安徽省安庆市枞阳中学2018-2019学年高二上学期物理月考试卷
一、单选题
1.(2018高二上·枞阳月考)一宇航员在一星球上以速度 竖直上抛一物体,经t秒钟后物体落回手中,已知星球半径为R,使物体不再落回星球表面,物体抛出时的速度至少为
A. B. C. D.
2.(2018高二上·枞阳月考)如图,光滑圆轨道固定在竖直面内,一质量为m的小球沿轨道做完整的圆周运动 已知小球在最低点时对轨道的压力大小为 ,在高点时对轨道的压力大小为 重力加速度大小为g,则 的值为
A.3mg B.4mg C.5mg D.6mg
3.(2018高一上·香河月考)如图所示,有一个放在绝缘支架上带正电的导体球A,靠近放在绝缘支架上不带电的导体B,导体B用导线经开关接地,现把S先合上再断开,再移走A,则导体
A.不带电 B.带正电 C.带负电 D.不能确定
4.(2018高二上·枞阳月考)如图,绝缘光滑圆环竖直放置,a、b、c为三个套在圆环上可自由滑动的空心带电小球,已知小球c位于圆环最高点,ac连线与竖直方向成 角,bc连线与竖直方向成 角,三个小球均处于静止状态。下列说法正确的是
A.a、b、c小球带同种电荷
B.a、b小球带异种电荷,b、c小球带同种电荷
C.a、b小球电量之比为
D.a、b小球电量之比为
5.(2018高二上·枞阳月考)关于 UAB= 和WAB= qUAb的理解,正确的是( )
A.电场中的A,B两点间的电势差和两点间移动电荷的电量q成反比
B.在电场中A,B两点移动不同的电荷,电场力的功WAB和电量q成正比
C.UAB与q、WAB有关,且与WAB成正比
D.WAB与q、UAB无关,与电荷移动的路径无关
6.(2018高二上·枞阳月考)如图,光滑绝缘细杆与水平面成 角固定,杆上套有一带正电的小球,质量为m,带电荷量为 为使小球静止在杆上,可加一匀强电场 所加电场的场强满足什么条件时,小球可在杆上保持静止
A.垂直于杆斜向上,场强大小为
B.竖直向上,场强大小为
C.平行于杆斜向上,场强大小为
D.水平向右,场强大小为
二、多选题
7.(2018高二上·蠡县月考)如图所示,虚线a、b、c代表电场中的三个等势面,相邻等势面之间的电势差相等,即Uab=Ubc,实线为一带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P、R、Q是这条轨迹上的三点,R同时在等势面b上,据此可知( )
A.三个等势面中,c的电势最高
B.带电质点在P点的电势能比在Q点的电势能小
C.带电质点在P点的动能与电势能之和比在Q点的小
D.带电质点在P点的加速度比在Q的加速度大
8.(2018高二上·枞阳月考)某汽车从静止开始以加速度a匀加速启动,最后做匀速运动 已知汽车的质量为m,额定功率为p,匀加速运动的末速度为 ,匀速运动的速度为 ,所受阻力为 下图是反映汽车的速度随时间及加速度、牵引力和功率随速度变化的图象,其中正确的是
A. B.
C. D.
9.(2018高二上·枞阳月考)如图甲所示,AB是电场中的一条直线,电子以某一初速度从A点出发,仅在电场力作用下沿AB运动到B点,其v t图像如图乙所示。关于A、B两点的电场强度EA、EB和电势φA、φB的关系,下列判断正确的是( )
A.EA>EB B.EA<EB C.φA>φB D.φA<φB
10.(2017高一下·邹平期中)经长期观测,人们在宇宙中已经发现了“双星系统”.“双星系统”由相距较近的恒星组成,每个恒星的半径远小于两个恒星之间的距离,而且双星系统一般远离其他天体,它们在相互间的万有引力作用下,绕某一点做匀速圆周运动,如图所示为某一双星系统,A星球的质量为m1,B星球的质量为m2,它们中心之间的距离为L,引力常量为G,则下列说法正确的是( )
A.A星球的轨道半径为R= L
B.B星球的轨道半径为r= L
C.双星运行的周期为T=2πL
D.若近似认为B星球绕A星球中心做圆周运动,则B星球的运行周期为T=2πL
三、实验题
11.某同学用图示装置研究平抛运动及其特点.他的实验操作是:在小球A、B处于同一高度时,用小锤轻击弹性金属片,使A球水平飞出,同时B球被松开.
①他观察到的现象是:小球A、B (填“同时”或“不同时”)落地;
②让A、B球恢复初始状态,用较大的力敲击弹性金属片.A球在空中运动的时间将 (填“变长”,“不变”或“变短”);
③上述现象说明 .
12.(2018高二上·枞阳月考)如图 所示为验证机械能守恒定律的实验装置。现有器材为:带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重物、天平。
(1)为完成实验,还需要的器材有__________。
A.米尺 B. 直流电源
C.秒表 D. 交流电源
(2)某同学用图 所示装置打出的一条纸带如图 所示,相邻两点之间的时间间隔为 ,根据纸带计算出打下 点时重物的速度大小为 。(结果保留三位有效数字)
(3)采用重物下落的方法,根据公式 验证机械能守恒定律,要求重物的初速度为零,为验证和满足此要求,所选择的纸带第 、 点间的距离应接近 。
(4)该同学根据纸带算出了相应点的速度,作出 图象如图 所示,则图线斜率的物理意义是 。
四、解答题
13.(2018高二上·枞阳月考)如图所示,竖直平面内的 圆弧形光滑轨道半径为R,A端与圆心O等高,AD为与水平方向成 角的斜面 端在O的正上方 一个小球在A点正上方由静止开始释放,自由下落至A点后进入圆形轨道并恰能到达B点,求:
(1)释放点距A点的竖直高度;
(2)小球落到斜面上C点时的速度大小和方向.
14.(2018高二上·枞阳月考)如图所示,匀强电场中A、B、C三点构成一个直角三角形,把电荷量 的点电荷由A点移到B点,电场力做功 ;再由B点移到C点克服电场力做功 ,
(1)求A、B和A、C间的电势差 和 ;
(2)若取B点的电势为零,求A、C两点的电势 和 ;
(3)在图中定性画出匀强电场线的方向及分布情况.
15.(2018高二上·枞阳月考)如图,光滑斜面倾角为 ,一质量 、电荷量 的小物块置于斜面上,当加上水平向右的匀强电场时,该物体恰能静止在斜面上, ,求:
(1)该电场的电场强度大小
(2)若电场强度变为原来的 ,小物块运动的加速度大小
(3)在 前提下,当小物块沿斜面下滑 时,机械能的改变量.
16.(2018高二上·枞阳月考)如图所示,BC是半径为R的 圆弧形的光滑且绝缘的轨道,位于竖直平面内,其下端与水平绝缘轨道平滑连接,整个轨道处在水平向左的匀强电场中,电场强度为E,P为一质量为m,带正电q的小滑块 体积很小可视为质点 ,重力加速度为g.
(1)若小滑块P能在圆弧轨道上某处静止,求其静止时所受轨道的支持力的大小.
(2)若将小滑块P从C点由静止释放,滑到水平轨道上的A点时速度减为零,已知滑块与水平轨道间的动摩擦因数为 求:
滑块通过圆弧轨道末端B点时的速度大小以及所受轨道的支持力大小
水平轨道上A、B两点之间的距离.
答案解析部分
1.【答案】A
【知识点】竖直上抛运动
【解析】【解答】物体抛出后,在星球表面上做竖直上抛运动.设星球对物体产生的“重力加速度”为g,则 v0=g× ;设抛出时的速度至少为v,物体抛出后不再落回星球表面,根据牛顿第二定律有 mg=m ;联立得v= ,
故答案为:A.
【分析】利用牛顿第二定律结合重力的大小可以求出速度的大小。
2.【答案】D
【知识点】对单物体(质点)的应用
【解析】【解答】在最高点,根据牛顿第二定律可得 ,在最低点,根据牛顿第二定律可得 ,从最高点到最低点过程中,机械能守恒,故有 ,联立三式可得
故答案为:D
【分析】利用牛顿第二定律结合机械能守恒可以求出压力的差值。
3.【答案】C
【知识点】电荷及三种起电方式
【解析】【解答】当闭合开关时S,由于静电感应的作用,金属导体B右端带的正电荷会被从大地上来的负电荷中和,所以导体B右端不再带有电荷,左端带负电,
再断开S,再移走A,则导体B带负电.
故答案为:C.
【分析】利用感应生电可以结合正电荷被导线转移可以判别导体B带上了负电荷。
4.【答案】D
【知识点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】AB:对c小球受力分析可得,a、b小球必须带同种电荷c小球才能平衡。对b小球受力分析可得,b、c小球带异种电荷b小球才能平衡。AB不符合题意。
CD:对c小球受力分析,将力正交分解后可得: ,又 ,解得: 。C不符合题意,D不符合题意。
故答案为:D
【分析】利用C的受力分析可以判别ab属于同种电荷;利用b的平衡可以判别bc属于异种电荷;利用c小球的平衡方程可以求出电荷量之比。
5.【答案】B
【知识点】电场力做功
【解析】【解答】电场中两点间的电势差由电场及场中两点的位置决定,跟移动电荷的电荷量无关,A不符合题意,C不符合题意;而电场力做功表达式为: ,可知电场力做功则既与两点间的电势差有关,又与被移动电荷的电量有关,跟电荷移动的路径无关,B符合题意、D不符合题意。
故答案为:B
【分析】电势差由场源电荷决定和电荷量大小无关;利用电场力做功和电势差关系可以判别做功和电荷量成正比,与运动路程无关。
6.【答案】B
【知识点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】若电场方向垂直于杆斜向上,小球受到的电场力方向也垂直于杆斜向上,在垂直于杆的方向小球受力能平衡,而在平行于杆方向,重力有沿杆向下的分力,没有力与之平衡,则小球将向下滑动,不能保持静止.AC不符合题意.若电场方向竖直向上,此时球受两个力,竖直向上的电场力和竖直向下的重力,根据二力平衡可知,Eq=mg,故E=mgq.B符合题意.若电场方向向右,此时受三个力,重力、电场力和支持力.重力和电场力垂直于杆方向的分力的合力和支持力等值反向,重力和电场力沿杆子方向的分力大小相等方向相反,有mgsinθ=Eqcosθ,故 ,D不符合题意.
故答案为:B.
【分析】利用平衡条件可以判别场强的方向,结合平衡方程可以求出场强的大小。
7.【答案】B,D
【知识点】电场强度和电场线
【解析】【解答】A、电荷所受电场力指向轨迹内侧,由于电荷带正电,因此电场线指向右下方,沿电场线电势降低,A等势线的电势最高,c等势线的电势最低,A不符合题意;
B、根据质点受力情况可知,从P到Q过程中电场力做正功,电势能降低,故P点的电势能大于Q点的电势能,B符合题意;
C、从P到Q过程中电场力做正功,电势能降低,动能增大,故P点的动能小于Q点的动能,C不符合题意;
D、等势线密的地方电场线密场强大,故P点位置电场强,电场力大,根据牛顿第二定律,加速度也大;D符合题意.
故答案为:BD.
【分析】利用轨迹可以判别电场力的方向;利用电场力做功可以判别电势能的大小;结合电性可以判别电势的高低;电势能和动能之和保持不变;利用电场线的疏密可以比较加速度的大小。
8.【答案】A,B,C
【知识点】机车启动
【解析】【解答】汽车开始做初速度为零的匀加速直线运动,当达到额定功率时,匀加速结束,然后做加速度逐渐减小的加速运动,直至最后运动运动.开始匀加速时:F-f=ma
设匀加速刚结束时速度为v1,有:P额=Fv1;最后匀速时:F=f,有:F额=Fvm;由以上各式解得:匀加速的末速度为: ,最后匀速速度为: ,在v-t图象中斜率表示加速度,汽车开始加速度不变,后来逐渐减小,最终做匀速直线运动,A符合题意.开始汽车功率逐渐增加,P=Fv=Fat,故为过原点直线,后来功率恒定,B符合题意.汽车牵引力开始大小不变,然后逐渐减小,最后牵引力等于阻力,C符合题意.汽车运动过程中开始加速度不变,后来加速度逐渐减小,最后加速度为零,D不符合题意.
故答案为:ABC.
【分析】利用功率的表达式结合牛顿第二定律可以判别速度随时间的变化;利用功率的表达式可以判别功率的变化;利用牛顿第二定律可以判别外力和加速度随时间的变化。
9.【答案】A,C
【知识点】电场力做功
【解析】【解答】解:A、B、由图可知,电子在A点加速度较大,则可知A点所受电场力较大,由F=Eq可知,A点的场强要大于B点场强;A符合题意,B不符合题意;
C、D、电子从A到B的过程中,速度减小,动能减小,则可知电场力做负功,故电势能增加,故 A< B,电子带负电,由φ= 可知,A点的电势要大于B点电势,φA>φB,C符合题意,D不符合题意;
故答案为:AC.
【分析】利用图像斜率可以判别场强的大小;利用速度变化结合电性可以判别电势的高低。
10.【答案】C,D
【知识点】万有引力定律及其应用;万有引力定律的应用
【解析】【解答】解:AB、双星靠他们之间的万有引力提供向心力,A星球的轨道半径为R,B星球的轨道半径为r,根据万有引力提供向心力有:
得
且R+r=L
解得:
故A错误,B错误;
C、根据万有引力等于向心力
得
得
解得: = ,故C正确;
D、若近似认为B星球绕A星球中心做圆周运动,则根据万有引力提供向心力有:
解得: = ,故D正确;
故选:CD
【分析】双星靠相互间的万有引力提供向心力,具有相同的角速度.应用牛顿第二定律列方程求解
11.【答案】同时;不变;平抛运动的竖直分运动是自由落体
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】①小锤轻击弹性金属片时,A球做抛运动,同时B球做自由落体运动.通过实验可以观察到它们同时落地;
②用较大的力敲击弹性金属片,则被抛出初速度变大,但竖直方向运动不受影响,因此运动时间仍不变;
③上述现象说明:平抛运动的时间与初速度大小无关,且可以证明平抛运动在竖直方向上做自由落体运动.
故答案为:①同时,②不变,③平抛运动的竖直分运动是自由落体
【分析】本实验是研究平抛运动竖直方向分运动的实验.小锤轻击弹性金属片后,A球做平抛运动,同时B球做自由落体运动.通过实验可以观察到它们同时落地,所以可以证明平抛运动在竖直方向上做自由落体运动.
12.【答案】(1)A;D
(2)1.75
(3)2
(4)当地重力加速度的2倍
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】(1)通过打点计时器计算时间,故不需要秒表。打点计时器应该与交流电源连接。需要刻度尺测量纸带上两点间的距离。
故答案为:AD。(2)由图可知CE间的距离为: ;则由平均速度公式可得,D点的速度 ,(3)用公式 时,对纸带上起点的要求是重锤是从初速度为零开始,打点计时器的打点频率为50Hz,打点周期为0.02s,重物开始下落后,在第一个打点周期内重物下落的高度 ,所以所选的纸带最初两点间的距离接近2mm,(4)由机械能守恒 ,得 ,由此可知:图象的斜率 。
【分析】(1)实验还需要交流电源和刻度尺;
(2)利用平均速度公式可以求出瞬时速度的大小;
(3)利用自由落体的下落高度可以求出前两个点的距离;
(4)利用机械能守恒方程可以判别斜率的含义。
13.【答案】(1)解:小球恰能到达B点,在B点由重力提供向心力,则有:
得:
设小球的释放点距A点高度为h,小球从开始下落到B点,由机械能守恒定律,得:
;
得:
(2)解:小球离开B点后做平抛运动,小球落到C点时有:
解得:
小球落在斜面上C点时竖直分速度为:
小球落到C点得速度大小:
小球落到C点时,设速度与水平方向夹角为 :
则
【知识点】机械能综合应用
【解析】【分析】(1)利用牛顿第二定律结合机械能守恒可以对应释放的高度;
(2)利用位移的分解可以求出运动的时间,利用速度的合成可以求出速度的大小;利用分速度可以求出速度的方向。
14.【答案】(1)解: 、B间的电势差
A、B和A、C间的电势差
(2)解:取 ,又 ,解得:
因 ,解得:
(3)解:由上可知AB中点的电势为 ,与C点的电势相等,根据电场线与等势面垂直,且指向电势较低的等势面,作出匀强电场线的方向及分布情况如图.
【知识点】电场力做功
【解析】【分析】(1)利用电场力做功可以求出电势差的大小;
(2)利用电势差可以求出电势的大小;
(3)利用等势面可以判别场强的分布和方向。
15.【答案】(1)解:如图所示,小物块受重力、斜面支持力和电场力三个力作用,受力平衡,则有
在x轴方向:
在y轴方向:
得: ,故有: ,方向水平向右
(2)解:场强变化后物块所受合力为:
根据牛顿第二定律得:
故代入解得 ,方向沿斜面向下。
(3)解:机械能的改变量等于电场力做的功,故 ,解得
【知识点】共点力平衡条件的应用;对单物体(质点)的应用
【解析】【分析】(1)利用物块的平衡方程可以求出场强的大小和判别场强的方向;
(2)利用牛顿第二定律结合场强的大小可以求出加速度的大小;
(3)利用电场力做功可以求出机械能的变化。
16.【答案】(1)解:受力如图,滑块在某点受重力、支持力、电场力平衡,有: ,由牛顿第三定律得:
(2)解:①小滑块从C到B的过程中,设滑块通过B点时的速度为 ,由动能定理得:
代入数据解得:
通过B前,滑块还是做圆周运动,由牛顿第二定律得: ,
由牛顿第三定律得:
代入数据解得:
②令A、B之间的距离为 ,小滑块从C经B到A的过程中,由动能定理得:
解得:
【知识点】共点力平衡条件的应用;动能定理的综合应用
【解析】【分析】(1)利用滑块的平衡可以求出支持力的大小;
(2)利用动能定理结合牛顿第二定律可以求出速度和支持力的大小;
(3)利用动能定理可以求出AB之间的距离。
安徽省安庆市枞阳中学2018-2019学年高二上学期物理月考试卷
一、单选题
1.(2018高二上·枞阳月考)一宇航员在一星球上以速度 竖直上抛一物体,经t秒钟后物体落回手中,已知星球半径为R,使物体不再落回星球表面,物体抛出时的速度至少为
A. B. C. D.
【答案】A
【知识点】竖直上抛运动
【解析】【解答】物体抛出后,在星球表面上做竖直上抛运动.设星球对物体产生的“重力加速度”为g,则 v0=g× ;设抛出时的速度至少为v,物体抛出后不再落回星球表面,根据牛顿第二定律有 mg=m ;联立得v= ,
故答案为:A.
【分析】利用牛顿第二定律结合重力的大小可以求出速度的大小。
2.(2018高二上·枞阳月考)如图,光滑圆轨道固定在竖直面内,一质量为m的小球沿轨道做完整的圆周运动 已知小球在最低点时对轨道的压力大小为 ,在高点时对轨道的压力大小为 重力加速度大小为g,则 的值为
A.3mg B.4mg C.5mg D.6mg
【答案】D
【知识点】对单物体(质点)的应用
【解析】【解答】在最高点,根据牛顿第二定律可得 ,在最低点,根据牛顿第二定律可得 ,从最高点到最低点过程中,机械能守恒,故有 ,联立三式可得
故答案为:D
【分析】利用牛顿第二定律结合机械能守恒可以求出压力的差值。
3.(2018高一上·香河月考)如图所示,有一个放在绝缘支架上带正电的导体球A,靠近放在绝缘支架上不带电的导体B,导体B用导线经开关接地,现把S先合上再断开,再移走A,则导体
A.不带电 B.带正电 C.带负电 D.不能确定
【答案】C
【知识点】电荷及三种起电方式
【解析】【解答】当闭合开关时S,由于静电感应的作用,金属导体B右端带的正电荷会被从大地上来的负电荷中和,所以导体B右端不再带有电荷,左端带负电,
再断开S,再移走A,则导体B带负电.
故答案为:C.
【分析】利用感应生电可以结合正电荷被导线转移可以判别导体B带上了负电荷。
4.(2018高二上·枞阳月考)如图,绝缘光滑圆环竖直放置,a、b、c为三个套在圆环上可自由滑动的空心带电小球,已知小球c位于圆环最高点,ac连线与竖直方向成 角,bc连线与竖直方向成 角,三个小球均处于静止状态。下列说法正确的是
A.a、b、c小球带同种电荷
B.a、b小球带异种电荷,b、c小球带同种电荷
C.a、b小球电量之比为
D.a、b小球电量之比为
【答案】D
【知识点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】AB:对c小球受力分析可得,a、b小球必须带同种电荷c小球才能平衡。对b小球受力分析可得,b、c小球带异种电荷b小球才能平衡。AB不符合题意。
CD:对c小球受力分析,将力正交分解后可得: ,又 ,解得: 。C不符合题意,D不符合题意。
故答案为:D
【分析】利用C的受力分析可以判别ab属于同种电荷;利用b的平衡可以判别bc属于异种电荷;利用c小球的平衡方程可以求出电荷量之比。
5.(2018高二上·枞阳月考)关于 UAB= 和WAB= qUAb的理解,正确的是( )
A.电场中的A,B两点间的电势差和两点间移动电荷的电量q成反比
B.在电场中A,B两点移动不同的电荷,电场力的功WAB和电量q成正比
C.UAB与q、WAB有关,且与WAB成正比
D.WAB与q、UAB无关,与电荷移动的路径无关
【答案】B
【知识点】电场力做功
【解析】【解答】电场中两点间的电势差由电场及场中两点的位置决定,跟移动电荷的电荷量无关,A不符合题意,C不符合题意;而电场力做功表达式为: ,可知电场力做功则既与两点间的电势差有关,又与被移动电荷的电量有关,跟电荷移动的路径无关,B符合题意、D不符合题意。
故答案为:B
【分析】电势差由场源电荷决定和电荷量大小无关;利用电场力做功和电势差关系可以判别做功和电荷量成正比,与运动路程无关。
6.(2018高二上·枞阳月考)如图,光滑绝缘细杆与水平面成 角固定,杆上套有一带正电的小球,质量为m,带电荷量为 为使小球静止在杆上,可加一匀强电场 所加电场的场强满足什么条件时,小球可在杆上保持静止
A.垂直于杆斜向上,场强大小为
B.竖直向上,场强大小为
C.平行于杆斜向上,场强大小为
D.水平向右,场强大小为
【答案】B
【知识点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】若电场方向垂直于杆斜向上,小球受到的电场力方向也垂直于杆斜向上,在垂直于杆的方向小球受力能平衡,而在平行于杆方向,重力有沿杆向下的分力,没有力与之平衡,则小球将向下滑动,不能保持静止.AC不符合题意.若电场方向竖直向上,此时球受两个力,竖直向上的电场力和竖直向下的重力,根据二力平衡可知,Eq=mg,故E=mgq.B符合题意.若电场方向向右,此时受三个力,重力、电场力和支持力.重力和电场力垂直于杆方向的分力的合力和支持力等值反向,重力和电场力沿杆子方向的分力大小相等方向相反,有mgsinθ=Eqcosθ,故 ,D不符合题意.
故答案为:B.
【分析】利用平衡条件可以判别场强的方向,结合平衡方程可以求出场强的大小。
二、多选题
7.(2018高二上·蠡县月考)如图所示,虚线a、b、c代表电场中的三个等势面,相邻等势面之间的电势差相等,即Uab=Ubc,实线为一带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P、R、Q是这条轨迹上的三点,R同时在等势面b上,据此可知( )
A.三个等势面中,c的电势最高
B.带电质点在P点的电势能比在Q点的电势能小
C.带电质点在P点的动能与电势能之和比在Q点的小
D.带电质点在P点的加速度比在Q的加速度大
【答案】B,D
【知识点】电场强度和电场线
【解析】【解答】A、电荷所受电场力指向轨迹内侧,由于电荷带正电,因此电场线指向右下方,沿电场线电势降低,A等势线的电势最高,c等势线的电势最低,A不符合题意;
B、根据质点受力情况可知,从P到Q过程中电场力做正功,电势能降低,故P点的电势能大于Q点的电势能,B符合题意;
C、从P到Q过程中电场力做正功,电势能降低,动能增大,故P点的动能小于Q点的动能,C不符合题意;
D、等势线密的地方电场线密场强大,故P点位置电场强,电场力大,根据牛顿第二定律,加速度也大;D符合题意.
故答案为:BD.
【分析】利用轨迹可以判别电场力的方向;利用电场力做功可以判别电势能的大小;结合电性可以判别电势的高低;电势能和动能之和保持不变;利用电场线的疏密可以比较加速度的大小。
8.(2018高二上·枞阳月考)某汽车从静止开始以加速度a匀加速启动,最后做匀速运动 已知汽车的质量为m,额定功率为p,匀加速运动的末速度为 ,匀速运动的速度为 ,所受阻力为 下图是反映汽车的速度随时间及加速度、牵引力和功率随速度变化的图象,其中正确的是
A. B.
C. D.
【答案】A,B,C
【知识点】机车启动
【解析】【解答】汽车开始做初速度为零的匀加速直线运动,当达到额定功率时,匀加速结束,然后做加速度逐渐减小的加速运动,直至最后运动运动.开始匀加速时:F-f=ma
设匀加速刚结束时速度为v1,有:P额=Fv1;最后匀速时:F=f,有:F额=Fvm;由以上各式解得:匀加速的末速度为: ,最后匀速速度为: ,在v-t图象中斜率表示加速度,汽车开始加速度不变,后来逐渐减小,最终做匀速直线运动,A符合题意.开始汽车功率逐渐增加,P=Fv=Fat,故为过原点直线,后来功率恒定,B符合题意.汽车牵引力开始大小不变,然后逐渐减小,最后牵引力等于阻力,C符合题意.汽车运动过程中开始加速度不变,后来加速度逐渐减小,最后加速度为零,D不符合题意.
故答案为:ABC.
【分析】利用功率的表达式结合牛顿第二定律可以判别速度随时间的变化;利用功率的表达式可以判别功率的变化;利用牛顿第二定律可以判别外力和加速度随时间的变化。
9.(2018高二上·枞阳月考)如图甲所示,AB是电场中的一条直线,电子以某一初速度从A点出发,仅在电场力作用下沿AB运动到B点,其v t图像如图乙所示。关于A、B两点的电场强度EA、EB和电势φA、φB的关系,下列判断正确的是( )
A.EA>EB B.EA<EB C.φA>φB D.φA<φB
【答案】A,C
【知识点】电场力做功
【解析】【解答】解:A、B、由图可知,电子在A点加速度较大,则可知A点所受电场力较大,由F=Eq可知,A点的场强要大于B点场强;A符合题意,B不符合题意;
C、D、电子从A到B的过程中,速度减小,动能减小,则可知电场力做负功,故电势能增加,故 A< B,电子带负电,由φ= 可知,A点的电势要大于B点电势,φA>φB,C符合题意,D不符合题意;
故答案为:AC.
【分析】利用图像斜率可以判别场强的大小;利用速度变化结合电性可以判别电势的高低。
10.(2017高一下·邹平期中)经长期观测,人们在宇宙中已经发现了“双星系统”.“双星系统”由相距较近的恒星组成,每个恒星的半径远小于两个恒星之间的距离,而且双星系统一般远离其他天体,它们在相互间的万有引力作用下,绕某一点做匀速圆周运动,如图所示为某一双星系统,A星球的质量为m1,B星球的质量为m2,它们中心之间的距离为L,引力常量为G,则下列说法正确的是( )
A.A星球的轨道半径为R= L
B.B星球的轨道半径为r= L
C.双星运行的周期为T=2πL
D.若近似认为B星球绕A星球中心做圆周运动,则B星球的运行周期为T=2πL
【答案】C,D
【知识点】万有引力定律及其应用;万有引力定律的应用
【解析】【解答】解:AB、双星靠他们之间的万有引力提供向心力,A星球的轨道半径为R,B星球的轨道半径为r,根据万有引力提供向心力有:
得
且R+r=L
解得:
故A错误,B错误;
C、根据万有引力等于向心力
得
得
解得: = ,故C正确;
D、若近似认为B星球绕A星球中心做圆周运动,则根据万有引力提供向心力有:
解得: = ,故D正确;
故选:CD
【分析】双星靠相互间的万有引力提供向心力,具有相同的角速度.应用牛顿第二定律列方程求解
三、实验题
11.某同学用图示装置研究平抛运动及其特点.他的实验操作是:在小球A、B处于同一高度时,用小锤轻击弹性金属片,使A球水平飞出,同时B球被松开.
①他观察到的现象是:小球A、B (填“同时”或“不同时”)落地;
②让A、B球恢复初始状态,用较大的力敲击弹性金属片.A球在空中运动的时间将 (填“变长”,“不变”或“变短”);
③上述现象说明 .
【答案】同时;不变;平抛运动的竖直分运动是自由落体
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】①小锤轻击弹性金属片时,A球做抛运动,同时B球做自由落体运动.通过实验可以观察到它们同时落地;
②用较大的力敲击弹性金属片,则被抛出初速度变大,但竖直方向运动不受影响,因此运动时间仍不变;
③上述现象说明:平抛运动的时间与初速度大小无关,且可以证明平抛运动在竖直方向上做自由落体运动.
故答案为:①同时,②不变,③平抛运动的竖直分运动是自由落体
【分析】本实验是研究平抛运动竖直方向分运动的实验.小锤轻击弹性金属片后,A球做平抛运动,同时B球做自由落体运动.通过实验可以观察到它们同时落地,所以可以证明平抛运动在竖直方向上做自由落体运动.
12.(2018高二上·枞阳月考)如图 所示为验证机械能守恒定律的实验装置。现有器材为:带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重物、天平。
(1)为完成实验,还需要的器材有__________。
A.米尺 B. 直流电源
C.秒表 D. 交流电源
(2)某同学用图 所示装置打出的一条纸带如图 所示,相邻两点之间的时间间隔为 ,根据纸带计算出打下 点时重物的速度大小为 。(结果保留三位有效数字)
(3)采用重物下落的方法,根据公式 验证机械能守恒定律,要求重物的初速度为零,为验证和满足此要求,所选择的纸带第 、 点间的距离应接近 。
(4)该同学根据纸带算出了相应点的速度,作出 图象如图 所示,则图线斜率的物理意义是 。
【答案】(1)A;D
(2)1.75
(3)2
(4)当地重力加速度的2倍
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】(1)通过打点计时器计算时间,故不需要秒表。打点计时器应该与交流电源连接。需要刻度尺测量纸带上两点间的距离。
故答案为:AD。(2)由图可知CE间的距离为: ;则由平均速度公式可得,D点的速度 ,(3)用公式 时,对纸带上起点的要求是重锤是从初速度为零开始,打点计时器的打点频率为50Hz,打点周期为0.02s,重物开始下落后,在第一个打点周期内重物下落的高度 ,所以所选的纸带最初两点间的距离接近2mm,(4)由机械能守恒 ,得 ,由此可知:图象的斜率 。
【分析】(1)实验还需要交流电源和刻度尺;
(2)利用平均速度公式可以求出瞬时速度的大小;
(3)利用自由落体的下落高度可以求出前两个点的距离;
(4)利用机械能守恒方程可以判别斜率的含义。
四、解答题
13.(2018高二上·枞阳月考)如图所示,竖直平面内的 圆弧形光滑轨道半径为R,A端与圆心O等高,AD为与水平方向成 角的斜面 端在O的正上方 一个小球在A点正上方由静止开始释放,自由下落至A点后进入圆形轨道并恰能到达B点,求:
(1)释放点距A点的竖直高度;
(2)小球落到斜面上C点时的速度大小和方向.
【答案】(1)解:小球恰能到达B点,在B点由重力提供向心力,则有:
得:
设小球的释放点距A点高度为h,小球从开始下落到B点,由机械能守恒定律,得:
;
得:
(2)解:小球离开B点后做平抛运动,小球落到C点时有:
解得:
小球落在斜面上C点时竖直分速度为:
小球落到C点得速度大小:
小球落到C点时,设速度与水平方向夹角为 :
则
【知识点】机械能综合应用
【解析】【分析】(1)利用牛顿第二定律结合机械能守恒可以对应释放的高度;
(2)利用位移的分解可以求出运动的时间,利用速度的合成可以求出速度的大小;利用分速度可以求出速度的方向。
14.(2018高二上·枞阳月考)如图所示,匀强电场中A、B、C三点构成一个直角三角形,把电荷量 的点电荷由A点移到B点,电场力做功 ;再由B点移到C点克服电场力做功 ,
(1)求A、B和A、C间的电势差 和 ;
(2)若取B点的电势为零,求A、C两点的电势 和 ;
(3)在图中定性画出匀强电场线的方向及分布情况.
【答案】(1)解: 、B间的电势差
A、B和A、C间的电势差
(2)解:取 ,又 ,解得:
因 ,解得:
(3)解:由上可知AB中点的电势为 ,与C点的电势相等,根据电场线与等势面垂直,且指向电势较低的等势面,作出匀强电场线的方向及分布情况如图.
【知识点】电场力做功
【解析】【分析】(1)利用电场力做功可以求出电势差的大小;
(2)利用电势差可以求出电势的大小;
(3)利用等势面可以判别场强的分布和方向。
15.(2018高二上·枞阳月考)如图,光滑斜面倾角为 ,一质量 、电荷量 的小物块置于斜面上,当加上水平向右的匀强电场时,该物体恰能静止在斜面上, ,求:
(1)该电场的电场强度大小
(2)若电场强度变为原来的 ,小物块运动的加速度大小
(3)在 前提下,当小物块沿斜面下滑 时,机械能的改变量.
【答案】(1)解:如图所示,小物块受重力、斜面支持力和电场力三个力作用,受力平衡,则有
在x轴方向:
在y轴方向:
得: ,故有: ,方向水平向右
(2)解:场强变化后物块所受合力为:
根据牛顿第二定律得:
故代入解得 ,方向沿斜面向下。
(3)解:机械能的改变量等于电场力做的功,故 ,解得
【知识点】共点力平衡条件的应用;对单物体(质点)的应用
【解析】【分析】(1)利用物块的平衡方程可以求出场强的大小和判别场强的方向;
(2)利用牛顿第二定律结合场强的大小可以求出加速度的大小;
(3)利用电场力做功可以求出机械能的变化。
16.(2018高二上·枞阳月考)如图所示,BC是半径为R的 圆弧形的光滑且绝缘的轨道,位于竖直平面内,其下端与水平绝缘轨道平滑连接,整个轨道处在水平向左的匀强电场中,电场强度为E,P为一质量为m,带正电q的小滑块 体积很小可视为质点 ,重力加速度为g.
(1)若小滑块P能在圆弧轨道上某处静止,求其静止时所受轨道的支持力的大小.
(2)若将小滑块P从C点由静止释放,滑到水平轨道上的A点时速度减为零,已知滑块与水平轨道间的动摩擦因数为 求:
滑块通过圆弧轨道末端B点时的速度大小以及所受轨道的支持力大小
水平轨道上A、B两点之间的距离.
【答案】(1)解:受力如图,滑块在某点受重力、支持力、电场力平衡,有: ,由牛顿第三定律得:
(2)解:①小滑块从C到B的过程中,设滑块通过B点时的速度为 ,由动能定理得:
代入数据解得:
通过B前,滑块还是做圆周运动,由牛顿第二定律得: ,
由牛顿第三定律得:
代入数据解得:
②令A、B之间的距离为 ,小滑块从C经B到A的过程中,由动能定理得:
解得:
【知识点】共点力平衡条件的应用;动能定理的综合应用
【解析】【分析】(1)利用滑块的平衡可以求出支持力的大小;
(2)利用动能定理结合牛顿第二定律可以求出速度和支持力的大小;
(3)利用动能定理可以求出AB之间的距离。
