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2016-2017学年河南省漯河中学高二(上)周练物理试卷(12.30)
一、选择题
1.如图所示,质量为m的木块,被水平力F紧压在倾角为θ=60°的墙面上处于静止.则关于木块的受力情况、墙面对木块的作用力(压力与摩擦力的合力),下列说法正确的是( )
A.墙面对木块一定有压力
B.墙面对木块一定有摩擦力
C.墙面对木块的作用力为F
D.墙面对木块的作用力为
2.在地球赤道上空,沿东西方向水平放置一根通以由西向东的直线电流,则此导线受到的安培力方向( )
A.竖直向上 B.竖直向下 C.由南向北 D.由西向东
3.如图所示为某一门电路符号及输入端A、B的电势随时间变化关系的图象,则下图中能正确反映该门电路输出端电势UY随时间变化关系的图象是( )
A. B. C. D.
4.已知三个分力的大小依次为3N、5N、9N,关于这三个分力的合力大小,下面给出了四个值:①0N ②1N ③5N ④18N.其中可能的是( )
A.只有②③ B.只有①②③ C.只有②③④ D.只有①②④
5.四个物体运动的v﹣t图象如图所示,表示物体做竖直上抛运动的是( )
A. B. C. D.
6.如图甲所示,劲度系数为k的轻弹簧竖直放置,下端固定在水平地面上,一质量为m的小球,从离弹簧上端高h处自由下落.若以小球开始下落的位置为原点,沿竖直向下建立一坐标轴Ox,小球的速度v随时间t变化的图象如图乙所示.其中OA段为直线,AB段是与OA相切于A点的曲线,BC是平滑的曲线,则关于A.B.C三点对应的x坐标以及加速度大小,下列说法正确的是( )
A.xA=h,aA=0 B.xB=H+,aB=0
C.xC=h+,aC=﹣g D.xC=0,aC=g
7.一个长度为L的轻弹簧,将其上端固定,下端挂一个质量为m的小球时,弹簧的总长度变为2L.现将两个这样的弹簧按图示方式连接,A、B两球的质量均为m,则两球平衡时,B 球距悬点O的距离为(不考虑小球的大小)( )
A.3L B.4L C.5L D.6L
8.如图所示,一个表面光滑的斜面体M固定在水平地面上,它的两个斜面与水平面的夹角分别为α、β,且α<β,M的顶端装有一定滑轮,一轻质细绳跨过定滑轮后连接A、B两个小滑块,细绳与各自的斜面平行,不计绳与滑轮间的摩擦,A、B恰好在同一高度处于静止状态.剪断细绳后,A、B滑至斜面底端.则( )
A.滑块A的质量大于滑块B的质量
B.两滑块到达斜面底端时的速度大小相等
C.两滑块同时到达斜面底端
D.两滑块到达斜面底端时,滑块A重力的瞬时功率较大
9.如图所示,竖直放置的光滑圆轨道被固定在水平地面上,半径r=0.4m,最低点处有一小球(半径比r小很多),现给小球以水平向右的初速度v0,则要使小球不脱离圆轨道运动,v0应当满足(g=10m/s2)( )
A.v0≥0 B.v0≥4m/s C.v0≥2m/s D.v0≤2m/s
10.关于电磁场的电磁波,下列说法正确的是( )
A.在电场周围一定会产生的磁场
B.电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波
C.电磁波是一种物质,只能在真空中传播
D.在真空中电磁波的传播速度小于光速
11.如图,光滑绝缘细杆与水平面成θ角固定,杆上套有一带正电的小球,质量为m,带电荷量为q.为使小球静止在杆上,可加一匀强电场.所加电场的场强满足什么条件时,小球可在杆上保持静止( )
A.垂直于杆斜向上,场强大小为
B.竖直向上,场强大小为
C.平行于杆斜向上,场强大小为
D.水平向右,场强大小为
12.如图所示,物块a,b质量分别为2m,m,水平地面和竖直墙面均光滑,在水平推力F作用下,两物块均处于静止状态.则( )
A.物块b受四个力作用
B.物块b受到的摩擦力大小等于2mg
C.物块b对地面的压力大小等于mg
D.物块a受到物块b的作用力水平向右
13.下列说法,正确的是( )
A.两个物体不相互接触也能产生弹力
B.放在桌面上的物体受到的支持力是由于桌面发生形变而产生的
C.滑动摩擦力的方向总是和物体的运动方向相反
D.形状规则的物体的重心必与其几何中心重合
14.如图所示,一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动,则( )
A.球A的线速度一定大于球B的线速度
B.球A的角速度一定大于球B的角速度
C.球A的运动周期一定小于球B的运动周期
D.球A对筒壁的压力等于球B对筒壁的压力
15.放置于固定斜面上的物体,在平行于斜面向上的拉力F作用下,沿斜面向上做直线运动.拉力F和物块速度v随时间t变化关系如图所示,则( )
A.斜面的倾角为30°
B.第1s内物块受到的合外力为0.5N
C.第1s内拉力F的功率逐渐增大
D.前3s内物块机械能先增大后不变
16.如图所示,质量为m的物体,放在一固定斜面上,当斜面倾角为30°时恰能沿斜面匀速下滑.对物体施加一大小为F的水平向右恒力,物体可沿斜面匀速向上滑行.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,当斜面倾角增大并超过某一临界角θ0时,不论水平恒力F多大,都不能使物体沿斜面向上滑行,则下列说法正确的是( )
A.物体与斜面间的动摩擦因数为
B.物体与斜面间的动摩擦因数为
C.这一临界角θ0的大小30°
D.这一临界角θ0的大小60°
17.有关电场力和洛伦兹力,以下说法正确的是( )
A.在电场中,电荷无论运动还是静止一定会受到电场力的作用
B.在磁场中,只有电荷运动一定会受到洛伦兹力的作用
C.电荷在电场中运动,电场力对电荷一定做功
D.电荷在磁场中运动,洛伦兹力对电荷一定不做功
18.在反恐演习中,中国特种兵进行了飞行跳伞表演.某伞兵从静止的直升飞机上跳下,在t0时刻打开降落伞,在3t0时刻以速度v2着地.伞兵运动的速度随时间变化的规律如图所示.下列结论正确的是( )
A.在0~t0时间内加速度不变,在 t0~3t0 时间内加速度减小
B.降落伞打开后,降落伞和伞兵所受的阻力越来越小
C.在t0~3t0的时间内,平均速度=
D.若第一个伞兵在空中打开降落伞时第二个伞兵立即跳下,则他们在空中的距离先增大后减小
19.一根条形磁铁自右向左穿过一个闭合线圈,则流过灵敏电流计的感应电流方向是( )
A.始终由a流向b B.始终由b流向a
C.先由a流向b,再由b流向a D.先由b流向a,再由a流向b
20.有A、B、C三个点电荷,若将A、B放在距离为L的位置上,B受到A的库仑力大小为F.若将B、C放在距离为L的位置上,B受到C的库仑力大小为2F.那么A与C所带电荷量之比是( )
A.1:2 B.1:4 C.2:1 D.4:1
二、计算题
21.如图所示,固定斜面AB、CD与竖直光滑圆弧BC相切于B、C点,两斜面的倾角θ=37°,圆弧BC半径R=2m.一质量m=1kg的小滑块(视为质点)从斜面AB上的P点由静止沿斜面下滑,经圆弧BC冲上斜面CD.已知P点与斜面底端B间的距离L1=6m,滑块与两斜面间的动摩擦因数均为μ=0.25,g=10m/s2.求:
(1)小滑块第1次经过圆弧最低点E时对圆弧轨道的压力;
(2)小滑块第1次滑上斜面CD时能够到达的最远点Q(图中未标出)距C点的距离
(3)小滑块从静止开始下滑到第n次到达B点的过程中在斜面AB上运动通过的总路程.
22.如图,三角形AOB为等腰直角三棱镜的横截面,以OA、OB为轴建立直角坐标系xoy,OA=OB=L,棱镜的折射率为n=.一束平行于斜边AB的平行光从OB边射入.光透过棱镜只考虑一次内部反射.
(i)求距离O点多远的入射光刚好从A点射出;
(ii)部分光将会从OA边以平行于AB边的方向射出,这部分透射光在垂直于光线方向的宽度.
2016-2017学年河南省漯河中学高二(上)周练物理试卷(12.30)
参考答案与试题解析
一、选择题
1.如图所示,质量为m的木块,被水平力F紧压在倾角为θ=60°的墙面上处于静止.则关于木块的受力情况、墙面对木块的作用力(压力与摩擦力的合力),下列说法正确的是( )
A.墙面对木块一定有压力
B.墙面对木块一定有摩擦力
C.墙面对木块的作用力为F
D.墙面对木块的作用力为
【考点】共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用.
【分析】对木块受力分析,受推力、重力、支持力和静摩擦力,然后根据平衡条件分析墙面对木块的作用力(压力与摩擦力的合力)情况.
【解答】解:A、B、对木块受力分析,受推力、重力,若没有支持力就没有摩擦力,物体不可能平衡,故一定有支持力,同理有静摩擦力,如图所示:
故A正确,B正确;
C、D、根据共点力平衡条件,墙面对木块的作用力(压力与摩擦力的合力)与重力、支持力的合力是平衡关系,重力和推力的合力为
,故墙面对木块的作用力为,故C错误,D正确;
故选:ABD.
2.在地球赤道上空,沿东西方向水平放置一根通以由西向东的直线电流,则此导线受到的安培力方向( )
A.竖直向上 B.竖直向下 C.由南向北 D.由西向东
【考点】左手定则;安培力.
【分析】在赤道的上方磁场的方向从南向北,根据左手定则,判断安培力的方向.
【解答】解:左手定则的内容:伸开左手,使拇指与其余四指垂直,并且与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流的方向,这时拇指所指的方向就是安培力的方向.磁场的方向从南向北,电流的方向由西向东,所以安培力的方向竖直向上.故A正确,B、C、D错误.
故选A.
3.如图所示为某一门电路符号及输入端A、B的电势随时间变化关系的图象,则下图中能正确反映该门电路输出端电势UY随时间变化关系的图象是( )
A. B. C. D.
【考点】简单的逻辑电路.
【分析】该门电路为或门电路,或门的特点是只有有一个条件满足,该事件就能发生,根据该特点逐项分析.
【解答】解:或门的特点是只要有一个条件满足,该事件就能发生.即主要输入的有高电势,输出即为高电势.根据该特点发现,B、C、D错误,A正确.
故选A.
4.已知三个分力的大小依次为3N、5N、9N,关于这三个分力的合力大小,下面给出了四个值:①0N ②1N ③5N ④18N.其中可能的是( )
A.只有②③ B.只有①②③ C.只有②③④ D.只有①②④
【考点】力的合成.
【分析】当这三个共点力的方向都相同的时候,合力最大,
当其中任何两个力的合力与第三个力大小相等方向相反的时候,合力为零.
【解答】解:三个共点力的方向都相同的时候合力最大,所以最大值为3N+5N+9N=17N;
3N和5N和合力的范围是2N≤F≤8N,9N不在这个范围内,所以合力的大小不可以为零,所以合力的最小值为1N.
由于三个力的合力范围是1N≤F合≤17N,故A正确,BCD错误;
故选:A.
5.四个物体运动的v﹣t图象如图所示,表示物体做竖直上抛运动的是( )
A. B. C. D.
【考点】匀变速直线运动的图像.
【分析】竖直上抛运动过程分两个阶段:上升过程物体做匀减速直线运动,下降过程物体做匀加速运动,加速度等于重力加速度,保持不变,速度图线的斜率保持不变.
【解答】解:
A、此图表示物体先向上做匀加速直线运动,后向上做匀减速直线运动,与竖直上抛运动情况不符.故A错误.
B、此图表示物体先向上做匀加速直线运动,后向下做匀减速直线运动,但两段图线的斜率不同,加速度不同,与竖直上抛运动情况不符.故B错误.
C、此图表示物体先向上做匀加速直线运动,后向下做匀减速直线运动,两段图线的斜率不相同,加速度相同,与竖直上抛运动情况相符.故C正确.
D、此图表示物体做初速度为零的匀加速直线运动,与竖直上抛运动情况不符.故D错误.
故选C
6.如图甲所示,劲度系数为k的轻弹簧竖直放置,下端固定在水平地面上,一质量为m的小球,从离弹簧上端高h处自由下落.若以小球开始下落的位置为原点,沿竖直向下建立一坐标轴Ox,小球的速度v随时间t变化的图象如图乙所示.其中OA段为直线,AB段是与OA相切于A点的曲线,BC是平滑的曲线,则关于A.B.C三点对应的x坐标以及加速度大小,下列说法正确的是( )
A.xA=h,aA=0 B.xB=H+,aB=0
C.xC=h+,aC=﹣g D.xC=0,aC=g
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的图像.
【分析】OA过程是自由落体,A的坐标就是自由下落的高度,此时的加速度也就是自由落体加速度;
B点是速度最大的地方,此时重力和弹力相等,合力为零,加速度也就为零,可还以计算出弹簧的形变量;
C点时速度减为零,弹簧被压缩到最低点,弹簧的弹力最大,可以分析物体的加速度
【解答】解:A、OA过程是自由落体,A的坐标就是自由下落的高度,此时的加速度也就是自由落体加速度,故xA=h,aA=g,故A错误
B、B点是速度最大的地方,此时重力和弹力相等,合力为0,加速度也就为0,由mg=kx,
可知x=,所以B得坐标为H+,所以B正确.
CD、取一个与A点对称的点为D,由A点到B点的形变量为,由对称性得由B到D的形变量也为,故到达C点时形变量要大于 h+2,加速度ac>g,所以CD错误.
故选:B
7.一个长度为L的轻弹簧,将其上端固定,下端挂一个质量为m的小球时,弹簧的总长度变为2L.现将两个这样的弹簧按图示方式连接,A、B两球的质量均为m,则两球平衡时,B 球距悬点O的距离为(不考虑小球的大小)( )
A.3L B.4L C.5L D.6L
【考点】共点力平衡的条件及其应用.
【分析】在弹性限度内,物体的形变跟引起形变的外力成正比.这个定律是英国科学家胡克发现的,所以叫做胡克定律.胡克定律的表达式为F=k•x或△F=k•△x,其中k是常数,是物体的 劲度(倔强)系数.
【解答】解:当挂一个小球时,根据胡克定律,有:mg=k•△x=kL;
当挂两个小球时,上面弹簧,有:2mg=k•△x1;下面弹簧,有:mg=k•△x2;
故B球距悬点O的距离为:x=2L+△x=2L+△x1+△x2=5L;
故ABD错误,C正确;
故选C.
8.如图所示,一个表面光滑的斜面体M固定在水平地面上,它的两个斜面与水平面的夹角分别为α、β,且α<β,M的顶端装有一定滑轮,一轻质细绳跨过定滑轮后连接A、B两个小滑块,细绳与各自的斜面平行,不计绳与滑轮间的摩擦,A、B恰好在同一高度处于静止状态.剪断细绳后,A、B滑至斜面底端.则( )
A.滑块A的质量大于滑块B的质量
B.两滑块到达斜面底端时的速度大小相等
C.两滑块同时到达斜面底端
D.两滑块到达斜面底端时,滑块A重力的瞬时功率较大
【考点】动能定理的应用;功率、平均功率和瞬时功率.
【分析】对两个滑块分别受力分析,然后根据平衡条件列方程判断;由牛顿第二定律求出加速度,然后求出运动时间.
【解答】解:A、滑块A和滑块B沿着斜面方向的分力等大,故:mAgsinα=mBgsinβ;由于α<β,故mA>mB,故A正确;
B、滑块下滑过程机械能守恒,有:mgh=,解得v=,由于两个滑块的高度差相等,故落地速度大小相等,故B正确;
C、由牛顿第二定律得:mgsinθ=ma,a=gsinθ,α<β,则aA<aB,物体的运动时间t=,v相同、aA<aB,则tA>tB,故C错误;
D、滑块到达斜面底端时,滑块重力的瞬时功率:PA=mAgsinα•v,PB=mBgsinβ•v;由于mAgsinα=mBgsinβ,故PA=PB,故D错误;
故选:AB.
9.如图所示,竖直放置的光滑圆轨道被固定在水平地面上,半径r=0.4m,最低点处有一小球(半径比r小很多),现给小球以水平向右的初速度v0,则要使小球不脱离圆轨道运动,v0应当满足(g=10m/s2)( )
A.v0≥0 B.v0≥4m/s C.v0≥2m/s D.v0≤2m/s
【考点】向心力;机械能守恒定律.
【分析】要使小球不脱离轨道运动,1、越过最高点.2、不越过四分之一圆周.根据动能定理求出初速度v0的条件.
【解答】解:最高点的临界情况:mg=m,解得v==2m/s
根据动能定理得,﹣mg•2r=﹣
解得v0=2m/s.
若不通过四分之一圆周,根据动能定理有:
﹣mgr=0﹣
解得v0=2m/s
所以v0≥2m/s或v0≤2m/s
故选:CD
10.关于电磁场的电磁波,下列说法正确的是( )
A.在电场周围一定会产生的磁场
B.电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波
C.电磁波是一种物质,只能在真空中传播
D.在真空中电磁波的传播速度小于光速
【考点】电磁波的产生.
【分析】麦克斯韦电磁场理论的核心思想是:变化的磁场可以激发涡旋电场,变化的电场可以激发涡旋磁场;电场和磁场不是彼此孤立的,它们相互联系、相互激发组成一个统一的电磁场;从而形成电磁波;电磁波可以真空中传播;传播速度等于光速.
【解答】解:A、变化的电场可以激发涡旋磁场,恒定的电场不会产生磁场,故A错误;
B、电磁场由发生区域向远处的传播即形成了电磁波;故B正确;
C、电磁波本身是种物质,具有能量,可以在真空中传播,也可以在其他介质中传播;故C错误;
D、任何电磁波在真空中的传播速度均为光速;故D错误;
故选:B.
11.如图,光滑绝缘细杆与水平面成θ角固定,杆上套有一带正电的小球,质量为m,带电荷量为q.为使小球静止在杆上,可加一匀强电场.所加电场的场强满足什么条件时,小球可在杆上保持静止( )
A.垂直于杆斜向上,场强大小为
B.竖直向上,场强大小为
C.平行于杆斜向上,场强大小为
D.水平向右,场强大小为
【考点】电场强度.
【分析】当加一匀强电场时,小球将受到电场力作用,小球带正电,电场力方向与场强方向相同;当加电场后,小球所受的合力能为零时,就能在杆上保持静止状态.
【解答】解:
A、若电场方向垂直于杆斜向上,小球受到的电场力方向也垂直于杆斜向上,在垂直于杆的方向小球受力能平衡,而在平行于杆方向,重力有沿杆向下的分力,没有力与之平衡,则小球将向下滑动,不能保持静止.故A错误.
B、若电场方向竖直向上,此时球受两个力,竖直向上的电场力和竖直向下的重力,根据二力平衡可知,Eq=mg,故E=.故B正确.
C、如电场方向平行于杆斜向上,此时受三个力,重力、沿杆方向的电场力和支持力.重力和电场力垂直于杆方向的分力的合力和支持力等值反向,重力和电场力沿杆子方向的分力大小相等方向相反,有mgsinθ=Eq,故E=,故C正确;
D、若电场方向向右,此时受三个力,重力、电场力和支持力.重力和电场力垂直于杆方向的分力的合力和支持力等值反向,重力和电场力沿杆子方向的分力大小相等方向相反,有mgsinθ=Eqcosθ,故E=,故D错误.
故选:BC.
12.如图所示,物块a,b质量分别为2m,m,水平地面和竖直墙面均光滑,在水平推力F作用下,两物块均处于静止状态.则( )
A.物块b受四个力作用
B.物块b受到的摩擦力大小等于2mg
C.物块b对地面的压力大小等于mg
D.物块a受到物块b的作用力水平向右
【考点】共点力平衡的条件及其应用;物体的弹性和弹力.
【分析】按重力、弹力的顺序逐个分析物体的受力,每一个接触面都要分析.再由平衡条件求力的大小.
【解答】解:A、物块b受到:重力、a的弹力和静摩擦力、地面的支持力、推力F,共受五个力,故A错误.
B、以a为研究对象,由平衡条件知,b对a的摩擦力大小等于a的重力,为2mg,由牛顿第三定律知a对b的摩擦力大小也等于2mg,故B正确.
C、以整体为研究对象,则知地面对b的支持力等于3mg,则物块b对地面的压力大小等于3mg,故C错误.
D、物块a受到物块b两个力作用:水平向右的压力和竖直向上的静摩擦力,它们的合力斜向右上方,则物块a受到物块b的作用力斜向右上方,故D错误.
故选:B.
13.下列说法,正确的是( )
A.两个物体不相互接触也能产生弹力
B.放在桌面上的物体受到的支持力是由于桌面发生形变而产生的
C.滑动摩擦力的方向总是和物体的运动方向相反
D.形状规则的物体的重心必与其几何中心重合
【考点】重力;物体的弹性和弹力.
【分析】弹力和摩擦力都是接触力,重力可以是不接触的.弹力的方向与弹性形变方向相反,滑动摩擦力方向与相对运动方向相反,形状规则的质量分布均匀的物体的重心必与其几何中心重合.
【解答】解:A、两个物体不相互接触则无弹力,因为弹力是接触力,故A错误;
B、放在桌面上的物体受到的支持力实质是桌面的弹力,是由于桌面发生形变而产生的,故B正确;
C、滑动摩擦力的方向总是和物体的相对运动方向相反,故C错误;
D、形状规则的质量分布均匀的物体的重心与其几何中心重合,故D错误.
故选:B.
14.如图所示,一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动,则( )
A.球A的线速度一定大于球B的线速度
B.球A的角速度一定大于球B的角速度
C.球A的运动周期一定小于球B的运动周期
D.球A对筒壁的压力等于球B对筒壁的压力
【考点】向心力.
【分析】对小球受力分析,受重力和支持力,合力提供向心力,根据牛顿第二定律列式求解即可
【解答】解:A、对小球受力分析,受重力和支持力,如图
根据牛顿第二定律,有
F=mgtanθ=m
解得
由于A球的转动半径较大,故线速度较大,故A正确;
B、ω=,由于A球的转动半径较大,故角速度较小,故B错误;
C、T==,由于A球的转动半径较大,故周期较大,故C错误;
D、由A选项的分析可知,压力等于,与转动半径无关,故D正确;
故选:AD
15.放置于固定斜面上的物体,在平行于斜面向上的拉力F作用下,沿斜面向上做直线运动.拉力F和物块速度v随时间t变化关系如图所示,则( )
A.斜面的倾角为30°
B.第1s内物块受到的合外力为0.5N
C.第1s内拉力F的功率逐渐增大
D.前3s内物块机械能先增大后不变
【考点】功率、平均功率和瞬时功率.
【分析】根据v﹣t图象知道物体先匀加速后匀速,由图象的斜率求解出匀加速运动的加速度,然后根据牛顿第二定律和平衡条件列方程,最后联立可求得物体的质量和斜面的倾角,再求得第s内物体的合外力.根据P=Fv分析拉力功率的变化.由功能关系分析物块机械能的变化.
【解答】解:AB、由图可得,0~1s内物体的加速度为:a==0.5 m/s2…①
由牛顿第二定律可得:F﹣mgsinθ=ma…②
1s后有:F′=mgsinθ…③
联立①②③,并将F=5.5N,F′=5.0N代入解得:
m=1.0kg,θ=30°
第1 s内物块受到的合外力为 F合=ma=1×0.5N=0.5N.故AB 正确.
C、第1 s内拉力F的功率 P=Fv,F不变,v增大,则P增大,故C正确.
D、前1s内物块的动能和重力势能均增大,则其机械能增大.2﹣3s内,动能不变,重力势能增大,其机械能增大,所以物块的机械能一直增大.故D错误.
故选:ABC
16.如图所示,质量为m的物体,放在一固定斜面上,当斜面倾角为30°时恰能沿斜面匀速下滑.对物体施加一大小为F的水平向右恒力,物体可沿斜面匀速向上滑行.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,当斜面倾角增大并超过某一临界角θ0时,不论水平恒力F多大,都不能使物体沿斜面向上滑行,则下列说法正确的是( )
A.物体与斜面间的动摩擦因数为
B.物体与斜面间的动摩擦因数为
C.这一临界角θ0的大小30°
D.这一临界角θ0的大小60°
【考点】共点力平衡的条件及其应用;物体的弹性和弹力.
【分析】物体匀速下滑时受力平衡,按重力、弹力和摩擦力顺序进行受力分析,根据共点力平衡条件并结合正交分解法列方程,同时结合摩擦力公式求解动摩擦因素μ;
物体沿斜面能匀速上升,根据平衡条件列方程求解推力F,改变斜面倾斜角度后,根据平衡条件再次结合函数表达式分析即可.
【解答】解:AB、物体恰好匀速下滑时,由平衡条件有:
FN1=mgcos30°,
mgsin30°=μFN1,
则 μ=tan30°=;
故A正确,B错误;
CD、设斜面倾角为α,由平衡条件有:
Fcosα=mgsinα+Ff,
FN2=mgcosα+Fsinα,
静摩擦力:Ff≤μFN2,
联立解得F(cosα﹣μsinα)≤mgsinα+μmgcosα;
要使“不论水平恒力F多大”,上式都成立,则有cosα﹣μsinα≤0,
所以tanα≥==tan60°,即θ0=60°,故C错误,D正确;
故选:AD
17.有关电场力和洛伦兹力,以下说法正确的是( )
A.在电场中,电荷无论运动还是静止一定会受到电场力的作用
B.在磁场中,只有电荷运动一定会受到洛伦兹力的作用
C.电荷在电场中运动,电场力对电荷一定做功
D.电荷在磁场中运动,洛伦兹力对电荷一定不做功
【考点】洛仑兹力;电场强度.
【分析】电场的性质是对电荷有力的作用.当运动的带电粒子的速度方向不与磁场平行,将会受到洛伦兹力作用.
【解答】解:A、电场的性质是对电荷有力的作用,电荷无论是静止还是运动,在电场中都会受到电场力.故A正确.
B、静止的电荷在磁场中不受磁场力,若运动的电荷速度方向与磁场方向平行,则也不受磁场力的作用.故B错误.
C、电荷在电场中运动,电场力对电荷不一定做功,如电子绕原子核运动.故C错误;
D、根据左手定则可知,电荷所受的洛仑兹力一定与磁场方向垂直,电荷在磁场中运动,洛伦兹力对电荷一定不做功.故D正确.
故选:AD.
18.在反恐演习中,中国特种兵进行了飞行跳伞表演.某伞兵从静止的直升飞机上跳下,在t0时刻打开降落伞,在3t0时刻以速度v2着地.伞兵运动的速度随时间变化的规律如图所示.下列结论正确的是( )
A.在0~t0时间内加速度不变,在 t0~3t0 时间内加速度减小
B.降落伞打开后,降落伞和伞兵所受的阻力越来越小
C.在t0~3t0的时间内,平均速度=
D.若第一个伞兵在空中打开降落伞时第二个伞兵立即跳下,则他们在空中的距离先增大后减小
【考点】匀变速直线运动的图像.
【分析】速度图象倾斜的直线表示物体做匀加速直线运动,其加速度不变.根据斜率等于加速度,分析t1~t2时间内加速度如何变化.根据牛顿第二定律分析阻力如何变化.根据“面积”等于位移,将在t1~t2的时间内物体的位移与匀减速直线运动的位移进行比较,再分析平均速度与的大小.
【解答】解:
A、在0~t0间伞兵做匀加速直线运动,加速度不变,t0~3t0间内图线的斜率逐渐减小,则加速度逐渐减小.故A正确.
B、在t0~3t0时间内打开降落伞,设降落伞和伞兵的总质量为m,所受的阻力为f,加速度大小为a,根据牛顿第二定律得:f﹣mg=ma,得f=mg+ma,a逐渐减小,则f也逐渐减小.即降落伞和伞兵所受的阻力越来越小.故B正确.
C、在t0~3t0的时间内,假设伞兵做匀减速直线运动,图线如图中虚线所示,其平均速度为.根据“面积”等于位移可知,匀减速直线运动的位移大于伞兵实际运动的位移,则平均速度v<.故C错误.
D、第一个伞兵在空中打开降落伞时的速度比第二个伞兵跳下时速度大,所以两者距离逐渐变大,后来第二个人的速度大于第一个跳伞运动员时,两者距离又减小,故D正确;
故选:ABD
19.一根条形磁铁自右向左穿过一个闭合线圈,则流过灵敏电流计的感应电流方向是( )
A.始终由a流向b B.始终由b流向a
C.先由a流向b,再由b流向a D.先由b流向a,再由a流向b
【考点】楞次定律.
【分析】根据楞次定律内容,结合右手螺旋定则,与条形磁铁的磁场分布,从而即可求解.
【解答】解:条形磁铁的N极自右向左穿过闭合线圈,从而使得线圈向左的磁通量先增大后减小,
根据楞次定律,则感应电流的磁场先向右,后向左,
再由右手螺旋定则可得,感应电流方向先由b流向a,再由a流向b,故D正确,ABC错误;
故选:D.
20.有A、B、C三个点电荷,若将A、B放在距离为L的位置上,B受到A的库仑力大小为F.若将B、C放在距离为L的位置上,B受到C的库仑力大小为2F.那么A与C所带电荷量之比是( )
A.1:2 B.1:4 C.2:1 D.4:1
【考点】库仑定律.
【分析】库仑定律:真空中两个静止点电荷之间的作用力与它们电量的乘积成正比,与它们距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上.
【解答】解:将A、B放在距离为L的位置上,B受到A的库仑力大小为F;
将B、C放在距离为L的位置上,B受到C的库仑力大小为2F;
根据库仑定律公式F=k,当距离一定时,库仑力与电荷量的乘积成正比;现在库仑力变为2倍,说明电荷量乘积变为2倍,即:qBqC=2qAqB,故qA
:qC=1:2;故A正确,BCD错误;
故选:A.
二、计算题
21.如图所示,固定斜面AB、CD与竖直光滑圆弧BC相切于B、C点,两斜面的倾角θ=37°,圆弧BC半径R=2m.一质量m=1kg的小滑块(视为质点)从斜面AB上的P点由静止沿斜面下滑,经圆弧BC冲上斜面CD.已知P点与斜面底端B间的距离L1=6m,滑块与两斜面间的动摩擦因数均为μ=0.25,g=10m/s2.求:
(1)小滑块第1次经过圆弧最低点E时对圆弧轨道的压力;
(2)小滑块第1次滑上斜面CD时能够到达的最远点Q(图中未标出)距C点的距离
(3)小滑块从静止开始下滑到第n次到达B点的过程中在斜面AB上运动通过的总路程.
【考点】动能定理的应用;牛顿第二定律;向心力;机械能守恒定律.
【分析】(1)对从P运动到E点过程运用动能定理列式求解E点速度;然后在E点,重力和支持力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律列式求解;
(2)根据动能定理列式求解即可;
(3)先找出物体在斜面上滑动位移间的规律,然后分为留在左右两侧讨论.
【解答】解:(1)小滑块由P运动到E点:mgL1sin37°+mgR(1﹣cos37°)﹣μmgcos37°L1=
经E点:
解得:FN=38N
滑块对轨道的压力:FN′=FN=38N,方向竖直向下;
(2)设小滑块在斜面AB上依次下滑的距离分别为L1、L2、L3…,在斜面CD上依次上滑的距离分别为x1、x2、x3…,
小滑块由P运动到Q点:mg(L1﹣x1)sin37°﹣μmg(L1+x1)cos37°=0
解得 x1==3m
(3)同理可得:L2=,,L3=,….
L1、L2、L3…构成公比为的等比数列.
设从静止开始下滑到第n次到达B点的过程中在斜面AB上运动通过的总路程为Sn.
当n为奇数时,总路程
Sn=L1+2(L2+L3+…+Ln)=6+2×=(10﹣23﹣n)m
当n为偶数时,总路程
Sn=L1+2(L2+L3+…+Ln﹣1)=6+2×=(10﹣24﹣n)m
答:(1)小滑块第1次经过圆弧最低点E时对圆弧轨道的压力为38N;
(2)小滑块第1次滑上斜面CD时能够到达的最远点Q(图中未标出)距C点的距离为3m;
(3)小滑块从静止开始下滑到第n次到达B点的过程中在斜面AB上运动通过的总路程为(10﹣23﹣n)m 或者(10﹣24﹣n)m.
22.如图,三角形AOB为等腰直角三棱镜的横截面,以OA、OB为轴建立直角坐标系xoy,OA=OB=L,棱镜的折射率为n=.一束平行于斜边AB的平行光从OB边射入.光透过棱镜只考虑一次内部反射.
(i)求距离O点多远的入射光刚好从A点射出;
(ii)部分光将会从OA边以平行于AB边的方向射出,这部分透射光在垂直于光线方向的宽度.
【考点】光的折射定律.
【分析】(1)作出光路图,根据折射定律求出sini与sinr之间的定量关系,由三角函数关系求出即可.
(2)由于题目平行于AB的方向入射,平行于AB的方向出射,光线在AB中的传播具有一定的对称性,结合该对称性与光路图,以及相应的几何关系即可求出.
【解答】解:(i)设光线从C点射入刚好从A点射出,入射角与折射角分别为α和β,由折射定律知:
所以:sinβ=
所以:β=30°
所以:
(ii)根据题意光线经过AB边全反射后从OA边AE段射出,结合光路图可知,BC之间的光线能经AB全反射后从AO之间射出.设光线宽度为d,由几何关系可知,光射到AB界面上后的入射角:γ=90°﹣[180°﹣45°﹣(90°+β)]=75°
而光在介质中的临界角为C,有:sinC=,所以C=45°<75°
光线在AB的界面上发生全反射,BC的宽度为:
根据光路可逆可得: =
光线的宽度为:d==
答:(i)距离O点远的入射光刚好从A点射出;
(ii)部分光将会从OA边以平行于AB边的方向射出,这部分透射光在垂直于光线方向的宽度是.