【知识点详解】
1. 宇宙速度:第一宇宙速度是环绕地球表面做圆周运动的最小速度,也是人造卫星的最小发射速度,约为7.9km/s。第二宇宙速度是物体脱离地球引力束缚的最小发射速度,约为11.2km/s。第三宇宙速度是物体逃离太阳系的最小发射速度,约为16.7km/s。题目中的选项C提到近地点速度在7.9 km/s-11.2 km/s之间,这通常是卫星进入椭圆轨道时在近地点需要达到的速度。
2. 功和能量:物体在斜面上滑动时,克服摩擦力做的功取决于摩擦力和位移。斜面倾角不同,摩擦力与重力分量的比值也不同,但斜面材料和粗糙程度相同,所以摩擦系数一致。因此,克服摩擦力做的功取决于物体沿斜面滑下的高度,而三个斜面底部距离相等,故三者克服摩擦力做的功一样多。
3. 功率和速度关系:发动机的额定功率是恒定的,当汽车匀速行驶时,牵引力等于阻力。根据功率公式P=Fv,可以计算出在额定功率下汽车匀速行驶的速度,即v=P/f,其中f是阻力,P是功率。题目中阻力为1500N,额定功率为60kW,所以计算得出的速度为40m/s。
4. 渡河问题:船渡河的速度由船在静水中的速度和水流速度合成决定,不一定等于5.0m/s。要垂直渡河,船的航向应调整为与水流方向垂直,此时船的实际速度为船速和水流速的矢量差。如果船速大于水流速,垂直渡河是可能的。题目的D选项正确,因为渡河时间最短发生在垂直过河时,此时时间为d/(v船-v水)=10s。
5. 机械能守恒:机械能守恒意味着动能和势能的总和保持不变,不考虑外力做功。小球自由落体运动中只有重力做功,机械能守恒;汽车刹车、滑块下滑和跳伞运动员匀速下落过程中都有阻力做功,机械能不守恒。
6. 重力势能:小球从高度H落下,以桌面为参考平面,落地时的重力势能为-mgh,因为高度为负。在整个过程中,重力势能减少了mg(H+h),因为小球最终落到地面以下h的位置。
7. 地球自转:地球上的物体由于地球自转,都需要做匀速圆周运动。在赤道(a点)和两极以外的地方(b点),由于纬度不同,物体随地球自转所需向心力不同,因此b点的线速度较大,角速度相同,且向心加速度较大。
8. 弹性势能:弹簧的弹性势能与其形变量和劲度系数有关,与长度和原长无关。
9. 动能变化:动能是mv²/2,A选项中速度变为原来的2倍,动能变为4倍;B选项中质量变为原来的2倍,动能变为2倍;C选项中质量减半,速度增大到4倍,动能变为2倍;D选项中速度减半,质量增大到8倍,动能不变。因此,B选项符合题意,动能变为原来的2倍。
10. 圆周运动:在圆周运动中,最高点(b点)可能需要支持力或者拉力来维持运动,最低点(a点)一定是拉力。如果小球刚好能在最高点通过,那么杆对球没有作用力。
11. 探究功与速度关系实验:实验中木板略微倾斜,目的是平衡摩擦力,使得小车在橡皮筋作用下仅受重力和橡皮筋拉力。小车拉到同一位置释放,保证每次做功相等。根据纸带求速度,可以利用匀变速直线运动的推论,例如中间点时刻的速度近似等于平均速度,或者通过计算相邻两点间的平均速度来估算。
以上是对高一物理试题中涉及知识点的详细解析,涵盖了宇宙速度、功与能量、机械能守恒、动力学问题、圆周运动、动能变化以及物理实验等多个方面。这些知识点是高中物理学习的基础,对于理解物理学的基本原理和解决问题具有重要意义。