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- 2021-06-02 发布
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2016-2017学年黑龙江省双鸭山一中高三(上)期中物理试卷
一、选择题(每题5分,共60分.1-8单选,9-12多选,,不全得3分,)
1.如图所示为A和B两质点的位移﹣时间图象,以下说法中正确的是 ( )
A.当t=0时,A、B两质点的速度均为零
B.在运动过程中,A质点运动得比B快
C.当t=t1时,两质点的位移相等
D.当t=t1时,两质点的速度大小相等
2.对于某一物体,下列说法中正确的是( )
A.物体的动量发生改变,则合外力一定对物体做了功
B.物体的动量发生改变,其动能一定发生改变
C.物体的动能发生改变,其动量可以不发生改变
D.物体的运动状态改变,其动量一定改变
3.月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度大小为a,设月球表面的重力加速度大小为g1,在月球绕地球运行的轨道处由地球引力产生的加速度大小为g2,则( )
A.g1=aB.g2=aC.g1+g2=aD.g2﹣g1=a
4.如图所示,处于真空中的匀强电场与水平方向成15°角,AB直线与匀强电场E互相垂直.在A点以大小为v0的初速度水平抛出一质量为m,带电量为+q的小球,经时间t,小球下落一段距离过C点(图中未画出)时速度仍为v0,在小球由A点运动到C点的过程中,下列说法中正确的是( )
A.电场力对小球做功为零
B.小球的电势能增加
C.小球的机械能减少量为mg2t2
D.C可能位于AB直线的左侧
5.下列说法中正确的是 ( )
A.布朗运动是指悬浮在液体中的固体分子的无规则运动
B.当分子力表现为引力时,分子势能随分子间距离的增大而增大
C.热量在任何条件下都不可能从低温物体传到高温物体
D.第二类永动机不可能制成,是因为它违反了能量守恒定律
6.一架梯子靠在光滑的竖直墙壁上,下端放在水平的粗糙地面上,有关梯子的受力情况,下列描述正确的是( )
A.受两个竖直的力,一个水平的力
B.受一个竖直的力,两个水平的力
C.受两个竖直的力,两个水平的力
D.受三个竖直的力,三个水平的力
7.如图所示,一个物体在与水平方向成θ角的拉力F的作用下匀速前进,经过一段时间t.关于几个力的冲量,下列说法中正确的是( )
①重力的冲量为mgt
②拉力对物体的冲量为Ftcosθ
③摩擦力对物体冲量为Ftcosθ
④合外力对物体的冲量为Ft.
A.①③B.①②C.②③D.②④
8.如图,在竖直平面内,直径为R的光滑半圆轨道和半径为R的光滑四分之一圆轨道水平相切于O点,O点在水平地面上.可视为质点的小球从O点以某一初速度进入半圆,刚好能通过半圆的最高点A,从A点飞出后落在四分之一圆轨道上的B点,不计空气阻力,g=10m/s2.则B点与A点的竖直高度差为( )
A.B.C.D.
9.在地面上观察下列物体的运动,其中物体做曲线运动的是( )
A.向东运动的质点受到一个向西的力的作用
B.正在竖直上升的气球突然遭遇一阵北风
C.河水匀速流动,正在河里匀速驶向对岸的汽艇
D.在以速度v行驶的列车上,以相对列车的速度v水平向前抛出的一个小球
10.如图所示,物体m原以加速度a沿斜面匀加速下滑,斜面体不动,现在物体上方施一竖直向下的恒力F,则下列说法正确的是( )
A.物体m受到的摩擦力变大
B.物体m下滑的加速度变大
C.物体m下滑时斜面和地面的摩擦力变大
D.物体m下滑时斜面和地面的摩擦力为零
11.图中的实线表示电场线,虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹,粒子先经过M点,再经过N点,可以判定( )
A.M点的电势大于N点的电势
B.M点的速度大于于N点的速度
C.粒子在M点受到的电势能小于在N点受到的电势能
D.粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力
12.如图所示,A、B两物体质量之比mA:mB=3:2,原来静止在平板小车C上,A、B间有一根被压缩的弹簧,地面光滑,当弹簧突然释放后,则( )
A.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B组成的系统动量守恒
B.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B、C组成的系统动量守恒
C.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B组成的系统动量守恒
D.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B、C组成的系统动量守恒
二、实验题(每空3分共12分)
13.如图1为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图.
实验步骤如下:
A.用天平测出物块质量M=500g、重物质量m=200g;
B.调整长木板上的轻滑轮,使细线水平;
C.调整长木板倾斜程度,平衡摩擦力;
D.打开电源,让物块由静止释放,打点计时器在纸带上打出点迹;
E.多次重复步骤(D),选取点迹清晰的纸带,求出加速度a;
F.根据上述实验数据求出动摩擦因数μ.
回到下列问题:
(1)以上实验步骤中,不需要的步骤是 ;
(2)某纸带如图2所示,各点间还有4个点未标出,则最中间的C点速度为 m/s,物块的加速度a= m/s2(结果保留三位有效数字);
(3)根据实验原理,动摩擦因数μ= (用M、m、a和重力加速度g表示).
三、计算题(要求有详细的步骤)
14.如图所示,一圆柱形绝热汽缸竖直放置,通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体.活塞的质量为m,活塞的横截面积为S.初始时,气体的温度为T0
,活塞的下表面与容器底部相距h.现通过电热丝缓慢加热气体,当气体吸收热量Q时活塞上升了h,已知大气压强为P0,重力加速度为g,不计活塞与汽缸的摩擦.求此时气体的温度和加热过程中气体内能的增加量.
15.如图所示,光滑的水平地面上放置一个足够长的木板,其质量为M,木板的左端放置一个质量为m的物块(M>m),它与木板间的动摩擦因数为μ,现使M、m同时以大小为v0的速度向相反方向运动,求:物块m向右运动达到最大位移时,木板M的位移.
16.如图1,在真空中足够大的绝缘水平地面上,一个质量为m=0.2kg,带电量为q=+2×10﹣6C的小物块处于静止状态,小物块与地面间的动摩擦因数μ=0.1.从t=0时刻开始,空间加上一个如图2所示的场强大小和方向呈周期性变化的电场,(取水平向右的方向为正方向,g取10m/s2.)求:
(1)25秒内小物块的位移大小;
(2)25秒内电场力对小物块所做的功.
2016-2017学年黑龙江省双鸭山一中高三(上)期中物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题(每题5分,共60分.1-8单选,9-12多选,,不全得3分,)
1.如图所示为A和B两质点的位移﹣时间图象,以下说法中正确的是 ( )
A.当t=0时,A、B两质点的速度均为零
B.在运动过程中,A质点运动得比B快
C.当t=t1时,两质点的位移相等
D.当t=t1时,两质点的速度大小相等
【考点】匀变速直线运动的图像;匀变速直线运动的位移与时间的关系.
【分析】位移时间图线的斜率等于速度,根据斜率分析两质点运动的情况,判断速度的快慢;从初末位置的关系上可分析两质点在t=t1过程中位移关系.
【解答】解:A、位移时间图线的斜率等于速度,A、B图象的斜率都不为零,所以t=0时,速度都不为零,故A错误.
BD、从图象可知,A图象的斜率大,说明A的速度大,运动快,t=t1时,A的速度大,故B正确,D错误.
C、在t=t1时,两质点的图线相交,说明两质点到达了同一位置相遇,但在t=0时刻两质点的位置不同,所以t=t1时,两质点的位移不等,故C错误.
故选:B
【点评】本题考查对位移﹣时间图象的理解,要知道在位移﹣时间图象中,纵轴的截距表示开始时质点所处的位置,图象的斜率表示质点运动的速度的大小.同时要注意与速度﹣时间图象的不同,不能搞混.
2.对于某一物体,下列说法中正确的是( )
A.物体的动量发生改变,则合外力一定对物体做了功
B.物体的动量发生改变,其动能一定发生改变
C.物体的动能发生改变,其动量可以不发生改变
D.物体的运动状态改变,其动量一定改变
【考点】动量定理.
【分析】动量是矢量,动能是标量,两者之间既有联系又有区别,动量的变化是力对时间的积累效应,动能的变化是力对空间的积累效应.
【解答】解:A、物体的动量发生变化,可能是速度的大小、方向中有一个量或两个量发生了变化,物体肯定受到了力的作用,但此力不一定做功,故A错误
B、物体的动量变化,可能是速度的大小、方向中有一个量或两个量发生了变化,若仅是速度的方向改变,则动能不变,故B错误
C、物体的动能改变,则其速度的大小一定改变,故动量一定发生改变,故C错误;
D、运动状态的标志是速度,运动状态改变,则动量一定变化,故D正确
故选:D.
【点评】本题要注意明确动量和动能的区别,特别注意动量的矢量性,考虑一个模型“匀速圆周运动”可迅速解决动量大小不变方向改变的问题分析.
3.月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度大小为a,设月球表面的重力加速度大小为g1,在月球绕地球运行的轨道处由地球引力产生的加速度大小为g2,则( )
A.g1=aB.g2=aC.g1+g2=aD.g2﹣g1=a
【考点】万有引力定律及其应用.
【分析】研究月球绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力解决问题.
【解答】解:根据月球绕地球做匀速圆周运动的向心力由地球引力提供,
即F万=F向
所以在月球绕地球运行的轨道处由地球引力产生的加速度大小就等于月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度大小.
即g2=a.
根据万有引力等于重力可得:在月球表面处由月球引力产生的加速度大小等于月球表面的重力加速度大小,
所以g1与g2、a之间无直接关系.
故选B.
【点评】本题考查万有引力定律和圆周运动,
明确力是产生加速度的原因以及力和加速度要对应起来.
4.如图所示,处于真空中的匀强电场与水平方向成15°角,AB直线与匀强电场E互相垂直.在A点以大小为v0的初速度水平抛出一质量为m,带电量为+q的小球,经时间t,小球下落一段距离过C点(图中未画出)时速度仍为v0,在小球由A点运动到C点的过程中,下列说法中正确的是( )
A.电场力对小球做功为零
B.小球的电势能增加
C.小球的机械能减少量为mg2t2
D.C可能位于AB直线的左侧
【考点】电势能;动能定理的应用;带电粒子在匀强电场中的运动.
【分析】对小球受力分析,受重力和电场力,对小球的从抛出到C点的运动过程运用动能定理列式分析得到电场力做功情况,根据电场力做功与电势能变化关系得到电势能的变化情况,根据重力做功与重力势能的变化关系得到重力势能的变化情况.
【解答】解:A、小球必定没有回到原处,电场力做功不为零,故A错误;
B、由动能定理,动能不变,合外力的功为零,重力做正功,电场力必然做负功,电势能增加,故B正确;
C、小球的机械能的减少量即为竖直方向的重力势能的减少量mgh,由于电场力向左下方,重力竖直向下,将合力沿着水平和竖直方向正交分解,竖直方向的合力大于重力,故在竖直方向的分运动的加速度a大于g,竖直方向h=at2>gt2,即mgh>mg2t2,故C错误;
D、A、B两点等势,结合B选项可知,C点必定在AB直线的右侧,故D错误;
故选B.
【点评】本题为力电综合创新题,考生需熟练掌握运动的独立性,正确理解各个力的功和动能定理的关系.
5.下列说法中正确的是 ( )
A.布朗运动是指悬浮在液体中的固体分子的无规则运动
B.当分子力表现为引力时,分子势能随分子间距离的增大而增大
C.热量在任何条件下都不可能从低温物体传到高温物体
D.第二类永动机不可能制成,是因为它违反了能量守恒定律
【考点】布朗运动;分子势能;热力学第一定律.
【分析】布朗运动是指悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动;分子势能与分子距离的关系,可根据分子做功正负判断;在外界的影响下,热量可以从低温物体传到高温物体;第二类永动机违反了热力学第二定律.
【解答】解:A、布朗运动是指悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动,由于固体微粒是由大量的固体分子组成的,所以微粒的运动不是固体分子的无规则运动.故A错误.
B、当分子力表现为引力时,分子间距离的增大时,分子力做负功,则分子势能增大,故B正确.
C、在外界的影响下,热量可以从低温物体传到高温物体,比如电冰箱中热量会由低温物体传递给高温物体,故C错误.
D、第二类永动机不违反了能量守恒定律,而违反了热力学第二定律,故D错误.
故选:B.
【点评】本题考查了热力学多个知识,掌握布朗运动的实质、热力学第二定律、分子势能与分子距离的关系等等,就能正确解题.
6.一架梯子靠在光滑的竖直墙壁上,下端放在水平的粗糙地面上,有关梯子的受力情况,下列描述正确的是( )
A.受两个竖直的力,一个水平的力
B.受一个竖直的力,两个水平的力
C.受两个竖直的力,两个水平的力
D.受三个竖直的力,三个水平的力
【考点】物体的弹性和弹力.
【分析】梯子斜靠在光滑竖直的墙上,下端放在水平的粗糙地面上,按照受力顺序结合共点力平衡对梯子进行受力分析.
【解答】解:梯子在竖直方向上受重力、地面的支持力,因为墙光滑,所以竖直墙对梯子没有摩擦力;在水平方向上,受到竖直墙的弹力,因为平衡,所以地面对梯子有静摩擦力,与墙对梯子的弹力方向相反.故C正确,A、B、D错误.
故选:C.
【点评】受力的顺序是先重力、后弹力、再摩擦力,有时也可以结合共点力平衡进行分析.
7.如图所示,一个物体在与水平方向成θ角的拉力F的作用下匀速前进,经过一段时间t.关于几个力的冲量,下列说法中正确的是( )
①重力的冲量为mgt
②拉力对物体的冲量为Ftcosθ
③摩擦力对物体冲量为Ftcosθ
④合外力对物体的冲量为Ft.
A.①③B.①②C.②③D.②④
【考点】动量定理.
【分析】根据力的大小,结合冲量的公式求出各力的冲量大小.
【解答】解:①重力的冲量大小为mgt,故①正确;
②拉力的冲量大小为Ft,故②错误;
③物体做匀速直线运动,可知摩擦力f=Fcosθ,则摩擦力的冲量大小为ft=Ftcosθ.故③正确;
④物体做匀速直线运动,合外力为0,所以合外力的冲量为0.故④错误.
故选:A.
【点评】解决本题的关键知道冲量的大小等于力与时间的乘积,结合力的大小进行求解,基础题.
8.如图,在竖直平面内,直径为R的光滑半圆轨道和半径为R的光滑四分之一圆轨道水平相切于O点,O点在水平地面上.可视为质点的小球从O点以某一初速度进入半圆,刚好能通过半圆的最高点A,从A点飞出后落在四分之一圆轨道上的B点,不计空气阻力,g=10m/s2.则B点与A点的竖直高度差为( )
A.B.C.D.
【考点】机械能守恒定律;平抛运动;向心力.
【分析】小球刚好通过A点,则在A点重力提供向心力,求出A点速度,从A点抛出后做平抛运动,根据平抛运动的基本公式结合几何关系即可求解.
【解答】解:小球刚好通过A点,则在A点重力提供向心力,则有:
mg=m
解得:v=
从A点抛出后做平抛运动,
则水平方向的位移x=vt,
竖直方向的位移h=,
根据几何关系有:x2+h2=R2
解得:h=
故选:A
【点评】本题综合运用了向心力公式、平抛运动规律,综合性较强,关键理清过程,选择适当的定理或定律进行解题,难度适中.
9.在地面上观察下列物体的运动,其中物体做曲线运动的是( )
A.向东运动的质点受到一个向西的力的作用
B.正在竖直上升的气球突然遭遇一阵北风
C.河水匀速流动,正在河里匀速驶向对岸的汽艇
D.在以速度v行驶的列车上,以相对列车的速度v水平向前抛出的一个小球
【考点】物体做曲线运动的条件.
【分析】物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上,合外力大小和方向不一定变化,由此可以分析得出结论.
【解答】解:A、向东运动的质点受到一个向西的力的作用,此时力的方向与速度的方向相反,物体将做匀减速直线运动,不是曲线运动,所以A错误.
B、正在竖直上升的气球突然遭遇一阵北风,此时物体的速度方向是向上的,而力的方向是水平的,物体受力的方向与速度的方向不在一条直线上,所以物体将做曲线运动,所以B正确.
C、汽艇匀速运动,受到的合力为零,河水也是匀速流动的,所以汽艇还是做匀速运动,故C错误.
D、抛出的一个小球受到重力的作用,重力与速度不在一条直线上,小球将做曲线运动,所以D正确.
故选BD.
【点评】本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查,掌握了做曲线运动的条件,本题基本上就可以解决了.
10.如图所示,物体m原以加速度a沿斜面匀加速下滑,斜面体不动,现在物体上方施一竖直向下的恒力F,则下列说法正确的是( )
A.物体m受到的摩擦力变大
B.物体m下滑的加速度变大
C.物体m下滑时斜面和地面的摩擦力变大
D.物体m下滑时斜面和地面的摩擦力为零
【考点】共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用;牛顿运动定律的应用-连接体.
【分析】先隔离小物体,根据牛顿第二定律和滑动摩擦力公式,分别研究加恒力F前后物体所受的摩擦力大小和加速度大小,再进行比较.
再对斜面体和小物体整体根据牛顿第二定律列式分析.
【解答】解:AB、物体原来以加速度a匀加速下滑,则根据牛顿第二定律有:
mgsinθ﹣μmgcosθ=ma,摩擦力f=μmgcosθ…①
解得,a=g(sinθ﹣μcosθ)…②
施加竖直向下恒力F后,则有:
摩擦力f′=μ(mgcosθ+Fcosθ)=μ(mg+F)cosθ…③
(mg+F)sinθ﹣μ(mg+F)cosθ=ma′
a′=(g+)(sinθ﹣μcosθ)…④
可见,物体m受到的摩擦力增大,下滑的加速度增大,故A正确,B正确;
CD、对m和M整体,在水平方向,根据牛顿第二定律,有:f′=max,由于小物体的加速度变大,故其加速度的水平分量也变大,故物体m下滑时斜面和地面的摩擦力变大,故C正确,D错误;
故选:ABC
【点评】本题是牛顿第二定律和摩擦力公式的应用,属于已知受力情况分析运动情况的类型,分析受力是基础,同时要结合整体法和隔离法分析.
11.图中的实线表示电场线,虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹,粒子先经过M点,再经过N点,可以判定( )
A.M点的电势大于N点的电势
B.M点的速度大于于N点的速度
C.粒子在M点受到的电势能小于在N点受到的电势能
D.粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力
【考点】电场线.
【分析】根据顺着电场线方向电势降低,判断电势的高低.由电场线的疏密判断场强大小,确定电场力的大小,再由电场力做功的正负,来判定动能与电势能的变化情况.
【解答】解:A、根据顺着电场线方向电势降低可知,M点的电势高于N点的电势,故A正确;
B、由题目可知,带正电粒子受到的电场力做正功,导致M点的速度小于N点的速度,故B错误.
C、因带正电粒子受到的电场力做正功,导致粒子在M点受到的电势能大于在N点受到的电势能,故C错误;
D、M点处的电场线较疏,而N点处电场线较密,则M点处的电场强度较小,粒子在M点所受的电场力也较小,故D正确.
故选:AD.
【点评】本题就是考查学生基础知识的掌握,加强基础知识的学习,掌握住电场线的特点,即可解决本题,难度不大,属于基础题.
12.如图所示,A、B两物体质量之比mA:mB=3:2,原来静止在平板小车C上,A、B间有一根被压缩的弹簧,地面光滑,当弹簧突然释放后,则( )
A.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B组成的系统动量守恒
B.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B、C组成的系统动量守恒
C.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B组成的系统动量守恒
D.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B、C组成的系统动量守恒
【考点】动量守恒定律.
【分析】当系统不受外力或所受的外力之和为零,系统动量守恒,根据动量守恒的条件进行判断.
【解答】解:A、因为A、B都要受到车的摩擦力作用,且由于A的质量大于B的质量,两个物体与车上表面的动摩擦因数相等,即A物体受到的摩擦力大于B物体受到的摩擦力,所以当只把A、B作为系统时,显然系统受到的合外力不为0,它们的总动量不守恒的,故A错误;
B、当把A、B、C、弹簧作为系统时,由于地面光滑,系统受到的合外力等于0,所以系统的总动量是守恒的,故B正确;
C、若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B组成的系统所受的合外力等于0,所以A、B组成的系统动量守恒,故C正确;
D、若A、B所受的摩擦力大小相等,地面光滑,系统受到的合外力等于0,所以A、B、C组成的系统动量守恒,故D正确;
故选:BCD.
【点评】解决本题的关键掌握动量守恒的条件,即系统受到的合外力等于0,这是运用动量守恒定律解题的关键,注意研究对象的选择.
二、实验题(每空3分共12分)
13.如图1为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图.
实验步骤如下:
A.用天平测出物块质量M=500g、重物质量m=200g;
B.调整长木板上的轻滑轮,使细线水平;
C.调整长木板倾斜程度,平衡摩擦力;
D.打开电源,让物块由静止释放,打点计时器在纸带上打出点迹;
E.多次重复步骤(D),选取点迹清晰的纸带,求出加速度a;
F.根据上述实验数据求出动摩擦因数μ.
回到下列问题:
(1)以上实验步骤中,不需要的步骤是 C ;
(2)某纸带如图2所示,各点间还有4个点未标出,则最中间的C点速度为 0.807 m/s,物块的加速度a= 1.25 m/s2(结果保留三位有效数字);
(3)根据实验原理,动摩擦因数μ= (用M、m、a和重力加速度g表示).
【考点】探究影响摩擦力的大小的因素.
【分析】(1)根据实验的目的和要求事项分析答题;
(2)由导出公式:△x=aT2,即可求出加速度;
(3)由动能定理列方程求出动摩擦因数.
【解答】解:(1)该实验的目的是为了测量物块与长木板之间的摩擦因数,所以在实验的过程中,不能调整长木板倾斜程度,平衡摩擦力,否则不能测量摩擦因数.
所以不需要的步骤是C.
(2)各点间还有4个点未标出,所以时间间隔是5t0=5×0.02s=0.1s
最中间的C点速度为vC==m/s=0.807 m/s,
物块的加速度:a1=,a2=
物块的加速度:a===×0.01m/s2=1.25m/s2
(3)对M、m组成的系统,由牛顿第二定律得:mg﹣μMg=(M+m)a,
解得:μ=.
故答案为:(1)C;(2)0.807,1.25;(3).
【点评】本题考查了实验注意事项、求动摩擦因数、求加速度,知道实验注意事项、实验原理、应用牛顿第二定律与匀变速直线运动的推论即可正确解题.
三、计算题(要求有详细的步骤)
14.如图所示,一圆柱形绝热汽缸竖直放置,通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体.活塞的质量为m,活塞的横截面积为S.初始时,气体的温度为T0,活塞的下表面与容器底部相距h.现通过电热丝缓慢加热气体,当气体吸收热量Q时活塞上升了h,已知大气压强为P0,重力加速度为g,不计活塞与汽缸的摩擦.求此时气体的温度和加热过程中气体内能的增加量.
【考点】气体的等容变化和等压变化.
【分析】汽缸内封闭气体发生等压变化,根据盖﹣吕萨克定律求解气体的温度.以活塞为研究对象,由平衡条件可求得封闭气体的压强,根据W=p△V可求出气体对外做功,再由热力学第一定律得△U=Q+W求解气体内能的增加量.
【解答】解:汽缸内封闭气体做等压变化,由盖﹣吕萨克定律得: =
解得此时气体的温度为 T1=2T0;
气体在等压变化过程中,活塞受力如图所示.
由平衡条件得 pS=p0S+mg
气体对活塞做的功为 W=pSh=(p0S+mg)h
由热力学第一定律得△U=Q﹣W
所以可得气体内能的增加量为△U=Q﹣(p0S+mg)h.
答:此时气体的温度为2T0,加热过程中气体内能的增加量为Q﹣(p0S+mg)h.
【点评】对于气体的问题,往往是气态方程和热力学第一定律的综合应用,首先要正确判断气体的状态变化过程,再选择合适的规律.对于气体等压变化过程,要掌握气体对外做功公式W=p△V.
15.如图所示,光滑的水平地面上放置一个足够长的木板,其质量为M,木板的左端放置一个质量为m的物块(M>m),它与木板间的动摩擦因数为μ,现使M、m同时以大小为v0的速度向相反方向运动,求:物块m向右运动达到最大位移时,木板M的位移.
【考点】动量守恒定律;动能定理的应用.
【分析】物块向右运动达到最大位移时物块对地的速度为零,对木板与物块系统,根据动量守恒定律求出此时木板的速度,再对木板,运用动能定理列式求解.
【解答】解:设物块m向右达到最大位移时,木板的速度是v,此时m的速度为零.取水平向左为正方向.
由动量守恒定律可得:Mv0﹣mv0=Mv
对木板,由动能定理可得:﹣μmgx=﹣
联立解得:x=
答:物块m向右运动达到最大位移时,木板M的位移是.
【点评】该题中滑块在长木板上滑动,而木板放在光滑的水平面上,要知道系统的动量是守恒的,运用动量守恒定律求木板的速度,方法比较简单.该题也可以使用牛顿第二定律解答,方法比较麻烦.
16.如图1,在真空中足够大的绝缘水平地面上,一个质量为m=0.2kg,带电量为q=+2×10﹣6C的小物块处于静止状态,小物块与地面间的动摩擦因数μ=0.1.从t=0时刻开始,空间加上一个如图2所示的场强大小和方向呈周期性变化的电场,(取水平向右的方向为正方向,g取10m/s2.)求:
(1)25秒内小物块的位移大小;
(2)25秒内电场力对小物块所做的功.
【考点】带电粒子在匀强电场中的运动;牛顿第二定律;动能定理的应用.
【分析】(1)根据牛顿第二定律求出物块在0~2s内和2~4s内的加速度,利用运动学公式求出0~2s内和2~4s内的位移,及第2s末和第4s末的速度,得到小物块做周期为4s的匀加速和匀减速运动.分别求出前24s物块的位移和第25s内的位移,再求总位移.
(2)根据动能定理求电场力对小物块所做的功.
【解答】解:(1)0~2s内物块加速度=
位移
2s末的速度为
2~4s内物块加速度=
位移
4s末的速度为
因此小物块做周期为4s的加速和减速运动,第24s末的速度也为,
第25s末的速度v=at=2×1m/s=2m/s
第25s内位移:s=
25s内的位移是4个周期的为和第25s内的位移之和
所求位移为s=6×(4+4)+1=49m
(2)23秒内,设电场力对小物块所做的功为W,由动能定理:
代入数据:
求得w=10.2J
答:(1)25秒内小物块的位移大小49m;
(2)25秒内电场力对小物块所做的功10.2J
【点评】本题是物块在周期性的电场力作用下运动的问题,要抓住规律,也可以作速度﹣时间图象分析求解.