3. (2018成都一诊)2016年8月16日,我国成功发射世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”,该卫星的发射将使我国在国际上率先实现高速量子通信,初步构建量子通信网络。“墨子号”卫星的质量为m(约okg),运行在高度为h(约500km)的极地轨道上,假定该卫星的轨道是圆,地球表面的重力加速度为g,地球半径为R。则关于运行在轨道上的该卫星,下列说法正确的是 A.运行的速度大小为gR B.运行的向心加速度大小为g C.运行的周期为2πRh gmgR2D.运行的动能为
2Rh
【答案】D
【解析】由万有引力等于向心力,G
MmRh2Mmv2=m,在地球表面,万有引力等于重力,G2=mg,联
RRh立解得卫星运行的速度:v=GG
MmRhMm2=ma,G
Mm=mg,联立解得向心加速度a=,选项B错误;由万有引力等于向心力,22RRh22Mm),在地球表面,万有引力等于重力,G2=mg,联立解得卫星运行的周期:TRgR2,选项A错误;根据牛顿第二定律,由万有引力等于向心力,RhgR2Rh2=m(R+h)(
3T=2π
RhgR212mgR2,选项C错误;卫星运行的动能Ek=mv=,选项D正确。
22Rh4. 如图所示,质量分别为mA和mB的两小球用轻绳连接在一起,并用细线悬挂在天花板上,两小球恰处于同一水平位置,细线与竖直方向间夹角分别为θ1与θ2(θ1 > θ2)。现将A、B间轻绳剪断,则两小球开始摆动,最大速度分别为vA和vB,最大动能分别为EkA和EkB,则下列说法中正确的是
A. mB > mA
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B. 轻绳剪断时加速度之比为tanθ1:tanθ2 C. vA < vB D. EkA > EkB 【答案】A
【解析】试题分析:未剪断细绳时两球都处于平衡状态,设两球间的水平细绳的拉力大小为T.对A球分析受力如图
由平衡条件得: TmAgtan1,同理,对B球有: TmBgtan2,则得mAgtan1mBgtan2,因1>2,
mAgsin1mBgsin2:sin1:sin2,B错误;两mAmB121m球摆到最低点时速度最大,动能最大.根据机械能守恒得:A球有mAgLA1cosAvA,得
2故mA<mB,A正确.轻绳剪断时加速度之比为aA:aBvA2gLA1cos1,同理对B可得vB2gLB1cos2,由图知: LA>LB, 1>2,故vA>vB,
C错误;最大动能EkA1122mAvAmAgLA1cos1, EkBmBvBmBgLB1cos2,由图知: 22LA>LB, 1>2,但mA<mB, EkA不一定大于EkB,D错误.选A.
【点睛】未剪断细绳时两球都处于平衡状态,由平衡条件列式,得到水平绳的拉力与质量的大小,从而得到两球质量关系.将A、B间轻绳剪断瞬间,由牛顿第二定律求加速度之比,两小球摆动过程中,机械能守恒,到达最低点时的速度,根据机械能守恒定律列式,分析最大速度的大小.
5. 如图,闭合开关S,a、b、c三盏灯均正常发光,电源电动势恒定且内阻不可忽略,现将变阻器R的滑片稍向上滑动一些,三盏灯亮度变化为( )
A.a灯变亮,b、c灯变暗 B.a、c灯变亮,b灯变暗 C.a、c灯变暗,b灯变亮 D.a、b灯变暗,c灯变亮 【答案】B
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【解析】
6. 如图所示,a、b、c是一条电场线上的三个点,电场线的方向由a到c,a、b间距离等于b、c间距离。用
a、b、c和Ea、Eb、Ec分别表示a、b、c
度,可以判定:( )
A. a>b>c B. a—b=b—c C. Ea>Eb>Ec D. Ea=Eb=Ec 【答案】A
三点的电势和电场强
7. 如图所示,圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场,三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c,以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场,其运动轨迹如图。若带电粒子只受磁场力的作用,则下列说法正确
a b 的是( ) c A.a粒子动能最大
A B.c粒子速率最大
C.c粒子在磁场中运动时间最长 D.它们做圆周运动的周期TaTbTc 【答案】B
O 8. 将地面上静止的货物竖直向上吊起,货物由地面运动至最高点的过程中,v﹣t图象如图所示。以下判断正确的是
A.前2 s内货物处于超重状态
B.第3 s末至第5 s末的过程中,货物完全失重 C.最后2 s内货物只受重力作用
D.前2 s内与最后2 s内货物的平均速度和加速度相同 【答案】A
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【解析】A.在前2 s内,图象的斜率为正,加速度为正方向,说明加速度向上,货物处于超重状态,故A正确;B.第3 s末至第5 s末的过程中,货物匀速运动,重力等于拉力,B错误;C、最后2 s内,加速度为
v06m/s23m/s2≠g,故货物并不是只受重力,故C错误。D.前2 s内货物做匀加速直线运动,t20406m/s=2m/s,最后2 s内货物的平均速度为vm/s=3m/s,故D错误。故选A。 平均速度为v22a9. 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 【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.
10.如图所示,平行板电容器带有等量异种电荷,与静电计相连,静电计金属外壳和电容器下极板都接地。在两极板间有一个固定在P点的点电荷,以E表示两板间的电场强度,Ep表示点电荷在P点的电势能,θ表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动,将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置,则 A.θ增大,E增大 B.θ增大,Ep不变 C.θ减小,Ep增大 D.θ减小,E不变 【答案】D
11.(2016·河北沧州高三月考)某物体在竖直方向上的力F和向上运动,物体动能随位移变化图象如图所示,已知0~h1段F=0,则关于功率下列说法正确的是( )
重力作用下,由静止不为零,h1~h2段F
A.0~h2段,重力的功率一直增大
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B.0~h1段, F的功率可能先增大后减小 C.0~h2段,合力的功率可能先增大后减小 D.h1~h2段,合力的功率可能先增大后减小 【答案】BC
【解析】【参】BC
12.如图,两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2,且 a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点,且a、b、c与两导线共点在两导线之间,b、d的连线与导线所在平面垂直。磁感应强度可能为零是( )
A.a点 B.b点 C.c点 D.d点 【答案】C
13.如图所示电路中,三个相同的灯泡额定功率是40 W,在不损坏灯泡的情况三个灯泡消耗的总功率最大不应超过
A.40 W B.60 W C.80 W D.120 W 【答案】B
14.(2016·辽宁五校联考)中国志愿者王跃参与人类历史上第一次全过程模拟从地球往返火星的试验“火星-500”。假设将来人类一艘飞船从火星返回地球时,经历如图所示的变轨过程,则下列说法正确的是( )
下,这
a I1
d b c I1>I2;面;b的点
I2
A.飞船在轨道Ⅱ上运动时,在P点的速度大于在Q点的速度
B.飞船在轨道Ⅰ上运动时,在P点的速度大于在轨道Ⅱ上运动时在P点的速度 C.飞船在轨道Ⅰ上运动到P点时的加速度等于飞船在轨道Ⅱ上运动到P点时的加速度
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D.若轨道Ⅰ贴近火星表面,测出飞船在轨道Ⅰ上运动的周期,就可以推知火星的密度 【答案】 ACD 【
解
析
】
15.图中a、b、c是匀强电场中同一平面上的三个点,各点的电势分别是Ua=5V,Ub=2V,Uc=3V,则在下列各示意图中能表示该电场强度的方向是( )
【答案】D
16.家用电吹风中,有一个小电动机和与它串联的一段电热丝。电热丝加热空
气,电动机带动风叶转动,送出热风。设电动机线圈的电阻为,电热丝的电阻为。将电吹风接到直流电源上,电源输出电压为U,输出电流为I,电吹风消耗的电功率为P。以下表达式中正确的是
A. B. C. D. 【答案】AD
【解析】A、电吹风机消耗的电功率P是总的功率,总功率的大小应该是用P=IU来计算,所以总功率P=IU,
22
故A正确,B错误;电吹风机中发热的功率要用IR来计算,所以总的发热功率为P=I(R1+R2),吹风机的
总功率P=IU要大于发热部分的功率,所以C错误,D正确;故选AD.
点睛:对于电功率的计算,一定要分析清楚是不是纯电阻电路,对于非纯电阻电路,总功率和发热功率的计算公式是不一样的.
二、填空题
17.一部电梯在t=0时由静止开始上升,电梯的加速度a随时间t的变化如图所示,电梯中的乘客处于失重状
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态的时间段为____________(选填“0~9 s”或“15~24 s”)。若某一乘客质量m=60 kg,重力加速度g取10 m/s,
2
电梯在上升过程中他对电梯的最大压力为____________N。
【答案】15~24 s 660(每空3分) 【
解
析
】
18.如图所示,一个变压器原副线圈的匝数比为3∶1,原线圈两端与平行导轨相接,今把原线圈的导轨置于垂直纸面向里、磁感应强度为B=2T的匀强磁场中,并在导轨上垂直放一根长为L=30cm的导线ab,当导线以速度v=5m/s做切割磁感线的匀速运动时(平动),副线圈cd两端的电压为________V。
【答案】0
【解析】由于是匀速运动,产生恒定的电流,则变压器副线圈电压为零
19.如图1所示,宽度为d的竖直狭长区域内(边界为L1、L2),存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场(如图2所示),电场强度的大小为E0,E>0表示电场方向竖直向上。t=0时,一带正电、质量为m的微粒从左边界上的N1点以水平速度v射入该区域,沿直线运动到Q点后,做一次完整的圆周运动,再沿直线运动到右边界上的N2点。Q为线段N1N2的中点,重力加速度为g。上述d、E0、m、v、g为已知量。
(1)求微粒所带电荷量q和磁感应强度B的大小; (2)求电场变化的周期T;
(3)改变宽度d,使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域,求T的最小值。
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【答案】(附加题) (1)根据题意,微粒做圆周运动,洛伦兹力完全提供向心力,重力与电场力平衡, 则mg=qE0 −−−−−−−① ∵微粒水平向右做直线运动,∴竖直方向合力为0. 则 mg+qE0=qvB−−−−−② 联立①②得:q=
2E0mg−−−−−−③ B=−−−−−−−−④ vE0(2)设微粒从N1运动到Q的时间为t1,作圆周运动的周期为t2, dmv2则vt1 −−−−−⑤ qvB=−−−−−−−−⑥ 2πR=vt2−−−−−−−−−−−−⑦ 2Rdv联立③④⑤⑥⑦得:t1 t2−−−−−−−−⑧ 2vgdv−−−−−−−⑨ 电场变化的周期T=t1+t2=2vg(3)若微粒能完成题述的运动过程,要求 d2R−−−−−−⑩ v2联立③④⑥得:R= 2g设N1Q段直线运动的最短时间t1min,由⑤⑩得t1min因t2不变,T的最小值Tmin=t1min+t2=(2π+1)
v, 2gv 2g第 9 页,共 12 页
三、解答题
20.如图所示,在光滑绝缘水平面上放置一带正电的长直细棒,其周围产生垂直于带电细棒的辐射状电场,电
k
场强度大小E与距细棒的垂直距离r成反比,即E=。在带电长直细棒右侧,有一长为l的绝缘细线连接了
r两个质量均为m的带电小球A和B,小球A、B所带电荷量分别为+q和+4q,A球距直棒的距离也为l,两个球在外力F=2mg的作用下处于静止状态。不计两小球之间的静电力作用。
(1)求k的值;
(2)若撤去外力F,求在撤去外力瞬时A、B小球的加速度和A、B小球间绝缘细线的拉力。 2mgl1
【答案】 (1) (2)aA=aB=g mg
3q3【解析】
k2kq
对B球:4q·=maB得aB=,方向向右。
2lml
因为aA因此,对A、B整体,由牛顿第二定律,有q·+4q·=2mal2l解得a=g
k
对A:q·+T=ma
l
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1
解得T=mg
3
1
故撤去外力瞬时,A、B的加速度a=g;A、B小球间绝缘细线的拉力T=mg。
3
21.如图所示,虚线圆所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B。一束电子沿圆形区域的直径方向以速度v射入磁场,电子束经过磁场区后,其运动方向与原入射方向成θ角。设电子质量为m,电荷量为e,不计电子之间相互作用力及所受的重力。求:
(1)电子在磁场中运动轨迹的半径R; (2)电子在磁场中运动的时间t; (3)圆形磁场区域的半径r。
mθθmvmv
【答案】 (1) (2) (3) tan
eBeBeB2【解析】
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