题目列表(包括答案和解析)
22.(重庆卷)(1)某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度,电源频率f=50Hz在线带上打出的点中,选出零点,每隔4个点取1个计数点,因保存不当,纸带被污染,如是22图1所示,A、B、C、D是依次排列的4个计数点,仅能读出其中3个计数点到零点的距离:
=16.6mm
=126.5mm
=624.5mm
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若无法再做实验,可由以上信息推知:
①相信两计数点的时间间隔为__________S
②打C点时物体的速度大小为____________m/s(取2位有效数字)
③物体的加速度大小为__________(用
、
、
、
和f表示)
答案:⑴①0.02s ②2.5 m/s ③![]()
解析:⑴①打点计时器打出的纸带每隔4个点选择一个计数点,则相邻两计数点的时间间隔为T=0.02s。
②根据间的平均速度等于点的速度得
m/s
③匀加速运动的位移特征是相邻的相等时间间隔内的位移以aT2均匀增大,有
,
,
,所以
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14.(海南卷)利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置示意图如图1所示:
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(1)实验步骤:
①将气垫导轨放在水平桌面上,桌面高度不低于lm ,将导轨调至水平;
②用游标卡尺测量挡光条的宽度
,结果如图2所示,由此读出
________mm;
③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离
__________m;
④将滑块移至光电门1左侧某处,待砝码静止不动时,释放滑块,要求砝码落地前挡光条已通过光电门2;
⑤从数字计时器(图1中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间
和
;
⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M,再称出托盘和砝码的总质量
。
(2)用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式:
①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为
__________和
________。
②当滑块通过光电门1和光电门2时,系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为
___________和
__________。
③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统势能的减少
__________(重力加速度为
)。
(3)如果
______________,则可认为验证了机械能守恒定律。
答案: (1)②9.30
③60.00(答案在59.96~60.04之间的,也给分)
(2)①
,![]()
②
,![]()
③![]()
(3)![]()
解析:由于挡光条宽度很小,因此将挡光条通过光电门时的平均速度当作瞬时速度。
22、(新课标卷)(4分)如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图.现有的器材为:带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平.回答下列问题
(1)为完成此实验,除了所给的器材,还需要的器材有______.(填入正确选项前的字母)
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A、米尺 B、秒表 C、0-12V的直流电源 D、0-12V的交流电源
(2)实验中误差产生的原因有______.(写出两个原因)
答案:(1)AD(2)纸带与打点计时器之间有摩擦,用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差,计算势能变化时,选取始末两点距离过近,交流电频率不稳定。
解析:(1)用A项米尺测量长度,用D项交流电源供打点计时器使用。(2)纸带与打点计时器之间有摩擦,用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差,计算势能变化时,选取始末两点距离过近,交流电频率不稳定。
22.(全国卷2)(5分)利用图中所示的装置可以研究自由落体运动。实验中需要调整好仪器,接通打点计时器的电源,松开纸带,使重物下落。打点计时器会在纸带上打出一系列的小点。
(1)为了测试中午下落的加速度,还需要的实验器材有--。(填入正确选项前的字母)
A.天平 B.秒表 C.米尺
(2)若实验中所得到的重物下落的加速度值小于当地的重物加速度值,而实验操作与数据处理均无错误,写出一个你认为可能引起此错误差的原因: 。
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[答案](1)C;(2)打点计时器与纸带之间存在摩擦。
[解析](1)时间由打点计时器测定,用米尺测定位移,答案C。
(2)打点计时器与纸带之间存在摩擦。
22.(全国卷1)(18分)图1是利用激光测转的原理示意图,图中圆盘可绕固定轴转动,盘边缘侧面上有一小段涂有很薄的反光材料。当盘转到某一位置时,接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束,并将所收到的光信号转变成电信号,在示波器显示屏上显示出来(如图2所示)。
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(1)若图2中示波器显示屏横向的每大格(5小格)对应的时间为5.00×10-2 s ,则圆盘的转速为__________________转/s。(保留3位有效数字)
(2)若测得圆盘直径为10.20 cm,则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为 ________ cm。(保留3位有效数字)
[答案]⑴4.55转 /s ⑵2.91cm
[解析]⑴从图2可知圆盘转一圈的时间在横坐标上显示22格,由题意知图2中横坐标上每格表示1.00×10-2s,所以圆盘转动的周期是0.22s,则转速为4.55转 /s
⑵反光引起的电流图像在图2中横坐标上每次一格,说明反光涂层的长度占圆盘周长的22分之一为
cm。
[命题意图与考点定位]匀速圆周运动的周期与转速的关系,以及对传感器所得图像的识图。
24.(安徽卷)(20分)如图,ABD为竖直平面内的光滑绝缘轨道,其中AB段是水平的,BD段为半径R=0.2m的半圆,两段轨道相切于B点,整个轨道处在竖直向下的匀强电场中,场强大小E=5.0×103V/m。一不带电的绝缘小球甲,以速度υ0沿水平轨道向右运动,与静止在B点带正电的小球乙发生弹性碰撞。已知甲、乙两球的质量均为m=1.0×10-2kg,乙所带电荷量q=2.0×10-5C,g取10m/s2。(水平轨道足够长,甲、乙两球可视为质点,整个运动过程无电荷转移)
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(1) 甲乙两球碰撞后,乙恰能通过轨道的最高点D,求乙在轨道上的首次落点到B点的距离;
(2)在满足(1)的条件下。求的甲的速度υ0;
(3)若甲仍以速度υ0向右运动,增大甲的质量,保持乙的质量不变,求乙在轨道上的首次落点到B点的距离范围。
答案:(1)0.4m (2)
(3)
<
<![]()
解析:
(1)在乙恰好能通过轨道的最高点的情况下,设乙到达最高点的速度为
,乙离开D点达到水平轨道的时间为t,乙的落点到B点的距离为
,则
①
②
③
联立①②③得:
④
(2)设碰撞后甲、乙的速度分别为
、
,根据动量守恒和机械能守恒定律有:
⑤
⑥
联立⑤⑥得:
⑦
由动能定理得:
⑧
联立①⑦⑧得:
⑨
(3)设甲的质量为M,碰撞后甲、乙的速度分别为
、
,根据动量守恒和机械能守恒定律有:
(10)
(11)
联立(10)(11)得:
(12)
由(12)和
,可得:
<
(13)
设乙球过D点的速度为
,由动能定理得
(14)
联立⑨(13)(14)得:
<
(15)
设乙在水平轨道上的落点到B点的距离为
,则有
(16)
联立②(15)(16)得:
<
<![]()
14.(安徽卷)伽利略曾设计如图所示的一个实验,将摆球拉至M点放开,摆球会达到同一水平高度上的N点。如果在E或F处钉子,摆球将沿不同的圆弧达到同一高度的对应点;反过来,如果让摆球从这些点下落,它同样会达到原水平高度上的M点。这个实验可以说明,物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面(或弧线)下滑时,其末速度的大小
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A.只与斜面的倾角有关
B.只与斜面的长度有关
C.只与下滑的高度有关
D.只与物体的质量有关
答案:C
解析:伽利略的理想西面和摆球实验,斜面上的小球和摆线上的小球好像“记得”起自己的起始高度,实质是动能与势能的转化过程中,总能量不变。物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面(或弧线)下滑时,高度越高,初始的势能越大转化后的末动能也就越大,速度越大。选项C正确。
25.(四川卷)(20分)w_w w. k#s5_
如图所示,空间有场强
的竖直向下的匀强电场,长
的不可伸长的轻绳一端固定于O点,另一端系一质量
的不带电小球
,拉起小球至绳水平后,无初速释放。另一电荷量
、质量与
相同的小球
,以速度
水平抛出,经时间
与小球
与
点下方一足够大的平板相遇。不计空气阻力,小球均可视为质点,取
。
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(1)求碰撞前瞬间小球
的速度。
(2)若小球
经过路
到达平板,此时速度恰好为0,求所加的恒力。
(3)若施加恒力后,保持平板垂直于纸面且与水平面的夹角不变,在
点下方面任意改变平板位置,小球
均能与平板正碰,求出所有满足条件的恒力。
[解析](1)P做抛物线运动,竖直方向的加速度为
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在D点的竖直速度为
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P碰前的速度为
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(2)设在D点轻绳与竖直方向的夹角为
,由于P与A迎面正碰,则P与A速度方向相反,所以P的速度与水平方向的夹角为
有
,
=30°
对A到达D点的过程中根据动能定理
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化简并解得
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P与A迎面正碰结合为C,根据动量守恒得
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解得
m/s
小球C经过s速度变为0,一定做匀减速运动,根据位移推论式
m/s2
设恒力F与竖直方向的夹角为α,如图,根据牛顿第二定律
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给以上二式带入数据得
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解得
α=30°
(3)平板足够大,如果将平板放置到无限远根据题意也能相碰,此时小球C必须匀速或加速不能减速,所以满足条件的恒力在竖直线与C的速度线之间,设恒力与竖直方向的夹角为β,则 0≤β<120°
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在垂直速度的方向上,恒力的分力与重力和电场力的分力等大反向,有
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则满足条件的恒力为
(其中0≤β<120°)
23.(四川卷)(16分)质量为M的拖拉机拉着耙来耙地,由静止开始做匀加速直线运动,在时间t内前进的距离为s。耙地时,拖拉机受到的牵引力恒为F,受到地面的阻力为自重的k倍,耙所受阻力恒定,连接杆质量不计且与水平面的夹角θ保持不变。求:
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(1)拖拉机的加速度大小。
(2)拖拉机对连接杆的拉力大小。
(3)时间t内拖拉机对耙做的功。
[答案]⑴![]()
⑵![]()
⑶![]()
[解析]⑴拖拉机在时间t内匀加速前进s,根据位移公式
①
变形得
②
⑵对拖拉机受到牵引力、支持力、重力、地面阻力和连杆拉力T,根据牛顿第二定律
③
②③连立变形得
④
根据牛顿第三定律连杆对耙的反作用力为
⑤
(3)闭合开关调节滑动变阻器使待测表满偏,流过的电流为Im。根据并联电路电压相等有:
拖拉机对耙做功为
⑥
22.(浙江卷) (16分)在一次国际城市运动会中,要求运动员从高为H的平台上A点由静止出发,沿着动摩擦因数为滑
的道向下运动到B点后水平滑出,最后落在水池中。设滑道的水平距离为L,B点的高度h可由运动员自由调节(取;g=10m/s2)。求:
(1)运动员到达B点的速度与高度h的关系;
(2)运动员要达到最大水平运动距离,B点的高度h应调为多大?对应的最大水平距离SBH为多少?
(3若图中H=4m,L=5m,动摩擦因数
=0.2,则水平运动距离要达到7m,h值应为多少?
解析:
(1)设斜面长度为L1,斜面倾角为α,根据动能定理得
①
即
②
③
(2)根据平抛运动公式
X=vot ④
h=
gt2
⑤
由③-⑤式得
⑥
(3)在⑥式中令x=2m ,H=4m,L=5m,
=0.2
则可得到:-h2+3h-1=0
求出
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