物理
声学
声音的产生和传播
- 声音的产生:由物体的产生的
- 声音的传播:以声波的形式,通过介质传播(固、液、气),
- 声速:声速的大小主要与介质种类和温度有关;
- 回声:
- (1)定义:声音在传播过程中,如果遇到障碍物,就会被反射,回声就是反射回来的声音。
- (2)辨别回声的条件:发出的声音经过较长的时间(大于0.1s),即人与障碍物的距离超过17m时,人才能辨别回声,否则反射回来的声音只能使原生加强。
- 声音大小:响度(分贝 dB);影响响度大小的因素有两个:振幅和距离发声体的远近。
声音的特性
- 声音的三特性:音调、响度和音色
- 音调:代表声音的高低。影响因素:震动频率,频率越高,音调越高。
- 响度:代表声音的大小。影响因素:振幅和距离。振幅越大,响度越大;离发声体越近,响度越大。
- 音色:指声音所具有的特点,由发声物体本身来决定。不同的发声体由于其材料、结构不同,则发出声音的音色也不同。
- 人类能听到的声音频率:次声波 < 20Hz--20000Hz < 超声波
- 大象用次声波交流,蝙蝠用超声波定位
- 超声波应用:发明了声纳、B 超等等
例1. (2019 年广东选调)桌面上有三个相同的烧杯,第一个是空烧杯,第二个烧杯内装有100mL 的水,第三个烧杯内装有 200mL 的水,用玻璃棒敲击烧杯的边沿,发现三个烧杯被敲击的声音都不相同,则下列说法正确的是:
A.敲击第一个烧杯音调最高
B.敲击第二个烧杯音调最高
C.敲击第三个烧杯音调最高
D.敲击三个烧杯的音调是一样的
B.敲击第二个烧杯音调最高
C.敲击第三个烧杯音调最高
D.敲击三个烧杯的音调是一样的
解析
音调与物体振动相关,用玻璃棒敲打烧杯时,水柱高度越高则振动越慢,频率较低,音调就较低;反之,水柱高度越低振动越快,频率较高,音调较高。
本题中因为烧杯相同,所以水柱底面积相同,故水柱高度取决于注入的水量。因此注水量越少的烧杯,其音调越高,而第一个烧杯注水量最少,故敲击第一个烧杯的音调最高。故正确答案为A。
噪声的危害及控制
- 噪声:
- (1)物理学角度:发声体做无规则振动时发出的声音
- (2)环境保护角度:凡是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音,以及对人们要听的声音产生干扰的声音,都属于噪声。
- 噪声强弱的等级和危害:0 dB是人刚能听到的最微弱的声音,为了保护听力,声音的响度不能超过90dB
- 控制噪声
控制噪声途径 生活实例 防止噪声产生 在声源处减弱,如公共场合不得大声喧哗、使用乐器和家电时控制音量、汽车禁止鸣笛、摩托车的消声器等 阻断噪声传播 在传播途径中减弱,如道路两旁设置隔音墙、在道路两旁植树等 防止噪声进入人耳 在人耳处减弱,如工厂用的防噪声耳罩、捂住耳朵、飞机场的地勤工作人员戴耳罩等
例2.(2022 广东省考)为了缓解或者降低行驶车辆发出的噪音对居民的影响,常在离民居较近的高架桥两旁修建隔音墙。对此,下列关于隔音墙说法最不准确的是:
A.可以吸收汽车产生的噪音
B.可以反射汽车产生的噪音
C.出现破裂会影响隔音效果
D.可以从源头上减少噪音
B.可以反射汽车产生的噪音
C.出现破裂会影响隔音效果
D.可以从源头上减少噪音
解析
隔音墙主要用于高速公路、高架复合道等处的隔声降噪,目的是减少噪音对居民的影响,隔音墙通常为吸声和隔声混合型的产品,采用的吸音材料可以吸收汽车产生的噪音,隔音材料可以反射汽车产生的噪音,A、B两项正确;如果隔音墙出现破裂,会使隔音墙吸收以及反射噪音的能力减弱,降低隔音效果,C项正确;隔音墙属于在传播过程中控制噪音,不是从源头上减少噪音,D项错误。本题为选非题,故正确答案为D。
例3. (2016 上海)真空玻璃是将两片平板玻璃或玻璃四周密闭起来,将其间隙抽成真空并密封排气孔,两片玻璃之间的间隙为 0.1~0.2mm,真空玻璃的两片至少有一片是低辐射玻璃。根据以上信息,下列关于真空玻璃的描述错误的是( )。
A.为了达到玻璃内外压力的平衡,往往会在玻璃之间排列整齐小球,用来支撑玻璃承受外界大气压的压力
B.采用低辐射玻璃的原因是使辐射传热尽可能小
C.抽成真空的目的是减少气体传热的影响,从而使保温性能更好
D.抽成真空后隔音的效果会下降
B.采用低辐射玻璃的原因是使辐射传热尽可能小
C.抽成真空的目的是减少气体传热的影响,从而使保温性能更好
D.抽成真空后隔音的效果会下降
解析
A项,当玻璃内真空时,玻璃内外有压强差而产生压力,为了达到玻璃内外的压力平衡,在玻璃内部排列小球以提供对玻璃内部的支持力,即A项正确,故不选A项。
B项,低辐射玻璃导热性差,使用其可以减少或阻隔热量的传递,即B项正确,故不选B项。
C项,真空下热量的传递效果大大降低,所以达到保温的功效,即C项正确,故不选C项。
D项,声音的传播需要介质,真空下声音无法传播,玻璃抽成真空后的隔音效果更好,即D项错误,故选择D项。
本题为选非题,故正确答案为D。
光学
- 光源:自身能够发光的物体
- 自然光源:太阳、萤火虫
- 人造光源:发光的电灯、点燃的蜡烛(烛焰)
- 在同种均匀介质中,光沿直线传播
- 直线传播的实例:
- 小孔成像
- 日食
- 月食
- 影子
- 小孔成像特点:倒立的实像
- 实像VS虚像
- 实像:是光线真实汇聚形成的像,可以在光屏上成像,如凸透镜成像、放大镜形成的像等。
- 虚像:能够被眼睛看到,但不能在光屏上呈现出来的像称为虚像,如平面镜的镜像、凹透镜与物体之间的像、水面上的倒影等。
- 小孔成像与孔形状无关
- 小孔成像的“放大等大缩小”与距离有关(L1:蜡烛到小孔的距离;L2:小孔到光屏的距离)
- L1=L2,实像等大
- L1>L2,实像放大
- L1<L2,实像缩小
- 实像VS虚像
光的反射
- 光的反射:一种光学现象,指光在传播到不同物质时,在分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象。例如:光遇到水面、玻璃以及其他许多物体的表面都会发生反射。
- 反射光路图:
- 入射角=反射角。
- 法线,是指始终垂直于某平面的直线。例如图中的N
- 入射光线,反射光线和法线,三者在同一平面内。
- 光路可逆。
- 平面镜反射:
- 像与物关于镜面轴对称
- 像与物的大小相等,左右相反
- 像与物的连线与镜面垂直
- 像与物到平面镜距离相等
- 镜面反射和漫反射:
- 镜面反射:平行光线射到光滑表面上时反射光线也是平行的,这种反射叫做镜面反射。
- 漫反射:凹凸不平的表面会把光线向着四面八方反射,这种反射就是漫反射。
- 例如:雨后初晴的晚上,路面上有许多小水坑。当我们迎着月光行走时,亮处是 水坑 ;当背着月光行走时,暗处是 水坑 。
- 这是因此当迎着月光走时,月光射到水面上时发生镜面反射,反射光几乎全部进入人的眼睛,而地面发生漫反射,只有很少的光进入人的眼睛,此时发亮处是水坑;背着月光走时,虽然水面仍然是镜面反射,但是此时的反射光没有进入人的眼睛,而地面是漫反射,有光线进入人的眼睛,故此时暗处是水坑。
例4.(2018 年上海)如图所示,太阳光与水平地面成 50°角入射,利用平面镜反射的原理可使太阳光沿井照亮下水道,则下列关于平面镜放置正确的是
A. 与竖直方向成 50°
B. 与水平方向成 50°
C. 与水平方向成 70°
D. 与水平方向成 25°
B. 与水平方向成 50°
C. 与水平方向成 70°
D. 与水平方向成 25°
解析
如图所示,法线(虚线)和镜子垂直,入射角和反射角相等,则镜面与水平方向成,ABD三项错误,C项正确。故正确答案为C。
例5.(2022 广东省考)将如图所示卡片面向平面镜时,则该卡片在平面镜中的成像最可能是:
解析
平面镜成像特点为:①正立等大的虚像;②像和物左右相反。
该卡片中骑车的小人镜子中的像应当是正立的,所以应当是轮子在下方人在上方,故C、D两项错误;镜像与卡片中的实像还应当左右相反,所以镜像应当面朝左边,并且前轮中弧线应在轮内左上方,后轮中弧线应在轮内右下方,A项错误,B项正确。
故正确答案为B。
光的折射
- 光的折射:光由一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折,这种现象叫做光的折射。
- a)入射光线,折射光线和法线,三者在同一平面内。
- b) 不同介质对光的折射程度是不同的。气体>液体>固体(折射角度),考试常见的是真空>空气>水>玻璃,折射角逐渐减小,即折射角<入射角。
- c) 相同条件下,入射角增大折射角增大。
- d) 光路可逆。
- e) 在两种介质的交界处,既发生折射,同时也发生反射。
- 折射常见现象:筷子变弯,河水变浅,海市蜃楼,彩虹等。
例6.(2016 上海)炎热的夏天开车行驶在高速公路上,常觉得公路远处似乎有水面,水面上还有汽车、电线杆等物体的倒影。但当车行驶至该处时,却发现不存在这样的水面。出现这种现象是因为( )。
A. 镜面反射
B. 漫反射
C. 直线传播
D. 折射
B. 漫反射
C. 直线传播
D. 折射
解析
炎热夏天公路上温度很高,接近地面的空气温度较高,空气密度较低,远离地面空气温度较低,密度较大,且空气不断流动导致光在传播过程中发生折射,而人所看到的像是物体形成的虚像,故D项正确。故正确答案为D。
光的色散与透镜成像
- 光的色散:阳光是白光,它通过棱镜后被分解成各种颜色的光,这种现象叫光的色散。
- 自上而下颜色依次为:红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫
- 偏折程度:红光偏折程度最弱、紫光偏折程度最强。
- 红外线:普遍性,热效应,穿透云雾能力强,可用作信号;夜视仪,遥控器
- 紫外线:荧光效应,鉴别钞票;杀菌作用;适度照射促进维生素 D 的合成。
- 色光三原色(RGB) 红、绿、蓝,三者混合是白色
- 颜料三原色(RYB)红、黄、蓝。三者混合是黑色
- 不透明物体的颜色由它反射光线的颜色决定,白色物体能反射所有颜色的光,黑色物体能吸收所有颜色的光,其他颜色的物体只反射与自身颜色相同的光。
- 凸透镜:中央较厚、边缘较薄的透镜,凸透镜有会聚光线的作用
- 凹透镜:中间薄、边缘厚的透镜,对入射光有发散作用。
- 近视眼:提前成像,治疗使用凹透镜
- 远视眼:远处成像,治疗使用凸透镜
例7.(2022广东乡镇卷)在日常生活中,我们可以看到各种各样的颜色,下列关于颜色的说法中,正确的是( )。
A.白色衣服呈现白色,是因为衣服吸收了所有颜色的光
B.红色苹果呈现红色,是因为苹果吸收了红色的光
C.黑色鞋子呈现黑色,是因为鞋子反射了所有颜色的光
D.绿色手机壳呈现绿色,是因为手机壳反射了绿色的光
B.红色苹果呈现红色,是因为苹果吸收了红色的光
C.黑色鞋子呈现黑色,是因为鞋子反射了所有颜色的光
D.绿色手机壳呈现绿色,是因为手机壳反射了绿色的光
解析
A项:白色衣服呈现白色,是因为白色衣服反射了所有颜色的光,故看起来是白色的,错误;
B项:红色苹果呈现红色,是因为红色苹果反射了红色的光,错误;
C项:黑色鞋子呈现黑色,是因为黑色鞋子吸收了所有颜色的光,错误;
D项:绿色手机壳呈现绿色,是因为绿色手机壳反射了绿色的光,正确。
故正确答案为D。
例8.(2016 年上海)下列四幅图中,属于近视眼成像原理和远视眼矫正方法的分别是()。
A. ①和③
B. ②和③
C. ②和④
D. ①和④
B. ②和③
C. ②和④
D. ①和④
解析
近视眼的眼球对光的折射程度很大,所以成像在视网膜的前方,②正确;远视眼的眼球对光的折射程度小,故佩戴凸透镜增加对光的折射,对视力进行矫正,③正确。
故正确答案为B。
电学
摩擦起电
用摩擦的方法使物体带电,叫摩擦起电,这时物体带的是静电。
- 自然界只有两种电荷,一种带正电,一种带负电,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
- 摩擦起电的原因:
- 由于不同物质的原子核对核外电子的束缚能力不同,当两个物体相互摩擦时,哪个物体的原子核对核外电子的束缚本领弱,它的一些电子就会转移到另一个物体上,失去电子的物体会带正电,得到电子的物体由于带有多余的电子而带负电。
- 同种物质摩擦不起电,原因是同种物质的原子核束缚电子的本领相同,摩擦时不会发生电子的转移。
- 摩擦起电实质:
- 摩擦起电并不是创造了电荷,只是电荷从一个物体转移到了另一个物体,使正负电荷分开,电荷的总量并没有改变。
- 相互摩擦的两个物体,必然带上等量的异种电荷,带正电的物体缺少电子,带负电的物体有了等量的多余的电子。
- 摩擦起电的条件:
- ①相互摩擦的物体由不同种类的物质构成;
- ②这两个物体要与外界绝缘。
- 库仑定律:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们电荷量的乘积成正比,与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
- 验电器原理:带电物体接触金属球以后,金属箔也会带上电由于同种电荷相互排斥,金属箔就会张开。
- 电流的形成:自由电荷的定向移动形成电流,正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。
例9.(2020 年广东)有甲、乙、丙三个轻质小球,已知甲与乙相互吸引,甲与丙相互排斥,则以下说法正确的是()。
A.若乙带正电,丙可能带正电
B.若乙带正电,丙可能不带电
C.若丙带负电,乙可能带负电
D.若丙带负电,乙可能不带电
B.若乙带正电,丙可能不带电
C.若丙带负电,乙可能带负电
D.若丙带负电,乙可能不带电
解析
甲、乙、丙三个轻质小球,由于带电体能够吸引轻质物体。甲与乙相互吸引,说明甲、乙可能是异种电荷,也可能甲、乙一个带电一个不带电;甲与丙相互排斥,说明甲、丙是同种电荷。由此可知丙带有电荷,乙可能带有异种电荷,也可能不带电。
故正确答案为D。
欧姆定律
- 欧姆定律:通过导体的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。用公式表示为
;U(V)代表电压,I(A)代表电流,R(Ω)代表电阻。 - 电压:也被称作电势差或电位差,是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。
- 电流:电磁学上把单位时间里通过导体任一横截面的电量叫做电流强度,简称电流。
- 电阻:导体对电流的阻碍作用就叫该导体的电阻。
- 自由电荷:自由电荷包括自由阳离子(正电荷),自由阴离子(负电荷)和自由电子。如金属中的自由电子,电解质溶液中的正、负离子,稀薄气体中的电子和离子等
- 串联(分压电路):把电路元件逐个顺次连接起来的电路。电路中任意一处断开,电路中都没有电流通过。
- 串联特点
- ①电流:
,串联电路中,各处的电流相等 - ②电压:
- ③电阻:
- 并联(分流电路):电路元件并列地连接起来的电路。并联电路中各个支路互不影响。
- 短路:电源短路,导线直接连接电源两极,未经任何用电器:
- 局部短路:即一根导线接在用电器的两端,此用电器被短路。
- 通路:接通的电路
- 断路:也叫开路,断开的电路
- 串反并同:
- ①与变阻器并联的用电器,其电压、电流变化趋势和滑动变阻器电阻值变化趋势相同。
- ②与变阻器串联的用电器,其电压、电流变化趋势和滑动变阻器电阻值变化趋势相反;
- 注意:某电路直接并联在电源两端,则电压与电源电压相等,不受滑动电阻器影响
小技巧:电路图中,电压表的电阻非常大可以看作断路,电流表的电阻非常小可以忽略 看成导线,从而进行简化电路图。
例10.(2021 广东选调)如图所示的电路上,L1、L2、L3 为相同的灯泡,当开关 S 闭合时,电流表 A1、A2、A3 的示数分别为 I1、I2、I3,那么:
A. I1 + I2 = I3
B. I1 = I2 = I3
C. I1 = I2 + I3
D. I1 > I2 + I3
B. I1 = I2 = I3
C. I1 = I2 + I3
D. I1 > I2 + I3
解析
当开关S闭合时,根据电路图连接可以看出这是三个灯泡L1、L2、L3并联接入电路,两端电压均为电源电压,电流表A1测的是L1、L3两条支路的电流之和,电流表A2测的是L2支路的电流,A3测的是L1支路的电流。
那么根据欧姆定律I=U/R,三个灯泡电阻是相同的,两端的电压也都是电源电压,所以三条支路的电流也是相等的,那么I1是等于两条支路电流之和,所以I1=I2+I3,C项正确。
故正确答案为C。
例11.(2021 广东省考)如图所示的电路中,当电路中的开关闭合时,电路中的小灯泡都能正常发光的是( )。
解析
A项,如图,开关闭合时,导线直接连接电源正负极,L1,L2均被短路,L1,L2均不发光,错误;
B项,如图,开关闭合时,导线直接连接L1两端,L1被短路,仅L2发光,错误; C项,如图,开关闭合时,电路形成正常的通路,L1,L2均正常发光,正确。 D项,如图,开关闭合时,导线直接连接L2两端,L2被短路,仅L1发光,错误。
电功率
- 电功率:电功率用P表示,单位是瓦特,简称瓦,符号是W。是用来表示消耗电能的快慢的物理量。
- 额定电压:用电器正常工作时的电压(一般为220V)。
- 额定功率:用电器在额定电压下工作时的电功率。
- 如,节能灯上标着“220V 24W:,表示额定电压是220V,额定功率是24W.
例12.(2018 广东)两种不同导体(R1、R2)的伏安特性曲线,则以下选项无法确定的是( )
A. R1、R2 的电阻之比为 1:4
B. R1、R2 的额定功率相同
C. 并联在电路中时,R1、R2 电流比为 4:1
D. 串联在电路中时,R1、R2 电压比为 1:4
B. R1、R2 的额定功率相同
C. 并联在电路中时,R1、R2 电流比为 4:1
D. 串联在电路中时,R1、R2 电压比为 1:4
解析
A项,根据欧姆定律I=U/R得R=U/I,结合图像可知R1=10/20=0.5,R2=10/5=2,则R1:R2=1:4,可推出。
B项,额定功率是指用电器正常工作时的功率。它的值为用电器的额定电压乘以额定电流,本题中未告知额定电压和额定电流,故无法推出。
C项,在并联电路中,电压(U)相同,因此I与R成反比,则I1:I2=R2:R1=4:1,可推出。
D项,在串联电路中,电流(I)相同,因此U与R成正比,则U1:U2=R1:R2=1:4,可推出。
本题为选非题,故正确答案为B。
电能
- 电能:是指在一定的时间内电路元件或设备吸收或发出的电能量,通常电能用千瓦时(kW·h)来表示大小,也叫做度(电):1 度(电)=1kW·h
- 即功率为 1000 W 的供能或耗能元件,在 1 小时的时间内所发出或消耗的电能量为 1 度
- 电能公式:
- 在物理学中,更常用的能量单位(也就是主单位,有时也叫国际单位)是焦耳,简称焦,符号是 J
例13.(2021 上海)一根电热丝的电阻值为 R,将它接在电压为 U 的电路中时,在时间 t 内产生的热量为 Q。使用一段时间后,将电热丝剪掉一小段,剩下一段的电阻值为 0.5R。现将剩下的这段电热丝接入电路,则:
A.若仍将它接在电压为 U 的电路中,在时间 t 内产生的热量为 0.5Q
B.若仍将它接在电压为 U 的电路中,产生的热量为 2Q,所需时间为 2t
C.若将它接入电压为 0.5U 的电路中,在时间 t 内产生的热量为 0.5Q
D.若将它接入另一电路,在时间 t 内产生的热量仍为 Q,这个电路的电压为 0.5U
B.若仍将它接在电压为 U 的电路中,产生的热量为 2Q,所需时间为 2t
C.若将它接入电压为 0.5U 的电路中,在时间 t 内产生的热量为 0.5Q
D.若将它接入另一电路,在时间 t 内产生的热量仍为 Q,这个电路的电压为 0.5U
解析
热量Q的表达式为,对于纯电阻电路可变式为当电路为一根电热丝时热量,当时,逐项分析:A项,此时,错误;B项,若,则,错误;C项,若,则,正确;D项,若,,,错误。故正确答案为C。
家庭用电
- 家庭电路的组成:低压供电线、电能表、闸刀开关、保险丝、用电器、插座、开关等。
- 家庭用电的连接:各种用电器是并联接入电路的,插座与灯座是并联的,控制各用电器工作的开关与电器是串联的。
- 低压供电线(进户线):相当于电源。进户线两根,是给用户提供家庭电压的线路。提供 220v 交流电压。
- 进户线两根分为火线和零线。
- 火线:也叫端线,俗称火线;零线:在发电厂或在户外就已经和大地相连;
- 火线和零线之间有 220v 的电压;火线和接地线之间也有 220v 的电压,正常情况下,零线和接地线之间电压为 0v;
- 用测电笔来辨别火线和零线。火线发光,而零线不发光。
- 保险装置:
- 保险丝:是用电阻率大,熔点低的铅锑合金制成。它的作用是当电路中有过大的电流时,保险产生较多的热量,使它的温度达到熔点,从而熔断,自动切断电路,起到保险的作用。
- 目前家庭都使用了空气开关。
- 保险丝安装在火线上。
- 引起电路中电流过大的原因有两个:一是电路发生短路;二是用电器总功率过大。
- 插座:
- 常用的插座有两种,一种是两孔插座,左孔连接零线,右孔连接火线,左零右火;
- 另一种是三孔插座,下方两孔同样左零右火,上方一孔连接地线,将用电器的金属外壳与大地连接起来,防止用电器漏电时发生触电事故。
- 开关:需要开关来控制用电器的通断,开关必须与用电器串联,而且开关要与火线连接。
- 测电笔:
- 测电笔组成:笔尖金属体、氖管、电阻、弹簧、笔尾金属体和外壳。
- 测电笔的电阻的阻值很大,能够起到保护的作用。氖管只需要极小的电流通过时就能发光。
- 使用试电笔时,手指要按在笔尾金属体上,然后用笔尖金属体接触导线的裸露部分即可。
- 如果是火线,电流经过笔尖、氖管、电阻、弹簧、笔尾、再经过人体流到大地,与电源构成闭合回路,氖管就会发光。(测电笔内部的电阻通常有几兆欧左右,通过测电笔的电流很小,通常不到 1 毫安,这样小的电流通过人体时,对人没有伤害,而这样小的电流通过测电笔的氖泡时,氖泡会发光。)
- 如果测的是零线,就没有电流,氖管不会发光。
- 安全用电:
- 1、不接触低压带电体(避免单线触电和双线触电事故),不要靠近高压带电体(防止出现高压电弧触电或跨步电压触电)。
- 2、在更换灯泡、搬动电器前应断开电源开关。
- 3、不要弄湿用电器或损坏绝缘层。
- 4、保险装置、插座、导线、家用电器等达到使用寿命应及时更换。
例14. (2022 广东省考)如图是某家庭电路图的一部分,家庭内各电器均正确接入电路,则以下说法准确的是:
A.假如乙和丙分别是电器或开关,则丙是开关
B.假如甲是带金属外壳的用电器,则它接的是三孔插座
C.假如电路正常,正确使用试电笔接触三孔插座的孔都会显示有电流
D.假如零线被烧断,应立即关闭开关,否则会引起短路
B.假如甲是带金属外壳的用电器,则它接的是三孔插座
C.假如电路正常,正确使用试电笔接触三孔插座的孔都会显示有电流
D.假如零线被烧断,应立即关闭开关,否则会引起短路
解析
A项:根据家庭电路的特点,开关应接在用电器和火线之间,当开关断开时即可切断用电器与火线的连接,防止触电事故的发生,故乙是开关,丙是用电器,错误;
B项:在正常的电路中,使用试电笔接触火线时,试电笔中的氖管会发光,表示火线有电,使用试电笔接触零线或地线,氖管均不发光,根据三孔插座“左零右火上接地”的接线方式可知,只有使用试电笔接触三孔插座的右孔时氖管才会发光,显示此处有电流,接触左孔和上孔均无此现象,错误;
C项: 图中甲的连接方式为左零右火上接地,并且带金属外壳的用电器也必须接地,以防漏电对人造成伤害,故甲接的是三孔插座,正确;
D项:零线被烧断,整个电路处于断路状态,不会引起短路,错误。
故正确答案为C。
力学
- 力是物体对物体的作用。发生作用的两个物体,一个是施力物体,另一个是受力物体。 (如:手推墙,“手”就是施力物体,“墙”就是受力物体)
- 力的三要素:大小、方向、作用点
- 物体间力的作用是相互的,一个物体对另一个物体施力时,另一个物体也同时对它施加力的作用。
- 在物理学中,力用符号F表示,它的单位是牛顿,简称牛,符号是N。
- 力是不能脱离物体单独存在的
- 力能使物体发生形变;力能改变物体的运动状态
- 牛顿第三定律:两个物体之间的作用力与反作用力大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。
弹力
- 发生了弹性形变的物体,由于要恢复原来的形状,对跟它接触的物体会产生力的作用,这种力就叫做弹力。
- 弹力的方向总是与引起弹性形变的外力方向是相反的
- 弹力的作用点也总是在相互作用两物体的接触面上
- 在弹性范围限度内,作用在弹簧上的拉力越大,弹簧的伸长量就越长。
- 弹力的大小:公式
, 称为弹簧的劲度系数, 是弹簧伸长或缩短的长度。
支持力
- 定义:支持力是物体受到的支撑或承受重力的力量,是作用在物体表面上的力,通常与物体接触点处的法线方向相同,垂直于受力物体的表面。
- 性质:
- 支持力属于弹力的一种,是按照力的作用效果来命名的。
- 支持力的方向总是垂直于接触面,指向被支持的物体。
- 支持力在物体平衡和稳定方面起着重要作用。
- 支持力可以用符号“N”来表示,在力学分析中,通常会在受力图上用箭头标出支持力的方向和大小。
重力
- 由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力
- 重力与质量关系可表示为G = mg,其中g= 9.8N/kg。
- 重力方向:竖直向下 (与接触面无关,如:水平桌面上的小球受到的重力是竖直向下的,斜面上的方块受到的重力仍然是竖直向下的。只要是地球上的物体,都会受到重力作用。)
- 作用点:对于整个物体,重力作用的表现就好像它作用在某个点上,这个点叫做物体的重心。(质量分布均匀、形状规则的物体,它的重心一般在它的几何中心上。物体的重心不一定是在物体上,如:圆环的重心就在圆环的正中心;又如:碗的重心在碗中央,而碗中央是空的)
- 如何找重心?
- 悬挂法:首先找一根细绳,在物体上找一点,用绳悬挂,划出物体静止后的重力线,同理再找一点悬挂,两条重力线的交点就是物体重心
- 支撑法:用一个支点支撑物体,不断变化位置,越稳定的位置,越接近重心
例15.(2019 广东县级)人们在乘坐小船时,应尽量坐下,站立会降低小船的稳定性,其根本原因是( )。
A.人和船的整体重量增加
B.人和船的整体重心变高
C.船的行驶速度增加
D.水流波动幅度变大
B.人和船的整体重心变高
C.船的行驶速度增加
D.水流波动幅度变大
解析
人站起来和坐下,人和船的整体质量没有变化,所以受到的重力大小不变,但是人站起来重心会升高,坐下去就会降低。重心越高,稳定性越低, 反之亦然,【选 B】
牛顿第一定律(惯性定律)
- 牛顿第一定律:任何物体在不受外力作用(或者所受合力为 0)时,总是保持静止或匀速直线运动状态,直到其他物体对他施加作用力迫使他改变这种状态为止。
- 惯性(inertia)是物体抵抗其运动状态被改变的性质。物体的惯性可以用其质量来衡量,质量越大,惯性也越大。在任何时候(受外力作用或不受外力作用),任何情况下(静止或运动),都不会改变,更不会消失。惯性是物质自身的一种属性。
- 引申:为什么它还有一个名字叫“惯性定律”呢?惯性在英文里跟惰性是同义词(Inertia),就是懒的意思。所以,惯性定律就是说所有的物体都很“懒”,都不愿意主动改变自己的运动状态。
- 比如:一个宇航员在外太空不小心弄断了连接飞船的绳子,然后大家就只能眼睁睁地看着这个宇航员以一定速度飘向太空深处。因为太空中没有其他外力拦住他,所以他就只能遵守惯性定律“懒”下去,一直以同一速度飘走
- 引申:为什么它还有一个名字叫“惯性定律”呢?惯性在英文里跟惰性是同义词(Inertia),就是懒的意思。所以,惯性定律就是说所有的物体都很“懒”,都不愿意主动改变自己的运动状态。
例16.(2018 广东)以下关于惯性的分析,正确的是( )。
A.滚动的足球受地面摩擦,滚动速度逐渐减慢,惯性也随之减小
B.月球绕地球转动,其惯性与地球对它的引力相关
C.自由落体在下落过程中速度增大,惯性也增加
D.桌面上静止不动的乒乓球也有惯性
B.月球绕地球转动,其惯性与地球对它的引力相关
C.自由落体在下落过程中速度增大,惯性也增加
D.桌面上静止不动的乒乓球也有惯性
解析
惯性是物体抵抗其运动状态被改变的性质。物体的惯性可以用其质量来衡量,质量越大,惯性越大,所以惯性只与质量有关。A项,惯性与质量有关,与速度无关,错误;B项,月球的惯性与自身质量有关,与地球对它的引力无关,错误;C项,下落的物体质量不变,故惯性不变,错误;D项,任何物体都有惯性,正确。
故正确答案为D。
力的平衡
- 当物体处于平衡态时,物体受到的力为平衡力
- 平衡力:几个力作用在同一个物体上,这几个力的作用合力为零,我们就说这几个力平衡。
- 二力平衡:一个物体在两个力的作用下保持静止或匀速直线运动状态,我们就说这两个力相互平衡,简称二力平衡。
- 二力平衡的条件是:二力大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在同一个物体上。
- 平衡力与作用力:
- 相同点:大小相等,方向相反。
- 不同点:平衡力是作用在同一物体上,作用力是作用在不同物体上。
- 力的合成与分解:平行四边形法则。即力的合成就是由平行四边形的两邻边求对角线的问题
- 如图:
和 的合力为 。 - 如图:
可以分解为 和 。
- 如图:
例17.(2022 广东省考)如图,用绳子分别将两颗不同的磁力球 M1 和 M2 系在上,下两个平面上,M1、M2 互相吸引,此时上平面对 M1 的作用力为 F1,下平面对 M2 的作用力为 F2,则以下关于 F1、F2 说法准确的是:
A.F1 大于 F2
B.F1 等于 F2
C.F1 小于 F2
D.无法判断
B.F1 等于 F2
C.F1 小于 F2
D.无法判断
解析
受力分析:图1为磁力球M1的受力分析图,三个力之间的大小关系为F1=G1+F吸;图2为磁力球M2的受力分析图,三个力之间的大小关系为F'吸=G2+F2,因为F吸和F'吸为一对作用力与反作用力,两个力大小相等,方向相反,所以F1=G1+G2+F2,可得F1大于F2,A项正确,B、C、D三项均错误。
故正确答案为A。
摩擦力
阻碍物体相对运动(或相对运动趋势)的力叫做摩擦力。
- 产生条件:
- ①物体间相互接触(接触面非光滑);
- ②物体间有相互挤压作用;
- ③物体接触面粗糙;
- ④物体间有相对运动趋势或相对运动;
- 方向:
- 摩擦力分类:
- 静摩擦力
- 用很小的力去推原本不动的物体,物体虽然没有动,但它已经和地面产生了摩擦力。物体要克服最大的静摩擦力,才能滑动。筷子能夹住菜,人能在地面走,靠的都是静摩擦力。
- 判断静摩擦力的方向:
- ①用假设法判断,就是先假设接触面光滑,以确定两物体的相对滑动趋势的方向,从而确定静摩擦力的方向。
- ②力的平衡法,根据二力平衡条件可以判断静摩擦力的方向。
- 滑动摩擦力
- 公式:
, 是动摩擦系数,只与接触面的粗糙程度和材料有关,动摩擦系数一般 , 是垂直于相互运动的两物体间的作用力,即压力。 - 滚动摩擦力
- 滚动摩擦力就是物体在另一物体上滚动时产生的摩擦。它比最大静摩擦和滑动摩擦要小的多,在一般情况下,滚动摩擦力只有滑动摩擦阻力的 1/40 到 1/60。所以在地面滚动物体比推着物体滑动省力得多
例18.(2019 广东)“后驱”是指发动机的动力通过传动轴传递给后轮,从而推动车辆前进的一种驱动形式,当后驱车在水平公路上匀速前进时,下列说法正确的是( )。
A. 前轮和后轮受到的摩擦力均向前
B. 前轮和后轮受到的摩擦力均向后
C. 前轮受到的摩擦力向前,后轮受到的摩擦力向后
D. 前轮受到的摩擦力向后,后轮受到的摩擦力向前
B. 前轮和后轮受到的摩擦力均向后
C. 前轮受到的摩擦力向前,后轮受到的摩擦力向后
D. 前轮受到的摩擦力向后,后轮受到的摩擦力向前
解析
车辆前进时,后轮是驱动轮,主动转动,对地面的力是向后的,所以受到的反作用力即摩擦力是向前的;但是对前轮来说,被动转动,受到来自地面向后的摩擦力。故正确答案为D。
例19.(2021 广东)如图所示,物体 A 在 F 的作用下静止在物体 B 的斜面上,物体 B 始终静止在水平面上,如果物体 B 的斜面完全光滑,则下列说法正确的是( )。
A. 物体 B 总共受到 3 个力的作用
B. 物体 B 受到的摩擦力的大小等于 F
C. 物体 A 对物体 B 的作用力大小为 F
D. 物体 A 与物体 B 的相互作用力大小不等
B. 物体 B 受到的摩擦力的大小等于 F
C. 物体 A 对物体 B 的作用力大小为 F
D. 物体 A 与物体 B 的相互作用力大小不等
解析
A选项:物体B受到自身的重力,水平面的支持力,物体A对其的压力,以及水平面产生的摩擦力,所以A错。
B选项:物体B静止在水平面上,说明在水平方向上受力平衡,因此摩擦力等于F,所以选B。
C选项:对A作受力分析,A受到B对A的作用力、外力F、重力G,A在3个力的作用下保持静止,而A对B的作用力等于B对A的作用,所以,A对B的作用力是F与G的合力。根据受力分析可知,A对B的作用力大于F,大于G,所以C错。
D选项:力的作用是相互的,相互作用力大小一定相等,所以D错,
故本题选B.
压力与压强
- 固体压力与压强:
- 压力:垂直作用在物体表面的力。
- 产生条件:相互接触的两个物体相互挤压。
- 方向:与物体的受力面垂直,并指向受力面。
- 压强:物体单位面积上受到的压力
- 意义:压强是表示物体受到压力作用效果的物理量
- 公式:
(𝐹 表示压力,𝑆 表示接触面积) - 压强的单位是帕斯卡,符号是 Pa
- 改变压强大小方法:
- 减小压力或增大受力面积,可以减小压强; 比如:胸口碎大石、推土机用履带行进、铁轨铺枕木、滑雪板等
- 增大压力或减小受力面积,可以增大压强。比如:啄木鸟、锤子敲钉子、剪子、针、菜刀等
- 压力:垂直作用在物体表面的力。
- 液体压力与压强:
- 液体压强:
- 产生原因:液体受重力且具有流动性,对容器底、侧壁、内部中产生压强。
- 测量工具:压强计
- 公式:
,( 是液体密度,单位是 ; ; 是深度,指液体自由液面到液体内部某点的竖直距离,单位是 。) - 特征:液体内部的压强只跟液体的密度和深度有关,而跟液体的质量、重力、体积以及容器的形状、底面积等无关
- 在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都相等。
- 连通器:上端开口,下端连通的容器。
- 原理:如果只有一种液体,在液体不流动的情况下,各液面相平。
- 应用:茶壶,茶壶口高于茶壶盖的设计。U型管
- 锅炉水位计:利用连通器原理把锅炉内的水位反映到锅炉外的水位计中。
- 液体压强:
- 大气压强:
- 气压是大气压强的简称,是作用在单位面积上的大气压力,即等于单位面积上向上延伸到大气上界的垂直空气柱的重量。
- 气压的国际制单位是帕斯卡,简称帕,符号是 Pa。
- 标准大气压。表示气压的单位,一个标准大气压
帕=760mm 水银(汞柱)柱高 - 常见应用:吸盘、针管、拔火罐
- 状态方程:PV=nRT;P:压强; V:体积; nR:常数; T:温度
- 气压不仅随高度变化,也随温度而异。气压的变化与天气变化密切相关。
- 海拔越高,大气压强越小
- 阴天气压低、晴天气压高
- 夏天气压低,冬天气压高
- 流体压强:
- 伯努利定理:在一个流体系统,比如气流、水流中,流速越快,流体产生的压强就越小。流速小的地方压强大。
- 比如:坐地铁和等火车站在安全线以外
例20.(2015 上海)民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病,方法是将点燃的纸片放入一个小罐内,当纸片燃烧完时,迅速将火罐开口端紧压在皮肤上,火罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上。其原因是,当火罐内的气体( )。
A. 温度不变时,体积减小,压强增大
B. 体积不变时,温度降低,压强减小
C. 压强不变时,温度降低,体积减小
D. 质量不变时,压强增大,体积减小
B. 体积不变时,温度降低,压强减小
C. 压强不变时,温度降低,体积减小
D. 质量不变时,压强增大,体积减小
解析
当纸片燃烧完后,将火罐的开口端紧压在皮肤上,则罐内的气体体积不变,随着温度的降低,罐内气体的压强逐渐减小,大气压大于罐内气体的压强,故将皮肤紧压在罐口,故B项正确。故正确答案为B。
例21. (2019 广东)如图所示,将一只充了气的密封小气球放在针筒壁内,封闭针筒孔后向外抽拉针筒推杆,忽略摩擦力的影响,则在这一过程中( )。
选项
解析
对于封闭针筒向外拉推杆的过程中,针筒封闭气体体积增大,压强变小,B项错误;小气球外部气体压强减小,小气球在内部气体压强作用下膨胀,故小气球体积变大,A项正确;由于气球膨胀,导致气球重心上升,将气球看成一个质点,气球并非静止不动,而是由静止变为向上运动,因此受到合力不为零,C项错误;在向外拉推杆的过程中,针筒内气体对外做功,消耗气体内能,相对抽拉针筒推杆前,针筒内气体温度不会升高,D项错误。故正确答案为A。
浮力
- 定义:浸在液体(或气体)里的物体受到液体(或气体)向上托的力。
- 浮力的方向:与重力方向相反,竖直向上。
- 浮力产生的原因:浸在流体里的物体受到流体对物体的压力差。
- 阿基米德原理:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体所受的重力。
- 浮力公式:
- 物体沉浮的条件::
- 1.物体下沉,
- 2.物体上浮,
- 3.物体漂浮,
- 4.物体悬浮,
- 1.物体下沉,
例22.(2016 广东)如图所示,实心蜡球漂浮在杯中的水面上,当向杯中不断慢慢加入酒精时,以下不可能出现的情况是( )。(已知:水的密度>蜡球的密度>酒精的密度)
A. 蜡球向下沉一些,所受浮力增大
B. 蜡球向下沉一些,所受浮力不变
C. 蜡球悬浮于液体中,所受浮力不变
D. 蜡球沉到杯底,所受浮力变小
B. 蜡球向下沉一些,所受浮力不变
C. 蜡球悬浮于液体中,所受浮力不变
D. 蜡球沉到杯底,所受浮力变小
解析
当酒精缓慢加入水中,水和酒精混合,混合液体的密度小于水的密度,则随着酒精的注入,将发生如下现象:首先,蜡球向下沉一下,增大排开液体的体积,此时蜡球所受浮力仍不变,等于蜡球所受重力;然后,随着加入酒精的增多,蜡球完全浸没进液体中,所受浮力仍等于蜡球所受重力;最后,液体密度小于蜡球密度,蜡球完全浸没液体中,所受浮力小于蜡球所受重力,蜡球将沉入杯底。即A项错误,故选A项。
本题为选非题,故正确答案为A。
杠杆与滑轮
- 杠杆定义:一根在力的作用下能绕着固定点转动的硬杆就叫杠杆。
- 杠杆平衡的条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,或写成:
,这个平衡条件也就是阿基米德发现的杠杆原理。 - 杠杆的类型:
杠杆类型 杠杆特点 杠杆优点 杠杆缺点 应 用 省力杠杆 L1>L2, F1<F2(动力<阻力) 省力 费距离 撬棍,扳手,钳子,拔钉器,开瓶器,铁皮剪刀,钢丝钳 费力杠杆 L1<L2. F1>F2(动力>阻力) 省距离 费力 镊子,钓鱼杆,理发用的剪刀,筷子,火钳,划桨,缝纫机踏板 等臂杠杆 L1=L2.F1=F2(动力=阻力) 既不省力也不省距离 既不省力也不省距离 天平,定滑轮
- 定滑轮:使用滑轮时,轴的位置固定不动的滑轮称之为定滑轮
- 定滑轮原理:使用时,滑轮的位置固定不变;定滑轮实质是等臂杠杆,。杠杆的动力臂和阻力臂分别是滑轮的半径,由于半径相等,所以动力臂等于阻力臂,杠杆既不省力也不费力。
- 利用杠杆原理,用公式推导就是(F 是拉力,G 是物体的重力):F × 𝐿1 = G × 𝐿2,𝐿1 = 𝐿2,F=G
- 动滑轮:使用滑轮时,轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮称为动滑轮
- 动滑轮原理:
- 动滑轮省 1/2 力多费 1 倍距离,这是因为使用动滑轮时,钩码由两段绳子吊着,每段绳子只承担钩码重的一半,而且不能改变力的方向。实质是个动力臂(L1=2R)为阻力臂(L2=R)二倍的杠杆:图中,O 是支点,F 是提升物体的动力,G 是物体的重力。
- 滑轮组::
- 由定滑轮和动滑轮组成的滑轮装置。既省力又可改变力的方向,但不可以省功,因为滑轮组省了力,但费了距离。为了既节省又能改变动力的方向,可以把定滑轮和动滑轮组合成滑轮组。
- 滑轮组:
(n 为吊着动滑轮的绳子的段数)
例23. (2019 广东)日常生活中的一些简单器械都应用了杠杆原理,根据使用杠杆时的用力情况,杠杆可以分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆。拾取垃圾使用的钳子(图 1)和修剪树枝用的剪刀(图 2),这两者的杠杆类型( )。
A. 一样,都是省力杠杆
B. 一样,都是费力杠杆
C. 不一样,前者是费力杠杆,后者是省力杠杆
D. 不一样,前者是省力杠杆,后者是费力杠杆
B. 一样,都是费力杠杆
C. 不一样,前者是费力杠杆,后者是省力杠杆
D. 不一样,前者是省力杠杆,后者是费力杠杆
解析
根据杠杆原理,动力×动力臂=阻力×阻力臂。
对于图1,支点距离握把较近,因而动力臂小于阻力臂,故使用时动力大于阻力,为费力杠杆;对于图2,支点距离握把较远,因而动力臂大于阻力臂,故使用时动力小于阻力,为省力杠杆。
故正确答案为C。
例24.(2016 年广东)如图所示,地面上有一架天平,天平左端系有一个 50g 的物体,右端通过绳子连接一组滑轮。滑轮组合中,O、Q 为定滑轮,P 为动滑轮,下端系有一个 100g 的物体。要使天平两端平衡,需要的操作是()。
选项
解析
需要的操作都在天平左侧,所以首先分析天平右侧。滑轮P为动滑轮,重物为100g,所以每股绳上的拉力为50g,定滑轮O和Q只改变拉力方向,而不影响拉力大小,所以由杠杆平衡条件可知,天平右边是50*2.5=125,左边是50*1=50,所以还差75。分别计算四个选项,分别为60、75、125和105,B项符合。因此,选择B选项。
功和机械能
- 功(W):如果一个物体受到力的作用,并在力的方向上发生了一段位移,我们就说这个力对物体做了功
- 公式:
,F 代表力,s 代表距离,功的单位是 J 焦耳,1J=1N·m
- 公式:
- 功率(P):功率是指物体在单位时间内所做的功,即功率是描述做功快慢的物理量。
- 公式:
- 功的数量一定,时间越短,功率值就越大。
- 公式:
- 机械能:是动能与势能的总和,势能分为重力势能和弹性势能。
- 动能:
,物体由于运动而具有的能量,称为物体的动能 - 重力势能:
,重力势能是物体因为重力作用而拥有的能量。 - 弹性势能:
,发生弹性形变的物体的各部分之间,由于有弹力的相互作用,也具有势能,这种势能叫做弹性势能。 - 机械能守恒定律:在,物体的动能和势能(包括重力势能和弹性势能)发生互相转化,
例25.(2016 年广东)如图所示,物体沿斜面匀速滑下时,它的( )。
A.动能增加,重力势能减少,机械能不变
B.动能不变,重力势能减少,机械能不变
C.动能增加,重力势能不变,机械能减少
D.动能不变,重力势能减少,机械能减少
B.动能不变,重力势能减少,机械能不变
C.动能增加,重力势能不变,机械能减少
D.动能不变,重力势能减少,机械能减少
解析
物体的动能由物体的质量与速率决定,即匀速下滑的物体动能不变;物体的重力势能由物体的质量与所处高度决定,匀速下滑的物体重力势能减少;物体的机械能是动能与重力势能的总和,则匀速下滑的物体机械能减小,故D项正确。故正确答案为D。
例26.(2021 广东省考)如图所示,物体 M 在大小相同的力F1和F2作用下移动了相同的距离 S。下列关于F1、F2所做的功说法正确的是( )
A. F1做的功小于F2做的功 B. F1做的功等于F2做的功 C. F1做的功大于F2做的功 D.无法判断
解析
根据公式W=FS,力做的功等于力的大小乘以在力的方向上移动的距离。两个力做的功分别为W1=F1S,W2=F2S,已知F1和F2大小相同,且移动的距离均为S,因此,B项正确。故正确答案为B。
运动学
基础运动
- 参照物:在研究机械运动时,人们事先选定的、假设不动的,作为基准的物体叫做参照物。(一般不以研究对象为参照物)通常情况下,多以地面为参照物。
- 例如,站在上升电梯里的人,如果以电梯为参照物,人是静止的;如果以地面为参照物,人是运动的。选择不同的参照物描述同一个物体的运动状态,结论将是不同的,这就是物体运动和静止的相对性。
- 位移:由初位置到末位置的有向线段。其大小与路径无关,方向由起点指向终点。它是一个有大小和方向的物理量,即矢量。
- 加速度:加速度是速度变化量与发生这一变化所用时间的比值
,是描述物体速度变化快慢的物理量,通常用 表示,单位是 。。加速度是矢量,它的方向是物体速度变化(量)的方向,与合外力的方向相同。 - 重力加速度,
,方向竖直向下。
- 重力加速度,
- 牛顿第二定律:物体的加速度跟物体所受的合外力成正比,跟物体的质量成反比,
例27. (2021 广东)在匀速直线运动的京广高铁车厢内,竖直向上抛出一个小球。下列说法正确的是( )。
①小球在最高点时,垂直于地面方向的速度为零
②小球在最高点时,垂直于地面方向对地速度最大
③小球的落点位置会比时速慢的列车落点位置更近
④小球从抛出到落地的时间与列车运行速度无关
①小球在最高点时,垂直于地面方向的速度为零
②小球在最高点时,垂直于地面方向对地速度最大
③小球的落点位置会比时速慢的列车落点位置更近
④小球从抛出到落地的时间与列车运行速度无关
A.①③ B.③④ C.②③ D.①④
解析
竖直向上抛出小球后,小球只受竖直方向上的重力,水平方向上不受力,根据惯性定律(牛顿第一定律),小球在水平方向上仍然做匀速直线运动,与车速一致,因此小球会落回原来的位置,落点位置与列车运行速度大小无关,因此③错误。
在竖直方向上,向上抛出给了小球一个向上的初速度,抛出后,小球在重力作用下,向上做减速运动,直到竖直方向上的速度减小为0,小球到达最高点。也可以反过来想,如果在最高点时,小球竖直方向上的速度不为0,小球就会继续向上运动,那么达到的就不是最高点,而垂直于地面方向的速度就是竖直方向的速度,因此①正确,②错误。
由于小球抛出后只受重力,根据牛顿第二定律F=ma,即合外力等于物体的质量乘以物体的加速度,在上升过程中小球的加速度固定不变,即为重力加速度,由于加速度与初速度方向相反,所以小球在上升过程中做匀减速直线运动,根据匀减速直线运动公式可知,v=v初-gt,当小球运动到最高点时速度为0,即从抛出到最高点所用时间为t=v初/g,,根据运动的对称性可知下落过程用时与上升过程一样(不考虑空气阻力),因此从抛出到落地的时间为2t=2v初/g,可见小球从抛出到落地的时间与向上抛出的初速度有关,而与列车运行速度无关,因此④正确。故正确答案为D。
直线运动
- 匀速直线运动:物体速度不变、沿着直线的运动。且在任意相等的时间间隔内的位移相等
- 公式表示为
代表位移,有大小、方向,是矢量。 代表速度,有大小、方向,是矢量。 表示时间,是个标量。 - 匀速直线运动的特征:速度的大小和方向都恒定不变(v=恒量),加速度为零(a=0)
- 公式表示为
- 变速直线运动:是指物体在一条直线上运动,在相等的时间内走过的位移不相等
- 如果在相等的时间内速度改变的量都相等,这个物体就是做匀变速直线运动。
- 速度时间公式:
- 位移时间公式:
- 其中
为加速度, 为初速度, 为末速度, 为该过程所用的时间, 为该过程的位移。
- 自由落体运动:
- 物体只受到重力的作用下,从静止开始下落的运动,叫做自由落体运动。自由落体的加速度是一个不变的常量,通常用
表示,它的方向总是向竖直向下。自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。 - 速度时间公式:
- 位移时间公式:
- 物体只受到重力的作用下,从静止开始下落的运动,叫做自由落体运动。自由落体的加速度是一个不变的常量,通常用
例28. (2017 年广东)下列能正确反映自由落体速度随时间变化的图像是:
解析
自由落体运动是初速度为零,加速度为g的匀加速直线运动,即其速度随时间变化图像是过原点的直线,故B项正确。故正确答案为B。
例29. (2022 广东省考)如图是甲、乙两车在同一道路上匀速行驶时路程 s 随时间 t 变化的曲线图,则在两车行驶的过程中,下列说法准确的是:
A.甲车的速度比乙车大
B.相同时间内,乙车行驶路程更长
C.甲、乙两车均沿直线运动
D.甲、乙两车间距离始终保持不变
B.相同时间内,乙车行驶路程更长
C.甲、乙两车均沿直线运动
D.甲、乙两车间距离始终保持不变
解析
A项:在路程-时间(s-t)图像中,图像的斜率代表速度,图中甲的斜率大于乙的斜率,即甲车的速度比乙车大,正确;
B项:在路程-时间(s-t)图像中,纵坐标代表路程,相同时间内,甲的路程均比乙的路程大,即甲车行驶路程更长,错误;
C项:图像仅能反应出行驶路程随时间的变化情况,无法判断其运动轨迹,即无法判断是否沿直线运动,错误;
D项:在路程-时间(s-t)图像中,纵坐标代表路程,则在相同时刻,两图像纵坐标的高度差即为甲、乙两车间的距离,由图可知,甲、乙两车间距离逐渐增大,错误。
故正确答案为A。
曲线运动
物体运动轨迹是曲线的运动,称为“曲线运动”。当物体所受的合外力和它速度方向不在同一直线上,物体就是在做曲线运动。
- 平抛运动
- 物体以一定的初速度水平方向抛出,如果物体仅受重力作用,这样的运动叫做平抛运动。平抛运动可看作水平方向的匀速直线运动以及竖直方向的自由落体运动的合运动
- 平抛运动的时间仅与抛出点的竖直高度有关;物体落地的水平位移与时间(竖直高度) 及水平初速度有关。
- 位移公式:
- 水平:
- 垂直:
- 水平:
- 匀速圆周运动
- 物体沿着圆周运动,并且线速度的大小处处相等,这种运动叫做匀速圆周运动。
- 线速度:物体上任一点对定轴作圆周运动时的速度称为“线速度”。匀速圆周运动,线速度大小不变,方向时刻改变。
- 角速度:连接运动质点和圆心的半径在单位时间内转过的弧度叫做“角速度”。匀速圆周运动是角速度不变的圆周运动。
- 线速度与角速度:线速度
的大小等于半径 与角速度 大小的乘积( ) - 向心力与向心加速度:向心力是当物体沿着圆周或者曲线轨道运动时,指向圆心(曲率中心)的合外力作用力。向心加速度是质点作曲线运动时,指向圆心(曲率中心)的加速度,也称为法向加速度。它是反映圆周运动速度方向变化快慢的物理量。
- 公式:
例30.(2016 年上海)如图,用绳子(质量忽略不计)将甲、乙两铁球挂在天花板上的同一个挂钩上,然后使两铁球在同一水平面上做匀速圆周运动,已知两铁球质量相等,那么下列说法中不正确的是()
A 甲的角速度一定比乙的角速度大
B 甲的线速度一定比乙的线速度大
C 甲的加速度一定比乙的加速度大
D 甲所受绳子的拉力一定比乙所受的绳子的拉力大
B 甲的线速度一定比乙的线速度大
C 甲的加速度一定比乙的加速度大
D 甲所受绳子的拉力一定比乙所受的绳子的拉力大
解析
设悬挂铁球的绳子与竖直方向的夹角为A,铁球圆周运动的圆心距绳子悬挂点的距离为L,则根据受力分析和几何关系得:铁球圆周运动的半径,铁球的加速度,根据圆周运动公式并代入可得:,
题中甲悬挂的绳子与竖直方向的夹角大于乙悬挂绳子与竖直方向的夹角,根据上述得到的铁球运动的角速度与线速度公式可得:甲乙两铁球的角速度相等,甲的线速度大于乙的线速度,甲的加速度大于乙的加速度;又两球的质量相等,所受重力相同,则甲所受绳子的拉力一定大于乙所受绳子的拉力,故A项错误,B、C、D三项正确。本题为选非题,故正确答案为A。
热
- 冰水混合物的温度为 0℃
- 1 个标准大气压下的沸水温度为 100℃
- 绝对零度-273℃(宇宙中最低温度)
- 三种物态:固、液、气
- 固态:分子排列紧密,分子间距离小
- 液态:分子排列较松散,分子间距离较大作用力较小
- 气态:分子排列更松散,分子间距离更大,分子间作用力更小
- 物质的三种形态变化
- 举例:
- 升华:干冰、樟脑丸
- 凝华:霜
- 液化(白气):雾——遇冷:谁遇上什么物件的冷——水蒸气遇冷变成小水珠(白气)
- 注:看得到的变化≠看不见的变化,如干冰吸热升华为气态的二氧化碳(看不见),周围变冷,空气中的水蒸气遇冷变成小水珠(看见了白气)
- 晶体与非晶体:
- 晶体有明显的熔点:
- 蒸发:在任何温度下,在液体表面进行的缓慢的汽化现象称为蒸发。
- 同一物质影响蒸发的因素
- ①温度,温度越高蒸发越快,反之越慢
- ②表面积,表面积越大蒸发越快,反之越慢
- ③表面空气流速,流速越大,蒸发越快,反之越慢
- 分子热运动:
- 不同的物质在互相接触时彼此进入对方的现象,叫做扩散。
- 分子永不停息地做无规则运动,温度越高,分子的运动越剧烈,这种现象我们称这种运动为分子的热运动。
- 内能:构成物体的所有分子,其热运动的动能和分子势能的总和(单位:J)
- 同种物体,随着温度升高,内能就会增加;分子数量越多,内能越大;
- 从宏观上看:分子质量越大,内能越大
- 改变内能的两种方法:
- ①做功;
- ②热传递(热传递的发生需要两个物体有温度差)
- 比热容:某种物质温度升高(或降低)所吸收(或放出)的热量与其质量和温度变化量乘积的比,叫做这种物质的比热容
- 比热容:体现物体吸放热本领的性质(c)
- 公式:
- 同质量的不同物质,当吸收或放出同样热量时,比热容大的物质温度变化小。
- 水的比热容 c=4200 J / (kg·℃)
- 能量的转化和守恒:能量之间可以相互转化,内能、光能、电能、机械能、化学能等
- 白炽灯发光,电能转化为内能,内能再转化为光能
- 钻木取火,机械能转化为内能
- 植物光合作用转化为所需要的有机物和氧气,光能转化为化学能
- 能量既不会凭空消失,也不会凭空产生它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到其他物体,在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。
例31. (2022 广东省考)如图是某种固态物质在加热过程中,温度随时间变化的图像,下列说法最不准确的是:
A.该固物质有固定的熔点
B.该固态物质在熔化过程中,比热容增大
C.温度为 0℃时,该物质可能处于固液共存状态
D.该固体物质在熔化时不断吸收热量,温度不断升高
B.该固态物质在熔化过程中,比热容增大
C.温度为 0℃时,该物质可能处于固液共存状态
D.该固体物质在熔化时不断吸收热量,温度不断升高
解析
从图中信息可见,该固态物质有固定的熔点,属于晶体,晶体熔化时需要不断地吸收热量,但是温度不会发生变化,这个不变的温度就是晶体的熔点,在熔化过程中固态与液态共存,A、C两项均正确;该物质在熔化时不断吸收热量但温度不变,故D项错误;比热容是指单位质量的某种物质升高或下降单位温度所吸收或放出的热量,物质的质量不变,从图中可以看出,物质在固态与液态下,升高相同的温度,液态所用的时间更长,所以该物质在液态下的比热容更大(即升高相同的温度时,液态物质所吸收的热量更多),物质熔化过程中,固体不断减少,液体不断增加,即液体的占比在增大,所以熔化过程中,该物质的比热容会增大,B项正确。
本题为选非题,故正确答案为D。