5.解析:甲抛出的球对地速度大小为v甲=2v0-v0=v0,方向向后;乙抛出的球对地速度大小为v乙=2v0+v0=3v0,方向向前.设两车相距为s,由相对运动规律知,甲抛出的球击中乙的时间为
t1=s/(v甲+v0)=s/(v0+v0)=s/2v0,
乙抛出的球击中甲的时间为
t2=s/(v乙-v0)=s/(3v0-v0)=s/2v0,
故正确选项为C.
6.解析:如传送带突然向下开动的速度v带小于原先木块匀速下滑的速度v0,则当传送带突然向下开动时,木块所受摩擦力f的方向不发生改变(因木块相对传送带的运动方向仍斜向下不变),木块所受合力仍为零,维持原速下滑,t=t0.如v带≥v0,则f会改变,木块所受合力不再为零,木块加速下滑,t<t0,故正确选项为D.
7.解析:因为混合系统的温度不可能超过100℃(到了100℃,水所吸收的热量用于维持沸腾增加内能所需),故正确选项为D.
8.解析:p=ρgh=(m/V)gh=mg(h/V).由于体积V变化不及深度h明显(譬如假设水的深度h增倍,体积V却不能达到增倍),故开始0~4℃阶段,V缩小得不如h多,压强p增小;以后4℃~10℃阶段,V增加得不如h多,压强p增大.故正确选项为C.
9.解析:因为UV1+UV2+U3=U=恒量,另外在滑片P从B向A滑动的过程中,UV1减小,而UV2和U3都增加,所以UV1的减量ΔU1应与UV2、U3的增量ΔU2、ΔU3的和相抵消,因此ΔU1>ΔU2,故正确选项为B.
10.解析:若三个表均为电流表,则电路出现短路,灯不可能正常发光,故选项A错;若三个表均为电压表,则电路出现断路,灯亦不能正常发光,故选项B错;若B为电流表,A和C为电压表,则两灯串联,A表测L1的电压,C表测L2的电压,即为
P1/P2=IUA/IUC=UA/UC=1/3≠3/1,
故选项C错;
若B为电压表,A和C为电流表,则两灯并联,A表测L2的电流,C表测L1的电流,故有
P1/P2=ICU/IAU=IC/IA=3/1,故选项D正确.
11.解析:当滑片P由上向下缓缓滑动时,并联总电阻先变大后变小,电磁铁电流则先变小后变大,电磁铁吸力也先变小后变大,由此可知弹簧应该先变长后变短,故选项C正确.
12.解析:η=Gh/F(2l)F/G=h/2lη=1/(2×2×0.8)=5/16.
13.解析:蜡烛烧去一段后假设仍不动,则有F浮>G,平衡将被破坏,因此实际应是蜡烛一边烧去一边上升,直至恰有F浮′=G′时,蜡烛悬浮熄灭.设蜡烛烧去x长,由平衡原理有
mg+ρl0Sg=ρ1(l0-h)Sg,
mg+ρ(l0-x)Sg=ρ1(l0-x)Sg,
以上两式相减有
ρxsg=ρ1(x-h)sg,
故 x=ρ1h/(ρ1-ρ),t=x/Δl=ρ1h/(ρ1-ρ)Δl.
14.解析:据图象知1/u=1/v=5(米-1),即u=v=1/5米.该组数据对应u=v=2f,故有f=u/2=1/10米=0.1米,因此u′=0.3米=3f,故所成像的性质是缩小、倒立的实象.
15.解析:设R2R3
R4
R5=10欧,则
R=[R1(R5/4)]/[R1+(R5/4)]=[50(10/4)]/[50+(10/4)]=2.38欧,
I=U/R=6/2.38=2.52安.
设R2R3
R4
R1=50欧,则
R=[R5(R1/4)]/[R5+(R1/4)]=[10(50/4)]/[10+(50/4)]=5.56欧,
I=U/R=6/5.56=1.08安.
故 1.08安<I<2.52安.
16.解析:对链条,其M、N端各受木板向上的拉力作用,如图1所示.因为对称性,这两个拉力大小相等,设为F′,则对链条因受三力平衡有
F′+F′=nP,
即有 F′=nP/2.
而两块木板的B端和D端分别受到F′的反作用力F的作用,所以 F=F′=nP/2.
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| 图1 |
任意取两块木板中的一块,比如对AB板分析,据杠杆平衡条件有
G·l/6=F·l/3=(nP/2)l/3,
解得 n=G/P.
若将两木板间距增大为l,F不变,其值仍为nP/2,故AB板仍保持水平平衡.
17.解析:(1)“虚设”平半球与容器底部没有接触,
则 F浮=F向上-F向下,所以
F向下=F向上-F浮=P向上S-ρV排g
=ρgH(πr2)-ρ[0.5(4πr3/3)]g
=ρgπr2(H-(2/3r))牛.
(2)F=F向下+p0S+mg
=[ρgπr2(H-(2/3)r)+p0πr2+mg]牛.
19.(2)解析:此题考虑的误差来源为天平感量限制所致.已知天平感量Δm0=005克;设所称N张纸的实际质量为M+Δm克,而M=nΔm0,Δm<Δm0;
这N张纸能称出的质量为M克;
能称出的每一张白纸的质量为m1=M/N克;
已称出的每一张白纸的质量的误差为
δ=[M+(Δm/N)]-M/N=Δm/N克;
已知白纸每平方厘米的质量为
ρ=8克/27×38厘米2=780×10-3克/厘米2;
对应δ的白纸面积误差为ΔS纸=δ/ρ=Δm/Nρ厘米2;
设地图面积放大率为k,即
k=(6×105)2=3.6×1011;
对应ΔS纸的实际区域面积误差为
ΔS区域=kΔS纸=kΔm/Nρ厘米2,
令ΔS区域=kΔm/Np≤ΔS区域m=20公里2=20×1010厘米2,
则 N≥kΔmρΔS区域m,
而Δm的极大值为Δm0,故
Nmin=kΔm0/ρΔS区域m
=(3.6×1011)(5×10-2克)/(7.80×10-3克/厘米2)(20×1010厘米2)
=11.5,
取Nmin=12.
20.(2)解析:符合相同地点、相同时刻要求的段一共有五处,即上海—南京段、江阴—泰州段、芜湖—铜陵段、安庆—九江段、黄石—鄂州段.下面逐一分析.
①船从南通到上海段的下行速度
v1=s1t1=128千米/(12:30-6:10)小时=20.2千米/时,
为了探寻定点便捷,可把v1想象成(虚设)沿时间负轴倒退返回的速度,这样就使下行和上行的一段路程起点相同,变成一个同向等距问题了.
船从上海到南通段的上行速度
v1′=s1/t1′=128千米/(17:30-11:00)小时=19.7千米/时,
在“上海南通”段,只有满足“11:00<t1<12:30”的时间段,才是前进和“倒退”的时间交集,即t1才是公共时间段,才有可能符合在相同时刻通过相同地点的要求.
令 s1退=s1进,
有 v1(12(30/60)-t1)=v1(t1-11),
即 20.2(12(30/60)-t1)=19.7(t1-11),
所以 t1=11.76小时.
即船从南通下行11.76-6(10/60)=5.59小时(对应由上海“退返”12(30/60)-11.76=0.74小时)后,跟从上海上行11.76-11.0=0.76小时后,达到相同地点相同时刻.
②船从泰州到江阴段的下行速度
v2=s2/t2=59千米/[03:00+(24:00-23:50)]小时
=59千米/3.17小时=18.6千米/时,
船从江阴到泰州段的上行速度,可从江阴到南京大段的上行速度转而求得
v2′=s2′t2′=204千米[07:00+(24:00-21:20)]小时
=204千米9.67小时=21.1千米/时,
按v2′,可以推出船上行到达泰州的时刻为
21(20/60)+(59千米21.1千米/时)=24.13时
即为 00:08.
船上行到达镇江的时刻为
0.13+(58千米21.1千米/时)=2.88时
即为 02:53.
在“江阴泰州”段,只有满足“23:50<t2<00:08”,t2才可能符合要求,暂设t2处在子夜前,
令 s2退=s2进,
有 v2[3+(24-t2)]=v2′(t2-21(20/60)),
即 18.6(27-t2)=21.1(t2-21.33),t2=23.99小时.
(∵t2>0,∴暂设正确.)
即船从泰州下行23.99-23(40/60)=0.32小时(对应由江阴“退返”3+24-23.99=3.01小时)后,跟从江阴上行23.99-21(20/60)=2.66小时后,达到相同时刻、相同地点.
为节省篇幅,其余三处只给出答案,具体分析略.
③在“铜陵芜湖”段只有满足“13:50<t3<14:20”,t3才可能符合要求,解出t3=14.08,即从铜陵下行341小时后,跟从芜湖上行025小时后,达到相同时刻,相同地点.
④在“九江安庆”段,只有满足“22:00<t4<05:00”,t4才可能符合要求,解出t4=2.60小时,即从九江下行3.90小时后,跟从安庆上行2.77小时后,达到相同时刻,相同地点.
⑤在“黄石鄂州”段,只有满足“14:30<t5<16:00”,t5才可能符合要求.解出t5=15.52小时,即从鄂州下行0.69小时后,跟从黄石上行1.22小时后,达到相同时刻,相同地点.
※从黄石到鄂州的上行速度可从黄石到武汉的速度转而求得,即
v5=v5′=s5′t5′=143千米/(21:30-14:30)小时=20.4千米/时,据此推出从黄石到达鄂州的时刻为
14(30/60)时+43千米/20.4千米/时=16.6时
即为 16:36.
21.(1)解析:如图2所示
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| 图2 |
IA2=IA3+IL2=IA3+Uv2/RL
=IA3+Uv2/(Uv1-Uv2)/IA1
=IA3+(Uv2/Uv1-Uv2)IA1.
故有 第1次
IA2=0.48+1.20/(4.80-1.20)×0.36
=0.60安,
第2次
IA2=0.40+1.00/(4.00-1.00)×0.30
=0.50安,
第3次
IA2=0.32+0.80/(3.20-0.80)×0.24
=0.40安.
(2)解析:从表3知,A1表与A2表示数相同,即A1与A2表串联,由图2可以看出,只有R1断路或L1短路才会如此.因为V1和V2表示数不同,故不可能L1短路,故障原因为R1断路.下面分析由R1断路,引起L1和L2的变化情况是变亮还是变暗?
R1断路Rab↑
(Uab=Rab/(Rab+Rcd+RP)U)↑
L1变亮;
R1断路Rab↑
(Ucd=Rcd/(Rab+Rcd+RP)U)↓
L2变暗.
(3)解析:从表4知,A1表与A2表,V1表与V2表示数相同,由图2可以看出,这种故障是由于灯L1发生短路所引起的.显然灯L1要变得熄灭;而L2由于分得电压增大要变亮.


