【知识点详解】
1. 物理学史:题目提及了物理学史的相关知识,涉及到了几位科学家的贡献。卢瑟福确实因为α粒子散射实验揭示了原子的核式结构,从而打开了原子的大门,而非发现电子;玛丽·居里夫人发现了天然放射性现象,确实揭示了原子核的复杂性;贝克勒尔是最早发现放射性的科学家,但他没有提出原子核由质子和中子组成的猜想;查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子,这对应了选项D。
2. 重力与运动状态:小明在做双脚跳台阶运动,忽略空气阻力,他在起跳后和下降过程中,只有重力作用。下降过程中小明处于失重状态,因为此时加速度向下,与重力方向一致;起跳后在上升过程,小明同样处于失重状态,因为加速度仍然向下;落地时,地面对他的支持力应该等于他的重力,以防止他继续下落。
3. 动摩擦因数与力学平衡:问题中提到两个物块在斜面上匀速下滑,说明系统处于平衡状态。物块间无相对滑动,因此它们之间的弹力为零,即答案C。
4. 重力做功与功率:质量为1kg的物体自由下落,2s内重力做功的平均功率可以通过公式计算:P = W/t = (mgΔh)/t,其中g为重力加速度,Δh为下落高度。开始下落2s时,高度Δh = 1/2gt²,代入数据得平均功率为100W,对应选项B。
5. 力学平衡与张力变化:在滑轮问题中,如果只移动绳子的一端,绳中的拉力会根据杠杆原理发生变化。当左端移向A'点时,绳子的有效长度减小,拉力增大;反之,当右端移向B'点,有效长度增大,拉力减小。所以正确答案是C和D。
6. 弹性势能:当木块A以4m/s速度撞击B时,它们粘在一起并压缩弹簧。弹性势能E_p = (1/2)kx²,其中k是弹簧常数,x是弹簧的压缩量。题目中没有给出弹簧常数,但根据能量守恒,A的动能转化为弹簧的弹性势能,因此E_p = (1/2)mv₀²。代入数据得E_p = 8J,对应选项B。
7. 光电效应:A光能引起光电效应,而B光不能,说明A光的频率高于B光的极限频率,且A光的电流方向是从阳极流向阴极,即a流向b。
8. 地球卫星动力学:地球同步卫星的运行速度小于地球表面的环绕速度,即第一宇宙速度,而近地卫星的速度就是第一宇宙速度。同步卫星的线速度v = ωr,近地卫星的线速度v = √(GM/R),所以AB正确,CD错误。
9. 传送带问题:物体在传送带上经历加速和匀速两个阶段。第一阶段摩擦力做正功,等于动能的增加;第二阶段物体没有动能变化,但摩擦力做负功,等于物体机械能的减少。所以AB正确,C错误,D正确。
10. 空降兵下落分析:从v-t图像中可以看出,0-10s内空降兵加速下落,10s末打开伞后,加速度逐渐减小,最终做匀速运动。15s后空降兵匀速下落,机械能保持不变。因此,B、C、D正确,A错误。
11. 升降机动力学:电动机在最大速度时功率最大,最大拉力发生在速度为零时,此时拉力等于升降机的重力加上加速度产生的力。最大速度v_max = P/mg,拉力做功等于克服重力所做的功。在速度由v增大到v_max的过程中,拉力逐渐减小,做功也在减少。所以A错误,B、C正确,D部分正确,因为拉力做功还包括了使速度达到最大值的过程。
以上是对期中试题中涉及的物理知识点的详细解释,涵盖了物理学史、力学、电磁学、天体物理学等多个领域的内容。