2012届高考物理第一轮专题复习题271
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一、选择题(本题共10小题,每小题7分,共70分,每小题至少有一个选项正确,把正确选项前的字母填在题后的括号内)1.用均匀导线做成的正方形线框边长为0.2 m ,正方形的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中,如图所示.当磁场以10 T/s 的变化率增强时,线框中a 、b 两点间的电势差是( )A .U ab =0.1 VB .U ab =-0.1 VC .U ab =0.2 VD .U ab =-0.2 V解析:题图中正方形线框的左半部分磁通量变化而产生感应电动势,从而在线框中有感应电流,把左半部分线框看成电源,其电动势为E ,内电阻为r 2,画出等效电路如图所示.则a 、b 两点间的电势差即为电源的路端电压,设l 是边长,且依题意知ΔB Δt =10 T/s.由E =ΔΦΔt 得E =ΔBS Δt =ΔB Δt l 22=10×0.222 V =0.2 V所以U =IR =Er 2+r 2·R =0.2r ×r 2 V =0.1 V由于a 点电势低于b 点电势,故U ab =-0.1 V ,即B 选项正确.答案:B2.如图所示,两块水平放置的金属板间距离为d ,用导线与一个n 匝线圈连接,线圈置于方向竖直向上的磁场B 中.两板间有一个质量为m ,电荷量为+q 的油滴恰好处于平衡状态,则线圈中的磁场B 的变化情况和磁通量变化率分别是( )A .正在增强;ΔΦ/Δt =dmg qB .正在减弱;ΔΦ/Δt =dmg nqC .正在减弱;ΔΦ/Δt =dmg qD .正在增强;ΔΦ/Δt =dmg nq解析:油滴平衡有mg =q U C d ,则U C =mgd q ,电容器上极板必带负电,那么螺线管下端相当于电源正极,由楞次定律知,磁场B 正在减弱,又E =n ΔΦΔt ,U C =E ,可得ΔΦΔt =mgd nq .答案:B3.水平放置的光滑导轨MM ′和NN ′间接有电阻R ,导轨左右区域分别处于不同方向的匀强磁场中,磁场方向如图所示,磁感应强度分别为B 1和B 2,虚线为两区域的分界线,一根金属棒ab 放在导轨上且与其垂直,金属棒与导轨电阻均不计,金属棒在水平向右的恒力F 作用下,经过左、右两区域,已知金属棒在左面区域中恰好做速度为v 的匀速直线运动,则金属棒进入右边区域中,下列说法错误的是( )A.若B2=B1,金属棒所受磁场力方向不变,金属棒仍做匀速运动B.若B2=B1,金属棒所受磁场力方向改变,金属棒先做加速运动,再做匀速运动学。
2012年高考物理第一轮考点及考纲复习题(有答案)2012年高考一轮复习考点及考纲解读(八)恒定电流内容要求说明 64.电流。
欧姆定律。
电阻和电阻定律65.电阻率与温度的关系 66.半导体及其应用。
超导及其应用 67.电阻的串、并联。
串联电路的分压作用。
并联电路的分流作用 68.电功和电功率。
串联、并联电路的功率分配 69.电源的电动势和内电阻。
闭合电路的欧姆定律。
路端电压 70.电流、电压和电阻的测量:电流表、电压表和多用电表的使用。
伏安法测电阻 II I I IIII II II名师解读恒定电流部分是高考必考内容之一,特别是电学实验更是几乎每年必考。
常见题型有选择题、实验题、计算题,其中以实验题居多。
高考考查的重点内容有:欧姆定律,串、并联电路的特点,电功及电热,闭合电路的欧姆定律,电阻的测量(包括电流表、电压表内阻的测量)。
其中含容电路、电路动态变化的分析、功率分配问题是命题率较高的知识点,尤其电阻的测量、测量电源的电动势和内电阻更是连续多年来一直连考不断的热点。
复习时要理解串、并联电路的特点,闭合电路欧姆定律的含义,另外,要密切注意半导体、超导等与生产和生活相结合的新情景问题。
样题解读【样题1】(江都市2011届高三联考)一中学生为即将发射的“神州七号”载人飞船设计了一个可测定竖直方向加速度的装置,其原理可简化如图8-1,连接在竖直弹簧上的重物与滑动变阻器的滑动头连接,该装置在地面上静止时其电压表指针指在表盘中央的零刻度处,在零刻度的两侧分别标上对应的正、负加速度值。
关于这个装置在“神州七号”载人飞船发射、运行和回收过程中示数的判断正确的是 A.飞船在竖直加速升空的过程中,如果电压表的示数为正,则飞船在竖直减速返回地面的过程中,电压表的示数仍为正 B.飞船在竖直加速升空的过程中,如果电压表的示数为正,则飞船在竖直减速返回地面的过程中,电压表的示数为负 C.飞船在近地圆轨道上运行时,电压表的示数为零D.飞船在近地圆轨道上运行时,电压表的示数所对应的加速度应约为9.8m/s2 [分析] 飞船竖直加速升空的过程和竖直减速返回地面的过程中都发生超重现象,弹簧被压缩,变阻器的滑动头向下滑动,所以电压表的示数正负情况相同,A项正确,B项错误;飞船在近地圆轨道上运行时,处于完全失重状态,加速度等于重力加速度,约为9.8m/s2,C项错误,D项正确。
2011高考物理热点预测专题2·牛顿定律及其应用高考预测:从近年来的高考来看,2010年高考中,本专题可能以下列题型出现:1.选择题。
一般可结合“弹簧模型”、牛顿定律等知识,考查考生对加速度和牛顿第二定律的理解。
2.实验题。
近几年本专题实验主要考查加速度的测量及牛顿第二定律,另外“探究加速度与力和质量的关系”的实验有好几年没有列入高考中,而新教材中专门列出一节的内容。
这一重大变化,应引起大家足够的重视。
3.计算题。
牛顿运动定律及其应用历年高考的必考内容。
近年这部分内容的考查更趋向于对考生分析问题、应用知识的能力以及牛顿运动定律与运动学等知识的综合问题。
一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分。
在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确。
全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的或不答的得0分。
)1、一辆汽车恒定的功率牵引下,在平直的公路上由静止出发,在4min的时间里行驶了1800m,在4min末汽车的速度是( )A.等于7.5m/sB.一定小于15m/sC.可能等于15m/sD.可能大于15m/s2、如图所示,有一箱装得很满的土豆,以一定的初速度在动摩擦因数为μ的水平面上做匀减速运动,不计其他外力及空气阻力,则中间一质量为m的土豆A受到其他土豆对它的作用力应是( )A.mg B.mgμC.2-mg1μ+1μmg D.23、同学们在由静止开始向上运动的电梯里,把一测量加速度的小探头固定在一个质量2-20图象(设F为手提拉力,g=9.8 m/s2)中正确的是()4、如图2-21所示,一根轻弹簧竖直直立在水平面上,下端固定。
在弹簧正上方有一个物块从高处自由下落到弹簧上端O ,将弹簧压缩。
当弹簧被压缩了x 0时,物块的速度减小到零。
从物块和弹簧接触开始到物块速度减小到零过程中,物块的加速度大小a 随下降位移大小x 变化的图象,可能是图2-22中的( )5、如图所示,一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧,其左端固定在小车上,右端与一小球相连,设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态,若忽略小球与小车间的摩擦力,则在此段时间内小车可能是( )A.向右做加速运动B.向右做减速运动C.向左做加速运动D.向左做减速运动6、物体A 、B 均静止在同一水平面上,其质量分别为A m 和B m ,与水平面间的动摩擦因数分别为A μ和B μ,现用水平力F 分别拉物体A 、B ,它们的加速度a 与拉力F 的关系图象如图2-24所示,由图象可知( )A .B A m m > B .B A m m <C .B A μμ>D .B A μμ<7、如图2-25所示,质量为2m 的物块A ,与水平地面的摩擦不计,质量为m 的物块B 与地面的摩擦因数为μ,在已知水平推力F 的作用下,A 、B 做加速运动,则A 和B 之间的作用力为( )图2-25A .32mg F μ+ B .322mg F μ+C .323mgF μ+ D .32mg μ8、一条不可伸长的轻绳跨过质量可忽略不计的定滑轮,绳的一端系一质量M=15㎏的重物,重物静止于地面上,有一质量m=10㎏的猴子,从绳的另一端沿绳向上爬如图8所示,不计滑轮摩擦,在重物不离开地面的条件下,猴子向上爬的最大加速度约为( )A 、25m/s ²B 、5m/s ²C 、10m/s ²D 、15 m/s ² 9、一个小孩从滑梯上滑下的运动可看作匀加速直线运动,第一次小孩单独从滑梯上滑下,加速度为α1,第二次小孩抱上一只小狗后再从滑梯上滑下(小狗不与滑梯接触),加速度为α2,则 ( )A .α1=α2B .αl <α2C .αl >α 2D .无法判断αl 与α2的大小10、物体由静止的传送带顶端从静止开始下滑到底端所用时间为t ,若在物体下滑过程中,传送带开始顺时针转动,如图4所示,物体滑到底端所用时间t ˊ,则关于t 和t ˊ的关系一定有( )A .t ˊ>tB . t ˊ=tC .t ˊ< tD .不能确定。
2011高考物理热点预测专题8·直流电路和交流电路高考预测本专题内容主要讨论了恒定电流的产生,电源的作用,电路的组成,电流、电压、功率以及能量转化关系,还有闭合电路欧姆定律、串并联电路等等内容,与实际联系紧密,象超导现象及其在生产、科技方面的应用,该知识点与高科技,日常生活的联系较大,贴近生活. 符合现代高考的对知识应用和能力的考查,本专题的内容在2010年高考中大约占总分的百分之十五左右,以单独命题占多数,也可以与牛顿运动定律、动量和能量、电磁感应相结合,基本题型是以选择题、实验题或计算题出现。
如以选择题出现难度一般不大,若以实验题和计算题出现,则属于较难的题一、选择题(共10小题,在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确。
全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错的或不答的得0分)1.如图1所示,电阻t R 是热敏电阻,电阻R是标准电阻(阻值不随温度变化),现将它们串联在一起,在两端加上恒定的电压U,在室温下,两电阻的阻值相等,当环境温度改变时,有( )A.温度升高时,t R 上电流变小B.温度降低时,t R 上电流变小C.温度降低时,t R 上消耗的电功率变小,温度升高时,t R 上消耗的电功率变大D不论温度升高还是降低,t R 上消耗的电功率都变小2.在生产实际中,有些高压直流电路含有自感系数很大的线圈,当电路中的开关S由闭合到断开时,线圈会产生很高的自感电动势,使开关S处产生电弧,危及操作人员的人身安全,为了避免电弧的产生,可在线圈出并联一个元件,下列方案可行的是( )3.设长度为l 、横截面积为S ,单位体积自由电子数为n 的均匀导体中电流的流动,在导体两端加上电压U ,于是导体中有匀强电场产生,在导体内移动的自由电子(-e )受匀强电场作用而加速.而和做热运动的阳离子碰撞而减速,这样边反复进行边向前移动,可以认为阻碍电子运动的阻力大小与电子移动的平均速度v 成正比,其大小可以表示成kv (k 是常数)。
2012届高考一轮物理复习(人教版)课时训练第五章机械能守恒定律第4讲实验五探究动能定理1.如图5-4-7所示,是某研究性学习小组做探究“橡皮筋做的功和物体速度变化的关系”的实验,图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行的情形,这时,橡皮筋对小车做的功记为W.当我们用2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时,每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放.小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打的纸带测出.图5-4-7除了图中的已给出的实验器材外,还需要的器材有() A.交流电源B.天平C.秒表D.刻度尺答案:AD2.在“探究动能定理”的实验中,某同学是用下面的方法和器材进行实验的:放在长木板上的小车,由静止开始在几条完全相同的橡皮筋的作用下沿木板运动,小车拉动固定在它上面的纸带,纸带穿过打点计时器.关于这一实验,下列说法中正确的是() A.长木板要适当倾斜,以平衡小车运动中受到的阻力B.重复实验时,虽然用到橡皮筋的条数不同,但每次应使橡皮筋拉伸的长度相同C.利用纸带上的点计算小车的速度时,应选用纸带上打点最密集的部分进行计算D.利用纸带上的点计算小车的速度时,应选用纸带上打点最均匀的部分进行计算解析:在本题的实验中,由于小车在运动中受到阻力(摩擦力和纸带的阻力),所以要使长木板适当倾斜,以平衡小车运动过程中受到的阻力,重复实验时,为了使橡皮筋对小车所做的功与它的条数成正比,所以用到橡皮筋的条数虽然不同,但每次应使橡皮筋拉伸的长度相同,利用纸带上的点计算小车的速度时,由于要计算的是小车脱离橡皮筋后匀速运动的速度,所以应选用纸带上打点最均匀的部分进行计算,故A,B,D选项是正确的.答案:ABD3.探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系,实验装置如图5-4-8所示,实验主要过程如下:图5-4-8(1)设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、…;(2)分析打点计时器打出的纸带,求出小车的速度v1、v2、v3…;(3)作出W-v草图;(4)分析W-v图象.如果W-v图象是一条直线,表明W∝v;如果不是直线,可考虑是否存在W∝v2、W∝v3、W∝v等关系.以下关于该实验的说法中正确的是________.A.本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、….所采用的方法是选用同样的橡皮筋,并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致.当用1条橡皮筋进行实验时,橡皮筋对小车做的功为W,用2条、3条、…橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、…实验时,橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W、….B.小车运动中会受到阻力,用补偿的方法,可以使木板适当倾斜.C.某同学在一次实验中,得到一条记录纸带.纸带上打出的点,两端密、中间疏.出现这种情况的原因,可能是没有使木板倾斜或倾角太小.D.根据记录纸带上打出的点,求小车获得的速度的方法,是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算解析:由于选用同样的橡皮筋,并且每次实验中橡皮筋拉伸的长度相同,因此每条橡皮筋对小车做的功都相同,故A正确;小车在运动中受到的阻力,采取平衡摩擦力的方法补偿,让木板固定在有打点计时器的一端适当抬高,使重力的下滑分力与摩擦力平衡,故B正确;纸带上的点两端密、中间疏,说明小车先在橡皮筋拉力作用下加速,后在阻力作用下减速,故C正确;由于橡皮筋松弛后,小车做匀速运动,此时的速度是橡皮筋对小车做功后的最大速度,故求速度应用匀速的那一段的数据,而不应该使用从第一点到最后一点的数据来计算,故D项错,A、B、C正确.答案:ABC4.用图5-4-9甲所示的装置进行探究动能定理的实验,实验时测得小车的质量为m,木板的倾角为θ.实验过程中,选出一条比较清晰的纸带,用直尺测得各点与A点间的距离如图5-4-9乙所示.已知打点计时器打点的周期为T,重力加速度为g,小车与斜面间摩擦可忽略不计.图5-4-9若取BD 段研究小车的动能变化,求动能的变化正确的表达式是 ( )A .mg (d 3-d 1)sin θB .mg (d 3-d 1)C.12m ⎝⎛⎭⎫d 4-d 22T 2 D .md 4(d 4-2d 2)/8T 2 答案:D5.探究能力是进行物理学研究的重要能力之一.物体因绕轴转动而具有的动能叫转动动能,转动动能的大小与物体转动的角速度有关.为了研究某一砂轮的转动动能E k 与角速度ω的关系,某同学采用了下述实验方法进行探索:如图5-4-10所示,先让砂轮由动力带动匀速旋转,测得其角速度ω,然后让砂轮脱离动力,由于克服转轴间 图5-4-10 摩擦力做功,砂轮最后停下,测出砂轮脱离动力到停止转动的圈数n ,通过分析实验数据, 得出结论.经实验测得的几组ω和n 如下表所示:另外已测试砂轮转轴的直径为1 cm ,转轴间的摩擦力为10πN. (1)计算出砂轮每次脱离动力的转动动能,并填入上表中.(2)由上述数据推导出该砂轮的转动动能E k 与角速度ω的关系式为________________. 解析:(1)从脱离动力到最后停止转动,由动能定理得-F f ·n ·πD =0-E k0,即E k0=nF f πD =0.1n 将n 的不同数值代入可得到相应的转动动能如下表:答案:(1)(2)E k =2ω26.某实验小组采用如图5-4-11所示的装置探究“动能定理”,图中小车中可放置砝码.实 验中,小车碰到制动装置时,钩码尚未到达地面.打点计时器工作频率为50 Hz.图5-4-11(1)实验的部分步骤如下:①在小车中放入砝码,把纸带穿过打点计时器,连在小车后端,用细线连接小车和钩码; ②将小车停在打点计时器附近,________,________,小车拖动纸带,打点计时器在纸 带上打下一列点,________;③改变钩码或小车中砝码的数量,更换纸带,重复②的操作.(2)图5-4-12是钩码质量为0.03 kg ,砝码质量为0.02 kg 时得到的一条纸带,在纸带上 选择起始点O 及A 、B 、C 、D 和E 五个计数点,可获得各计数点到O 的距离x 及对应时刻小车的瞬时速度v,请将C点的测量结果填在表1中的相应位置.图5-4-12图5-4-13(3)在小车的运动过程中,对于钩码、砝码和小车组成的系统,________做正功,________ 做负功.(4)实验小组根据实验数据绘出了图中的图线(其中Δv2=v2-v20).根据图线5-4-13可获得的结论是______________________________________________________________.要验证“动能定理”,还需测量的物理量是摩擦力和________.答案:(1)②接通打点计时器电源,释放小车,关闭打点计时器电源(2)5.05~5.100.48~0.50(3)重力(钩码的重力)摩擦力(阻力)(4)Δv2∝x(速度平方的变化与位移成正比)小车的质量。
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12012届高考物理第一轮专题复习题 第3章 牛顿运动定律 第一节 牛顿第一、第三定律一、选择题 1.(2010年高考广东卷)下列关于力的说法正确的是( )A .作用力和反作用力作用在同一物体上B .太阳系中的行星均受到太阳的引力作用C .运行的人造地球卫星所受引力的方向不变D .伽利略的理想实验说明了力不是维持物体运动的原因解析:选BD.作用力和反作用力作用在两个不同的物体上,A 错误;太阳系中的所有行星都要受到太阳的引力,且引力方向沿着两个星球的连线指向太阳,B 正确,C 错误;伽利略理想实验说明力不是维持物体运动的原因,D 正确. 2.(2011年浙江金华模拟)关于惯性,下列说法正确的是( )A .静止的火车启动时速度变化缓慢,是因为火车静止时惯性大B .战斗机投入战斗时,必须抛掉副油箱,是要减少惯性,保证其运动的灵活性C .在绕地球运转的宇宙飞船内的物体处于失重状态,因而不存在惯性D .乒乓球可以快速抽杀,是因为乒乓球惯性大的缘故解析:选B.物体的质量是物体惯性大小的量度,物体的惯性是物体的固有属性,只与质量有关,与物体的运动状态无关,抛掉副油箱可以减小质量,故选B.3.吊在大厅天花板上的吊扇的总重力为G ,静止时固定杆对吊环的拉力大小为F ,当接通电源,让扇叶转动起来后,吊杆对吊环的拉力大小为F ′,则有( )A .F =G ,F ′=FB .F =G ,F ′>F C .F =G ,F ′<G D.F ′=G ,F ′>F答案:C 4.如图所示,物块P 与木板Q 叠放在水平地面上,木板Q 对物块P 的支持力的反作用力是( ) A .物块P 受到的重力B .地面对木板Q 的弹力C .物块P 对木板Q 的压力D .地球对木板Q 的吸引力 解析:选C.两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,所以Q 对P 的支持力的反作用力是P 对Q 的压力. 5.(思维创新题)如图所示,一只盛水的容器固定在一个小车上,在容器中分别悬挂和拴着一只铁球和一只乒乓球.容器中的水和铁球、乒乓球都处于静止状态.当容器随小车突然向右运动时,两球的运动状况是(以小车为参考系)( )A .铁球向左,乒乓球向右B .铁球向右,乒乓球向左C .铁球和乒乓球都向左D .铁球和乒乓球都向右 答案:A 6.(2011年广州模拟)“嫦娥二号”的成功发射,一方面表明中国航天事业已走在了世界的前列,另一方面“嫦PS:双击获取文档。
2012届高考物理第一轮课时复习训练题(附答案)第二节带电粒子在磁场中的运动一、单项选择题1.(2011年广东广州模拟)速率相同的电子垂直磁场方向进入四个不同的磁场,其轨迹如下图所示,则磁场最强的是()解析:选D.由qvB=mv2r得r=mvqB,速率相同时,半径越小,磁场越强,选项D正确.2.初速度为v0的电子,沿平行于通电长直导线的方向射出,直导线中的电流方向与电子的初始运动方向如图所示,则()A.电子将向右偏转,速率不变B.电子将向左偏转,速率改变C.电子将向左偏转,速率不变D.电子将向右偏转,速率改变解析:选A.由安培定则可知,直导线右侧的磁场方向垂直纸面向里,电子带负电,用左手定则判断洛伦兹力的方向时,四指指向负电荷运动的反方向,大拇指指向此时洛伦兹力的方向,方向向右,电子向右偏转;而洛伦兹力不做功,则速率不变,故A正确.3.(2011年浙江杭州模拟)质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具,它的构造原理如图所示,离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看成零),经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场,到达记录它的照相底片P上,设离子射出磁场的位置到入口处S1的距离为x,下列判断正确的是()A.若离子束是同位素,则x越大,离子进入磁场时速度越小B.若离子束是同位素,则x越大,离子质量越小C.只要x相同,则离子质量一定不相同D.只要x相同,则离子的比荷一定相同解析:选D.在加速电场中,qU=12mv2;在磁场中qvB=mv2R;由几何关系知x=2R;以上三式联立可得x=2mvqB=2B2mUq,只有选项D 正确.4.(2011年山东淄博模拟)如图所示,ABC为与匀强磁场垂直的边长为a的等边三角形,磁场垂直纸面向外,比荷为em的电子以速度v0从A 点沿AB方向射入,欲使电子能经过BC边,则磁感应强度B的取值应为()A.B>3mv0aeB.B<2mv0aeC.B<3mv0aeD.B>2mv0ae解析:选C.如图所示,由题意知,当电子正好经过C点,此时圆周运动的半径R=a2/cos30°=a3,要想电子从BC边经过,圆周运动的半径要大于a3,由带电粒子在磁场中运动的公式r=mvqB,有a3>mv0eB,即B<3mv0ae,C选项正确.二、双项选择题5.(2011年广东四校联考)质量为m、带电荷量为q的粒子(忽略重力)在磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动,形成空间环形电流.已知粒子的运动速率为v、半径为R、周期为T,环形电流的大小为I.则下面说法正确的是()A.该带电粒子的比荷为qm=BRvB.在时间t内,粒子转过的圆弧对应的圆心角为θ=qBtmC.当速率v增大时,环形电流的大小I保持不变D.当速率v增大时,运动周期T变小解析:选BC.在磁场中,由qvB=mv2R,得qm=vBR,选项A错误;在磁场中运动周期T=2πmqB与速率无关,选项D错误;在时间t内,粒子转过的圆弧对应的圆心角θ=tT•2π=qBtm,选项B正确;电流定义I=qT=Bq22πm,与速率无关,选项C正确.6.(2011年深圳模拟)1932年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,其原理如图所示.这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成,其间留有空隙,下列说法正确的是()A.离子由加速器的中心附近进入加速器B.离子由加速器的边缘进入加速器C.离子从磁场中获得能量D.离子从电场中获得能量解析:选AD.回旋加速器对离子加速时,离子是由加速器的中心附近进入加速器的,故选项A正确,选项B错误;离子在磁场中运动时,洛伦兹力不做功,所以离子的能量不变,故选项C错误;D形盒D1、D2之间存在交变电场,当离子通过交变电场时,电场力对离子做正功,离子的能量增加,所以离子的能量是从电场中获得的,故选项D正确.7.(2011年辽宁锦州模拟)如图所示,圆柱形区域的横截面在没有磁场的情况下,带电粒子(不计重力)以某一初速度沿截面直径方向入射时,穿过此区域的时间为t;若该区域加沿轴线方向的匀强磁场,磁感应强度为B,带电粒子仍以同一初速度沿截面直径入射,粒子飞出此区域时,速度方向偏转了π/3,根据上述条件可求得的物理量为()A.带电粒子的初速度B.带电粒子在磁场中运动的半径C.带电粒子在磁场中运动的周期D.带电粒子的比荷解析:选CD.设圆柱形区域的半径为R,粒子的初速度为v0,则v0=2Rt,由于R未知,无法求出带电粒子的初速度,选项A错误;若加上磁场,粒子在磁场中的轨迹如图所示,设运动轨迹半径为r,运动周期为T,则T=2πrv0,速度方向偏转了π/3,由几何关系得,轨迹圆弧所对的圆心角θ=π/3,r=3R,联立以上式子得T=3πt;由T=2πm/qB得q/m =23Bt,故选项C、D正确;由于R未知,无法求出带电粒子在磁场中做圆周运动的半径,选项B错误.8.(2011年上海模拟)环形对撞机是研究高能粒子的重要装置,其核心部件是一个真空的圆环状的空腔.若带电粒子的初速度可视为零,经电压为U的电场加速后,沿圆环切线方向注入对撞机的环状空腔内,空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场,磁感应强度大小为 B.带电粒子将被局限在圆环状空腔内运动.要维持带电粒子在圆环内做半径确定的圆周运动,下列说法中正确的是()A.对于给定的加速电压,带电粒子的比荷q/m越大,磁感应强度B 越小B.对于给定的加速电压,带电粒子的比荷q/m越大,磁感应强度B 越大C.对于给定的带电粒子,加速电压U越大,粒子运动周期越小D.对于给定的带电粒子,不管加速电压U多大,粒子运动的周期都不变解析:选AC.带电粒子先经电压为U的电场加速,由动能定理有qU=12mv2,沿圆环切线方向注入对撞机的环状空腔内,空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场,粒子做匀速圆周运动,由qvB=mv2R,解得:R=1B2mUq,因半径R确定,对于给定的加速电压,带电粒子的比荷q/m越大,磁感应强度B越小,选项A正确;对于给定的带电粒子,加速电压U越大,磁感应强度越大,由周期公式T=2πmqB,所以粒子运动周期越小,选项C正确,选项D错误.三、非选择题9.在以坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内,存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场,如图所示.一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿-x方向射入磁场,恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿+y方向飞出.(1)请判断该粒子带何种电荷,并求出其比荷qm.(2)若磁场的方向和所在空间范围不变,而磁感应强度的大小变为B′,该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场,但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角,求磁感应强度B′多大?此次粒子在磁场中运动所用时间t是多少?解析:(1)由粒子的飞行轨迹,利用左手定则可知,该粒子带负电荷.粒子由A点射入,由C点飞出,其速度方向改变了90°,则粒子轨迹半径r=R,又qvB=mv2R,则粒子的比荷为qm=vBr.(2)令粒子飞出磁场的点为D点,则粒子从D飞出磁场速度方向改变了60°角,故AD弧所对圆心角为60°角.用粒子速度的偏向角的角平分线及一处(A点)速度的垂线可找出圆心.粒子做圆周运动的半径:R′=rcot30°=3r,又:R′=mvqB′,所以B′=33B,粒子在磁场中飞行时间t=16T=16•2πmqB′=3πr3v.答案:(1)负电vBr(2)3B33πr3v10.(2011年东北四市联考)如图所示,在空间有一直角坐标系xOy,直线OP与x轴正方向的夹角为30°,第一象限内有两个方向都垂直纸面向外的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ,直线OP是它们的理想边界,OP上方区域Ⅰ中磁场的磁感应强度为B.一质量为m,电荷量为q的质子(不计重力,不计质子对磁场的影响)以速度v从O点沿与OP成30°角的方向垂直磁场进入区域Ⅰ,质子先后通过磁场区域Ⅰ和Ⅱ后,恰好垂直打在x 轴上的Q点(图中未画出),试求:(1)区域Ⅱ中磁场的磁感应强度大小;(2)Q点到O点的距离.解析:(1)设质子在匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ中做匀速圆周运动的轨道半径分别为r1和r2,区域Ⅱ中磁感应强度为B′,由牛顿第二定律得qvB=mv2r1qvB′=mv2r2粒子在两区域运动的轨迹如图所示,由几何关系可知,质子从A点出匀强磁场区域Ⅰ时的速度方向与OP的夹角为30°,故质子在匀强磁场区域Ⅰ中运动轨迹对应的圆心角为θ=60°则ΔO1OA为等边三角形OA=r1r2=OAsin30°=12r1解得区域Ⅱ中磁感应强度为B′=2B.(2)Q点到O点的距离为x=OAcos30°+r2=(3+12)mvqB.答案:(1)2B(2)(3+12)mvqB1.(2010年高考江苏卷)如图所示,在匀强磁场中附加另一匀强磁场,附加磁场位于图中阴影区域,附加磁场区域的对称轴OO′与SS′垂直.a、b、c三个质子先后从S点沿垂直于磁场的方向射入磁场,它们的速度大小相等,b的速度方向与SS′垂直,a、c的速度方向与b的速度方向间的夹角分别为α、β,且α>β.三个质子经过附加磁场区域后能到达同一点S′,则下列说法中正确的有()A.三个质子从S运动到S′的时间相等B.三个质子在附加磁场以外区域运动时,运动轨迹的圆心均在OO′轴上C.若撤去附加磁场,a到达SS′连线上的位置距S点最近D.附加磁场方向与原磁场方向相同解析:选CD.三个质子运动的弧长不同,但速度大小相同,所以运动的时间一定不同,选项A错误;假设三个质子在附加磁场以外区域运动轨迹的圆心均在OO′轴上,则必定三个质子运动轨迹的半径不同,这与R=mvqB都相同相矛盾,所以选项B错误;若撤去附加磁场,画出三个质子的运动轨迹(图略),a、b、c三个质子到达SS′连线的位置距离S 的长度分别为sa=2Rcosα,sb=2R,sc=2Rcosβ,由于α>β,所以sa 最小,选项C正确;由于撤去附加磁场sb最大,加上附加磁场三者都经过S′,又由于质子b经过附加磁场区域最大,所以附加磁场应起到“加强偏转”的作用,即附加磁场方向与原磁场方向相同,选项D正确.2.(2010年高考山东卷)如图所示,以两虚线为边界,中间存在平行纸面且与边界垂直的水平电场,宽度为d,两侧为相同的匀强磁场,方向垂直纸面向里.一质量为m、带电量+q、重力不计的带电粒子,以初速度v1垂直边界射入磁场做匀速圆周运动,后进入电场做匀加速运动,然后第二次进入磁场中运动,此后粒子在电场和磁场中交替运动.已知粒子第二次在磁场中运动的半径是第一次的二倍,第三次是第一次的三倍,以此类推.求:(1)粒子第一次经过电场的过程中电场力所做的功W1.(2)粒子第n次经过电场时电场强度的大小En.(3)粒子第n次经过电场所用的时间tn.(4)假设粒子在磁场中运动时,电场区域场强为零.请画出从粒子第一次射入磁场至第三次离开电场的过程中,电场强度随时间变化的关系图线(不要求写出推导过程,不要求标明坐标刻度值).解析:(1)设磁场的磁感应强度大小为B,粒子第n次进入磁场时的半径为Rn,速度为vn,由牛顿第二定律得qvnB=mv2nRn①由①式得vn=qBRnm②因为R2=2R1,所以v2=2v1③对于粒子第一次在电场中的运动,由动能定理得W1=12mv22-12mv21④联立③④式得W1=3mv212.⑤(2)粒子第n次进入电场时速度为vn,出电场时速度为vn+1,有vn=nv1,vn+1=(n+1)v1⑥由动能定理得qEnd=12mv2n+1-12mv2n⑦联立⑥⑦式得En= 2n+1 mv212qd.⑧(3)设粒子第n次在电场中运动的加速度为an,由牛顿第二定律得qEn=man⑨由运动学公式得vn+1-vn=antn⑩联立⑥⑧⑨⑩式得tn=2d 2n+1 v1.(4)如图所示.答案:(1)32mv21(2) 2n+1 mv212qd(3)2d 2n+1 v1(4)如解析图所示。
2012高考物理一轮复习试题7一、选择题(本题共10小题,每小题7分,共70分,每小题至少有一个选项正确,把正确选项前的字母填在题后的括号内)1.下列说法中正确的是()A.物体在不受外力作用时,保持原有运动状态不变的性质叫惯性,故牛顿运动定律又叫惯性定律B.牛顿第一定律仅适用于宏观物体,只可用于解决物体的低速运动问题C.牛顿第一定律是牛顿第二定律在物体的加速度a=0条件下的特例D.伽利略根据理想实验推出,如果没有摩擦,在水平面上的物体,一旦具有某一个速度,将保持这个速度继续运动下去解析:牛顿第一定律表明,物体在不受外力作用时,保持原有运动状态不变的性质叫惯性,故牛顿第一定律又叫惯性定律,A错误.牛顿运动定律都是在宏观、低速的情况下得出的结论,在微观、高速的情况下不成立,B正确.牛顿第一定律说明了两点含义,一是所有物体都有惯性,二是物体不受力时的运动状态是静止或匀速直线运动,牛顿第二定律并不能完全包含这两点意义,C错误.伽利略的理想实验是牛顿第一定律的基础,D正确.答案:BD2.物体静止在斜面上,如图所示,下列说法正确的是()A.物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对平衡力B.物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力C.物体所受重力和斜面对物体的作用力是一对作用力和反作用力D.物体所受重力可以分解为沿斜面向下的力和对斜面的压力解析:物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力及物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力同属物体和斜面间的相互作用力,分别作用在斜面和物体上,因此它们是作用力和反作用力,所以A错B对;物体所受的重力是地球施加的,其反作用力是物体对地球的吸引力,应作用在地球上,因此C错;物体所受重力,无论如何分解,各分力都应作用在物体上,而不能作用在斜面上形成对斜面的压力,所以D错.答案:B3.(2009年高考宁夏卷)在力学理论建立的过程中,有许多伟大的科学家做出了贡献,关于科学家和他们的贡献,下列正确的是()[来源:学*科*网] A.伽利略发现了行星运动的规律B.卡文迪许通过实验测出了引力常量C.牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因D.笛卡儿对牛顿第一定律的建立做出了贡献解析:开普勒发现了行星运动的规律,即开普勒三定律,A错.伽利略利用斜面实验指出:力不是维持运动的原因,C错.卡文迪许设计了扭秤实验,测出了引力常量,B对.对牛顿第一定律的建立做出贡献的科学家很多,如伽利略、笛卡儿等,D对.答案:BD4.(探究创新)如图所示,甲、乙两节空车厢质量相等,两个同学玩捉迷藏游戏时,有一同学躲在某节车厢内,牵拉系在另一车厢上的绳子,使两车靠近.设绳子质量不计,两车厢与水平轨道之间的摩擦不计.站在地面上的同学若要判断哪节车厢里面有人,下列依据正确的是()A.根据绳子拉力大小,拉力大的一端车厢里面有人B.根据运动的先后,后运动的车厢里面有人C.根据同一时刻运动的快慢,运动慢的车厢里面有人D.根据同一时刻运动的快慢,运动快的车厢里面有人解析:绳子上的拉力大小是相等的,A错;两车同时开始运动,所以不能根据运动的先后判断哪个车厢里有人,B错;有人的车厢加速度小,所以在同一时刻其速度小,C正确,D错误.答案:C[来源:]5.下列关于惯性的各种说法中,你认为正确的是()A.抛出去的标枪、手榴弹等是靠惯性向远处运动的B.在完全失重的情况下,物体的惯性将消失C.把手中的球由静止释放后,球能竖直加速下落,说明力是改变物体惯性的原因D.材料不同的两个物体放在地面上,用一个相同的水平力分别推它们,则难A.人只有在静止的车厢内,竖直向上高高跳起后,才会落在车厢的原来位置B.人在沿直线匀速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在原来位置C.人在沿直线加速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方D.人在沿直线减速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方解析:由于惯性,人竖直向上跳起后水平方向的速度与人跳起时车的速度相等,故车静止时或做匀速直线运动时,人均落在原来的位置,故A错误,B正确;当车加速前进时,人竖直跳起后,水平方向以此时该车的速度做匀速直线运动,而车做加速直线运动,故人将落在起跳点的后方,C正确;同样的道理,可分析D 错误.[来源:学科网ZXXK]答案:BC9.我国《道路交通安全法》中规定:各种小型车辆前排乘坐的人(包括司机)必须系好安全带,以下叙述正确的是()A.系好安全带可以减小惯性[来源:Z#xx#][来源:Z,xx,]B.是否系好安全带对人和车的惯性没有影响C.系好安全带可以防止因车的惯性而造成的伤害D.系好安全带可以防止因人的惯性而造成的伤害解析:安全带与人和车的惯性无关,A错、B对.系好安全带主要是防止因刹车时人具有向前的惯性而造成伤害事故,C错、D对.答案:BD10.如图所示是一种汽车安全带控制装置的示意图,当汽车处于静止或匀速直线运动时,摆锤竖直悬挂,锁棒水平,棘轮可以自由转动,安全带能被拉动.当汽车突然刹车时,摆锤由于惯性绕轴摆动,使得锁棒锁定棘轮的转动,安全带不能被拉动.若摆锤从图中实线位置摆到虚线位置,汽车的可能运动方向和运动状态是()A .向左行驶、突然刹车B .向右行驶、突然刹车C .向左行驶、匀速直线运动D .向右行驶、匀速直线运动解析:简化模型如图所示,当小球在虚线位置时,小球、车具有向左的加速度,车的运动情况可能为:向左加速行驶或向右减速行驶,A 错误,B 正确;当车匀速运动时,无论向哪个方向运动,小球均处于竖直位置不摆动,C 、D 错误.答案:B二、非选择题(本题共2小题,共30分,解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤,有数值计算的要注明单位)11.(15分)如图所示,高为h 的车厢在平直轨道上匀减速向右行驶,加速度大小为a ,车厢顶部A 点处有质量为m 的油滴落到地板上,若O 点位于A 点的正下方,则油滴落在地板上的点应在O 点左侧还是右侧?离O 点距离为多少?油滴下落过程中对地球的作用力大小为多少?解析:油滴离开车厢上的A 点后,由于惯性在水平方向上保持原来的速度,而在竖直方向上做自由落体运动.在竖直方向上,由h =12gt 2知 油滴的下落时间t = 2hg ①设油滴下落时车的速度为v 0,则在时间t 内油滴的水平位移s 1=v 0t ②车的水平位移s 2=v 0t -12at 2③ 由①②③得油滴落在O 点右侧,距O 点的距离为Δs =s 1-s 2=12at 2=a g h .油滴下落时地球对油滴的作用力大小为mg,由牛顿第三定律可知,油滴对地球的作用力大小也是mg.[来源:]答案:右侧ag h mg12.(15分)(综合提升)一个箱子放在水平地面上,箱内有一固定的竖直杆,在杆上套着一个环,箱与杆的质量为M,环的质量为m,如图所示.已知环沿杆匀加速下滑时,环与杆间的摩擦力大小为f,而此时箱对地面的压力大小为多少?解析:环在竖直方向上受力情况如图甲所示,受一个重力,及箱子的杆给它的竖直向上的摩擦力f,根据牛顿第三定律,环应给杆一个竖直向下的摩擦力f′,故箱子竖直方向上受力如图乙所示,受重力Mg,地面对它的支持力N,及环给它的摩擦力f′,由于箱子处于平衡状态,可得N=f′+Mg=f+Mg.根据牛顿第三定律,箱子给地面的压力大小等于地面给箱子的弹力,即[来源:学#科#网]N′=f+Mg.答案:f+Mg。
2012届高考物理第一轮精练跟踪复习题(附答案和解释)第二章第二单元力的合成与分解一、单项选择题(本题共6小题,每小题7分,共42分)1.手握轻杆,杆的另一端安装有一个小滑轮C,支持着悬挂重物的绳子,如图1所示,现保持滑轮C的位置不变,使杆向下转动一个角度,则杆对滑轮C的作用力将()A.变大B.不变C.变小D.无法确定2.如图2所示,用一根长为l的细绳一端固定在O点,另一端悬挂质量为m的小球A,为使细绳与竖直方向夹30°角且绷紧,小球A处于静止,对小球施加的最小的力是()A.3mgB.32mgC.12mgD.33mg3.(2010•镇江模拟)如图3所示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,使撑竿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F1,墙壁对涂料滚的支持力为F2,下列说法正确的是()A.F1、F2均减小B.F1、F2均增大C.F1减小,F2增大D.F1增大,F2减小4.如图4甲所示为杂技表演的安全网示意图,网绳的结构为正方格形,O、a、b、c、d…等为网绳的结点.安全网水平张紧后,若质量为m的运动员从高处落下,并恰好落在O点上.该处下凹至最低点时,网绳dOe、bOg均成120°向上的张角,如图乙所示,此时O点受到的向下的冲击力大小为F,则这时O点周围每根网绳承受的力的大小为() A.FB.F2C.F+mgD.F+mg25.(如图5所示,质量为m的等边三棱柱静止在水平放置的斜面上.已知三棱柱与斜面之间的动擦因数为μ,斜面的倾角为30°,则斜面对三棱柱的支持力与摩擦力的大小分别为()A.32mg和12mgB.12mg和32mgC.12mg和12μmgD.32mg和32μmg6.在建筑工地上有时需要将一些建筑材料由高处送到低处,为此工人们设计了一种如图6所示的简易滑轨:两根圆柱形木杆AB和CD相互平行,斜靠在竖直墙壁上,把一摞弧形瓦放在两木杆构成的滑轨上,瓦将沿滑轨滑到低处.在实际操作中发现瓦滑到底端时速度较大,有时会摔碎,为了防止瓦被损坏,下列措施中可行的是()A.增加每次运送瓦的块数B.减少每次运送瓦的块数C.增大两杆之间的距离D.减小两杆之间的距离二、多项选择题(本题共4小题,每小题7分,共28分.每小题有多个选项符合题意,全部选对的得7分,选对但不全的得3分,错选或不答的得0分)7.如图7所示,一个物体由绕过定滑轮的绳拉着,分别用图中所示的三种情况拉住,在这三种情况下,若绳的张力分别为F1、F2、F3,轴心对定滑轮的支持力分别为FN1、FN2、FN3.滑轮的摩擦、质量均不计,则()A.FN1>FN2>FN3B.FN1=FN2=FN3C.F1=F2=F3D.F1<F2<F38.如图8所示,用两根细线把A、B两小球悬挂在天花板上的同一点O,并用第三根细线连接A、B两小球,然后用某个力F作用在小球A上,使三根细线均处于直线状态,且OB细线恰好沿竖直方向,两小球均处于静止状态.则该力可能为图中的()A.F1B.F2C.F3D.F49.如图9所示,A、B两物体的质量分别为mA、mB,且mA>mB,整个系统处于静止状态.滑轮的质量和一切摩擦均不计,如果绳一端由Q 点缓慢地向左移到P点,整个系统重新平衡后,物体A的高度和两滑轮间绳与水平方向的夹角θ变化情况是()A.物体A的高度升高B.物体A的高度降低C.θ角不变D.θ角变小10.如图10所示,轻质光滑滑轮两侧用细绳连着两个物体A与B,物体B放在水平地面上,A、B均静止.已知A和B的质量分别为mA、mB,绳与水平方向的夹角为θ,则()A.物体B受到的摩擦力可能为0B.物体B受到的摩擦力为mAgcosθC.物体B对地面的压力可能为0D.物体B对地面的压力为mBg-mAgsinθ三、计算题(本题共2小题,共30分.解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)11.(15分)(2008•重庆高考)滑板运动是一项非常刺激的水上运动,研究表明,在进行滑板运动时,水对滑板的作用力FN垂直于板面,大小为kv2,其中v为滑板速率(水可视为静止).某次运动中,在水平牵引力作用下,当滑板和水面的夹角θ=37°时(如图11所示),滑板做匀速直线运动,相应的k=54kg/m,人和滑板的总质量为108kg,试求(重力加速度g取10m/s2,sin37°=35,忽略空气阻力):(1)水平牵引力的大小;(2)滑板的速率.12.(15分)榨油在我国已有上千年的历史,较早时期使用的是直接加压式榨油方法.而现在已有较先进的榨油方法,某压榨机的结构示意图如图12所示,其中B点为固定铰链,若在A铰链处作用一垂直于壁的力F,则由于力F的作用,使滑块C压紧物体D,设C与D光滑接触,杆的重力及滑块C的重力不计.压榨机的尺寸如图所示,l=0.5m,b=0.05m.求物体D所受压力的大小是F的多少倍?第二章第二单元力的合成与分解【参考答案与详细解析】一、单项选择题(本题共6小题,每小题7分,共42分)1.解析:杆对滑轮C的作用力大小等于两绳的合力,由于两绳的合力不变,故杆对滑轮C的作用力不变.答案:B2.解析:将mg在沿绳方向与垂直于绳方向分解,如图所示.所以施加的力与F1等大反向即可使小球静止,故Fmin=mgsin30°=12mg,故选C.答案:C3.解析:在缓缓上推过程中涂料滚受力如图所示.由平衡条件可知:F1sinθ-F2=0F1cosθ-G=0解得F1=GcosθF2=Gtanθ由于θ减小,所以F1减小,F2减小,故正确答案为A.答案:A4.解析:O点周围共有4根绳子,设每根绳子的力为F′,则4根绳子的合力大小为2F′,所以F=2F′,所以F′=F2,应选B.答案:B5.解析:三棱柱受到重力、支持力和摩擦力三个力的作用而平衡,故FN=mgcos30°=32mg,Ff=mgsinθ=12mg,A正确.答案:A6.解析:沿两个杆的方向仰视或俯视,弧形瓦受到两个杆各自提供的两个支持力,且支持力垂直于瓦面和杆倾斜向上,如图所示.因为瓦在垂直两杆的平面内受力平衡,即其垂直分量不变,所以两杆之间距离越大支持力的方向就越倾斜,支持力也就越大,滑动摩擦力Ff随着支持力的增大而增大;根据牛顿第二定律得弧形瓦下滑的加速度a=gsinα-Ffm,其值会随Ff增大而减小;因为弧形瓦滑到底端的路程即木杆的长度一定,所以加速度越小,到达底端的速度就越小,C正确.答案:C二、多项选择题(本题共4小题,每小题7分,共28分.每小题有多个选项符合题意,全部选对的得7分,选对但不全的得3分,错选或不答的得0分)7.解析:由于定滑轮只改变力的方向,不改变力的大小,所以F1=F2=F3=G,又轴心对定滑轮的支持力等于绳对定滑轮的合力.而已知两个分力的大小,其合力与两分力的夹角θ满足关系式:F=G2+G2+2GGcosθ=G2(1+cosθ),θ越大,F越小,故FN1>FN2>FN3,选项A、C正确.答案:AC8.解析:由于小球B处于静止状态,且细线OB沿竖直方向,因此细线AB无弹力,对小球A受力分析,由于它受力平衡,并根据小球A受到的细线的拉力和重力的方向可知,施加给小球A的力F应沿F2或F3的方向,故选B、C.答案:BC9.解析:最终平衡时,绳的拉力F大小仍为mAg,由二力平衡可得2Fsinθ=mBg,故θ角不变,但因悬点由Q到P,左侧部分绳子变长,故A 应升高,所以A、C正确.答案:AC10.解析:对B受力分析如右图所示,则水平方向上:Ff=FT•cosθ由于FT=mAg所以Ff=mAgcosθ,故A错B对;竖直方向上:FNB+FTsinθ=mBg所以FNB=mBg-FTsinθ=mBg-mAgsinθ,故C错D对.答案:BD三、计算题(本题共2小题,共30分.解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)11.解析:(1)以滑板和运动员为研究对象,其受力如图所示由共点力平衡条件可得FNcosθ=mg①FNsinθ=F②由①、②联立,得F=810N(2)FN=mg/cosθ,FN=kv2得v=mgkcosθ=5m/s.答案:(1)810N(2)5m/s12.解析:按力F的作用效果沿AB、AC方向分解为F1、F2,如图甲所示,则F1=F2=F2cosθ由几何知识得tanθ=lb=10.按力F2的作用效果沿水平向左和竖直向下分解为FN′、FN,如图乙所示,则FN=F2sinθ,以上各式联立解得FN=5F,所以物体D所受压力的大小是F的5倍.答案:5倍。
课时19
第二节电场的能的性质
一、选择题
1.(2010年高考天津理综卷)在静电场中,将一正电荷从a点移到b点,电场力做了负功,则()
A.b点的电场强度一定比a点大
B.电场线方向一定从b指向a
C.b点的电势一定比a点高
D.该电荷的动能一定减小
解析:选C.电场力做负功,该电荷电势能增加.正电荷在电势高处电势能较大,C正确.电场力做负功同时电荷可能还受其他力作用,总功不一定为负.由动能定理可知,动能不一定减小,D错.电势高低与场强大小无必然联系,A错.b点电势高于a点,但a、b 可能不在同一条电场线上,B错.
2.图中的实线表示电场线,虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹.粒子先经过M点,再经过N点,可以判定()
A.M点的电势大于N点的电势
B.M点的电势小于N点的电势
C.粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力
D.粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力
解析:选AD.沿电场线的方向电势降低,所以φM>φN,选项A对,B错;电场线越密的地方电场强度越大,同一粒子所受电场力越大,所以选项C错,D对.
3.(2011年伊春模拟)如图所示,a、b是竖直方向上同一电场线上的两点,
一带负电的质点在a点由静止释放,到达b点时速度最大,则()
A.a点电势高于b点电势
B.a点的场强大于b点的场强
C.质点从a点运动到b点的过程中电势能增加
D.质点在a点受到的电场力小于在b点受到的电场力
解析:选B.负电荷所受电场力向上,所以电场线方向向下,A错;a点电场力大于重力,b点电场力等于重力,B对,D错;质点从a点运动到b点的过程中电场力做正功,电势能减小,C错.
4.(2011年福建泉州调研)如图所示,一带电液滴在重力和匀强电场对它的作用力的作用下,从静止开始由b沿直线运动到d,且bd与竖直方向所夹的锐角为45°,则下列结论中不.正确的是()
A.此液滴带负电荷
B.合外力对液滴做的总功等于零
C.液滴做匀加速直线运动
D.液滴的电势能减少
解析:选B.由题可知,带电液滴只受重力和电场力作用,合力沿bd方向,液滴匀加速运动,C正确;合力做正功,B不正确;电场力方向向右,故液滴带负电荷,A正确;电场力做正功,所以电势能减少,D正确.
5.一正电荷在电场中仅受电场力作用,从A点运动到B点,速度随时间变化的图象如图所示,t A、t B分别对应电荷在A、B两点的时刻,则下列说法中正确的是()
A.A处的场强一定小于B处的场强
B.A处的电势一定低于B处的电势
C.电荷在A处的电势能一定大于在B处的电势能
D.从A到B的过程中,电场力对电荷做正功
解析:选B.由图象知A处的加速度大于B处的加速度,A处的场强一定大于B处的场强,A错.由功能关系及动能和电势能之和守恒知B正确,C、D错.
6.(2010年高考安徽理综卷)如图所示,在xOy平面内有一个以O为圆心、半径R=0.1 m的圆,P为圆周上的一点,O、P两点连线与x轴正方向的夹角为θ.若空间存在沿y轴负方向的匀强电场,电场强度大小E=100 V/m,则O、P两点的电势差可表示为()
A.U OP=-10sin θ(V)
B.U OP=10sin θ(V)
C.U OP=-10cos θ(V)
D.U OP=10cos θ(V)
解析:选 A.由于电场强度方向向下,据题意可知U OP<0,则U OP=-ER sin θ=-100×0.1sin θ(V)=-10sin θ(V),故正确答案为A.
7.(2010年高考江苏物理卷)空间有一沿x轴对称分布的电场,其电场强度E随x变化的图象如图所示.下列说法中正确的是()
A.O点的电势最低
B.x2点的电势最高
C.x1和-x1两点的电势相等
D.x1和x3两点的电势相等
解析:选C.由题图知,O点两侧电场强度方向相反,因电场强度的方向沿x轴,故O 点可能电势最低,也可能电势最高,A选项不正确;x1、x2、x3三点在同一电场线上,由沿电场线方向电势逐渐降低可知,无论O点右侧电场强度沿x轴向右还是向左,x2点电势都不是最高,x1、x3两点的电势也不相等,故B、D不正确;由题图知,电场强度在O点两侧对称,故x1、-x1两点电势相等,C正确.
8.(2011年洛阳高三质检)如图所示,虚线a 、b 、c 为三个同心圆面,圆心处有一个点电荷.现从b 、c 之间一点P 以相同的速率发射两个带电粒子,分别沿PM 、PN 运动到M 、N 点,M 、N 两点都处于圆周c 上,以下判断正确的是( )
A .到达M 、N 时两粒子速率仍相等
B .到达M 、N 时两粒子速率v M >v N
C .到达M 、N 时两粒子的电势能相等
D .两个粒子的电势能都是先减小后增大 解析:选B.从粒子的运动轨迹可看出电场对到达M 点的粒子做正功,对到达N 点的粒子做负功,再根据动能定理可知,A 错误,B 正确;M 、N 两点电势相等,但带电粒子的电性不同,到达M 、N 两点时两粒子的电势能不同,C 错误;到达M 点的粒子其电势能先增大后减小,而到达N 点的粒子其电势能先减小后增大,D 错误.
9.(2011年广州毕业班综合测试)如图所示表示某静电场等势面的分布,电荷量为1.6×10-9 C 的正电荷从A 经B 、C 到达D 点.从A 到D ,电场力对电荷做的功为( )
A .4.8×10-8 J
B .-4.8×10-8 J
C .8.0×10-8 J
D .-8.0×10-8 J 解析:选B.电场力做功与电荷运动的路径无关,只与电荷的起始位置有关.从A 到D ,电场力对电荷做的功为W =U AD q =(φA -φD )q =(-40+10)×1.6×10-9 J =-4.8×10-8 J ,A 、
C 、
D 错误,B 正确.
10.(2011年皖南八校联考)一匀强电场,场强方向是水平的(如图所示),一个质量为m 的带正电的小球,从O 点出发,初速度的大小为v 0,在电场力与重力的作用下,恰能沿与场强的反方向成θ角做直线运动.设小球在O 点的电势能为零,则小球运动到最高点时的电势能为( )
A.12m v 20
B.12m v 20
sin 2θ C.12m v 20tan 2θ D.12m v 20cos 2θ 解析:选D.由题意可知,小球所受合力为F =mg sin θ
,设最高点到O 点距离为s ,则由动能定理可得mg sin θ s =12m v 20,由能量守恒可得小球在最高点的电势能E =12
m v 20-mgs sin θ,联立两式解得E =12
m v 20cos 2θ,D 正确. 二、计算题
11.(2011年北京海淀高三模拟)如图所示,水平光滑绝缘轨道MN 的左端有一个固定挡板,轨道所在空间存在E =4.0×102 N/C 、水平向左的匀强电场.一个质量m =0.10 kg 、带
电荷量q =5.0×10-5 C 的滑块(可视为质点),从轨道上与挡板相距x 1=0.20 m 的P 点由静止
释放,滑块在电场力作用下向左做匀加速直线运动.当滑块与挡板碰撞后滑块沿轨道向右做匀减速直线运动,运动到与挡板相距x 2=0.10 m 的Q 点,滑块第一次速度减为零.若滑块在运动过程中,电荷量始终保持不变,求:
(1)滑块沿轨道向左做匀加速直线运动的加速度的大小;
(2)滑块从P 点运动到挡板处的过程中,电场力所做的功;
(3)滑块第一次与挡板碰撞过程中损失的机械能.
解析:(1)设滑块沿轨道向左做匀加速运动的加速度为a
此过程滑块所受合外力
F =qE =2.0×10-2 N
根据牛顿第二定律F =ma ,
解得a =0.20 m/s 2.
(2)滑块从P 点运动到挡板处的过程中,电场力所做的功
W 1=qEx 1=4.0×10-3 J.
(3)滑块第一次与挡板碰撞过程中损失的机械能等于滑块由P 点运动到Q 点过程中电场力所做的功
即ΔE =qE (x 1-x 2)=2.0×10-3 J.
答案:(1)0.20 m/s 2
(2)4.0×10-3 J
(3)2.0×10-3 J
12.如图所示,固定在水平地面上的绝缘平板置于匀强电场中,电场方向与平板平行.在绝缘平板上,放置一个带负电的物体(可视为质点),物体与平板间的动摩擦因数为0.5.现让物体以10 m/s 的初速度平行于电场方向运动,物体沿电场方向运动的最远距离为4 m .已知物体所受电场力大于其最大静摩擦力,平板足够大,规定物体在出发点时的电势能为零,重力加速度g 取10 m/s 2.求:
(1)物体所受电场力与其所受重力的比值;
(2)物体在离出发点多远处动能与电势能相等? 解析:(1)设物体带电荷量为q ,运动的最大位移为s m ,由动能定理得
-qEs m -μmgs m =-12m v 20
得qE mg =34
. (2)设物体运动到离出发点距离为s 处动能与电势能相等,
即12
m v 2=qEs 在此过程中,由动能定理得
-qEs -μmgs =12m v 2-12m v 20
代入数据解得s =2.5 m
设物体在返回过程中经过距出发点距离为s ′处动能与电势能再次相等, 即12
m v ′2=qEs ′ 由动能定理得
qE (s m -s ′)-μmg (s m -s ′)=12
m v ′2 解得s ′=1 m.
答案:(1)3∶4
(2)2.5 m 或1 m。