内容正文:
平凉一中2028届第二学期期末考试试题(卷)
高一物理
一、选择题(共10个小题,每小题3分)
1. 下列各物理量中,与试探电荷有关的量是( )
A. 电场强度E B. 电势 C. 电势差U D. 电场做的功W
【答案】D
【解析】
【详解】A.电场强度是电场的固有属性,比值定义式为,大小由场源电荷、空间位置决定,与试探电荷无关,故A错误;
B.电势是电场的固有属性,比值定义式为,大小由电场分布、零电势点选择决定,与试探电荷无关,故B错误;
C.电势差是电场中两点的固有属性,比值定义式为,大小仅由电场中两点的位置决定,与试探电荷无关,故C错误;
D.电场力做功的公式为,可知其大小与试探电荷的电荷量、两点电势差均有关,与试探电荷有关,故D正确。
故选D。
2. “套圈圈”是游乐园常见的游戏项目,示意图如图所示。游戏者将相同套环a、b分两次从同一位置水平抛出,分别套中可视为质点的Ⅰ、Ⅱ号物品。套环在运动过程中不转动且环面始终保持水平,不计空气阻力。与套环b相比,套环a( )
A. 运动时间小 B. 初速度小 C. 速度变化量小 D. 加速度小
【答案】B
【解析】
【详解】ACD.两个套环都只受重力,从同一位置水平抛出,做平抛运动,加速度均为,由竖直方向自由落体公式
可得运动时间
因此两者运动时间相同,所以速度变化量
可知两者速度变化量大小相等,ACD错误;
B.水平方向为匀速直线运动,根据
可知的初速度更小,故B正确。
故选B。
3. 生活中有很多利用和防止静电的例子,以下措施中利用了静电的吸附作用的是( )
A. 一般高楼大厦顶部装有避雷针
B. 工厂的烟囱中安装静电除尘装置
C. 在制造轮胎的橡胶中添加导电材料
D. 运输汽油的车辆总有一条铁链拖在地上
【答案】B
【解析】
【详解】A.避雷针的作用是将云层中的静电通过尖端放电导入大地,属于防止静电危害,而非利用静电吸附,故A错误;
B.静电除尘装置使烟尘带电后被电极吸附,直接应用了静电的吸附作用,故B正确;
C.轮胎添加导电材料是为了导走静电,避免电荷积累引发危险,属于防止静电,故C错误;
D.油罐车拖铁链是将静电导入大地,防止静电放电引发火灾,属于防止静电,故D错误。
故选B。
4. 如图是闽超联赛中三明运动员踢出的“电梯球”的线路。该球先从地面上的位置1急速上升至最高点2,越过人墙后突然下坠到地面上的位置3,对方守门员往往反应不及,破门得分的概率很大。运动员踢球后,考虑空气阻力足球飞行过程中( )
A. 机械能增加 B. 机械能减小
C. 机械能不变 D. 机械能先增后减
【答案】B
【解析】
【详解】机械能的变化规律为:物体机械能的变化量等于除重力之外其他力做的功。本题中明确考虑空气阻力,空气阻力始终与足球的运动方向相反,整个飞行过程中空气阻力一直对足球做负功,因此足球的机械能一直减小。
故选B。
5. 如图所示,实线为电场线,虚线为等势面,过B点的等势面交电场线于P点,且AB=BC。电场中的A、B、C三点的电场强度分别为EA、EB、EC,电势分别为φA、φB、φC,AP、BC间的电势差分别为UAP、UBC。则( )
A. EA<EB<EC B. φA<φB<φC
C. UAP=UBC D. UAP>UBC
【答案】D
【解析】
【详解】A.电场线的疏密程度表示电场强度的强弱,电场线越密场强越大。由图可知,从A到C电场线逐渐变疏,所以,故A错误;
B.沿电场线方向电势逐渐降低,由图可知电场线方向向右,所以,故B错误;
CD.由题意可知,P、B两点位于同一等势面上,电势相等,即
所以
根据电势差与电场强度的关系
由于电场线从A到C逐渐变疏,电场强度逐渐减小,因此AB段的平均电场强度大于BC段的平均电场强度。已知AB=BC,所以,即,故C错误,D正确。
故选D。
6. 近年来,我国新能源汽车产业发展迅猛。一辆新能源汽车质量为m,在某次实验测试中,该汽车在足够长的平直公路上由静止开始启动,其速度v随时间t变化的关系如图所示,图中0~t1为直线且与曲线相切。已知该汽车的额定功率为P,运动过程中所受阻力大小恒定不变,t1时刻该汽车达到额定功率,t2时刻其速度恰好达到最大。图中t1、t2、v1、v2均为已知量,则下列说法正确的是( )
A. 0~t1内,该汽车的输出功率恒定 B. 该汽车受到的阻力大小为
C. 内,牵引力做功为 D. 无法计算出内汽车运动的位移
【答案】C
【解析】
【详解】A.内,汽车做匀加速运动,根据
可知牵引力不变,速度增加,根据P=Fv可知该汽车的输出功率逐渐增加,故A错误;
B.时刻达到最大速度,此时牵引力等于阻力,根据P=fv2
可得该汽车受到的阻力大小为,故B错误;
C.内,汽车的功率一定,则牵引力做功为,故C正确;
D.内,根据动能定理有
可求汽车运动的位移,故D错误。
故选C。
7. 在电场中把电荷量为2.0×10-9 C的正电荷从A点移到B点,静电力做功1.5×10-7 J,则A、B两点电势差为( )
A. 0.03 V B. 30 V C. 75 V D. 7.5 V
【答案】C
【解析】
【详解】根据电势差的定义公式
代入数据解得
故选C。
8. 某静电场中的电场线如图所示,带电粒子在电场中仅受电场力作用,从a点运动到b点,其运动轨迹如图中虚线所示,下列说法正确的是( )
A. 带电粒子受到的力是恒力
B. a处的电场强度小于b处的电场强度
C. 带电粒子在a处的动能大于在b处的动能
D. 带电粒子一定带正电荷
【答案】C
【解析】
【详解】A.电场线不平行,该电场不是匀强电场,粒子受到的力不是恒力,故A错误;
B.电场线越密的地方,电场强度越大,a处的电场强度大于b处的电场强度,故B错误;
C.电场力方向沿电场线,指向运动轨迹内侧,从a点到b点电场力对带电粒子做负功,带电粒子在a处的动能更大,故C正确;
D.由于不确定电场线方向,无法确定带电粒子的电荷种类,故D错误。
故选C。
9. 简易儿童蹦极装置如图所示。活动开始前,先给小朋友绑上安全带,然后将弹性绳拉长后固定在小朋友身上,并通过其它力作用使小朋友停留在蹦床上。当撤去其它力后,小朋友被“发射”出去冲向高空,小朋友到达最高点后,返回经过点(点与固定绳两端的悬挂点在同一水平线上),然后下落到点时,弹性绳恰好为原长,最后继续下落至最低点。若小朋友可视为质点,并始终沿竖直方向运动,忽略弹性绳质量与空气阻力,则小朋友( )
A. 到过程加速度减小
B. 到过程一直减速
C. 到过程加速度先减小后增大
D. 在下落过程中机械能不断减小
【答案】C
【解析】
【详解】A.C与固定绳两端的悬挂点等高,C到B过程弹性绳松弛,弹力为零,小朋友仅受重力,加速度恒为g,故A错误;
B.B点弹性绳为原长,弹力为0,加速度为g,方向向下,速度向下,因此一开始重力大于弹力,小朋友仍做加速运动,当弹力大于重力后才开始减速,故B错误;
C.B到A过程受到重力和弹性绳的弹力,竖直方向有
弹力逐渐增大,合力先减小后增大,根据牛顿第二定律
由上述分析可知加速度先减小后增大,故C正确;
D.在C到B过程中,弹力为零,只有重力做功,机械能不变,B到A过程弹力逐渐增大,做负功,机械能不断减小,故D错误。
故选C。
10. 如图所示,空间存在水平向左的匀强电场,一带电量为的物块放在光滑绝缘水平面上,在恒力F作用下由静止开始从O点向右做匀加速直线运动,先经时间t力F做功90J,此后撤去力F,物块再经时间返回到出发点O,且回到出发点时的速度大小为v。设物块在O点的电势能为零,则( )
A. 撤去力F时物块的速度大小为 B. 物块向右滑动的最大距离为
C. 撤去力F时物块的动能为40J D. 撤去力F时物块的电势能为60J
【答案】C
【解析】
【详解】A.设F撤去前、后物块的加速度大小分别为、,根据位移关系有
解得
根据运动学规律有
所以撤去力F时物块的速度大小为。故A错误;
B.从撤去F到物块速度减为零所经历的时间为
所以物块向右滑动的最大距离为。故B错误;
CD.物块向右运动过程中,电势能增加量等于克服电场力做的功,根据能量守恒定律可知物块向右到达最远位置时的电势能为90J,设撤去F时物块的电势能为,动能为,则
解得
电场力做的功
由动能定理可知
解得。故C正确,D错误。
故选C。
二、多项选择题(共5个小题,每小题4分)
11. 发射地球同步卫星时,先将卫星发射到近地圆轨道1,然后点火,使其沿椭圆轨道2运行,最后再次点火,将卫星送入同步轨道3,轨道1、2相切于Q点,轨道2、3相切于P点(如图),则以下判断正确的是( )
A. 卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率
B. 卫星在轨道2经过Q点的速度大于它在轨道1经过Q点的速度
C. 卫星在轨道2经过Q点的加速度等于它在轨道1经过Q点的加速度
D. 卫星在轨道3上的周期小于它在轨道2上的周期
【答案】BC
【解析】
【详解】A.卫星在轨道1和3上均做匀速圆周运动,由万有引力提供向心力有
解得
即半径越大,速度越小,即卫星在轨道3上的速率小于在轨道1上的速率,故A错误;
B.卫星在轨道1运动经过Q点时,需要加速才能做离心运动变到轨道2上,所以,卫星在轨道2经过Q点的速度大于它在轨道1经过Q点的速度,故B正确;
C.根据牛顿第二定律有
解得
所以,卫星经过同一点时的加速度相等,即卫星在轨道2经过Q点的加速度等于它在轨道1经过Q点的加速度,故C正确;
D.根据开普勒第三定律有
因轨道3的半径大于轨道2的半长轴,所以,卫星在轨道3上的周期大于它在轨道2上的周期,故D错误。
故选BC。
12. 如图所示,电荷量为的点电荷放在原本不带电、长度为的导体棒的左侧,点电荷在导体棒的中心轴线上距离棒左端处的位置,导体棒内达到静电平衡。已知点为导体棒的中心,静电力常量为,下列说法正确的是( )
A. 导体棒左端带正电,右端带负电
B. 导体棒上的感应电荷在O点处产生的电场强度大小为
C. 与导体棒左端间的电场为匀强电场
D. 将导体棒左端接地后再断开,最后移走点电荷,导体棒最终带负电
【答案】BD
【解析】
【详解】A.由于静电感应,带正电的点电荷会吸引导体棒中的自由电子向左端移动,导致导体棒左端带负电,右端带正电,故A错误;
B.导体棒处于静电平衡状态,内部合场强为零。即感应电荷在点产生的场强与点电荷在点产生的场强大小相等。点电荷到点的距离为
则
所以,故B正确;
C.点电荷产生的电场是非匀强电场,导体棒左端与点电荷间的电场也是非匀强电场,故C错误;
D.将导体棒接地,大地中的电子会在点电荷的吸引下流向导体棒,中和掉导体棒右端的正电荷,使得导体棒带负电。断开接地线后,导体棒带负电。移走点电荷,导体棒仍带负电,故D正确。
故选BD。
13. 在M、N两点放置等量异种点电荷如图所示,MN是两电荷的连线,HG是两电荷连线的中垂线,O是垂足。下列说法正确的是( )
A. OM中点的电场比ON中点的电场强
B. O点的电场与MN上各点相比是最弱的
C. 正电荷从O点移动到H点,电势能先增大后减小
D. 若将处换为+Q,由静止释放的电子从运动到电场力先做正功后做负功
【答案】BD
【解析】
【详解】A.等量的异种点电荷电场线分布如图所示,电场线的疏密表示电场的强弱,由对称性可知OM中点的电场强度等于ON中点的电场强度,故A错误;
B.如图所示在连线上找一点,设两电荷间距为,该点的场强为
可得
从点向两边,变大,变大,可知O点的电场与MN上各点相比是最弱的,故B正确;
C.根据电势和电势叠加遵循代数和可知上电势均为零,可知正电荷从O点移动到H点,电势不变,根据可知电势能不变,故C错误;
D.若将处换为+Q,由静止释放的电子从运动到,根据库仑定律和力的合成可知电子受电场力先是竖直向下后为竖直向上,可知电场力先做正功后做负功,故D正确。
故选BD。
14. 用试探电荷可以探测电场中场强和电势的分布情况。如图甲所示,两个被固定的点电荷Q1、Q2,连线的延长线上有a、b两点,Q1带正电。试探电荷+q仅受电场力作用,t=0时刻从b点沿着ba方向运动,t0时刻到达a点,其v—t图像如图乙所示,根据图像,下列判断正确的是( )
A. Q2带负电 B. 沿连线b到a电势先减小后增大
C. 场强为零的点在b点和a之间 D. a点电势比b点低
【答案】AC
【解析】
【详解】A.由 -图像可知,试探电荷从向 运动过程中速度先减小后增大,说明存在合场强为零的点,且该点左侧场强方向与速度反向(向左),右侧场强与速度同向(向右)。带正电,若也为正,则、连线上场强始终向右,无法出现向左的场强,故 必须带负电,A正确;
B.电场力先做负功后做正功,电荷 的电势能先增大后减小,因此沿到 电势先增大后减小,B错误;
C.速度最小处加速度为零,电场力为零,合场强为零,该点位于 、 之间,C正确;
D.由图像可知 时刻速度大于时刻速度,即末速度小于初速度,动能减小,电场力做负功,正电荷电势能增加,电势升高,故,D错误。
故选AC。
15. 在一水平向右匀速运动的长传送带的左端点,每隔相同的时间轻放上一个相同的工件.经测量,发现前面那些已经和传送带达到相同速度的工件之间的距离均为.已知传送带的速率恒为,工件与传送带间动摩擦因数为,工件质量为,重力加速度为,则下列说法正确的是
A. 工件在传送带上加速运动的时间一定等于
B. 传送带对每个工件做的功为
C. 每个工件与传送带间因摩擦而产生的热量一定等于
D. 传送带因传送每一个工件而多消耗的能量为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.工件在传送带上先做匀加速直线运动,然后做匀减速直线运动每个工件划伤传送带后运动的规律相同,由此可知:
解得将相邻两个物块放到传送带上的时间间隔为
而不能确定加速时间,不符合题意;
B.传送带对每个工件做的功为:
符合题意;
C.设工件加速运动的时间为,工件与传送带相对滑动的路程为:
摩擦产生的热量为:
由于不一定等于,所以不一定等于
不符合题意;
D.根据能量守恒得,传送带传送一个工件多消耗的能量为:
对于工件加速过程,有:
整理得:
符合题意.
三、填空题(每空2分,共16分)
16. 某实验小组用如图甲所示的实验装置来完成“探究平抛运动的特点”的实验。
(1)为了减小空气阻力的影响,实验所用的小球应选小________(选填“钢”或“塑料”)球。
(2)关于该实验,下列说法正确的是________;
A. 应想办法尽量减小小球与轨道之间的摩擦
B. 每次应将小球从斜槽轨道上同一位置由静止释放
C. 为描出小球的运动轨迹,可以将所有的点用直线连接起来
(3)正确操作后,获得如图乙所示的坐标纸。已知、、为小球做平抛运动经过的三个位置,结合平抛运动规律可判断出点________(选填“是”或“不是”)小球做平抛运动轨迹上的一点。
(4)若图中背景方格的边长均为,重力加速度取,则小球平抛的初速度大小________(保留两位有效数字)。
【答案】(1)钢 (2)B
(3)是 (4)1.5
【解析】
【小问1详解】
为了减小空气阻力的影响,实验所用的小球应选质量较大体积较小的小钢球。
【小问2详解】
A.小球与轨道之间的摩擦对实验无影响,A错误;
B.每次应将小球从斜槽轨道上同一位置由静止释放,以保证小球到达底端时的速度相同,B正确;
C.为描出小球的运动轨迹,应该舍掉误差较大的点,然后用平滑曲线连接剩余的点,C错误。
故选B。
【小问3详解】
因各点水平位移相同,竖直位移之比为1:3:5,结合平抛运动规律可判断出点是抛出点,是小球做平抛运动轨迹上的一点。
【小问4详解】
竖直方向,解得T=0.1s,
则小球平抛的初速度大小
17. 某同学用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验。
(1)安装打点计时器的过程中,应保持打点计时器限位孔在________(填“竖直”或“水平”)方向,减小纸带与限位孔摩擦。
(2)先接通电源,再释放重物,打出一条清晰的纸带,其中的一部分如图乙所示。在纸带上选取三个连续打出的点、、,测得它们到起始点的距离分别为、、。已知当地重力加速度为,打点计时器打点的周期为,重物的质量为。从打点到打点的过程中,重物的重力势能减少量________,动能增加量________。(用题中给定的物理量符号表示)
(3)若某次实验得到与,出现这一结果的原因可能是________。
A. 工作电压偏高
B. 存在空气阻力和摩擦力
C. 接通电源前释放了纸带
【答案】(1)竖直 (2) ①. ②. (3)C
【解析】
【小问1详解】
安装打点计时器的过程中,应保持打点计时器限位孔在竖直方向,减小纸带与限位孔摩擦。
【小问2详解】
[1]从打点到打点的过程中,重物的重力势能减少量
[2]打点时重物的速度
则动能增加量
【小问3详解】
若某次实验得到与,即动能增加量大于重力势能减小量
A.工作电压偏高,只要频率不变,则对实验无影响,A错误;
B.若存在空气阻力和摩擦力,只能导致动能增加量小于重力势能减小量,B错误;
C.接通电源前释放了纸带,则速度的测量值偏大,则动能增加量的测量值偏大,C正确。
故选C。
四、计算题(共34分)
18. 如图所示,一电荷量为的带正电小球A固定在绝缘柱上,另一质量为的带电小球B用轻质绝缘细线悬挂于点,(A、B均可视为点电荷,且A的电荷量大于B的电荷量)。当小球B与A相距为且处于同一水平线上时,细线与竖直方向的夹角为,已知静电力常量为,重力加速度为,求:
(1)小球B受到的库仑力的大小;
(2)小球B的电荷量;
(3)小球A、B连线中点处的电场强度的大小和方向。
【答案】(1);(2);(3),方向水平向右
【解析】
【详解】(1)以小球B为对象,跟受力平衡可知小球B受到的库仑力大小为
(2)对B根据库仑定律可得
联立解得小球B的电荷量为
(3)小球A在A、B连线中点处的电场强度大小为
小球B在A、B连线中点处的电场强度大小为
由于A的电荷量大于B的电荷量,则A、B连线中点处的电场强度大小为
方向水平向右。
19. 跳绳是一种健身运动。一位同学在原地跳绳过程中,离开地面后竖直方向的速率—时间图像如图所示。若已知跳绳者的质量,每次在空中运动的时间为,重力加速度,不计阻力,求该同学:
(1)上升过程离地的最大高度;
(2)每次起跳上升过程克服重力做的功;
(3)每次跳绳克服重力做功的平均功率。
【答案】(1)0.05m
(2)25J (3)62.5W
【解析】
【小问1详解】
因不计阻力,故跳绳者做竖直上抛运动
做自由落体运动,上升过程离地的最大高度由下降阶段得
【小问2详解】
每次起跳上升过程克服重力做的功
【小问3详解】
由图知跳绳周期为,故每次跳绳克服重力做功的平均功率
20. 如图所示,是长为的水平粗糙轨道,点与一半径为的光滑圆轨道相切,整个空间有一水平向右的匀强电场。一带电量为、质量为的小物体从点由静止释放,经过点时对圆轨道的压力为其重力的2倍。物体与水平轨道的动摩擦因数,重力加速度为。
(1)求电场强度的大小;
(2)求物体在圆轨道上运动时的最大速率;
(3)若长度不变,圆轨道半径可以改变,为了保证物体能完全通过圆弧轨道,求圆轨道半径的大小需要满足的条件。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
物体在B点时竖直方向合力提供向心力
其中FN大小为2mg,代入解得
从A点到B点,由动能定理可得
联立解得
【小问2详解】
如图
电场力和重力的合力
因为
即方向与竖直方向成37°,斜向右下方。从B点到动能最大点由动能定理可得
解得
【小问3详解】
物体刚好能通过圆轨道,即物体刚好能够通过O点上方与竖直方向成37°的位置D,设刚好到该位置时圆轨道半径为r,则
由动能定理
联立解得
可知圆轨道半径的大小需要满足的条件。
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平凉一中2028届第二学期期末考试试题(卷)
高一物理
一、选择题(共10个小题,每小题3分)
1. 下列各物理量中,与试探电荷有关的量是( )
A. 电场强度E B. 电势 C. 电势差U D. 电场做的功W
2. “套圈圈”是游乐园常见的游戏项目,示意图如图所示。游戏者将相同套环a、b分两次从同一位置水平抛出,分别套中可视为质点的Ⅰ、Ⅱ号物品。套环在运动过程中不转动且环面始终保持水平,不计空气阻力。与套环b相比,套环a( )
A. 运动时间小 B. 初速度小 C. 速度变化量小 D. 加速度小
3. 生活中有很多利用和防止静电的例子,以下措施中利用了静电的吸附作用的是( )
A. 一般高楼大厦顶部装有避雷针
B. 工厂的烟囱中安装静电除尘装置
C. 在制造轮胎的橡胶中添加导电材料
D. 运输汽油的车辆总有一条铁链拖在地上
4. 如图是闽超联赛中三明运动员踢出的“电梯球”的线路。该球先从地面上的位置1急速上升至最高点2,越过人墙后突然下坠到地面上的位置3,对方守门员往往反应不及,破门得分的概率很大。运动员踢球后,考虑空气阻力足球飞行过程中( )
A. 机械能增加 B. 机械能减小
C. 机械能不变 D. 机械能先增后减
5. 如图所示,实线为电场线,虚线为等势面,过B点的等势面交电场线于P点,且AB=BC。电场中的A、B、C三点的电场强度分别为EA、EB、EC,电势分别为φA、φB、φC,AP、BC间的电势差分别为UAP、UBC。则( )
A. EA<EB<EC B. φA<φB<φC
C. UAP=UBC D. UAP>UBC
6. 近年来,我国新能源汽车产业发展迅猛。一辆新能源汽车质量为m,在某次实验测试中,该汽车在足够长的平直公路上由静止开始启动,其速度v随时间t变化的关系如图所示,图中0~t1为直线且与曲线相切。已知该汽车的额定功率为P,运动过程中所受阻力大小恒定不变,t1时刻该汽车达到额定功率,t2时刻其速度恰好达到最大。图中t1、t2、v1、v2均为已知量,则下列说法正确的是( )
A. 0~t1内,该汽车的输出功率恒定 B. 该汽车受到的阻力大小为
C. 内,牵引力做功为 D. 无法计算出内汽车运动的位移
7. 在电场中把电荷量为2.0×10-9 C的正电荷从A点移到B点,静电力做功1.5×10-7 J,则A、B两点电势差为( )
A. 0.03 V B. 30 V C. 75 V D. 7.5 V
8. 某静电场中的电场线如图所示,带电粒子在电场中仅受电场力作用,从a点运动到b点,其运动轨迹如图中虚线所示,下列说法正确的是( )
A. 带电粒子受到的力是恒力
B. a处的电场强度小于b处的电场强度
C. 带电粒子在a处的动能大于在b处的动能
D. 带电粒子一定带正电荷
9. 简易儿童蹦极装置如图所示。活动开始前,先给小朋友绑上安全带,然后将弹性绳拉长后固定在小朋友身上,并通过其它力作用使小朋友停留在蹦床上。当撤去其它力后,小朋友被“发射”出去冲向高空,小朋友到达最高点后,返回经过点(点与固定绳两端的悬挂点在同一水平线上),然后下落到点时,弹性绳恰好为原长,最后继续下落至最低点。若小朋友可视为质点,并始终沿竖直方向运动,忽略弹性绳质量与空气阻力,则小朋友( )
A. 到过程加速度减小
B. 到过程一直减速
C. 到过程加速度先减小后增大
D. 在下落过程中机械能不断减小
10. 如图所示,空间存在水平向左的匀强电场,一带电量为的物块放在光滑绝缘水平面上,在恒力F作用下由静止开始从O点向右做匀加速直线运动,先经时间t力F做功90J,此后撤去力F,物块再经时间返回到出发点O,且回到出发点时的速度大小为v。设物块在O点的电势能为零,则( )
A. 撤去力F时物块的速度大小为 B. 物块向右滑动的最大距离为
C. 撤去力F时物块的动能为40J D. 撤去力F时物块的电势能为60J
二、多项选择题(共5个小题,每小题4分)
11. 发射地球同步卫星时,先将卫星发射到近地圆轨道1,然后点火,使其沿椭圆轨道2运行,最后再次点火,将卫星送入同步轨道3,轨道1、2相切于Q点,轨道2、3相切于P点(如图),则以下判断正确的是( )
A. 卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率
B. 卫星在轨道2经过Q点的速度大于它在轨道1经过Q点的速度
C. 卫星在轨道2经过Q点的加速度等于它在轨道1经过Q点的加速度
D. 卫星在轨道3上的周期小于它在轨道2上的周期
12. 如图所示,电荷量为的点电荷放在原本不带电、长度为的导体棒的左侧,点电荷在导体棒的中心轴线上距离棒左端处的位置,导体棒内达到静电平衡。已知点为导体棒的中心,静电力常量为,下列说法正确的是( )
A. 导体棒左端带正电,右端带负电
B. 导体棒上的感应电荷在O点处产生的电场强度大小为
C. 与导体棒左端间的电场为匀强电场
D. 将导体棒左端接地后再断开,最后移走点电荷,导体棒最终带负电
13. 在M、N两点放置等量异种点电荷如图所示,MN是两电荷的连线,HG是两电荷连线的中垂线,O是垂足。下列说法正确的是( )
A. OM中点的电场比ON中点的电场强
B. O点的电场与MN上各点相比是最弱的
C. 正电荷从O点移动到H点,电势能先增大后减小
D. 若将处换为+Q,由静止释放的电子从运动到电场力先做正功后做负功
14. 用试探电荷可以探测电场中场强和电势的分布情况。如图甲所示,两个被固定的点电荷Q1、Q2,连线的延长线上有a、b两点,Q1带正电。试探电荷+q仅受电场力作用,t=0时刻从b点沿着ba方向运动,t0时刻到达a点,其v—t图像如图乙所示,根据图像,下列判断正确的是( )
A. Q2带负电 B. 沿连线b到a电势先减小后增大
C. 场强为零的点在b点和a之间 D. a点电势比b点低
15. 在一水平向右匀速运动的长传送带的左端点,每隔相同的时间轻放上一个相同的工件.经测量,发现前面那些已经和传送带达到相同速度的工件之间的距离均为.已知传送带的速率恒为,工件与传送带间动摩擦因数为,工件质量为,重力加速度为,则下列说法正确的是
A. 工件在传送带上加速运动的时间一定等于
B. 传送带对每个工件做的功为
C. 每个工件与传送带间因摩擦而产生的热量一定等于
D. 传送带因传送每一个工件而多消耗的能量为
三、填空题(每空2分,共16分)
16. 某实验小组用如图甲所示的实验装置来完成“探究平抛运动的特点”的实验。
(1)为了减小空气阻力的影响,实验所用的小球应选小________(选填“钢”或“塑料”)球。
(2)关于该实验,下列说法正确的是________;
A. 应想办法尽量减小小球与轨道之间的摩擦
B. 每次应将小球从斜槽轨道上同一位置由静止释放
C. 为描出小球的运动轨迹,可以将所有的点用直线连接起来
(3)正确操作后,获得如图乙所示的坐标纸。已知、、为小球做平抛运动经过的三个位置,结合平抛运动规律可判断出点________(选填“是”或“不是”)小球做平抛运动轨迹上的一点。
(4)若图中背景方格的边长均为,重力加速度取,则小球平抛的初速度大小________(保留两位有效数字)。
17. 某同学用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验。
(1)安装打点计时器的过程中,应保持打点计时器限位孔在________(填“竖直”或“水平”)方向,减小纸带与限位孔摩擦。
(2)先接通电源,再释放重物,打出一条清晰的纸带,其中的一部分如图乙所示。在纸带上选取三个连续打出的点、、,测得它们到起始点的距离分别为、、。已知当地重力加速度为,打点计时器打点的周期为,重物的质量为。从打点到打点的过程中,重物的重力势能减少量________,动能增加量________。(用题中给定的物理量符号表示)
(3)若某次实验得到与,出现这一结果的原因可能是________。
A. 工作电压偏高
B. 存在空气阻力和摩擦力
C. 接通电源前释放了纸带
四、计算题(共34分)
18. 如图所示,一电荷量为的带正电小球A固定在绝缘柱上,另一质量为的带电小球B用轻质绝缘细线悬挂于点,(A、B均可视为点电荷,且A的电荷量大于B的电荷量)。当小球B与A相距为且处于同一水平线上时,细线与竖直方向的夹角为,已知静电力常量为,重力加速度为,求:
(1)小球B受到的库仑力的大小;
(2)小球B的电荷量;
(3)小球A、B连线中点处的电场强度的大小和方向。
19. 跳绳是一种健身运动。一位同学在原地跳绳过程中,离开地面后竖直方向的速率—时间图像如图所示。若已知跳绳者的质量,每次在空中运动的时间为,重力加速度,不计阻力,求该同学:
(1)上升过程离地的最大高度;
(2)每次起跳上升过程克服重力做的功;
(3)每次跳绳克服重力做功的平均功率。
20. 如图所示,是长为的水平粗糙轨道,点与一半径为的光滑圆轨道相切,整个空间有一水平向右的匀强电场。一带电量为、质量为的小物体从点由静止释放,经过点时对圆轨道的压力为其重力的2倍。物体与水平轨道的动摩擦因数,重力加速度为。
(1)求电场强度的大小;
(2)求物体在圆轨道上运动时的最大速率;
(3)若长度不变,圆轨道半径可以改变,为了保证物体能完全通过圆弧轨道,求圆轨道半径的大小需要满足的条件。
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