【知识点详解】
1. 物理学史实:在题目中,第一道选择题涉及到物理学史,提到了哥白尼、第谷、开普勒和卡文迪许四位科学家的贡献。哥白尼提出了日心说,而非地心说;第谷观测行星运动的数据为开普勒的工作提供了基础;开普勒发现了行星运动的三大定律,而不是万有引力定律;卡文迪许则是通过扭秤实验测得了万有引力常量。
2. 曲线运动:第二道选择题讨论了曲线运动的特点。曲线运动的速度方向时刻改变,因此是变速运动,但速度大小可以保持不变,如匀速圆周运动。加速度不一定是变化的,例如匀速圆周运动中加速度方向指向圆心,但大小恒定。
3. 圆周运动与超重与失重:第三题中,汽车在拱桥顶部时,由于向下的加速度,汽车处于失重状态,此时汽车受到的重力和支持力的合力提供向心力,方向指向圆心,而压力小于重力。
4. 功的计算:第四题考察了力做功的情况。当斜面体和小物块一起做匀速直线运动时,摩擦力做负功,因为它们阻碍了相对运动;支持力不做功,因为支持力与位移垂直。
5. 离心运动:第五题解释了离心运动的概念。离心运动并非沿半径向外,而是当物体需要的向心力大于实际受到的合外力时,物体偏离原来的运动路径。洗衣机脱水利用的是离心力,使水分因惯性而被甩出。
6. 相对运动:第六题涉及到蜡块在匀加速上升的同时水平移动的问题,蜡块相对于黑板的运动轨迹可能是复杂的曲线,需要结合加速度和速度的合成来分析。
7. 机械能守恒:第七题考查了机械能守恒的条件。甲图中滑雪者沿光滑斜面下滑,无其他外力做功,机械能守恒;乙图过山车通过不光滑轨道时有摩擦力做功,机械能不守恒;丙图小球做匀速圆周运动,动能和势能相互转化,机械能不守恒;丁图石块抛出,只有重力做功,机械能守恒。
8. 第一宇宙速度:第八题涉及行星的第一宇宙速度计算。根据公式v = sqrt(GM/R),其中G是万有引力常量,M是星球质量,R是星球半径,可以得出行星的第一宇宙速度约为地球的2倍根号3,即约16 km/s。
9. 向心加速度:第九题讨论了皮带传动装置中质点的向心加速度。根据公式a = w^2r,其中w是角速度,r是半径,可知A、B、C三点的向心加速度之比等于半径之比,即2:1:1。
10. 自由落体与弹簧系统:第十题中,小球从a点自由下落到c点,与弹簧作用,小球的加速度在b点最小(因弹簧开始施加作用力),之后增大。在b点,小球动能最大,但整个过程中,由于有弹簧作用,小球的机械能不守恒。小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量,这是能量守恒的体现。
11. 平抛运动与匀速圆周运动:第十一题中,平抛运动是匀变速曲线运动,速度随时间均匀变化;匀速圆周运动中线速度方向不断变化,而合外力始终指向圆心,做功为零。
12. 渡河问题:第十二题涉及小船渡河的策略。船头垂直河岸时渡河时间最短,但路径可能不是最短;若水流速度变大,渡河时间可能会变长,但路程不一定变长,取决于船速与水速的关系。
13. 抛体运动与自由落体:第十三题中,A、B两球同时运动,虽然通过的位移大小相同,但路径不同;重力做功相同,平均功率和瞬时功率也相同,因为两球下落高度相同,且下落时间相同。
14. 航天飞机轨道变化:第十四题涉及航天飞机轨道转换。在进入椭圆轨道后,航天飞机在A点速度大于B点速度,因为在近地点B,航天飞机需要更大的速度来维持轨道。
这些是题目中涵盖的主要物理知识点,包括物理学史、曲线运动、圆周运动、功与能、相对运动、机械能守恒、第一宇宙速度、向心加速度、自由落体与弹簧系统、平抛运动、匀速圆周运动、渡河问题以及抛体与自由落体的比较。