天津市河西区高考物理易错100题解答题题.docx
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天津市河西区高考物理易错100题解答题题
天津市河西区高考物理易错100题解答题题
一、解答题
1.如图,是游乐场的一项娱乐设备。
一环形座舱套装在竖直柱子上,由升降机送上几十米的高处,然后让屋舱自由落下,落到一定位置时,制动系统启动,到地面时刚好停下。
已知座舱开始下落的高度为H=75m,当落到离地面h=30m的位置时开始制动,座舱均匀减速。
在一次娱乐中,某同学把质量m=6kg的书包放在自己的腿上。
g取10m/s2,不计座舱与柱子间的摩擦力及空气阻力。
(1)求座舱制动过程中书包对该同学腿部的压力多大
(2)若环形座与同学们的总质量M=4×103kg,求制动过程中机器输出的平均功率
2.如图所示,一个粗细均匀的固定圆管,左端用一活塞A塞住,活塞A离右端管口的距离是20cm,离左端管口的距离是2cm。
把一个带手柄的活塞B从右端管口推入,将活塞B向左端缓慢推动10cm时活塞A未被推动。
已知圆管的横截面积为S=2.0×10-5m2,大气压强为1.0×105Pa,且推动活塞B过程中管内气体温度保持T0=300K不变。
求:
①活塞B向左端缓慢推动10cm时活塞A与圆管间的静摩擦力f;
②活塞B向左端缓慢推动10cm后保持活塞B不动,将管内气体温度缓慢升高到450K时,活塞A被推到左端管口处。
设活塞A所受滑动摩擦力等于最大静摩擦力fm,求fm。
3.一横截面为正方形的玻璃棱柱水平放置,一细光束以一定的入射角从空气射入棱柱AD边的中点E,光线进入棱柱后直接射向DC边.逐渐调整光线在AD面的入射角,当入射角
=45°时,光线射到DC边上的F点(F点未画出),此时DC边恰好无光线从棱柱中射出.已知棱柱的边长为L,真空中光速为c,求;
(i)该玻璃棱柱的折射率n;
(ii)光线由E点到F点所用的时间.
4.如图所示,一劲度系数为k的轻弹簧的上端固定,下端与小球相连接,小球的质量为m,小球静止于O点。
现将小球拉到O点下方距离为A的位置,由静止释放,此后运动过程中始终未超过弹簧的弹性限度。
规定平衡位置处为重力势能和弹簧弹性势能的零点。
以平衡位置O为坐标原点建立如图所示的竖直向下的一维坐标系Ox.忽略空气阻力的影响。
(1)从运动与相互作用观点出发,解决以下问题:
a.求小球处于平衡状态时弹簧相对原长的伸长量s;
b.证明小球做简谐运动;
(2)从教科书中我们明白了由v﹣t图象求直线运动位移的思想和方法;从机械能的学习,我们理解了重力做功的特点并进而引入重力势能,由此可以得到重力做功与重力势能变化量之间的关系。
图象法和比较法是研究物理问题的重要方法,请你借鉴此方法,从功与能量的观点出发,解决以下问题:
a.小球运动过程中,小球相对平衡位置的位移为x时,证明系统具有的重力势能
和弹性势能
的总和Ep的表达式为
;
b.求小球在振动过程中,运动到平衡位置O点下方距离为
时的动能Ek.并根据小球运动过程中速度v与相对平衡位置的位移x的关系式,画出小球运动的全过程中速度随振动位移变化的v﹣x图象。
5.如图所示,均匀薄壁U形管,左管上端封闭,右管开口且足够长。
管的横截面积为S,内装密度为ρ的液体。
右管内有一质量m的活塞搁在固定卡口上,卡口与左管上端等高,活塞与管壁间无摩擦且不漏气。
温度为T0时,左、右管内液面高度相等,两管内空气柱长度均为L,压强均为大气压强p0。
现使两管温度同时缓慢升高,求:
①温度升高到多少时,右管活塞开始离开卡口上升?
②继续升温,当温度升高到多少时,左管内液面下降h?
6.如图所示,两端开口的U形导热玻璃管两边粗细不同,粗管横截面积是细管横截面积的2倍。
管中装入水银,两管中水银面与管口距离均为12cm,大气压强为p0=75cmHg.现将粗管管口封闭,然后将细管管口用一活塞封闭并将活塞缓慢推入管中,直至两管中水银面高度差达△h=10cm为止,整个过程中环境温度保持不变,求活塞下移的距离。
7.如图甲所示,质量为
的
放在足够高的平台上,平台表面光滑。
质量也为
的物块
放在水平地面上,物块
与劲度系数为
的轻质弹簧相连,弹簧与物块
用绕过定滑轮的轻绳相连,轻绳刚好绷紧。
现给物块
施加水平向右的拉力
(未知),使物块
做初速度为零的匀加速直线运动,加速度为
,重力加速度为
均可视为质点。
(1)当物块
刚好要离开地面时,拉力
的大小及物块
的速度大小分别为多少;
(2)若将物块
换成物块
,拉力
的方向与水平方向成
角,如图乙所示,开始时轻绳也刚好要绷紧,要使物块
离开地面前,物块
一直以大小为
的加速度做匀加速度运动,则物块
的质量应满足什么条件?
(
)
8.在平直公路上行驶的一辆汽车的位移
随时间
变化的规律为:
,则该汽车的加速度大小为多少?
4s内的位移是多大?
9.如图所示,足够长的光滑平行金属导轨
、
倾斜放置,两导轨间距离为
,导轨平面与水平面间的夹角
,所处的匀强磁场垂直于导轨平面向上,质量为
的金属棒
垂直于导轨放置,导轨和金属棒接触良好,不计导轨和金属棒
的电阻,重力加速度为
。
若在导轨的
、
两端连接阻值
的电阻,将金属棒
由静止释放,则在下滑的过程中,金属棒
沿导轨下滑的稳定速度为
,若在导轨
、
两端将电阻
改接成电容为
的电容器,仍将金属棒
由静止释放,金属棒
下滑时间
,此过程中电容器没有被击穿,求:
(1)匀强磁场的磁感应强度
的大小为多少?
(2)金属棒
下滑
秒末的速度是多大?
10.如图所示,有一倾角为θ=37º的粗糙硬杆,其上套一底端固定且劲度系数为k=10N/m的轻弹簀,弹簧自然伸长时上端在Q点,弹簧与杆间摩擦忽略不计。
一个质量为m=5kg的小球套在此硬杆上,从P点由静止开始滑下,经过t=2s后,P与弹簧自由端Q相碰,PQ间的距离L=4m,弹簧的弹性势能与其形变量x的关系为
。
已知sin37º=0.6,cos37º=0.8,重力加速度g取10m/s².求:
(1)小球与硬杆之间的滑动摩擦因数μ;
(2)小球向下运动过程中速度最大时弹簧的弹性势能。
11.如图所示,置于空气中一透明正立方体截面ABCD,BC面和CD面均镀银,P、M、Q、N分别为AB边、BC边、CD边、AD边的中点。
从光源S发出一条光线SP与PA面的夹角成30°,经折射、反射后从N点射出,刚好回到S点。
(计算中可能会用到
,
,
)
①面出光路图,并求出立方体的折射率n;
②已知光在空气中的速度近似等于真空中的速度c,正方形ABCD的边长为a,求该光线从S点发出后回到S点的时间。
12.如图,所示的电路,电源电动势为E=14V,内阻为r=1Ω,电灯L为”2V,4W”电动机D的内阻为R/=0.5Ω,当可变电阻的阻值为R=1Ω时,电灯和电动机都正常工作,则电动机的额定电压为多少?
电动机输出的机械功率为多少?
全电路工作1min放出的焦耳热Q为多少?
13.如图甲所示,偏转电场的两个平行极板水平放置,板长L=0.08m,板间距足够大,两板的右侧有水平宽度l=0.06m,竖直宽度足够大的有界匀强磁场。
一个比荷为
的带负电粒子以速度v0=8×105m/s从两板中间沿与板平行的方向射入偏转电场,若从该粒子进入偏转电场时开始计时,板间场强恰好按图乙所示的规律变化。
粒子离开偏转电场后进入匀强磁场并最终垂直磁场右边界射出。
不计粒子重力,求:
(1)粒子在磁场中运动的速率v;
(2)粒子在磁场中运动的轨道半径R和磁场的磁感应强度B。
14.对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质。
一段横截面积为S、长为l的直导线,单位体积内有n个自由电子,一个电子电量为e。
该导线通有恒定电流时,导线两端的电势差为U,假设自由电子定向移动的速率均为v。
(1)求导线中的电流I;
(2)所谓电流做功,实质上是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。
为了求解在时间t内电流做功W为多少,小红和小明给出了不同的想法:
小红记得老师上课讲过,W=UIt,因此将第
(1)问求出的I的结果代入,就可以得到W的表达式。
但是小红不记得老师是怎样得出W=UIt这个公式的。
小明提出,既然电流做功是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功,那么应该先求出导线中的恒定电场的场强,即
,设导体中全部电荷为q后,再求出电场力做的功
,将q代换之后,小明没有得出W=UIt的结果。
请问你认为小红和小明谁说的对?
若是小红说的对,请给出公式的推导过程;若是小明说的对,请补充完善这个问题中电流做功的求解过程。
(3)为了更好地描述某个小区域的电流分布情况,物理学家引入了电流密度这一物理量,定义其大小为单位时间内通过单位面积的电量。
若已知该导线中的电流密度为j,导线的电阻率为ρ,试证明:
。
15.如图所示,用质量为m=1kg、横截面积为S=10cm2的活塞在气缸内封闭一定质量的理想气体,活塞与气缸壁之间的摩擦忽略不计。
开始时活塞距气缸底的高度为h=10cm且气缸足够高,气体温度为t=27℃,外界大气压强为p0=1.0×105Pa,取g=10m/s2,绝对零度取-273℃。
求:
(1)此时封闭气体的压强;
(2)给气缸缓慢加热,当缸内气体吸收4.5J的热量时,内能的增加量为2.3J,求此时缸内气体的温度。
16.如图所示,竖直放置、半径为R的
圆弧导轨与水平导轨ab、
在
处平滑连接,且轨道间距为2L,cd、
足够长并与ab、
以导棒连接,导轨间距为L,b、c、
在一条直线上,且与
平行,
右侧空间中有竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场,均匀的金属棒pq和gh垂直导轨放置且与导轨接触良好。
gh静止在cd、
导轨上,pq从圆弧导轨的顶端由静止释放,进入磁场后与gh没有接触。
当pq运动到
时,回路中恰好没有电流,已知pq的质量为2m,长度为2L,电阻为2r,gh的质量为m,长度为L,电阻为r,除金属棒外其余电阻不计,所有轨道均光滑,重力加速度为g,求:
(1)金属棒pq到达圆弧的底端时,对圆弧底端的压力;
(2)金属棒pq运动到
时,金属棒gh的速度大小;
(3)金属棒gh产生的最大热量。
17.如图所示,一列简谐横波沿x轴正方向传播,在x轴上有P、M、Q三点,从波传到x=5m的点时开始计时,已知t1=0.5s时x=7m的M点第一次出现波峰.求:
①这列波传播的速度;
②从t=0时刻起到t2=0.85s止,质点Q(x=9m)通过的路程(保留至小数点后一位)
18.直流电动机的基本结构由永磁铁和矩形线圈构成,如图1所示。
现将标有“3V,3W”的直流电动机,串联一个滑动变阻器接在电动势为E=4.0V、内阻为r=0.40Ω的电源的两端,如图2所示。
已知电动机线圈的电阻Ro=0.10Ω,不计其它电阻。
(1)若滑动变阻器接人电路的阻值R1=3.5Ω,且电动机卡住不转,求此时电路中的电流I1。
(2)调节滑动变阻器接人电路的阻值,或电动机工作时的负载发生变化,回路中的电流I及电源的输出功率P随之改变。
a.请从理论上推导P与,的关系式,并在图3中定性画出P-I图像;
b.求该电源对外电路能够输出的最大功率Pm。
(3)调节滑动变阻器接人电路的阻值,使电动机正常工作。
现保持滑动变阻器接人电路的阻值不变,增加电动机的负载,电动机将通过转速调节达到新的稳定状态。
请分析说明在这个过程中,电路中的电流如何变化。
19.半径为R的玻璃圆柱体,截面如图所示,圆心为O.在同一截面内,两束相互垂直的同种单色光射向圆柱表面的A、B两点,其中一束沿AO方向,∠AOB=30°,玻璃对此单色光的折射率n=
.
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