2012-2013学年高二物理第二学期 能力训练（20）

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1、物理能力训练（20）1．（12分）如图，将质量m＝2kg的圆环套在与水平面成37°角的直杆上，直杆固定不动，环的直径略大于杆的截面直径，环与杆间动摩擦因数m＝0.5，对环施加一个竖直向上的拉力F，使环由静止开始运动，已知t=1s内环通过的位移为0.5m。（1）若环沿杆向下运动，求F的大小；（2）若环沿杆向上运动，且t=1s时撤去拉力，求环沿杆向上运动过程中克服摩擦力做功的大小。2．（14分）半径为R的光滑圆环竖直放置，环上套有两个质量分别为m和m的小球A和B。A、B之间用一长为R的轻杆相连，如图所示。开始时，A、B都静止，且A在圆环的最高点，现将A、B释放，试求：（1）B球到达最低点时

2、的速度大小；（2）B球到达最低点的过程中，杆对A球做的功；（3）B球在圆环右侧区域内能达到的最高点位置。3．（14分）在平行金属板间的水平匀强电场中，有一长为L的轻质绝缘棒OA，其一端可绕O点在竖直平面内自由转动，另一端A处有一带电量为－q且不计重力的小球，质量为m的绝缘小球固定在OA棒中点处，当变阻器滑片在P点处时，棒静止在与竖直方向成30°角的位置，如图所示。已知此时BP段的电阻为R，平行金属板间的水平距离为d。（1）求此时金属板间电场的场强大小E；（2）若金属板旋转△α＝30°（图中虚线表示），并移动滑片位置，欲使棒与竖直方向的夹角不变，BP段的电阻应调节为多大？（3）若金属板不

3、转动，将BP段的电阻突然调节为R，带电小球初始位置视为零势能点，求带电小球电势能的最小值。4．（6分）某同学用烧瓶与玻璃管等器材制作了如图所示的简易测温装置，他用一小滴水银（即忽略水银产生的压强）封闭一定质量的气体，并将竖直管如图细分100个等分刻度。该同学将两天的数据记录在下表内。观察时间第一天第二天[来源:学&科&网Z&X&X&K]6：008：0010：0012：006：008：0010：00实际温度（°C）810111381012水银滴所在刻度24343949213039（1）由第一天数据推断，该测温装置能测量的最高温度为________°C。（2）（多选）发现第二天与第一天在同

4、温下水银滴所在刻度不一致，分析产生此现象的原因可能是（）（A）外界大气压变大（B）外界大气压变小（C）烧瓶内气体质量减小（D）测量时整个装置倾斜5．（10分）在“测定直流电动机的效率”实验中，用左下图所示的电路测定一个额定电压为6V、额定功率为3W的直流电动机的机械效率。031233435637839411043121445164718492051225324265557285901267891011345121314米尺秒表电动机+-V电动机A（1）根据电路图完成实物图的连线；（2）实验中保持电动机两端电压U恒为6V，重物每次匀速上升的高度h均为1.5m，所测物理量及测量结果如下表所

5、示：实验次数12345电动机的电流I/A0.20.40.60.82.5所提重物的重力Mg/N0.82.04.06.06.5重物上升时间t/s1.41.652.12.7∞计算电动机效率η的表达式为________（用符号表示），前4次实验中电动机工作效率的平均值为________。（3）在第5次实验中，电动机的输出功率是________；可估算出电动机线圈的电阻为________Ω。6．（10分）底面积S＝40cm2、高l0＝15cm的圆柱形气缸开口向上放置在水平地面上，开口处两侧有挡板，如图所示。缸内有一可自由移动的质量为2kg活塞封闭了一定质量的理想气体，不可伸长的细线一端系在活塞上

6、，另一端跨过两个定滑轮提着质量为10kg的物体A。开始时，气体温度t1=7℃，活塞到缸底的距离l1＝10cm，物体A的底部离地h1＝4cm，对气缸内的气体缓慢加热使活塞缓慢上升。已知大气压p0＝1.0×105Pa，试求：（1）物体A刚触地时，气体的温度；（2）活塞恰好到达气缸顶部时，气体的温度。答案1、（12分）解：（1）环做匀加速运动，a＝＝1m/s2（2分）向下运动时，F＜mg，据牛二：（mg－F）sin37°－m（mg－F）cos37°＝ma（2分）代入数据得，F＝10N（1分）（2）向上运动时，F＞mg，据牛二：（F－mg）sin37°－m（F－mg）cos37°＝ma代入数据

7、得，F＝30N（2分）即若环沿杆向上运动，f1＝m（Fcos37°－mgcos37°）＝…＝4N1s内克服摩擦力做功W1＝f1s1＝…＝2J（2分）撤去力F后，f2＝mmgcos37°＝…＝8N环减速上升，a2＝gsin37°＋mgcos37°＝…＝10m/s2s2＝＝…＝0.05m，W2＝f2s2＝…＝0.4J（2分）向上运动中克服摩擦力做功为W＝W1＋W2＝2.4J（1分）2、（14分）解：（1）系统机械能守恒，mAgR＋mBgR＝mAvA