一、本卷共7小题,每小题6分,共42分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.(6分)(2009•安徽)原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源.当氘等离子体被加热到适当高温时,氘核参与的几种聚变反应可能发生,放出能量.这几种反应总的效果可以表示为6H→kHe+dH+2n+43.15MeV由平衡条件可知( )
| A. | k=1d=4 | B. | k=2d=2 | C. | k=1d=6 | D. | k=2d=3 |
2.(6分)(2009•安徽)2009年2月11日,俄罗斯的“宇宙﹣2251”卫星和美国的“铱﹣33”卫星在西伯利亚上空约805km处发生碰撞.这是历史上首次发生的完整在轨卫星碰撞事件.碰撞过程中产生的大量碎片可能会影响太空环境.假定有甲、乙两块碎片,绕地球运动的轨道都是圆,甲的运行速率比乙的大,则下列说法中正确的是( )
| A. | 甲的运行周期一定比乙的长 | B. | 甲距地面的高度一定比乙的高 | |
| C. | 甲的向心力一定比乙的小 | D. | 甲的加速度一定比乙的大 |
3.(6分)(2009•安徽)大爆炸理论认为,我们的宇宙起源于137亿年前的一次大爆炸.除开始瞬间外,在演化至今的大部分时间内,宇宙基本上是匀速膨胀的.上世纪末,对1A型超新星的观测显示,宇宙正在加速膨胀,面对这个出人意料的发现,宇宙学家探究其背后的原因,提出宇宙的大部分可能由暗能量组成,它们的排斥作用导致宇宙在近段天文时期内开始加速膨胀.如果真是这样,则标志宇宙大小的宇宙半径R和宇宙年龄的关系,大致是下面哪个图象?( )
| A. | B. | C. | D. |
4.(6分)(2009•安徽)为了节省能量,某商场安装了智能化的电动扶梯.无人乘行时,扶梯运转得很慢;有人站上扶梯时,它会先慢慢加速,再匀速运转.一顾客乘扶梯上楼,恰好经历了这两个过程,如图所示.那么下列说法中正确的是( )
| A. | 顾客始终受到三个力的作用 | |
| B. | 顾客始终处于超重状态 | |
| C. | 顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方,再竖直向下 | |
| D. | 顾客对扶梯作用的方向先指向右下方,再竖直向下 |
5.(6分)(2009•安徽)在光滑的绝缘水平面上,有一个正方形的abcd,顶点a、c处分别固定一个正点电荷,电荷量相等,如图所示.若将一个带负电的粒子置于b点,自由释放,粒子将沿着对角线bd往复运动.粒子从b点运动到d点的过程中( )
| A. | 先作匀加速运动,后作匀减速运动 | |
| B. | 先从高电势到低电势,后从低电势到高电势 | |
| C. | 电势能与机械能之和先增大,后减小 | |
| D. | 电势能先减小,后增大 |
6.(6分)(2009•安徽)如图是科学史上一张著名的实验照片,显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹.云室旋转在匀强磁场中,磁场方向垂直照片向里.云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用.分析此径迹可知粒子( )
| A. | 带正电,由下往上运动 | B. | 带正电,由上往下运动 | |
| C. | 带负电,由上往下运动 | D. | 带负电,由下往上运动 |
7.(6分)(2009•安徽)如图甲所示,一个电阻为R,面积为S的矩形导线框abcd,水平旋转在匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B,方向与ad边垂直并与线框平面成45°角,o、o′分别是ab和cd边的中点.现将线框右半边obco′绕oo′逆时针90°到图乙所示位置.在这一过程中,导线中通过的电荷量是( )
| A. | B. | C. | D. | 0 |
二、非选择题共68分
8.(6分)(2009•安徽)用多用电表进行了几次测量,指针分别处于a、b的位置,如图所示.若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的档位,a和b的相应读数是多少?请填在表格中.
| 指针位置 | 选择开关所处挡位 | 读 数 |
| a | 直流电流100mA | mA |
| 直流电压2.5V | V | |
| b | 电阻×100 | Ω |
9.(6分)(2009•安徽)用如图所示的电路,测定一节干电池的电动势和内阻.电池的内阻较小,为了防止在调节滑动变阻器时造成短路,电路中用一个定值电阻R0起保护作用.除电池、开关和导线外,可供使用的实验器材还有:
(1)电流表(量程0.6A、3A);
(2)电压表(量程3V、15V)
(3)定值电阻(阻值1Ω,额定功率5W)
(4)定值电阻(阻值10Ω,额定功率10W)
(5)滑动变阻器(阴值范围0﹣10Ω,额定电流2A)
(6)滑动变阻器(阻值范围0﹣100Ω、额定电流1A)
那么
(1)要正确完成实验,电压表的量程应选择 _________ V,电流表的量程应选择 _________ A; R0应选择 _________ Ω的定值电阻,R应选择阻值范围是 _________ Ω的滑动变阻器.
(2)引起该实验系统误差的主要原因是 _________ .
10.(6分)(2009•安徽)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,实验装置如图所示,实验主要过程如下:
(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∝v;如果不是直线,可考虑是否存在W∝v2、W∝v3、W∝等关系.
以下关于该试验的说法中有一项不正确,它是 _________ .
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条橡皮筋进行是实验时,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,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.
11.(14分)(2009•安徽)在2008年北京残奥会开幕式上,运动员手拉绳索向上攀登,最终点燃了主火炬,体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强不息的精神.为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用,可将过程简化.一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮,一端挂一吊椅,另一端被坐在吊椅上的运动员拉住,如图所示.设运动员的质量为65kg,吊椅的质量为15kg,不计定滑轮与绳子间的摩擦.重力加速度取g=10m/s2.当运动员与吊椅一起正以加速度a=1m/s2上升时,试求
(1)运动员竖直向下拉绳的力;
(2)运动员对吊椅的压力.
12.(16分)(2009•安徽)如图所示,匀强电场方向沿x轴的正方向,场强为E.在A(d,0)点有一个静止的中性微粒,由于内部作用,某一时刻突然成两个质量均为m的带电微粒,其中电荷量为q的微粒1沿y轴负方向运动,经过一段时间到达(0,﹣d)点.不计重力和后两微粒间的作用.试求
(1)时两个微粒各自的速度;
(2)当微粒1到达(0,﹣d)点时,电场力对微粒1做功的瞬间功率;
(3)当微粒1到达(0,﹣d)点时,两微粒间的距离.
13.(20分)(2009•安徽)过山车是游乐场中常见的设施.下图是一种过山车的简易模型,它由水平轨道和在竖直平面内的三个圆形轨道组成,B、C、D分别是三个圆形轨道的最低点,B、C间距与C、D间距相等,半径R1=2.0m、R2=1.4m.一个质量为m=1.0kg的小球(视为质点),从轨道的左侧A点以v0=12.0m/s的初速度沿轨道向右运动,A、B间距L1=6.0m.小球与水平轨道间的动摩擦因数为0.2,圆形轨道是光滑的.假设水平轨道足够长,圆形轨道间不相互重叠.重力加速度取g=10m/s2,计算结果保留小数点后一位数字.试求
(1)小球在经过第一个圆形轨道的最高点时,轨道对小球作用力的大小;
(2)如果小球恰能通过第二圆形轨道,B、C间距L应是多少;
(3)在满足(2)的条件下,如果要使小球不能脱离轨道,在第三个圆形轨道的设计中,半径R3应满足的条件;小球最终停留点与起点A的距离.
2009年安徽省高考物理试卷
参与试题解析
一、本卷共7小题,每小题6分,共42分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.(6分)(2009•安徽)原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源.当氘等离子体被加热到适当高温时,氘核参与的几种聚变反应可能发生,放出能量.这几种反应总的效果可以表示为6H→kHe+dH+2n+43.15MeV由平衡条件可知( )
| A. | k=1d=4 | B. | k=2d=2 | C. | k=1d=6 | D. | k=2d=3 |
| 考点: | 轻核的聚变.菁优网版权所有 |
| 专题: | 压轴题. |
| 分析: | 根据核反应中遵循质量数守恒,核电荷数守恒可以求出kd的得数. |
| 解答: | 解:在核反应的过程由质量数守恒可得6×2=4k+d+2×1…① 根据核电荷数守恒可得6×1═2k+d…② 联立①②两式解得 k=2,d=2. 故选B. |
| 点评: | 本题考查核反应遵循的规律,比较简单,只要多看课本,适当做题就能顺利解决此类题目. |
2.(6分)(2009•安徽)2009年2月11日,俄罗斯的“宇宙﹣2251”卫星和美国的“铱﹣33”卫星在西伯利亚上空约805km处发生碰撞.这是历史上首次发生的完整在轨卫星碰撞事件.碰撞过程中产生的大量碎片可能会影响太空环境.假定有甲、乙两块碎片,绕地球运动的轨道都是圆,甲的运行速率比乙的大,则下列说法中正确的是( )
| A. | 甲的运行周期一定比乙的长 | B. | 甲距地面的高度一定比乙的高 | |
| C. | 甲的向心力一定比乙的小 | D. | 甲的加速度一定比乙的大 |
| 考点: | 人造卫星的加速度、周期和轨道的关系;万有引力定律及其应用;人造卫星的环绕速度.菁优网版权所有 |
| 专题: | 压轴题. |
| 分析: | 根据人造卫星的万有引力等于向心力,列式求出线速度、角速度、周期和向心力的表达式进行讨论即可. |
| 解答: | 解:B、卫星绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M,有 F=F向 F=G F向=m=mω2r=m()2r 因而 G=m=mω2r=m()2r=ma 解得 v= ① T==2π ② a= ③ 由于甲的运行速率比乙的大,根据①式,可以知道甲的轨道半径较小,故B错; A、由公式②可知甲的周期小故A错; C、由于未知两碎片的质量,无法判断向心力的大小,故C错; D、碎片的加速度是指引力加速度,由③式,可知甲的加速度比乙大,故D对; 故选D. |
| 点评: | 题关键抓住万有引力提供向心力,列式求解出线速度、角速度、周期和向心力的表达式,再进行讨论;同时要注意卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径一一对应. |
3.(6分)(2009•安徽)大爆炸理论认为,我们的宇宙起源于137亿年前的一次大爆炸.除开始瞬间外,在演化至今的大部分时间内,宇宙基本上是匀速膨胀的.上世纪末,对1A型超新星的观测显示,宇宙正在加速膨胀,面对这个出人意料的发现,宇宙学家探究其背后的原因,提出宇宙的大部分可能由暗能量组成,它们的排斥作用导致宇宙在近段天文时期内开始加速膨胀.如果真是这样,则标志宇宙大小的宇宙半径R和宇宙年龄的关系,大致是下面哪个图象?( )
| A. | B. | C. | D. |
| 考点: | 匀变速直线运动的位移与时间的关系.菁优网版权所有 |
| 专题: | 信息给予题. |
| 分析: | 由题意,宇宙加速膨胀,在位移时间的图象中,直线的斜率表示的就是速度的大小,分析直线的斜率的变化即可得出结论. |
| 解答: | 解:图象中的纵坐标宇宙半径R可以看作是星球发生的位移x,因而其切线的斜率就是宇宙半径增加的快慢程度.由题意,宇宙加速膨胀,其半径增加的速度越来越大,所以C准确. 故选:C. |
| 点评: | 本题的关键是要根据题目的介绍分析出宇宙加速膨胀的含义,即宇宙的半径增加的速度在变大. |
4.(6分)(2009•安徽)为了节省能量,某商场安装了智能化的电动扶梯.无人乘行时,扶梯运转得很慢;有人站上扶梯时,它会先慢慢加速,再匀速运转.一顾客乘扶梯上楼,恰好经历了这两个过程,如图所示.那么下列说法中正确的是( )
| A. | 顾客始终受到三个力的作用 | |
| B. | 顾客始终处于超重状态 | |
| C. | 顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方,再竖直向下 | |
| D. | 顾客对扶梯作用的方向先指向右下方,再竖直向下 |
| 考点: | 牛顿运动定律的综合应用.菁优网版权所有 |
| 分析: | 分加速和匀速两个过程对顾客进行运动分析和受力分析,加速过程合力斜向右上方,故支持力大于重力,静摩擦力向右;匀速过程重力和支持力二力平衡. |
| 解答: | 解:在慢慢加速的过程中,受力如图,物体加速度与速度同方向,合力斜向右上方,因而顾客受到的摩擦力与接触面平行水平向右,电梯对其的支持力和摩擦力的合力方向指向右上,由牛顿第三定律,它的反作用力即人对电梯的作用方向指向向左下,由于加速向右上方,处于超重状态; 在匀速运动的过程中,顾客处于平衡状态,只受重力和支持力,顾客与电梯间的摩擦力等于零,顾客对扶梯的作用仅剩下压力,方向沿竖直向下; 故选C. |
| 点评: | 本题关键要分两个过程研究,加速过程可以先找出加速度方向,然后得出合力方向,结合物体的受力情况,可以得出各个力的大小情况;匀速过程二力平衡,与运动方向无关! |
5.(6分)(2009•安徽)在光滑的绝缘水平面上,有一个正方形的abcd,顶点a、c处分别固定一个正点电荷,电荷量相等,如图所示.若将一个带负电的粒子置于b点,自由释放,粒子将沿着对角线bd往复运动.粒子从b点运动到d点的过程中( )
| A. | 先作匀加速运动,后作匀减速运动 | |
| B. | 先从高电势到低电势,后从低电势到高电势 | |
| C. | 电势能与机械能之和先增大,后减小 | |
| D. | 电势能先减小,后增大 |
| 考点: | 电势能;能量守恒定律;电势.菁优网版权所有 |
| 专题: | 电场力与电势的性质专题. |
| 分析: | bd连线即为ac连线的中垂线,因此解决本题的关键是明确等量正电荷连线的中垂线上电场特点,从而进一步判断所受电场力、电势、电势能等变化情况. |
| 解答: | 解:A、由等量正电荷连线的中垂线上电场分布可知:由于负电荷受到的电场力是变力,加速度是变化的,故A错; B、由等量正电荷的电场分布知道,在两电荷连线的中垂线O点的电势最高,所以从b到a,电势是先增大后减小,故B错; C、由于只有电场力做功,所以只有电势能与动能的相互转化,故电势能与机械能的和守恒,故C错; D、由b到ac连线的中点O的过程中,电场力做正功,电势能减小,由O到d电场力做负功,电势能增加,故D正确. 故选D. |
| 点评: | 本题考察了等量同种电荷的电场分布情况,在学习中要明确正电荷、负电荷、等量同种电荷、等量异种电荷等电场的分布情况. |
6.(6分)(2009•安徽)如图是科学史上一张著名的实验照片,显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹.云室旋转在匀强磁场中,磁场方向垂直照片向里.云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用.分析此径迹可知粒子( )
| A. | 带正电,由下往上运动 | B. | 带正电,由上往下运动 | |
| C. | 带负电,由上往下运动 | D. | 带负电,由下往上运动 |
| 考点: | 带电粒子在匀强磁场中的运动;左手定则.菁优网版权所有 |
| 专题: | 压轴题. |
| 分析: | 根据粒子的运动的轨迹可以判断出粒子的带电的性质,由半径的变化和半径的公式可以判断粒子的速度的变化的情况. |
| 解答: | 解:粒子穿过金属板后,速度变小,由半径公式r=可知,半径变小,粒子运动方向为由下向上;又由于洛仑兹力的方向指向圆心,由左手定则,粒子带正电.所以A正确. 故选A. |
| 点评: | 根据粒子的速度的变化,和半径的公式可以分析的出粒子的运动的方向和粒子的带电的性质. |
7.(6分)(2009•安徽)如图甲所示,一个电阻为R,面积为S的矩形导线框abcd,水平旋转在匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B,方向与ad边垂直并与线框平面成45°角,o、o′分别是ab和cd边的中点.现将线框右半边obco′绕oo′逆时针90°到图乙所示位置.在这一过程中,导线中通过的电荷量是( )
| A. | B. | C. | D. | 0 |
| 考点: | 法拉第电磁感应定律;磁通量.菁优网版权所有 |
| 专题: | 计算题;压轴题. |
| 分析: | 分析线框旋转前后的磁通量,由法拉第电磁感应定律可求得平均电动势,由q=It可求得电量. |
| 解答: | 解:对线框的右半边(obco′)未旋转时整个回路的磁通量Φ1=BSsin45°=BS; 对线框的右半边(obco′)旋转90°后,穿进跟穿出的磁通量相等,如图整个回路的磁通量Φ2=0. △Φ=Φ1﹣Φ2=BS. 根据公式q=It==. 故选A. |
| 点评: | 求导线中通过的电荷量时,一定要选用法拉第电磁感应定律求电动势的平均值,同时本题要注意旋转后的右侧磁通量的正负,理解旋转后磁通量为零. |
二、非选择题共68分
8.(6分)(2009•安徽)用多用电表进行了几次测量,指针分别处于a、b的位置,如图所示.若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的档位,a和b的相应读数是多少?请填在表格中.
| 指针位置 | 选择开关所处挡位 | 读 数 |
| a | 直流电流100mA | mA |
| 直流电压2.5V | V | |
| b | 电阻×100 | Ω |
| 考点: | 验证力的平行四边形定则;用多用电表测电阻.菁优网版权所有 | ||
| 分析: | 多用电表的使用中,能测量电流、直流电压、交流电压、电阻等.有关表头读数:最上示数是电阻刻度;中间是直、交流电压或电流刻度;最下示数是交流量程是2.5V电压刻度.因此当选择开关位于电阻档时,先读出刻度盘上的读数,然后再乘上倍率就是电阻的阻值.注意的是电阻刻度是不均匀的,所以尽量让指针指在中间附近.当选择开关位于电压档时,根据电压量程从而选择刻度读数.同样电流档也是一样的.只有当量程是2.5V交流电压时,才读最下刻度. | ||
| 解答: | 解:直流电流100mA档读第二行“0~10”一排,最小度值为2mA估读到1mA就可以了;直流电压2.5V档读第二行“0~250”一排,最小分度值为0.05V估读到0.01V就可以了;电阻×100档读第一行,测量值等于表盘上读数“3.2”乘以倍率“100”. 指针位置 | 选择开关所处的档位 | 读 数 |
| a | 直流电流100mA | 23mA | |
| 直流电压2.5V | 0.57V | ||
| b | 电阻×100 | 320Ω |
| 点评: | 让学生熟悉如何使用多用电表,并知道多用电表能测哪里物理量.同时知道电阻刻度盘是不均匀的,除刻度盘上的读数外还要乘上倍率;还有量程2.5V的交流电压是读最下面刻度. |
9.(6分)(2009•安徽)用如图所示的电路,测定一节干电池的电动势和内阻.电池的内阻较小,为了防止在调节滑动变阻器时造成短路,电路中用一个定值电阻R0起保护作用.除电池、开关和导线外,可供使用的实验器材还有:
(1)电流表(量程0.6A、3A);
(2)电压表(量程3V、15V)
(3)定值电阻(阻值1Ω,额定功率5W)
(4)定值电阻(阻值10Ω,额定功率10W)
(5)滑动变阻器(阴值范围0﹣10Ω,额定电流2A)
(6)滑动变阻器(阻值范围0﹣100Ω、额定电流1A)
那么
(1)要正确完成实验,电压表的量程应选择 3 V,电流表的量程应选择 0.6 A; R0应选择 1 Ω的定值电阻,R应选择阻值范围是 0~10 Ω的滑动变阻器.
(2)引起该实验系统误差的主要原因是 由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电流小. .
| 考点: | 测定电源的电动势和内阻.菁优网版权所有 |
| 专题: | 压轴题. |
| 分析: | (1)由欧姆定律估算电路中的电流,根据安全及准确性原则可选出电流表及电压表;根据电源内阻的大小可判断保护电阻的大小,及滑动变阻器的阻值大小; (2)分析电路中的各电表的特点,找出其产生的作用,即可得出误差产生的原因. |
| 解答: | 解:(1)由于电源是一节干电池(1.5V),所选量程为3V的电压表;估算电流时,考虑到干电池的内阻一般几Ω左右,加上保护电阻,最大电流在0.5A左右,所以选量程为0.6A的电流表;由于电池内阻很小,所以保护电阻不宜太大,否则会使得电流表、电压表取值范围小,造成的误差大;滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了,取0~10Ω能很好地控制电路中的电流和电压,若取0~100Ω会出现开始几乎不变最后突然变化的现象. (2)关于系统误差一般由测量工具和所造成测量方法造成的,一般具有倾向性,总是偏大或者偏小.本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小,造成E测<E真,r测<r真. 故答案为:(1)3,0.6,1,0~10.(2)由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电流小. |
| 点评: | 实验仪器的选择是考试中经常出现的问题,在学习中要注意掌握好其安全、准确的原则;同时注意滑动变阻器的电路中的应用规律. |
10.(6分)(2009•安徽)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,实验装置如图所示,实验主要过程如下:
(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∝v;如果不是直线,可考虑是否存在W∝v2、W∝v3、W∝等关系.
以下关于该试验的说法中有一项不正确,它是 D .
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条橡皮筋进行是实验时,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,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.
| 考点: | 探究功与速度变化的关系.菁优网版权所有 |
| 分析: | 小车在橡皮条的拉力作用下先加速运动,当橡皮条恢复原长时,小车由于惯性继续前进,做匀速运动. |
| 解答: | 解:当橡皮筋伸长量按倍数增加时,功并不简单地按倍数增加,变力功一时无法确切测算.因此我们要设法回避求变力做功的具体数值,可以用一根橡皮筋做功记为W,用两根橡皮筋做功记为2W,用三根橡皮筋做功记为3W…,从而回避了直接求功的困难; 小车阻力补偿的方法是平衡摩擦力; 本实验的装置需要改进,否则,橡皮条掉不下来,最后会减速运动,改进方案如下图,最右端为一个铁钉 本实验的目的是探究橡皮绳做的功与物体获得速度的关系.这个速度是指橡皮绳做功完毕时的速度,而不整个过程的平均速度,所以D选项是错误的. 故选D. |
| 点评: | 本题关键是要分析清楚小车的运动,小车先加速和匀速,最后如果橡皮条与小车不能分离,则小车会再减速. |
11.(14分)(2009•安徽)在2008年北京残奥会开幕式上,运动员手拉绳索向上攀登,最终点燃了主火炬,体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强不息的精神.为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用,可将过程简化.一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮,一端挂一吊椅,另一端被坐在吊椅上的运动员拉住,如图所示.设运动员的质量为65kg,吊椅的质量为15kg,不计定滑轮与绳子间的摩擦.重力加速度取g=10m/s2.当运动员与吊椅一起正以加速度a=1m/s2上升时,试求
(1)运动员竖直向下拉绳的力;
(2)运动员对吊椅的压力.
| 考点: | 牛顿第二定律;牛顿第三定律.菁优网版权所有 |
| 专题: | 压轴题. |
| 分析: | (1)以人和吊椅为研究对象,对整体受力分析,由加速度可以求得对绳的拉力; (2)再以吊椅为研究对象,受力分析可以求得对吊椅的压力. |
| 解答: | 解:解法一:(1)设运动员受到绳向上的拉力为F,由于跨过定滑轮的两段绳子拉力相等,吊椅受到绳的拉力也是F. 对运动员和吊椅整体进行受力分析如图所示,则有: 2F﹣(m人+m椅)g=(m人+m椅)a 解得:F=440N 由牛顿第三定律,运动员竖直向下拉绳的力F′=440N, (2)设吊椅对运动员的支持力为FN,对运动员进行受力分析如图所示,则有: F+FN﹣m人g=m人a 解得:FN=275N 由牛顿第三定律,运动员对吊椅的压力也为275N 解法二:设运动员和吊椅的质量分别为M和m;运动员竖直向下的拉力为F,对吊椅的压力大小为FN. 根据牛顿第三定律,绳对运动员的拉力大小为F,吊椅对运动员的支持力为FN. 分别以运动员和吊椅为研究对象,根据牛顿第二定律 F+FN﹣Mg=Ma ① F﹣FN﹣mg=ma ② 由 ①、②解得:F=440N FN=275N 答:(1)运动员竖直向下拉绳的力为440N, (2)运动员对吊椅的压力为275N. |
| 点评: | 分析多个物体的受力时,一般先用整体法来求得共同的加速度,再用隔离法分析单个物体的受力,求得物体的受力情况,本题就是典型的应用整体隔离法的题目. |
12.(16分)(2009•安徽)如图所示,匀强电场方向沿x轴的正方向,场强为E.在A(d,0)点有一个静止的中性微粒,由于内部作用,某一时刻突然成两个质量均为m的带电微粒,其中电荷量为q的微粒1沿y轴负方向运动,经过一段时间到达(0,﹣d)点.不计重力和后两微粒间的作用.试求
(1)时两个微粒各自的速度;
(2)当微粒1到达(0,﹣d)点时,电场力对微粒1做功的瞬间功率;
(3)当微粒1到达(0,﹣d)点时,两微粒间的距离.
| 考点: | 功率、平均功率和瞬时功率;平抛运动;运动的合成和分解;动量守恒定律.菁优网版权所有 |
| 专题: | 压轴题. |
| 分析: | (1)微粒1做的是类平抛运动,根据类平抛运动的规律可以求得微粒1的速度的大小,再由动量守恒求得微粒2的速度的大小; (2)电场力做功的瞬时功率,要用沿电场力方向的瞬时速度的大小,再由P=Fv可以求得瞬时功率的大小; (3)画出粒子的运动轨迹,由几何知识可以求得两微粒间的距离. |
| 解答: | 解:(1)微粒1在y方向不受力,做匀速直线运动;在x方向由于受恒定的电场力,做匀加速直线运动.所以微粒1做的是类平抛运动. 设微粒1时的速度为v1,微粒2的速度为v2则有: 在y方向上有 d=v1t 在x方向上有a=, d=at2 v1= 速度方向沿y轴的负方向. 中性微粒成两微粒时,遵守动量守恒定律,有 mv1+mv2=0 所以 v2=﹣v1 所以 v2的大小为 ,方向沿y正方向. (2)设微粒1到达(0,﹣d)点时的速度为VB,则电场力做功的瞬时功率为, P=qEVB cosθ=qEVBx, 其中由运动学公式 VBx==, 所以 P=qE, (3)两微粒的运动具有对称性,如图所示,当微粒1到达(0,﹣d)点时发生的位移 S1=d, 则当微粒1到达(0,﹣d)点时,两微粒间的距离为BC=2S1=2d. 答:(1)时微粒1的速度大小为,方向沿着y轴的负方向;微粒2的速度大小为,方向沿着y轴的正方向; (2)当微粒1到达(0,﹣d)点时,电场力对微粒1做功的瞬间功率是 qE\\sqrt{\\frac{2qEd}{m}}; (3)当微粒1到达(0,﹣d)点时,两微粒间的距离是2d. |
| 点评: | 带电微粒在电场中运动,一般不考虑重力的作用,只是受到电场力的作用,再进一步判断微粒的运动情况,本题中微粒做类平抛运动,由类平抛运动的规律就可以求得速度,在计算功率时一定要注意求的是瞬时功率,注意公式的选择. |
13.(20分)(2009•安徽)过山车是游乐场中常见的设施.下图是一种过山车的简易模型,它由水平轨道和在竖直平面内的三个圆形轨道组成,B、C、D分别是三个圆形轨道的最低点,B、C间距与C、D间距相等,半径R1=2.0m、R2=1.4m.一个质量为m=1.0kg的小球(视为质点),从轨道的左侧A点以v0=12.0m/s的初速度沿轨道向右运动,A、B间距L1=6.0m.小球与水平轨道间的动摩擦因数为0.2,圆形轨道是光滑的.假设水平轨道足够长,圆形轨道间不相互重叠.重力加速度取g=10m/s2,计算结果保留小数点后一位数字.试求
(1)小球在经过第一个圆形轨道的最高点时,轨道对小球作用力的大小;
(2)如果小球恰能通过第二圆形轨道,B、C间距L应是多少;
(3)在满足(2)的条件下,如果要使小球不能脱离轨道,在第三个圆形轨道的设计中,半径R3应满足的条件;小球最终停留点与起点A的距离.
| 考点: | 动能定理的应用;牛顿第二定律.菁优网版权所有 |
| 专题: | 应用题;压轴题. |
| 分析: | 对小球的运动过程进行分析. 运用动能定理求出小球经过第一个圆轨道的最高点时的速度,再对小球在第一个圆轨道的最高点进行受力分析,并利用牛顿第二定律求出轨道对小球作用力. 知道小球恰能通过圆形轨道的含义,并能找出在第二圆形轨道的最高点速度.运用动能定理研究某一运动过程求出B、C间距L. 知道要使小球不能脱离轨道的含义:1、小球恰能通过第三个圆轨道,2、轨道半径较大时,小球不能通过第三个圆轨道,但是还要不能脱离轨道,那么小球上升的高度就不能超过R3 应用动能定理研究整个过程求出两种情况下的问题. |
| 解答: | 解:(1)设小球经过第一个圆轨道的最高点时的速度为v1根据动能定理得: ﹣μmgL1﹣2mgR1=mv12﹣mv02 ① 小球在最高点受到重力mg和轨道对它的作用力F,根据牛顿第二定律有: F+mg=m ② 由 ①、②得 F=10.0 N ③ (2)设小球在第二个圆轨道的最高点的速度为v2,由小球恰能通过第二圆形轨道有: mg=m ④ ﹣μmg(L1+L)﹣2mgR2=mv22﹣mv02 ⑤ 由④、⑤得 L=12.5m ⑥ (3)要保证小球不脱离轨道,可分两种情况进行讨论: I.轨道半径较小时,小球恰能通过第三个圆轨道,设在最高点的速度为v3,应满足 mg=m ⑦ ﹣μmg(L1+2L)﹣2mgR3=mv32﹣mv02 ⑧ 由 ⑥、⑦、⑧得 R3=0.4m II.轨道半径较大时,小球上升的最大高度为R3,根据动能定理 ﹣μmg(L1+2L)﹣mgR3=0﹣mv02 解得 R3=1.0m 为了保证圆轨道不重叠,R3最大值应满足 (R2+R3)2=L2+(R3﹣R2)2 解得 R3=27.9m 综合I、II,要使小球不脱离轨道,则第三个圆轨道的半径须满足下面的条件 0<R3≤0.4m或 1.0m≤R3≤27.9m 当0<R3≤0.4m时,小球最终停留点与起始点A的距离为L′,则 ﹣μmgL′=0﹣mv02 L′=36.0m 当1.0m≤R3≤27.9m时,小球最终停留点与起始点A的距离为L〞,则 L″=L′﹣2(L′﹣L1﹣2L)=26.0m 答:(1)小球在经过第一个圆形轨道的最高点时,轨道对小球作用力的大小为10.0N; (2)如果小球恰能通过第二圆形轨道,B、C间距L应是12.5m; (3)第三个圆轨道的半径须满足下面的条件 0<R3≤0.4m或 1.0m≤R3≤27.9m 当0<R3≤0.4m时,小球最终停留点与起始点A的距离为36.0m 当1.0m≤R3≤27.9m时,小球最终停留点与起始点A的距离为26.0m. |
| 点评: | 选取研究过程,运用动能定理解题.动能定理的优点在于适用任何运动包括曲线运动. 知道小球恰能通过圆形轨道的含义以及要使小球不能脱离轨道的含义. |