E.绝热汽缸中密封的理想气体在被压缩过程中,根据热力学第一定律:
?U?Q?W
Q?0,外界对气体做功,所以内能增大,温度升高,气体分子运动剧烈程度增大,E错误。
故选BCD。
12.如图所示,空中飞椅在水平面内做匀速圆周运动,飞椅和人的质量为m,运动半径为R,角速度大小为ω,钢绳与竖直方向的夹角为θ,不计空气阻力,重力加速度为g。下列说法正确的是
A.运动周期为
? 2?B.线速度大小为ωR C.钢绳拉力的大小为mω2R
D.角速度θ与夹角的关系为gtanθ=ω2R 【答案】BD 【解析】 【详解】 A.运动的周期:
T?2??
A错误;
B.根据线速度和角速度的关系:
v??R
B正确;
CD.对飞椅和人受力分析:
根据力的合成可知绳子的拉力:
T?mg cos?根据牛顿第二定律: mgtan??m?2R
化解得:gtan???2R,C错误,D正确。 故选BD。
三、实验题:共2小题,每题8分,共16分
13.在冬季,某同学利用DIS系统对封闭在注射器内的一定质量的气体作了两次等温过程的研究。第一次是在室温下通过推、拉活塞改变气体体积,并记录体积和相应的压强;第二次在较高温度环境下重复这一过程。
(1)结束操作后,该同学绘制了这两个等温过程的p?1关系图线,如图。则反映气体在第二次实验中的Vp?1关系图线的是__________(选填“1”或“2”); V(2)该同学是通过开启室内暖风空调实现环境温度升高的。在等待温度升高的过程中,注射器水平地放置在桌面上,活塞可以自由伸缩。则在这一过程中,管内的气体经历了一个__________(选填(“等压”“等温”105pa) 或“等容”)的变化过程,请将这一变化过程在图中绘出__________。(外界大气压为1.0×
【答案】1 等压
【解析】 【详解】
(1)[1]由图2看出p?程 1图象是过原点的倾斜直线,其斜率等于pV,斜率不变,则pV不变,根据气态方VpV?c,可知气体的温度不变,均作等温变化;由气态方程得知T与pV正比,即T与图线的斜率成T1正比,所以可知反映气体在第二次实验中的p?关系图线的是1;
V(2)[2][3]注射器水平地放置在桌面上,设注射器内的压强为P,大气压强为P0,活塞横截面积为S,活塞移动过程中速度缓慢,认为活塞处于平衡状态,则: PS=P0S 即 P=P0
可知,管内的气体压强等于大气压,保持不变,所以管内气体经历了一个等压变化。图像如图:
14.某同学设计出如图甲所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”让小铁球从A点自由下落,下落过程中经过A点正下方的光电门B时,光电计时器记录下小球通过光电门的时间t,当地的重力加速度为g。
(1)为了验证机械能守恒定律,除了该实验准备的如下器材:铁架台、夹子、铁质小球,光电门、数字式计时器、游标卡尺(20分度),请问还需要________(选填“天平”、“刻度尺”或“秒表”);
(2)用游标卡尺测量铁球的直径。主尺示数(单位为cm)和游标的位置如图所示,则其直径为________cm; (3)用游标卡尺测出小球的直径为d,调整AB之间距离h,记录下小球通过光电门B的时间t,多次重复上述过程,作出
1随h的变化图线如图乙所示。若已知该图线的斜率为k,则当地的重力加速度g的表达t2式为________。
kd2 【答案】刻度尺 1.015 g?2【解析】 【详解】
(1)[1].根据实验原理和题意可知,还需要用刻度尺测量A点到光电门的距离,故选刻度尺;
(2)[2].20分度的游标卡尺,精确度是0.05mm,游标卡尺的主尺读数为1cm,游标尺上第3个刻度和主尺上某一刻度对齐,所以游标读数为3?0.05mm=0.15mm,所以最终读数为:1cm+0.15m=1.015cm. (3)[3].根据机械能守恒的表达式有
mgh?12mv 2利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度有
v?d t整理后有
12g?2h 2td则该直线斜率为
k?2g 2d可得
kd2 g?2四、解答题:本题共3题,每题8分,共24分
15.如图所示为一种运动游戏,运动员从起跑线开始推着滑板加速一段相同距离后,再跳上滑板自由滑行,滑行距离远但又不掉入水池的为获胜者,其运动过程可简化为以下模型:一质量M=60kg的运动员用与水平方向成37?角的恒力F斜向下推静止于A点、质量m=20kg的滑板,使其匀加速运动到P点时迅速跳上滑板(跳上瞬间可认为滑板速度不变),与滑板一起运动到水池边的B点时刚好停下,已知运动员在AP段所施加的力F=200N,AP长为x1,PB长x2=24m,滑板与水平面间的动摩擦因数为??0.2,不计滑板长和空气阻力,重力加速度g=10m/s2,sin37?=0.6,求:
(1)AP长x1;
(2)滑板从A到B所用的时间t(保留两位有效数字)。 【答案】 (1)x1?10m;(2)【解析】 【分析】 【详解】
(1)设滑板在P点的速度为v,AP段和PB段加速度分别为a1和a2,PB段根据牛顿第二定律可得
176 6a2??g=2m/s2
在AP段根据牛顿第二定律可得
Fcos37???(mg?Fsin37?)?ma1
解得
a1?4.8m/s2
根据速度位移关系可得
v2?2a1x1?2a2x2
联立可得
x1?10m,v?46m/s