nm)v      1

              M = nm,                              2

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解得:          v=(n+1)v,                                        6分

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    (2)设第1号物块相对木板静止时的速度为v,取木板与物块1为系统一部分,第2 号物块到第n号物块为系统另一部分,则

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      木板和物块1    △p =(M + m)v- m v

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      2至n号物块    △p=(n-1)m?(v- v

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由动量守恒定律: △p=△p

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解得            v= v,                    3                 6分

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(3)设第k号物块相对木板静止时的速度由v ,则第k号物块速度由k v减为v的过程中,序数在第k号物块后面的所有物块动量都减小m(k v- v),取木板与序号为1至K号以前的各物块为一部分,则 

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△p=(M+km)v-(m v+m?2 v+…+mk v)=(n+k)m v-(k+1)m v

序号在第k以后的所有物块动量减少的总量为

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     △p=(n-k)m(k v- v

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由动量守恒得   △p=△p, 即

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(n+k)m v-(k+1)m v= (n-k)m(k v- v),

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解得        v=     

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【答案】

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11.【解析】(1)设地球质量为M0,在地球表面,有一质量为m的物体,

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    设空间站质量为m′绕地球作匀速圆周运动时,

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    联立解得,

  (2)因为探测器对喷射气体做功的功率恒为P,而单位时间内喷气质量为m,故在t时

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    间内,据动能定理可求得喷出气体的速度为:

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    另一方面探测器喷气过程中系统动量守恒,则:

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    又探测器的动能,

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    联立解得:

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【答案】(1)         (2)

 

七、振动与波

 

从近几年的高考试题看,试题多以选择题、填空题形式出现,但试题信息量大,一道题中考查多个概念、规律.对机械振动的考查着重放在简谐运动的运动学特征和动力学特征和振动图象上;同时也通过简谐运动的规律考查力学的主干知识.对机械波的考查着重放在波的形成过程、传播规律、波长和波动图象及波的多解上;对波的叠加、干涉和衍射、多普勒效应也有涉及.实际上许多考题是振动与波的综合,考查振动图象与波动图象的联系和区别;同时也加强了对振动和波的联系实际的问题的考查,如利用单摆,结合万有引力知识测量山的高度,共振筛、队伍过桥等共振现象的利用与防止,医用B型超声波图、心电图、地震波图线的分析等。

预测2009年的机械振动与波的考题仍将保持以选项题为主,考查的知识综合较强的风格.一个考题往往多个知识点,重点在简谐运动的规律和图象;波的形成过程和波长、波速和频率的关系,波的图象和波的多解问题仍是考查的热点.尤其是波的图象中已知某一时刻的波形图,判断方向和求位移、路程及质点坐标;已知某两时刻的波形图涉用的多解;振动图象与波动图象的综合运用预测是重点考查的重点.另外对共振现象和波的特性在实际中的应用问题也要引起注意.

 

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1.(江苏南京市2008年高三总复习试卷.物理.7)在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点.相邻两质点的距离均为L,如图10(a)所示。一列横波沿该直线向右传播,t=0时到达质点1,质点1开始向下运动,经过时  间△t第一次出现如图10(b)所示的波形。则该波的(   )

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图10

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    A.周期为△t,波长为8L                            B.周期为△t,波长为8L

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C.周期为△t,波速为                    D.周期为△t,波速为

 

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2.(湖南长沙二中2009届高三第一次质量检测试卷.物理.13)某人利用单摆来确定某高山的高度。已知单摆在海面处的周期是T0。而在该高山上,测得该单摆周期为T。求此高山离海平面高度h为多少?(把地球看作质量均匀分布的半径为R的球体)www.1010jiajiao.com

 

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3.(江苏如东、启东2009届期中联合测试卷.物理.30)如图11所示是一列横波上A、B两质点的振动图象,该波由A传向B,两质点沿波的传播方向上的距离Δx=4.0m,波长大于3.0m,求这列波的波速.                            图11

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4.(2008年苏、锡、常、镇四市调研试卷.物理.13)一简谐横

波沿x轴正方向传播,在t=0时刻的波形如图12所示.已知介质中

质点P的振动周期为2s,此时P质点所在位置的纵坐标为2cm,横

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坐标为0.5 m.试求从图示时刻开始在哪些时刻质点P会出现在波峰?

图12

 

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5.(山东省烟台市2009届高三上学期学段检测.物理.12)从甲地向乙地发出频率为50Hz的声波,当波速为330m/s时,刚好在甲、乙两地形成一列有若干个完整波形的波,当波速为340m/s时,两地还是存在若干个完整波形,但完整波形的波数减少了两个,求甲、乙两地距离。

 

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6.(山东省青岛市2009届高三上学期期中练习卷.物理.17)图13是一列简谐波在某一时刻的波形图线。    图13

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虚线是0.2s后它的波形图线。这列波可能的传播速度是多大?

                                                                      

 

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7.(河北省衡水中学2009届高三调研考试卷。物理.12)将一测力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力,图14甲表示小滑块(可视为质点)沿固定的光滑半球形容器内壁在竖直平面的A、之间来回滑动,点与O点连线与竖直方向之间夹角相等且都为很小。图14乙表示滑块对器壁的压力F随时间变化的曲线,且图中为滑块从A点开始运动的时刻,试根据力学规律和题中(包括图中)所给的信息,求:

(1)容器的半径;

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(2)小滑块的质量;

(3)滑块运动过程中的守恒量。  

 

 

 

 

 

                                                  图14

 

 

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8.(2008年广州惠州市模拟.物理.32)一列简谐横波沿直线传播,在波的传播方向上有P、Q两个质点,它们相距0.8m.当t=0时,P、Q两点位移恰好都是正的最大值,且P、Q间只有一个波谷.当t=0.6 s时,P、Q两点正好都处于平衡位置,且P、Q两点间有一个波峰和一个波谷,且波峰距Q点距离第一次0.2m,试求:

    (1)若波由P传到Q,波的周期;   

    (2)若波由Q传到P,波的速度;   

    (3)若波由Q传到P,从t=0时开始观察,哪些时刻P、Q间(P、Q除外)只有一个质点位移等于振幅.

 

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9.(广东深圳市2009 届高三九校联考卷.物理,6)铺设铁轨时,每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙,匀速运行列车经过轨端接缝处时,车轮就会受到一次冲击.由于每一根钢轨长度相等,所以这个冲击力是周期性的,列车受到周期性的冲击做受迫振动。普通钢轨长为12.6 m,列车固有振动周期为0.315s.下列说法正确的是  (    )

  A.列车的危险速率为40m/s

  B.列车过桥需要减速,是为了防止列车发生共振现象

  C.列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的

  D.增加钢轨的长度有利于列车高速运行

 

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10.(2008年海南省民族中学模拟卷.物理.19)某研究性学习小组想利用停表、铁架台(带铁夹)和表中所列器材探究单摆的周期与哪些因素有关,经小组讨论分析认为,影响单摆周期的因素可能有振幅、摆球质量和摆长等.他们在实验探究过程中,始终保持单摆的最大摆角小于10°。

(1)甲同学探究单摆的周期与振幅的关系,他用器材1和4组装单摆,通过改变摆角,多次实验,测出周期,得到的结论是单摆的周期与其振幅无关.

(2)乙同学想探究单摆的周期跟摆球质量的关系.请你为他设计探究思路:_______________

  乙同学在实验探究的基础上,得到的正确结论应该是:______________________________.

1

长l1的细线

2

长l2的细线

3

长l3的细线

4

质量m1,的小球

5

质量m2,的小球

6

质量m3,的小球

 

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11.(上海梅山高级中学高三测试卷.物理.18)用测力探头和计算机组成的实验装置来测定单摆摆动过程中摆线受到的拉力(单摆摆角小于5º),计算机屏幕上得到如图15a所示的F?t图象。然后将单摆挂在测力探头上,使单摆保持静止,得到如图15b所示的F?t图象。那么:

①、此单摆的周期为            秒。

②、设摆球在最低点时Ep=0,已测得当地重力加速度为g,单摆的周期用T表示,那么测得此单摆摆动时的机械能E的表达式是:              [           ]

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图15

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12.S1、S2是两个振动频率相同的波源,它们发出两列波长均为l 的简谐横波,图16中虚线和实线分别代表某时刻这两列波的波谷和波峰,

(1)在空间有很多条加强点的连线,试用笔线画出过P点的一条振动加强点的连线。

(2)填写下表中各项(下表中已给出四点,请再从A、B两点中找出一个与给出的四点有相同特征的点填在第五列中)。试由上表中数据归纳出振动加强点到两个波源的距离间的关系,应符合什么条件?

质点

P

Q

M

N

 

到S1的距离

3l

 

2l

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2.5l

 

到S2的距离

 

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2.5l

2l

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1.5l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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13.有一测量微小时间差的装置,是由两个摆长略有微

小差别的单摆同轴水平悬挂构成.两个单摆摆动平面前后相

互平行。   

(1)现测得两单摆完成 50次全振动的时间分别为

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50.0 S和 49.0 S,则两单摆的周期差ΔT=        s; 

(2)某同学利用此装置测量小于单摆周期的微小时间

差,具体操作如下:把两摆球向右拉至相同的摆角处,先释

放长摆摆球,接着再释放短摆摆球,测得短摆经过若干次全

振动后,两摆恰好第一次同时同方向通过某位置,由此可得           图16

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出释放两摆的微小时间差.若测得释放两摆的时间差Δt=0.165s,则在短摆释放      s(填时间)后,两摆恰好第一次同时向     (填方向)通过            (填位置); 

(3)为了能更准确地测量微小的时间差,你认为此装置还可做的改进是          

                                                       

 

答案:

 

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1.【解析】 由图所示,知运动时间,波长为8L,故,波速

【答案】BC

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www.1010jiajiao.com2.【解析】根据单摆周期公式有:

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由万有引力公式得:

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联立解得:

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【答案】

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3.【解析】由振动图象可知,质点振动周期T=0.4s                                     

取t=0时刻分析,质点A经平衡位置向上振动,质点B处于波谷,设波长为λ

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则  (n=0、1、2、3……)                              

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所以该波波长为

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因为有λ>3.0m的条件,所以取n=0,1                                  

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当n=0时,,波速                       

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当n=1时,,波速         

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       【答案】   

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4.【解析】P质点振动方程为          

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 由题意知此时刻P向下振动,   t=0时,=-                   

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所以P向下振动到平衡位置(令上述振动方程中y =0)所用时为 

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第一次到达波峰需时为                   

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考虑到周期性,图示位置开始在t=kT+(式中) 时刻,质点P会出现在波峰位置            

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另解:波的传播速度为v=      

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由题意知此时刻P向下振动,所以P向下振动到平衡位置所需时间等于波沿x轴方向传播0.5 m的时间  t1=   (1分)          

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第一次到达波峰的的时刻为t2=+ t1                         (1分)

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所以质点P会出现在波峰位置的时刻是t=kT + t2   ( )     (1分)  

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即:t=  ( )        (2

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【答案】

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5.【解析】由可求得当波速为330m/s时波长为.

甲、乙两地的间距为此波长的整数倍,即d=nλ (n=1,2,3,4……)

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当波速变为340m/s时d=(n-2) λ,  (n=1,2,3,4……)      

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由上述几式可解得:d=448.8m

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【答案】d=448.8m

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6.【解析】由于波的传播方向未给定,所以必须分别讨论波向右传播和向左传播两种情况,又由于周期(或频率)未给定,要注意时间的周期性,用通式表示一段时间t。

由图线可直接读出波长λ=4m。                       

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此题还有另一种解法,因为波具有空间周期性,当波向右传播时,在0.2s内,传播的距离应为:

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则传播速度为:

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当波向左传播时,在0.2s内,传播的距离为:

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则传播速度为:

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【答案】

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7.【解析】由图乙得小滑块做简谐振动的周期:           

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,             得                                          

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在最高点A,有                     

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在最低点B,有                   

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从A到B,滑块机械能守恒,有           

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解得:                                            

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滑块机械能守恒:    

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【答案】(1)   (2)     (3)

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8.【解析】本类型题往往先画出波形图,在波形图上依据题意找出适合题目要求的质点,从而确定该波的波长、周期、波速等,本题可画出如图15示波形图,标出P、Q点,不难求出

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图15

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解答:由题意

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(1)若波由P传至Q,依题意可作出如图16所示波形图,则t=0.6s=  解得T=0.8s

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图 16

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 (2)若波由Q传至P,依题意可作出如图17所示波形图,则t=0.6s=解得T=2.4 s    

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图17

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波速

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(3)若波由Q传至P,则T=2.4 s,依题意可作出如图18所示波形图,从t=0时刻开始,每经过半个周期,P、Q间只有一个质点的位移等于振幅,即 式中n=O,1,2,……

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图18

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【答案】(1)T=0.8s    (2)      (3),P、Q间只有一个质点的位移等于振幅

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9.【解析】对于受迫振动,当驱动力的频率与固有频率相等时将发生共振现象,所以列车的危险速率40 m/s,A正确.为了防止共振现象发生,B正确,由知L增大时,T不变,v变大正确,所以 A、B、D正确.

【答案】ABD

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10.【解析】本实验是一个“控制变量法”的探究性实验,其中第(1)问提供了一个范例,第(2)问研究单摆周期与质量的关系同第(1)一样也应是改变质量,测出其对应的周期,研究周期同质量的关系。

(2)保持摆长不变,改变摆球质量,测出周期; 周期与摆球质量无关。

【答案】(1)“控制变量法”   (2)保持摆长不变,改变摆球质量,测出周期; 周期与摆球质量无关

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11.【解析】由图可知周期为0.8s; ,求得单摆摆动时的机械能E的表达式为BD

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【答案】0.8s   BD

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12.【解析】(1)图略,(2)表如下

质点

P

Q

M

N

到S1的距离

3l

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3.5l

2l

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2.5l

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4.5l

到S2的距离

4l

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2.5l

2l

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1.5l

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4.5l

(3)加强点到两个波源的距离之差为波长的整数倍

【答案】见上

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13.【解析】(1)两单摆的周期差

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(2)由题意知:设长摆振动N次以后,两摆同时同方向通过某位置,则有:

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NT1-NT2=Δt,解得N=8.25.又因为T1=1s,短摆释放8.25-0.165= 8.085 s(填时间)后,两摆恰好第一次同时向左通过平衡位置  

(3) 能更准确地测量微小的时间差,必须使T1、T2测得更准确,故应增加摆长。

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【答案】(1)  (2)8.085 s    (3)应增加摆长

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

八、热学

互动:本考点的命题多集中分子动理论、估算分子数目和大小、热力学两大定律的应用、气体状态参量的意义及与热力学第一定律的综合,还有气体实验定律和气体状态方程的应用及图象表示气体状态的变化过程等知识点上,多以选择题和填空题的形式出现;对热学前面知识的考查往往在一题中容纳更多的知识点,把热学知识综合在一起进行考查,多以选择题和填空题的形式出现;对后者的考查多以计算题的形式出现,着重考查热学状态方和的应用.《物理课程新标准》在课程性质中指出:“高中物理课程有助于学生继续学习基本的物理知识与技能,增强创新意识和实践能力,发展探索自然、理解自然的兴趣与热情”. 近两年来热学考题中还涌现了许多对热现象的自主学习和创新能力考查的新情景试题.同时,本考点还可以与生活、生产的实际相联来考查热学知识在实际中的应用.

预测2009年高考热学命题方向为:(1)分子动理论要点,分子力、分子大小、质量、数目估算;(2)内能的变化及改变内能的物理过程以及气体压强的决定因素;(3)理想气体状态方程和用图表示气体状态的变化;(4)热现象实验与探索过程的方法;(5)以科技前沿、社会热点及与生活生产联系的问题为背景来考查热学知识在实际中的应用

 

 

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1.(海南省民族中学2009届高三月考试卷.物理.3)如图10所示,导热性能良好的气缸内用活塞封闭一定质量的空气,气缸固定不动,外界温度恒定。一条细线左端连接在活塞上,另一端跨过定滑轮后连接在一个小桶上,开始时活塞静止。现在不断向小桶中添加细沙,使活塞缓慢向右移动(活塞始终未被拉出气缸)。忽略气             

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体分子间相互作用,则在活塞移动过程中,下列说法正确的是(  )

A.气缸内气体的分子平均动能变小  B.气缸内气体的压强变小

C.气缸内气体向外放出热量    D.气缸内气体从外界吸收热   

                                                                    图10

 

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2.(辽宁省锦州市2009届普通高中高三测试卷.物理.6) 一定质量的气体(不计气体分子间的作用力)由状态A变为状态D(如图线所示),这个过程中(     )

A.气体从外界吸收热量,内能增加

B.气体体积增大,单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少

C.气体温度升高,每个气体分子的动能都会增大

D.气体对光的折射率将变小,光在其中的传播速度会增大

 

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3.(浙江东阳中学2009届高三第三次月考卷.理综.18)对一定量的气体, 下列说法正确的是(  )

A.气体的体积是所有气体分子的体积之和

B.气体分子的热运动越剧烈, 气体温度就越高

C.气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的

D.当气体膨胀时,气体分子之间的势能减小,因而气体的内能减少

 

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4.(盐城市2008届第一次调研卷.物理.30)如图11所示的圆柱形容器内用活塞密封一定质量的气体,已知容器横截面积为S,活塞重为G,大气压强为P0 。若活塞固定,密封气体温度升高1℃,需吸收的热量为Q 1 ; 若活塞不固定,且可无摩擦滑动,仍使密封气体温度升高1℃,需吸收的热量为Q 2

(1)Q 1和Q 2哪个大些?气体在定容下的比热容与在定压下的比热容为什么会不同?

(2)求在活塞可自由滑动时,密封气体温度升高1℃,活塞上升的高度h。   图11

 

 

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5.(2008届广东华师附中5月冲刺练习卷.物理.14)(1)关于热现象和热学规律,下列说法中正确的是                   

A.只要知道气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数,就可以算出气体分子的体积

B.悬浮在液体中的固体微粒越小,布朗运动就越明显

C.一定质量的理想气体,保持气体的压强不变,温度越高,体积越大

D.一定温度下,饱和汽的压强是一定的

E.第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律

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F.由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离,液面分子间只有引力,没有斥力,所以液体表面具有收缩的趋势

(2)如图12所示p-V图中,一定质量的理想气体由状态A经过ACB过程至状态B,气体对外做功280J,放出热量410J;气体又从状态B经BDA过程回到状态A,这一过程中气体对外界做功200J.求:

①ACB过程中气体的内能是增加还是减少?变化量是多少?

②BDA过程中气体是吸热还是放热?吸收或放出的热量是多少?              图12

                   

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6.(江苏扬州市2008届第四次调研卷.物理.28)

(1)下列说法中正确的是(    )

A.只要知道水的摩尔质量和水分子的质量,就可以计算出阿伏伽德罗常数

B.悬浮微粒越大,在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多,布朗运动越明显

C.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,分子间作用力先减小后增大;分子势能不断增大

D.温度升高,分子热运动的平均动能一定增大,但并非所有分子的速率都增大

E.一定质量的理想气体经等温压缩后,其压强一定增大

F.内能向机械能转化是有条件的,即环境中必须存在温度差,通过科技创新,我们能够研制出内能全部转化为机械能的热机

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(2)一定质量的理想气体从状态A变化到状态B,再变化到状态C,其状态变化过程的p-V图象如图13所示。已知该气体在状态A时的温度为27℃。则:

①该气体在状态B、C时的温度分别为多少℃?

②该气体从状态A到状态C的过程中内能的变化量是多大?

③该气体从状态A到状态C的过程中是吸热,还是放热?传递的热量是多少? 图13

 

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 7.(汕头市2008年普通高校招生模拟考试卷.物理.31)(1)1821年,德国物理学家塞贝克发现了一种怪现象:如图14所示,把两根铜丝和一根铁丝与灵敏电流计串联成闭合电路,然后把铜铁丝的一个联接点放在盛有冰水混合物的容器里保持低温,另一个联接点放在火焰上加热,升到很高的温度时,发现灵敏电流计的指针发生了偏转,表明闭合电路中产生了电流,这就是温差发电现象。问:这一实验是否违反热力学第二定律?简述这一过程中能的转化情况。                              

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(2)如图15所示,竖直放置的圆筒形注射器,活塞上端接有气压表,                                              图14

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能够方便测出所封闭理想气体的压强.开始时,活塞处于静止状态,此时气体体积为30cm3,气压表读数为1.0×105Pa.若用力向下推动活塞,使活塞缓慢向下移动一段距离,稳定后气压表读数为1.2×105Pa.不计活塞与气缸内壁间的摩擦,环境温度保持不变。

①简要说明活塞移动过程中,被封闭气体的吸放热情况.                

②求活塞移动后气体的体积.                                   图15

 

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8.(江苏省南京市2008届高三质量检测卷.物理.30)某压力锅结构如图16所示,盖好密封锅盖,将压力阀套在出气孔,给压力锅加热,当锅内气体压强达到一定值时,气体就把压力阀顶起。假定在压力阀顶起时,停止加热。

(1)若此时锅内气体的体积为V,摩尔体积为V0,阿伏加德罗常数为NA,写出锅内气体分子数的估算表达式。

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(2)假定在一次放气过程中,锅内气体对压力阀及外界做功1.5J,并向外界释放了2.5J的热量,锅内原有气体的内能如何变化?变化了多少?

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(3)若已知某高压锅的压力阀质量为m=0.1kg,排气孔直径为d=0.3cm,则锅内气体的压强最大可达多少?设压强每增加3.6×103Pa,水的沸点相应增加1℃,则锅内的最高温度可达多高?(外界大气压强p0=1.0×105Pa,取g=10m/s2

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9.(山东省济宁市2009届高三复习第一阶段质量检测卷.

物理.31)某登山运动员在一次攀登珠穆朗玛峰的过程中,

在接近山顶时他裸露在手腕上的防水手表的表盘玻璃突然爆                图16

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裂了.而手表没有受到任何撞击,该手表出厂时给出的参数为:27℃时表内气体压强为1.0Pa(常温下的大气压强值),当内外压强差超过6.0×104Pa时表盘玻璃将爆裂。      当时登山运动员携带的温度计的读数是 一21℃,表内气体体积的变化可忽略不计.

   (1)通过计算判断手表的表盘是向外爆裂还是向内爆裂的?

   (2)当时外界的大气压强为多少?

 

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文本框:  10.(山东省潍坊市2008年高三教学质量检测卷.物理.29)如图17所示,一圆柱形绝热气缸竖直放置,通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞的质量为m,横截面积为S,与容器底部相距h。现通过电热丝缓慢加热气体,当气体吸收热量Q时,活塞上升上h,此时气体的温为T1。已知大气压强为p0,重力加速度为g,不计活塞与气缸的摩擦,求:

(1)气体的压强。

   (2)加热过程中气体的内能增加量。                           图17

(3)现停止对气体加热,同时在活塞上缓慢添加砂粒,当添加砂粒的质量为m0时,活塞恰好回到原来的位置,求此时气体的温度

 

答案:

 

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1.【解析】因温度不变,所以内能不变,活塞缓慢向右移动,体积变大,压强减小,对外界做功,由热力学第一定律必吸收热量,所以选项BD对

【答案】BD

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2.【解析】由于不计气体分子间的作用力,则不考虑分子势能,气体分子的内能即为分子的总动能。由状态A变为状态B时,气体的温度升高,则内能增加,而体积增大,气体对外做功,据热力学第一定律可知,物体需要从外接吸收热量。单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数与两个因素有关:分子数密度和分子的平均速率。气体的体积增大,分子数密度跟体积有关,体积变大,分子数密度减小;温度升高,分子的平均速率增大,故而该选项不能确定。气体温度升高,分子的平均动能增大,但是并非每个分子的动能都增加,选项C错误。由于气体的体积变大,密度减小,气体对光的折射率将变小,光在其中的传播速度会增大,选项D正确。

【答案】AD

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3.【解析】气体分子距离远大于分子大小,所以气体的体积远大于所有气体分子体积之和,A项错;温度是物体分子平均动能的标志,是表示分子热运动剧烈程度的物理量,B项正确;气体压强的微观解释是大量气体分子频繁撞击产生的,C项正确;气体膨胀,说明气体对外做功,但不能确定吸、放热情况,故不能确定内能变化情况,D项错。

【答案】BC

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4.【解析】⑴设密闭气体温度升高1℃,内能的增量为△U,则有

△U=Q1                                               ①

△U=Q2+W                                            ②

对活塞用动能定理得:

W+W大气-Gh=0                                       ③

W大气=-P0Sh                                           ④

W=-W                                                                            

解②③④⑤得:Q2=△U+(P0S+G)h                      ⑥

∴Q1 <Q2                                                                                                                             

由此可见,质量相等的同种气体,在定容和定压两种不同情况下,尽管温度变化相同,但吸收的热量不同,所以同种气体在定容下的热比容与在定压下的热比容不同

⑵解①⑥两式得:

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h=            

【答案】(1)质量相等的同种气体,在定容和定压两种不同情况下,尽管温度变化相同,但吸收的热量不同,所以同种气体在定容下的热比容与在定压下的热比容不同

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    (2)

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5.【解析】1.BCD 

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2.(1)ACB过程内能增加   ACB过程中  W1=-280J,Q1=410J

由热力学第一定律 UB-UA=W1+Q1=130J                     

   气体内能的变化量为130J

(2)BDA过程中气体放热   

 因为一定质量理想气体的内能只是温度的函数,BDA过程中气体内能变化量

  UA-UB=-130J      又因气体对外界做功200J

 由热力学第一定律   UA-UB=W2+Q2

 Q2=-330J           放出热量330J

【答案】(1)BCD   (2)330J

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6.【解析】(1)ADE

(2)①对于理想气体:

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A→B      ∴     

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B→C       ∴ 

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②A→C  由温度相等得:

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⑶A→C的过程中是吸热.吸收的热量

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【答案】(1)ADE   (2)  (3)吸收的热量

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7.【解析】(1)不违反,内能不可能全部转化为电能,而不产生其他影响(2分).产生电能是因为被火焰加热的铜铁丝内能的转化(1分),其内能一部分转化为电能(1分),一部分传递给冰水(1分)

(2)①理想气体温度不变,内能不变,体积减小,外界对气体做功,根据热力学第一定律知,气体放热.   (2分)

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②根据玻意耳定律:     (2分)

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活塞移动后气体的体积为:=25 cm3  

【答案】(1)不违反  (2)25 cm3  

 

(2)根据热力学第一定律   △U=W+Q=-4J  (2分)

锅内气体内能减少,减少了4J   (2分)

(3)当限压阀受到的向上的压力等于限压阀的重力和大气压力的合力时,气体将排出锅外,锅内气体压强不再升高,压强达最大,此时温度最高。

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锅内最大压强为                

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代入数据得  p=2.4×10Pa    (1分)

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此时水的沸点  ℃ 

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【答案】(1) NA    (2)   减少了4J   (3)

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9.【解析】(1)以表内气体为研究对象,初状态的压强为,温度为

    T1=273+27=300K,设末状态的压强为p2,温度为T2=273―21=252K,根据气体状态方程,有

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    解得                                            

    如果手表的表盘玻璃是向内爆裂的,则外界的大气压强至少为

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,大于山脚下的大气压强(即常温下大气压强),这显然是不可能的,所以可判断手表的表盘玻璃是向外爆裂的。

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   (2)当时外界的大气压强为:   

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【答案】(1)手表的表盘玻璃是向外爆裂的 (2)

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10.【解析】(1)取活塞为研究对象,由受力平衡得 …………①

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   (2)气体对外做功 …………②

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    由热力学第一定律得 …………③

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    解得 …………④

   (3)设活塞回到原位置时,气体的温度为T2

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    则 …………⑤

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    由气态方程             …………⑥

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    解得      …………⑦

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 【答案】 (1) (2)  

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(3)

 

目录

 

三、牛顿运动定律

四、曲线运动与万有引力

五、机械能

六、动量

七、振动与波

八、热学

九、电场

十、恒定电流

十一、磁场

十二、电磁感应

十三、交变电流 电磁波

十五、原子物理

 

九、电场

 

预测2009年对电场考查选择题和计算均有:选择题主要检测考生对重要概念的理解和基本规律的运用.重点考查库仑定律、电场、电场强度、电场线、匀强电场、电场强度的叠加、匀强电场中电势差根电场强度的关系、电容器的电容等基本概念、基本规律的综合运用;

计算题仍是以高分值高难度形式出现,重点是考查电场力、电势能、电势差、电势等概念与力学综合。

 

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互动:本考点内容是历年高考试题中的重点之一.查的内容主要集中在两个方面:一是有关对电场本身的认识,即电场、电场强度、电势、电势差、电势能、电场线、等势面;二是电场知识的应用,即带电粒子在匀强电场中的运动、电容器等.电场强度、电势差等基本知识的考查一般以选择题、填空题的形式出现;对于电场中导体和电容器的考查,常以小综合题型出现.带电粒子在电场中运动一类问题,是高考中考查的重点内容之一.其次在力、电综合试题中,多把电场与牛顿运动定律,动能定理,功能关系,运动学知识,电路知识等巧妙地综合起来,考查学生对这些基本知识、基本规律的理解和掌握的情况,应用基本知识分析、解决实际问题的能力。纵观这类题目,所涉及的情景基本相同(无外乎是带电粒子在电场中平衡、加速或偏转),但命题者往往拟定不同的题设条件,多角度提出问题,多层次考查知识和能力.

1.(山东省济宁市2009届高三教学质量检测卷.物理。5)如图11所示,福娃欢欢带正电,福娃贝贝带负电,用导体棒连结的瞬间,就一系列问题两人发生争执,你认为下列说法不正确的是(    )

A.福娃欢欢说,电流计指针偏转,有瞬时电流

B.福娃贝贝说,电流计指针不偏转,无电流

C.福娃欢欢说,最终我们是等势体

D.福娃贝贝说,最终导体棒内的电场强度等于零

 

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2.(江苏扬州市2009届调研试卷.物理。7)如图12所示匀强电场E的区域内,在O点处放置一点电荷+Q,a、b、c、d、e、f为以O点为球心的球面上的点,aecf平面与电场平行,bedf平面与电场垂直,则下列说法中正确的是(D)

A.b、d两点的电场强度相同

B.a点的电势等于f点的电势

C.点电荷+q在球面上任意两点之间移动时,电场力一定做功

D.将点电荷+q在球面上任意两点之间移动,从球面上a点移   图12

动到c点的电势能变化量一             

定最大                          

 

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3.(山东省烟台市2008―2009学年度高三第一学期学段检测卷.物理.7)图13是某同学设计的电容式速度传感器原理图,其中上板为固定极板,下板为待测物体,在两极板间电压恒定的条件下,极板上所带电量Q将随待测物体的上下运动而变化,若Q随时间t的变化关系为Q=(a、b为大于零的常数),其图象如题图14所示,那么                          图13

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图15、图16中反映极板间场强大小E和物体速率v随t变化的图线可能是(   )                                                   

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         图14                      图15                   图16

 

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A.①和③               B.①和④            C.②和③            D.②和④

 

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4.(2009年广东省广州市高三年级调研测试卷.物理.12)空气中的负离子对人的健康极为有益。人工产生负氧离子的方法最常用的是电晕放电法。如图17所示,一排针状负极和环形正极之间加上直流高电压,电压达5000V左右,使空气发生电离,从而产生负氧离子排出,使空气清新化,针状负极与环形正极间距为5mm,且视为匀强电场,电场强度为E,电场对负氧离子的作用力为F,则   (    )

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A.E=103V/m,F=1.6×10-16N

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B.E=106 V/m,F=1.6×10-16N

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C.E=103 V/m,F=1.6×10-13N                              图17

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D.E=106 V/m,F=1.6×10-13N

 

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5.(山东省莱州一中2009届高三上学期期中考试卷.物理.7) 如图18所示,在一点电荷产生的电场中有一条直线MN,,直线上有a、b两点,下列说法中正确的是(   )

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A.a、b两点的场强方向一定相同

B.a、b两点的场强大小一定相等

C.a、b两点的电势一定不同

D.a、b两点的电势有可能相同

 

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6.(湖南长沙二中2009届高三第一次质量检测试卷.物理.14)如图19所示,两块平行金属板A、B彼此平行放置,板间距离为d,两板分别带有等量异种电荷,且A板带正电,两板中间有一带负电的油滴P,当两板水平放置时,油滴恰好平衡,若把两板倾斜60°,把油滴从P静止释放,油滴可以打在金属板上,问:(1)油滴将打在哪块金属板上?

  (2)油滴打在金属板上的速率是多少?                       图19

 

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7.(江苏盐城市高三第二次调研卷.物理.16)带等量异种电荷的两平行金属板相距L,板长H,竖直放置,x轴从极板中点O通过,如图20所示。板间匀强电场的场强为E,且带正电的极板接地。将一质量为m、电量为+q的粒子(重力不计)从坐标为x0处释放。

      (1)试从牛顿第二定律出发,证明该带电粒子在极板间运动的过程中,电势能与动能总和保持不变。

(2)为使该粒子从负极板上方边缘的P点射出,须在x0处使该粒子获得竖直向上的初速度v0为多大?                                 图20

 

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8.(广东省中山一中2008―2009学年第一学期高三第一次统测卷.物理.18)电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根通过油滴实验测出的.油滴实验的原理如图21所示,两块水平放置的平行金属板与电源连接,上、下板分别带正、负电荷.油滴从喷雾器喷出后,由于摩擦而带电,油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场中,通过显微镜可以         图21

观察到油滴的运动情况.两金属板间的距离为d,忽略空气对油滴的浮力和阻力.

(1)调节两金属板间的电势差U,当u=U0时,使得某个质量 为ml的油滴恰好做匀速运动.该油滴所带电荷量q为多少?

(2)若油滴进入电场时的速度可以忽略,当两金属板间的电势差u=U时,观察到某个质量为m2的油滴进入电场后做匀加速运动,经过时间t运动到下极板,求此油滴所带电荷量Q.

 

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9.(2009年广东省广州市高三年级调研测试.物理.17)绝缘细绳的一端固定在天花板上,另一端连接着一个带负电的电量为q、质量为m的小球,当空间建立水平方向的匀强电场后,绳稳定处于与竖直方向成θ=600角的位置,如图22所示。(1)求匀强电场的场强E;(2)若细绳长为L,让小球从θ=300的A点释放,王明同学求解小球运动至某点的速度的过程如

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下:据动能定理  -mgL(1―cos300)+qELsin300=  得:

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                                               22

你认为王明同学求的是最低点O还是θ=600的平衡位置处的速度,

正确吗?请详细说明理由或求解过程。

                  

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10.(山东省济南一中2009届高三上学期期中考试卷.物理.17)如图23所示,A、B为两块平行金属板,A板带正电、B板带负电。两板之间存在着匀强电场,两板间距为d、电势差为U,在B板上开有两个间距为L的小孔。C、D为两块同心半圆形金属板,圆心都在贴近B板的O’处,C带正电、D带负电。两板间的距离很近,两板末端的中心线正对着B板上的小孔,两板间的电场强度可认为大小处处相等,方向都指向O’。半圆形金属板两端与B板的间隙可忽略不计。现从正对B板小孔紧靠A板的O处由静止释放一个质量为m、电量为q的带正电微粒(微粒的重力不计),问:              图23

⑴微粒穿过B板小孔时的速度多大;

⑵为了使微粒能在CD板间运动而不碰板,CD板间的电场强度大小应满足什么条件;

⑶从释放微粒开始,经过多长时间微粒会通过半圆形金属板间的最低点P点? 

 

 

 

 

 

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11.(江苏2009届海安如皋高三物理期中联考卷.物理.18)如图24所示,水平放置的平行板电容器,原来两板不带电,上极板接地,它的极板长L = 0.1m,两板间距离 d = 0.4 cm,有一束相同的带电微粒以相同的初速度先后从两板中央平行极板射入,由于重力作用微粒能落到下板上,微粒所带电荷立即转移到下极板且均匀分布在下极板上.设前一微粒落到下极板上时后一微粒才能开始射入两极板间。已知微粒质量为 m = 2×10-6kg,电量q = 1×10-8 C,电容器电容为C =10-6 F,取.求:

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(1)为使第一个微粒的落点范围能在下板中点到紧靠边缘的B点之内,求微粒入射的初速度v0的取值范围;

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(2)若带电微粒以第一问中初速度的最小值入射,则

最多能有多少个带电微粒落到下极板上?

 

                                                                24

 

 

 

 

答案:

 

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1.【解析】带正电荷的福娃欢欢的电势高于带负电荷的福娃贝贝,用导体棒连结的瞬间,电流表指针偏转,有瞬时电流 ,最终达到静电平衡,成为是等势体,导体棒内的电场强度等于零。  

【答案】AC

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2.【解析】b、d两点的合场强方向不同,所以选项A错;a点的电势高于f点的电势,选项B错;若在b、d、e、f上移动电场力不做功,选项C错,将点电荷+q从球面上a点移动到c点的电场力做功最大,所以电势能变化量一定最大,故选项D对.

【答案】D

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3.【解析】由题意可知: 所以E的变化规律与Q的变化规律相似,所以E的图象为②,由k, 所以d=t+a=vt+a,所以是匀速移动,所以速度图象为③,综上所述C正确。

【答案】C

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4.【解析】由公式得,D选项正确。

【答案】D

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5.【解析】因不知道点电荷的位置,所以无法确定a、b两点的场强方向,如点电荷在a、b两点之间时,两点的场强方向就不相同,A错误;若点电荷不在a、b两点间的中间位置,a、b两点的场强大小就一定不相等,B错误;若点电荷在a、b两点间的中间位置,a、b两点就在同一等势面上,C错误,D正确。

【答案】D

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6.【解析】(1)将打在A板上。

   (2)水平放置有Eq=mg。                    

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    把重力分解为平行电场方向和垂直电场方向,则沿电场方向的加速度为:a=g/2,打到板上的时间为:   油滴受到的合力为mg,所以加速度为g,达到板上速度的大小为: www.1010jiajiao.com

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【答案】(1)  将打在A板上    (2)

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7.【解析】(1)在带电粒子运动方向上任取一点,设其坐标为,取接地极板为零势能点。将粒子从O点移到处电场力做正功,,即粒子在x处的电势能为,在处的电势能为

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再由牛顿第二定律①,②,解得③,又④,⑤,,得⑥,即该带电粒子在极板间运动的过程中,电势能与动能总和保持不变,证毕。

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  (2)粒子在竖直向上射出后做类平抛运动。故竖直方向做匀速直线运动,到达P点时有⑦;水平方向做初速度为零的匀加速运动,有⑧,联立解得

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【答案】

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 8.【解析】(1)油滴匀速下落过程中受到的电场力和重力平衡,可见所带电荷为负电荷,即,得                   

(2)油滴加速下落,若油滴带负电,电荷量为Q1,则油滴所受到的电场力方向向上,设此时的加速度大小为a1,由牛顿第二定律得 

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            得.                                

若油滴带正电,电荷量为Q2,则油滴所受到的电场力方向向下,设此时的加速度大小为a2,由牛顿第二定律得

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                     即。                           

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【答案】(1)     (2)

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9.【解析】(1)小球在θ=600角处处于平衡,则Eq=mgtanθ  

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    方向水平向左                                 

(2)王明同学的求解不正确                                 

因为小球在θ=600处处于平衡,因此小球从θ=300的A点释放,它不会往A点的左边运动,而是以θ=600处为中心、以A点为端点来回摆动,即小球不会运动至最低点O        

王明同学的求解实际上也不是小球运动到θ=600的平衡位置处的速度。 

平衡位置处的速度的正确求解应该是:据动能定理有

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联解得                   

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【答案】(1)    (2)

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10.【解析】(1)设微粒穿过B板小孔时的速度为v,根据动能定理,有

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         解得   

(2)微粒进入半圆形金属板后,电场力提供向心力,有

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           联立⑴、⑵,得        

(3)微粒从释放开始经t1射出B板的小孔,则

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设微粒在半圆形金属板间运动经过t2第一次到达最低点P点,则

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所以从释放微粒开始,经过微粒第一次到达P点

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根据运动的对称性,易知再经过微粒再一次经过P点

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所以经过时间微粒经过P点。

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【答案】(1)    (2)          (3)

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11.【解析】(1)若第1个粒子落到O点,由=v01t1  

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gt12 (1分)    得v012.5 m/s                          

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若落到B点,由L=v02t1gt22得v025 m/s

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2.5 m/s<v0<5 m/s

(2)由L=v01t   得t=4×10-2 s    

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at2     得a=2.5 m/s2      

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由mg-qE=ma,E=  得Q=6×10-6 C   所以=600个

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【答案】(1)2.5 m/s<v0<5 m/s (2)600个

                       

 

 

 

 

 

 

 

 

十、恒定电流

互动:本考点高考主要考查以"电路"为核心的三部分内容:一是以部分电路的欧姆定律为中心,考查直流电路的基本概念、伏安法测电阻、电功和电热等问题;二是以闭合电路的欧姆定律为中心,考查电源的作用、闭合电路的功率分配和能量转化的关系、电路的路端电压与电源电动势和内阴天的关系;三是以电路中的电工仪表的使用为中心,考查电学实验中仪器的选取、电表的读数、实物连接、数据处理和误差分析等问题.尤其是电学知识联系实际的问题和探究实验问题是近几年高考考查的热点.

预测2009年高考对本考点知识的考查,多是通过对电路的分析计算、对电压、电流、电阻等物理量的测量,以考查学生对基本概念、基本定律的理解和掌握。尤其动态直流电路的分析,非纯电阻电路的分析与计算,稳态、动态阻容电路的分析与计算,故障电路的分析与判断,非线性电路的分析与求解,是今高考命题的热点。同时要关注恒定电流中联系实际、联系现代科技的问题;电学实验除掌握伏安法测电阻、测电源有电动势和内阻等基础实验外,要特别注意体现课改理念,考查基本实验方法、过程和技能的探究实验问题.

 

 

 

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1.(山东济南市2009届月考卷.物理.7)如图12左所示是一火警报警器的部分电路示意图,其中R2为半导体热敏材料制成的传感器,其电阻R2随温度t变化的图线如图12右所示。电流表为值班室的显示器,a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时,显示器的电流I和报警器两端的电压U的变化情况是(    )

A.I变大,U变大

B.I变大,U变小                                    

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C.I变小,U变大

D.I变小,U变小          

图12

 

 

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2.(山东德州市2009届质量检测卷.物理.6)日常生活用的电吹风中有电动机和电热丝,电动机带动风叶转动,电热丝给空气加热,得到热风可将头发吹干。没电动机线圈的电阻为R1,它与电热丝的电阻R2相串联,接到直流电源上,电吹风机两端电压为U,通过的电流为I,消耗的电功率为P,则以下选项正确的是(     )

A.IU?P     B.IU=P     C.P? I2(R1+R2)  D.P=I2(R1+R2

 

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3.(广东省中山一中2008―2009学年第一学期高三第一次统测试卷.物理.9)如图13所示电路中,将三个同样规格的灯泡接入电路中,当将滑动变阻器上的滑动头从开始的中点位置向右移动时,三个灯泡消耗功率的变化情况是(    )

A.L1减小             B.L2增大

C.L2减小             D.L3增大                                 图13

 

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4.(海南省海南中学2009届高三月考卷.物理.10)如图14所示的电路,将两个相同的电流表分别改装成A1(0―3A)和A2(0―0.6A)的电流表,把两个电流表并联接入电路中测量电流强度,则下列说法正确的是(     )

A.A1的指针半偏时,A2的指针也半偏

B.A1的指针还没半偏时,A2的指针已经半偏

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C.A1的读数为1A时,A2的读数为0.6A

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D.A1的读数为1A时,干路的电流I为1.2A                        图14

 

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5.(江苏省启东中学2008―2009学年度第一学期月考卷.物理.3)如图15所示,某自动控制车间的技术人员设计了一个简单的报警器电路图,满足下列哪个条件,该报警器将发出报警声(    )

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学科网(Zxxk.Com)A.S1断开,S2闭合       B.S1闭合,S2断开

C.S1、S2都断开         D.S1、S2都闭合

 

 

                                                              图15

 

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6.(广东侨中高三第二次月考卷.物理.12)如图19所示,电路中的电阻R2是光敏电阻,其它电阻的阻值不变。 已知不受光照时,电阻R1∶R2∶R3∶R4=1∶2∶3∶4,电路两端的电压U恒定不变,且左端接电源的正极。若用光照射光敏电阻R2,且逐渐增强照射光的强度至某一值,在此过程中电容器C所带的电荷量的变化情况可能是___________,也可能是______________________。                                          

 

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7.(2009届江苏盐城市高三摸底试题着卷.物理.10)

(1)图20为一正在测量中的多用电表表盘。

①如果是用×10Ω挡测量电阻,则读数为______Ω。

②如果是用直流10mA挡测量电流,则读数为

_____mA。                                                     图17  

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(2)现有一阻值已知的定值电阻、两个开关、若干根导线和一个电压表,要求设计一个能测定某电源内阻的实验电路。(已知电压表内阻很大,电源内阻与定值电阻相差不大),画出实验电路图。

 

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   8.(海南省民族中学2009届高三上学期月考卷.物理.15)用伏安法测定一个待测电阻Rx的阻值(阻值约为200Ω),实验室提供如下器材:

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电池组E   电动势3V,内阻不计

电流表A1  量程0―10mA,内阻约为40Ω-60Ω

电流表A2  量程0―500μA,内阻为1kΩ

滑动变阻器R1,阻值范围0―20Ω,额定电流2A

电阻箱R2,阻值范围0―9999Ω,额定电流1A

电键S、导线若干

  要求实验中应尽可能准确的测量Rx的阻值,请回答下面问题:       图18

上述器材中缺少电压表,需选一只电流表将它改装成电压表进行测量, 请在图18方框中画出测量Rx阻值的电路图,并在图中表明器材代号;

② 实验中将电阻箱R2的阻值调到4000Ω,再调节滑动变阻器R1,两表的示数如图19所示,可读出电流表A1的示数是________mA,电流表A2的示数是_______μA,测得待测电阻Rx的阻值是__________。

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9.(江苏南通市2009届基础调研测试卷.物理.14)用电动势为1.5V、内阻为1.0Ω的干电池5节串联,给一个“6.0V  0.6W”的用电器供电.

(1)求该用电器的额定电流;

(2)若要使该用电器在额定电压下工作,电路中还需要串联一个阻值多大的电阻?

(提示:串联电池组的电动势等于各个电池的电动势之和;串联电池组的内阻等于各个电池内阻之和.)

 

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10.(江苏如皋市2009届高三一轮复习卷.物理.12)如图20所示,电源电动势E=6V,电源内阻不计.定值电阻R1=2.4kΩ、R2=4.8kΩ.

⑴ 若在ab之间接一个C=100μF的电容器,闭合开关S,

电路稳定后,求电容器上所带的电量;

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⑵ 若在ab之间接一个内阻RV = 4.8kΩ的电压表,求电压表的示数.

 

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11.(海南省海南中学2009届高三第四次月考卷.物理.18)图21中电源电动势E=12V,内电阻r=0.5Ω.将一盏额定电压为8V,额定功率为16W的灯泡与一只线圈电阻为0.5Ω的直流电动机并联后和电源相连,灯泡刚好正常发光,通电100min问:

(1)电源提供的能量是多少?

(2)电流对灯泡和电动机所做的功各是多少?                          图21

(3)灯丝和电动机线圈产生的热量各是多少?

(4)电动机的效率为多少?                                           

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12.(广东华南师大附中2008―2009学年高三综合测试.物理16.)如图22所示,电阻,小灯泡上标有“3V,1.5W",电源内阻,滑动变阻器的最大阻值为(大小未知),当触头滑动到最上端时;’安培表的读数为l A,小灯泡恰好正常发光,求:

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(1)滑动变阻器的最大阻值

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    (2)当触头滑动到最下端时,求电源的总功率及输出功率。     图22

 

 

答案:

 

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1.【解析】当传感器R2所在处出现火情时,      

温度升高,R2电阻减小,总电流变大,R1上电压变大,R3电压变小,故电流表示数I变小;路端电压U变小。故D正确。

【答案】D

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2.【解析】由电功率的定义式得IU=P,所以选项B正确;因电吹风中有电动机,有一部公电能转化为机械能,所以选项C也正确。

【答案】BC

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3.【解析】当滑动变阻器上的滑动头从开始的中点位置向右移动时,总电阻减小,总电流增大,所以选项D正确;L1所在支路电阻增大,电流减小,所以选项A对;同理选项D也正确

【答案】ABD

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4.【解析】因为A1(0―3A)和A2(0―0.6A)是由两个相同电流表改装而来的,只不过是它们并联的电阻不同,电压相等,所以通过它们的电流也相同,所以选项A正确;A1的读数为1A时,A2的读数为0.2A,所以通过干路的电流I为1.2A,故选项D正确。

【答案】AD

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5.【解析】当 S1闭合,S2断开,该报警器将发出警报声,所以选项B正确

【答案】B

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6.【解析】在直流电路中电容相当于断路,R1与R2串联,R3与R4串联,两部分再并联。电路中在R1、R2上的电压降与在R3、R4上的电压降相等,即U1+U2=U3+U4,且U1∶U2=R1∶R2,U3∶U4=R3∶R4,所以不用光照射时电容器上极板的电势高于下极板的电势。当用光照射时,光敏电阻R2的阻值减小,此时电容器上极板的电势可能仍高于下极板的电势,但电势差减小,所以,电容C的电荷量可能会减小。随照射光的强度的增加,当光敏电阻的阻值减小到一定值后,电势差减小到零。照射光再增强时电容器下极板的电势将高于上极板,此时电容器上极板先带正电,后来带负电。即电容器上的电荷先被中和,后再充电,电容C的电荷量的变化情况也可能是先减小后增大。

【答案】减小;先减小后增大

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7.【解析】(1)欧姆档在最上面的一排数据读取,读数为22×10Ω=220Ω;电流档测量读取中间的三排数据的最底下一排数据,读数为3.9mA;              

(2)设计电路如图所示

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【答案】 (1)1220Ω    23.9 mA                                  

     (2)见图

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8.【解析】(1)电路如图所示  电流表改装成电压表,

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串联电阻(电阻箱)可以完成。由于电流的表A1的内

阻相对待测电阻Rx很小,且大小不确定,采用电流表

外接法。滑动变阻器R1的最大阻值很小,电压的调

节能力有限,采用分压式接法。

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(2)6.4mA ;240μA;195Ω

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由图可知,电流表A1的示数是6.4mA ,电流表

A2的示数是240μA。              

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测得待测电阻=195Ω。

【答案】(1)串联电阻(电阻箱)可以完成;(2)见图24   (3)195Ω

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9.【解析】(1)额定电流                              解得                       

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(2)设5节电池串联,总电动势为E,总内阻为r;串联的电阻阻值为R,其两端电压为U,则                    又                                                     

代入数据解得  R=10Ω                                                      

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【答案】(1)  (2)R=10Ω

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10.【解析】⑴设电容器上的电压为Uc.    

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电容器的带电量 解得: Q=4×104C    

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⑵设电压表与R2并联后电阻为R                     

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则电压表上的电压为:  解得:=3V   

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【答案】(1)Q=4×104C   (2)=3V

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11.【解析】(1)灯泡两端电压等于电源端电压,且U=ε-Ir,则总电流I=8A,

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   电源提供的能量:E=Iεt=8×12×100×60=5.76×105J.                     

(2)通过灯泡的电流I1=16/8=2A,电流对灯泡所做的功

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   W1=Pt=16×100×60=0.96×105J

通过电动机的电流I2=8-2=6A,

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电流对电动机所做的功W2= I2Ut=6×8×600=2.88×105J

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(3)灯丝产生的热量Q1=W1=0.96×105J,

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电动机线圈产生的热量Q2=I22r’t=62×0.5×600=0.108×105J

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(4)电动机的效率:η=%=96.3%

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【答案】(1)5.76×105J    (2)2.88×105J       (3)0.108×105J     (4)96.3%

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12.【解析】(1)当触头滑动到最上端时,流过小灯泡的电流为:

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  流过滑动变阻嚣的电者呐:   故:

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(2)电源电动势为:  

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当触头,滑动到最下端时,滑动交阻嚣和小灯泡均被短路.电路中总电流为:

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      故电源的总功率为:

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输出功率为: 

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【答案】(1)     (2)

 

十一、磁场

历年高考对本考点知识的考查覆盖面大,几乎每个知识点都考查到。特别是左手定则的运用和带电粒子在磁场中的运动更是两个命题频率最高的知识点.带电粒子在磁场中的运动考题一般运动情景复杂、综合性强,多以把场的性质、运动学规律、牛顿运动定律、功能关系及交变电流等有机结合的计算题出现,难度中等偏上,对考生的空间想象能力、物理过程和运动规律的综合分析能力及用数学方法解决物理问题的能力要求较高。从近两年高考看,涉及本考点的命题常以构思新颖、高难度的压轴题形式出现,在复习中要高度重视。特别是带电粒子在复合场中的运动问题在历年高考中出现频率高,难度大,经常通过变换过程情景、翻新陈题面貌、突出动态变化的手法,结合社会、生产、科技实际来着重考查综合分析能力、知识迁移和创新应用能力。情景新颖、数理结合、联系实际将是本考点今年高考命题的特点。

预测2009年高考本考点还会以选项题和计算题两种形式出现,若是选项题一般考查对磁感应强度、磁感线、安培力和洛仑兹力这些概念的理解,以及安培定则和左手定则的运用;若是计算题主要考查安培力大小的计算,以及带电粒子在磁场中受到洛伦兹力和带电粒子在磁场中的圆周运动的分析判断和计算,尤其是带电粒子在电场、磁场中的运动问题对学生的空间想象能力、分析综合能力、应用数学知识处理物理问题的能力有较高的要求,仍是本考点的重点内容,有可能成为试卷的压轴题。由于本考点知识与现代科技密切相关,在近代物理实验中有重大意义,因此考题还可能以科学技术的具体问题为背景,考查学生运用知识解决实际问题的能力和建模能力.

 

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1.(河北省衡水中学2009届高三上学期第四次调研考卷.物理.11)如图12所示,三根通电长直导线P、Q、R互相平行,通过正三角形的三个顶点,三条导线通入大小相等,方向垂直纸面向高考资源网版权所有里的电流;通电直导线产生磁场的磁感应强度B=KI/r,I为通电导线的电流强度,r为距通电导线的垂直距离,K为常数;则R受到的磁场力的方向是( )

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A 垂直R,指向y轴负方向

B垂直R,指向y轴正方向

C垂直R,指向x轴正方向

D垂直R,指向x轴负方向                                          图12

 

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2.(南京市2009年高三总复习试卷.物理.9)电视显像管上的图像是电子束打在荧光屏的荧光点上产生的。为了获得清晰的图像电子束应该准确地打在相应的荧光点上。电子束飞行过程中受到地磁场的作用,会发生我们所不希望的偏转。关于从电子枪射出后自西向东飞向荧光屏的过程中电子由于受到地磁场的作用的运动情况(重力不计)正确的是

A.电子受到一个与速度方向垂直的恒力

    B.电子在竖直平面内做匀变速曲线运动

C.电子向荧光屏运动的过程中速率不发生改变

D.电子在竖直平面内的运动轨迹是圆周

 

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3.(广东惠州市2009届高三第三次调研考试卷.物理.9)磁流体发电是一项新兴技术.它可以把气体的内能直接转化为电能.如图13是它的示意图。平行金属板A、B之间有一个很强的匀强磁场,磁感应强度为B.将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大世正、负带电粒子)垂直于 B的方向喷入磁场,每个离子的速度为v,电荷量大小为q,A、B两扳间距为d,稳定时下列说法中正确的是(  )

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    A图中A板是电源的正极    B图中B板是电源的正极                  

C电源的电动势为Bvd       D.电源的电动势为Bvq          图13

 

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4.(2009年苏、锡、常、镇四市调考卷.物理.7)某制药厂的污水处理站的管道中安装了如图14所示的流量计,该装置由绝缘材料制成,长、宽、高分别为a、b、c,左右两端开口,在垂直于上下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场,在前后两个面的内侧固定有金属板作为电极,当含有大量正负离子(其重力不计)的污水充满管口从左向右流经该装置时,利用电压表所显示的两个电极间的电压U,就可测出污水流量Q(单位时间内流出的污水体积).则下列说法正确的是(  )

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A.后表面的电势一定高于前表面的电势,与正负哪种离子多少无关

B.若污水中正负离子数相同,则前后表面的电势差为零

C.流量Q越大,两个电极间的电压U越大                 图14

D.污水中离子数越多,两个电极间的电压U越大

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5.(江苏温州市十校联合体2009届期中联考卷.物理.7)回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒,两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中,如图15所示,要增大带电粒子射出时的动能,则下列说法中正确的是(    )           图15

A.增大磁场的磁感应强度       B.增大匀强电场间的加速电压

C.增大D形金属盒的半径       D.减小狭缝间的距离

 

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6.(海南省民族中学2009届高三上学期月考卷.物理.10)如图16

所示,光滑半圆形轨道与光滑斜面轨道在B处与圆孤相连,将整个装

置置于水平向外的匀强磁场中,有一带正电小球从A静止释放,且能

沿轨道前进,并恰能通过圆弧最高点,现若撤去磁场,使球仍能恰好

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通过圆环最高点C,释放高度H′与原释放高度H的关系是(   )               

    A.H′=H            B. H′<H

    C. H′>H           D.不能确定                                         

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文本框: 图16

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7.(广东省中山一中2008―2009学年第一学期高三第一次统测卷.物理.18)如图17所示,空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场,左侧匀强电场的场强大小为E、方向水平向右,其宽度为L;中间区域匀强磁场的磁感强度大小为B、方向垂直纸面向外;右侧匀强磁场的磁感强度大小也为B、方向垂直纸面向里.一个带正电的粒子(质量m,电量q,不计重力)从电场左边缘a点由静止开始运动,穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后,又回到了a点,然后重复上述运动过程.求:                                           图17

(1)中间磁场区域的宽度d.                                          

(2)带电粒子从a点开始运动到第一次回到a点时所用的时间t.

 

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8.(2009届广东省新洲中学高三摸底考试试卷.物理.20)在如图18所示,x轴上方有一匀强磁场,磁感应强度的方向垂直于纸面向里,大小为B,x轴下方有一匀强电场,电场强度的大小为E,方向与y轴的夹角θ为450且斜向上方. 现有一质量为m电量为q的正离子,以速度v0由y轴上的A点沿y轴正方向射入磁场,该离子在磁场中运动一段时间后从x轴上的C点进入电场区域,该离子经C点时的速度方向与x轴夹角为450. 不计离子的重力,设磁场区域和电场区域足够大. 求:

(1)C点的坐标;

(2)离子从A点出发到第三次穿越x轴时的运动时间;                        

(3)离子第四次穿越x轴时速度的大小及速度方向与电场方向的夹角。      

                                                                 图18

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9.(淮安、连云港、宿迁、徐州四市2008第三次调研卷.物理.17)如图19所示,空间某平面内有一条折线是磁场的分界线,在折线的两侧分布着方向相反、与平面垂直的匀强磁场,磁感应强度大小都为B。折线的顶角∠A=90°,P、Q是折线上的两点, AP=AQ=L。现有一质量为m、电荷量为q的带负电微粒从P点沿PQ方向射出,不计微粒的重力。

(1)若P、Q间外加一与磁场方向垂直的匀强电场,能使速度为v0射出的微粒沿PQ直线运动到Q点,则场强为多大?

(2)撤去电场,为使微粒从P点射出后,途经折线的顶点A而到达Q点,求初速度v应满足什么条件?

(3)求第(2)中微粒从P点到达Q点所用的时间。            

 

 

图19

 

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10.(江苏徐州市2009届第一次质检测卷.物理.17)如图20所示,粒子源S可以不断地产生质量为m、电荷量为+q的粒子(重力不计)。粒子从O1孔漂进(初速不计)一个水平方向的加速电场,再经小孔O2进入相互正交的匀强电场和匀强磁场区域,电场强度大小为E,磁感应强度大小为B1,方向如图。虚线PQ、MN之间存在着水平向右的匀强磁场,磁感应强度大小为B2(图中未画出)。有一块折成直角的硬质塑料板abc(不带电,宽度很窄,厚度不计)放置在PQ、MN之间(截面图如图),a、c两点恰在分别位于PQ、MN上,ab=bc=L,α= 45°,现使粒子能沿图中虚线O2O3进入PQ、MN之间的区域。

(1) 求加速电压U1

(2)假设粒子与硬质塑料板相碰后,速度大小不变,方向变化遵守光的反射定律.粒子在PQ、MN之间的区域中运动的时间和路程分别是多少?

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图20                                        图21

         

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11.(2009年广州市高三调研测试卷.物理.19)如图21所示,坐标平面的第Ⅰ象限内存在大小为E、方向水平向左的匀强电场,第Ⅱ象限内存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。足够长的挡板MN垂直x轴放置且距原点O的距离为d。一质量为m、带电量为-q的粒子若自距原点O为L的A点以大小为v0,方向沿y轴正方向的速度进入磁场,则粒子恰好到达O点而不进入电场。现该粒子仍从A点进入磁场,但初速度大小为2v0,为使粒子进入电场后能垂直打在挡板上,求粒子(不计重力)在A点第二次进入磁场时:

(1) 其速度方向与x轴正方向之间的夹角。     

(2)粒子到达挡板上时的速度大小及打到挡板MN上的位置到x轴的距离.                                              

 

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12.(广东华南师大附中2008―2009学年高三综合测试卷.物理.17)如图22所示,在x<0且y<0的区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B大小为2×10-4T,在x>且y<0的区域内存在与x轴正方向成45 º角向上方向的匀强电场。已知质量m为1.60×10-27kg的质子从x轴上的M点沿与x轴负方向成45 º角向下垂直射入磁场,结果质子从y轴的N点射出磁场而进入匀强电场,经电场偏转后打到坐标原点O,已知=l=28.2cm。求:

(1)质子从射入匀强磁场到O点所用的时间;

(2)匀强电场的场强大小。

 

 

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13.(广东中山一中2009届高三第二次统测试卷.物理.19)如图23所示,一个质量为m =2.0×10-11kg,电荷量q = +1.0×10-5C的带电微粒(重力忽略不计),从静止开始经U1=100V电压加速后,水平进入两平行金属板间的偏转电场,偏转电场的电压U2=100V。金属板长L=20cm,两板间距d =cm。求:

(1)微粒进入偏转电场时的速度v0大小;

(2)微粒射出偏转电场时的偏转角θ;

(3)若该匀强磁场的宽度为D=10cm,为使微粒不

会由磁场右边射出,该匀强磁场的磁感应强度B至少多大?       图23

   

答案:

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1.【解析】由安培定则判断出P和QR的磁场方向,并求出其合磁场是水平向右,再由左手定则判断出R受到的磁场力垂直R,指向y轴负方向

【答案】A

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2.【解析】 电子在飞行过程中受到地磁场洛仑兹力的作用,洛仑兹力是变力而且不做功,所以电子向荧光屏运动的速率不发生改变;又因为电子在自西向东飞向荧光屏的过程中所受的地磁场感应强度的水平分量可视为定值,故电子在竖直平面内所受洛伦兹力大小不变、方向始终与速度方向垂直,故电子在在竖直平面内的运动轨迹是圆周。

【答案】CD

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3.【解析】根据左手定则判断出,正离子偏向B板,所以B板是电源的正极,因最后离子匀速运动,由平衡条件得,故电源的电动势为Bvd

【答案】BC

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4.【解析】根据左手定则判断出,正离子偏向后表面的电势,所以选项A正确;所以选项C也正确.

【答案】AC

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5.【解析】设D形盒的半径为R,则粒子可能获得的最大动能由qvB=m得Ekm==,由此式得选项AC正确.

【答案】AC

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6.【解析】无磁场时,小球队在C点由重力提供向心力,,临界速度

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从A至C由机械能守恒定律得:,有

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加磁场后,小球在C点受向上的洛仑兹力,向心力减小,

临界速度v减小。洛仑兹力不做功,由A到C机械能守恒

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,所以,故选项C正确。

【答案】C

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7.【解析】(1)电场中加速,由                   

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磁场中偏转,由牛顿第二定律得  

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可见在两磁场区粒子运动半径相同,如图所示,三段圆弧的圆心组成的三角形△O1O2O3是等边三角形,其边长为2r www.1010jiajiao.com                                

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(2)电场中,        中间磁场中,             

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右侧磁场中,             则           

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【答案】(1)    (2)

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8.【解析】(1)磁场中带电粒子在洛仑兹力作用下做圆周运动,故有

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     --------------①

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同时有   -----------②

 

 

 

 

 

 

粒子运动轨迹如图所示,由几何知识知, 

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xC=-(r+rcos450)=,        ------------ ③

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故,C点坐标为(,0)。         ----------- ④

(2)设粒子从A到C的时间为t1,设粒子从A到C的时间为t1,由题意知

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                        ------------ ⑤

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设粒子从进入电场到返回C的时间为t2,其在电场中做匀变速运动,由牛顿第二定律和运动学知识,有                      ------------⑥

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及  ,       ------------⑦

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联立⑥⑦解得       ------------⑧

设粒子再次进入磁场后在磁场中运动的时间为t3,由题意知

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            ------------ ⑨

故而,设粒子从A点到第三次穿越x轴的时间为

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    ------------ ⑩

(3)粒子从第三次过x轴到第四次过x轴的过程是在电场中做类似平抛的运动,即沿着v0的方向(设为x′轴)做匀速运动,即

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     ……①              …………② 

沿着qE的方向(设为y′轴)做初速为0的匀变速运动,即

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    ……③             ……④  

设离子第四次穿越x轴时速度的大小为v,速度方向与电场方向的夹角为α.

由图中几何关系知

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      ……⑤             ……⑥

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       ……⑦

综合上述①②③④⑤⑥⑦得

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        ……⑧            

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【答案】(1)C点坐标为(,0)     (2)       (3)        

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9.【解析】 ⑴由电场力与洛伦兹力平衡得:qE=qv0B得:E=v0B

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⑵根据运动的对称性,微粒能从P点到达Q点,应满足 

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其中x为每次偏转圆弧对应的弦长,偏转圆弧对应的圆心角为

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设圆弧的半径为R,则有2R2=x2,可得:

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由①②③式得:,n =1、2、3、

⑶当n取奇数时,微粒从P到Q过程中圆心角的总和为

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,其中n =1、3、5、……

当n取偶数时,微粒从P到Q过程中圆心角的总和为

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,其中n =2、4、6、……

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【答案】(1)E =v0B  (2)    (3)当n取奇数时,

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当n取偶数时,

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10.【解析】(1)粒子源发出的粒子,进入加速电场被加速,速度为v0,根据能的转化和守恒定律得:                                          

要使粒子能沿图中虚线O2O3进入PQ、MN之间的区域,

则粒子所受到向上的洛伦兹力与向下的电场力大小相等,

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   得到                                        

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将②式代入①式,得                       

(2)粒子从O3以速度v0进入PQ、MN之间的区域,先做匀速直线运动,打到ab板上,以大小为v0的速度垂直于磁场方向运动.粒子将以半径R在垂直于磁场的平面内作匀速圆周运动,转动一周后打到ab板的下部.由于不计板的厚度,所以质子从第一次打到ab板到第二次打到ab板后运动的时间为粒子在磁场运动一周的时间,即一个周期T.

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和运动学公式,得                    

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粒子在磁场中共碰到2块板,做圆周运动所需的时间为           

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粒子进入磁场中,在v0方向的总位移s=2Lsin45°,时间为        

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则t=t1+t2=

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   【答案】 (1)     (2)     

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11.【解析】设速度为v0时进入磁场后做圆周运动的半径为r

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有                 得r==                           

设速度为2v0时进入磁场做圆周运动的半径r′

得r′==L                                         

设其速度方向与x轴正方向之间的夹角为θ                     

由图中的几何关系有:cosθ==                              

得θ=45°或θ=135°                                         

(2)为使粒子进入电场后能垂直打在挡板上,则要求粒子进入电场时速度方向

与x轴正方向平行,如图所示。粒子进入电场后由动能定理有

qEd=mv′2 -m(2v0) 得v′=          

                                                

当θ1=45°时,粒子打到挡板MN上的位置到x轴的距离为

y1=r-r′sin45°=(-1)L                                 

当θ2 =135°时,粒子打到挡板MN上的位置到x轴的距离为

y2= r′+ r′sin45°=(+1)L                                 

【答案】(1)θ=45°或θ=135°    (2)当θ1=45°时,(-1)L;

θ2=135°(+1)L,

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12.【解析】(1)设带电粒子射入磁场时的速度大小为v,由于带电粒子垂直射入匀强磁场带电粒子在磁场中做圆周运动,圆心位于MN中点O′,

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由几何关系可知,轨道半径r=lcos45=0.2(m

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又Bqv =  

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所以

设带电粒子在磁场中运动时间为t1,在电场中运动的时间为t2,总时间为t。

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t1 =      t2 =

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联立解得 t = =2.07×10-4(s)

(2)带电粒子在电场中做类平抛运动,设加速度为a,则:

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lsin45 = at22   a =    解得:E = sin45=1.6(V/m)

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【答案】(1)  2.07×10-4(s)   (2)1.6(V/m)

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13.【解析】(1)微粒在加速电场中由动能定理得:

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 ①        解得v0 = 1.0×104m/s  

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(2)微粒在偏转电场中做类平抛运动,有:    

飞出电场时,速度偏转角的正切为:

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    ②    解得  θ = 30o  

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(3)进入磁场时微粒的速度是:     ③

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轨迹如图所示,由几何关系有:  ④   

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洛伦兹力提供向心力:         ⑤

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由③~⑤联立得:   代入数据解得:B =/5=0.346T    

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所以,为使微粒不会由磁场右边射出,该匀强磁场的磁感应强度B至少为0.346T。

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(B =0.35T照样给分)

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【答案】(1)v0=1.0×104m/s    (2)  θ=30o      (3)B =/5=0.346T

 

目录

 

三、牛顿运动定律

四、曲线运动与万有引力

五、机械能

六、动量

七、振动与波

八、热学

九、电场

十、恒定电流

十一、磁场

十二、电磁感应

十三、交变电流 电磁波

十五、原子物理

 

十二、电磁感应

互动:近年来高考对本考点内容考查命题频率极高的是感应电流的产生条件、方向判定和导体切割磁感线产生的感应电动势的计算,且要求较高.几乎是年年有考;其他像电磁感应现象与磁场、电路和力学、电学、能量及动量等知识相联系的综合题及图像问题在近几年高考中也时有出现;另外,该部分知识与其他学科的综合应用也在高考试题中出现。试题题型全面,选择题、填空题、计算题都可涉及,尤其是难度大、涉及知识点多、综合能力强,多以中档以上题目出现来增加试题的区分度,而选择和填空题多以中档左右的试题出现.

预测2009年的高考基础试题仍是重点考查法拉第电磁感应定律及楞次定律和电路等效问题.综合试题还是涉及到力和运动、动量守恒、能量守恒、电路分析、安培力等力学和电学知识.主要的类型有滑轨类问题、线圈穿越有界磁场的问题、电磁感应图象的问题等.此除日光灯原理、磁悬浮原理、电磁阻尼、超导技术这些在实际中有广泛的应用问题也要引起重视.

 

 

 

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十四、光学

文本框: 电源1.(江苏省启东中学2008―2009学年度第一学期月考卷.物理.7)绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上,铁芯上套着一个铝环,线圈与电源、电键相连,如图12所示.线圈上端与电源正极相连,闭合电键的瞬间,铝环向上跳起.若保持电键闭合,则 (   )

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A.铝环不断升高  B.铝环停留在某一高度

C.铝环跳起到某一高度后将回落

D.如果电源的正、负极对调,观察到的现象不变             图12

 

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2.(广东惠州市2009届高三第三次调研考试卷.物理.10)如图13所示,矩形闭台线圈放置在水平薄板上,有一块蹄形磁铁如图所示置于平板的正下方(磁极间距略大于矩形线圈的宽度 )当磁铁匀速向右通过线圈时,线圈仍静止不动,那么线圈受到薄扳的摩擦力方向和线圈中产生感应电流的方向(从上向下看)是(  )

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A摩擦力方向一直向左

B摩擦力方向先向左、后向或右

C.感应电流的方向顺时针→逆时针→逆时针→顺时针

D.感应电流的方向顺时针→逆时针

                     图13

 

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3.(山东省济南一中2009届高三上学期期中考试卷.理综.19)如图14所示,A为水平放置的橡胶圆盘,在其侧面带有负电荷─Q,在A正上方用丝线悬挂一个金属圆环B(丝线未画出),使B的环面在水平面上与圆盘平行,其轴线与橡胶盘A的轴线O1O2重合。现使橡胶盘A由静止开始绕其轴线O1O2按图中箭头方向加速转动,则(   )

A.金属圆环B有扩大半径的趋势,丝线受到拉力增大

B.金属圆环B有缩小半径的趋势,丝线受到拉力减小

C.金属圆环B有扩大半径的趋势,丝线受到拉力减小

D.金属圆环B有缩小半径的趋势,丝线受到拉力增大

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4.(山东省宁津一中2009届高三测试卷.物理.7)如图15所示,

一矩形线框竖直向上进入有水平边界的匀强磁场,磁场方向垂直纸

面向里,线框在磁场中运动时只受重力和磁场力,线框平面始终与

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磁场方向垂直。向上经过图中1、2、3位置时的速率按时间依次为v1、v2、v3,向下经过图中2、1位置时的速率按时间依次为v4、v5,下列说法中一定正确的是(    )

       A.v1>v2      B.v2=v3   C.v2=v4       D.v4<v5

 

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5.(广东省华南师大附中2009届高三综合测试卷.物理.10)如图16所示,两光滑平行导轨水平放置在匀强磁场中,磁场垂直导轨所在平面,金属棒可沿导轨自由滑动.导轨一端连接一个定值电阻R,导轨电阻可忽略不计.现将金属棒沿导轨由

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静止向右拉.若保持拉力恒定,当速度为时,加速度为,最终

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以速度做匀速运动;若保持拉力的功率恒定,当速度为时,

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加速度为,最终也以速度做匀速运动,则(   )

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A.             B.            C.            D.        图16

 

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6.(海南省民族中学2009届高三阶段考试卷.物理.9)如图

17所示,平行导轨水平放置,匀强磁场的方向垂直于导轨平面,

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两金属棒和轨道组成闭合电路,用水平恒力F向右拉,

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使分别以的速度向右匀速运动,若棒与轨道间

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的滑动摩擦力为,则回路中感应电流的功率为(    )                图17

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A.                  B.     C.               D.

 

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7.(江苏淮安、连云港、宿迁、徐州四市2008年第三次调研卷.物理.15)如图18所示,足够长的光滑平行金属导轨cd和ef,水平放置且相距L,在其左端各固定一个半径为r的四分之三金属光滑圆环,两圆环面平行且竖直。在水平导轨和圆环上各有一根与导轨垂直的金属杆,两金属杆与水平导轨、金属圆环形成闭合回路,两金属杆质量均为m,电阻均为R,其余电阻不计。整个装置放在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中。当用水平向右的恒力F=mg拉细杆a,达到匀速运动时,杆b恰好静止在圆环上某处,试求:

(1)杆a做匀速运动时,回路中的感应电流;

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(2)杆a做匀速运动时的速度;

(3)杆b静止的位置距圆环最低点的高度。     

 

 

 

 图18

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8.(南京市2008届4月高三调研考卷.物理.14)如图19所示,竖直放置的光滑平行金属导轨MN、PQ相距L,在M点和P点间接一个阻值为R的电阻,在两导轨间 OO1O1′O′ 矩形区域内有垂直导轨平面向里、宽为d的匀强磁场,磁感应强度为B.一质量为m,电阻为r的导体棒ab垂直搁在导轨上,与磁场上边边界相距d0.现使ab棒由静止开始释放,棒ab在离开磁场前已经做匀速直线运动(棒ab与导轨始终保持良好的电接触且下落过程中始终保持水平,导轨电阻不计).求:

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(1)棒ab在离开磁场下边界时的速度;

(2)棒ab在通过磁场区的过程中产生的焦耳热;        

(3)试分析讨论ab棒在磁场中可能出现的运动情况。

 

 

图19                                                               

 

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9.(渐江东阳中学2009届高三月考试题.理综.23)如图20甲所示的轮轴,它可以绕垂直于纸面的光滑固定水平轴O转动.轮上绕有轻质柔软细线,线的一端系一重物,另一端系一质量为的金属杆.在竖直平面内有间距为L的足够长的平行金属导轨PO、EF,在QF之间连接有阻值为R的电阻,其余电阻不计.磁感应强度为B的匀强磁场与导轨平面垂直.开始时金属杆置于导轨下端,将重物由静止释放,重物最终能匀速下降.运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好,忽略所有摩擦。

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(1)若重物的质量为M,则重物匀速下降的速度为多大?       图20

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(2)对一定的磁感应强度B,重物的质量M取不同的值,测出相应的重物做匀速运动时的速度,可得出实验图线.图20乙中画出了磁感应强度分别为时的两条实验图线,试根据实验结果计算的比值。

 

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10.(江苏南通四县市2008届高三联考卷.物理.19)如图21所示,两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L,导轨平面与水平面夹角α=30°,导轨电阻不计.磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面向上,长为L的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨电接触良好,金属棒的质量为m、电阻为R.两金属导轨的上端连接右端电路,灯泡的电阻RL=4R,定值电阻R1=2R,电阻箱电阻调到使R2=12R,重力加速度为g,现将金属棒由静止释放,试求:

(1)金属棒下滑的最大速度为多大?

(2)R2为何值时,其消耗的功率最大?消耗的最大功率为多少?

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                                                 图21

 

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11.(2009届广东省新洲中学高三摸底考试试卷.物理.18)如图22甲所示,水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置,间距d=0.5 m,电阻不计,左端通过导线与阻值R =2 W的电阻连接,右端通过导线与阻值RL =4 W的小灯泡L连接.在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场,CE长l =2 m,有一阻值r =2 W的金属棒PQ放置在靠近磁场边界CD处.CDEF区域内磁场的磁感应强度B随时间变化如图22乙所示.在t=0至t=4s内,金属棒PQ保持静止,在t=4s时使金属棒PQ以某一速度进入磁场区域并保持匀速运动.已知从t=0开始到金属棒运动到磁场边界EF处的整个过程中,小灯泡的亮度没有发生变化,求:

(1)通过小灯泡的电流.

(2)金属棒PQ在磁场区域中运动的速度大小.

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图22

 

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12.(广东惠州市2009届高三第三次调研考试卷.物理.17)两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图23所示放置,它们各有一边在同一水平面内,另一边直于水平面。质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路,

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杆与水平和竖直导轨之间有相同的动摩擦因数,导

轨电阻不计,回路总电阻为2R。整个装置处于磁感

应强度大小为B,方向竖直向上的匀强磁场中。当

ab杆在平行于水平导轨的拉力作用下沿导轨匀速

运动时,cd杆也正好以某一速度向下做匀速运动。

设运动过程中金属细杆ab、cd与导轨接触良好,                 图23

重力加速度为g。求:

    (1)ab杆匀速运动的速度v1

    (2)ab杆所受拉力F;

    (3)若测得cd杆匀速运动的速度为v2,则在cd杆向下运动路程为h过程中,整个回路

中产生的焦耳热为多少?

 

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13.(山东省师大附中2009届高三月考卷.物理.19)如图24所示,abcd为质量M=2 kg的导轨,放在光滑绝缘的水平面上,另有一根重量m=0.6 kg的金属棒PQ平行于bc放在水平导轨上,PQ棒左边靠着绝缘的竖直立柱ef(竖直立柱光滑,且固定不动),导轨处于匀强磁场中,磁场以cd为界,左侧的磁场方向竖直向上,右侧的磁场方向水平向右,磁感应强度B大小都为0.8 T.导轨的bc段长L=0.5 m,其电阻r=0.4Ω,金属棒PQ的电阻 R=0.2Ω,其余电阻均可不计.金属棒与导轨间的动摩擦因数=0.2.若在导轨上作用一个方向向左、大小为F=2 N的水平拉力,设导轨足够长,重力加速度g10 m/s2,试求:

(1)导轨运动的最大加速度;

(2)导轨的最大速度;

(3)定性画出回路中感应电流随时间变化的图线。                    图24

 

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14.(山东省青岛市2009届高三上学期期中练习.物理.24.)光滑的平行金属导轨长L=2.0m,两导轨间距离d=0.5m,导轨平面与水平面的夹角为,导轨上端接一阻值为R=0.5的电阻,其余电阻不计,轨道所在空间有垂直轨道平面的匀强磁场,磁感应强度B=1T,如图25所示。有一不计电阻、质量为m=0.5kg的金属棒ab,放在导轨最上端且与导轨垂直。当金属棒ab由静止开始自由下滑到底端脱离轨道的过程中,电阻R上产生的热量为Q=1J,g=10m/s2,则: 

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(1)指出金属棒ab中感应电流的方向。

(2)棒在下滑的过程中达到的最大速度是多少?               

(3)当棒的速度为v=2 m/s时,它的加速度是多大

20080523

                                                             图25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

答案:

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1.【解析】若保持电键闭合,磁通量不变,感应电流消失,所以铝环跳起到某一高度后将回落;正、负极对调,同样磁通量增加,由楞次定律,铝环向上跳起.

【答案】CD

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2.【解析】 是楞次定律可以判断选项AC正确                    

【答案】AC

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3.【解析】橡胶盘A在加速转动时,产生的磁场在不断增加,穿过B的磁通量不断增加,根据楞次定律可知B正确。

【答案】B

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4.【解析】矩形线框向上进入匀强磁场时,受到向下的重力和磁场力,致使速度减小,所

以v1>v2,A正确;进入磁场后上升阶段从位置2到位置3,无磁场力,重力做负功,所以v2>v3,B错误;从位置2上升至最高点后再返回至位置2,无磁场力,重力做功为零,所以v2=v4,C正确;下落离开磁场的过程中,受到向下的重力和向上的磁场力,两个力大小无法确定,所以v4与v5无法比较,D错误。

【答案】AC

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5.【解析】当拉力恒定时,                       

 

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最终以的速度做匀速运动,则,代入的表达式中得

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当功率恒定时,

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最终以的速度做匀速运动,则

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代入的表达式中得

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【答案】C

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6.【解析】对棒受力分析如图所示,从能的转化与守恒角度出发,可推知外力F克服棒所受的摩擦力做功直接将其他形式的能转化为内能,而F克服安培阻力做的功将其他形式的能转化为电能,其功率为P=(F-f)Va,故感应电流做功的 功率也为,C项正确.本题易错选D,实际上它是回路的总电能的一部分。在棒上通过克服做功转化为棒与轨道的内能,功率.这时棒与相当于电动机通过感应电流而运动,把电能通过克服做功转化为内能.电能的另一部分,由电流的热效应转化为电路的内能,电能的另一部分,由电流的热效应转化为电路的内能,其功率为感应电流做功的总功率减去棒上输出的功率,即,故D项所指正是这部分功率而非感应电流做功的总功率.

【答案】C

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7.【解析】⑴匀速时,拉力与安培力平衡,F=BIL

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    得:                        

⑵金属棒a切割磁感线,产生的电动势E=BLv

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    回路电流  联立得:

⑶平衡时,棒和圆心的连线与竖直方向的夹角为θ,

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        得:θ=60°

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【答案】(1)   (2)    (3)

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8.【解析】(1)设ab棒离开磁场边界前做匀速运动的速度为v,产生的电动势为E = BLv…

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电路中电流 I = ……………对ab棒,由平衡条件得 mg-BIL = 0…

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解得 v =

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(2) 由能量守恒定律:mg(d0 + d) = E + mv2

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解得

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(3)设棒刚进入磁场时的速度为v0,由mgd0 = mv02,得v0 =

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棒在磁场中匀速时速度为v = ,则

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1 当v0=v,即d0 = 时,棒进入磁场后做匀速直线运 

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2 当v0 < v,即d0 <时,棒进入磁场后做先加速后匀速直线运动

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3 当v0>v,即d0时,棒进入磁场后做先减速后匀速直线运动

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【答案】(1) (2)  (3)

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9.【解析】(1)匀速下降时,金属杆匀速上升,回路中产生的感应电动势为:

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整体有:

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由以上式子解得:

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(2)由(1)得:                       

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图象可知:

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所以解得:

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【答案】(1)     (2)

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10.【解析】(1)当金属棒匀速下滑时速度最大,设最大速度为vm,达到最大时则有

mgsinθ=F                 F=ILB

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                    其中   R=6R                                          所以      mgsinθ=        解得最大速度                                    

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(2)R2上消耗的功率       其中                                        

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     又                                           

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解以上方程组可得

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时,R2消耗的功率最大          最大功率 

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 【答案】(1)  (2)          

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11.【解析】(1)在t=0至t=4s内,金属棒PQ保持静止,磁场变化导致电路中产生感应电动势.电路为r与R并联,再与RL串联,电路的总电阻

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=5Ω                     ①

此时感应电动势

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=0.5×2×0.5V=0.5V          ②

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通过小灯泡的电流为:0.1A            ③

(2)当棒在磁场区域中运动时,由导体棒切割磁感线产生电动势,电路为R与RL并联,再与r串联,此时电路的总电阻

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=2+Ω=Ω       ④

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由于灯泡中电流不变,所以灯泡的电流IL=0.1A,则流过棒的电流为

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0.3A             ⑤

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电动势                        ⑥

解得棒PQ在磁场区域中v=1m/s                                 

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【答案】(1)    0.1A       (2)运动的速度大小v=1m/s

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12.【解析】(1)ab杆向右运动时,ab杆中产生的感应电动势方向为a→b,大小为E=BLv1,…   耐杆中的感应电流方向为d→c.cd杆受到的安培力方向水平向右

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    安培力大小为①   

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解①、③两式,ab杆匀速运动的速度为

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(2)ab杆所受拉力F=

(3)设cd杆以v2速度向下运动h过程中,ab杆匀速运动了s距离

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    整个回路中产生的焦耳热等于克服安培力所做的功

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试题详情

【答案】(1)   (2)  (3)

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 13.【解析】导轨在外力作用下向左加速运动,由于切割磁感线,在回路中要产生感应电流,导轨的bc边及金属棒PQ均要受到安培力作用PQ棒受到的支持力要随电流的变化而变化,导轨受到PQ棒的摩擦力也要变化,因此导轨的加速度要发生改变.导轨向左切割磁感线时,感应电动势   E=BLv    ①  

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感应电流       ②  

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    ③       导轨受到向右的安培力F 1= BIL,金属棒PQ受到向上的安培力F2= BIL,导轨受到PQ棒对它的摩擦力, 

根据牛顿第二定律,有

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        ④   

(1)当刚拉动导轨时,v=0,由③④式可知I=0时有最大加速度am,即

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m/s2  

(2)随着导轨速度v增大感应电流I增大而加速度a减小,当a=0时,导轨有最大速度vm,从④式可得

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A代入③式,得             

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m/s  

20080523

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t=t1时,v达到最大,I达到2.5 A,电流I随时间t的变化图线如图所示所示.  

【答案】(1)  

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m/s2  

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(2)m/s    (3)如图所示26所示

20080523

(2)棒做加速度逐渐减小的变加速运动,棒到达底端时速度最大,由能量守恒定律得

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   解得   m/s 

(3)当棒的速度为v时,感应电动势  E=Bdv 

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感应电流   棒所受安培力F=BId   

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当棒的速度为v=2 m/s时,F=1 N     由牛顿第二定律得 

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解得棒的加速度  m/s2 

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【答案】(1)由b指向a;(2)m/s;  (3)m/s2

 

 

十三、交变电流 电磁波

互动:本考点是电磁感应的应用和延伸.高考对本章知识的考查主要体现在“三突出”:一是突出考查交变电流的产生过程;二是突出考查交变电流的图象和交变电流的四值;三是突出考查变压器.一般试题难度不大,且多以选择题的形式出现.对于电磁场和电磁波只作一般的了解.本考点知识易与力学和电学知识综合,如带电粒子在加有交变电压的平行金属板间的运动,交变电路的分析与计算等.同时,本考点知识也易与现代科技和信息技术相联系,如“电动自行车”、“磁悬浮列车”等.另外,远距离输电也要引起重视.尤其是不同情况下的有效值计算是高考考查的主要内容;对变压器的原理理解的同时,还要掌握变压器的静态计算和动态分析.

 

预测2009年高考中交变电流考点主要考查:一考查正弦交变电流的产生过程,正弦交变电流的产生过程要做到“情、数、形”三者相统一。“情”就是物理情景,即线圈在磁场中转动的情形;“数”就是用数学表达式表示交变电流的产生过程;“形”就是用图象表示交变电流的产生过程。在这三者中已知其一,便知其二。所以在高考中往往提供其中一种求另两种;二是考查交变电流的四值,交变电流的“四值”即最大值、瞬时值、有效值、平均值。一定要注意的各类值的不同用法,尤其是不同情况下的有效值计算是高考考查的主要内容;三是考查变压器的原理和动态分析;另外带电粒子在交变电场中运动和交变电流中与实际相联系的问题也要引起重视。

 

 

 

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1.(海南省民族中学2009届高三上学期阶段测试卷.物理.8)

如图10甲所示的空间存在一匀强磁场,其方向为垂直于纸面向

里,磁 场的右边界为MN,在MN右侧有一矩形金属线圈abcd,

ab边与MN重合。现使线圈以ab边为轴按图示方向匀速转动,

N

图10甲

 

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2.((2008学年广东越秀区高三摸底调研测试卷。物理.5)某交流发电机中,矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动,产生的感应电动势与时间的关系如图11所示.如果此线圈和一个R=100Ω的电阻构成闭合电路,不计电路的其它电阻,下列说法中正确的是(   )

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A.交变电流的周期为0.04s

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B.电阻R两端的最大电压是100V                     图11

C.交变电流的有效值为1A

D.交变电流的最大值为1A

 

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3.(江苏南通市2008届第三次调研卷.物理.7)某交流发电机给灯泡供电,产生正弦式交变电流的图象如图12所示,下列说法中正确的是(   )

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       A.交变电流的频率为0.02Hz

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B.交变电流的瞬时表达式为

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C.在t=0.01s时,穿过交流发电机线圈的磁通量最大    

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D.若发电机线圈电阻为0.4Ω,则其产生的热功率为5W   图12

 

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4.(江苏淮安、连云港、宿迁、徐州四市2008第三次调研卷.物理.10)今年春节前后,我国部分省市的供电系统由于气候原因遭到严重破坏。为此,某小区启动了临时供电系统,它由备用发电机和副线圈匝数可调的变压器组成,如图13所示,图中R0表示输电线的电阻。滑动触头P置于a处时,用户的用电器恰好正常工作,在下列情况下,要保证用电器仍能正常工作,则 (  )

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A.当发电机输出的电压发生波动使V1示数小于

正常值,用电器不变时,应使滑动触头P向上滑动

B.当发电机输出的电压发生波动使V1示数小于

正常值,用电器不变时,应使滑动触头P向下滑动            图13

C.如果V1示数保持正常值不变,那么当用电器增加时,滑动触头P应向上滑

D.如果V1示数保持正常值不变,那么当用电器增加时,滑动触头P应向下滑

 

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5.(江苏省九名校2008年第二次联考卷.物理.7)某电厂发电机的输出电压稳定,它发出的电先通过电厂附近的升压变压器升压,然后用输电线路把电能输送到远处居民小区附近的降压变压器,经降低电压后输送到用户,设升、降变压器都是理想变压器,那么在用电高峰期,白炽灯不够亮,但电厂输送的总功率增加,这时(     )

A.升压变压器的副线圈的电压变大  B.降压变压器的副线圈的电压变大

C.高压输电线路的电压损失变大    D.用户的负载增多,高压输电线中的电流减小

 

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6.(山东省济南一中2009届高三月考试卷.物理.9)如图14所示,为一理想变压器,K为单刀双掷开关,P为滑动变阻器的滑动触头,U1为加在原线圈两端的电压,I1为原线圈中的电流强度,则(  )

A.保持U1及P的位置不变,K由a合到b时,I1将增大

B.保持U1及P的位置不变,K由b合到a时,R消耗的功率减小

C.保持U1不变,K合在a处,使P上滑,I1将增大

D.保持P的位置不变,K合在a处,若U1增大,I1将增大                 图14

 

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7.(山东省宁津一中2009届高三阶段测试卷.物理.10)一理想变压器的初级线圈为n1=100匝,次级线圈n2=30匝,n3=20匝,一个电阻为48.4Ω的小灯泡接在次级线圈n2与n3上,如图15所示.当初级线圈与e=220sinωt的交流电源连接后,变压器的输入功率是(  )

A.10W     B.20W     C.250W     D.500W                       图15

 

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8.(山东省青岛市2009届高三复习试题.物理.9)在变电站里,经常要用交流电表去监测电网上的强电流,所用的器材叫电流互感器。如图16所示的四个图中,能正确反应其工作原理的是   (    )

 

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9.(湖南郴州市2009届高三调研试题.物理.16)如图17所示,一矩形线圈在匀强磁场中绕OO' 轴匀速转动,磁场方向与转轴垂直.已知线圈匝数n=400,

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电阻r=0.1Ω,长L1=0.05m,宽L2=0.04m,角速度=l00 rad/s,

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磁场的磁感应强度B=0.25T.线圈两端外接电阻R=9.9Ω的用电器

和一个交流电流表(内阻不计),求:

(1)线圈中产生的最大感应电动势.

(2)电流表A的读数.                                      

 图17

(3)用电器上消耗的电功率.

 

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10.(2009届广东省新洲中学高三摸底考试试卷.物理.16)某发电站的输出功率P = 104kW,输出电压U1 = 4kV,通过理想变压器升压后向远处供电.已知输电导线的总电阻为R = 10Ω,输电线路损失的功率为输出功率的4%,求变压器的匝数比.

 

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11. (江苏徐州市2009届复习试卷.物理.17)在远距离输电时,要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个坑口电站,输送的电功率为P=500kW,当使用U=5kV的电压输电时,测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4800度。求:

⑴这时的输电效率η和输电线的总电阻r。

⑵若想使输电效率提高到98%,又不改变输电线,那么电站应使用多高的电压向外输电?

 

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12.(  浙江省2008届高三第一轮复习单元测试题卷.物理.19 )如图19(甲)所示,边长为l和L的矩形线框互相垂直,彼此绝缘,可绕中心轴O1O2转动,将两线框的始端并在一起接到滑环C,末端并在一起接到滑环D,C、D彼此绝缘.通过电刷跟C、D连接.线框处于磁铁和圆柱形铁芯之间的磁场中,磁场边缘中心的张角为45°,如图19(乙)所示(图中的圆表示圆柱形铁芯,它使磁铁和铁芯之间的磁场沿半径方向,如图箭头所示)。不论线框转到磁场中的什么位置,磁场的方向总是沿着线框平面.磁场中长为l的线框边所在处的磁感应强度大小恒为B,设线框的电阻都是r,两个线框以角速度ω逆时针匀速转动,电阻R=2r.

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(1)求线框转到图(乙)位置时感应电动势的大小;

(2)求转动过程中电阻R上的电压最大值;

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(3)从线框进入磁场开始时,作出0~T(T是线框转动周期)时间内通过R的电流iR随时间变化的图象。

 

答案:

 

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1.【解析】线圈转动900后,进入磁场,线圈处于平行磁感线平面,磁通量变化最快,在这个过程中,没有感应电流;线圈再转动900后,线圈处于中性面,磁通量变化最慢,在这个过程中,磁通量增加,感应电动势和感应电流呈余弦规律变化,感应电流由b到a;再转动900后,线圈处于平行磁感线平面,磁通量变化最快,在这个过程中,磁通量减小,感应电流由a到b;再转动,离开磁场,没有感应电流,依次类推。

【答案】D

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2.【解析】由图可知交交变电流的周期为0.04s,所以选项A正确;交变电压的最大值为100V,而电阻R=100Ω,所以交变电流的最大值为1A

【答案】AD

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3.【解析】由图可以求得.交变电流的频率为40Hz,所以选项A错;交变电流的瞬时表达式为,所以选项B错;在t=0.01s时,穿过交流发电机线圈的磁通量为零,所以选项C错;因电流的有效值为2.5A,所以发电机线圈电阻为0.4Ω,则其产生的热功率为5W,故选项D对.

【答案】D

4【解析】V1示数小于正常值时,副线圈的输出电压也要变小,所以滑动触头P向上滑动,即选项A正确;当用电器增加时,副线圈的电流增大,输电线上损失的电压增大,要使电器正常工作,滑动触头P应向上滑,所以选项C正确

【答案】AC

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5.【解析】副线圈的电流增大,输电线上损失的电压增,所以选项C正确

【答案】C

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6.【解析】Ka合到b时,n1减小,由,可知U2增大,P2=随之增大,而P1=P2,又P1=I1U1,从而I1增大,A正确;Kb合到a时,与上述情况相反,P2将减小,B正确;P上滑时,R增大,P2=减小,又P1=P2P1=I1U1,从而I1减小,C错误;U1增大,由可知,U2增大,I2=随之增大,由可知I1也增大,D正确。

【答案】A、B、D正确。

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7.【解析】由于次级两组副线圈的组合连接使得小灯泡回路中两线圈产生的感应电动势方向相反,所以小灯泡的工作电压有效值为:

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因为理想变压器输入功率等于输出功率,故答案应选A.

【答案】A

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8.【解析】电流互感器要把大电流变为小电流,因此原线圈的匝数少,副线圈的匝数多。监测每相的电流必须将原线圈串联在火线中。

【答案】A

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9.【解析】(1)Em=nBSω

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  代人数据得  Em=400×0.25×0.05×0.04×l00 V=20 V 

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(2)Im=                                         

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代人数据得Im=A=2A 

∵是正弦交变电流,所以电流表读数即有效值

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I=A=1.41A   

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(3)p=I2R=×9.9W=19。8W.  

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【答案】(1)  20 V(2)   1.41A       (3)19。8W

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10.  【解析】 发电站的输出电流

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               ①

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    输电线路损失的功率              ②

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    则         ③

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变压器的匝数比

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【答案】

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11. 【解析】⑴如图36所示。由于输送功率为P=500kW,一昼夜输送电能E=Pt=12000度,终点得到的电能E′=7200度,因此效率η=60%。输电线上的电流可由I=P/U计算,为I=100A,而输电线损耗功率可由Pr=I 2r计算,其中Pr=4800/24=200kW,因此可求得r=20Ω。    

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⑵输电线上损耗功率,原来Pr=200kW,现在要求Pr′=10kW ,计算可得输电电压应调节为U′=22.4kV。

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【答案】(1)η=60%      20Ω   (2)22.4kV

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12.【解析】(1)根据磁场分布特点,线框不论转到磁场中哪一位置,切割磁感线的速度始终与磁场方向垂直,故线框转到图示位置时,感应电动势的大小为

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E=2Blv=2Bl=BlLω

(2)线框转动过程中,只能有一个线框进入磁场(作电源),另一个线框与外接电阻R并联后一起作为外电路。

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电源内阻为r,外电路总电阻R=r

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R两端的电压最大值:UR=IR=

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(3)在磁场中,通过R的电流大小相等                                                               图37

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iR=BlLω?                           

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从线框进入磁场开始计时,每隔T/8(线框转动45°)电流发生一次变化,其iR随时间t变化的图象如图20所示。

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【答案】(1)BlLω  (2)   (3)如图37所示

 

 

 

 

 

 

互动:本考点分为光的传播和光的波动性以及光的粒子性三部分,高考对本考点的考查一般以选项题的形式出现,重点放在考查光学一些重要的规律和概念上,注重课本,加强理解;“考课本”、“不回避陈题”是高考对光学命题的特点。 “联系实际、联系生活、联系高科技”已成为高考命题的新趋向;也是这几年光学命题的热点.目前高考中几何光学已淡化了“像”的概念,侧重于“光路”的考查(折射、全反射、棱镜等),一般是考查光线的去向的定性分析和定量计算问题;同时几何光学还常与力学中的直线运动、平抛运动、圆周运动、万有引力定律等相结合命题,考查学生的分析综合能力,估计以后高考试题不会有太大的变化,但会加强对光学的物理规律的理解和对物理现象、物理情景的分析能力的考查。光的波动内容近两年命题频率较高,对光的波动性进行考查,主要是以干涉和衍射以及电磁波谱知识为要点,考查波动光学的一些初步理论、以及建立这些理论的实验基础和一些重要的物理现象;尤其是波动光学近年新增知识点有“双缝干涉的条纹间距与波长的关系”、 “光的偏振现象”、“物质波”、“激光的特性及应用”等也在高考中有所体现.光的粒子性主要考查光电效应规律理解和爱因斯坦光电效应方程的熟练应用.

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十四、光学

预测2009年高考本考点热点内容有:光的反射、反射定律;光的折射、折射定律、折射率、全反射;色散成因及规律;双缝干涉、薄膜干涉;公式△X=λ的含义;光的干涉、衍射、偏振;红外线、紫外线、X射线、γ射线的性质及其应用;光电效应,=W+;对几何光学的考查,以定性和半定量为主,注重对物理规律的理解和对物理现象、物理情景分析能力的考查;平面镜问题和不同色光的折射率、全反射、光导纤维等问题要引起注意.光的本性考点主要是光的波动性、粒子性等知识的考查,与几何光学的综合也是考查重点内容之一,另外近代物理光学的初步理论,以及建立这些理论的实验基础和一些重要物理现象也要引起重视。

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1.(海南省民族中学2009届高三阶段考试卷.物理.9)如图7所示,一细束红蓝复色光垂直与AB边射入直角三棱镜,在AC面上反射和折射分成两束细光束,其中一束细光束为单色光束。若用V1和V2分别表示红、蓝光在三棱镜内的速度,下列判断正确的是(   )

A.V1<V2   单色光束为红色    B.V1<V2   单色光束为蓝色

C.V1>V2   单色光束为红色    D.V1>V2   单色光束为蓝色             图7

 

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2.(2009年安徽高考信息交流试卷.理综.17)如图8所示,PQ是两种透明材料制成的两块相同的直角梯形棱镜,叠合在一起组成一个长方体,一单色光从P的上表面射入,折射光线正好垂直通过两棱镜的界面,已知材料的折射率nP<nQ,射到P上表面的光线与P的上表面的夹角为θ,下列判断正确的是(  )

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       A.光线一定从Q的下表面射出

       B.光线若从Q的下表面射出时,出射光线与下表面的夹角一定等于θ

       C.光线若从Q的下表面射出时,出射光线与下表面的夹角一定大于θ

       D.光线若从Q的下表面射出时,出射光线与下表面的夹角一定小于θ

 

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3.(河北省衡水中学2009届高三调研卷.物理.8)金属中存在着大量的价电子(可理解为原子的最外层电子),价电子在原子核和核外的其他电子产生的电场中运动,电子在金属外部时的电势能比它在金属内部作为价电子时的电势能大,前后两者的电势能差值称为势垒,用符号V表示,价电子就像被关在深度为V的方箱里的粒子,这个方箱叫做势阱,价电子在势阱内运动具有动能,但动能的取值是连续的,价电子处于最高能级时的动能称为费米能,用Ef表示。用红宝石激光器向金属发射频率为ν的光子,具有费米能的电子如果吸收了一个频率为ν的光子而跳出势阱,则     (  )

       A.具有费米能的电子跳出势阱时的动能为Ek=hν-V+Ef

       B.具有费米能的电子跳出势阱时的动能为Ek=hν-V-Ef

       C.若增大激光器的强度,具有费米能的电子跳出势阱时的动能增大

       D.若增大激光器的强度,具有费米能的电子跳出势阱时的动能不变

 

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4.(上海市闸北区2008年4月模拟卷.物理.12)在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹,通过狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹,这两种现象   (        )

(A)都是光的衍射现象;

(B)都是光的干涉现象;

(C)前者是光的干涉现象,后者是光的衍射现象 ;

(D)前者是光的衍射现象,后者是光的干涉现象。

 

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5.(上海市宝山区2008年4月模拟卷.物理.15)在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样,图9中四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是(      )

 

 

 

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                               图9

A.a、c           B.b、c           C.a、d          D.b、d

 

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6.(苏北四市2009届高三调研卷.物理.37)

(1)下列说法中正确的是    (        )

 A.在地面附近有一高速飞过的火箭 ,地面上的人观察到火箭变短了,火箭上的时间进程变慢了;火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化

 B.托马斯•杨通过光的单缝衍射实验,证明了光是一种波

C.在太阳光照射下,水面上油膜出现彩色花纹是光的色散现象

  D.在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由绿光改为红光,则干涉条纹间距变宽

  E.光异纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大

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F.麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波存在,后来由他又用实验证实电磁波的存在

G.次声波是频率低于20 Hz的声波,它比超声波更易发生衍射

(2)如图10所示,有一截面是直角三角形的棱镜ABC,∠A=

30º.它对红光的折射率为n1.对紫光的折射率为n2.在距AC边d处

有一与AC平行的光屏。现有由以上两种色光组成的很细的光束垂

AB边射入棱镜。 若两种光都能从AC面射出,求在光屏MN

上两光点间的距离。

 

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7.(广东省汕头市2008年普通高校招生模拟考试卷.物理.32)如图11所示,一玻璃柱体的横截面为半圆形,细的单色光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心),产生反射光束1和透射光束2,已知玻璃折射率为,当入射角时,求反射光束1和透射光束2之间的夹角多大?                                                              

 

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8.(常州市2008~2009学年度第二学期期中质量调研卷.物

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理.26)如图12所示,一透明球体置于空气中,球半径R=

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10cm,折射率n=.MN是一条通过球心的直线,单色细

光束AB平行于MN射向球体,B为入射点, AB与MN间距

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为5cm,CD为出射光线。                                                  

图11

①补全光路并求出光从B点传到C点的时间;

②求CD与MN所成的角α.(需写出求解过程)

 

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9.(海口市2008年高考调研测试卷.物理.36) 某

校开展研究性学习,某研究小组根据光学知识,设计

了一个测液体折射率的仪器。如图13所示,在一个圆                                 图12

盘上,过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF。在

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半径OA上,垂直盘面插上两枚大头针P1、P2并保持位

置不变。每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中,

而且总使得液面与直径BC相平,EF作为界面的法线,

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而后在图中右上方区域观察P1、P2。同学们通过计算,

预先在圆周EC部分刻好了折射率的值,这样只要根据

P3所插的位置,就可以直接读出液体折射率的值。

①若∠AOF=30°,OP3与OC之间的夹角为45°,

则在P3处刻的折射率应多大?                              图13

②若在同一液体中沿AO方向射入一束白光,最靠近0C边的是哪种颜色的光?增大入射角度,哪种颜色的光在刻度盘上先消失?

 

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10.(江苏省南京市2008届高三质量检测卷.物理.32)如图14所示,玻璃棱镜ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三个直角三棱镜组成。一束频率5.3×1014Hz的单色细光束从AD面入射,在棱镜中的折射光线如图中ab所示,ab与AD面的夹角。已知光在真空中的速度c=3×108m/s,玻璃的折射率n=1.5,求:

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(2)光在棱镜中的波长是多大?

(3)该束光线第一次从CD面出射时的折射角。           

(结果可用三角函数表示)                                           图14

 

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11.(山东省潍坊市2008年高三教学质量检测卷.理综.37) 如图15所示,一束截面为圆形半径为R的平行单色光,垂直射向一玻璃半球的平面,经折射后在屏幕S上形成一个圆形亮区,已知玻璃半球的半径为R,屏幕S到球心的距离为d(d>3R),不考虑光的干涉和衍射,玻璃对该光的折射率为n,求屏幕上被照亮区域的半径。

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12.(广东省华南师大附中2009届高三综合测试卷.物

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理.23)如图16所示,阴极K用极限波长λ0=0.66μm的金属

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铯制成,用波长λ=0.50μm的绿光照射阴极K,调整两个极

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板电压.当A板电压比阴极高出2.5V时,光电流达到饱和,

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电流表示数为0.64μA,求:

(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的

最大初动能。

(2)如果把照射阴极绿光的光强增大为原来的2倍,每        图15

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秒钟阴极发射的光电子和光电子飞出阴极的最大初动能。

                                           

                      

 

 

                                               图16

答案:

 

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1.【解析】 红光折射率小于蓝光折射率,由折射率公式n=c/v知红光在同种介质中的速度较大,即V1>V2; 由全反射公式sinc=1/n知红光折射率小临界角大; 所以蓝光发生全反射时红光依然有折射现象。选C

【答案】C

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2.【解析】由于没有确定几何尺寸,所以光线可能射向Q的右侧面,也可能射向Q的下表面,A错误;当光线射向Q的下表面时,它的入射角与在P中的折射角相等,由于nP<nQ,进入空气中的折射角大于进入P上表面的入射角,那么出射光线与下表面的夹角一定小于θ,B、C错误,D正确。

【答案】D

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3.【解析】由能量守恒可知,A正确,B错误;由光子学说及光电效应的规律可知,C错误,D正确。

【答案】AD

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4.【解析】两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹是薄膜干涉,狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹是单缝衍射

【答案】C

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5.【解析】单缝衍射的条纹是不等间距,中央亮纹又宽又亮

【答案】D

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6.【解析】(1)ADEG

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(2)如图29所示,   

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x=d(tanr2-tanr1)=d

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  【答案】(1)ADEG    (2)d

 

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7.【解析】反射角60°                 ③                  

由折射定律                                                 

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                        ④

解得折射角r = 30°                   ⑤

因此反射光束1和透射光束2之间的夹角

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【答案】

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8.【解析】①连接BC,如图30所示

在B点光线的入射角、折射角分别

标为i、r,

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Sini=5/10=/2, 所以,                             图30

i=45°

由折射率定律:

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在B点有:                            

Sin r=1/2  故:r=30°   BC=2Rcos r     t= BCn/C=2Rncos r/C

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t=(/3) ×10-9s

②由几何关系

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可知        α=30°

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【答案】(1)t=(/3) ×10-9s  (2)α=30°

 

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9.【解析】①P3 应刻的折射率  

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② 最靠近0C边的是紫光;

增大入射角度,紫光在刻度盘上最先消失

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【答案】(1)    (2)紫光在刻度盘上最先消失

(3)该束光线第一次从CD面出射时的折射角。          

(结果可用三角函数表示)

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10.【解析】(1)设光在AD面的入射角、折射角分别为i、r  r=30°

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    根据  

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(2)根据   

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(3)光路如图31所示 

ab光线在AB面的入射角为45°

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设玻璃的临界解为C,则

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sin45°>0.67,因此光线ab在AB面会发生全反射

光线在CD面的入射角r′=r=30°                               图31

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根据 ,光线CD面的出射光线与法线的夹角

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   由折射定律有:          ①

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又由几何关系有:                   ②

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解①②得 

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光线PC离直线AB的距离CD=Rsinα=10cm(1分)

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则距离直线AB10cm的入射光线经折射后能到达B点.

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【答案】(1)    (2)    (3)

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11.【解析】光恰要发生全反射时的临界线射到屏幕S上的

E点到亮区中心O′的距离r,就是所求最大半径,

设临界角为C,如图所示

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     …………①                                      

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    又 …………②

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     …………③

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    解得 …………④

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【答案】

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12.【解析】由光电效应规律可知:当阴极发射的光电子全部达到阳极A时,光电流达到饱和,由电流可知每秒到达阳极的电子数,即每秒发射的电子数.由爱因斯坦光电效应方程可计算最大的初动能,光强加倍,每秒钟发射的光电子数加倍,但入射光频率不变,发射的光电子的最大初动能不变.                                 

(1)光电流达到饱和时,阴极发射的光电子全部到达阳极A,阴极每秒钟发射的光电子的个数

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根据爱因斯坦光电方程,光电子的最大初动能:

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J

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J.

(2)如果照射光的频率不变,光强加倍,根据光电效应实验规律,阴极每秒发射的光电子数

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光电子的最大初动能仍然是J.

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预测2009年高考原子物理命题主要表现在:1.原子物理中物理学史、著名实验和重要的物理理论;2.原子的核式结构、氢原子的跃迁和能级、核反应方程和核能等重点内容;3.以原子物理知识为基础,以高科技背景为素材的联系实际问题有可能出现;4.与带电粒子在电场和磁场中运动综合和与力学中的动量守恒、能量守恒综合的问题要引起注意.

 

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1.(南京市2009年高三总复习试卷.物理.9)月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3()”的化学元素,是热核聚变重要原料。科学家初步估计月球上至少有100万吨氦3,如果相关技术开发成功,将可为地球带来取之不尽的能源。关于“氦3()”与氘核聚变,下列说法中正确的是

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A.核反应方程为

    B.核反应生成物的质量将大于参加反应物质的质量

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    C.氨3()一个核子的结合能大于氦4()一个核子的结合能

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D.氦3()的原子核与一个氘核发生聚变将放出能量

 

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2.(2009年安徽高考信息交流试卷.物理.8)2008年10月12日,安徽芜湖核电有限公司成立,以推进安徽首个核电站建设。关于核电站获取核能的基本核反应方程可能是

(    )

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A.                 B.

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C.    D.

 

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3.(广东省华南师大附中2009届高三综合测试卷.物理.7)一个铍原子核(Be)从最靠近核的K层电子轨道上俘获一个电子后发生衰变,生成一个锂核(),并放出一个不带电的中微子νe(质量不计),人们把这种衰变叫铍核的EC衰变。核反应方程为:Be。已知一个铍原子质量为m1,一个锂原子质量为m2,一个电子质量为me,光速为c,则一个铍原子核发生上述核反应释放的能量为                                (  )

       A.(m1―m2)c2                                         B.(m1+me+m2)c2

       C.(m1+me―m2)c2                                  D.(m2―m1―me)c2

 

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4.(江苏盐城市2008年第二次调研卷.物理.26镭(Ra)是历史上第一个被分离出来的放射性元素,已知能自发地放出α粒子而变成新核Rn,已知的质量为M1=3.7533×1025kg,新核Rn的质量为M2=3.6867×1025kg,α粒子的质量为m=6.6466×1027kg,现有一个静止的核发生α衰变,衰变后α粒子的速度为3.68×105m/s。则:(计算结果保留两位有效数字)

①写出该核反应的方程式。

②此反应过程中放出的能量是多少?

③反应后新核Rn的速度是多大?

 

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5.(江苏省南京市2008届高三质量检测卷.物理.31)一个静止的铀核(原子质量为232.0372u)放出一个α粒子(原子质量为4.0026u)后衰变成钍核(原子质量为228.0287u)。(已知:原子质量单位1u=1.67×10―27kg,1u相当于931MeV)

(1)写出核衰变反应方程;

(2)算出该核衰变反应中释放出的核能;

(3)假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能,则钍核获得的动能有多大?

 

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6.(淮安、连云港、宿迁、徐州四市2008第三次调研卷.物理.27)⑴有以下说法:

A.原子核放出β粒子后,转变成的新核所对应的元素是原来的同位素

B.卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核具有复杂的结构

C.光电效应实验揭示了光的粒子性

D.玻尔在研究原子结构中引进了量子化的观念

E.氢原子从低能级跃迁到高能级要放出光子

F.原子核的比结合能越大,表示原子核越稳定

其中正确的说法是__   _▲____

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⑵静止在匀强磁场中的,放出α粒子,衰变成,衰变后的速度方向与磁场方向垂直。

①写出衰变方程;

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②计算衰变后的轨道半径与α粒子的轨道半径之比。

 

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7.(青岛市2008年质量检测卷.物理―选修3―5某实验室工作人员,用初速为v0=0.09c(c为真空中的光速)的α粒子,轰击静止在匀强磁场中的钠原子核Na,产生了质子。若某次碰撞可看作对心正碰,碰后新核的运动方向与α粒子的初速方向相同,质子的运动方向与新核运动方向相反,它们在垂直于磁场的平面内分别做匀速圆周运动。通过分析轨迹半径,可得出新核与质子的速度大小之比为1:10,已知质子质量为m。

   (1)写出核反应方程;

   (2)求出质子的速度v(结果保留两位有效数字)。

 

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8.(临沂市2008年质量检测卷.物理―物理3―5静止在匀强磁场中的核俘获一个运动方向垂直于磁场,速度大小为7.7×104m/s的中子,若发生核反应后只产生了两个新粒子,其中一个粒子为氦核()。反应前后各粒子在磁场中的运动轨迹如图5所示。核与另一种未知新粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径之比为40:3。则:    图5

   (1)写出此核反应的方程式                                          图5

   (2)求产生的未知新粒子的速度。                    

 

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9.济南市2008年5月质量检测着卷.物理――选修3―5静止的锂核(Li)俘获一个速度为7.7×106m/s的中子,发生核反应后若只产生了两个新粒子,其中一个粒子为氦核(He),它的速度大小是8.0×106m/s,方向与反应前的中子速度方向相同。

   (1)写出此核反应的方程式;

   (2)求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向;

   (3)此反应过程中是否发生了质量亏损,说明依据。

 

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10.(山东省烟台市2008年诊断性测试卷物理―物理3―5两个动能均为1MeV的氘核发生正面碰撞,引起如下反应H+H→H+H,已知:氘核的质量为2.0136u,氚核的质量为3.0156u,氢核的质量为1.0073u,1原子质量单位(u)相当于931.5MeV. 试求

   (1)此核反应中放出的能量△E为多少MeV?

   (2)若放出的能量全部变为新生核的动能,则新生的氢核所具有的动能为多少Mev

 

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文本框:  11.(山东省淄博市2008届模拟卷.物理――选修3―5如图6所示,垂直于纸面向里的匀强磁场的磁感应强度B=0.500T,MN是磁场的左边界。在磁场中的A点有一静止镭核,     

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A距MN的距离OA=1.00m。D是放置在MN边缘的粒子接收器,OD=1.00m。发生放射性衰变,放出某种x粒子后变为一氡,接收器D接收到了沿垂直于                    

MN方向射来的粒子x。已知衰变过程释放的能量全部转化为两新核的动能。

   (1)写出上述过程中的衰变方程(衰变方程必须写出x的具体符号)。图6

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   (2)求该镭核在衰变为氡核和x粒子时释放的能量。(保留三位有效数字,电子电荷量e=1.60×10-19C,1u可近似取1.6×10-27kg)

 

 

答案:

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1.【解析】 “氦”与氘核聚变的核反应时符合质量数与电荷数守恒,且聚变是放能反应。

【答案】AD

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2.【解析】A为α衰变方程,B为聚变方程,C为发现质子的人工核反应方程,D为裂变方

程,现在核电站获取核能的方式为裂变,D正确。

【答案】D

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3.【解析】已知一个铍原子质量为m1,则铍核的质量为m1-4me。一个锂原子质量为m2,则锂核的质量为m1-3me。题述核反应的质量亏损Δm=[(m1-4me)+me]-(m1-3me)=m1―m2,故题述核反应释放的能量为ΔE=Δmc2=(m1―m2)c2,A正确。

【答案】A

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4.【解析】①   (3分)

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 (2分)

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(2分)

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(1分)

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【答案】(1)   (2)     (3)

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5.【解析】(1)  

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(2)质量亏损  △m=0.0059u   

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△E=△mc2=0.0059×931MeV=5.49MeV 

(3)系统动量守恒,钍核和α粒子的动量大小相等,即

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所以钍核获得的动能  

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【答案】(1)    (2)5.49MeV     (3)

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6.【解析】⑴CDF

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⑵①

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②洛伦兹力提供带电粒子在匀强磁场运动的向心力得:由上式得:

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    因的动量等大,所在磁场相同,有:

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即:

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【答案】(1)CDF     (2)   (3)

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7.【解析】(1)He+Na→Mg+H  

   (2)α粒子、新核的质量分别为4m、26m,质子的速率为v,对心正碰,由动量守恒定律得:

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       解出:v=0.23c  

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【答案】(1)He+Na→Mg+H     (2)v=0.23c 

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8.【解析】(1)       2分

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   (2)设中子,氢核()、氘核()的质量分别为m1、m2、m3,速度大小分别为v1、v2、v3,粒子做匀速圆周运动的半径为R,

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………………①

由动量守恒定律得:

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……………………②                                  

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由径迹图象可知反向

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即:

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解得

方向与中子速度方向相反

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【答案】(1)    (2)     

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9.【解析】(1)                                                       

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   (2)用m1、m2和m3分别表示中子()、氦核()和氚核的速度,由动量守恒定律得                                                                                                          

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    代入数值,得

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    即反应后生成的氚核的速度大小为                             

    方向与反应前中子的速度方向相反                                                   

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   (3)反应前的总动能

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    反应后的总动能

    经计算知E2>E1,故可知反应中发生了质量亏损。                           

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【答案】(1)  (2)   (3)E2>E1,故可知反应中发生了质量亏损

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10.【解析】(1)

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   (2)相互作用过程中动量守恒P1=P2

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     …  

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    由能量定恒得  

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11.【解析】(1)

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(2)根据题意可知,a粒子在磁场中做原半径R=1.06m,设a粒子的速度为v1带电量为g,

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质量为m则有

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kg?m/s

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a粒子的动能J

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镭核衰变满足动量守恒,设氡核的质量为M,速度为v2

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氡核能的动能

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镭核衰变时释放的能量J

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【答案】(1)    (2) J

 

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