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1、 第 PAGE 76页(共 NUMPAGES 76页) 绝密启用前2014年普通高等学校招生全国统一考试(课标卷 = 2 * ROMAN II)理科综合能力测试(物理)(青海 西藏 甘肃 贵州 黑龙江 吉林 宁夏 内蒙古 新疆 云南 辽宁)第卷二、选择题:本题共8小题,每小题6分。在每小题给出的四个选项中,第1418题只有一项符合题目要求,第1921题有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。tvv1v2Ot1甲乙14甲乙两汽车在一平直公路上同向行驶。在t=0到t=t1的时间内,它们的v-t图像如图所示。在这段时间内A汽车甲的平均速度比乙大 B汽车乙的平均速度等
2、于 HYPERLINK /hfwq C甲乙两汽车的位移相同 D汽车甲的加速度大小逐渐减小,汽车乙的加速度大小逐渐增大【答案】A抽样得分率0.45【解析】由于图线与坐标轴所夹的面积表示物体的位移,在0-t1时间内,甲车的位移大于乙车,由可知,甲车的平均速度大于乙车,A正确, C错误;因为乙车做变减速运动故平均速度不等于 HYPERLINK /hfwq ,B错误;又图线的切线的斜率等于物体的加速度,则甲乙两车的加速度均逐渐减小,选项D错误。15取水平地面为重力势能零点。一物块从某一高度水平抛出,在抛出点其动能与重力势能恰好相等。不计空气阻力,该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角为A HYPERL
3、INK /hfwq B HYPERLINK /hfwq C D HYPERLINK /hfwq 【答案】 B 抽样得分率0.722【解析】设物体水平抛出的初速度为v0,抛出时的高度为h,则 HYPERLINK /hfwq ,故 HYPERLINK /hfwq 物体落地的竖直速度 HYPERLINK /hfwq ,则落地时速度方向与水平方向的夹角 HYPERLINK /hfwq ,则,选项B正确。16一物体静止在粗糙水平地面上,现用一大小为F1的水平拉力拉动物体,经过一段时间后其速度变为v,若将水平拉力的大小改为F2,物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v,对于上述两个过程,用、分别表示拉力
4、F1、F2所做的功,、分别表示前后两次克服摩擦力所做的功,则A, B HYPERLINK /hfwq ,C HYPERLINK /hfwq , HYPERLINK /hfwq D,【答案】C抽样得分率0.513【解析】由于物体两次受恒力作用做匀加速运动,由于时间相等,末速度之比为,则加速度之比为,位移之比为。而摩擦力不变,由得: HYPERLINK /hfwq ;由动能定理: HYPERLINK /hfwq , HYPERLINK /hfwq ,整理得: HYPERLINK /hfwq ,故 HYPERLINK /hfwq 。C正确。17如图,一质量为M的光滑大圆环,用一细轻杆固定在竖直平面内
5、;套在大环上质量为m的小环(可视为质点),从大环的最高处由静止滑下。重力加速度大小为g,当小环滑到大环的最低点时,大环对轻杆拉力的大小为Mg5mg BMg+mg CMg+5mg DMg+10mg【答案】 C抽样得分率0.645【解析】小圆环到达大圆环低端过程机械能守恒:,小圆环在最低点,根据牛顿第二定律可得: HYPERLINK /hfwq ;对大圆环,由平衡可得: HYPERLINK /hfwq ,解得 HYPERLINK /hfwq ,选项C正确。18假设地球可视为质量均匀分布的球体。已知地球表面重力加速度在两极的大小为g;在赤道的大小为g;地球自转的周期为T;引力常量为G,地球的密度为A
6、 HYPERLINK /hfwq B HYPERLINK /hfwq C. HYPERLINK /hfwq D HYPERLINK /hfwq 【答案】 B抽样得分率0.370【解析】地球表面的物体在两极万有引力等于重力: HYPERLINK /hfwq ,在地球的赤道上万有引力为重力和物体随地球自转所需向心力的合力: HYPERLINK /hfwq ,地球的质量: HYPERLINK /hfwq ,联立可得: HYPERLINK /hfwq ,选项B正确19关于静电场的电场强度和电势,下列说法正确的是电场强度的方向处处与等电势面垂直电场强度为零的地方,电势也为零随着电场强度的大小逐渐减小,电
7、势也逐渐降低任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向【答案】AD抽样得分率0.590【解析】由于电场线与等势面垂直,而电场强度的方向为电场线的方向,故电场强度的方向与等势面垂直, A正确;场强为零的地方电势不一定为零,如等量同种正电荷连线的中点处的场强为零,但电势大于零,B错误;场强大小与电场线的疏密有关,而沿着电场线的方向电势逐点降低,电场线的疏密与电场线的方向没有必然联系,C错误;任一点的电场强度方向总是和电场线方向一致,沿电场线的方向是电势降落最快的方向,D正确。硅微条径迹探测器永磁铁永磁铁20图为某磁谱仪部分构件的示意图。图中,永磁铁提供匀强磁场,硅微条径迹探测器可以探测粒子在其
8、中运动的轨迹。宇宙射线中有大量的电子、正电子和质子。当这些粒子从上部垂直进入磁场时,下列说法正确的是电子与正电子的偏转方向一定不同电子与正电子在磁场中运动轨迹的半径一定相同仅依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是正电子粒子的动能越大,它在磁场中运动轨迹的半径越小【答案】AC抽样得分率0.347【解析】由于电子和正电子带电性相反,若入射速度方向相同时,受力方向相反,则偏转方向一定相反, A正确;由于电子和正电子的入射速度大小来知,由 HYPERLINK /hfwq 得 HYPERLINK /hfwq 可知,运动半径不一定相同,B错误;虽然质子和正电子带电量及电性相同,但是两者的动量大小未知,无
9、法判断粒子是质子还是正电子, C正确;由 HYPERLINK /hfwq ,则 HYPERLINK /hfwq ,粒子的动能越大,它在磁场中运动轨迹的半径越大D错误。n1 n2abcdRA21如图,一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。原线圈通过一理想电流表 eq oac(,A)接正弦交流电源,一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端。假设该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大。用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd,则AUab:Ucd=n1:n2B增大负载电阻的阻值R,电流表的读数变小C负载电阻的阻值越小,cd间的电压Ucd越大D将二极管短路,电流
10、表的读数加倍【答案】BD抽样得分率0.266【解析】若变压器初级电压为Uab,则次级电压为;由于二级管的单向导电性使得cd间电压为,故,A错误;增大负载的阻值R,输出功率减小,则输入电流减小,即电流表的读数减小,B正确,cd间的电压由变压器的初级电压诀定,与负载电阻R的大小无关,C 错误;若二极管短路则,则次级电流会加倍,则初级电流也加倍, D正确。2014年普通高等学校招生全国统一考试(课标卷 = 2 * ROMAN II)理科综合能力测试(物理)第 = 2 * ROMAN II卷三、非选择题:包括必考题和选考题两部分。第22题第32题为必考题,每个试题考生都必须做答。第33题第40题为选做
11、题,考生根据要求做答。(一)必考题(共129分)22(6分)图(a)RxAAVVRx图(b)在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx约为200,电压表 eq oac(,V)的内阻的为2k,电流表 eq oac(,A)的内阻约为10,测量电路中电流表的连接表的连接方式如图(a)或图(b)所示,结果由公式 HYPERLINK /hfwq 计算得出,式中U与I分别为电压表和电流表的示数。若将图(a)和图(b)中电路图测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2,则_(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值,且测量值Rx1_(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值,测量值Rx2_(填“大于”、“等于”或“
12、小于”)真实值。【答案】Rx1 大于 小于 抽样得分率0.622【解析】由于 HYPERLINK /hfwq ,可认为是大电阻,采取电流表内接法测量更准确,即图a电路测量,Rx1更接近待测电阻真实值;图a电路测量由于电流表的分压使测量值大于真实值;图b电路测量由于电压表的分流使测量值小于真实值。23(9分) 抽样得分率0.310P1P0P2P3P4P5P60刻度尺图(a)某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系。实验装置如图(a)所示;一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处;通过旁边竖直
13、放置的刻度尺,可以读出指针的位置,P0指同0刻度。设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为x0; 挂有质量为0.100kg的砝码时,各指针的位置记为x。测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数,取重力加速度为9.80)。已知实验所用弹簧总圈数为60,整个弹簧的自由长度为11.88cm。P1P2P3P4P5P6x0(cm)2.044.066.068.0510.0312.01x(cm)2.645.267.8110.3012.9315.41n102030405060k(N/m)163 = 1 * GB3 56.043.633.828.81/k(m / N)0.0061 = 2 * GB3 0.
14、01790.02290.02960.0347(1)将表中数据补充完整: = 1 * GB3 , = 2 * GB3 。(2)以n为横坐标,1/k为纵坐标,在图(b)给出的坐标纸上画出1/k-n图像。0102030405060n0.010.020.030.041/k(m/N)图(b)(3)图(b)中画出的直线可以近似认为通过原点,若从试验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧,该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系表达式为k= N/m;该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的关系表达式为k= N/m【答案】(1)81.7 0.0122 (2)如图所示 (3) HYPERLINK /hfwq (N
15、/m) (在 HYPERLINK /hfwq 之间均可) HYPERLINK /hfwq (在 HYPERLINK /hfwq 之间均可) 【解析】(1) HYPERLINK /hfwq ,故 HYPERLINK /hfwq (2)如图所示0102030405060n0.010.020.030.041/k(m/N) (3)由图线可得其斜率为: 故直线满足即 HYPERLINK /hfwq (N/m) (在 HYPERLINK /hfwq 之间均可) 由于60匝弹簧总长度为11.88cm;则n匝弹簧的为l0满足代入 HYPERLINK /hfwq 得:(在 HYPERLINK /hfwq 之间均
16、可)24(13分)2030405060708090100150200250300350400v/(ms-1)t/s2012年10月,奥地利极限运动员菲利克斯鲍姆加特纳乘气球升至约39km的高空后跳下,经过4分20秒到达距地面约1.5km高度处,打开降落伞并成功落地,打破了跳伞运动的多项世界纪录,取重力加速度的大小(1)忽略空气阻力,求该运动员从静止开始下落到1.5km高度处所需要的时间及其在此处速度的大小;(2)实际上物体在空气中运动时会受到空气阻力,高速运动受阻力大小可近似表示为,其中为速率,k为阻力系数,其数值与物体的形状,横截面积及空气密度有关。已知该运动员在某段时间内高速下落的图象如图
17、所示,着陆过程中,运动员和所携装备的总质量,试估算该运动员在达到最大速度时所受阻力的阻力系数(结果保留1位有效数字)。【答案】(1)87s 8.7102m/s (2)0.008kg/m 抽样得分率0.432【解析】(1)设运动员从开始自由下落至1.5km高度处的时间为t ,下落距离为h,在1.5km高度处的速度大小为v,由运动学公式有: 且 联立解得:t=87s v=8.7102m/s (2)运动员在达到最大速度vm时,加速度为零,由牛顿第二定律有: 由题图可读出 代入得:k=0.008kg/m25(19分)OABCD半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内,一长为r,质量为m且质量
18、分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面,BA的延长线通过圆导轨中心O,装置的俯视图如图所示,整个装置位于一匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,方向竖直向下,在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻(图中未画出)。直导体棒在水平外力作用下以角速度绕O逆时针匀速转动,在转动过程中始终与导轨保持良好接触。设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为,导体棒和导轨的电阻均可忽略。重力加速度大小为求(1)通过电阻的感应电流的方向和大小;(2)外力的功率。【答案】(1)C端流向D端 HYPERLINK /hfwq (2) HYPERLINK /hfwq 抽样得分率0.236【解析】(1)在t时间内,导体棒
19、扫过的面积为: HYPERLINK /hfwq = 1 * GB3 根据法拉第电磁感应定律,导体棒产生的感应电动势大小为: HYPERLINK /hfwq = 2 * GB3 根据右手定则,感应电流的方向是从B端流向A端,因此流过导体又的电流方向是从C端流向D端;由欧姆定律流过导体又的电流满足: HYPERLINK /hfwq = 3 * GB3 联立 = 1 * GB3 = 2 * GB3 = 3 * GB3 可得: HYPERLINK /hfwq = 4 * GB3 (2)在竖直方向有: HYPERLINK /hfwq = 5 * GB3 式中,由于质量分布均匀,内外圆导轨对导体棒的正压力
20、相等,其值为FN,两导轨对运动的导体棒的滑动摩擦力均为: HYPERLINK /hfwq = 6 * GB3 在t时间内,导体棒在内外圆导轨上扫过的弧长分别为: = 7 * GB3 = 8 * GB3 克服摩擦力做的总功为: = 9 * GB3 在t时间内,消耗在电阻R上的功为: eq oac(,10)根据能量转化和守恒定律,外力在t时间内做的功为 HYPERLINK /hfwq eq oac(,11)外力的功率为: HYPERLINK /hfwq eq oac(,12)由至 eq oac(,12)式可得: HYPERLINK /hfwq eq oac(,13)(二)选考题:共45分。请考生从
21、给出的3道物理题,3道化学题,2道生物题中每科任选一题做答,并用2B铅笔在答题卡上把所选题目的题号涂黑。注意所做题目的题号必须与所涂题目的题号一致,在答题卡选答区域指定位置答题,如果多做,则每学科按所做的第一题计分。33物理选修3-3(15分)大题抽样难度0.396 (1) ( 5分)下列说法正确的是 。(填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分,每选错1个扣3分,最低得分为0分) A悬浮在水中的花粉的布期运动反映了花粉分子的热运动 B空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果C彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点 D高原地区水的沸点较低,这是高原地区温度
22、较低的缘故 E干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,这是湿泡外纱布中水蒸发吸热的结果【答案】BCE【解析】悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了水分子的无规则热运动,A错误;空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果,B正确;彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点,C正确;高原地区水的沸点较低,是由于高原地区气压低,故水的沸点也较低,D错误;干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,是由于湿泡外纱布中水蒸发吸收热量,使湿泡的温度降低的缘故,E正确。ABab (2) ( 10分)如图,两气缸A、B粗细均匀、等高且内壁光滑。其下部由体积可忽略的细管连通;A的直径是B的2倍,
23、A上端封闭,B上端与大气连通;两气缸除A顶部导热外,其余部分均绝热。两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b,活塞下方充有氮气,活塞a上方充有氧气。当大气压为P0,外界和气缸内气体温度均为7且平衡时,活塞a离气缸顶的距离是气缸高度的,活塞b在气缸正中间。 ( = 1 * roman i)现通过电阻丝缓慢加热氮气,当活塞b恰好升至顶部时,求氮气的温度; ( = 2 * roman ii)继续缓慢加热,使活塞a上升,当活塞a上升的距离是气缸高度的 HYPERLINK /hfwq 时,求氧气的压强。【答案】( = 1 * roman i)320K ( = 2 * roman ii)4P0/3【解析
24、】( = 1 * roman i)活塞b升至顶部的过程中,活塞a不动,活塞ab下方的氮气经历等压过程,设气缸A的容积为V0,氮气初始状态的体积为Vl,温度为T1,末态体积V2,温度为T2,按题意,气缸B的容积为V0/4,由题给数据及盖吕萨克定律有: HYPERLINK /hfwq = 1 * GB3 且 HYPERLINK /hfwq = 2 * GB3 HYPERLINK /hfwq = 3 * GB3 由式及所给的数据可得: T2320K ( = 2 * roman ii)活塞b升至顶部后,由于继续缓慢加热,活塞a开始向上移动,直至活塞上升的距离是气缸高度的1/16时,活塞a上方的氮气经历
25、等温过程,设氮气初始状态的体积为 HYPERLINK /hfwq ,压强为 HYPERLINK /hfwq ;末态体积为,压强为,由所给数据及玻意耳定律可得 HYPERLINK /hfwq = 5 * GB3 HYPERLINK /hfwq = 6 * GB3 由 = 6 * GB3 式可得: HYPERLINK /hfwq = 7 * GB3 34物理选修3-4(15分)大题抽样难度0.374 (1)(5分)图(a)为一列简谐横波在t=0.10s时的波形图,P是平衡位置在x=1.0m处的质点,Q是平衡位置在x=4.0m处的质点;图(b)为质点Q的振动图形。下列说法正确的是 。(填正确答案标号
26、。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分,每选错1个扣3分,最低得分为0分)x/my/cmO10-10t/sy/cmO10-1048120.10.20.3PQ图(a)图(b)A在t=0.10s时,质点Q向y轴正方向运动 B在t=0.25s时,质点P的加速度方向与y轴正方向相问 C从t=0. 10s到t =0. 25s,该波沿x轴负方向传播了6m D从t=0. 10s到t =0. 25s,质点P通过的路程为30cm E质点Q简谐运动的表达式为 HYPERLINK /hfwq (国际单位制)【答案】BCE【解析】由Q点的振动图线可知,t=0.10s时质点Q向y轴负方向振动,A错误;由波的图
27、像可知,波向左传播,波的周期为T =0.2s,t=0.10s时质点P向上振动,经过0.15s=3T/4时,即在t = 0.25s时,质点振动到x轴下方位置,且速度方向向上,加速度方向也沿y轴正向,B正确;波速 HYPERLINK /hfwq ,故从t = 0.10s到t = 0.25s,该波沿x负方间传播的距离为:, C 正确;由于P点不是在波峰或波谷或者平衡位置,故从t = 0.10s到t=0.25的3/4周期内,通过的路程不等于3A = 30cm,选项D错误;质点Q做简谐振动的表达式为: HYPERLINK /hfwq (国际单位),选项E正确。(2) ( 10分)一厚度为h的大平板玻璃水
28、平放置,共下表面贴有一半径为r的圆形发光面。在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片,圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直钱上。已知圆纸片恰好能完全遮档住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射),求平板玻璃的折射率。【答案】 HYPERLINK /hfwq hABO2rLR【解析】如图,考虑从圆形发光面边缘的A点发出的一条光线,假设它斜射到玻璃上表面的A点折射,根据折射定律有:式中, n是玻璃的折射率,是入射角,是折射角现假设A恰好在纸片边缘,由题意,在A刚好发生全反射,故 HYPERLINK /hfwq 设线段在玻璃上表面的投影长为L,由几何关系有: HYPERLINK /hfwq 由题意纸片的半径应
29、为R=Lr联立以上各式可得: HYPERLINK /hfwq 35物理选修3-5(15分)大题抽样难度0.336(1) ( 5分)在人类对微观世界进行探索的过程中,科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是 。(填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分,每选错1个扣3分,最低得分为0分) A密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值 B贝克勒尔通过对天然放射现象的研究,发现了原子中存在原子核 C居里夫妇从沥青铀矿中分离出钋(Po)和镭(Ra)两种新元素 D卢瑟福通过粒子散射实验证实了原子核内部存在质子 E汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中的偏转实验,发现了阴极射线是
30、由带负电的粒子组成的,并测出了该粒子的比荷【答案】 ACE 【解析】 密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值为1.610-19C,A正确;贝克勒尔通过对天然放射性研究发现了中子, B错误;居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素,C正确;卢瑟福通过粒子散射实验,得出了原子的核式结构理论, D错误;汤姆逊通过对阴极射线在电场及在磁场中偏转的实验,发现了阴极射线是由带负电的粒子组成,并测定了粒子的比荷,E正确。图(a)气垫导轨光电门遮光片纸带AB(2)(10分)现利用图(a)所示装置验证动量守恒定律。在图(a)中,气垫导轨上有A、B两个滑块,滑块A右侧带有一弹簧片,左侧与打点计
31、时器(图中未画出)的纸带相连;滑块B左侧也带有一弹簧片,上面固定一遮光片,光电计数器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间。实验测得滑块A的质量m1=0.301kg,滑块B的质量m2=0.108kg,遮光片的宽度d=1.00cm;打点计时器所用交流电的频率f=50.0Hz。将光电门固定在滑块B的右侧,启动打点计时器,给滑块A一向右的初速度,使它与B相碰。碰后光电计数器显示的时间为tB=3.500ms,碰撞前后打出的纸带如图(b)所示。1.91图(b)(cm)1.921.931.943.254.004.024.034.05若实验允许的相对误差绝对值( HYPERLINK /hfwq )最大
32、为5%,本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律?写出运算过程。【答案】【解析】按定义,物体运动的瞬时速度大小v为: HYPERLINK /hfwq 式中x为物块在很短的时间t内的位移,设纸带上打出相邻两点的时间间隔为tA,则 tA=1/f=0.02s tA可视为很短 设在A碰撞前后瞬时速度大小分别为v0和v1 由图(b)所给数据可得:v0=2.00m/s v1=0.790m/s 设B碰撞后瞬时速度大小为v2 HYPERLINK /hfwq 设两滑块在碰撞前后的动量分别为P和,则 HYPERLINK /hfwq 两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为 HYPERLINK /hfwq 联立各式
33、代入数据得: HYPERLINK /hfwq 因此,本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律。高中物理解题方法专题指导方法专题一:图像法一、方法简介 图像法是根据题意把抽像复杂的物理过程有针对性地表示成物理图像,将物理量间的代数关系转变为几何关系,运用图像直观、形像、简明的特点,来分析解决物理问题,由此达到化难为易、化繁为简的目的 高中物理学习中涉及大量的图像问题,运用图像解题是一种重要的解题方法在运用图像解题的过程中,如果能分析有关图像所表达的物理意义,抓住图像的斜率、截距、交点、面积、临界点等几个要点,常常就可以方便、简明、快捷地解题 二、典型应用1把握图像斜率的物理意义 在v-t图像中
34、斜率表示物体运动的加速度,在s-t图像中斜率表示物体运动的速度,在U-I图像中斜率表示电学元件的电阻,不同的物理图像斜率的物理意义不同2抓住截距的隐含条件 图像中图线与纵、横轴的截距是另一个值得关注的地方,常常是题目中的隐含条件例1、在测电池的电动势和内电阻的实验中,根据得出的一组数据作出U-I图像,如图所示,由图像得出电池的电动势E=_ V,内电阻r=_ . 3挖掘交点的潜在含意 一般物理图像的交点都有潜在的物理含意,解题中往往又是一个重要的条件,需要我们多加关注如:两个物体的位移图像的交点表示两个物体“相遇”例2、A、B两汽车站相距60 km,从A站每隔10 min向B站开出一辆汽车,行驶
35、速度为60 kmh(1)如果在A站第一辆汽车开出时,B站也有一辆汽车以同样大小的速度开往A站,问B站汽车在行驶途中能遇到几辆从A站开出的汽车?(2)如果B站汽车与A站另一辆汽车同时开出,要使B站汽车在途中遇到从A站开出的车数最多,那么B站汽车至少应在A站第一辆车开出多长时间后出发(即应与A站第几辆车同时开出)?最多在途中能遇到几辆车?(3)如果B站汽车与A站汽车不同时开出,那么B站汽车在行驶途中又最多能遇到几辆车?例3、 如图是额定电压为100伏的灯泡由实验得到的伏安特曲线,则此灯泡的额定功率为多大?若将规格是“100 v、100 W”的定值电阻与此灯泡串联接在100 v的电压上,设定值电阻的
36、阻值不随温度而变化,则此灯泡消耗的实际功率为多大? 4明确面积的物理意义 利用图像的面积所代表的物理意义解题,往往带有一定的综合性,常和斜率的物理意义结合起来,其中v一t图像中图线下的面积代表质点运动的位移是最基本也是运用得最多的例4、在光滑的水平面上有一静止的物体,现以水平恒力甲推这一物体,作用一段时间后,换成相反方向的水平恒力乙推这一物体当恒力乙作用时间与恒力甲作用时间相同时,物体恰好回到原处,此时物体的动能为32 J则在整个过程中,恒力甲做功等于多少?恒力乙做功等于多少? 5寻找图中的临界条件物理问题常涉及到许多临界状态,其临界条件常反映在图中,寻找图中的临界条件,可以使物理情景变得清晰
37、例5、从地面上以初速度2v0竖直上抛一物体A,相隔t时间后又以初速度v0从地面上竖直上抛另一物体B,要使A、B能在空中相遇,则t应满足什么条件? 6把握图像的物理意义 例6、如图所示,一宽40 cm的匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向里一边长为20 cm的正方形导线框位于纸面内,以垂直于磁场边界的恒定速度v=20 cms通过磁场区域,在运动过程中,线框有一边始终与磁场区域的边界平行取它刚进入磁场的时刻t=0,在下列图线中,正确反映感应电流随时问变化规律的是( )三、针对训练( )1汽车甲沿着平直的公路以速度v0做匀速直线运动当它路过某处的同时,该处有一辆汽车乙开始做初速为零的匀加速运动去追赶甲车
38、根据上述的已知条件 A可求出乙车追上甲车时乙车的速度 B可求出乙车追上甲车时乙车所走的路程 C可求出乙车从开始起动到追上甲车时所用的时间 D不能求出上述三者中任何一个( )2在有空气阻力的情况下,以初速v1竖直上抛一个物体,经过时间t1,到达最高点又经过时间t2,物体由最高点落回到抛出点,这时物体的速度为v2,则 Av2=v1, t2=t1 Bv2v1, t2t1 Cv2t1 Dv2v1, t2t1( )3、一颗速度较大的子弹,水平击穿原来静止在光滑的水平面上的木块,设木块对子弹的阻力恒定,则子弹入射速度增大时,下列说法正确的是A、木块获得的动能变大 B、木块获得的动能变小C、子弹穿过木块的时
39、间变长 D、子弹穿过木块的时间不变4、一火车沿直线轨道从静止发出由A地驶向B地,并停止在B地A、B两地相距s,火车做加速运动时,其加速度最大为a1,做减速运动时,其加速度的绝对值最大为a2,由此可以判断出该火车由A到B所需的最短时间为_.5、一质点沿x轴做直线运动,其中v随时间t的变化如图(a)所示,设t=0时,质点位于坐标原点O处试根据v-t图分别在(b)及图(c)中尽可能准确地画出: (1)表示质点运动的加速度a随时间t变化关系的a-t图; (2)表示质点运动的位移x随时间t变化关系的x-t图 6、物体从某一高度由静止开始滑下,第一次经光滑斜面滑至底端时间为t1,第二次经过光滑曲面ACD滑
40、至底端时间为t2,如图所示,设两次通过的路程相等,试比较t1与t2的大小关系 7、两光滑斜面高度相等,乙斜面的总长度和甲斜面的总长度相等,只是由两部分接成,如图所示将两个相同的小球从斜面的顶端同时释放,不计在接头处的能量损失,问哪个先滑到底端? 8、A、B两点相距s,将s平分为n等份今让一物体(可视为质点)从A点由静止开始向B做加速运动,物体通过第一等份时的加速度为a,以后每过一个等分点,加速度都增加a/n,试求该物体到达B点的速度 9、质量m=1 kg的物体A开始时静止在光滑水平地面上,在第1,3,5奇数秒内,给A施加同向的2 N的水平推力F,在2,4,6偶数秒内,不给施加力的作用,问经多少
41、时间,A可完成s=100 m的位移 10、一只老鼠从老鼠洞沿直线爬出,已知爬出速度v的大小与距洞口的距离s成反比,当老鼠到达洞口的距离s1=1m的A点时,速度大小为v1=20cm/s,当老鼠到达洞口的距离s2=2m的A点时,速度大小为v2为多少?老鼠从A点到达B点所用的时间t为多少?例题解析:例1.【解析】 电源的U-I图像是经常碰到的,由图线与纵轴的截距容易得出电动势E=1.5 V,图线与横轴的截距06 A是路端电压为080伏特时的电流,(学生在这里常犯的错误是把图线与横轴的截距06 A当作短路电流,而得出r=E/I短=2.5 的错误结论)故电源的内阻为:r=U/I=1.2.例2.【解析】
42、依题意在同一坐标系中作出分别从A、B站由不同时刻开出的汽车做匀速运动的s一t图像,如图所示 从图中可一目了然地看出:(1)当B站汽车与A站第一辆汽车同时相向开出时,B站汽车的s一t图线CD与A站汽车的s-t图线有6个交点(不包括在t轴上的交点),这表明B站汽车在途中(不包括在站上)能遇到6辆从A站开出的汽车(2)要使B站汽车在途中遇到的车最多,它至少应在A站第一辆车开出50 min后出发,即应与A站第6辆车同时开出此时对应B站汽车的st图线MN与A站汽车的s一t图线共有11个交点(不包括t轴上的交点),所以B站汽车在途中(不包括在站上)最多能遇到1l辆从A站开出的车(3)如果B站汽车与A站汽车
43、不同时开出,则B站汽车的s-t图线(如图中的直线PQ)与A站汽车的s-t图线最多可有12个交点,所以B站汽车在途中最多能遇到12辆车例3. 【解析】 由图线可知:当U=100 V, I=0.32 A, P=UI=1000.32=32 W;定值电阻的阻值R=100 由UL+UR=100 V,得:UL+100I=100 V, I=作该方程的图线(如图乙中直线),它跟原图线的交点的坐标为:I1=0.29 A,UL1=7l V;此交点就是灯泡的工作点,故灯泡消耗的实际功率:PL1=I1UL120W. 例4. 【解析】这是一道较好的力学综合题,涉及运动、力、功能关系的问题粗看物理情景并不复杂,但题意直接
44、给的条件不多,只能深挖题中隐含的条件下图表达出了整个物理过程,可以从牛顿运动定律、运动学、图像等多个角度解出,应用图像方法,简单、直观 作出速度一时间图像(如图a所示),位移为速度图线与时间轴所夹的面积,依题意,总位移为零,即0AE的面积与EBC面积相等,由几何知识可知ADC的面积与ADB面积相等,故0AB的面积与DCB面积相等(如图b所示)即:(v12t0)= v2t0解得:v2=2v1由题意知, mv22=32J,故 mv12=8J,根据动能定理有 W1= mv12=8J, W2= m(v22-v12)=24J例5.【解析】在同一坐标系中作两物体做竖直上抛运动的s-t图像,如图要A、B在空
45、中相遇,必须使两者相对于抛出点的位移相等,即要求A、B图线必须相交,据此可从图中很快看出:物体B最早抛出时的临界情形是物体B落地时恰好与A相遇;物体B最迟抛出时的临界情形是物体B抛出时恰好与A相遇故要使A、B能在空中相遇,t应满足的条件为:2v0/gtt27乙图中小球先到底端8.vB=913.64 s 10. 10 cm/s ; 7.5s方法二:等效法一方法介绍 等效法是科学研究中常用的思维方法之一,它是从事物的等同效果这一基本点出发的,它可以把复杂的物理现象、物理过程转化为较为简单的物理现象、物理过程来进行研究和处理,其目的是通过转换思维活动的作用对象来降低思维活动的难度,它也是物理学研究的
46、一种重要方法 用等效法研究问题时,并非指事物的各个方面效果都相同,而是强调某一方面的效果因此一定要明确不同事物在什么条件、什么范围、什么方面等效在中学物理中,我们通常可以把所遇到的等效分为:物理量等效、物理过程等效、物理模型等效等二典例分析 1物理量等效 在高中物理中,小到等效劲度系数、合力与分力、合速度与分速度、总电阻与分电阻等;大到等效势能、等效场、矢量的合成与分解等,都涉及到物理量的等效如果能将物理量等效观点应用到具体问题中去,可以使我们对物理问题的分析和解答变得更为简捷例l如图所示,ABCD为表示竖立放在场强为E=104V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道,其中轨道的BCD部分是半径为
47、R的半圆环,轨道的水平部分与半圆环相切A为水平轨道的一点,而且把一质量m=100g、带电q=104C的小球,放在水平轨道的A点上面由静止开始被释放后,在轨道的内侧运动。(g=10m/s2)求: (1)它到达C点时的速度是多大? (2)它到达C点时对轨道压力是多大? (3)小球所能获得的最大动能是多少?2物理过程等效 对于有些复杂的物理过程,我们可以用一种或几种简单的物理过程来替代,这样能够简化、转换、分解复杂问题,能够更加明确研究对象的物理本质,以利于问题的顺利解决 高中物理中我们经常遇到此类问题,如运动学中的逆向思维、电荷在电场和磁场中的匀速圆周运动、平均值和有效值等例2如图所示,在竖直平面
48、内,放置一个半径R很大的圆形光滑轨道,0为其最低点在0点附近P处放一质量为m的滑块,求由静止开始滑至0点时所需的最短时间 例3矩形裸导线框长边的长度为2l,短边的长度为l,在两个短边上均接有阻值为R的电阻,其余部分电阻均不计导线框的位置如图所示,线框内的磁场方向及分布情况如图,大小为一电阻为R的光滑导体棒AB与短边平行且与长边始终接触良好起初导体棒处于x=0处,从t=0时刻起,导体棒AB在沿x方向的外力F的作用下做速度为v的匀速运动.试求:(1)导体棒AB从x=0运动到x=2l的过程中外力F随时间t变化的规律;(2)导体棒AB从x=0运动到x=2l的过程中整个回路产生的热量FABOxyRR2l
49、v3物理模型等效物理模型等效在物理学习中应用十分广泛,特别是力学中的很多模型可以直接应用到电磁学中去,如卫星模型、人船模型、子弹射木块模型、碰撞模型、弹簧振子模型等实际上,我们在学习新知识时,经常将新的问题与熟知的物理模型进行等效处理例4如图所示,R1、R2、R3为定值电阻,但阻值未知,Rx为电阻箱当Rx为Rx1=10 时,通过它的电流Ix1=l A;当Rx为Rx2=18 时,通过它的电流Ix2=0.6A则当Ix3=0.l A时,求电阻Rx3例5如图所示,倾角为=300,宽度L=1 m的足够长的U形平行光滑金属导轨固定在磁感应强度B=1 T、范围足够大的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面斜向上,
50、用平行于导轨且功率恒为6 w的牵引力牵引一根质量m=0.2 kg,电阻R=1 放在导轨上的金属棒ab由静止沿导轨向上移动,当金属棒ab移动2.8 m时获得稳定速度,在此过程中金属棒产生的热量为5.8 J(不计导轨电阻及一切摩擦,g取10 ms2),求: (1)金属棒达到的稳定速度是多大? (2)金属棒从静止达到稳定速度所需时间是多少?三强化训练 ( ) 1 如图所示,一面积为S的单匝矩形线圈处于一个交变的磁场中,磁感应强度的变化规律为。下列说法不正确的是A、线框中会产生方向不断变化的交变电流B、在时刻,线框中感应电流将达到最大值C、对应磁感应强度BB0的时刻,线框中感应电流也一定为零D、若只增
51、大磁场交变频率,则线框中感应电流的频率也将同倍数增加,但有效值不变 ( ) 2如图所示电路中,电表均为理想的,电源电动势E恒定,内阻r=1,定值电阻R3=5。当电键K断开与闭合时,ab段电路消耗的电功率相等。则以下说法中正确的是A电阻R1、R2可能分别为4、5B电阻R1、R2可能分别为3、6C电键K断开时电压表的示数一定大于K闭合时的示数D电键K断开与闭合时,电压表的示数变化量大小与电流 表的示数变化量大小之比一定等于6 ( ) 3 一个边长为6 cm的正方形金属线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场垂直,电阻为036。磁感应强度B随时间t的变化关系如图3.2.3所示,则线框中感应电流的有效值为A
52、10-5A B10-5A C(/2) 10-5A D(3/2) 10-5A ( ) 4如图所示,DC是水平面,AB是斜面。初速为V0的物体从D点出发沿DBA滑到顶点A时速度刚好为零。如果斜面改为AC,让该物体从D点出发沿DCA滑到点A点且速度刚好为零,则物体具有的初速度(已知物体与路面的动摩擦因数处处相同且不为零。)A.大于V0 B.等于V0 C.小于V0 D.处决于斜面的倾角 ( ) 5如图所示,两块同样的玻璃直角三棱镜ABC,两者的AC面是平行放置的,在它们之间是均匀的未知透明介质,一单色细光束O垂直于AB面人射,在图示的出射光线中A.1、2、3(彼此平行)中的任一条都有可能 B.4、5、
53、6(彼此平行)中的任一条都有可能 C.7、8、9(彼此平行)中的任一条都有可能 D.只能是4、6中的某一条 ( )6在如图所示电路中,A、B是两个完全相同的灯泡,两灯的阻值与电阻R的阻值相同,与A并联的电学元件M可能是电容器C,也可能是自感系数很大的而电阻可以忽略的线圈L,当开关S闭合瞬间,A、B两灯中的电流IA、IB与M的关系是 A若M是电容器C,则IAIB C若M是线圈L,则IA IB ( ) 7如图所示,在平行于水平地面的有理想边界的匀强磁场上方,有三个大小相同的正方形线框,线框平面与磁场方向垂直。三个线框是用相同的金属材料制成的,A线框有一个缺口,B、C线框都闭合,但B线框导线的横截面
54、积比C线框大现将三个线框从同一高度由静止开始同时释放,下列关于它们落地时间的说法正确的是 A三个线框同时落地 B三个线框中,A线框最早落地 C. B线框在C线框之后落地 DB线框和C线框在A线框之后同时落地( )8如右图所示,充电后的平行板电容器竖直放置,板间一带正电的绝缘球用绝缘细线悬挂于A板上端,若将小球和细线拉至水平位置,由静止释放后小球将向下摆动直至与A板发生碰撞,此过程细线始终处于伸直状态,则此过程中A小球电势能一直增加 B小球的动能一直增大C小球受细线的拉力一直在增大 D小球运动的向心加速度先增大后减小9在光滑水平面上的O点系一长为l的绝缘细线,线的一端系一质量为m,带电量为q的小
55、球。当沿细线方向加上场强为E的匀强电场后,小球处于平衡状态。现给小球一垂直于细线的初速度v0,使小球在水平面上开始运动。若v很小,则小球第一次回到平衡位置所需时间为_。10如图,带电量为+q的点电荷与均匀带电薄板相距为2d,点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心若图中a点处的电场强度为零,根据对称性,带电薄板在图中b点处产生的电场强度大小为,方向(静电力恒量为k)11如图所示,电阻R1=R2=8,R3=4,R4=0.5,电源电势E=0.5 V,内电阻r=0.5 ,求安培表A1和A2的示数各为多少?13一条长为L的细线上端固定在O点,下端系一个质量为m的小球,将它置于一个很大的匀强电场中,电场强
56、度为E,方向水平向右,已知小球在B点时平衡,细线与竖直线的夹角为,如图所示,求: (1)当悬线与竖直方向的夹角为多大时,才能使小球由静止释放后,细线到竖直位置时,小球速度恰好为零? (2)当细线与竖直方向成角时,至少要给小球一个多大的冲量,才能使小球在图示的竖直平面内做完整的圆周运动?例题解析:例1.【解析】(1)、(2)设:小球在C点的速度大小是Vc,对轨道的压力大小为NC,则对于小球由AC的过程中,应用动能定律列出:在C点的圆轨道径向应用牛顿第二定律,有:解得:(3)mg=qE=1N 合场的方向垂直于B、C点的连线BC 合场势能最低的点在BC 的中点D如图:小球的最大能动EKM: 例2【解
57、析】滑块做复杂的变速曲线运动,故用牛顿定律、动量定理等方法都难以求解,但我们通过仔细的分析发现,滑块的受力、运动特征与单摆相同,因此滑块的运动可等效为单摆的运动,这样,我们便可迅速地求出滑块从P点到0点的最短时间为 由此可知,等效法是在效果相同的条件下,将复杂的状态或运动过程合理地转化成简单的状态或过程的一种思维方法例3【解析】(1)在t时刻AB棒的坐标为 1分感应电动势 1分回路总电阻 1分回路感应电流 2分棒匀速运动时有F=F安=Bil解得: 2分(2)导体棒AB在切割磁感线的过程中产生半个周期的正弦交流电感应电动势的有效值为 2分回路产生的电热 1分通电时间 1分联立解得 2分例4【解析
58、】 电源电动势E、内电阻r、电阻Rl、R2、R3均未知,按题目给的电路模型列式求解,显然方程数少于未知量数,于是可采取变换电路结构的方法 将图所示的虚线框内电路看成新的电源,则等效电路如右图所示,电源的电动势为E,内电阻为r根据电学知识,新电路不改变Rx和Ix的对应关系,有例5【解析】此题只要将汽车以恒定功率运动的模型,用于电磁感应现象中,将思维转换过来,问题就不难求解 (1)金属棒在功率恒定的牵引力作用下沿导轨向上运动,金属棒切割磁感线产生感应电动势,回路中有感应电流,ab棒受安培力方向沿导轨向下,由P=Fv可知,随着棒速度增加,牵引力将减小,安培力增大,棒的加速度减小,稳定时有:牵引力等于
59、安培力和棒重力沿导轨向下的分力之和,在导轨平面内,有 强化训练参考答案:1. D2. ACD3.析与解:交流电的有效值是利用与直流电有相同的热效应来定义的:Q=I2Rt。 因此我们只要按图算出在一个周期内,两段时间内的热量的平均值,再开平就可以了。由图与题目条件可知,线框的感应电动势在前3s为7.210-6V,感应电流为210-5A;后2s内的感应电流为310-5A,在一个周期5s内,电流平方的平均值为(12+18)A2/5,开平方即得电流的有效值等于10-5A,答案为B。4.析与解:我们在平时练习中已经做过这样的题目,如果物体与(水平与倾斜)路面的动摩擦因数处处相同且不为零,则物体从D点出发
60、先后经过平面与斜面到A达点的全过程中克服摩擦力所做的功,都等于物体从D点出发直接到达O点克服摩擦力所做的功,因此本题答案选B。5.析与解:在两块玻璃直角三棱镜之间的未知透明介质可以视为另一种玻璃材料制作的平行玻璃砖,细光束O通过第一块玻璃直角三棱镜过程中仍垂直于AB面,而光线通过上述平行玻璃砖会发生平行侧移,因此光束通过第二块玻璃直角三棱镜仍垂直于AB面,所以最后的出射光线也与AB面垂直,即可能是4、5、6光线,选B。 6.AD 7.BD 8 9,水平向左(或垂直薄板向左)10.(1)b (2)电流表A示数仍为I,读出此时电阻箱读数R1 (3)R1 (4)开关 S先接“1”时: 开关S接“2”
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