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- 2021-04-22 发布
武威六中2020届高三一轮复习过关考试(五)
物 理
一、选择题
1.以下文字叙述中说法正确的是
A. 物体所受的合力不变,它的动量的变化率不变
B. 物体所受的合力的冲量为零,它的动量变化不一定为零
C. 电容器电容越大,其所带的电荷量一定越多
D. 任一点的电场强度总是指向该点电势降落的方向
【答案】A
【解析】
【详解】A. 根据动量定理F△t=△P,
,
它的动量的变化率等于它所受到的合力,故A正确;
B. 根据动量定理Ft=△P,物体所受的合外力的冲量为零,它的动量变化一定为零,故B错误;
C. 电容器电容越大,容纳电荷的本领越强,其所带的电荷量不一定越多,故C错误;
D. 电场强度的方向指向该点电势降落最快的方向,电势降落的方向不一定是电场强度的方向,故D错误。
2.一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地,在两极板间有一正电荷(电荷量很小)固定在P点,如图所示,以E表示两极板间的场强,U表示电容器的电压,Ep表示正电荷在P点的电势能.若保持负极板不动,将正极板移到图中虚线所示的位置,则
A. U变小,Ep变小 B. E变大, Ep变大
C. U变小, E不变 D. U不变, Ep不变
【答案】C
【解析】
【详解】由题意知:平行板电容器充电后与电源断开,电容器的带电量Q不变;板间距离减小,根据电容的决定式知电容C增大。由公式知,板间电压U变小;
由,及,与,即可推导出:
,
分析可知,板间电场强度E不变;
则由U=Ed知,P与负极板间的电势差不变,则P点的电势不变,正电荷在P点的电势能Ep不变。
故U变小,Ep不变,E不变。
A. U变小,Ep变小。故A错误;
B. E变大, Ep变大。故B错误;
C. U变小, E不变。故C正确;
D. U不变, Ep不变。故D错误。
3.如图所示,a、b、c三个相同的小球,a从光滑斜面顶端由静止开始自由下滑,同时b、c从同一高度分别开始自由下落和平抛。它们从开始到到达地面,下列说法正确的有
A. 它们到达地面时的动量相同
B. 重力对它们的冲量相同
C. 它们的末动能相同
D. 它们动量变化的大小相同
【答案】D
【解析】
【详解】B. 球b自由落体运动,球c的竖直分运动是自由落体运动,故bc两个球的运动时间相同,为:
;
球a受重力和支持力,合力为mgsinθ,加速度为gsinθ,根据:
,
得:
;
由于重力相同,而重力的作用时间不同,故重力的冲量不同,故B错误;
C. 初动能不全相同,而合力做功相同,根据动能定理,动能的增量相同,所以末动能不全相同,故C错误。
AD. bc球合力相同,运动时间相同,故合力的冲量相同,根据动量定理,动量变化量大小也相同。但由于初动量不同,末动量不相同;ab球机械能守恒,末速度大小相等,故末动量大小相等,初动量为零,故动量变化量大小相等。但由于动量方向不同,末动量不相同。故A错误,D正确;
4.2013年12月2日1时30分,“嫦娥三号”探测器由“长征三号”乙运载火箭从西昌卫星发射中心发射,首次实现月球软着陆和月面巡视勘察.“嫦娥三号”的部分飞行轨道示意图如图所示.假设“嫦娥三号”在圆轨道和椭圆轨道上运动时,只受到月球的万有引力.下列说法中正确的是( )
A. “嫦娥三号”沿椭圆轨道从P点运动到Q点的过程中,速度逐渐变小
B. “嫦娥三号”沿椭圆轨道从P点运动到Q点的过程中,月球的引力对其做负功
C. 若已知“嫦娥三号”在圆轨道上运行的半径、周期和引力常量,则可计算出月球的密度
D. “嫦娥三号”在椭圆轨道经过P点时和在圆形轨道经过P点时的加速度相等
【答案】D
【解析】
【详解】A、嫦娥三号沿椭圆轨道从P点运动到Q点的过程中,月球对卫星的引力做正功,动能增大,则速度增大,故AB错误;
C、根据万有引力等于向心力,有,得
,据此可知若已知嫦娥三号在圆轨道上运行的半径、周期和引力常量,可求出月球的质量,但月球的体积未知,不能求出月球的密度,故C错误;
D、对于嫦娥三号,由,,在P点,M和r相同,则嫦娥三号在椭圆轨道经过P点时和在圆形轨道经过P点时的加速度相等,故D正确.
【点睛】嫦娥三号在环月段圆轨道上做圆周运动万有引力等于向心力,要进入环月段椭圆轨道需要做近心运动.因为同在P点万有引力不变,加速度相等.
5.如图甲中所示为电场中的一条电场线,在电场线上建立坐标轴,坐标轴上OB间各点的电势分布如图乙所示,则
A. 在OB间,场强先减小后增大
B. 在OB间,场强方向发生过变化
C. 若一负电荷从O点运动到B点,其电势能逐渐减小
D. 若从0点静止释放一仅受电场力作用正电荷,则该电荷在OB间一直做加速运动
【答案】D
【解析】
【详解】AB.φ-x图象的斜率的绝对值大小等于电场强度,由几何知识得知,斜率先增大后减小,则电场强度先增大后减小,但斜率一直是负,场强方向没有改变,故AB错误;
C.由图看出,电势逐渐降低,若一负电荷从O点运动到x2点,电势能逐渐增大,故C错误;
D.从O点静止释放一仅受电场力作用的正电荷,受到的电场力方向与速度方向相同,做加速运动,即该电荷在O~x2间一直做加速运动,故D正确.
6.如图所示,金属环M、N用不可伸长的细线连接,分别套在水平粗糙细杆和竖直光滑细杆上,当整个装置以竖直杆为轴以不同大小的角速度匀速转动时,两金属环一直相对杆不动,下列判断正确的是
A. 转动的角速度越大,细线中的拉力越大
B. 转动的角速度越大,环M与水平杆之间的弹力越大
C. 转动的角速度越大,环N与竖直杆之间的弹力越大
D. 转动的角速度不同,环M与水平杆之间的摩擦力大小可能相等
【答案】D
【解析】
【详解】设细线与竖直方向的夹角为,对N受力分析,受到竖直向下的重力,绳子的拉力T,杆给的水平支持力,因为两环相对杆的位置不变,所以对N来说处于静止状态,合力为零,故在竖直方向上,在水平方向上,因为重力恒定,角度恒定,所以细线的拉力不变,环N与杆之间的弹力恒定,故AC错误;对M受力分析,受到绳子的拉力T,竖直向下的重力,竖直向上的支持力,以及水平杆给的摩擦力f,在竖直方向上有,恒定不变,若以较小角速度转动时,摩擦力方向右,即,随着角速度的增大,摩擦力方向可能变成向左,即,故可能存在,摩擦力向左和向右时相等的情况,故B错误,D正确.
7.质量为m的汽车以恒定功率P启动后沿水平道路行驶,经过一段时间后将达到最大速度
v.若行驶中受到的摩擦阻力大小不变,则在加速过程中车速为v时,汽车的加速度大小为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】
【分析】
汽车恒定功率启动当牵引力等于阻力时,汽车以最大速度匀速行驶,可求得阻力大小,再求出速度为时的牵引力,再根据牛顿第二定律可求得加速度.
【详解】当牵引力等于阻力时,汽车以最大速度匀速行驶,即
P=F牵v=f阻v
则阻力为:
当车速为时,由P=Fv得牵引力为:
根据牛顿第二定律,可知:
F-f阻=ma
解得:
故应选B.
【点睛】恒定功率启动最大速度时F牵=f阻,同时知道P定=F牵×v,再由牛顿第二定律可得加速度.
8.已知某静电场的电场强度的方向与x轴的正方向一致,电场强度大小E与位置x的关系图象如图所示,其中0~x2段为抛物线的一段且关于x=x1对称,段为倾斜的直线,且,开始时一带正电的粒子位于原点,现给该粒子一水平向右的初速度,
使其仅在电场力的作用下沿x轴的正方向运动。则下列说法正确的是
A. 带电粒子在0~x2段先做减速运动再做加速运动
B. 带电粒子在段做匀加速直线运动
C. 位置0与x1间的电势差等于位置x1与x2间的电势差
D. 在段电场力对带电粒子一直做负功
【答案】C
【解析】
【详解】A.带正点的粒子受力分析与电场方向一致,即沿x轴正方向,所以带电粒子在0~x2段一直做加速运动,故A错误;
B. x2~x3段电场强度随x均匀增大,电场力均匀增大,加速度均匀增大,粒子做变加速直线运动,故B错误;
C、若0~x2段曲线关于直线x=x1对称,根据U=Ed可知,图像与坐标轴所围面积等于电势差,故位置0与x1间的电势差等于位置x1与x2间的电势差,故C正确;
D、在段电场力一直与运动方向一致,电场力对带电粒子一直做正功,故D错误。
9.如图(甲)所示,长2 m的木板Q静止在某水平面上,t=0时刻,可视为质点的小物块P以水平向右的某一初速度从Q的左端向右滑行,P、Q的速度—时间图象见图(乙),其中a、b分别是0-1 s内P、Q的速度—时间图线,c是1 s-2 s内P、Q共同的速度—时间图线.已知P、Q的质量均是1 kg,g取10 m/s2,则以下判断正确的是
A. P、Q系统在相互作用的过程中动量不守恒
B. 在0-2 s内,摩擦力对Q的冲量是2N·s
C. P、Q之间的动摩擦因数为0.1
D. P相对Q静止的位置在Q木板的右端
【答案】C
【解析】
【详解】A. P、Q系统在速度相等以后做匀速运动,说明地面摩擦力为零,故相互作用的过程系统所受的外力之和为零,系统动量守恒。故A错误;
B. 从图象可知,0∼2s内对Q,先做匀加速直线运动,再做匀速直线运动,在1∼2s内无摩擦力,根据动量定理,摩擦力的冲量等于动量的变化,所以
I=Mv−0=1N·s,
故B错误;
C. P从速度为2m/s减为1m/s所需的时间为1s,则
,
又:
,
所以:
μ=0.1,
故C正确;
D. 在t=1s时,P、Q相对静止,一起做匀速直线运动,在0∼1s内,P的位移:
,
Q的位移:
△x=x1−x2=1m<2m,
知P与Q相对静止时不在木板的右端。故D错误。
10.如图所示,水平向右的匀强电场中有一绝缘斜面,一带电金属滑块以Ek0=30 J的初动能从斜面底端A冲上斜面,到顶端B时返回,已知滑块从A滑到B的过程中克服摩擦力做功10 J,克服重力做功24 J,则( )
A. 滑块带正电,上滑过程中电势能减小4 J
B. 滑块上滑过程中机械能增加4 J
C. 滑块返回到斜面底端时动能为15 J
D. 滑块上滑到斜面中点时重力势能增加12 J
【答案】AD
【解析】
【详解】由动能定理知上滑过程中W电-WG-Wf=△Ek,代入数值得W电=4 J,电场力做正功,滑块带正电,电势能减小4 J,故A正确;由功能关系知滑块上滑过程中机械能的变化量为△E=W电-Wf=-6 J,即机械能减小6 J,故B错误;由动能定理知2Wf=Ek0-Ek,所以滑块返回到斜面底端时动能为10 J,故C错误.由题意知滑块上滑到斜面中点时克服重力做功为12 J,即重力势能增加12 J,故D正确;故选AD.
【点睛】解决本题的关键掌握功能关系,知道重力做功等于重力势能的减小量,合力做功等于动能的增加量,除重力以外其它力做功等于机械能的变化量,电场力做功等于电势能的减小量.
11.已知某星球的近地卫星和同步卫星的周期分别为T和8T,星球半径为R,引力常量为G,星球赤道上有一静止的质量为m的物体,若把星球视作一个质量均匀的球体,则下列说法正确的是
A. 星球的质量为
B. 星球的密度为
C. 同步卫星的轨道半径为4R
D. 赤道对物体的支持力大小为
【答案】ABC
【解析】
【详解】A、近地卫星做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供:
,
解得星球的质量:
,
故A正确;
B、由,,,联合解得星球的密度
,
故B正确;
C、同步卫星做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供:
,
结合近地卫星:
解得同步卫星的轨道半径:
r=4R,
故C正确;
D、星球赤道上有一静止的质量为m的物体,其万有引力为
由于星球自转需要的向心力
,
赤道对物体的支持力大小
FN=F-Fn=-=,
故D错误。
12.如图所示,氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速地飘入电场线水平向右的加速电场E1,之后进入电场线竖直向下的匀强电场E2发生偏转,最后打在屏上.整个装置处于真空中,不计粒子重力及其相互作用,那么
A. 偏转电场E2对三种粒子做功一样多
B. 三种粒子打到屏上时的速度一样大
C. 三种粒子运动到屏上所用时间相同
D. 三种粒子打到屏上的同一位置
【答案】AD
【解析】
【详解】AD.粒子在加速电场中加速,由动能定理可知:
解得:
粒子在加速电场中的运动时间:
;
粒子在偏转电场中做类平抛运动,运动时间:
;
在偏转电场中竖直分位移:
;
联立得:
,
y与q、m
无关,所以三种粒子在偏转电场中轨迹重合,离开偏转电场后粒子做匀速直线运动,因此三种粒子一定打到屏上同一位置;
偏转电场E2对粒子做功:
W2=qE2y,
q、E2、y相等,则知偏转电场E2对三种粒子做功相等。故A正确,故D正确;
B. 对整个过程,根据动能定理得
W=−0,
由于W相等,m不等,所以v不等,即三种粒子打到屏上时速度不等,故B错误。
C. 离开偏转电场后粒子的运动时间:
;
粒子运动到屏上所用时间:
t=t1+t2+t3=(2L1+L2+L3);
因为不等,所以t不等,故C错误;
13.如图所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100 Ω,R2阻值未知,电压表和电流表均为理想电表,R3为一滑动变阻器,当其滑片P滑至最左端时,测得电压表和电流表的示数分别为U1=16 V,I1=0.2 A,滑片P滑至最右端时,电压表和电流表的示数分别为U2=4 V,I2=0.8 A,则由此可推算出
A. 该电源的电动势为16 V、内阻为20 Ω
B. 定值电阻R2的阻值为10 Ω
C. 滑动变阻器的最大阻值为300 Ω
D. 电源在该电路中的最大输出功率为5 W
【答案】CD
【解析】
【详解】A.根据闭合电路欧姆定律,当滑片P滑到左端时,
滑动变阻器滑片P滑到最右端时,
联立可得:
E=20V,r=20Ω
故A错误;
B.滑动变阻器滑片P滑到最右端时,电压表示数等于R2两端电压,由欧姆定律得:
故B错误;
C. 根据欧姆定律,当滑片P滑到左端时,
可得:
R并=75Ω
并联电阻:
代入数据解得:
R3=300Ω
故C正确;
D.当R并=15Ω,即
代入数据得:
,
外电路电阻等于内阻,电源输出功率最大,最大功率为:
故D正确。
14.关于气体、液体和固体性质,下列描述正确的是__________
A. 水黾可以在水面上浮起来由于液体表面张力的作用
B. 能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
C. 蔗糖受潮后粘在一起形成的糖块看起来没有确定的几何形状,是非晶体
D. 气体压强的大小和单位体积内的分子数及气体分子的平均动能都有关
E. 悬浮在液体中的微粒越小,在液体分子的撞击下越容易保持平衡
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.水黾可以在水面上浮起来由于液体表面张力的作用,故A正确;
B. 能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性,故B正确;
C.道糖受潮后粘在一起形成的糖块是多品体看起来没有确定的几何形状,也是多晶体的特点,故C错误;
D.气体压强的大小与单位体积内的分子数及气体分子的平均动能都有关,故D正确;
E.做布朗运动的微拉越小在液体分子的握击下越不容易保持平衡,故E错误;
二、实验题
15.为了“探究加速度与力、质量的关系”,现提供如图1所示实验装置.请思考探究思路并回答下列问题:
(1)为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取的做法是_____
A.将不带滑轮的木板一端适当垫高,使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
B.将不带滑轮的木板一端适当垫高,使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动
C.将不带滑轮的木板一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动
D.将不带滑轮的木板一端适当垫髙,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动
(2)该同学在平衡摩擦力后进行实验,实际小车在运动过程中所受的拉力_____砝码和盘的总重力(填“大于”、“小于”或“等于”),为了便于探究、减小误差,应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足_____的条件.
(3)在“探究加速度与力、质量关系”的实验中,得到一条打点的纸带,如图2所示,已知相邻计数点间的时间间隔为T,且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出,则计算小车加速度的表达式为a=_____.
【答案】 (1). C; (2). 小于, (3). M>>m; (4).
【解析】
【分析】
为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取做法是将不带滑轮的木板一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动;当时,可以用钩码的重力代替小车的拉力;根据匀变速直线运动的推论公式可以求出加速度的大小.
【详解】(1)实验前要平衡摩擦力,平衡摩擦力时将不带滑轮木板一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动,故C正确;
(2)小车运动过程中,砝码和盘向下做加速运动处于失重状态,砝码和盘对细线的拉力小于其重力,小车在运动过程中受到的拉力小于砝码和盘的总重力;
设小车的质量为M,砝码盘总质量为m,将两者看做一个整体,对整体有,对小车有,联立可得,只有当时,,即当小车质量M远大于砝码和盘总质量m时可以近似认为小车受到的拉力等于砝码和盘的重力.
(3)计数点间的时间间隔为T,根据逐差公式可得,三式相加解得.
16.某同学要测量一个由均匀新材料制成的圆柱体的电阻率.步骤如下:
①用20分度的游标卡尺测量其长度如图所示,其长度是_____mm.
②用多用电表电阻“×10”挡,按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻,表盘示数如图所示,则该电阻的阻值约为_____Ω.
③为了更精确地测量其电阻,现有的器材及其代号和规格如下:
待测圆柱体电阻R;
电流表A1(量程0~3mA,内阻约50 Ω);
电流表A2(量程0~15mA, 内阻约30 Ω);
电压表V(量程0~3 V,内阻约10 KΩ);
滑动变阻器R1,(阻值范围0~15 Ω);
滑动变阻器R2,(阻值范围0~2 KΩ;)
直流电源E(电动势4V,内阻不计);
开关S,导线若干
为使实验误差较小,要求测得多组数据进行分析,电流表应选____,滑动变阻器应选____(选填代号)
④请在图中补充连线并完成实验.
( )
【答案】 (1). 100.45 (2). 2.2×102 (3). A2 (4). R1 (5).
【解析】
【详解】解:①游标卡尺的固定刻度读数为100mm,游标尺上第9个刻度与主尺对齐,读数为,所以最终读数为:;
②用欧姆表测电阻的读数方法为指针示数乘以倍率,当指针指在中央附近时测量值较准确,所以该电阻的阻值约为;
③由电动势和电阻的阻值知电流最大为,所以用电流表,滑动变阻器用小阻值的,便于调节,所以用滑动变阻器;
④本实验中,因待测电阻值远小于电压表内阻,电流表应选外接法;又滑动变阻器最大阻值远小于待测电阻值,故变阻器应用分压式接法,电路图如图所示
三、计算题
17.气缸放在倾角为30°的斜面上,斜面固定,活塞的质量为m,横截面积为S,活塞与气缸之间没有摩擦.将活塞用细线相连后,跨过定滑轮,另一端悬挂质量为m的物体,气缸内装有一定质量的某种理想气体,体积为V0,温度为27℃,气缸不漏气.如图所示,此时气缸静止.设气缸内气体的质量远小于活塞的质量,大气对活塞的压力等于活塞重的1.5倍.
①求被封闭气体的压强为多少?使气缸中的气体体积变为0.8V0
,则气缸内的气体的温度是多少?
②当气缸在外力的作用下沿斜面向上以的加速度匀加速运动时,活塞稳定后被封闭气体的体积是多少?
【答案】(1)T1=240K (2)
【解析】
【详解】(1)对活塞:
,,
联立求得:
由
得
(2)分析m受力有:
;
对活塞:
由 ,解得
18.单色细光束射到一半径为R的透明球表面,光线在过球心O的平面内.入射角,经折射进人球内后又经内表面反射一次,再经球表面折射后射出.巳知真空中光速为 c,入射光线与出射光线反向延长线之间的夹角 = 30°,如图所示(图上巳画出入射光线和出射光线).求:
①光从球内射出球体的临界角;
②光在透明球中传播的时间
【答案】①;②
【解析】
【详解】①作出光路图,如图所示:
由几何关系及对称性,有:
r=
解得:r=30°
由折射定律得:
n=
则由临界角条件得:
故得到
②由几何关系得:
AC=BC=2Rcosr=2R•R
光在透明球中传播路程为:
L=2R
光在透明球中传播的速度为:
v=c
光在透明球中传播的时间为:
t=
故得到
19.如图,用不可伸长轻绳将物块a悬挂在O点:初始时,轻绳处于水平拉直状态.现将a由静止释放,当物块a下摆至最低点时,恰好与静止在水平面上的物块b发生弹性碰撞(碰撞时间极短),碰撞后b滑行的最大距离为s.已知b的质量是a的3倍.b与水平面间的动摩擦因数为,重力加速度大小为g.求
(1)碰撞后瞬间物块b速度的大小;
(2)轻绳的长度.
【答案】(1)(2)4μs
【解析】
【详解】(1)设a的质量为m,则b的质量为3m,对物块b碰后由动能定理: 解得
(2)a球从水平位置摆下的过程:
ab碰撞的过程:
联立解得:L=4μs
20.如图所示,BCD为固定在竖直平面内的半径为r=10m的圆弧形光滑绝缘轨道,O为圆心,OC竖直,OD水平,OB与OC间夹角为53°,整个空间分布着范围足够大的竖直向下的匀强电场.从A点以初速v0=9m/s沿AO方向水平抛出质量m=0.1kg的小球(小球可视为质点),小球带正电荷q=+0.01C,小球恰好从B点沿垂直于OB的方向进入圆弧轨道.不计空气阻力.求:
(1)A、B间的水平距离L
(2)匀强电场的电场强度E
(3)小球过C点时对轨道的压力的大小FN
(4)小球从D点离开轨道后上升的最大高度H
【答案】(1)9m(2)(3)(4)
【解析】
【详解】(1)从A到B,,,
解得,,
(2)根据牛顿第二定律可得,解得
(3)从A到C,根据动能定理可得
在C点,,解得
(4)对全过程运用动能定理,,故
【点睛】应用动能定理应注意的几个问题(1)明确研究对象和研究过程,找出始末状态的速度.(2)要对物体正确地进行受力分析,明确各力做功的大小及正负情况(待求的功除外).(3)有些力在物体运动过程中不是始终存在的.若物体运动过程中包括几个阶段,物体在不同阶段内的受力情况不同,在考虑外力做功时需根据情况区分对待