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1、2022年高考物理 專(zhuān)題物理圖象的應(yīng)用沖關(guān)訓(xùn)練(含解析)
一、選擇題
1.如圖10-10所示,是某同學(xué)站在壓力傳感器上,做下蹲-起立的動(dòng)作時(shí)記錄的力隨時(shí)間變化的圖線(xiàn).由圖線(xiàn)可知,該同學(xué)的體重約為650 N,除此以外,還可以得到以下信息( )
圖10-10
A.該同學(xué)做了兩次下蹲-起立的動(dòng)作
B.該同學(xué)做了一次下蹲-起立的動(dòng)作,且下蹲后約2 s起立
C.下蹲過(guò)程中人一直處于失重狀態(tài)
D.下蹲過(guò)程中人先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài)
解析:由圖可知該同學(xué)做了一次下蹲-起立的動(dòng)作,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確.下蹲過(guò)程中,人先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài),選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤.
答案:B
2、2.(xx·云南檢測(cè))一物塊從t=0時(shí)刻開(kāi)始受外力作用從靜止開(kāi)始做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),其所受的合外力隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖10-11所示.則在0~5 s內(nèi)物塊( )
圖10-11
A.2 s末速度最大 B.3 s末離出發(fā)點(diǎn)最遠(yuǎn)
C.4 s末回到出發(fā)點(diǎn) D.5 s末回到出發(fā)點(diǎn)
解析:根據(jù)牛頓第二定律和F—t圖象知,物塊在2 s后的加速度是物體在2 s前加速度的2倍,根據(jù)速度—時(shí)間公式v=v0+at知物塊在3 s末速度減為零,前3 s內(nèi)物塊一直沿正方向運(yùn)動(dòng),3 s后物塊將反向運(yùn)動(dòng),故3 s末物塊離出發(fā)點(diǎn)最遠(yuǎn),A錯(cuò)誤,B正確;根據(jù)位移—時(shí)間公式s=v0t+at2,設(shè)3 s后物塊經(jīng)過(guò)時(shí)間t回到
3、出發(fā)點(diǎn),有×a×22+×2a×12=×2a×t2,解得t= s,故回到原位置的時(shí)刻為(3+) s,CD錯(cuò)誤.
答案:B
圖10-12
3.(xx·吉林質(zhì)監(jiān))如圖10-12所示,一個(gè)半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi),有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其左側(cè)有一個(gè)用金屬絲制成的半徑也為R的圓形線(xiàn)框,線(xiàn)框以水平速度v勻速通過(guò)整個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,設(shè)電流逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎畡t線(xiàn)框從進(jìn)入磁場(chǎng)開(kāi)始計(jì)時(shí),到完全通過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中,線(xiàn)框中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的規(guī)律可能正確的是( )
A B
C D
圖10-13
解析:如圖10-13所示,
4、設(shè)從線(xiàn)框剛進(jìn)入磁場(chǎng)開(kāi)始,線(xiàn)框向前移動(dòng)的距離l(l
5、0~t1時(shí)間內(nèi)圖線(xiàn)的斜率在逐漸減小,即物體的加速度在減小,由牛頓第二定律可知F-f=ma,即物體所受的拉力在減小,所以A正確;0~t1時(shí)間內(nèi)物體的速度在增大,由動(dòng)能定理知拉力做正功,所以B錯(cuò)誤;在t1~t2時(shí)間內(nèi)物體的位移不等于零,拉力做功的功率也不等于零,應(yīng)該為Fv,所以C錯(cuò)誤;在t1~t2時(shí)間內(nèi)物體速度變化為零,由動(dòng)能定理可知合外力做功為零,所以D錯(cuò)誤.
答案:A
5.如圖10-15所示,一水平傳送帶以恒定的速度v0勻速運(yùn)動(dòng),通過(guò)傳送帶把靜止于其左端A處的工件運(yùn)送到右端B處.已知A、B之間的距離為L(zhǎng),工件與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ為常數(shù),工件經(jīng)過(guò)時(shí)間t0從A處運(yùn)動(dòng)到B處,則下列關(guān)于工件
6、的速度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖象中,可能的是( )
圖10-15
A B C D
解析:工件由靜止開(kāi)始在傳動(dòng)帶上受到向右的摩擦力而做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),如果未到達(dá)B處工件的速度便和傳送帶的速度相等,則以后不受摩擦力,做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),C正確;如果工件加速到最后仍未達(dá)到傳送帶的速度,則D正確.
答案:CD
6.甲、乙兩輛汽車(chē)從同一點(diǎn)出發(fā),向同一方向行駛,它們的v-t圖象如圖10-16所示.下列判斷正確的是( )
圖10-16
A.在t1時(shí)刻以前,乙車(chē)始終在甲車(chē)的前面
B.在t1時(shí)刻以前,乙車(chē)的速度始終比甲車(chē)的大
C.在t1時(shí)刻以前,乙車(chē)的速度始終比
7、甲車(chē)增加的快
D.在t1時(shí)刻兩車(chē)第一次相遇
解析:
圖10-17
甲、乙兩車(chē)從同一點(diǎn)出發(fā),同向運(yùn)動(dòng),由圖可知:在t1時(shí)刻以前,乙車(chē)的速度始終比甲車(chē)快,運(yùn)動(dòng)的位移大,故乙車(chē)總在甲車(chē)的前面,選項(xiàng)AB正確;到t1時(shí)刻,兩車(chē)的位移不等,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;在v-t圖象中,圖線(xiàn)的斜率大小等于物體運(yùn)動(dòng)的加速度,如圖10-17所示,做t1時(shí)刻前甲圖線(xiàn)的平行線(xiàn)交乙圖線(xiàn)時(shí)的時(shí)刻為t′,即t′時(shí)刻前,乙汽車(chē)的速度變化比甲汽車(chē)的速度變化快;t′時(shí)刻后,乙汽車(chē)的速度變化比甲汽車(chē)的速度變化慢,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.
答案:AB
7.
圖10-18
甲、乙兩車(chē)某時(shí)刻由同一地點(diǎn),沿同一方向開(kāi)始做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),若以該時(shí)刻作為計(jì)時(shí)起
8、點(diǎn),得到兩車(chē)的位移圖象如圖10-18所示,圖象中的OC段與AB平行,CB段與OA平行,則下列說(shuō)法中正確的是( )
A.t1到t2時(shí)刻兩車(chē)的距離越來(lái)越遠(yuǎn)
B.0~t3時(shí)間內(nèi)甲車(chē)的平均速度大于乙車(chē)的平均速度
C.甲車(chē)的初速度等于乙車(chē)在t3時(shí)刻的速度
D.t3時(shí)刻甲車(chē)在乙車(chē)的前方
解析:由位移時(shí)間圖象可以看出,t1到t2時(shí)刻兩車(chē)的距離沒(méi)有發(fā)生變化,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;0到t3時(shí)間內(nèi)甲乙的位移相同,因此平均速度相同,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;圖線(xiàn)斜率表示速度,可知甲車(chē)的初速度等于乙車(chē)在t3時(shí)刻的速度,選項(xiàng)C正確;t3時(shí)刻甲乙走到了同一位置,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.因此答案選C.
答案:C
8.如圖10-19所示,勻強(qiáng)磁
9、場(chǎng)中有兩條水平放置的電阻可忽略的光滑平行金屬軌道,軌道左端接一個(gè)阻值為R的電阻,R兩端與電壓傳感器相連.一根導(dǎo)體棒(電阻為r)垂直軌道放置,從t=0時(shí)刻起對(duì)其施加一向右的水平恒力F,使其由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng).用電壓傳感器實(shí)時(shí)采集電阻R兩端的電壓U,并用計(jì)算機(jī)繪制出U-t圖象.若施加在導(dǎo)體棒上的水平恒力持續(xù)作用一段時(shí)間后撤去,那么計(jì)算機(jī)繪制的圖象可能是( )
圖10-19
A B C D
解析:設(shè)路端電壓為U,導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)速度為v,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv,通過(guò)電阻R的電流I=,電阻R兩端的電壓U=IR=,即U∝v,由牛頓第二定律F-F安=ma可知,在恒力
10、F作用下,導(dǎo)體棒做加速度逐漸減小的變加速運(yùn)動(dòng),撤去恒力F后導(dǎo)體棒的加速度隨著速度的減小而減小,選項(xiàng)A正確.
答案:A
9.(xx·蘭州考試)如圖10-20所示,有一等腰直角三角形的區(qū)域,其斜邊長(zhǎng)為2L,高為L(zhǎng).在該區(qū)域內(nèi)分布著如圖所示的磁場(chǎng),左側(cè)磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,右側(cè)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B.一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、總電阻為R的正方形導(dǎo)線(xiàn)框abcd,從圖示位置開(kāi)始沿x軸正方向以速度v勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域.取沿順時(shí)針的感應(yīng)電流方向?yàn)檎?,下圖中表示線(xiàn)框中電流i隨bc邊的位置坐標(biāo)x變化的圖象正確的是( )
圖10-20
A B
11、
C D
解析:根據(jù)右手定則知,線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中,電流方向先正后負(fù)再正,線(xiàn)框切割磁感線(xiàn)的有效長(zhǎng)度先逐漸增大,兩邊完全在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),切割磁感線(xiàn)的有效長(zhǎng)度始終為L(zhǎng),出磁場(chǎng)時(shí)再逐漸減小,故D正確.
答案:D
二、非選擇題
10.(xx·合肥質(zhì)檢)
圖10-21
如圖10-21所示,質(zhì)量m=1 kg、初速度v0=10 m/s的物體沿粗糙水平面向右運(yùn)動(dòng),物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,同時(shí)物體還受到一個(gè)方向向左、大小為F=3 N的拉力作用,求經(jīng)過(guò)3 s物體位移s的大小?(g=10 m/s2)
解析:物體先做減速運(yùn)動(dòng),設(shè)加速度大小為a1有
F+μmg=ma1
12、 得a1=5 m/s2
設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間t1物體速度減到零,向右的位移大小為s1,則有0=v0-a1t1
得t1=2 s
s1=t1=10 m
t=2 s至t=3 s時(shí)間內(nèi),物體向左做加速運(yùn)動(dòng),設(shè)加速度大小為a2,,末速度為v,位移為s2,則有
加速時(shí)間為t2=3 s-2 s=1 s
F-μmg=ma2 得a2=1 m/s2
v=a2t2=1 m/s
s2=t2=0.5 m
總位移s=s1-s2=(10-0.5) m=9.5 m.
答案:9.5 m
11.(xx·濟(jì)南模擬)如圖10-22所示,是一種電子擴(kuò)束裝置的原理示意圖.直角坐標(biāo)系原點(diǎn)O處有一電子發(fā)生器,朝xOy平面內(nèi)x≥0
13、區(qū)域任意方向發(fā)射電子,電子的速率均為v0,已知電子的電荷量為e、質(zhì)量為m.在0≤x≤d的區(qū)域內(nèi)分布著沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小E=,在x>d區(qū)域內(nèi)分布著足夠大且垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=.ab為一塊很大的平面感光板,在磁場(chǎng)內(nèi)平行于y軸放置,電子打到板上時(shí)會(huì)在板上形成一條亮線(xiàn).不計(jì)電子的重力和電子之間的相互作用.
圖10-22
(1)求電子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的大??;
(2)當(dāng)感光板ab沿x軸方向移到某一位置時(shí),恰好沒(méi)有電子打到板上,求感光板到y(tǒng)軸的距離x1;
(3)保持(2)中感光板位置不動(dòng),若使所有電子恰好都能打到感光板上,求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小以及電子
14、打到板上形成亮線(xiàn)的長(zhǎng)度.
解析:(1)根據(jù)動(dòng)能定理eEd=mv2-mv
得v=2v0.
圖10-23
(2)由v0=知,對(duì)于沿y軸負(fù)方向射出的電子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)與邊界線(xiàn)夾角θ=60°.
若此電子不能打到ab板上,則所有電子均不能打到ab板上.
當(dāng)此電子軌跡與ab板相切時(shí),根據(jù)洛倫茲力提供向心力有evB=m
又由B=得r=
由幾何知識(shí)x1=r(1+cos60°)+d
解得x1=d.
(3)易知沿y軸正方向射出的電子若能打到ab板上,則所有電子均能打到板上,其臨界情況就是此電子軌跡恰好與ab板相切
此時(shí)r′(1-cos60°)=d
故r′=d=3r
由evB′=m
解得B′=
圖10-24
此時(shí),所有粒子恰好都能打到板上電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過(guò)程eE=ma
d=at2
沿y軸正方向的位移
y1=v0t=d
電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過(guò)程,沿y軸負(fù)方向的偏轉(zhuǎn)量
y2=r′(1-sinθ)
沿y軸正方向的偏轉(zhuǎn)量
y3=r′sinθ
電子打到板上形成亮線(xiàn)的長(zhǎng)度
L=2y1+y2+y3=d+d.
答案:(1)2v0 (2)d (3)d+d