
7.【詳解】
A.物塊在緩慢移動過程中,以小環(huán)O為對象,由于小環(huán)O兩側(cè)輕繩1的張力大小總是相等,則小環(huán)O兩側(cè)輕繩1的張力合力沿平分線上,根據(jù)受力平衡可知,輕繩2的延長線始終平分,故A錯誤;
B.施加拉力F前,以小環(huán)O為對象,受到輕繩2的拉力等于物塊P的重力,豎直方向根據(jù)受力平衡可得: 解得輕繩1的張力大小為:故B錯誤;
C.物塊在緩慢移動過程中,由于M、N之間的輕繩1長度不變,根據(jù)數(shù)學知識可知,小環(huán)O的運動軌跡為橢圓,M、N為橢圓的兩個焦點;當輕繩2與連線方向垂直時,小環(huán)O剛好位于橢圓的短軸頂點上,根據(jù)橢圓知識可知此時最大,則此過程逐漸增大,以小環(huán)O為對象,根據(jù)受力平衡可得: 可得:
可知此過程經(jīng)繩1的張力一直增大, 故C正確;
D.物塊在緩慢移動過程中,由拉冪定理得F越來越大,故選C。
10.【詳解】
A.剛開始時線框相對于磁場的速度最大,此時感應電動勢最大,ab、cd均切割磁感線,產(chǎn)生感應電動勢方向相同,則總電動勢為,因線框電阻為R,則ad部分電阻為 eq \f(R,6) ,則b、c兩點間的電壓的最大值為 eq Ebc=\f(E總,6)=\f(BLv0,3) ,A正確;
B.磁場向右運動,相當于線框切割磁感線,ab、cd所處的磁場區(qū)域會不斷發(fā)生變化,結(jié)合右手定則可分析出金屬框中電流方向并不是不變的,B錯誤;
CD.設玩具車最大速度為v,則相對于磁場的速度為v0-v,此時總電動勢為
總安培力為:
因玩具車所受阻力為其對地速度的k倍,則有:
可得:
玩具車達到最大速度時即勻速時,經(jīng)上分析可知安培力的功率為:
電功率為:,僅當 即: 才有:
C錯誤D正確。故選AD。
11.【答案】(1)BD/DB(1分) (2)一(1分) B和C(1分) 2:1(1分) (3)B(1分)
(4)質(zhì)量和半徑一定的條件下,物體做圓周運動的向心力大小與角速度的平方成正比(2分)
【詳解】(1)在該實驗中,通過控制質(zhì)量、半徑、角速度中兩個物理量相同,探究向心力與另外一個物理量之間的關(guān)系,采用的科學方法是控制變量法。
A.探究平拋運動的特點,例如兩球同時落地,兩球在豎直方向上的運動效果相同,應用了等效思想,故A錯誤;
B.當一個物理量與多個物理量相關(guān)時,應采用控制變量法,探究該物理量與某一個量的關(guān)系,在探究影響導體電阻的因素實驗中使用了控制變量法,故B正確;
C.探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律,應用了等效替代法,故C錯誤;
D.探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系,應用了控制變量法,故D正確。
故選BD。
(2)變速塔輪邊緣處的線速度相等,根據(jù)
v=ωr
在探究向心力大小與半徑的關(guān)系時,需控制小球質(zhì)量、角速度相同,運動半徑不同,故需要將傳動皮帶調(diào)至第一層塔輪,將兩個質(zhì)量相等的鋼球分別放在B和C位置。
左右兩球所受向心力大小之比為
F左:F右=n左:n右=2:1
(3)該方法可行,用手機拍照后再通過照片讀出兩邊標尺露出的格數(shù),這樣可以準確讀出某一時刻兩邊標尺露出的格數(shù),并通過格數(shù)得出向心力與角速度的關(guān)系,手柄轉(zhuǎn)速變化時,兩邊標尺露出的格數(shù)同時變化,仍可通過格數(shù)得出向心力與角速度的關(guān)系,故不需要勻速轉(zhuǎn)動手柄。
故選B。
(4)變速塔輪邊緣處的線速度相等,根據(jù)
v=ωr
左右兩小球的角速度之比為
可得的實驗結(jié)論是:質(zhì)量和半徑一定的條件下,物體做圓周運動的向心力大小與角速度的平方成正比。
12.【答案】
(1)×1(1分) (2)A(1分) D(1分) E(1分) (3)見解析(2分) (4)(2分)
【詳解】(1)先用多用電表歐姆擋的擋粗測鉛筆芯電阻,指針偏轉(zhuǎn)如圖(a)所示,可知待測電阻阻值較小,為了進一步測量電阻值,可將旋鈕調(diào)至擋后再次進行測量。
(2)因電源電動勢為3V,則電壓表應選擇A;電路中最大電流不超過0.6A,則電流表應選擇D;滑動變阻器應選擇與待測電阻阻值相當?shù)腅;
(3)要求測量電路的電壓從0開始變化,則滑動變阻器應采用分壓接法;由于待測電阻較小,遠小于電壓表內(nèi)阻,則電流表應采用外接法,實物連線如圖所示
(4)根據(jù)電阻定律
eq s=π(\f(d,2))2
eq R=\f(U,I)
可得
13.【答案】(1);(2)
【詳解】(1)根據(jù)幾何關(guān)系,已知材料繞底面上的水平直徑AB轉(zhuǎn)動30°時,激光的入射角
θ1=30° (1分)
設折射角為θ2,根據(jù)幾何關(guān)系知
tan(θ2-30°)= eq \f(\f(\r(,3),3)R,R) = eq \f(\r(,3),3) (1分)
解得
θ2=60° (1分)
根據(jù)折射定律
eq n=\f(sinθ2,sinθ1) (1分)
解得
(1分)
(2)根據(jù)折射定律
(1分)
得
eq v= \f(\r(,3),3)c (1分)
激光在半球形透明材料傳播的距離為
s=R (1分)
s=vt (1分)
解得
t= eq \f(\r(,3)R,c) (1分)
14.【答案】(1) eq a=\r(,\f(v\(\sup1(4),\s\d1(0)),r2)+μ2g2) (2)s=0.0625m
【詳解】(1)A剛開始運動時軌道的彈力提供向心力
eq FN=mA\f(v\(\s\up1(2),\s\d4(0)),r) (1分)
A所受摩擦力為
f=μmAg (1分)
根據(jù)牛頓第二定律
eq \r(,F\(\s\up1(2),\s\d4(N))+f 2) =mAa (1分)
解得
eq a=\r(,\f(v\(\sup1(4),\s\d1(0)),r2)+μ2g2) (1分)
【以下解法同樣給分:
A的向心加速度和切向加速度大小分別為
eq an=\f(v\(\sup1(2),\s\d1(0)),r) (1分)
eq at=μg (1分)
故
eq a=\r(,a\(\sup1(2),\s\d1(n))+a\(\sup1(2),\s\d1(t)))=\r(,\f(v\(\sup1(4),\s\d1(0)),r2)+μ2g2) (2分)】
(2)設A與B碰前瞬間的速度為v,根據(jù)動能定理
eq -μmAg·πr=\f(1,2)mAv2-\f(1,2)mAv\(\s\up1(2),\s\d1(0)) (1分)
解得
v=1m/s (1分)
根據(jù)動量守恒
(1分)
根據(jù)機械能守恒
(1分)
解得
v2=0.5m/s (1分)
又
eq -μmBg·s=0-\f(1,2)mBv\(\s\up1(2),\s\d1(2)) (1分)
解得
s=0.0625m (1分)
【以下解法同樣給分:
B的切向加速度
(1分)
B沿著切向方向做勻減速運動,則
s= eq \f(v\(\s\up1(2),\s\d1(2)),2aB) =0.0625m (1分)】
15.【答案】(1) eq ym=\f(L,4) (2)形成的亮斑是一條線段(或直線) (3) eq Lm=2(\f(1,B)\r(,\f(mU0,2e))+\r(,\f(mU0,2eB2) + \f(L2,16)))
(4)x=±rm(1-csωt)=± eq \f(2-\r(,3),2B)\r(,\f(mU0,2e)) ,y=±(ym+rmsinωt)=± eq (\f(L,4) + \f(1,2B)\r(,\f(mU0,2e)))
【詳解】解:(1)電子在電場中加速度,由動能定理
eq eU0 = \f(1,2)mv\(\s\up1(2),\s\d1(0)) (1分)
得
eq v0= \r(,\f(2eU0,m)) (1分)
在兩極板間運動時,有
eq L=v0t (1分)
eq ym=\f(1,2)at2 (1分)
eq e\f(U0,L)=ma (1分)
解得
eq ym=\f(L,4) (1分)
(2)形成的亮斑是一條線段(或直線) (2分)
(3)粒子飛出兩極板時
eq vy=at=\f(eu,mL)·\f(L,v0)=u\r(,\f(e,2mU0)) (1分)
eq y=\f(1,2)·\f(eu,mL)t2 =\f(uL,4U0)
此后,粒子沿著中心軸線方向做勻速運動,在xOy平面上以vy的速度做勻速圓周運動
eq evyB=m\f(v\(\s\up1(2),\s\d1(y)),r) (1分)
解得
eq r=\f(u,B)\r(,\f(m,2eU0)) (1分)
可得
eq tanθ= \f(r,y) = \f(4,BL)\r(,\f(mU0,2e))
可知為定值,即不同位置出射的粒子的圓心在同一條線上。
隨著z的取值不同,形成的亮斑一直是一條直線,且在旋轉(zhuǎn)。如圖所示
所以亮斑的最大長度為
(1分)
又
eq rm=\f(1,B)\r(,\f(mU0,2e)) (1分)
故
eq Lm=2(\f(1,B)\r(,\f(mU0,2e))+\r(,\f(mU0,2eB2) + \f(L2,16))) (1分)
(4)電子在xOy平面上的投影為圓周運動,電子在磁場中的運動時間為
eq t=\f(z,v0)=\f(πm,6eB) (1分)
電子旋轉(zhuǎn)的角速度為
eq ω=\f(2π,T) = \f(eB,m) (1分)
偏離中心軸線最大位移處進入水平磁場的電子打在熒光屏上距y軸最遠,即
x=±rm(1-csωt)=± eq \f(2-\r(,3),2B)\r(,\f(mU0,2e)) (1分)
y=±(ym+rmsinωt)=± eq (\f(L,4) + \f(1,2B)\r(,\f(mU0,2e))) (1分)
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