选择题专项练(6)
一、单项选择题
1.[2023·浙江金华三模]喷雾型防水剂是现在市场上广泛销售的特殊防水剂.其原理是喷剂在玻璃上形成一层薄薄的保护膜,形成类似于荷叶外表的效果.水滴以椭球形分布在表面,故无法停留在玻璃上.从而在遇到雨水的时候,雨水会自然流走,保持视野清晰.如图所示.下列说法正确的是( )
A.水滴呈椭球形的是液体表面张力作用的结果,与重力无关
B.照片中的玻璃和水滴发生了浸润现象
C.水滴与玻璃表面接触的那层水分子间距比水滴内部的水分子间距大
D.照片中水滴表面分子比水滴的内部密集
2.[2023·重庆万州模拟]2023年1月,中国科学家在可控核聚变研究装置上首次发现一种全新的等离子体活动模式,在世界上首次实现维持和调节超过1000s的超长时间持续脉冲.可控核聚变由氘、氚粒子聚合成氮,释放出超强能量,聚变方程为:H+H―→He+X,下列关于聚变反应的说法正确的是( )
A.X为质子
B.反应前后核子的总质量不变
C.H和H有相同的中子数
D.反应前的原子核的总结合能小于反应后原子核的总结合能
3.[2023·河北石家庄模拟]导光管采光系统是一套采集天然光,并经管道传输到室内的采光系统,如图为过装置中心轴线的截面.上面部分是收集阳光的半径为R的某种均匀透明材料的半球形采光球,O为球心,下面部分是内侧涂有反光涂层的导光管,MN为两部分的分界面,M、N为球面两点.若一束平行MN且与MN相距h=R的细光束从空气入射到采光球表面时,经折射绿光恰好照射到N点.则( )
A.绿光在采光球中的传播速度为c
B.红光一定能从N点上方射出
C.紫光有可能直接折射经过O点
D.要使光束在导光管中发生全反射,涂层折射率应小于管壁折射率
4.[2023·湖南株洲三模]
人原地起跳方式是先屈腿下蹲,然后突然蹬地向上加速,重心上升后离地向上运动,如果人起跳过程中,重心上升至离地前,其加速度与重心上升高度关系如图所示,那么人离地后重心上升的最大高度可达(g取10m/s2)( )
A.0.25mB.0.5m
C.0.75mD.1.25m
5.[2023·江苏南通模拟]如图所示,光滑水平面上一小滑块与一端固定的轻弹簧相连,现将滑块推至M点由静止释放,滑块运动的周期为T,O点为平衡位置,N是MO的中点.下列说法正确的是( )
A.滑块从M运动到O的时间为
B.滑块从M运动到N的时间为
C.若改变滑块的质量,周期不变
D.若将滑块推至N点由静止释放,周期不变
6.[2023·湖南益阳模拟]
我国的第一颗卫星“东方红一号”于1970年4月24日在酒泉卫星发射中心由长征一号运载火箭送入工作轨道(近地点距地球表面的距离r近=441km、远地点距地球表面的距离r远=2368km),它开创了中国航天史的新纪元.1984年,“东方红二号”卫星发射成功,这是一颗地球同步卫星,距离地心大约r2=42164km.已知地球半径为R地=6371km,可以估算“东方红一号”卫星的周期约为( )
A.80分钟B.102分钟
C.114分钟D.120分钟
7.[2023·山东青岛模拟]如图甲,一带电粒子沿平行板电容器中线MN以速度v平行于极板进入(记为t=0时刻),同时在两板上加一按图乙变化的电压.已知粒子比荷为k,带电粒子只受静电力的作用且不与极板发生碰撞,经过一段时间,粒子以平行极板方向的速度射出.则下列说法中正确的是( )
A.粒子射出时间可能为t=4s
B.粒子射出的速度大小为2v
C.极板长度满足L=3vn(n=1,2,3…)
D.极板间最小距离为
8.[2023·浙江金华三模]如图甲所示,虚线(磁场边界)左侧有一竖直向下的匀强磁场(磁感应强度为B),一正方形线框(边长为L,匝数为N,不计线框内阻)从图示位置绕水平上边O为轴顺时针匀速转动,以角速度为ω进入磁场区域.现将该线框产生的交流电接入图乙电路的CD端,定值电阻R1阻值为R,L1电阻为4R,忽略灯丝电阻随温度的变化,A1为理想交流电流表,K为理想二极管,P为理想自耦变压器上的滑动触头,P′为滑动变阻器上的滑片.下列说法正确的是( )
A.线框转动切割产生的电动势最大值为NBL2ω
B.电流表A1的读数为
C.P不动,P′向下滑动时,U2减小
D.P顺时针转动一个小角度,同时P′向下滑动时,小灯泡L2的亮度可以不变
二、多项选择题
9.[2023·福建泉州二模]汽车使用的电磁制动原理示意图如图所示,当导体在固定通电线圈产生的磁场中运动时,会产生涡流,使导体受到阻碍运动的制动力.下列说法正确的是( )
A.制动过程中,导体不会发热
B.导体运动的速度越大,制动力越大
C.改变线圈中的电流方向,导体就可获得动力
D.制动过程中导体获得的制动力逐渐减小
10.[2023·广东汕头三模]两根通电细长直导线紧靠着同样长的塑料圆柱体,图甲是圆柱体和导线1的截面,导线2固定不动(图中未画出).导线1绕圆柱体在平面内第一与第二象限从θ=0缓慢移动到π,测量圆柱体中心O处磁感应强度,获得沿x方向的磁感应强度Bx随θ的图像(如图乙)和沿y方向的磁感应强度By随θ的图像(如图丙).下列说法正确的是( )
A.导线1电流方向垂直纸面向外
B.导线2在第三象限角平分线位置
C.随着θ的增大,中心O处的磁感应强度先变大后变小
D.当θ=0.25π时,中心O处的磁感应强度方向沿第四象限角平分线
11.[2023·陕西西安模拟]如图所示,质量为4kg,半径为0.5m的光滑匀质细圆管用轻杆固定在竖直平面内,小球A和B的直径略小于细圆管的内径,它们的质量均为2kg.某时刻,小球A、B分别位于细圆管最低点和最高点,则下列说法正确的是(取g=10m/s2)( )
A.轻杆对细圆管的弹力与A、B两球的速度差成线性关系
B.轻杆对细圆管的弹力与A、B两球的速度平方差成线性关系
C.杆对细圆管弹力不可能为零
D.若A、B两球的速度大小为vA=3m/s、vB=6m/s,此时杆的下端受到向上的压力
12.[2023·黑龙江哈尔滨一模]北京冬奥会成功举办,使北京成为首个“双奥之城”,其中跳台滑雪是极具观赏性的项目,由滑门、助滑坡、着陆坡、停止区组成.若将着陆坡简化成倾角为θ的斜面,如图所示,运动员水平起跳后的运动可视为平抛运动,研究某运动员两次腾空过程,已知第一次起跳时动能为E0,第二次起跳时动能为2E0,两次落点分别为a、b两点,不计空气阻力,以下说法正确的是( )
A.两次起跳的速度之比为1∶2
B.两次落在斜面上时速度方向相同
C.第一次落在斜面上时动能为E0(1+2tan2θ)
D.两次腾空过程在空中运动时间之比为1∶
选择题专项练(6)
1.解析:液体表面张力作用使得水滴呈球形,但是由于有重力作用使得水滴呈椭球形,选项A错误;照片中的玻璃和水滴不浸润,选项B错误;水滴与玻璃表面接触的那层水分子间距比水滴内部的水分子间距大,选项C正确;照片中水滴表面分子比水滴的内部稀疏,选项D错误.
答案:C
2.解析:由核聚变反应的质量数守恒和电荷数守恒可得,X的质量数A=2+3-4=1,X的电荷数为Z=1+1-2=0,所以X为中子,故A错误;核聚变反应中释放能量,根据公式ΔE=Δmc2,可知有质量亏损,故B错误;H的中子数为2-1=1,H的中子数为3-1=2,所以H和H的中子数不同,故C错误;核聚变是放能反应,可知,反应前的总结合能小于反应后的总结合能,故D正确.
答案:D
3.解析:如图所示
根据几何关系sinα==,α=2θ,折射率n==,绿光在采光球中的传播速度为v==c,故A错误;红光折射率小,折射角大,则红光一定能从N点上方射出,故B正确;紫光不可能直接折射经过O点,如果经过的话,折射角为0°,故C错误;光由光密到光疏可能发生全反射,则涂层折射率应大于管壁折射率,故D错误.
答案:B
4.解析:设人刚刚离地时速度为v,根据公式v2=2ax整理可得=ax,则a x图形围成的面积为,人离地后又有v2=2gh,结合图像,联立解得h=0.5m,故B正确.
答案:B
5.解析:弹簧和小滑块构成一个弹簧振子,故根据小滑块的振动方程为x=Acosωt=Acost,故滑块从M运动到O的时间为,滑块从M运动到N的时间为,A、B错误;由弹簧振子的周期公式可知T=2π,系统的振动周期与质量有关,与振幅无关,C错误,D正确.
答案:D
6.解析:设“东方红一号”卫星周期为T1,其半长轴为r1=,“东方红二号”卫星周期T2=24h,工作轨道半径r2=42164km,根据开普勒第三定律=k,可得=,代入数据解得T1≈1.9h=114min=114分钟,C正确.
答案:C
7.解析:
粒子进入电容器后,在平行于极板方向做匀速直线运动,垂直极板方向的运动v t图像如图所示
因为粒子平行极板射出,可知粒子垂直极板的分速度为0,所以射出时刻可能为1.5s、3s、4.5s…,满足t=1.5n(n=1,2,3…),粒子射出的速度大小必定为v,故A、B错误;极板长度L=v·1.5n(n=1,2,3…),故C错误;因为粒子不跟极板碰撞,则应满足≥v垂直×1.5,v垂直=a×1,a=,联立求得d≥,故D正确.
答案:D
8.解析:线框转动切割产生的电动势最大值为Em=NBL2ω,故A错误;由图甲可知线框运动的半个周期内产生交变电流,由图乙可知由于二极管的存在,流过灯泡L1的电流只有正弦式电流流过;电流表的示数为流过电流表的有效值,根据有效值的定义有I2RT=()2R·,其中Im=,解得I=,故B错误;P不动,P′向下滑动时,由于变压器的匝数比不变,可知电压U2不变,故C错误;由欧姆定律知流过灯泡L2的电流I2=,P顺时针转动一个小角度,副线圈匝数减小,电压U2减小;同时P′向下滑动时,接入电路的电阻R′减小,所以小灯泡L2的亮度可能不变,故D正确.
答案:D
9.解析:由于导体中产生了涡流,根据Q=I2Rt可知,制动过程中,导体会发热,故A错误;导体运动速度越大,穿过导体中回路的磁通量的变化率越大,产生的涡流越大,则所受安培力,即制动力越大,即制动力的大小与导体运动的速度有关,故B正确;根据楞次定律,可知,原磁场对涡流的安培力总是要阻碍导体的相对运动,即改变线圈中的电流方向,导体受到的安培力仍然为阻力,故C错误;制动过程中,导体的速度逐渐减小,穿过导体中回路的磁通量的变化率变小,产生的涡流变小,则所受安培力,即制动力变小,D正确.
答案:BD
10.解析:根据安培定则判断通电直导线产生的磁场方向可知,导线2在y轴方向上没有分量,在水平方向有沿x轴正方向的分量;则导线1在初始状态产生的磁场沿y轴负方向,导线1电流方向垂直纸面向外,故A正确;根据安培定则可知,导线2在y轴正方向处有垂直纸面向外的电流或者在y轴负方向处有垂直纸面向里的电流,故B错误;磁感应强度为矢量,根据平行四边形定则可知,中心O处的磁感应强度先变大后变小,在θ=0.5π时,两导线产生磁感应强度方向一致,合磁感应强度值最大,故C正确;θ=0.25π时,导线1产生的磁感应强度方向沿第四象限角平分线向外,但导线2产生的磁场沿x轴正方向,故中心O处的磁感应强度方向在x轴与第四象限角平分线之间,故D错误.
答案:AC
11.解析:对小球A、B及细圆管整体进行受力分析,设杆对细圆环的弹力为FN,向上为正方向,则
FN-(M+2m)g=m-m=(v-v),选项A错误,B正确;由上述表达式可知,当满足v-v=20时,杆对细圆管弹力为零,选项C错误;当vA=3m/s、vB=6m/s时,解得FN=-28N,故杆对细圆管的弹力向下,杆下端受压力向上,选项D正确.
答案:BD
12.解析:由动能表达式E=mv2,易知两次起跳的速度之比为1∶,故A错误;斜面倾角为θ,运动员落在斜面上时,其位移方向为θ,设运动员落在斜面上时速度方向与水平方向夹角为α,根据平抛运动规律tanα=2tanθ,α与平抛速度大小无关,故两次落到斜面上时速度方向相同,故B正确;
第一次起跳,运动员落在斜面上下落高度为h,由平抛规律有=v0,由动能定理有mgh=Ek-E0,且E0=mv,得Ek=E0,故C错误;设起跳点到落点距离为x,有xcosθ=v0t,xsinθ=gt2,得t=,两次腾空过程在空中运动时间之比t1∶t2=1∶,故D正确.
答案:BD选择题专项练(5)
一、单项选择题
1.[2023·浙江温州模拟]如图是五一假期小姚在某景区看到的“天壶”,巨大的茶壶悬在空中,正源源不断的往外出水,祈愿财源滚滚,福寿绵绵,下列说法正确的是( )
A.靠水流的反冲力支撑壶体
B.壶的重心一定在水流的延长线上
C.水流越大,壶体会升得越高
D.研究壶体受力时,不能把它当作质点
2.[2023·福建泉州一模]1957年,吴健雄领导的小组在钴60的衰变中证实了宇称不守恒的论断.关于钴60,它能自发地进行β衰变,半衰期为5.27年,衰变方程为Co―→Ni+.下列关于钴60的说法中正确的是( )
A.钴60的中子数比Ni的中子数少一个
B.通过化学作用能够改变钴60衰变的半衰期
C.2g钴60经过两个半衰期就会全部发生衰变
D.钴60衰变放出的γ射线能用于肿瘤的放射治疗
3.[2023·江苏盐城三模]如图甲所示,用传感器探究气体等温变化的规律,研究对象是注射器中的空气柱.气体压强传感器通过塑料管与注射器相连,可以测得气体的压强p.由注射器壁上的刻度可以读出气体的体积V,由于没有考虑注射器与压强传感器连接部位气体的体积,作出的 V图像如图乙所示.横坐标每一格代表1mL,纵坐标每一小格代表1.5×10-6(Pa-1).则连接部位气体的体积为( )
A.1mL B.2mL C.3mL D.4mL
4.[2023·江西宜春模拟]《大国重器Ⅲ》节目介绍了GIL输电系统的三相共箱技术,如图甲所示,三根超高压输电线缆平行且间距相等.截面图如图乙所示,截面圆心构成正三角形,上方两根输电线缆AB圆心连线水平,某时刻A中电流方向垂直于纸面向外、B中电流方向垂直于纸面向里、电流大小均为I,下方输电线缆C中电流方向垂直于纸面向外、电流大小为2I,电流方向如图,则( )
A.A、B输电线缆相互吸引
B.A输电线缆所受安培力斜向左下方,与水平方向夹角60°
C.A输电线缆在AB圆心连线中点处的磁感应强度方向竖直向上
D.正三角形中心O处磁感应强度方向水平向左
5.[2023·湖南师大附中三模]如图,粗糙的水平地面上有三块材料完全相同的木块A、B、C,质量均为m,B、C之间用轻质细绳连接.现用一水平恒力F拉C,使三者由静止开始一起做匀加速运动,运动过程中把一块橡皮泥粘在某一块上面,系统仍加速运动,且始终没有相对滑动,则在粘上橡皮泥并达到稳定后,下列说法正确的是( )
A.若粘在木块A上面,绳的拉力不变
B.若粘在木块A上面,绳的拉力减小
C.若粘在木块C上面,A、B间摩擦力增大
D.若粘在木块C上面,绳的拉力和A、B间摩擦力都减小
6.[2023·山东烟台模拟]将一台智能手机水平粘在秋千的座椅上,使手机边缘与座椅边缘平行(图甲),让秋千以小摆角(小于5°)自由摆动,此时秋千可看作一个理想的单摆,摆长为L.从手机传感器中得到了其垂直手机平面方向的a t关系图如图乙所示.则以下说法正确的是( )
A.秋千从摆动到停下的过程可看作受迫振动
B.当秋千摆至最低点时,秋千对手机的支持力小于手机所受的重力
C.秋千摆动的周期为t2-t1
D.该地的重力加速度g=
7.[2023·北京卷]在太空实验室中可以利用匀速圆周运动测量小球质量.如图所示,不可伸长的轻绳一端固定于O点,另一端系一待测小球,使其绕O做匀速圆周运动,用力传感器测得绳上的拉力为F,用停表测得小球转过n圈所用的时间为t,用刻度尺测得O点到球心的距离为圆周运动的半径R.下列说法正确的是( )
A.圆周运动轨道可处于任意平面内
B.小球的质量为
C.若误将n-1圈记作n圈,则所得质量偏大
D.若测R时未计入小球半径,则所得质量偏小
8.[2023·重庆模拟]变压器是输配电的基础设备,广泛应用于工业、农业、交通、城市社区等.我国在网运行的变压器约1700万台,总容量约110亿千伏安.如图甲所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1,原线圈左侧输入如图乙所示的正弦式交流电,L1、L2是完全相同的灯泡.灯泡电阻值恒定,若灯泡L2能正常发光,则下列说法正确的是( )
A.灯泡L1能正常发光
B.灯泡L2的额定电压为40V
C.灯泡L1、L2的实际功率之比为2∶1
D.通过灯泡L2的电流方向一秒改变50次
二、多项选择题
9.[2023·山西太原二模]如图,一喷泉由两组喷水装置组成圆形图案,其中喷水口M位于圆心,喷出的水流竖直向上;喷水口N位于圆周上,喷出的水流斜向圆心(M)方向,M、N的出水口均位于水面上,喷出的水初速度大小相等.已知M、N喷出的水流能达到的最大高度,忽略空气阻力,重力加速度为g,根据以上信息可求出的物理量有( )
A.M、N喷出的水的初速度大小
B.N喷出的水的初速度与水平方向的夹角
C.N喷出的水在空中运动的时间
D.N喷出的水落回水面时与M的距离
10.[2023·四川绵阳模拟]已知国产越野车和自动驾驶车都在同一公路上向东行驶,自动驾驶车由静止开始运动时,越野车刚好以速度v0从旁边加速驶过,如图所示的粗折线和细折线分别是越野车和自动驾驶车的v t图线,根据这些信息,可以判断( )
A.5s末两车速度均为9m/s
B.0时刻之后,两车只会相遇一次
C.20s末两车相遇
D.加速阶段自动驾驶车的加速度是越野车的3倍
11.[2023·广东广州二模]如图为某种秋千椅的示意图,“П”形轻质钢制支架O1A1A2O2固定在竖直面内,A1A2沿水平方向,四根等长轻质硬杆通过光滑铰链O1、O2悬挂长方形匀质椅板B1C1C2B2,竖直面内的O1B1C1、O2C2B2为等边三角形,并绕O1、O2沿图中线来回摆动.已知重力加速度为g,椅板的质量为m,则椅板摆动到最低点时( )
A.B1、C1两点角速度相等
B.B2、C2两点线速度相同
C.O1A1受到的拉力等于mg
D.O2A2受到的拉力大于mg
12.[2023·福建泉州模拟]
如图,在与匀强电场方向平行的平面内取一个圆,圆心为O,半径为R,a、b、c为圆周上的三个点,ac为直径,∠aOb=60°.一群电荷量均为+q的相同粒子从a点以相同的初动能Ek沿纸面向各个方向均匀发射,从圆周上通过的粒子的最大动能为4Ek,到达c点的粒子的动能为3Ek,沿ac方向射入的粒子从圆周上的p点(未画出)射出,不计粒子重力及粒子间的相互作用,则( )
A.电场强度方向与Ob垂直
B.电场强度大小为
C.可能没有粒子到达b点
D.粒子从a到p过程电势能减少量小于2Ek
选择题专项练(5)
1.解析:巨大的茶壶悬在空中不是靠水流的反冲力支撑壶体,而是从茶壶里流出的水包围着一根支撑柱,支撑柱支撑壶体,壶体的高度是一定的,与水流无关,故A、C错误;壶的重心不在水流的延长线上,故B错误;研究壶体受力时,壶体的形状大小不能忽略不计,不能把它当作质点,故D正确.
答案:D
2.解析:钴60的中子数为60-27=33,Ni的中子数为60-28=32,钴60的中子数比Ni的中子数多一个,故A错误;半衰期跟外界因素无关,与温度、压强、化学反应等无关,由元素本身决定,故B错误;2g钴60经过两个半衰期,剩下的钴60是原来的,故C错误;钴60对人体肿瘤进行放射治疗是利用其衰变放出的γ射线,因为γ射线能量高、穿透能力强,能杀死癌细胞,故D正确.
答案:D
3.解析:设连接部位气体的体积为V0,根据玻意耳定律有p(V+V0)=C,可得=;由 V图像可知,当=0时,V=-2mL,解得V0=2mL,故选B.
答案:B
4.解析:由于A、B输电线缆通入的电流方向相反,所以两线缆相互排斥,故选项A错误;
B对A的作用力沿AB水平向左,C对A的作用力沿AC斜向右下,且大小为B对A作用力的2倍,如图所示
由图可知FACcosθ=2FABcos60°=FAB,即C对A的作用力在水平方向的分力与B对A的作用力大小相等,方向相反,所以A受到的合力即为C对A的作用力在竖直方向的分量,其与水平方向夹角为90°,故选项B错误;根据右手螺旋定则可知,A输电线缆在AB圆心连线中点处的磁感应强度方向竖直向上,故选项C正确;A输电线在O点的磁感应强度方向垂直OA指向右上方,B输电线在O点的磁感应强度方向垂直OB指向左上方,C输电线在O点的磁感应强度方向垂直OC水平向左,所以O处合磁感应强度方向应斜向左上方,故选项D错误.
答案:C
5.解析:因无相对滑动,所以,无论橡皮泥粘到哪块上,根据牛顿第二定律都有:F-3μmg-μΔmg=(3m+Δm)a,a都将减小.若粘在A木块上面,以C为研究对象,受F、摩擦力μmg、绳子拉力T,F-μmg-T=ma,则得:T=F-μmg-ma,a减小,F、μmg不变,所以,T增大,故选项A、B错误;若粘在C木块上面,a减小,对A有:fA=ma,可知A的摩擦力减小,以AB为整体,有T-2μmg=2ma,得:T=2μmg+2ma,则T减小,故选项C错误,D正确.
答案:D
6.解析:秋千从摆动到停下的过程受空气阻力,振幅不断减小,为阻尼振动,故A错误;在最低点,根据牛顿第二定律有N-mg=m,可得秋千对手机的支持力N=mg+m,可知秋千对手机的支持力大于手机所受的重力,故B错误;秋千的周期为从最大振幅偏角到另外一最大振幅偏角位置再回到最大振幅偏角位置所用得时间,所以两次经过最低点,有两次向心加速度最大,故周期为T=t3-t1,故C错误;根据单摆周期公式T=t3-t1=2π可得当地重力加速度g=,故D正确.
答案:D
7.解析:空间站内的物体都处于完全失重状态,可知圆周运动的轨道可处于任意平面内,故A正确;
根据F=mω2R
ω=
解得小球质量m=
故B错误;
若误将n-1圈记作n圈,则得到的质量偏小,故C错误;
若测R时未计入小球的半径,则R偏小,所测质量偏大,故D错误.
答案:A
8.解析:设灯泡L2的额定电流为I额,根据理想变压器的电流规律可知,原线圈中的电流为,则灯泡L1不能正常发光,由P=I2R,可知灯泡L1、L2的实际功率之比为1∶4,故A、C错误;设变压器及其右侧回路的等效电阻为R1,则根据变压器原理可知=,可得R1=4RL2=4RL1,则原线圈两端的电压U1=U=80V,根据理想变压器原理,可知灯泡L2的额定电压为40V,B正确;由题图乙可知交流电的周期为0.02s,一个周期内电流方向改变两次,故通过灯泡L2的电流方向一秒改变100次,D错误.
答案:B
9.解析:已知M、N喷出的初速度相等,根据公式v=2gh,可以求出M喷出的水流的初速度,则可求出M、N喷出的水的初速度大小,故A正确;根据N喷出的水竖直方向的高度可以求出N喷出的水在竖直方向的分速度,也可以求出N喷出的水在空中运动的时间,则可求出N喷出的水的初速度与水平方向的夹角,故B、C正确;由于不清楚圆形图案的半径,所以无法求出N喷出的水落回水面时与M的距离,故D错误.
答案:ABC
10.解析:由v t图像可以看出,5s末两车的速度相等,均为v==9m/s,故A正确;0至10s,两图线与坐标轴围成图形的面积相等,由v t图像的物理意义可知,10s末两车相遇,10~20s两车间距变大,20s之后两车间距变小,25s后会再相遇一次,故B、C错误;由v t图像可知,5s末两车的速度均为9m/s,由9m/s增加到18m/s,越野车所花的时间是自动驾驶车的3倍,根据a=可知,自动驾驶车的加速度是越野车的3倍,故D正确.
答案:AD
11.解析:B1、C1两点相同时间内转过的角度相同,则角速度相等,故A正确;B2、C2两点的线速度大小相等,但方向不同,故B错误;根据对称性可知O1A1、O2A2受到的拉力F大小相等,整体具有向上的加速度,F>mg,故C错误,D正确.
答案:AD
12.解析:由动能定理有Uac=
设从圆上d点离开动能4Ek最大,则Uad=
延长ac到d′,使得cd′=R,过d′点做圆的切线分别交圆在d1、d2处,则场强可能是图1和图2两个方向.
如图1,场强方向可能沿bO方向,对应的d1是粒子到达圆周上动能最大的位置;如图2,场强可能沿与bO夹角为60°斜向右下方,对应的d2是粒子到达圆周上动能最大的位置,选项A错误;
a、c两点两种情况沿电场线方向的距离x=2Rcos60°=R,由E==可知选项B正确.若电场为图1情况,粒子不可能达到b点,选项C正确;由曲线运动的性质可知沿着ac方向射入的粒子的运动轨迹应为速度方向与电场力方向所夹的一条曲线如图3,曲线与圆的交点p应在圆弧bc段(不包括b、c两点),从a到p电场力做功大于2Ek,电势能变化量的绝对值大于2Ek,选项D错误.
答案:BC选择题专项练(4)
一、单项选择题
1.[2023·广东清远模拟]某款手摇点火器的结构如图所示,其工作原理为手摇转把使线圈中产生交变电动势,经变压器升压后接在钢针和金属板上,当钢针和金属板间的电压达到临界值时便可击穿空气而产生电火花.下列说法正确的是( )
A.只要转动转把就能产生电火花
B.只要转把转动的时间够长就可以产生电火花
C.只要转把转动得够快就能产生电火花
D.产生电火花后手摇转把会更省力
2.[2022·全国乙卷]一点光源以113W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6×10-7m的光,在离点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为3×1014个.普朗克常量为h=6.63×10-34J·s.R约为 ( )
A.1×102mB.3×102m
C.6×102mD.9×102m
3.[2023·福建厦门模拟]自动驾驶汽车已经在某些路段试运行.假设一辆自动驾驶汽车在笔直的公路上行驶,刹车后做匀减速直线运动直到停止,小马同学利用闪光频率为1Hz的照相机拍摄下连续三幅汽车照片,测量出第一幅照片与第二幅照片中汽车之间的距离为15m,第二幅照片与第三幅照片中汽车之间的距离为13m,则汽车最后2s时间内的平均速度为( )
A.4m/sB.3m/s
C.2m/sD.1m/s
4.[2023·浙江6月]铅球被水平推出后的运动过程中,不计空气阻力,下列关于铅球在空中运动时的加速度大小a、速度大小v、动能Ek和机械能E随运动时间t的变化关系中,正确的是( )
5.[2023·河北保定三模]“古有司南,今有北斗”,如图甲所示的北斗卫星导航系统入选“2022全球十大工程成就”.组成北斗系统的卫星运行轨道半径r越高,线速度v越小,卫星运行状态视为匀速圆周运动,其v2 r图像如图乙所示,图中R为地球半径,r0为北斗星座GEO卫星的运行轨道半径,图中物理量单位均为国际单位,引力常量为G,忽略地球自转,则( )
A.地球的质量为
B.地球的密度为
C.GEO卫星的加速度为
D.地球表面的重力加速度为
6.[2023·浙江绍兴二模]如图所示,树梢的摆动可视为周期12s、振幅1.2m的简谐运动.某时刻开始计时,36s后树梢向右偏离平衡位置0.6m.下列说法正确的是( )
A.开始计时的时刻树梢恰位于平衡位置
B.树梢做简谐运动的“圆频率”约为0.08Hz
C.树梢在开始计时后的36s内通过的路程为4.8m
D.再经过4s,树梢可能处于向左偏离平衡位置1.2m处
7.
一定质量的理想气体从状态a变化到状态b,其体积V和热力学温度T变化图像如图所示,此过程中该系统( )
A.对外界做正功B.压强保持不变
C.从外界放热D.内能减少
8.[2023·江苏南京模拟]如图所示,两个圆环大小相同,关于y轴对称放置,坐标原点O为圆环的圆心,坐标轴上a、b、c、d四个点到原点O的距离相等,两环均带+q电荷量,且均匀分布,则( )
A.c、d两点的电场强度一定相同
B.a点的电势一定大于b点的电势
C.质子分别从a运动到c和d的过程中,电场力做功相同
D.电子分别在a、b、c、d四个位置时,电势能均相等
二、多项选择题
9.
[2023·广东广州模拟]如图所示为某喷灌机的喷头正在进行农田喷灌,喷头出水速度的大小和方向可以调节,已知图示出水速度与水平方向夹角θ=30°,假设喷头贴近农作物表面,忽略空气阻力,下列哪种调整方式会使水喷得更远( )
A.减小出水速度B.增大出水速度
C.适当减小θ角D.适当增大θ角
10.[2023·山东聊城三模]图1是一辆正以速度v做匀速直线运动的自行车的车轮简化示意图,车轮边缘某点P(图中未画出)离水平地面高度h随自行车运动位移x的变化关系如图2所示,图中的L为已知量,则( )
A.该车轮的直径为L
B.该车轮的转速为(转/每秒)
C.在x=位置,P相对地面的速度为零
D.在x=位置,P相对地面的速度为v
11.
[2023·安徽宿州一模]已知载有电流I的无限长直导线周围距其r处产生的磁感应强度大小为B=,其中k为常量.如图所示,一无限长直绝缘导线沿平行y轴方向埋于地面下方深h处,通以图示电流.现有一很小的绝缘金属圆环沿平行x轴方向在水平地面上移动,途中经过M、O、P三个点,点O位于直导线正上方,M、P关于O点对称,则( )
A.小圆环环心过O点时,磁通量为0
B.小圆环环心过O点时,感应电流为0
C.小圆环磁通量最大时,与直导线的距离为h
D.小圆环从M到P时,磁通量的变化量为0
选择题专项练(4)
1.解析:只有钢针和金属板间的电压达到临界值,才能火花放电,所以转把必须达到一定的速度,A、B错误,C正确;产生电火花后线圈中存在电流,安培力会阻碍线圈的转动,所以手摇转把会更吃力,D错误.
答案:C
2.解析:一个光子的能量ε=hν=h,每秒放出光子总数N==,离点光源R处每秒垂直通过每平方米的光子数n==,则R=≈3×102m,B正确.
答案:B
3.解析:频闪时间T==1s,根据Δx=aT2,解得a=2m/s2,利用逆向思维法,可将汽车的运动看成反向的初速度为零的匀加速直线运动,汽车最后2s时间内的位移x=at2=×2×22m=4m,汽车最后2s时间内的平均速度为v==m/s=2m/s,故选C.
答案:C
4.解析:由于不计空气阻力,铅球被水平推出后只受重力作用,加速度等于重力加速度,不随时间改变,故A错误;铅球被水平推出后做平抛运动,竖直方向有vy=gt
则抛出后速度大小为v=
可知速度大小与时间不是一次函数关系,故B错误;
铅球抛出后的动能
Ek=mv2=m[v+(gt)2]
可知动能与时间不是一次函数关系,故C错误;铅球水平抛出后由于忽略空气阻力,所以抛出后铅球机械能守恒,故D正确.
故选D.
答案:D
5.解析:根据=m得地球的质量M=,A错误;地球的密度ρ==,B错误;根据=ma,GM=bR,解得GEO卫星的加速度a=,C正确;根据=mg,解得g=,D错误.
答案:C
6.解析:如果开始计时的时刻树梢恰位于平衡位置,经过36s,即3T,则树梢恰位于平衡位置,故A错误;
树梢做简谐运动的“圆频率”约为ω==rad/s,故B错误;树梢在开始计时后的36s内通过的路程为s=3×4A=14.4m,故C错误;36s后树梢向右偏离平衡位置0.6m,y=1.2sin(t+φ),因为t=0,y=0.6m,解得φ=或,当y=1.2sin(t+)时,再经过4s,树梢可能处于向左偏离平衡位置1.2m处,故D正确.
答案:D
7.解析:理想气体从状态a变化到状态b,体积增大,理想气体对外界做正功,A正确;由图可知V=V0+kT,根据理想气体的状态方程有=C,联立有p=,可看出T增大,p增大,B错误;理想气体从状态a变化到状态b,温度升高,内能增大,D错误;理想气体从状态a变化到状态b,由选项AD可知,理想气体对外界做正功且内能增大,则根据热力学第一定律可知气体从外界吸收热量,C错误.
答案:A
8.解析:利用微元思想,在圆环上取关于x轴对称的点,根据对称性求各点的合场强,可知a、b两点场强大小相等、方向均指向O;c、d两点场强大小相等、方向相反;由于沿电场方向电势降低,所以a、b两点电势相等,c、d两点电势相等,但其电势均低于a、b两点的电势,所以电子分别在a、b、c、d四个位置时,电势能不相等,故A、B、D错误;由于c、d两点电势相等,所以Uac=Uad,根据电场力做功与电势差的关系可得Wac=qUac=qUad=Wad,故C正确.
答案:C
9.解析:设出水速度为v,根据斜抛运动规律可得水在空中做斜抛运动的时间为t=,则喷水距离为x=(vcosθ)t=,θ=45°时射程最远,由于此时2θ=60°,根据上式可知若要使水喷得更远,即增大x,可以增大出水速度、适当增大θ角.故选BD.
答案:BD
10.解析:自行车运动位移L时,车轮转动一周,则直径D=,故A错误;车轮转动一周用时t=,则转速n==(转/每秒),故B正确;在x=位置,P在最高点,速度恰好水平,相对地面速度为2v,故C错误;在x=位置,P处于与圆心等高处,此时其有水平方向的速度v,和竖直方向的速度v,根据平行四边形定则可知,相对地面的速度为v,故D正确.
答案:BD
11.解析:
小圆环环心过O点时,向上穿过线圈的磁感线的条数和向下穿过线圈的磁感线的条数相同,磁通量为0,故A正确;小圆环从M点到P点的过程中,线圈的磁通量一直变化,始终有感应电流,故B错误;通电直导线周围的磁场是以导线为圆心的同心圆,设小圆环到导线的距离为r,磁感应强度为B,如图所示
则穿过小圆环的有效磁感应强度大小为By=Bsinθ=sinθ,其中r=,所以有By=sinθcosθ=sin2θ,所以当θ=45°时,穿过小圆环的有效磁感应强度最大,此时r=h,故C正确;小圆环在M点时有效磁感应强度方向向上、在P点的有效磁感应强度方向向下,所以小圆环从M到P时,磁通量的变化量不为0,故D错误.
答案:AC选择题专项练(3)
一、单项选择题
1.[2023·福建南平模拟]福建南平茶文化久负盛名,“风过武夷茶香远”“最是茶香沁人心”.人们在泡大红袍茶时茶香四溢,下列说法正确的是( )
A.茶香四溢是扩散现象,说明分子间存在着相互作用力
B.茶香四溢是扩散现象,泡茶的水温度越高,分子热运动越剧烈,茶香越浓
C.茶香四溢是布朗运动现象,说明分子间存在着相互作用力
D.茶香四溢是布朗运动现象,说明分子在永不停息地做无规则运动
2.[2023·全国甲卷]一小车沿直线运动,从t=0开始由静止匀加速至t=t1时刻,此后做匀减速运动,到t=t2时刻速度降为零.在下列小车位移x与时间t的关系曲线中,可能正确的是( )
3.[2023·上海虹口二模]摆球质量为m的单摆做简谐运动,其动能Ek随时间t的变化关系如图所示,则该单摆( )
A.摆长为
B.摆长为
C.摆球向心加速度的最大值为
D.摆球向心加速度的最大值为
4.[2023·江西南昌模拟]如图所示,两个倾角均为30°的斜面体固定在卡车上(每个斜面上都安装力传感器),在两个斜面之间放着一个较重的圆柱状工件.当汽车静止时,斜面与工件间的力传感器的读数均为F.不计斜面与工件之间的摩擦,则汽车在水平面沿直线行驶过程中,传感器读数的最大值为( )
A.2F B.F C.F D.
5.[2023·浙江桐乡模拟]如图所示,降压变压器的输入端接一正弦式交流电源,输出端向用户供电.已知输出端到用户的输电线电阻不可忽略.若用户的每盏灯的规格都相同,当用户开一盏灯时,电流表示数为I1,电压表示数为U1,当用户开两盏灯时,电流表示数为I2,电压表示数为U2.设交流电源输出电压恒定,电流表、电压表可视为理想电表.则下列关系正确的是( )
A.I2=2I1,U2=U1B.I2<2I1,U2=U1
C.I2=2I1,U2>U1D.I2<2I1,U2>U1
6.2023年4月16日,专门承担降水测量重任的风云三号G星在酒泉卫星发射中心成功发射,此前,我国还成功发射了世界首颗联通地月的中继卫星鹊桥号.如图所示,风云三号G星在距离地面400km的轨道上近似做匀速圆周运动,鹊桥号位于地月延长线上的P点,在地球和月球引力的共同作用下与月球一起以相同的周期绕地球做匀速圆周运动.已知地球半径为R=6400km,月球和鹊桥号的轨道半径分别为60R和72R,a1表示风云三号G星的向心加速度大小,a2表示月球的向心加速度大小,a3表示鹊桥号的向心加速度大小,以下判断正确的是( )
A.a3>a1>a2B.a1>a2>a3
C.a2>a3>a1D.a1>a3>a2
7.[2023·河北沧州一模]19世纪末,当时许多物理学家都认为物理学已经发展到相当完善的阶段,但一些实验事实却给物理学带来了极大的冲击.黑体辐射、光电效应、氢原子光谱的不连续性等都是当时无法解释的.普朗克、爱因斯坦、玻尔等物理学家从能量量子化角度解释上述现象,促进了近代物理学的发展和人类文明的进步.结合下列图像,所给选项中的分析和判断正确的是( )
A.图甲中,由于光电管加的是反向电压,灵敏电流计G所在的支路中不可能存在光电流
B.图乙中,单个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时能放出6种频率的光子
C.图丙中,A光和C光是同种频率的光,A光的饱和电流大是因为A光的光照强度强
D.如果处于n=4能级的氢原子向n=2能级跃迁时,辐射出的光能够使图甲中金属发生光电效应,那么处于n=3能级的氢原子向n=2能级跃迁时,辐射出的光也能够使图甲中金属发生光电效应
8.[2023·河北保定三模]一对平行正对的金属板C、D接入如图所示的电路中,电源电动势为E,C板固定,D板可左右平行移动,闭合开关,一段时间后再断开开关,从C板发射一电子,恰能运动到A点后再返回,已知A到D板的距离是板间距离的三分之一,电子质量为m,电荷量为-e,忽略电子的重力,则( )
A.设定C板电势为0,电子在A点的电势能为-eE
B.若要让电子能够到达D板,可将D板向左平移至A点或A点左侧某位置
C.若要让电子能够到达D板,可将D板向右平移至某位置
D.若要让电子能够到达D板,可闭合开关,再将D板向右平移至某位置
二、多项选择题
9.北京时间2022年11月30日,“神舟十五号”载人飞船与“天和”核心舱成功对接,6名航天员“胜利会师”.如图所示,对接前,飞船沿圆轨道Ⅰ运行,核心舱在距地面约400km高度的轨道Ⅱ运行.飞船从轨道Ⅰ加速后,经过调整到达轨道Ⅱ与核心舱完成对接,对接后共同沿轨道Ⅱ运行.下面说法正确的是( )
A.航天员在核心舱中处于失重状态
B.对接后核心舱的运行速度小于7.9km/s
C.飞船在轨道Ⅰ的机械能大于在轨道Ⅱ的机械能
D.飞船在轨道Ⅰ的运行周期大于在轨道Ⅱ的运行周期
10.[2023·福建泉州二模]
如图所示,在水平转盘边缘放着一质量为1kg的物块(可看成质点),物块用长为0.25m的细线与固定在转盘中心轴上的力传感器相连,传感器的大小不计.细线能承受的最大拉力为5N,物块与水平转盘间的动摩擦因数为0.4,且可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力.水平转盘边缘距水平地面的高度为0.8m,转盘可绕竖直中心轴转动.转盘静止时,细线刚好伸直,传感器的示数为零(取g=10m/s2).不计空气阻力.下列说法正确的是( )
A.转盘的角速度为2rad/s时,物块受到的摩擦力大小为1N
B.转盘的角速度大于3rad/s时,物块一定受到细线拉力
C.转盘的角速度大于6rad/s时,细线会被拉断
D.若细线恰好被拉断,则物块落地时到中心轴的距离为0.6m
11.[2023·辽宁沈阳模拟]从地面竖直向上抛出一物体(可视为质点),以地面为重力势能零势面,上升过程中,该物体的机械能E随离开地面的高度h的变化如图所示,物体上升的最大高度为4m,重力加速度g取10m/s2.由图中数据可得( )
A.物体的质量为4kg
B.物体抛出时的速度大小为2m/s
C.物体上升过程中,所受空气阻力的大小为10N
D.物体上升过程中,加速度的大小为7.5m/s2
12.[2023·湖南株洲三模]如图所示,在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中,间距为L的平行金属导轨ab、cd水平放置,ac间连接一电阻R,质量为m、电阻为r、粗细均匀的金属杆MN垂直于金属导轨放置,现给MN一水平向右的初速度v0,滑行时间t后停下,已知金属杆MN与平行金属导轨的动摩擦因数为μ,MN长为2L,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A.MN在平行金属导轨上滑动距离为s=
B.MN速度为v1时,MN两端的电势差为UMN=2BLv1
C.MN速度为v1时,MN的加速度大小为a=μg+
D.MN速度为v1时,MN的加速度大小为a=
选择题专项练(3)
1.解析:“茶香四溢”是扩散现象,故C、D错误;茶香四溢是因为茶水的香味分子不停地做无规则的运动,扩散到空气中,故A错误;物体温度越高,分子的无规则运动越剧烈,所以茶水温度越高,分子的热运动越剧烈,茶香越浓,故B正确.
答案:B
2.解析:x t图像的斜率表示速度,小车先做匀加速运动,因此速度变大即0~t1图像斜率变大,t1~t2做匀减速运动则图像的斜率变小,在t2时刻停止图像的斜率变为零.故选D.
答案:D
3.解析:单摆的周期T=4t0,根据单摆周期公式T=2π,解得l=,故A、B错误;摆球到最低点的动能Ek=E0=mv2,向心加速度的最大值为a=,解得a=,故C正确,D错误.
答案:C
4.解析:当汽车静止时,以工件为对象,根据受力平衡可得2Fcos30°=mg,当汽车加速或减速行驶,其中一斜面对工件的支持力刚好为零时,传感器有最大值;以工件为对象,竖直方向根据受力平衡可得Fmcos30°=mg,联立解得Fm=2F,故选A.
答案:A
5.解析:因为交流电源输出电压恒定,所以电压表示数不变,即U2=U1;设变压器原、副线圈匝数比为k,则I1=·,I2=·,所以I2<2I1,故选B.
答案:B
6.解析:风云三号G星在距离地面400km的轨道上近似做匀速圆周运动,其轨道半径r1=R+R=R.根据题意,由万有引力提供向心力有=ma,解得向心加速度a=,则有=≈3200,鹊桥号与月球一起以相同的周期绕地球做匀速圆周运动,由公式a=r可得==,则有a1>a3>a2,D正确.
答案:D
7.解析:若光电子逸出的最大初动能足够大时,即Ekm>eUC,即使加的是反向电压,仍有电子经过灵敏电流计所在的支路,所以可能存在光电流,故A错误;单个氢原子最多放出的光子种类是3种,从n=4能级跃迁到n=3能级,再从n=3能级跃迁到n=2能级,最后从n=2能级跃迁到基态,故B错误;由于A光和C光的遏止电压一样,光电子的最大初动能相同,由光电效应方程可知入射光频率相同,所以其饱和电流的大小只由其光照强度决定,故C正确;处于n=4能级的氢原子向n=2能级跃迁时辐射出的光频率大于处于n=3能级的氢原子向n=2能级跃迁时辐射出的光频率,故前者能使图甲中金属发生光电效应,但后者不一定能,故D错误.
答案:C
8.解析:金属板的电场线由C指向D,沿着电场线电势逐渐降低,设定C板电势为0,则A点的电势为φA=-E,电子在A点的电势能为EpA=eE,A错误;闭合开关,一段时间后再断开开关,则电容器的电量Q不变,根据电容的定义式和决定式有C=,C=,联立解得U=,从C板发射一电子,恰能运动到A点后再返回,则有Ek0=EpA,所以若要让电子能够到达D板,可将D板向左平移至A点或A点左侧某位置,B正确;闭合开关,再将D板向左平移至A点或A点左侧某位置,两极间电势差不变,电子不能到达D板,C、D错误.
答案:B
9.解析:航天员随飞船及核心舱一起在万有引力作用下做匀速圆周运动,处于完全失重状态,故A正确;7.9km/s是第一宇宙速度,是最大的环绕速度,对接后飞船的速度小于7.9km/s,故B正确;飞船从Ⅰ到Ⅱ轨道需要加速,所以机械能增加,则飞船对接前机械能小于对接后机械能,故C错误;根据万有引力提供向心力有=mr
解得T=,可知,飞船在轨道Ⅰ的运行周期小于在轨道Ⅱ的运行周期,故D错误.
答案:AB
10.解析:根据向心力公式F=mω2r,可得,当转盘的角速度为2rad/s时,向心力为1N,最大静摩擦力为f=μmg=4N,所以向心力小于最大静摩擦力,静摩擦力提供向心力,物块受到的摩擦力大小为1N,故A正确;转盘的角速度等于3rad/s时,向心力大小为2.25N,小于最大静摩擦力,所以物体不受绳子拉力,故B错误;当转盘的角速度等于6rad/s时,向心力大小为9N,等于最大静摩擦力加绳子最大拉力,所以当转盘的角速度大于6rad/s时,绳子会被拉断,故C正确;当细线恰好被拉断,此时物块的线速度为v=ωr=1.5m/s,根据平抛运动公式h=gt2,s=vt,解得s=0.6m,但物体是在边缘飞出,故物块落地时到中心轴的距离为=0.65m,故D错误.
答案:AC
11.解析:由图可知h=4m时,E=160J,由Ep=mgh,可得m=4kg,A正确;抛出时Ek=E=200J,由Ek=mv2可得v=10m/s,B错误;图线斜率的绝对值在数值上等于空气阻力的大小,可得F阻==10N,即所受空气阻力大小为10N,C正确;物体上升过程中,根据牛顿第二定律得mg+f=ma,解得a=12.5m/s2,D错误.
答案:AC
12.解析:MN在平行金属导轨上滑动时,由动量定理有-μmgt-ΣBILΔt=0-mv0,又有ΣIΔt=q==,联立解得s=,故A正确;MN速度为v1时,MN单独切割产生的电势差2BLv1,但由于MN充当电源,所以MN两极的电势差小于感应电动势,故B错误;MN速度为v1时,水平方向受摩擦力、安培力,由牛顿第二定律有μmg+=ma,解得a=μg+,故C正确,D错误.
答案:AC选择题专项练(2)
一、单项选择题
1.如图所示,吸附在竖直玻璃上质量为m的擦窗工具,在竖直平面内受重力、拉力和摩擦力(图中未画出摩擦力)的共同作用做匀速直线运动.若拉力大小与重力大小相等,方向水平向右,重力加速度为g,则擦窗工具所受摩擦力( )
A.大小等于mgB.大小等于mg
C.方向竖直向上D.方向水平向左
2.[2023·安徽蚌埠模拟]月球车上的核能电池系统是将钚238(Pu)衰变产生的核能转化为电能.一个静止的钚238衰变时放出一个α粒子和γ光子,生成新原子核X.下列说法正确的是( )
A.原子核X一定不会再发生衰变
B.α粒子和γ光子均来自钚238
C.α粒子和γ光子均具有很强的电离能力
D.放出的γ光子具有的能量比一个钚238衰变释放的核能小
3.[2023·上海普陀区二模]甲、乙两单摆在同一地点做简谐振动,其振动图像如图所示.两摆的摆长和摆球质量分别为l甲、l乙和m甲、m乙,它们之间可能的关系是( )
A.l甲>l乙,m甲>m乙
B.l甲
D.l甲
A.状态a的内能大于状态b
B.状态a的温度高于状态c
C.a→c过程中气体吸收热量
D.a→c过程中外界对气体做正功
5.如图所示是某一带电导体周围的电场线与等势面,A、C是同一等势面上的两点,B是另一等势面上的一点.下列说法正确的是( )
A.导体内部的场强左端大于右端
B.A、C两点的电势均低于B点的电势
C.B点的电场强度大于A点的电场强度
D.正电荷从A点沿虚线移到B点的过程中电场力做正功,电势能减小
6.[2023·新课标卷]2023年5月,世界现役运输能力最大的货运飞船天舟六号,携带约5800kg的物资进入距离地面约400km(小于地球同步卫星与地面的距离)的轨道,顺利对接中国空间站后近似做匀速圆周运动.对接后,这批物资( )
A.质量比静止在地面上时小
B.所受合力比静止在地面上时小
C.所受地球引力比静止在地面上时大
D.做圆周运动的角速度大小比地球自转角速度大
7.如图所示,一小物块从长1m的水平桌面一端以初速度v0沿中线滑向另一端,经过1s从另一端滑落.物块与桌面间动摩擦因数为μ,g取10m/s2.下列v0、μ值可能正确的是( )
A.v0=2.5m/sB.v0=1.5m/s
C.μ=0.28D.μ=0.25
8.[2023·湖南长沙雅礼中学一模]如图所示,有一圆形区域匀强磁场,半径为R,方向垂直纸面向外,磁感应强度大小B1,在其右侧有一与其右端相切的正方形磁场区域,正方形磁场的边长足够长,方向垂直纸面向里,磁感应强度大小为B2.有一簇质量为m,电荷量为+q的粒子,以相同的速度v0=沿图示方向平行射入磁场,不计粒子的重力及粒子之间的相互作用,则粒子在正方形磁场区域中可能经过的面积为( )
A.S=R2
B.S=R2
C.S=(π+1)R2
D.S=R2
二、多项选择题
9.[2023·山东滨州二模]如图所示,在三维坐标系Oxyz中,A、B两点处分别固定两个点电荷,电荷量为+Q和-q,A点坐标为(1m,0,0),B点坐标为(m,0,0).另有一点电荷C仅在A、B处两电荷的作用力下,在yOz平面内做匀速圆周运动,O为圆心,半径r=1m,不计重力作用.则( )
A.点电荷C在做匀速圆周运动过程中,电势能发生变化
B.点电荷C在做匀速圆周运动过程中,电势能不发生变化
C.A、B两处点电荷的电荷量满足关系=
D.A、B两处点电荷的电荷量满足关系=
10.[2023·四川眉山模拟]如图所示,小船(视为质点)从岸边A点开始渡河,河两岸平行,河的宽度为150m,水流速度大小为3m/s,船在静水中的速度大小为4m/s,则( )
A.船不可能到达正对岸B点
B.船的最短过河时间为37.5s
C.船要以最短路程过河,船头必须指向正对岸
D.船以最短路程过河时的速率为m/s
11.[2023·山东淄博二模]如图所示,足够长的水平传送带以速度v沿逆时针方向转动,传送带的左端与光滑圆弧轨道底部平滑连接,圆弧轨道上的A点与圆心O等高,一小物块从A点静止滑下,再滑上传送带,经过一段时间又返回圆弧轨道,返回圆弧轨道时小物块恰好能到达A点,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A.圆弧轨道的半径一定不大于
B.若减小传送带速度,则小物块一定无法到达A点
C.若增加传送带速度,则小物块有可能经过圆弧轨道的最高点
D.不论传送带速度增加到多大,小物块都不可能到达高于A点的位置
12.[2023·辽宁沈阳模拟]如图所示,在距地面高为h的水平平台上固定着间距为L的两平行光滑金属轨道,该轨道由圆弧CE、DF竖直轨道和EP、FQ水平轨道组成,在EF的右侧分布着方向竖直向上、磁感应强度为B的范围足够大的匀强磁场.质量为5m、长度为L的金属棒b静止放在水平轨道GH处.现将质量为m、长度也为L的金属棒a,由圆弧轨道圆心等高处无初速度释放,在轨道末端PQ处与金属棒b发生了弹性碰撞,冲出轨道之后,金属棒a、b均落在距平台轨道末端PQ水平距离为0.5h的地面MN处.已知重力加速度为g,轨道的电阻忽略不计,金属棒a、b在运动过程中始终保持平行,不考虑空气阻力,下列说法中正确的是( )
A.金属棒b在空中运动过程中两端的电势差不变
B.圆弧轨道的半径为2h
C.整个运动过程中通过金属棒b的电荷量为
D.整个运动过程中两金属棒产生的总热量为
选择题专项练(2)
1.解析:
对擦窗工具进行正视图的受力分析如图所示,
水平方向上拉力F等于摩擦力水平分量f滑等大反向,竖直方向上重力mg与擦窗工具所受摩擦力竖直分量f静等大反向,所以擦窗工具所受摩擦力方向如图中f所示,大小为f==mg,故选B.
答案:B
2.解析:核反应方程为Pu―→X+He+γ,X为重元素,会发生衰变,故A错误;α粒子是Pu放出的,γ光子是由于新核处于高能级跃迁释放出来的,故B错误;α粒子有很强的电离能力,γ光子电离能力弱,故C错误;钚238释放的核能转化为新核和α粒子的动能以及光子的能量,故放出的γ光子具有的能量比一个钚238衰变释放的核能小,故D正确.
答案:D
3.解析:由图可知T甲=T乙,由单摆周期公式T=2π可得l甲=l乙,由于单摆的周期与摆球的质量无关,无法确定摆球质量关系.故选C.
答案:C
4.解析:由于a→b的过程为等温过程,即状态a和状态b温度相同,分子平均动能相同,对于理想气体状态a的内能等于状态b的内能,故A错误;由于状态b和状态c体积相同,且pb
5.解析:带电导体处于静电平衡状态,导体内部的场强处处为0,导体表面为等势面,整个导体为一个等势体,A错误;
沿电场线方向电势降低,所以A、C两点的电势大于B点的电势,B错误;
电场线的疏密程度表示电场强度的强弱,所以B点的电场强度小于A点的电场强度,C错误;
根据Ep=qφ可知,正电荷从高电势A点沿虚线移动到低电势B点,电势能减小,电场力做正功,D正确.
答案:D
6.解析:质量是物体的一个基本属性,由物体本身决定,与其所处位置、状态均无关,A错误;物资所受地球引力的大小F=G,物资静止在地面时到地心的距离为地球半径,物资与空间站对接后,到地心的距离大于地球半径,故其所受地球引力比静止在地面上时小,C错误;空间站轨道半径小于地球同步卫星轨道半径,由开普勒第三定律可知,物资做圆周运动的周期小于地球同步卫星的周期,所以物资做圆周运动的角速度一定大于地球自转角速度,D正确;物资所受合力即为其做圆周运动的向心力,由向心力公式F=mω2r可知,对接后物资所受合外力比静止在地面上时的大,B错误.
答案:D
7.解析:物块沿水平中线做匀减速直线运动,则==,由于x=1m,t=1s,若v>0,则有v0<2m/s,故A错误,B正确;对物块做受力分析,有a=-μg,v2-v=2ax,整理有v-2μgx>0,则2μgx
8.解析:由v0=,则知粒子在圆形磁场区域经历磁聚焦,聚于两区域相切点而后进入正方形区域,图形如图,图中阴影部分即为所求,则r==·R,空白区域面积S白=2×(πr2-r2)=r2,空白加阴影的总面积S总=π(2r)2+πr2=πr2,则S阴=S总-S白=(π+1)·R2,故选C.
答案:C
9.解析:有电荷C仅在A、B处两电荷的作用力下,在yOz平面内做匀速圆周运动,由能量守恒可知,动能不变,电势能也不变,故选项A错误,B正确;点电荷C在yOz平面内做匀速圆周运动,可知A、B处的两电荷沿x轴的分力相互抵消,运用几何关系可得k·=k·,解得=,故选项C错误,D正确.
答案:BD
10.解析:
由于船在静水中的速度大于水流的速度,当速度满足如图所示关系时,船垂直河岸过河,此时为最短路程过河,船头方向与v相对方向相同,过河时的速率为v==m/s,故A、C错误,D正确;
船头垂直河岸过河时,时间最短,则tmin==37.5s,故B正确.
答案:BD
11.解析:物体在圆轨道上下滑的过程中,其机械能守恒,根据机械能守恒定律有mgR=mv,解得v0=,物体到达传送带上之后,由于摩擦力的作用开始减速,速度减小为零之后,又在传送带的摩擦力作用下反向加速,根据物体的受力可知,物体在减速和加速的过程中,物体的加速度大小是相同的,只要传送带的速度为v≥v0=,物体返回圆轨道时速度大小等于从圆轨道下滑刚到传送带时的速度大小,解得R≤,故选项A正确;
若减小传送带速度,只要传送带的速度仍大于,就能够回到A点,故选项B错误;
若增大传送带的速度,由于物体返回到圆轨道的速度不变,只能滑到A点,不能滑到圆弧轨道的最高点,故选项C错误,D正确.
答案:AD
12.解析:金属棒b在空中做平抛运动,水平方向速度不变,根据E=BLv
可知,金属棒b在空中运动过程中两端的电势差不变,A正确;
两个棒做平抛运动,根据平抛运动的规律可知
0.5h=vbt
h=gt2
两个金属棒落地点相同,所以两个金属棒平抛运动的初速度相同vb=
由此可知碰撞结束时两金属棒的速度等大反向,从金属棒a下滑至水平轨道到两者碰撞结束,根据动量守恒和能量守恒有
magR=mav
mav0=-mava+mbvb
magR=mav+mbv+Q
va=vb
联立解得
R=h
Q=
B错误,D正确;
整个过程对金属棒b为研究对象,根据动量定理有
BILΔt=5mvb-0
IΔt=q
联立解得q=
C错误.
答案:AD选择题专项练(1)
一、单项选择题
1.[2023·黑龙江哈尔滨模拟]下列说法中不正确的是( )
A.晶体和非晶体在一定条件下可以发生相互转化
B.热力学第二定律表明,热量不可能从低温物体传递到高温物体
C.旱季宜锄松土壤,因为蓬松的土壤有利于保存地下的水分
D.一定质量的理想气体保持压强不变,温度升高,单位时间内撞击器壁单位面积上的分子数减少
2.[2023·天津滨海一模]某同学利用太阳光和三棱镜重复了牛顿的色散实验,已知太阳光中含有红外线、可见光和紫外线.该同学发现可见光在如图B~D的范围内,下列推测不正确的是( )
A.用温度计测量图中五处位置的温度,发现A处温度升高最快
B.真空中B处光线与C处光线传播快慢相同
C.C处光线比D处光线更容易发生全反射
D.照射同一种金属,E处光线最容易使其发生光电效应
3.[2023·广东汕头三模]如图1所示是某智能手表所采用的无线充电方式,其工作原理示意图(可视为理想变压器)如图2所示,在充电器线圈M中接入220V交流电,在手表线圈N中感应出5V交流电,已知手表的充电电流为2A,则手表充电时( )
A.线圈M中电流为88A
B.线圈N中电压最大值为5V
C.线圈M和线圈N的匝数比为1∶44
D.线圈M和线圈N的功率比为1∶44
4.[2024·北京房山区一模]
一个单摆在竖直平面内沿圆弧做往复运动.某时刻摆球由A点从静止开始摆动,如图所示摆线与竖直方向的夹角为30°,O点为摆动的最低点,则下列说法正确的是( )
A.摆球在O点受重力、拉力、向心力
B.摆球摆动到O点时所受合外力为零
C.摆球从A点摆动到O点的过程中,拉力不做功,动能增加
D.摆球经过P点时摆角小于10°,则摆球所受拉力与重力的合外力充当回复力
5.[2023·辽宁辽阳模拟]动车组列车由动车和拖车编组而成,提供动力的车厢叫动车,不提供动力的车厢叫拖车.某动车组列车由8节车厢组成,其中第1、5节车厢为动车,其余为拖车,若各车厢的质量均相等,列车在水平直轨道上行驶时所受阻力与车重成正比,则该列车沿水平直轨道匀加速行驶时,第6、7节与第7、8节车厢间的作用力大小之比为( )
A.1∶2 B.2∶1 C.2∶3 D.3∶2
6.
如图所示,两光滑直硬杆1、2一端固定在水平面上(两杆在同一竖直平面内),与水平面之间的夹角分别为30°、97°,轻质小环套在杆2上,质量m=0.2kg的小球套在杆1上,轻质细线连接环和球,给小球一个沿杆1斜向上的拉力F=2.0N,当环与球静止时,细线的弹力为T.重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.则T的大小为( )
A.1.5NB.1.0NC.1.25ND.2.0N
7.[2023·湖南长沙三模]如图甲所示,等高的圆柱筒Q与小圆柱体P同轴放置.小圆柱体P均匀带负电荷,圆柱筒Q内壁均匀带正电荷,小圆柱体P与圆柱筒Q所带电荷量相等,在两者之间形成一径向电场,俯视图如图乙所示,O为圆心,已知径向电场的电场强度大小可表示为E=,a为正常量,r是检测点到轴线的垂直距离.现有一氘核(H)和一质子(H)在径向电场中绕轴线做匀速圆周运动,运动轨迹半径分别为r0、2r0.不考虑两粒子间的相互作用及重力.下列说法正确的是( )
A.在半径为r0的圆周上的电场强度相同
B.质子的电势能大于氘核的电势能
C.质子的动能大于氘核的动能
D.质子的速度等于氘核的速度
8.[2023·山东烟台模拟]如图所示,某同学在距离篮筐中心水平距离为x的地方跳起投篮.出手点离地面的高度为h,篮筐离地面的高度为H.该同学出手的瞬时速度v=,要使篮球到达篮筐中心时,竖直速度刚好为零.将篮球看成质点,篮筐大小忽略不计,忽略空气阻力,重力加速度为g.下列说法正确的是( )
A.出手时瞬时速度与水平方向的夹角为45°
B.出手时瞬时速度与水平方向的夹角为30°
C.水平距离x=(H-h)
D.水平距离x=2(H-h)
二、多项选择题
9.[2023·海南嘉积中学一模]位于张家界的“百龙天梯”傍山而建,直插云霄,垂直高度达335m,运行高度为326m,被誉为世界上最高的户外电梯.若游客乘坐“百龙天梯”下山时,其距离天梯底部的高度h与时间t的关系简化图如图所示,图中t1~t2段为直线,忽略重力加速度的变化,则下列说法正确的是( )
A.t1~t2时间内,游客所受重力的功率逐渐减小
B.游客在0~t1时间内受到的支持力大于在t2~t3时间内受到的支持力
C.0~t3时间内,游客的机械能逐渐减小
D.0~t1时间内,游客处于失重状态;t2~t3时间内,游客处于超重状态
10.[2023·广东中山模拟]市面上有一种自动计数的智能呼拉圈,深受女士喜爱.如图甲,腰带外侧带有轨道,将带有滑轮的短杆穿过轨道,短杆的另一端悬挂一根带有配重的细绳,其模型简化如图乙所示.水平固定好腰带,通过人体微小扭动,使配重做水平匀速圆周运动,计数器显示在1min内转过的圈数,此时绳子与竖直方向夹角为θ.配重运动过程中认为腰带没有变形,下列说法正确的是( )
A.若增大转速,腰受到腰带的摩擦力增大
B.若增大转速,腰受到腰带的弹力增大
C.保持匀速转动时,腰给腰带的作用力大小不变
D.若增加配重,保持转速不变,则绳子与竖直方向夹角为θ将不变
11.[2023·广东惠州一模]某科技馆设计了一种磁力减速装置,简化为如题图所示模型.在小车下安装长为L、总电阻为R的正方形单匝线圈,小车和线圈总质量为m.小车从静止开始沿着光滑斜面下滑s后,下边框刚进入匀强磁场时,小车开始做匀速直线运动.已知斜面倾角为θ,磁场上下边界的距离为L,磁感应强度大小为B,方向垂直斜面向上,重力加速度为g,则( )
A.线圈通过磁场过程中,感应电流方向先顺时针后逆时针方向(俯视)
B.线框在穿过磁场过程中产生的焦耳热为mg(2L+s)sinθ
C.线框刚进入磁场上边界时,感应电流的大小为
D.小车和线圈的总质量为
12.东阳横锦水库水电站的电能对外输送示意图如图甲所示,发电机的内部原理简化图如图乙所示,面积为S的矩形线圈ABCD共N匝,匀速转动周期T,匀强磁场磁感应强度B,输电线总电阻为r,升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2.降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器).则下列说法正确的是( )
A.从图乙位置开始计时发电机电动势的瞬时值表达式为e=sint
B.若升变压器线圈n1两端电压和用电器额定电压都是220V,需满足=
C.为节约变压器制造成本,降压变压器线圈n4可以采用比线圈n3更细的导线绕制
D.当用电高峰期用电器增多时,用电器两端电压会降低
选择题专项练(1)
1.解析:晶体和非晶体在一定条件下可以发生相互转化,例如天然水晶是晶体,而熔化以后再凝结的水晶(即石英玻璃)就是非晶体,故A正确,不符合题意;热力学第二定律表明,热量不可能自发的从低温物体传递到高温物体,故B错误,符合题意;土壤里有很多毛细管,将地面的土壤锄松后破坏了土壤里的毛细管,不再发生毛细现象,水分保留在土壤内部,故C正确,不符合题意;一定质量的理想气体温度升高,单个分子对器壁的撞击力增大,气体保持压强不变,体积变大,分子数密度减小,所以单位时间内撞击器壁单位面积上的分子数减少,故D正确,不符合题意.
答案:B
2.解析:由光线在三棱镜中的偏折程度可知,五处位置中,三棱镜对A处光线的折射率最小,则A处光线的频率最小,波长最大,A处为红外线,用温度计测量图中五处位置的温度,发现A处温度升高最快,故A正确,不满足题意要求;真空中所用光线的传播速度都相同,故B正确,不满足题意要求;三棱镜对C处光线的折射率小于三棱镜对D处光线的折射率,根据全反射临界角公式sinC=,可知D处光线比C处光线更容易发生全反射,故C错误,满足题意要求;五处位置中,三棱镜对E处光线的折射率最大,则E处光线的频率最大,照射同一种金属,E处光线最容易使其发生光电效应,故D正确,不满足题意要求.
答案:C
3.解析:根据理想变压器规律知线圈M和线圈N的功率比为1∶1,U1I1=U2I2,可得线圈M中电流为I1==A=A,A、D错误;由正弦式交变电流规律知线圈N中电压最大值为U2m=U2=5V,B正确;线圈M和线圈N的匝数比为===,C错误.
答案:B
4.解析:摆球在O点受重力、拉力,选项A错误;摆球摆动到O点时所受合外力提供向心力,合外力不为零,选项B错误;摆球从A点摆动到O点的过程中,拉力不做功,重力做正功,合外力做正功,由动能定理可知,动能增加,选项C正确;摆球经过P点时摆角小于10°,则摆球重力沿切线方向的分力充当回复力,选项D错误.
答案:C
5.解析:设动车车厢的牵引力为F,对动车的整体2F-8kmg=8ma,对最后的7、8节车厢T-2kmg=2ma,解得T=,对第8节车厢有T′-kmg=ma,解得T′=,可得T∶T′=2∶1,故选B.
答案:B
6.解析:
根据对小球受力分析可知,轻质小环受力平衡则拉力T的方向垂直于杆2,根据几何关系可知T方向与杆1夹角为37°,小球受力平衡,对小球所受力进行正交分解,在沿杆1方向上有Tcos37°+mgsin30°=F,
代入数据,解得T=1.25N
故选C.
答案:C
7.解析:在半径为r0的圆周上的电场强度大小相等,方向不同,均指向圆心,故A错误;由于沿电场线方向电势降低,所以越靠近圆柱体P电势越低,正电荷的电势能越小,所以质子的电势能大于氘核的电势能,故B正确;
根据电场力提供向心力有Eq=m,E=,所以v=,Ek=mv2=aq,由于质子的比荷大于氘核的比,所以质子的速度大于氘核的速度,但二者电荷量相等,所以二者动能相等,故C、D错误.
答案:B
8.解析:篮球到达篮筐时,竖直速度刚好为零.可以看成从篮筐处开始做平抛运动.设出手时瞬时速度与水平方向的夹角为θ,由平抛运动可知x=vcosθ·t,H-h=gt2,v-0=2g(H-h),vy=vsinθ,联立解得θ=30°,x=2(H-h),故选B.
答案:B
9.解析:根据h t图线的切线斜率绝对值表示速度大小可知,t1~t2时间内,游客的速度保持不变,根据P=mgv,可知游客在t1~t2时间内重力的功率保持不变,故A错误;
根据h t图线的切线斜率绝对值表示速度大小可知,游客在0~t1时间内的速度增大,加速度方向向下,处于失重状态,受到的支持力小于重力;游客在t2~t3时间内的速度减小,加速度方向向上,处于超重状态,受到的支持力大于重力,即游客在0~t1时间内受到的支持力小于在t2~t3时间内受到的支持力,故B错误,D正确;
0~t3时间内,天梯对游客的支持力一直做负功,游客的机械能逐渐减小,故C正确.
答案:CD
10.解析:
若增大转速,配重做匀速圆周运动的半径变大,绳与竖直方向的夹角θ将增大,竖直方向mg=FTcosθ,水平方向FTsinθ=Fn,可知配重在竖直方向平衡,拉力FT变大,向心力Fn变大,对腰带分析如图
可得竖直方向Ff=Mg+FTcosθ=Mg+mg,水平方向FN=FTsinθ=Fn,故腰受到腰带的摩擦力不变,腰受到腰带的弹力增大,故A错误,B正确;
匀速转动时,腰给腰带的作用力是支持力FN和摩擦力Ff的合力,两个力的大小均不变,则其合力大小不变,故C正确;因对配重而言mgtanθ=mω2lsinθ,即cosθ=,则若增加配重,保持转速不变,则绳子与竖直方向夹角为θ将不变,故D正确.
答案:BCD
11.解析:线框刚进入磁场上边界时,根据楞次定律可得感应电流的方向为顺时针方向(从斜面上方俯视线框),穿出磁场时,根据楞次定律可得感应电流的方向为逆时针方向,故A正确;设线框进入磁场时的速度大小为v0,自由下滑过程中,根据动能定理有mgs·sinθ=mv,解得v0=,根据闭合电路的欧姆定律有I==,下边框刚进入匀强磁场时,小车开始做匀速直线运动.根据功能关系可得线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热为Q=2mgLsinθ,故B、C错误;根据平衡条件有=mgsinθ,解得m=,故D正确.
答案:AD
12.解析:图示位置线圈平面与磁场方向垂直,为中性面,从中性面开始计时发动机电动势瞬时值的表达式为e=Emsinωt=NBSωsinωt=sint,故A正确;
由=,=
而U2=U3+I2r,U1=U4
所以≠,故B错误;
降压变压器原、副线圈匝数n3>n4由=
知降压变压器线圈n3的电流小于线圈n4的电流,由R=ρ
知越细的线圈截面积S越小,线圈电阻越大,根据P热=I2R
电流相同情况下电阻越大发热功率越大,为节约变压器制造成本,应该电流大的线圈用粗导线,电流小的线圈用细导线,降压变压器线圈n3可以采用比线圈n4更细的导线绕制,故C错误;
当用电高峰期用电器增多时,总电阻减小,干路上的电流变大,线路上电阻不变,线路上损失的电压变大,
另外考虑电阻,从发电机到线圈n1,从线圈n4到用电器也会有电压损失,所以当用电高峰期用电器增多时,电流增大,传输过程中的电压损失增多,用电器两端电压会降低,故D正确.
答案:AD
