科学训练可以提升运动成绩,某短跑运动员科学训练前后百米全程测试中,速度 v 与时间 t 的关系图像如图所示。由图像可知( )
A . 时间内,训练后运动员的平均加速度大
B . 时间内,训练前、后运动员跑过的距离相等
C . 时间内,训练后运动员的平均速度小
D . 时刻后,运动员训练前做减速运动,训练后做加速运动
一列简谐横波沿 x 轴正方向传播。波速为 10m/s 。在传播方向上有 P 、 Q 两质点,坐标分别为 x P = 1m , x Q = 6m 。波传播到 P 点开始计时,该点的振动图像如图所示,则简谐波的波长为 m ,经过 s , Q 点第一次到达正向最大位移处。
2008 年,我国天文学家利用国家天文台兴隆观测基地的 2.16 米望远镜,发现了一颗绕恒星 HD173416 运动的系外行星 HD173416b , 2019 年,该恒星和行星被国际天文学联合会分别命名为 “ 羲和 ” 和 “ 和 “ 望舒 ” ,天文观测得到恒星羲和的质量是太阳质量的 2 倍,若将望舒与地球的公转均视为匀速圆周运动,且公转的轨道半径相等。则望舒与地球公转速度大小的比值为( )
A . B . 2 C .
D .
D
【详解】 A .根据 图像的斜率表示加速度,由题图可知
时间内,训练后运动员的平均加速度比训练前的小,故 A 错误;
B .根据 图像围成的面积表示位移,由题图可知
时间内,训练前运动员跑过的距离比训练后的大,故 B 错误;
C .根据 图像围成的面积表示位移,由题图可知
时间内,训练后运动员的位移比训练前的位移大,根据平均速度等于位移与时间的比值,可知训练后运动员的平均速度大,故 C 错误;
D .根据 图像可直接判断知,
时刻后,运动员训练前速度减小,做减速运动;
时刻后,运动员训练后速度增加,做加速运动,故 D 正确。
故选 D 。
张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地之一,其发电、输电简易模型如图所示,已知风轮机叶片转速为每秒 z 转,通过转速比为 的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动,发电机线圈面积为 S ,匝数为 N ,匀强磁场的磁感应强度为 B ,
时刻,线圈所在平面与磁场方向垂直,发电机产生的交变电流经过理想变压器升压后。输出电压为 U 。忽略线圈电阻,下列说法正确的是( )
A .发电机输出的电压为
B .发电机输出交变电流的频率为
C .变压器原、副线圈的匝数比为
D .发电机产生的瞬时电动势
C
【详解】地球绕太阳公转和行星望舒绕恒星羲和的匀速圆周运动都是由万有引力提供向心力,有
解得公转的线速度大小为
其中中心天体的质量之比为 2:1 ,公转的轨道半径相等,则望舒与地球公转速度大小的比值为 ,故选 C 。
如图是密立根于 1916 年发表的钠金属光电效应的遏止电压 与入射光频率
的实验曲线,该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程,并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量 h 。由图像可知( )
A .钠的逸出功为 B .钠的截止频率为
C .图中直线的斜率为普朗克常量 h D .遏止电压 与入射光频率
成正比
C
【详解】 B .发电机线圈的转速为 nz ,输出交变电流的频率为
B 错误;
A .线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动,产生的为正弦交流电,最大值为
输出电压的有效值为
A 错误;
C .变压器原、副线圈的匝数比为
C 正确;
D .发电机产生的瞬时电动势为
D 错误。
故选 C 。
将一根绝缘硬质细导线顺次绕成如图所示的线圈,其中大圆面积为 ,小圆面积均为
,垂直线圈平面方向有一随时间 t 变化的磁场,磁感应强度大小
,
和
均为常量,则线圈中总的感应电动势大小为( )
A . B .
C .
D .
A
【详解】 A .根据遏止电压与最大初动能的关系有
根据电效应方程有
当结合图像可知,当 为 0 时,解得
A 正确;
B .钠的截止频率为 ,根据图像可知,截止频率小于
, B 错误;
C .结合遏止电压与光电效应方程可解得
可知,图中直线的斜率表示 , C 错误;
D .根据遏止电压与入射光的频率关系式可知,遏止电压 与入射光频率
成线性关系,不是成正比, D 错误。
故选 A 。
如图,真空中电荷量为 和
的两个点电荷分别位于
点与
点,形成一个以
延长线上
点为球心,电势为零的等势面(取无穷处电势为零),
为
连线上的一点, S 为等势面与直线
的交点,
为等势面上的一点,下列说法正确的是( )
A . 点电势低于
点电势 B .
点电场强度方向指向 O 点
C .除无穷远处外, MN 直线上还存在两个电场强度为零的点 D .将正试探电荷 从 T 点移到 P 点,静电力做正功
D
【详解】由法拉第电磁感应定律可得大圆线圈产生的感应电动势
每个小圆线圈产生的感应电动势
由线圈的绕线方式和楞次定律可得大、小圆线圈产生的感应电动势方向相同,故线圈中总的感应电动势大小为
故 D 正确, ABC 错误。
故选 D 。
如图,用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的 点,将木板以底边
为轴向后方缓慢转动直至水平,绳与木板之间的夹角保持不变,忽略圆柱体与木板之间的摩擦,在转动过程中( )
A .圆柱体对木板的压力逐渐增大
B .圆柱体对木板的压力先增大后减小
C .两根细绳上的拉力均先增大后减小
D .两根细绳对圆柱体拉力的合力保持不变
B
【详解】 A .在直线 上,左边正电荷在
右侧电场强度水平向右,右边负电荷在直线
上电场强度水平向右,根据电场的叠加可知
间的电场强度水平向右,沿着电场线电势逐渐降低,可知
点电势高于等势面与
交点处电势,则
点电势高于
点电势,故 A 错误;
C .由于正电荷的电荷量大于负电荷电荷量,可知在 N 左侧电场强度不可能为零,则 右侧,设
距离为
,根据
可知除无穷远处外,直线 MN 电场强度为零的点只有一个,故 C 错误;
D .由 A 选项分析可知: 点电势低于
电势,则正电荷在
点的电势能低于在
电势的电势能,将正试探电荷
从 T 点移到 P 点,电势能增大,静电力做负功,故 D 错误;
B .设等势圆的半径为 ,
距离为
,
距离为
,如图所示
根据
结合电势的叠加原理 、
满足
解得
由于电场强度方向垂直等势面,可知 T 点的场强方向必过等势面的圆心, O 点电势
可知
可知 T 点电场方向指向 O 点,故 B 正确。
故选 B 。
如图,两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中,一根导轨位于 轴上,另一根由
、
、
三段直导轨组成,其中
段与
轴平行,导轨左端接入一电阻
。导轨上一金属棒
沿
轴正向以速度
保持匀速运动,
时刻通过坐标原点
,金属棒始终与
轴垂直。设运动过程中通过电阻的电流强度为
,金属棒受到安培力的大小为
,金属棒克服安培力做功的功率为
,电阻两端的电压为
,导轨与金属棒接触良好,忽略导轨与金属棒的电阻。下列图像可能正确的是( )
A .
B .
C .
D .
B
【详解】设两绳子对圆柱体的拉力的合力为 ,木板对圆柱体的支持力为
,绳子与木板夹角为
,从右向左看如图所示
在矢量三角形中,根据正弦定理
在木板以直线 为轴向后方缓慢转动直至水平过程中,
不变,
从
逐渐减小到 0 ,又
且
可知
则
可知 从锐角逐渐增大到钝角,根据
由于 不断减小,可知
不断减小,
先增大后减小,可知
先增大后减小,结合牛顿第三定律可知,圆柱体对木板的压力先增大后减小,设两绳子之间的夹角为
,绳子拉力为
,则
可得
不变,
逐渐减小,可知绳子拉力不断减小,故 B 正确, ACD 错误。
故选 B 。
如图,轻质定滑轮固定在天花板上,物体 和
用不可伸长的轻绳相连,悬挂在定滑轮上,质量
,
时刻将两物体由静止释放,物体
的加速度大小为
。
时刻轻绳突然断开,物体
能够达到的最高点恰与物体
释放位置处于同一高度,取
时刻物体
所在水平面为零势能面,此时物体
的机械能为
。重力加速度大小为
,不计摩擦和空气阻力,两物体均可视为质点。下列说法正确的是( )
A .物体 和
的质量之比为
B .
时刻物体
的机械能为
C . 时刻物体
重力的功率为
D .
时刻物体
的速度大小
AC
【详解】当导体棒从 O 点向右运动 L 时,即在 时间内,在某时刻导体棒切割磁感线的长度
( θ 为 ab 与 ad 的夹角)则根据
E = BLv 0
可知回路电流均匀增加;安培力
则 F-t 关系为抛物线,但是不过原点;安培力做功的功率
则 P-t 关系为抛物线,但是不过原点;电阻两端的电压等于导体棒产生的感应电动势,即
即图像是不过原点的直线;根据以上分析,可大致排除 BD 选项;
当在 时间内,导体棒切割磁感线的长度不变,感应电动势 E 不变,感应电流 I 不变,安培力 F 大小不变,安培力的功率 P 不变,电阻两端电压 U 保持不变;
同理可判断,在 时间内,导体棒切割磁感线长度逐渐减小,导体棒切割磁感线的感应电动势 E 均匀减小,感应电流 I 均匀减小,安培力 F 大小按照二次函数关系减小,但是不能减小到零,与
内是对称的关系,安培力的功率 P 按照二次函数关系减小,但是不能减小到零,与
内是对称的关系,电阻两端电压 U 按线性均匀减小;综上所述选项 AC 正确, BD 错误。
故选 AC 。
如图,广场水平地面上同种盆栽紧密排列在以 为圆心、
和
为半径的同心圆上,圆心处装有竖直细水管,其上端水平喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度均可调节,以保障喷出的水全部落入相应的花盆中。依次给内圈和外圈上的盆栽浇水时,喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度分别用
、
、
和
、
、
表示。花盆大小相同,半径远小于同心圆半径,出水口截面积保持不变,忽略喷水嘴水平长度和空气阻力。下列说法正确的是( )
A .若 ,则
B .若 ,则
C .若 ,
,喷水嘴各转动一周,则落入每个花盆的水量相同
D .若 ,喷水嘴各转动一周且落入每个花盆的水量相同,则
BCD
【详解】 A .开始释放时物体 Q 的加速度为 ,则
解得
选项 A 错误;
B .在 T 时刻,两物体的速度
P 上升的距离
细线断后 P 能上升的高度
可知开始时 PQ 距离为
若设开始时 P 所处的位置为零势能面,则开始时 Q 的机械能为
从开始到绳子断裂,绳子的拉力对 Q 做负功,大小为
则此时物体 Q 的机械能
此后物块 Q 的机械能守恒,则在 2 T 时刻物块 Q 的机械能仍为 ,选项 B 正确;
CD .在 2 T 时刻,重物 P 的速度
方向向下;此时物体 P 重力的瞬时功率
选项 CD 正确。
故选 BCD 。
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