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基础知识手册.docx

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基础知识手册1单选题1、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（）ABCD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mgh-mghtan=Ek（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mgsinmgcos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。2、在国际单位制中，质量的单位符号是（）AkgBNCJDPa答案：AA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。3、在第24届北京冬季奥林匹克运动会上，我国18岁的小将谷爱凌以1620跳的高难度动作力压群芳，拿到了自由式滑雪女子大跳台金牌。下面相关叙述正确的是（）A裁判在对谷爱凌1620跳的动作进行裁定时可以将她看成质点B教练员在分析谷爱凌起跳后能到达的最大高度时可以将她看成质点C该项目不受天气环境的影响，随时可以进行比赛D该项目在完成的过程中满足机械能守恒答案：BA裁判在对谷爱凌的动作进行裁定时，谷爱凌的形状和大小不能忽略，不能看成质点，A错误；B教练员在分析谷爱凌起跳后能到达的最大高度时，谷爱凌的形状和大小可以忽略，B正确；C降雪带来的新增积雪，会使赛道表面松软，摩擦力增大，不利于选手发挥，C错误；D该项目在完成的过程中有摩擦力、空气阻力等其他力做功，机械能不守恒，D错误。故选B。4、质量为3kg的物体，从高45m处自由落下（g取10m/s2），那么在下落的过程中（）A前2s内重力做功的功率为300WB前2s内重力做功的功率为675WC第2s末重力做功的功率为500WD第2s末重力做功的功率为900W答案：AAB前2s内重物下落的距离h=12gt2=20m重力做功W=mgh=600J前2s内重力做功的功率为P=Wt=6002W=300W选项A正确，B错误；CD第2s末重物的速度v=gt=20m/s则第2s末重力做功的功率为P=mgv=600W选项CD错误。故选A。5、下列有关力对物体做功的说法正确的是()A静摩擦力一定不做功B如果外力对物体做功为零，则物体一定处于静止状态C物体受到的外力越大则外力对物体所做的功越大D物体在运动过程中，若受力的方向总是垂直于速度的方向，则此力不做功答案：DA静摩擦力也可以做功，如物体随倾斜传送带向上运动，物体受到静摩擦力做功，故A错误；B如匀速下落的小球，外力对物体做功为零，物体不是处于静止状态，故B错误；C物体受到的外力对物体所做功的大小和力、位移和力位移夹角有关，故C错误；D物体在运动过程中，若受力的方向总是垂直于速度的方向，则此力不做功，故D正确。故选D。6、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（）A中圆地球轨道卫星B加速度大小为432k2gB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34:4C某时刻两卫星相距最近，则再经12小时两卫星间距离为(1+134)kRD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：CA设中圆地球轨道卫星B的轨道半径为rB，倾斜地球同步轨道卫星A的轨道半径rA=kR根据开普勒第三定律，有rA3rB3=T2(T2)2得rB=kR34由牛顿第二定律GMmrB2=maB由黄金代换公式GM=gR2得aB=232k2g选项A错误；B卫星做圆周运动线速度大小v=2rT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vA:vB=34:2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L=rA+rB=(1+134)kR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，不能比较其动能大小，选项D错误。故选C。7、2013年12月2日1时30分，嫦娥三号探测器由长征三号乙运载火箭从西昌卫星发射中心发射，首次实现月球软着陆和月面巡视勘察。嫦娥三号的飞行轨道示意图如图所示。假设嫦娥三号在环月段圆轨道和椭圆轨道上运动时，只受到月球的万有引力，则（）A若已知嫦娥三号环月段圆轨道的半径、运动周期和引力常量，则可算出月球的密度B嫦娥三号由环月段圆轨道变轨进入环月段椭圆轨道时，应让发动机点火使其减速C嫦娥三号在环月段椭圆轨道上P点的速度大于Q点的速度D嫦娥三号在动力下降阶段，其引力势能增大答案：BA由于不确定月球的半径，根据密度公式，无法求月球的密度，选项A错误；B嫦娥三号在进行变轨时，改变卫星的速度，此时万有引力不变，要做向心运动，故应让发动机点火使其减速，选项B正确；C根据开普勒定律可知：近月点的速度大于远月点的速度，即vQvP，选项C错误；D嫦娥三号在动力下降阶段，引力做正功，引力势能减小，选项D错误。故选B。8、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。9、某卫星在赤道上空轨道半径为r1的圆形轨道上绕地球运行的周期为T，卫星运动方向与地球自转方向相同，赤道上某城市的人每三天恰好五次看到卫星掠过其正上方。假设某时刻，该卫星在A点变轨由半径为r1的圆形轨道进入椭圆轨道，近地点B到地心距离为r2。设卫星由A到B运动的时间为t，地球自转周期为T0，不计空气阻力，则（）AT=38T0Bt=(r1+r2)T2r1r1+r22r1C卫星在图中椭圆轨道由A到B时，机械能增大D卫星由图中圆轨道进入椭圆轨道过程中，机械能不变答案：AA赤道上某城市的人每三天恰好五次看到卫星掠过其正上方，则有地球转了圈，卫星转了圈，可得3T0=8TT=38T0A正确；B根据开普勒第三定律可知r1+r2232t2=r13T2解得t=r1+r2T4r1r1+r22r1B错误；C卫星在图中椭圆轨道由A到B时，只有万有引力做功，机械能守恒，C错误；D卫星由图中圆轨道进入椭圆轨道过程中，卫星做向心运动，速度必须减小，高度降低，势能减小，因此机械能减小，D错误。故选A。10、“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”是唐代诗人李白描写庐山瀑布的佳句。瀑布中的水从高处落下的过程中（）A重力势能增加B重力势能不变C重力对水做的功等于水重力势能的改变量D重力对水做的功小于水重力势能的改变量答案：C水从高处落下，重力做正功，重力势能减少。根据重力势能与重力做功的关系可知，重力对水做的功等于水重力势能的改变量。故选C。小提示：理解重力做功的计算方法，重力势能的变化量只跟重力做功有关。11、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160km/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240km/h，则动车的节数至少为（）A7节B8节C9节D10节答案：B12节车厢的质量为m,动车组受到的机械阻力为f1，受到的空气阻力为f2，则有f1=k1mf2=k2v2设每节动车的功率为P，则3节动车，速度为160km/h时3P=（k1m+k2v12）v1由题意可知k2v12=0.5（k1m+k2v12）则当有n节动车，速度达到240km/h时，nP=（k1m+k2v22）v2解得n7.3故至少有8节动车，故B正确。故选B。12、在地球表面将甲小球从某一高度处由静止释放，在某行星表面将乙小球也从该高度处由静止释放，小球下落过程中动能Ek随时间平方t2的变化关系如图所示。已知乙球质量为甲球的2倍，该行星可视为半径为R的均匀球体，地球表面重力加速度为g，引力常量为G，则（）A乙球质量为2bg2aB该行星表面的重力加速度为22gC该行星的质量为gR22GD该行星的第一宇宙速度为gR2答案：CA小球在地球表面下落过程中任一时刻的速度大小为v=gt小球的动能为Ek=12mg2t2由图可知ba=12mg2解得甲球质量为m=2bg2a则乙球质量为m乙=4bg2a故A错误；B同理在行星表面有b2a=122mg2解得g=12g故B错误；C设该行星的质量为M，则有2mg=GM2mR2解得M=gR22G故C正确；D由mg=mv2R得v=gR可得该行星的第一宇宙速度为v=gR2故D错误。故选C。13、将一乒乓球竖直向上抛出，乒乓球在运动过程中，它的动能随时间变化的关系的图线如图所示。已知乒乓球运动过程中，受到的空气阻力与速率平方成正比，重力加速度为g。则乒乓球在整个运动过程中加速度的最小值、最大值为（）A0，4gB0，5gCg，4gDg，5g答案：B乒乓球最终匀速运动时，加速度最小为0，而乒乓球刚向上抛出时，速度最大，阻力最大，加速度最大，设最大速度为v0，则mg+kv02=mam4E0=12mv02乒乓球最终匀速运动时，速度为v1，则mg=kv12此时的动能E0=12mv12联立上式可解得am=5g故选B。14、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=vv0B质点所受合外力的大小为mv02-v2tC质点到达B点时的速度大小为v0vv02-v2Dts内恒力F做功为12m（v02-v2）答案：DAB到达B点时的速度方向与初速度v0的方向垂直，恒力F的方向与速度方向成钝角，建立坐标系则v=v0sin，v0cos=ayt，根据牛顿第二定律有F=may解得F=mv02-v2t，sin=vv0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=vv0，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=v0vv02-v2故C正确，不符合题意；D从A到B过程，根据动能定理W=12mv2-12mv02即ts内恒力F做功为-12m（v02-v2），故D错误，符合题意。故选D。15、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（）A0.8mB1.2mC2.0mD2.5m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，两小球沿绳方向的速度相等，即vcos37=vQcos53解得vQ=43v=4m/s两小球组成的系统机械能守恒，则mQgh=12mPv2+12mQvQ2连接P、Q的绳长l=hsin37联立解得l=2m故选C。多选题16、下列对能量守恒定律的认识正确的是（）A某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加B某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器第一类永动机是不可能制成的D石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了答案：ABCA不同形式的能量间的转化过程中能量是守恒的，即某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加，A正确；B能量在不同的物体间发生转移过程中能量是守恒的，即某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加，B正确；C第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律，C正确；D石子从空中落下的过程中，机械能在变化，比如受空气阻力作用使机械能减少，最后停止在地面上时机械能并没有消失，而是转化成其他形式的能，能量守恒定律表明能量既不能创生，也不能消失，D错误；故选ABC。17、如图所示，质量为M的凹槽B静置在粗糙的水平地面上，内壁为半球形，半径为R。质量为m、半径为R4的光滑球体A静止于凹槽底部。现对球体A施加一始终沿凹槽切面的外力F，使A缓慢移动至凹槽内壁最高点，在A缓慢移动的过程中凹槽B始终保持静止状态。重力加速度为g，下列说法正确的是（）A球体A上升R4的高度时，对凹槽内壁的压力大小为3mg2B球体A上升R4的高度时，外力F的大小为5mg3C在球体A缓慢移动的过程中，凹槽对A的弹力不做功D在球体A缓慢移动的过程中，凹槽对地面的摩擦力逐渐变大答案：BCAB设球体A上升R4的高度时所受支持力与竖直方向夹角为，由几何关系可知cos=R-R4-R4R-R4=23sin=1-cos2=53凹槽对球体的支持力为N=mgcos=23mg由牛顿第三定律可知球体对凹槽的压力大小为23mg外力F的大小为F=mgsin=5mg3A错误，B正确；C由于凹槽对A的弹力始终垂直于A的运动方向，弹力不做功，C正确；D对A、B整体，由平衡条件知，地面对凹槽的摩擦力总等于外力F的水平分力，即Ff=Fcos=mgsincos=12mgsin2可知该摩擦力随的增大先增大后减小，D错误。故选BC。18、某地利用无人机空投药品，假设无人机在离地面高度为12m处悬停后将药品由静止释放，药品匀加速竖直下落了2s后落地，若药品质量为0.5kg，重力加速度g取10m/s2，则药品从释放到刚接触地面的过程中（）A机械能守恒B机械能减少了24JC动能增加了36JD所受的合力做了60J的功答案：BCA根据运动学公式可得h=12at2解得a=6m/s22Rg故D正确。故选BCD。23、如图所示，放在光滑水平地面上的物体B在水平拉力F的作用下向左匀速运动。B上面的物体A保持静止，A，B都是矩形物体。则在A，B间发生相对运动的过程中，下列说法正确的是（）AA、B间弹力对A、B都不做功BA，B间弹力对A不做功，对B做正功CA，B都克服摩擦力做功D摩擦力对A不做功，对B做负功答案：ADAB由题意可知，A、B间存在弹力和摩擦力，由于A保持静止，弹力的方向与B的运动方向垂直，故A、B间弹力对A、B都不做功，A项正确、B项错误；CDA保持静止，摩擦力对A不做功，B受到摩擦力与B的运动方向相反，故摩擦力对B做负功，C项错误、D项正确。故选AD。24、如图甲所示，一长木板静止在水平地面上，在t0时刻，一小物块以一定速度从左端滑上长木板，之后长木板运动的v-t图像如图乙所示，已知小物块与长木板的质量均为m1kg，已知木板足够长，g取10m/s2，则（）A小物块与长木板间动摩擦因数=0.5B在整个运动过程中，物块与木板构成的系统所产生的热量70JC小物块的初速度为v012m/sD02s与23s物块和木板构成的系统机械能减少量之比为17：1答案：ACDA由题图乙可知，木板先做匀加速运动，再做匀减速运动，故可知地面对木板有摩擦力，在02s内，木板受物块向右的摩擦力和地面向左的摩擦力而做匀加速运动，加速度为a1=vt=2-02m/s2=1m/s2对木板，根据牛顿第二定律，有Ff1-Ff2=ma1，Ff1=mg在23s内，木板与物块相对静止，受地面摩擦力做匀减速运动，加速度为a2=vt=0-21m/s2=-2m/s2即加速度大小为2m/s2，方向向左，对整体，根据牛顿第二定律，有Ff2=2ma2=4N联立以上各式，解得=0.5故A正确；C对物块，在02s内，受木板的摩擦力作用而做匀减速运动，由牛顿第二定律，有mg=ma解得a=5m/s2由v=v0-at可得v0=v+at=2m/s+52m/s=12m/s故C正确；BD最后木板与物块均静止，故在整个运动过程中，物块与木板构成的系统所产生的热量等于物块的初动能，即Q12mv02121122J72J2s3s物块和木板一起减速，系统的机械能减少Q122mv24J故02s系统机械能减少72J-4J=68J则02s与23s系统机械能减少量之比为17：1，故B错误，D正确。故选ACD。25、第24届冬季奥林匹克运动会于2022年02月04日至2022年02月20日在中华人民共和国北京市和张家口市联合举行，其中跳台滑雪项目是勇敢者的运动。运动员踏着专用滑雪板，不带雪杖在助滑路上获得高速后水平飞出，在空中飞行一段距离后着陆。图甲所示是运动员在空中飞行的姿态，图乙是滑道的简略示意图，运动员可视为质点和忽略各种阻力，平台飞出点选为坐标原点，速度为v0，各功能区的高度和坡度都是定值，重力加速度为g，以下说法正确的是（）A由于运动员质量不同，因此在助滑区飞出点的速度不同B在着陆区落地时的动能与运动员的质量成正比C飞行距离为s=2v02tangcosD飞行距离为s=2v02tan2g答案：BCA设运动员的质量为m，在飞出点的速度为v0，根据动能定理得mgh=12mv02解得v0=2gh可见在助滑区飞出点的速度与运动员的质量无关，A错误；B根据平抛运动的规律，设水平分速度与速度的夹角为，则有tan=2tan而tan=gtv0可得gt=2v0tan运动员落地时的动能Ek=12mv2=12mv02+(gt)2=12mv021+4tan2可知运动员在着陆区落地的动能与自身质量成正比，B正确；CD由平抛运动规律得s=x2+y2y=12gt2t=2v0tang联立解得s=2v02tangcosC正确，D错误。故选BC。填空题26、推导动能定理：建立情景，如图所示，质量为m的物体，在恒力F作用下，经位移l后，速度由v1增加到v2。推导依据：外力做的总功W=_，由牛顿第二定律知F=_，由运动学公式知l=_，结论：W=12mv22-12mv12，即W=Ek2-Ekl=Ek。答案：Flmav22-v122a略27、一质量为2kg的物体从某一高度开始自由下落，1s后物体着地，此过程中重力对物体做_功（填“正”、“负”），大小为_J，重力全过程的平均功率为_W，物体落地时重力的瞬时功率为_W。答案：正96.0496.04192.0812物体下落过程中，重力对物体做正功，做功大小为W=mgh=mg12gt2=96.04J3平均功率为P=Wt=96.04W4落地时的瞬时功率为P=mggt=192.08W28、如图，一辆汽车以恒定的速度在公路上高速行驶，突然驶入阻力较大、广阔的水平沙地。若保持恒定功率继续行驶，且行驶方向不变，则汽车在沙地的运动情况为：_，理由是：因质量m、功率P恒定，阻力Ff突然增大，_。答案：先做加速度减小的减速运动，最后以较小的速度匀速行驶加速度与速度反向，则汽车做减速运动，又因为功率不变，随着速度v减小，牵引力增大，则可得加速度减小，当加速度减小到零时，速度不再变化，因阻力Ff增大，所以最终匀速的速度小于开始匀速运动的速度。1由题意知，原来汽车匀速行驶时，满足F=FfP=Fv0=Ffv0当驶入阻力较大、广阔的水平沙地时，由牛顿第二定律得Ff-F=ma可见加速度与速度反向，则汽车做减速运动，又因为功率不变，则由P=Fv可知，随着速度v减小，牵引力增大，则可得加速度减小，当加速度减小到零时，速度不再变化，且速度为v=PFfv0即汽车先做加速度减小的减速运动，最后以较小的速度匀速行驶。2由1分析知，理由是：因质量m、功率P恒定，阻力Ff突然增大，加速度与速度反向，则汽车做减速运动，又因为功率不变，随着速度v减小，牵引力增大，则可得加速度减小，当加速度减小到零时，速度不再变化，因阻力Ff增大，所以最终匀速的速度小于开始匀速运动的速度。29、如图所示，水平传送带长为L，始终以速度v保持匀速顺时针转动，把质量为m的货物无初速度地放到A点，当货物运动到AC的中点B时速度恰为v，而后被传送到C点。货物与传送带间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g。则货物从A点到C点的过程中，摩擦力对货物做功的平均功率为_，传送带克服摩擦力做功的平均功率为_。答案：13mgv23mgv1货物在运动过程中，当速度达到v时，不再受摩擦力，故摩擦力所做的功Wf=mgL2在货物加速过程中，由运动学公式有L2=vt1=v2t1货物从B到C所用时间t2=L2v所以货物从A点到C点所用时间t=t1+t2=3L2v则摩擦力对货物做功的平均功率P=wft=mgL23L2v=13mgv2货物在加速过程中平均速度为v2，而传送带的速度为v，货物加速运动的位移为L2，则传送带前进的位移一定为L，故传送带克服摩擦力所做的功Wf=mgL货物从A点到C点用时t=3L2v故传送带克服摩擦力做功的平均功率应为P=wft=23mgv30、质量m=60kg的跳水运动员从距水面高h=10m的跳台上以v0=5m/s的速度斜向上起跳，则运动员起跳时的动能为_J。答案：750根据动能表达式可知运动员起跳时的动能为Ek=12mv02=750J31