一、选择题
1. (2016·辽宁大连高三月考)一滑块在水平地面上沿直线滑行,t=0时速率为1 m/s。从此刻开始在与速度平行的方向上施加一水平作用力F。力F和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图甲、乙所示,则(两图取同一正方向,取g=10 m/s2)( )
A.滑块的质量为0.5 kg
B.滑块与水平地面间的动摩擦因数为0.05 C.第1 s内摩擦力对滑块做功为-1 J D.第2 s内力F的平均功率为1.5 W 【答案】BD
【解析】【参考答案】BD
2. 如图所示,A、B、C三球质量均为m,轻质弹簧一端固定在斜面顶端、另一端与A球相连,A、B间固定一个轻杆,B、C间由一轻质细线连接。倾角为θ的光滑斜面固定在地面上,弹簧、轻杆与细线均平行于斜面,
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初始系统处于静止状态,细线被烧断的瞬间,下列说法正确的是
A.A球的受力情况未变,加速度为零 B.C球的加速度沿斜面向下,大小为g
C.A、B两个小球的加速度均沿斜面向上,大小均为0.5gsin θ D.A、B之间杆的拉力大小为2mgsin θ
【答案】C
【解析】细线被烧断的瞬间,AB作为整体,不再受细线的拉力作用,故受力情况发生变化,合力不为零,加速度不为零,A错误;对球C,由牛顿第二定律得:
,解得:
,方向向下,B错
误;以A、B组成的系统为研究对象,烧断细线前,A、B静止,处于平衡状态,合力为零,弹簧的弹力
,以C为研究对象知,细线的拉力为
,烧断细线的瞬间,A、B受到的合力等于
,由于弹簧弹力不能突变,弹簧弹力不变,由牛顿第二定律得:
,则加速度
,B的加速度为:
,以B为研究对象,由牛顿第二定
律得:,解得:,C正确,D错误。
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3.
如图,一充电后的平行板电容器的两极板相距l。在正极板附近有一质量为M、电荷量为q(q>0)的粒子;在负极板附近有另一质量为m、电荷量为-q的粒子。在电场力的作用下,两粒子同时从静止开始运动。已知
2
两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距l的平面。若两粒子间相互作用力可忽略,不计重力,则M∶m为
5( )
A.3∶2 C.5∶2 【答案】 A
【解析】 设极板间电场强度为E,两粒子的运动时间相同,对M,由牛顿第二定律有:qE=MaM,由运动学
21
公式得:l=aMt2;
52对m,由牛顿第二定律有qE=mam 31
根据运动学公式得:l=amt2
52
M3
由以上几式解之得:=,故A正确。
m2
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B.2∶1 D.3∶1
4. (2018南宁高三摸底考试)中国北斗卫星导航系统(BDS)是中国自行研制的全球卫星导轨系统,是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。预计2020年左右,北斗卫星导航系统将形成全球覆盖能力。如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图,已知a、b、c三颗卫星均做圆周运动,a是地球同步卫星,则( )
A.卫星a的角速度小于c的角速度 B.卫星a的加速度大于b的加速度 C.卫星a的运行速度大于第一宇宙速度 D.卫星b的周期等于24 h 【答案】 AD
【解析】【命题意图】本题考查万有引力定律和卫星的运动、第一宇宙速度及其相关的知识点。
v2Mm所以卫星a的向心加速度等于b的向心加速度,选项B错误;由G2=m可得线速度与半径
rrGM的关系:v=,轨道半径r越大,速率v越小。而第一宇宙速度为轨道半径等于地球半径是环
rMm2绕地球运动的卫星速度,所以卫星a的运行速度一定小于第一宇宙速度,选项C错误;由G2=mr()
rT2
,可得周期T=2π
r3,而卫星a的轨道半径与卫星b的轨道半径相等,所以卫星b的周期等于同步卫星GM的运行周期,即等于地球自转周期24h,选项D正确。
5. 如图所示,斜面小车M静止在光滑水平面上,一边紧贴墙壁.若再在斜面上加一物体m,且M、m相对
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静止,此时小车受力个数为 A.3
【答案】B
B.4 C.5
D.6
6. 在水平向右的匀强电场中,质量为m的带正电质点所受重力mg是电场力的3倍.现将其以初速度v0竖直向上抛出,则从抛出到速度最小时所经历的时间为( )
v0A.t=
gC.t=
3v0 2g
B.t=
2v0 3g
3v0D.t= 4g
【答案】D
【解析】
F1
tanα==,α=30°
mg3
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g2g
等效重力加速度g′== cos30°3Δv=v0cos30°=g′t 3v0
联立解得t=.选项D正确。
4g
7. 在军事演习中,某空降兵从悬停在空中的直升飞机上跳下,从跳离飞机到落地的过程中沿竖直方向运动的v–t图象如图所示,则下列说法正确的是
A.0~10 s内空降兵和降落伞整体机械能守恒
B.0~10 s内空降兵和降落伞整体所受空气阻力越来越大 C.10~15 s时间内运动员的平均速度
D.10~15 s内空降兵和降落伞整体处于失重状态
【答案】BC
【解析】 0~10 s内速度时间图线的切线斜率逐渐减小,可知空降兵和降落伞向下做加速度逐渐减小的变加速直线运动,阻力对空降兵和降落伞做负功,故选项A错误;根据牛顿第二定律得,mg–f=ma,因为加速度减小,可知阻力增大,故选项B正确;10~15 s内做空降兵和降落伞向下做加速度减小的变减速直线运动,5 s内的位移小于做匀变速直线运动的位移,故10~15 s时间内空降兵和降落伞的平均速度
10~15 s内做减速运动,加速度方向向上,可知空降兵和降落伞处于超重状态,故选项D错误。 8. 下列关于电场的叙述错误的是 A. 静止电荷的周围存在的电场称为静电场 B. 只有电荷发生相互作用时电荷才产生电场 C. 只要有电荷存在,其周围就存在电场
,故C正确;
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D. A电荷受到B电荷的作用,是B电荷的电场对A电荷的作用 【答案】B
【解析】静止电荷的周围存在的电场称为静电场,选项A正确;电荷的周围存在电场,无论电荷之间是否发生相互作用,选项B错误;只要有电荷存在,其周围就存在电场,选项C正确;A电荷受到B电荷的作用,是B电荷的电场对A电荷的作用,选项D正确;故选B.
9. 某电场区域的电场线如右图所示.把一个电子从A点移到B点时,则( ) A.电子所受的电场力增大,电子克服电场力做功. B.电子所受的电场力减小,电场力对电子做正功 C.电子所受的电场力增大,电势能减小,动能增大 D.电子所受的电场力增大,电势能增大,动能减小 【答案】C
10.关于产生感应电流的条件,下列说法正确的是
A. 闭合回路中一部分导体做切割磁感线运动可以在回路中产生感应电流 B. 穿过闭合回路的磁通量发生变化,可以在回路中产生感应电流
C. 整个闭合回路在匀强磁场中垂直于磁场方向做切割磁感线运动,可以产生感应电流 D. 只要穿过回路的磁通量发生变化,就会有感应电流产生 【答案】AB
【解析】只要闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动,闭合回路的磁通量发生了变化,电路中就有感应电流,故AB正确;整个闭合回路在匀强磁场中垂直于磁场方向做切割磁感线运动,如果磁通量没变化,也不会产生感应电流,故C错误;必须穿过闭合回路的磁通量发生变化,才会有感应电流产生,故D错误。所以AB正确,CD错误。
11.(多选)发射地球同步卫星时,先将卫星发射到近地圆轨道1,然后在圆轨道1的Q点经点火使卫星沿椭圆轨道2运行,待卫星到椭圆轨道2上距地球最远点P处,再次点火,将卫星送入同步圆轨道3,如图所示.则卫星在轨道1、2和3上正常运行时,有:
A.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率 B.卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度
C.卫星在轨道1上经Q点的加速度等于它在轨道2上经Q点的加速度 D.卫星在轨道2上运行时经过P点的加速度跟经过Q点的加速度相等
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【答案】BC 【解析】
12.如图所示,质点、b在直线PQ上,质点由P点出发沿PQ方向向Q做初速度为零的匀加速直线运动.当质点运动的位移大小为x1时,质点b从Q沿QP方向向P点做初速度为零的匀加速直线运动,当b的位移为x2时和质点相遇,两质点的加速度大小相同,则PQ距离为( )
A. 2x1+x2+2x1x2 B. x1+2x2+2x1x2 C. x1+2x2+2x1x2 D. 2x1+x2+2x1x2 【答案】B
13.两个物体具有相同的动量,则它们一定具有( )A.相同的速度 【答案】C
14.一种锌汞电池的电动势为1.2V,这表示
A. 该电源与电动势为2V铅蓄电池相比非静电力做功一定慢 B. 该电源比电动势为1.5V的干电池非静电力做功一定少 C. 电源在每秒内把1.2J其他形式的能转化为电能
D. 电路通过1C的电荷量,电源把1.2J其他形式的能转化为电能
B.相同的质量 D.相同的加速度
C.相同的运动方向
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【答案】D
【解析】电动势在数值上等于将1C电量的正电荷从电源的负极移到正极过程中非静电力做的功,即一节电池的电动势为1.2V,表示该电池能将1C电量的正电荷由负极移送到正极的过程中,非静电力做了1.2J的功,电源把1.2J其他形式能转化为电能.电动势表示电源做功的能力的大小,不表示做功的多少,也不是表示做功的快慢,故D正确;ABC错误;故选D. 点睛:电动势:
,也是属于比值定义式,与
含义截然不同,电动势E大小表征电源把其它形式能
转化为电能本领大小,而电压U大小表征电能转化为其它形式的能的大小,要注意区分.
15.如图甲所示,两平行金属板A、B放在真空中,间距为d,P点在A、B板间,A板接地,B板的电势随时间t的变化情况如图乙所示,t=0时,在P点由静止释放一质量为m、电荷量为e的电子,当=2T时,电子回到P点。电子运动过程中未与极板相碰,不计重力,则下列说法正确的是
A.: =1:2 B.: =1:3
C. 在0~2T时间内,当t=T时电子的电势能最小 D. 在0~2T 时间内,电子的电势能减小了【答案】BD
【解析】根据场强公式可得0~T时间内平行板间的电场强度为:向上做匀加速直线运动,经过时间T的位移为:度为:
,加速度为:
,电子的加速度为:
,且
,速度为:v1=a1T,同理在T~2T内平行板间电场强
,
,电子以v1的速度向上做匀变速度直线运动,位移为:
由题意2T时刻回到P点,则有:x1+x2=0,联立可得:φ2=3φ1,故A错误,B正确;当速度最大时,动能最大,电势能最小,而0~T内电子做匀加速运动,之后做匀减速直线运动,因φ2=3φ1,所以在2T时刻电势能最小,故C错误;电子在2T时刻回到P点,此时速度为:能为:确,AC错误。
,(负号表示方向向下),电子的动
,根据能量守恒定律,电势能的减小量等于动能的增加量,故D正确。所以BD正
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16.(2016年山东省烟台市诊断)如图所示,滑块以初速度v0滑上表面粗糙的固定斜面,到达最高点后又返回到出发点.则能大致反映滑块整个运动过程中速度v、加速度a、动能Ek、重力对滑块所做的功W与时间t或位移x关系的是(取初速度方向为正方向)
【答案】AD
【解析】滑块以初速度v0滑上表面粗糙的固定斜面,到达最高点后又返回到出发点.其速度图象A正确;上滑和下滑滑块的加速度方向都向下,加速度图象B错误。动能为标量且一定为正值,图象C错误。由做功的定义式,上滑时重力对滑块所做的功W为负值,下滑时重力对滑块所做的功W也为负值,且,返回出发点,位移为零,全过程重力对滑块所做的功W=0,选项D正确。
二、填空题
17.物理爱好者陈向阳同学,为了深入研究“动能定理或功能关系”,利用气垫导轨独立设计了如图甲所示的实验裝置。劲度系数k=100N/m的弹簧一端固定在导轨左端,右端紧靠质量m=1kg的滑块,但不连接。
①测量遮光条的宽度d;利用游标卡尺测量,示数如图乙所示,则d=_________mm。
②测量弹簧的压缩量Δx:陈向阳同学打开气源,调节气垫导轨至水平,并使滑块悬浮在导轨上,向左推滑块
-3
使弹簧压缩Δx,然后释放滑块,遮光条通过光电门的时间Δt=1x10s,请你推断弹簧压缩量Δx=_____。(弹
性势能与压缩量的关系式,结果保留两位有效数字)
【答案】 (1). 4.0 (2). 0.40
0.1mm=4.0mm。 【解析】(1)由图知第10条刻度线与主尺对齐,d=3mm+10×(2)滑块通过光电门时的速度为:
,根据能量守恒得:
,即
,代
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入数据解得:。
18.有一正弦交流电,它的电压随时间变化的情况如图所示,则电压的峰值为________ V;有效值为________ V;交流电的;频率为________ Hz.
第22题 第23题 【答案】10 v ; 【解析】
试题分析:由图可知,该交流电的电压最大值为:Um10V,所以有效值为:U所以有:fV或7.07 v ; 2.5Hz
1052V,周期为0.4s,212.5Hz T考点:正弦式电流的图象和三角函数表达式;正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率
三、解答题
19.(2016北京西城模拟)2016年2月11日,美国“激光干涉引力波天文台”(LIGO)团队向全世界宣布发现了引力波,这个引力波来自于距离地球13亿光年之外一个双黑洞系统的合并。已知光在真空中传播的速度为c,太阳的质量为M0,万有引力常量为G。
(1)两个黑洞的质量分别为太阳质量的26倍和39倍,合并后为太阳质量的62倍。利用所学知识,求此次合并所释放的能量。
(2)黑洞密度极大,质量极大,半径很小,以最快速度传播的光都不能逃离它的引力,因此我们无法通过光学观测直接确定黑洞的存在。假定黑洞为一个质量分布均匀的球形天体。
a.因为黑洞对其他天体具有强大的引力影响,我们可以通过其他天体的运动来推测黑洞的存在。天文学家观测到,有一质量很小的恒星独自在宇宙中做周期为T,半径为r0的匀速圆周运动。由此推测,圆周轨道的中心可能有个黑洞。利用所学知识求此黑洞的质量M;
b.严格解决黑洞问题需要利用广义相对论的知识,但早在相对论提出之前就有人利用牛顿力学体系预言过黑洞的存在。我们知道,在牛顿体系中,当两个质量分别为m1、m2的质点相距为r时也会具有势能,称之为引力势能,其大小为EpGm1m2(规定无穷远处势能为零)。请你利用所学知识,推测质量为M′的黑洞,之
r所以能够成为“黑”洞,其半径R最大不能超过多少? 【答案】 【
解
析
】
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(2)a.小恒星绕黑洞做匀速圆周运动,设小恒星质量为m
22 根据万有引力定律和牛顿第二定律MmGr02
m(T)r0230。 解得 M4r2GTb.设质量为m的物体,从黑洞表面至无穷远处 1Mm根据能量守恒定律mv2(-G)0
2R2GM解得 Rv2 因为连光都不能逃离,有v = c 所以黑洞的半径最大不能超过R2GM 2c20.如图,一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子在匀强电场中运动,A、B为其运动轨迹上的两点。已知该粒子在A点的速度大小为v0,方向与电场方向的夹角为60°;它运动到B点时速度方向与电场方向的夹角为30°。不计重力。求A、B两点间的电势差。
mv02
【答案】
q【解析】
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