選擇題10高中物理中的STSE問題考向1力學(xué)中的STSE問題1.[2019·河北石家莊質(zhì)檢]飛艇常常用于執(zhí)行掃雷、空中預(yù)警、電子干擾等多項作戰(zhàn)任務(wù)．如圖所示為飛艇拖曳掃雷具掃除水雷的模擬圖．當(dāng)飛艇勻速飛行時，繩子與豎直方向恒成θ角．已知掃雷具質(zhì)量為m，重力加速度為g，掃雷具所受浮力不能忽略，下列說法正確的是()A．掃雷具受3個力作用B．繩子拉力大小為eq\f(mg,cosθ)C．海水對掃雷具作用力的水平分力小于繩子拉力D．繩子拉力一定大于mg答案：C解析：對掃雷具進(jìn)行受力分析，受到重力、浮力、拉力和水的水平方向的阻力，如圖所示，故A錯誤；根據(jù)平衡條件，有：豎直方向：F浮＋FTcosθ＝mg，水平方向：Ff＝FTsinθ，計算得出：FT＝eq\f(mg－F浮,cosθ)，故B錯誤；掃雷具受到海水的水平方向的阻力等于拉力的水平分力，即小于繩子的拉力，而繩子拉力不一定大于mg，故C正確、D錯誤．2.在研發(fā)無人駕駛汽車的過程中，對比甲、乙兩輛車的運(yùn)動，兩車在計時起點(diǎn)時剛好經(jīng)過同一位置沿同一方向做直線運(yùn)動，它們的速度隨時間變化的關(guān)系如圖所示，由圖可知()A．甲車任何時刻加速度大小都不為零B．在t＝3s時，兩車第一次相距最遠(yuǎn)C．在t＝6s時，兩車又一次經(jīng)過同一位置D．甲車在t＝6s時的加速度與t＝9s時的加速度相同答案：B解析：速度—時間圖象切線的斜率表示加速度，甲車的v-t圖象的“波峰”“波谷”處切線的斜率為零，即所對應(yīng)的時刻加速度為零，選項A錯誤；根據(jù)v-t圖象與坐標(biāo)軸圍成的面積表示位移可知，在t＝3s時，兩車第一次相距最遠(yuǎn)，選項B正確；在t＝6s時，兩車又一次速度相等，由圖分析可知，此時兩車位移不相等，即不經(jīng)過同一位置，選項C錯誤；甲車在t＝6s時的加速度與t＝9s時的加速度方向相反，選項D錯誤．3．(多選)[2019·四川瀘州模擬]在2018年世界斯諾克國際錦標(biāo)賽中，中國選手丁俊暉把質(zhì)量為m的白球以5v的速度推出，與正前方另一靜止的相同質(zhì)量的黃球發(fā)生對心正碰，碰撞后黃球的速度為3v，運(yùn)動方向與白球碰前的運(yùn)動方向相同．若不計球與桌面間的摩擦，則()A．碰后瞬間白球的速度為2vB．兩球之間的碰撞屬于彈性碰撞C．白球?qū)S球的沖量大小為3mvD．兩球碰撞過程中系統(tǒng)能量不守恒答案：AC解析：設(shè)碰后瞬間白球的速度為v1，兩球碰撞過程中，由動量守恒定律有m·5v＝m·3v＋mv1，解得v1＝2v，選項A正確；由于eq\f(1,2)m·(5v)2>eq\f(1,2)m·(3v)2＋eq\f(1,2)m·(2v)2，即碰撞前系統(tǒng)動能大于碰撞后系統(tǒng)動能，所以兩球之間的碰撞是非彈性碰撞，選項B錯誤；由動量定理可知，白球?qū)S球的沖量大小為I＝3mv，選項C正確；兩球碰撞過程中系統(tǒng)能量守恒，機(jī)械能不守恒，選項D錯誤．4.[2019·浙江溫州九校聯(lián)考]據(jù)《科技日報》報道，上海中車公司生產(chǎn)的全球最大馬力無人遙控潛水器近日在上海下線．該潛水器自重5×103kg，主要用于深海搜尋和打撈等.若在某次作業(yè)中，潛水器帶著4×103A．0.5×103sB．1.0×103sC．1.5×103sD．2.0×103s答案：C解析：由題意可知，潛水器(含重物)勻速運(yùn)動，動力等于重力，F(xiàn)＝mg，由P＝Fv可得上升速度為v＝2m/s，由h＝vt解得潛水器上升的時間為t＝1.5×103s，選項C正確．5．[2019·四川瀘州模擬]在考駕駛證的科目二階段，有一項測試叫半坡起步，這是一條類似于凸形橋面設(shè)計的坡道，要求學(xué)員在半坡定點(diǎn)位置a啟動汽車，一段時間后勻速率通過最高點(diǎn)b以及剩下路段，如圖所示．下列說法正確的是()A．若汽車以額定功率從a點(diǎn)加速到b點(diǎn)，則牽引力一直增大B．在最高點(diǎn)b汽車處于平衡狀態(tài)C．在最高點(diǎn)b汽車對路面的壓力小于汽車的重力D．汽車從a運(yùn)動到b的過程中，合力做功為零答案：C解析：由P＝Fv可知，若汽車以額定功率從a點(diǎn)加速到b點(diǎn)，則牽引力一直減小，選項A錯誤；在最高點(diǎn)b汽車做圓周運(yùn)動，加速度向下，不是平衡狀態(tài)，是失重狀態(tài)，在最高點(diǎn)b汽車對路面的壓力小于汽車的重力，選項B錯誤，C正確；汽車從a運(yùn)動到b的過程中，動能增大，由動能定理可知，合力做正功，選項D錯誤．6.(多選)2019年1月13日(臘月初八)，在某公園舉行的雜技表演中，一男一女兩位演員利用掛于同一懸點(diǎn)的兩根輕繩在同一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，如圖所示．已知男演員的體重大于女演員的體重，不計空氣阻力，則()A．女演員運(yùn)動的周期大B．男、女演員運(yùn)動的周期相等C．男演員對輕繩的拉力大D．男、女演員對輕繩的拉力可能相等答案：BD解析：設(shè)演員做勻速圓周運(yùn)動的平面與懸點(diǎn)間的距離為h，圓周運(yùn)動的半徑為r，輕繩的長度為l，輕繩與豎直方向的夾角為θ，則tanθ＝eq\f(r,h)，又mgtanθ＝mr·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))2，解得T＝2πeq\r(\f(h,g))，由此可知男、女演員運(yùn)動的周期相等，選項A錯誤，B正確；設(shè)輕繩的拉力為F，則Fcosθ＝mg，又cosθ＝eq\f(h,l)，因此F＝eq\f(mgl,h)，由于男演員的質(zhì)量較大，所拉輕繩較短，所以男、女演員對輕繩的拉力可能相等，選項C錯誤，D正確．7.最近，一款名叫“跳一跳”的微信小游戲突然躥紅．游戲要求操作者通過控制棋子(質(zhì)量為m)脫離平臺時的速度，使其能從一個平臺跳到旁邊的平臺上．如圖所示的拋物線為棋子在某次跳躍過程中的運(yùn)動軌跡，不計空氣阻力．則(重力加速度大小為g)()A．棋子從起跳至運(yùn)動到最高點(diǎn)的過程中，機(jī)械能增加mghB．棋子離開平臺時的動能為mghC．棋子從離開平臺至運(yùn)動到最高點(diǎn)的過程中，重力勢能增加mghD．棋子落到平臺上時的速度大小為eq\r(2gh)答案：C解析：由于棋子在最高點(diǎn)具有水平方向的速度，在最高點(diǎn)時的機(jī)械能為mgh＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,水平)，所以機(jī)械能的增加量大于mgh，故A、B、D錯誤．棋子從離開平臺至運(yùn)動到最高點(diǎn)的過程中重力做的功為WG＝－mgh，所以重力勢能增加mgh，故C正確．8.圖甲為某體校的鉛球訓(xùn)練裝置，圖乙是該裝置的示意圖．假設(shè)運(yùn)動員以6m/s的速度將鉛球從傾角為30°的軌道底端推出，當(dāng)鉛球向上滑到某一位置時，其動能減少了72J，機(jī)械能減少了12J，已知鉛球(包括其中的上掛設(shè)備)的質(zhì)量為12kg，滑動過程中阻力大小恒定，g取10m/s2，則下列判斷正確的是()A．鉛球上滑過程中減少的動能全部轉(zhuǎn)化為重力勢能B．鉛球向上運(yùn)動的加速度大小為4m/s2C．鉛球返回底端時的動能為144JD．運(yùn)動員每推一次鉛球消耗的能量至少為60J答案：C解析：由于軌道不光滑，鉛球向上滑動的過程中，需要克服摩擦力做功，所以鉛球上滑過程中減少的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能和內(nèi)能，選項A錯誤．由動能定理可得Fx＝ΔEk＝72J，根據(jù)功能關(guān)系可得Ffx＝ΔE＝12J，而Ff＋mgsin30°＝F，聯(lián)立解得F＝72N，F(xiàn)f＝12N，x＝1m，由F＝ma解得鉛球上滑運(yùn)動的加速度大小為a＝6m/s2，選項B錯誤．鉛球推出時動能為eq\f(1,2)×12×62J＝216J，分析可知．當(dāng)鉛球向上滑到最大位置時，動能減小為零，機(jī)械能減少了36J，則從推出鉛球到鉛球返回底端的過程中，損失的機(jī)械能為2×36J＝72J，故鉛球返回底端時的動能為216J－72J＝144J，選項C正確．運(yùn)動員每推一次鉛球消耗的能量一定大于鉛球的初動能216J，選項D錯誤．考向2電學(xué)中的STSE問題1．電子眼系統(tǒng)通過路面下埋設(shè)的感應(yīng)線來感知汽車的壓力．感應(yīng)線是一個壓電薄膜傳感器，壓電薄膜在受到壓力時兩端產(chǎn)生電壓，壓力越大電壓越大，壓電薄膜與電容器C、電阻R組成圖甲所示的回路．紅燈亮?xí)r，如果汽車的前、后輪先后經(jīng)過感應(yīng)線，回路中產(chǎn)生兩個脈沖電流，如圖乙所示，即視為“闖紅燈”，電子眼拍照，則紅燈亮?xí)r()A．車輪停在感應(yīng)線上時，電阻R上有恒定電流B．車輪經(jīng)過感應(yīng)線的過程中，電容器先充電后放電C．車輪經(jīng)過感應(yīng)線的過程中，電阻R上的電流先增大后減小D．汽車前輪剛越過感應(yīng)線，又倒回到線內(nèi)，不會被電子眼拍照答案：B解析：車輪停在感應(yīng)線上時，壓電薄膜受到的壓力不變，壓電薄膜兩端產(chǎn)生的電壓不變，電容器C連在電路中相當(dāng)于斷路，R上無電流通過，故A錯誤；車輪經(jīng)過感應(yīng)線的過程中，壓電薄膜兩端產(chǎn)生的電壓先增大后減小，電容器先充電(回路中電流先增大后減小)后放電(回路中電流反向先增大后減小)，故B正確，C錯誤；若汽車前輪越過感應(yīng)線，又倒回到線內(nèi)，前輪兩次壓線，仍形成兩個脈沖電流，符合拍照條件，電子眼仍會拍照，故D錯誤．2．有一種手持金屬探測器實(shí)物及其結(jié)構(gòu)原理圖可簡化為圖所示．探測器運(yùn)用的是電磁感應(yīng)原理，發(fā)射線圈(外環(huán))可以產(chǎn)生垂直于線圈平面且大小和方向均變化的磁場；內(nèi)環(huán)線圈是接收線圈，用來收集被查金屬物發(fā)出的磁場(接收線圈能完全屏蔽發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場)．隨著發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場方向反復(fù)變化，它會與所遇的金屬物發(fā)生作用，導(dǎo)致金屬物自身也會產(chǎn)生微弱的磁場，來自金屬物的磁場進(jìn)入內(nèi)環(huán)線圈被接收到后，檢測器會發(fā)出報警聲．若發(fā)射線圈產(chǎn)生向下且增強(qiáng)的磁場，則下列說法中正確的是()A．金屬物產(chǎn)生的感應(yīng)磁場的方向豎直向下B．金屬物中的渦流從上往下看是沿順時針方向C．金屬物發(fā)出的磁場穿過接收線圈時，接收線圈會產(chǎn)生微弱的電流，此類探測器相應(yīng)的元件就是依據(jù)這一電流進(jìn)行報警的D．如果金屬物中某時刻發(fā)出向上的磁場，那么接收線圈中的感應(yīng)電流方向從上往下看是沿逆時針方向答案：C解析：先根據(jù)探測器發(fā)射線圈發(fā)出的磁場判定穿過金屬物的磁通量方向和變化情況，再根據(jù)楞次定律確定金屬物中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向，用安培定則判斷金屬物中的感應(yīng)電流的方向，這里特別要注意感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場與原磁場不能混淆；金屬物發(fā)出的磁場穿過接收線圈時，會引起接收線圈產(chǎn)生微弱的電流，使探測器報警，選項C正確；如果金屬中發(fā)出向上逐漸增加的磁場，接收線圈感應(yīng)電流從上向下看為順時針方向，選項D錯誤．3．(多選)電容式傳感器的應(yīng)用非常廣泛，如圖所示的甲、乙、丙、丁是四種常見的電容式傳感器，下列判斷正確的是()A．圖甲中兩極間的電壓不變，若有電流流向傳感器正極，則h正在變小B．圖乙中兩極間的電荷量不變，若兩極間電壓正在增加，則θ正在變大C．圖丙中兩極間的電荷量不變，若兩極間電壓正在減小，則x正在變大D．圖丁中兩極間的電壓不變，若有電流流向傳感器的負(fù)極，則F為壓力且正在變大答案：BC解析：圖甲中兩極間距離不變，若h變小，表明兩極板間正對面積減小，由C＝eq\f(εrS,4πkd)可知對應(yīng)電容減小，電壓不變時，電容器帶電荷量減小，正在放電，故電流流向傳感器負(fù)極，A錯；圖乙中兩極間的電荷量不變，若電壓正在增加，由C＝eq\f(Q,U)可知電容正在減小，板間距離不變，正對面積減小，則動片正在旋出，θ正在變大，B對；圖丙中兩極間的電荷量、板間距離不變，若板間電壓正在減小，表明電容正在增大，電介質(zhì)正在插入，x正在增大，C對；圖丁中兩極間的電壓、極板正對面積不變，若有電流流向傳感器的負(fù)極，表明電容器正在放電，電容減小，板間距離增大，若F為壓力，則應(yīng)是F正在減小，D錯．4.隨著電子技術(shù)的發(fā)展，霍爾傳感器被廣泛應(yīng)用在汽車的各個系統(tǒng)中．其中霍爾轉(zhuǎn)速傳感器在測量發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速時，情景簡化如圖甲所示，被測量轉(zhuǎn)子的輪齒(具有磁性)每次經(jīng)過霍爾元件時，都會使霍爾電壓發(fā)生變化，傳感器的內(nèi)置電路會將霍爾電壓調(diào)整放大，輸出一個脈沖信號，霍爾元件的原理如圖乙所示．下列說法正確的是()A．霍爾電壓是由于霍爾元件中定向移動的載流子受到電場力作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的B．若霍爾元件的前端電勢比后端低，則霍爾元件中的載流子為負(fù)電荷C．在其他條件不變的情況下，霍爾元件的厚度c越大，產(chǎn)生的霍爾電壓越高D．若轉(zhuǎn)速表顯示1800r/min，轉(zhuǎn)子上齒數(shù)為150個，則霍爾傳感器每分鐘輸出12個脈沖信號答案：B解析：霍爾電壓是由于霍爾元件內(nèi)載流子受到洛倫茲力作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的，故A錯誤；根據(jù)左手定則，負(fù)電荷向前端偏轉(zhuǎn)，前端帶負(fù)電，后端帶正電，所以前端的電勢低，符合要求，則霍爾元件中的載流子為負(fù)電荷，故B正確；當(dāng)載流子所受的電場力和洛倫茲力平衡時，滿足qeq\f(U,b)＝qvB，I＝nqvS＝nqvbc，解得U＝Bvb＝Beq\f(1,nqc)，故當(dāng)c增大時，U減小，故C錯誤；轉(zhuǎn)速n＝1800r/min，則霍爾傳感器每分鐘輸出的脈沖信號個數(shù)為150×1800＝270000個，故D錯誤．5．[2019·福建高三下學(xué)期質(zhì)檢]為了減少污染，工業(yè)廢氣需用靜電除塵器除塵，某除塵裝置如圖所示，其收塵極為金屬圓筒，電暈極位于圓筒中心．當(dāng)兩極接上高壓電源時，電暈極附近會形成很強(qiáng)的電場使空氣電離，廢氣中的塵埃吸附離子后在電場力的作用下向收塵極運(yùn)動并沉積，以達(dá)到除塵目的．假設(shè)塵埃向收塵極運(yùn)動過程中所帶電量不變，下列判斷正確的是()A．金屬圓筒內(nèi)存在勻強(qiáng)電場B．金屬圓筒內(nèi)越靠近收塵極電勢越低C．帶電塵埃向收塵極運(yùn)動過程中電勢能越來越大D．帶電塵埃向收塵極運(yùn)動過程中受到的電場力越來越小答案：D解析：由于金屬圓筒接的是正極，圓筒中心接的是負(fù)極，所以電場線由金屬圓筒指向圓筒中心，因此金屬圓筒內(nèi)存在的不是勻強(qiáng)電場，故A項錯誤．金屬圓筒內(nèi)越靠近收塵極即越靠近正極，其電勢越高，故B項錯誤．帶電塵埃向收塵極運(yùn)動過程中，電場力做正功，電勢能減小，故C項錯誤．由于金屬圓筒內(nèi)的電場越靠近收塵極，電場線越稀疏，電場強(qiáng)度越小，因此帶電塵埃向收塵極運(yùn)動過程中受到的電場力越來越小，故D項正確．6．[2019·河南洛陽模擬]為了創(chuàng)建綠色校園，學(xué)校將一批普通照明路燈改裝成了LED太陽能路燈，所用裝置主要技術(shù)參數(shù)如下：太陽能電池功率為100W，其光電轉(zhuǎn)換效率為18%；蓄電池容量為250Ah，電壓為12V，充電效率為80%；LED照明時蓄電池的輸出電流恒定，輸出功率為60W．結(jié)合上述數(shù)據(jù)，下列說法不正確的是()A．太陽照射2小時，光電系統(tǒng)可吸收太陽能為4.0×106JB．LED照明5小時，蓄電池恒流輸出電能最多為1.08×106JC．利用太陽能電池給蓄電池充電，充滿需要的時間為30小時D．利用蓄電池給60W的LED供電，供電時間最長為50小時答案：C解析：光電轉(zhuǎn)換效率為18%，太陽能電池功率為100W,2小時光電系統(tǒng)可吸收的太陽能為E＝100×2×3600÷18%J＝4.0×106J，選項A正確；LED照明5小時，蓄電池恒流輸出的電能最多為W＝60×5×3600J＝1.08×106J，選項B正確；利用太陽能電池給蓄電池充電，充滿需要的最短時間為t＝12×250÷100÷80%h＝37.5h，選項C錯誤；利用蓄電池給60W的LED供電