通用版带答案高中物理必修三第九章静电场及其应用微公式版知识集锦.pdf
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1、1 通用版带答案高中物理必修三第九章静电场及其应用微公式版知识集锦通用版带答案高中物理必修三第九章静电场及其应用微公式版知识集锦 单选题 1、如图所示,在光滑水平桌面上有一个质量为m的质点,在沿平行于桌面方向的恒定外力F作用下,以初速度v0从A点开始做曲线运动,图中曲线是质点的运动轨迹。已知在ts 末质点的速度达到最小值v,到达B点时的速度方向与初速度v0的方向垂直,则下列说法不正确的是()A恒定外力F的方向与初速度的反方向成 角指向曲线内侧,且sin=0 B质点所受合外力的大小为022 C质点到达B点时的速度大小为0022 Dts 内恒力F做功为12(02 2)答案:D AB到达B点时的速度
2、方向与初速度v0的方向垂直,恒力F的方向与速度方向成钝角,建立坐标系 2 则 v=v0sin,v0cos=ayt,根据牛顿第二定律有 F=may 解得 F=022,sin=0 即恒定外力F的方向与初速度的反方向成 角指向曲线内侧,且 sin=0,故 AB 正确,不符合题意;C设质点从A点运动到B经历时间t1,设在v0方向上的加速度大小为a1,在垂直v0方向上的加速度大小为a2,根据牛顿第二定律可得 Fcos=ma1,Fsin=ma2 根据运动学公式可得 v0=a1t1,vB=a2t1 解得质点到达B点时的速度大小为 vB=0022 故 C 正确,不符合题意;D从A到B过程,根据动能定理 3 W
3、=1221202 即ts 内恒力F做功为12(02 2),故 D 错误,符合题意。故选 D。2、如图所示,竖直平面内固定着一光滑的直角杆,水平杆和竖直杆上分别套有质量为mP0.8kg 和mQ0.9kg 的小球 P 和 Q,两球用不可伸长的轻绳相连,开始时轻绳水平伸直,小球 Q 由顶角位置O处静止释放,当轻绳与水平杆的夹角 37时,小球 P 的速度为 3m/s,已知两球均可视为质点重力加速度g10m/s2,sin370.6,cos370.8,则连接 P、Q 的轻绳长度为()A0.8mB1.2m C2.0mD2.5m 答案:C 将小球 P 和 Q 的速度分解为沿绳方向和垂直于绳方向,两小球沿绳方向
4、的速度相等,即 cos37=Qcos53 解得 Q=43=4m/s 两小球组成的系统机械能守恒,则 Q=12P2+12QQ2 连接 P、Q 的绳长 =sin37 4 联立解得 =2m 故选 C。3、如图所示,质量为M、半径为R的半球形碗放置于水平地面上,碗内壁光滑。现使质量为m的小球沿碗壁做匀速圆周运动,其轨道平面与碗口平面的高度差用h表示,运动过程中碗始终保持静止,设碗与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列说法正确的是()Ah越小,地面对碗的摩擦力越小 Bh越小,地面对碗的支持力越大 C若h2,则小球的动能为34mgR D若h2,M10m,则碗与地面之间的动摩擦因数可以小于311 答案:
5、C A对小球受力分析,其受到重力和支持力,二力的合力提供向心力,则 F向mgtan 为小球与半球形碗球心连线与竖直方向的夹角。由几何关系知:h越小,越大;则向心力F向越大,对碗和小球组成的整体,由牛顿第二定律有 fF向mgtan 故h越小,地面对碗的摩擦力越大,A 错误;B对碗和小球组成的整体受力分析,竖直方向合力为零,故地面对碗的支持力始终等于碗和小球的重力,故 B错误;5 C若h2,则 60 对小球根据牛顿第二定律可知 mgtan60m232 则小球的动能 Ek12mv234mgR C 正确;D若h2,根据 mgtan60man 解得 an3g 结合 AB 选项的分析可知(Mm)gfman
6、 解得 311 D 错误。故选 C。4、A、B 两小球用不可伸长的轻绳悬挂在同一高度,如图所示,A 球的质量小于 B 球的质量,悬挂 A 球的绳比悬挂 B 球的绳更长。将两球拉起,使两绳均被水平拉直,将两球由静止释放,两球运动到最低点的过程中()6 AA 球的速度一定大于 B 球的速度 BA 球的动能一定大于 B 球的动能 CA 球所受绳的拉力一定大于 B 球所受绳的拉力 DA 球的向心加速度一定大于 B 球的向心加速度 答案:A A对任意一球,设绳子长度为L,小球从静止释放至最低点,由机械能守恒定律得 =122 解得 =2 因为,悬挂 A 球的绳比悬挂 B 球的绳更长,通过最低点时,A 球的
7、速度一定大于 B 球的速度,A 正确。B根据k=122,由于 A 球的质量小于 B 球的质量,而 A 球的速度大于 B 球的速度,无法确定 A、B 两球的动能大小,B 错误;C在最低点,由拉力和重力的合力提供向心力,由牛顿第二定律得 =2 解得 =3 绳的拉力与L无关,与m成正比,所以 A 球所受绳的拉力一定小于 B 球所受绳的拉力,C 错误;D在最低点小球的向心加速度 7 向=2=2 向心加速度与L无关,所以 A 球的向心加速度一定等于 B 球的向心加速度,D 错误。故选 A。5、如图,一个质量为m的小滑块在高度为h的斜面顶端由静止释放;滑块与斜面间动摩擦因数恒定,以水平地面为零势能面。则滑
8、块滑至斜面底端时的动能Ek随斜面倾角 变化的关系图像可能正确的是()AB CD 答案:A 由题知小滑块在高度为h的斜面顶端由静止释放,则对于小滑块下滑的过程应用动能定理可得 tan=k(tan )故当=2时,Ek=mgh;随着 减小,tan 逐渐减小,物块滑到斜面底端的动能逐渐减小,当重力沿斜面方向的分力小于等于最大静摩擦力时,有 8 mgsin mgcos 解得 tan 此后继续减小,物块都不再下滑,则此后小滑块的动能一直为零。故选 A。6、在国际单位制中,质量的单位符号是()AkgBNCJDPa 答案:A A国际单位制中,kg 是质量单位,故 A 正确;B国际单位制中,N 是力的单位,故
9、B 错误;C国际单位制中,J 是能量单位,故 C 错误;D国际单位制中,Pa 是压强单位,故 D 错误。故选 A。7、如图所示,分别用力F1、F2、F3将质量为m的物体,由静止开始沿同一光滑斜面以相同的加速度,从斜面底端拉到斜面的顶端用P1、P2、P3分别表示物体到达斜面顶端时F1、F2、F3的功率,下列关系式正确的是()AP1P2P3BP1P2P3 CP1P2P3DP1P2P3 答案:A 由于物体沿斜面的加速度相同,说明物体受到的合力相同,由物体的受力情况可知拉力F在沿着斜面方向的分9 力都相同;由v22ax可知,物体到达斜面顶端时的速度相同,由瞬时功率公式=cos可知,拉力的瞬时功率也相同
10、,即 P1P2P3 故选 A。8、质量为 3 kg 的物体,从高 45 m 处自由落下(g取 10 m/s2),那么在下落的过程中()A前 2 s 内重力做功的功率为 300 W B前 2 s 内重力做功的功率为 675 W C第 2 s 末重力做功的功率为 500 W D第 2 s 末重力做功的功率为 900 W 答案:A AB前 2 s 内重物下落的距离 =122=20m 重力做功 =600J 前 2 s 内重力做功的功率为 =6002W=300W 选项 A 正确,B 错误;CD第 2 s 末重物的速度 v=gt=20m/s 则第 2 s 末重力做功的功率为 P=mgv=600W 10 选
11、项 CD 错误。故选 A。9、如图所示,质量为m的物体置于倾角为的斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为,在外力作用下,斜面以加速度a沿水平方向向左做匀加速运动,运动中物体与斜面体始终相对静止。则下列说法中正确的是()A物体所受支持力一定做正功 B物体所受摩擦力一定做正功 C物体所受摩擦力一定不做功 D物体所受摩擦力一定做负功 答案:A A由功的定义式 =cos 可知,物体所受支持力方向垂直斜面向上,与位移方向的夹角小于90,支持力一定做正功,故 A 正确;BCD摩擦力的方向不确定,当摩擦力f沿斜面向上,摩擦力做负功;当摩擦力f沿斜面向下,摩擦力做正功;当摩擦力不存在,不做功,故 BCD 错误。故
12、选 A。10、北斗卫星导航系统是由 24 颗中圆地球轨道卫星、3 颗地球静止同步轨道卫星和 3 颗地球倾斜同步轨道卫星共 30 颗卫星组成.已知地球半径为R,表面重力加速度为g,两种地球同步卫星到地心的距离均为kR,中圆地球轨道卫星周期为同步卫星的一半,如图所示。有关倾斜地球同步轨道卫星A与中圆地球轨道卫星B,下列说法正确的是()11 A中圆地球轨道卫星B加速度大小为4 232 B倾斜地球同步轨道卫星A与中圆地球轨道卫星B线速度大小之比为43:4 C某时刻两卫星相距最近,则再经 12 小时两卫星间距离为(1+143)D中圆地球轨道卫星B的动能大于倾斜地球同步轨道卫星A的动能 答案:C A设中圆
13、地球轨道卫星B的轨道半径为,倾斜地球同步轨道卫星A的轨道半径=根据开普勒第三定律,有 33=2(2)2 得=43 由牛顿第二定律 2=由黄金代换公式 =2 得=2232 12 选项 A 错误;B卫星做圆周运动线速度大小 =2 则倾斜地球同步轨道卫星A与中圆地球轨道卫星B线速度大小之比:=43:2 选项 B 错误;C某时刻两卫星相距最近,即两卫星与地心连线在一条直线上,则再过 12 小时中圆轨道卫星B回到原位置,但倾斜地球同步轨道卫星A位于原位置关于地心的对称点,两卫星间距离 =+=(1+143)选项 C 正确;D中圆地球轨道卫星B的速度大于倾斜地球同步轨道卫星A的速度,由于两卫星质量不确定,不
14、能比较其动能大小,选项 D 错误。故选 C。11、一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落,到最低点时距水面还有数米距离。假定空气阻力可忽略,运动员可视为质点,下列说法正确的是()A运动员到达最低点前重力势能先减小后增大 B蹦极绳张紧后的下落过程中,弹力做负功,弹性势能减小 C蹦极过程中,运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒 D蹦极过程中,重力势能的改变与重力势能零点的选取有关 答案:C A在运动的过程中,运动员一直下降,则重力势能一直减小,故 A 错误;13 B蹦极绳张紧后的下落过程中,弹力做负功,弹性势能增加,故 B 错误;C蹦极的过程中,系统只有重力和弹力做功,所以运动员、地
15、球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒,故 C 正确;D重力势能的变化量与零势能点的选取无关,故 D 错误。故选 C。12、如图所示,用锤头击打弹簧片,小球 A 做平抛运动,小球 B 做自由落体运动。若 A、B 两球质量相等,且 A球做平抛运动的初动能是 B 球落地瞬间动能的 3 倍,不计空气阻力。则 A 球落地瞬间的速度方向与竖直方向的角度为()A30B45C60D120 答案:C 设 B 落地的速度为v,则有 k=122 设 A 做平抛运动的初速度为0,则有 k=1202=3k=3 122 解得 0=3 因 A 在竖直方向的运动是自由落体运动,故 A 落地时竖直方向的速度也为v,设 A 球落地瞬
16、间的速度方向与竖直方向的角度为,则有 14 tan=0=3 解得 =60 故选 C。13、如图所示,跳水运动员从跳板上以一定的速度斜向上跳起,最后以一定的速度进入水中,若不计阻力,则该运动员在下降的过程中()A重力势能减小,动能增加,机械能不变 B重力势能减小,动能增加,机械能减小 C重力势能增加,动能增加,机械能增加 D重力势能减小,动能增加,机械能增加 答案:A 不计空气阻力,运动员下降过程中机械能守恒,重力势能减小,动能增加,机械能不变。故选 A。14、如图所示,A、B 两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连,A 放在固定的光滑斜面上,B、C 两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连,
17、C 球放在水平地面上,现用手控制住 A,使细线刚刚拉直但无拉力作用,并保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行,已知 A 的质量为 4m,B、C 的质量均为m,重力加速度为g,细线与滑轮之间的摩擦不计,开始时整个系统处于静止状态,释放 A 后,A 沿斜面下滑至速度最大时 C 恰好离开地面。下列说法正确的是()15 AA 获得的最大速度为5 BA 获得的最大速度为25 CC 刚离开地面时,B 的加速度最大 D从释放 A 到 C 刚离开地面的过程中,A、B 两小球组成的系统机械能守恒 答案:B CC 球刚离开地面时,弹簧被拉长,对 C 有 C=此时 A 获得最大速度,而 A、B 的速度大小始终相等
18、,故此时 A、B 加速度均为零(最小值),对 B 有 C=0 对 A 有 4sin =0 联立解得 sin=0.5 则 =30 C 错误;AB开始时弹簧被压缩,对 B 有 B=16 又 C=故当 C 刚离开地面时,B 上升的距离以及 A 沿斜面下滑的距离均为 =C+B 由于开始时和 C 刚离开地面时弹簧的弹性势能相等,故以 A、B 及弹簧组成的系统为研究对象,由机械能守恒定律得 4 sin =12(4+)m2 联立解得 m=25 A 错误、B 正确;D从释放 A 到 C 刚离开地面的过程中,A、B 两小球以及弹簧构成的系统机械能守恒,但 A、B 两小球组成的系统机械能不守恒,D 错误。故选 B
19、。15、动车组是由几节自带动力的车厢加几节不带动力的车厢组成的,带动力的车厢叫动车,不带动力的车厢叫拖车。每节动车与拖车质量都相等,每节动车的额定功率都相等。动车组运行过程中总阻力来自两部分:一部分是车轮与铁轨之间摩擦产生的机械阻力,阻力大小与动车组的质量成正比;另一部分来自于空气阻力,阻力大小与动车组速度的平方成正比。一列 12 节车厢的动车组,有 3 节动车时最大速度为 160 km/h,此时空气阻力是总阻力的 0.5 倍。若要使 12 节车厢的动车组的速度达到 240 km/h,则动车的节数至少为()A7 节 B8 节 C9 节 D10 节 答案:B 12 节车厢的质量为m,动车组受到的
20、机械阻力为1,受到的空气阻力为2,则有 17 1=1 2=22 设每节动车的功率为P,则 3 节动车,速度为 160km/h 时 3=(1+212)1 由题意可知 212=0.5(1+212)则当有n节动车,速度达到 240km/h 时,=(1+222)2 解得 7.3 故至少有 8 节动车,故 B 正确。故选 B。多选题 16、如图所示,质量为m的物体以某一速度冲上一个倾角为 37的斜面,其运动的加速度的大小为 0.9g,这个物体沿斜面上升的最大高度为H,则在这一过程中()A物体的重力势能增加了 0.9mgHB物体的重力势能增加了mgH C物体的动能损失了 0.5mgHD物体的机械能损失了
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