鞏固練習(xí)物理學(xué)中等效法

1、【鞏固練習(xí)】一、選擇題1、（2015 重慶卷）宇航員王亞平在“天宮1號”飛船內(nèi)進(jìn)行了我國首次太空授課，演示了一些完全失重狀態(tài)下的物理現(xiàn)象。若飛船質(zhì)量為，距地面高度為，地球質(zhì)量為，半徑為，引力常量為，則飛船所在處的重力加速度大小為( )A.0 B. C. D. 2、如圖所示，質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為2kg，受到六個(gè)大小、方向各不相同的共點(diǎn)力的作用處于平衡狀態(tài)，今撤去其中的3N和4N的兩個(gè)互相垂直的力，則質(zhì)點(diǎn)的加速度為（ ） A. 0 B. C. D. 3、如圖，M、N和P是以MN為直徑的半圈弧上的三點(diǎn)，O點(diǎn)為半圓弧的圓心，MOP=60°。電荷量相等、符號相反的兩個(gè)點(diǎn)電荷分別置于M、N兩點(diǎn)，這時(shí)O點(diǎn)

2、電場強(qiáng)度的大小為E1；若將N點(diǎn)處的點(diǎn)電荷移至P點(diǎn)，則O點(diǎn)的場強(qiáng)大小變?yōu)镋2，則E1與E2之比為多少？A. B. C. D. 4、四根相互平行的通電長直導(dǎo)線a、b、c、d電流均為I，如圖所示放在正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上，每根通電直導(dǎo)線單獨(dú)存在時(shí)，四邊形中心O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度都是B，則四根通電導(dǎo)線同時(shí)存在時(shí)O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向?yàn)椋?） A. ，方向向左 B. ，方向向下 C. ，方向向右 D. ，方向向上 5、如圖所示，用兩根等長的細(xì)線下懸掛一只小球組成了所謂的雙線擺，若線長為L ，兩線與天花板的左右兩側(cè)的夾角均為，小球直徑為d。當(dāng)小球在垂直于紙面的平面內(nèi)作簡諧運(yùn)動時(shí)，周期為（ ） A. B. C

3、. D. 6、如圖是一個(gè)斜面擺，斜面傾角為，單擺的擺角為，細(xì)線長為，擺球質(zhì)量為，小球直徑為d，則該單擺的振動周期為（ ） A. B. C. D. 7、如圖，一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，且與磁場方向（垂直于紙面向里）垂直。線段ab、bc和cd的長度均為L，且abc=bcd=1350。流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖中箭頭所示。導(dǎo)線段abcd所受到的磁場的作用力的合力（ ）A. 方向沿紙面向上，大小為 B. 方向沿紙面向上，大小為 C. 方向沿紙面向下，大小為 D. 方向沿紙面向下，大小為8、圖中a，b，c，d 為四根與紙面垂直的長直導(dǎo)線，其橫截面位于正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上，導(dǎo)線中

4、通有大小相同的電流，方向如圖所示。一帶正電的粒子從正方形中心O點(diǎn)沿垂直于紙面的方向向外運(yùn)動，它所受洛倫茲力的方向是（ ）A向上 B向下 C向左 D向右9、如圖所示，一束帶電粒子沿水平方向飛過小磁針上方時(shí)，小磁針N極向紙面內(nèi)偏轉(zhuǎn)，這束帶電粒子可能是 （ ）A向右飛行的正離子束 B向左飛行的正離子束C向右飛行的負(fù)離子束 D向左飛行的負(fù)離子束10、如圖所示，細(xì)線的一端系一質(zhì)量為m的小球，另一端固定在傾角為的光滑斜面體頂端，細(xì)線與斜面平行。在斜面體以加速度a水平向右做勻加速直線運(yùn)動的過程中，小球始終靜止在斜面上，小球受到細(xì)線的拉力T和斜面的支持力為FN 分別為(重力加速度為g) （ ） ATm(gsi

5、nacos) FNm(gcosasin)BTm(gcosasin) FNm(gsinacos)CTm(acosgsin) FNm(gcosasin)DTm(asingcos) FNm(gsinacos)11、有一根豎直長直導(dǎo)線和一個(gè)通電三角形金屬框處于同一豎直平面內(nèi)，如圖所示，當(dāng)豎直長導(dǎo)線內(nèi)通以方向向上的電流時(shí)，若重力不計(jì)，則三角形金屬框?qū)ⅲǎ〢水平向左運(yùn)動 B豎直向上運(yùn)動C處于平衡位置 D以上說法都不對12、如圖所示，一物體以一定的初速度沿水平面由A點(diǎn)滑到B點(diǎn)，摩擦力做功為W1 ；若該物體從M點(diǎn)沿兩個(gè)斜面滑到N點(diǎn)，摩擦力做功為W2，已知物體與各接觸面的動摩擦因素均相同，則（ ）AW1W2 B

6、W1=W2 CW1W2 D無法確定W1和W2的大小關(guān)系13、如圖所示電路是由十二個(gè)不同的電阻組成的，已和112歐，其余電阻阻值未知，測得、間總電阻為6歐今將1換成6歐的電阻，則、間的總電阻為（） 6歐 4歐 3歐 2歐 二、解答題14、(2014 石家莊聯(lián)考)如圖所示，電源的電動勢E10 V，內(nèi)阻r1 ，電容器的電容C40 F，電阻R1R24 ，R35 .接通開關(guān)S，待電路穩(wěn)定后，求：(1)理想電壓表V的示數(shù)；(2)電容器所帶的電荷量15、如圖所示，A、B是位于水平桌面上兩個(gè)質(zhì)量相等的小木塊，離墻壁的距離分別為L和L ，與桌面之間的滑動摩擦力分別為它們重力的和倍。今給A以某一初速，使之從桌面右

7、端向左端運(yùn)動。設(shè)A、B之間，B與墻之間的碰撞時(shí)間都很短，且碰撞中總動能無損失，若要使木塊A最后不從桌面上掉下來，則A的初速度最大為多少？ 16、如圖所示，一帶Q電荷量的點(diǎn)電荷A，與一塊很大的接地金屬板MN組成一系統(tǒng)，點(diǎn)電荷A與MN板垂直距離為d，試求垂線d中點(diǎn)C處的電場強(qiáng)度。17、（2015重慶卷）如圖為某種離子加速器的設(shè)計(jì)方案.兩個(gè)半圓形金屬盒內(nèi)存在相同的垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場.其中和是間距為的兩平行極板，其上分別有正對的兩個(gè)小孔和，P為靶點(diǎn)，（為大于1的整數(shù)）.極板間存在方向向上的勻強(qiáng)電場，兩極板間電壓為.質(zhì)量為、帶電量為的正離子從點(diǎn)由靜止開始加速，經(jīng)進(jìn)入磁場區(qū)域.當(dāng)離子打到極板上區(qū)域（

8、含點(diǎn)）或外殼上時(shí)將會被吸收.兩虛線之間的區(qū)域無電場和磁場存在，離子可勻速穿過.忽略相對論效應(yīng)和離子所受的重力.求：（1）離子經(jīng)過電場僅加速一次后能打到P點(diǎn)所需的磁感應(yīng)強(qiáng)度大??；（2）能使離子打到P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的所有可能值；（3）打到P點(diǎn)的能量最大的離子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間和在電場中運(yùn)動的時(shí)間。【答案】（1） （2），（3），【答案與解析】一、選擇題1【答案】B【解析】對飛船受力分析知，所受到的萬有引力提供勻速圓周運(yùn)動的向心力，等于飛船所在位置的重力，即，可得飛船的重力加速度為，故選B。2、【答案】D【解析】本題中各力的方向都沒有明確標(biāo)定，撤去兩個(gè)力后合力是什么方向一時(shí)難于確定。但從力的作用效果

9、分析，其他（7N、6N、2N、6.2N）四個(gè)力的合力一定與這兩個(gè)力（3N、4N）的合力平衡，如圖所示，也就是說與其他（7N、6N、2N、6.2N ）四個(gè)力的作用效果相同，而與這兩個(gè)力（3N、4N）的作用效果相同。 因此，撤掉3N和4N的兩個(gè)力，質(zhì)點(diǎn)受到的合力可以認(rèn)為只有，故，方向沿3N和4N兩個(gè)力的對角線的反方向。3、【答案】A【解析】根據(jù)題意，兩個(gè)點(diǎn)電荷分別置于M、N兩點(diǎn)時(shí)，兩個(gè)點(diǎn)電荷在O點(diǎn)的場強(qiáng)大小相等，方向相同，每個(gè)點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)各為；將N點(diǎn)處的點(diǎn)電荷移至P點(diǎn)時(shí)，O點(diǎn)的場強(qiáng)如圖所示（這里設(shè)M點(diǎn)電荷為正，N點(diǎn)的為負(fù)），（又是“合力等于分力”模型） 得到，所以。4、【答案】A【解析】

10、導(dǎo)線a的電流在O處的磁場方向與aO連線垂直指向d，（磁感應(yīng)強(qiáng)度都是B），為了便于分析，磁場用Ba表示如圖；導(dǎo)線b的電流在O處的磁場方向與b O連線垂直指向a，磁場用Bb表示如圖；導(dǎo)線a、b在O處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平向左，大小為。同理導(dǎo)線c的電流在O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與Ba方向相同、導(dǎo)線d在O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與Bb方向相同，兩者合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小也為，方向水平向左。所以O(shè)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，方向向左。故選A。5、【答案】B【解析】小球在垂直于紙面的平面內(nèi)作簡諧運(yùn)動，擺動的圓心在AB的中點(diǎn)，擺球球心到擺動圓心的距離為，即該單擺的等效擺長，代入單擺的周期公式可得 單擺的周期為. 6、【答案】A【

11、解析】擺長為，擺動前細(xì)線的拉力為，則等效重力加速度為代入單擺的周期公式，該單擺的周期為.故選項(xiàng)A正確。7、【答案】A【解析】該導(dǎo)線可以用a和d之間的直導(dǎo)線長為來等效代替，根據(jù)，可知大小為，方向根據(jù)左手定則，A正確。8、【答案】B 【解析】a，b，c，d四根導(dǎo)線上電流大小相同，它們在O點(diǎn)形成的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小相同，方向如圖甲所示。O點(diǎn)合磁場方向如圖乙所示，則由O點(diǎn)垂直紙面向外運(yùn)動的帶正電的粒子所受洛倫茲力方向據(jù)左手定則可以判定向下。B選項(xiàng)正確。9、【答案】AC【解析】小磁針N極向紙面內(nèi)偏轉(zhuǎn)，說明粒子束下方的磁場方向向里，根據(jù)安培定則（右手螺旋定則）知粒子束的電流方向（等效電流）水平向右，故

12、AC正確。10、【答案】A 【解析】對小球在受力分析如圖所示，建立坐標(biāo)系，采用分解加速度的方法如圖在x軸方向上：在y軸方向上：解得：，所以選項(xiàng)A正確。11、【答案】A【解析】如圖所示，將三角形金屬框等效成一個(gè)矩形框來分析，根據(jù)矩形框四邊受力特點(diǎn)，很容易得出，金屬框?qū)⑾蜃筮\(yùn)動，故正確答案選A。12、【答案】B【解析】設(shè)AB間的距離為L，則上圖中摩擦力做功下圖中把摩擦力做功分為兩段，即所以W1=W2故B正確，A、C、D錯(cuò)誤故選B13、【答案】B【解析】將另外的11個(gè)電阻等效為一個(gè)電阻R0，則原電路可以等效為R1和R0的并聯(lián)，根據(jù)兩電阻的并聯(lián)關(guān)系，代入數(shù)據(jù)解得將R1換成6的電阻，則A、B間的總電阻為

13、。二、解答題14、【答案】(1)5 V(2)1.6×104 C【解析】 (1)接通開關(guān)S，待電路穩(wěn)定后，電路等效為R1和R3串聯(lián)，由閉合電路的歐姆定律，有R3兩端的電壓為U3IR35 V即理想電壓表V的示數(shù)為5 V.(2)電容器兩端的電壓等于R1兩端的電壓 U1IR14 V電容器所帶的電荷量QCU11.6×104 C.15、【答案】【解析】本題中A、B兩木塊碰撞時(shí)發(fā)生彈性碰撞，又由于兩木塊質(zhì)量相等，所以發(fā)生的現(xiàn)象是“交換速度”。為簡化模型，本題中完全可以簡化成一個(gè)物體在桌面上運(yùn)動，為了和原題等效，還必須使該物體在桌面的不同部分受到不同的摩擦力分別為 和。故原題的過程可等效為

14、以下過程：一個(gè)物體在動摩擦因數(shù)不同的桌面上以某一初速度向墻滑行，與墻發(fā)生彈性碰撞后返回恰好不從桌面上掉下來。 設(shè)A的初速度最大為，以物體為研究對象，以剛開始向左運(yùn)動為初狀態(tài)，以回到桌邊而剛好不掉下去為末狀態(tài)。根據(jù)動能定理，有： 解得A的初速度最大為.16、【答案】 【解析】本題用“等效法”來處理。MN右側(cè)表面處場強(qiáng)處處與表面垂直，右側(cè)表面電場線的特點(diǎn)與等量異種點(diǎn)電荷中垂面相同，可以等量異種點(diǎn)電荷來等效代替，如圖所示，這樣就很容易求出C點(diǎn)的電場強(qiáng)度。C點(diǎn)的電場強(qiáng)度等于點(diǎn)電荷A和B在C點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和，即，方向由C點(diǎn)沿BA直線指向A。17、【解析】（1）離子經(jīng)電場加速，由動能定理：，可得磁場中做勻速圓周運(yùn)動，剛好打在P點(diǎn)，軌跡為半圓，由幾何關(guān)系可知聯(lián)立解得（2）若磁感應(yīng)強(qiáng)度較大，設(shè)離子經(jīng)過一次加速后若速度較小，圓周運(yùn)動半徑較小，不能直接打