2023人教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知识点总结归纳完整版.pdf

1 20232023 人教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知识点总人教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知识点总结归纳完整版结归纳完整版 单选题 1、公安部规定：子弹射出枪口时的动能与子弹横截面积的比在 0.16J/cm2以下的枪为玩具枪。已知某弹簧玩具枪的钢珠直径约为 1cm，则该枪中弹簧的弹性势能不能超过（）A110-6JB110-3JC110-2JD110-1J 答案：D 钢珠的横截面积为 =(12)2cm2 弹簧的弹性势能转化为钢珠的动能，则 p=0.16J/cm2 解得 p 1 101J 故选 D。2、一个质量为 2kg 的物体从某高处自由下落，重力加速度取 10m/s2，下落 2s 时（未落地）重力的功率是（）A300WB400WC500WD600W 答案：B 下落 2s 时重力的功率是 2 =2=2 102 2W=400W 故选 B。3、如图所示，“歼 15”战机每次从“辽宁号”航母上起飞的过程中可视为匀加速直线运动，且滑行的距离和牵引力都相同，则（）A携带的弹药越多，加速度越大 B携带的弹药越多，牵引力做功越多 C携带的弹药越多，滑行的时间越长 D携带的弹药越多，获得的起飞速度越大 答案：C A由题知，携带的弹药越多，即质量越大，然牵引力一定，根据牛顿第二定律=质量越大加速度a越小，A 错误 B牵引力和滑行距离相同，根据 =得，牵引力做功相同，B 错误 C滑行距离L相同，加速度a越小，滑行时间由运动学公式 3 =2 可知滑行时间越长，C 正确 D携带的弹药越多，获得的起飞速度由运动学公式 =2 可知获得的起飞速度越小，D 错误 故选 C。4、质量为m的小球被系在轻绳一端，在竖直平面内做半径为R的圆周运动，运动过程中小球受到空气阻力的作用。设某一时刻小球通过轨道的最低点，此时绳子的张力为 7mg，此后小球继续做圆周运动，经过半个圆周恰能通过最高点，则在此过程中小球克服空气阻力所做的功为（）A14B310C12D 答案：C 在最低点时，根据牛顿第二定律有 7 =12 则最低点速度为 1=6 恰好通过最高点，则根据牛顿第二定律有 4 =22 则最高点速度为 2=由动能定理得 2+f=12221212 解得 f=12 球克服空气阻力所做的功为 0.5mgR 故选 C。5、如图所示，嫦娥四号在绕月球椭圆轨道上无动力飞向月球，到达近月轨道上P点时的速度为v0，经过短暂“太空刹车”，进入近月轨道绕月球运动。已知月球半径为R，嫦娥四号的质量为m，在近月轨道上运行周期为T，引力常量为G，不计嫦娥四号的质量变化，下列说法正确的是（）A嫦娥四号在椭圆轨道上运行时的机械能与在近月轨道上运行时的机械能相等 B月球的平均密度=32 C嫦娥四号着陆后在月面上受到的重力大小为42 D“太空刹车”过程中火箭发动机对嫦娥四号做的功为1202222 答案：B 5 A嫦娥四号在椭圆轨道上P点时要制动减速，机械能减小，则嫦娥四号在椭圆轨道上运行时的机械能比在近月轨道上运行时的机械能大，选项 A 错误；B根据万有引力供向心力 2=(2)2 且 =433 解得 =32 选项 B 正确；C嫦娥四号着陆后在月面上受到的重力大小为 =2 又 2=422 联立解得 =422 选项 C 错误；D根据动能定理，“太空刹车”过程中火箭发动机对嫦娥四号做的功为 =1202122 又 6 =2 联立解得 =12022222 选项 D 错误。故选 B。6、2021 年 10 月 16 日 0 时 23 分，搭载神舟十号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射，约 582 秒后，神舟十三号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，顺利将翟志刚、王亚平、叶光富 3 名航大员送入太空。10 月 16 日 6 时 56 分，载人飞船与中国空间站组合体完成自主快速交会对接空间站组合体在离地 400km 左右的椭圆轨道上运行，如图所示。11 月 8 日，经过约 6.5 小时的出舱活动，神舟十三号航天员乘组密切协同，圆满完成出舱活动全部既定任务，同时，在完成任务的过程中，航天员发现在空间站内每隔大约 1.5 小时就能看到一次日出。不计一切阻力，组合体则根据题中所给信息，以下判断正确的是（）A航天员在出舱工作时处于超重状态 B空间站组合体运动到近地点时的加速度最小 C空间站组合体的椭圆轨道半长轴小于地球同步卫星的轨道半径 D空间站组合体沿椭圆轨道由近地点向远地点运动的过程中，机械能不守恒 答案：C A航天员出舱工作时处于失重状态，A 错误；B空间站组合体运动到近地点时的加速度最大，B 错误；C空间站组合体的运动周期小于地球同步卫星的运动周期，故空间站组合体的轨道半长轴小于地球同步卫星的7 轨道半径，C 正确；D空间站组合体沿椭圆轨道由近地点向远地点运动的过程中，机械能守恒，D 错误。故选 C。7、质量为 50g 的小石头从一水井口自由下落至距离井口 5m 以下的水面时，其重力的功率为（重力加速度 g 取10m/s2）（）A5WB50WC500WD2500W 答案：A 2=2 代入数据，解得 =10m/s 此时重力的功率为 =0.05 10 10W=5W 故选 A。8、有一种飞机在降落的时候，要打开尾部的减速伞辅助减速，如图所示。在飞机减速滑行过程中，减速伞对飞机拉力做功的情况是（）A始终做正功 B始终做负功 C先做负功后做正功 8 D先做正功后做负功 答案：B 减速伞对飞机的作用力与飞机运动方向相反，对飞机做负功。故选 B。9、如图所示，质量分别为m和 2m的小物块 和 Q，用轻质弹簧连接后放在水平地面上，通过一根水平轻绳连接到墙上。P 的下表面光滑，Q 与地面间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。用水平拉力将 Q 向右缓慢拉开一段距离，撤去拉力后，Q 恰好能保持静止。弹簧形变始终在弹性限度内，弹簧的劲度系数为k，重力加速度大小为g。若剪断轻绳，在随后的运动过程中相对于其初始位置的最大位移大小为（）AmgkB2C4D6 答案：C Q 恰好能保持静止时，设弹簧的伸长量为x，满足 =2 剪断轻绳后，Q 始终保持静止，物块 P 与弹簧组成的系统机械能守恒，弹簧的最大压缩量也为x，因此 相对于其初始位置的最大位移大小为 =2=4 故选 C。10、如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c三颗卫星均做匀速圆周运动,轨道半径=。其中a为地球静止同步卫星。下列说法正确的是（）9 Ac在运动过程中可能会经过北京上空 Bb的周期可能大于地球的自转周期 Ca的动能一定等于b的动能 Da、b的线速度一定相同 答案：A A由图可知，c为极地轨道卫星，所以c在运动过程中可能会经过北京上空，故 A 正确；B卫星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，有 2=422 解得 =423 又=a为地球静止同步卫星，所以b的周期等于地球的自转周期，故 B 错误；C卫星的质量关系未知，所以无法比较a、b的动能大小关系，故 C 错误；D卫星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，有 2=2 解得 =故a、b的线速度大小一定相等，但方向不相同，故 D 错误。10 故选 A。11、如图（a）所示，一个可视为质点的小球从地面竖直上抛，小球的动能k随它距离地面的高度的变化关系如图（b）所示，取小球在地面时的重力势能为零，小球运动过程中受到的空气阻力大小恒定，重力加速度为，则下列说法正确的是（）A小球的质量为200 B小球受到空气阻力的大小为00 C上升过程中，小球的动能等于重力势能时，小球距地面的高度为470 D下降过程中，小球的动能等于重力势能时，小球的动能大小为02 答案：C AB上升阶段，根据能量守恒 20=0+0 下降阶段，根据能量守恒 0+0=0 联立解得，小球的质量为 =3020 11 小球受到空气阻力的大小为 =020 故 AB 错误；C上升过程中，小球的动能等于重力势能时，根据能量守恒 20=k1+=2+解得小球距地面的高度为 =470 故 C 正确；D下降过程中，小球的动能等于重力势能时，设此时高度1，根据能量守恒 0=k2+1+(0 1)=2k2+0 1 即 302=2k2+02 1 解得小球的动能大小 k2=0+12 不等于02，故 D 错误。故选 C。12、关于“探究功与速度变化的关系”的实验，下列叙述正确的是（）A每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值 B每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致 C放小车的长木板应该尽量使其水平 12 D先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出 答案：D A橡皮筋完全相同，通过增加橡皮筋的条数来使功倍增，因此不需要每次计算橡皮筋对小车做功的具体数值，故 A 错误；B通过增加橡皮筋的条数来使功倍增，则橡皮筋拉伸的长度必须保持一致，故 B 错误；C小车和木板之间存在摩擦力，需平衡摩擦力，则要用小木块垫高长木板的一端，故 C 错误；D先接通电源，打点稳定后再让小车在橡皮筋的作用下弹出，故 D 正确。故选 D。13、如图所示，劲度系数为k的轻质弹簧，一端系在竖直放置的半径为R的圆环顶点P，另一端系一质量为m的小球，小球穿在圆环上做无摩擦的运动。设开始时小球置于A点，弹簧处于自然状态，当小球运动到最低点时速率为v，对圆环恰好没有压力。下列分析正确的是（）A小球过B点时，弹簧的弹力为 2 B小球过B点时，弹簧的弹力为+22 C从A到B的过程中，小球的机械能守恒 D从A到B的过程中，小球的机械能减少 答案：D AB由于小球运动到最低点时速率为v，对圆环恰好没有压力，根据牛顿第二定律 13 弹2 即 弹=+2 AB 错误；CD从A到B的过程中，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，及 球=弹簧 又 弹簧=p 弹簧伸长，形变量变大，弹簧的弹性势能增大，小球的机械能减小，C 错误，D 正确。故选 D。14、如图，撑杆跳全过程可分为四个阶段：阶段，助跑加速；阶段，杆弯曲程度增大、人上升；阶段，杆弯曲程度减小、人上升；阶段，人越过横杆后下落，整个过程空气阻力忽略不计。这四个阶段的能量变化为（）A 地面对人和杆系统做正功 B 人和杆系统的动能减小量小于重力势能和弹性势能增加量 C 人和杆系统的动能减少量小于重力势能的增加量 D 重力对人所做的功等于人机械能的增加量 14 答案：C A 地面对人和杆系统不做功，人加速过程增加的机械能是通过人体肌肉做功，消耗人体内的化学能，转化为人的机械能，A 错误；B 人和杆系统的动能减小量等于重力势能和弹性势能增加量，B 错误；C 人和杆系统的动能减小和弹性势能的减少量等于重力势能的增加量，则人和杆系统的动能减少量小于重力势能的增加量，C 正确；D 重力对人所做的功等于人的重力势能减少量，人的机械能不变，D 错误。故选 C。15、2021 年 7 月 6 日，我国成功将“天链一号 05”卫星发射升空，卫星进入预定轨道，天链系列卫星为我国信息传送发挥了重要作用。如图所示，卫星在半径为R的近地圆形轨道上运动，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道，到达轨道的远地点B时，再次点火进入轨道半径为 5R的圆形轨道绕地球做匀速圆周运动，设卫星质量保持不变。则（）A若地球表面的重力加速度为0，则在圆形轨道的重力加速度为05 B若在圆形轨道上运动的线速度为0，则在圆形轨道上运动的线速度为50 C卫星在椭圆轨道从A到B运动的时间是其在圆形轨道上运动周期的1.53倍 D卫星从轨道到轨道再到轨道 III 的过程中，机械能守恒 答案：C A卫星在地球表面时，忽略地球自转的影响，物体所受的重力等于物体与地球间的万有引力，所以有 15 0=2 解得 0=2 当卫星进入 5R的轨道时，物体此时所受的重力等于其与地球间的万有引力，所以有=(5)2 解得=025 故 A 项错误；B卫星做绕地球做匀速圆周运动有 2=2 解得=当=，解得 0=当=5，解得=5=550 故B项错误；C根据开普勒定律，有 16 32=因为卫星绕地球飞行，所以整理有 1312=2322 又因为卫星在椭圆轨道的半长轴为3，所以有上述式子可得，卫星在椭圆轨道的周期是圆形轨道周期33倍，卫星在椭圆轨道从A到B运动的时间是圆形轨道周期的1.53倍，故 C 项正确；D卫星从轨道到轨道再到轨道的过程中，变轨需要加速，即物体的动能增加，根据 机=k+p 所以机械能增加，故 D 项错误。故选 C。多选题 16、下列叙述中正确的是（）A做匀速直线运动的物体机械能一定守恒 B做匀变速直线运动的物体机械能可能不守恒 C外力对物体做功为零，物体的机械能一定守恒 D系统内只有重力和弹力做功时，系统的机械能一定守恒 答案：BD A做匀速直线运动的物体机械能不一定守恒，例如物体向上做匀速直线运动时，机械能增加，故 A 错误；B做匀变速直线运动的物体机械能可能不守恒，如水平面上做匀加速直线运动的物体，机械能增加，故 B 正确；C外力对物体做功为零，物体的机械能不一定守恒，例如物体向上做匀速直线运动时，外力对物体做功为零，机械能增加，故 C 错误；D系统内只有重力和弹力做功时，系统的机械能一定守恒，故 D 正确。17 故选 BD。17、关于弹簧的弹性势能，下列说法正确的是（）A弹簧的弹性势能与其被拉伸（或压缩）的长度有关 B弹簧的弹性势能与弹簧的劲度系数有关 C对于同一弹簧，在弹性限度内，形变量越大，则弹性势能越大 D弹性势能的大小与使弹簧发生形变的物体有关 答案：ABC 理解弹性势能时要明确研究对象是发生弹性形变的物体，而不是使之发生形变的物体。弹簧弹性势能的大小跟形变量有关，对于同一弹簧，在弹性限度内，形变量越大，则弹性势能越大。弹簧的弹性势能还与劲度系数有关，当形变量一定时，劲度系数越大，则弹簧的弹性势能越大，ABC 正确，D 错误。故选 ABC。18、如图所示，A、B两星球为双星系统，相距为L，围绕某定点O（未画出）做圆周运动，质量之比为:=1:9，两星球半径远小于L。沿A、B连线从星球A向B以某一初速度发射一探测器，只考虑星球A、B对探测器的作用，假设弹射器初速度足够大，可以到达B星球，下列说法正确的是（）A探测器在距星球A为4处加速度为零 B双星的总质量一定，若双星之间的距离增大，其转动周期变大 C若探测器能到达星球B，其速度可能恰好为零 DA、B两星球绕定点O做匀速圆周运动，动能之比为9:1 答案：ABD A设探测器的质量为，探测器距A星球的距离为时，两星球对探测器的引力相等，即 18 2=()2 解得 =14 故 A 正确；C探测器到达B的过程中，其所受合力先向左减小到 0，后向右增大，故探测器先减速后加速，故 C 错误；B设做圆周运动的轨道半径为，B做圆周运动的轨道半径为，根据万有引力提供向心力分别对、得 2=422 2=422 又+=联立解得 =423(+)可知双星的总质量一定，若双星之间的距离增大，其转动周期变大，故 B 正确；D根据 422=422 可得:=9:1 结合 =2 19 可得:=9:1 根据 k=122 联立可得 k:k=9:1 故 D 正确。故选 ABD。19、“嫦娥三号”从距月面高度为 100 km 的环月圆轨道上的P点实施变轨，进入近月点为 15 km 的椭圆轨道，由近月点Q成功落月，如图所示。关于“嫦娥三号”，下列说法正确的是（）A沿轨道运行的周期大于沿轨道运行的周期 B沿轨道运动至P点时，需制动减速才能进入轨道 C沿轨道运行时，在P点的加速度大于在Q点的加速度 D在轨道上由P点运行到Q点的过程中，万有引力对其做正功，它的动能增加，重力势能减小，机械能不变 答案：BD A轨道的半长轴小于轨道的半径，根据开普勒第三定律 32k 20 可知沿轨道运行的周期小于轨道上的周期，故 A 项错误；B在轨道上运动，从P点开始变轨，可知“嫦娥三号”做向心运动，在P点应该制动减速以减小做匀速圆周运动所需要的向心力，通过做向心运动减小轨道半径，故 B 项正确；C在轨道上运动时，卫星只受万有引力作用，在P点时的万有引力比Q点的小，故P点的加速度小于在Q点的加速度，故 C 项错误；D在轨道上由P点运行到Q点的过程中，“嫦娥三号”只受到万有引力的作用，机械能守恒；万有引力对“嫦娥三号”做正功，“嫦娥三号”的速度逐渐增大，动能增加，离地高度降低，重力势能减小，故 D 项正确。故选 BD。20、汽车沿平直的公路以恒定功率P从静止开始启动，如图所示为牵引力F与速度v的关系，加速过程在图中的N点结束，所用的时间t=8s，经历的路程s=50m，8s 后汽车做匀速运动。若汽车所受阻力始终不变，则（）A汽车匀速运动时的牵引力大小为 2104N B汽车所受阻力的大小为 4104N C汽车恒定功率为 8104W D汽车的质量为 8.75103kg 答案：AD 加速过程在N点结束，即此后汽车沿平直路面作匀速运动，由平衡条件和图象信息可得 =0 汽车做匀速运动时的牵引力大小为 21 =2 104N 汽车所受的阻力大小 =2 104N 由图象信息得汽车的恒定功率 =2 104 8W=1.6 105W 汽车加速运动过程，牵引力做功为 =根据动能定理可得 =122 解得 =2()2=2 (1.6 105 8 2 104 50)64kg=8.75 103kg 故选 AD。21、下列说法不正确的是（）A由=，可知功率越大的机器做的功越多 B由=，可知做功时间越长，功率越小 C功有正负，因此功是矢量 D功率是描述物体做功快慢的物理量 答案：ABC ABD功率是描述物体做功快慢的物理量，功率的定义式为 =22 功率由机器所做的功与做功对应时间共同决定，机器做功越多功率不一定越大，做功时间越长功率也不一定越小，AB 错误，D 正确；C功有正负，但没有方向，功是标量，C 错误；本题选择不正确选项，故选 ABC。22、下列关于机械能守恒的判断正确的是（）A拉着一个物体沿着光滑的斜面匀速上升时，物体的机械能守恒 B如果忽略空气阻力作用，物体做竖直上抛运动时，机械能守恒 C一个物理过程中，当重力和弹力以外的力做了功时，机械能不再守恒 D物体做自由落体运动时，物体机械能一定守恒 答案：BCD A拉着一个物体沿着光滑的斜面匀速上升时，动能不变，势能增大，故机械能增大，故 A 错误；B物体做竖直上抛运动时，只有重力做功，故机械能守恒，故 B 正确；C机械能守恒的条件是除重力和弹力以外的力做功的代数和为 0，或者不做功，当重力和弹力以外的力做了功时，物体的机械能不守恒，故 C 正确；D物体做自由落体运动时只受重力作用，机械能守恒，故 D 正确。故选 BCD。23、如图所示，半径为R的14圆弧轨道与半径为2的光滑半圆弧轨道通过图示方式组合在一起，A、B分别为半圆弧轨道的最高点和最低点，O为半圆弧的圆心。现让一可视为质点的小球从B点以一定的初速度沿半圆弧轨道运动，恰好通过最高点A后落在14圆弧轨道上的C点，不计空气阻力，重力加速度为g，则下列说法中正确的是（）23 A小球运动到A点时所受合力为零 B小球从B点出发时的初速度大小为 52 CC点与A点的高度差为35 D小球到达C点时的动能为2514 答案：BD A由于小球刚好能通过半圆弧轨道的最高点A，故小球运动到A点时由重力提供其做圆周运动的向心力，所受合力不为零，故 A 错误；B在A点时，有 =A2 其中r2，解得 A=2 由机械能守恒定律可得 12B2=+12A2 解得 B=52 24 故 B 正确；C由平抛运动规律可得 xvAt y12gt2 由几何关系可得 x2y2R2 解得 =(5 1)2 故C点与A点的高度差为(51)2，故 C 错误；D由动能定理可知=12A2+解得 kC=25 14 故 D 正确。故选 BD。24、在地面附近斜向上推出的铅球，在落地前的运动中（不计空气阻力）（）A速度和加速度的方向都在不断改变 B速度与加速度方向之间的夹角一直减小 C在相等的时间间隔内，速度的改变量相等 D在相等的时间间隔内，动能的改变量相等 25 答案：BC A由于物体只受重力作用，做平抛运动，故加速度不变，速度大小和方向时刻在变化，A 错误；B设某时刻速度与竖直方向夹角为，则 tan=0=0 随着时间t变大，tan 变小，变小，B 正确；C根据加速度定义式 =则 =即在相等的时间间隔内，速度的改变量相等，C 正确；D根据动能定理，在相等的时间间隔内，动能的改变量等于重力做的功，即 WG=mgh 对于平抛运动，由于在竖直方向上，在相等时间间隔内的位移不相等，D 错误。故选 BC。25、关于重力势能的几种理解，正确的是（）A放在地面上的物体，它的重力势能一定等于零 B重力势能的变化量与参考平面的选取无关 C重力势能减小时，重力对物体做正功 D物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大 答案：BC A重力势能和零势能面选取有关，放在地面上的物体，它的重力势能不一定等于零，故 A 错误；26 B重力势能的变化量与物体的质量和变化高度有关，与参考平面的选取无关，故 B 正确；C重力势能减小时，高度下降，重力对物体做正功，故 C 正确；D物体与零势能面的距离越大，若物体在零势能面下方，则重力势能越小，故 D 错误。故选 BC。填空题 26、水平面上有质量相等的a、b两个物体，水平推力F1、F2分别作用在a、b上。一段时间后撤去推力，物体继续运动一段距离后停下。两物体的v-t图线如图，图中AB CD。则整个过程中F1_F2（选填“”或“=”或“”或“=”或“”或“=”或“2 2整个过程根据动能定理可知 F f=0 图像面积表示位移，因此 27 根据 f=可知，a摩擦力做功较小，F1做功较小。3根据动能定理可知 合=0 故合外力做功相同。27、请写出重力做功和重力势能变化量之间的关系_；请写出机械能守恒的条件：_。答案：G=p 只有重力和弹力做功，其他力不做功 1G=P 2只有重力和弹力做功，其他力不做功 28、一个质量为1kg的物体从足够高处做自由落体运动，g取10m/s2，则前3s内重力对物体做功的平均功率为_W，3s末重力对物体做功的瞬时功率为_W。答案：150 300 1前 3s 内物体下落的高度 =122=12 10 32m=45m 前 3s 内重力对物体所做的功 =450J 前3s内重力对物体做功的平均功率为 =150W 23s 末物体的运动速度 =30m/s 28 3s 末重力对物体做功的瞬时功率=300W 29、功率是_（填“矢”或“标”）量。在国际单位制中，功率的单位是_（填写中文全称），符号是 W。答案：标 瓦特 12功率是表示做功快慢的物理量，是标量，在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是 W。30、某兴趣小组在探究物体动能大小实验时，让一物体在恒定合外力作用下由静止开始沿直线运动，记录下速度、时间、位置等实验数据，然后分别作出动能k随时间变化和动能随位置变化的两个图线，但横坐标没有标出，请你判断物体动能随位置变化的图线应是图_；若图甲中OA连线的斜率为p，图乙中直线的斜率为q，则物体在A点所对应的瞬时速度的大小为_。答案：乙 2 1由公式 k=可得，Ek与成x正比，故图乙是物体动能随位置变化的图线，则甲图为物体动能随时间变化的图线；2在图乙中，由公式 k=解得 =k 29 即斜率 =k 则合力为 F=q 在图甲中，可得 =k 联立可得=又在这个过程中恒定的合外力，做匀变速运动，故平均速度为 =2 所以 =2 联立解得=2=2 故有 =2