精品解析：北京市第一七一中学2023-2024学年高三上学期8月月考物理试卷

2023北京一七一中高三8月月考物理 一、单项选择题（本题共14小题，每小题3分，共42分。） 1. 下列关于物理学史或物理方法的说法中正确的是 A. 伽利略利用斜面“外推”研究自由落体运动时，直接测量铜球的速度与时间的关系，得到自由落体运动的规律 B. 速度、加速度、动量和动能都是利用比值法定义的物理量 C. 物理模型在物理学的研究中起了重要作用，其中“质点”“点电荷”“光滑的轻滑轮”“轻弹簧”等都是理想化模型 D. 牛顿发现了万有引力定律并测定了万有引力常量G 2. 小芳同学想要悬挂一个镜框，以下四种方法中每根绳子所受拉力最小的是（　　） A. B. C. D. 3. 让小钢珠在水平桌面上从同一位置以相同的初速度运动，将一条形磁铁放在桌面的不同位置，小钢珠的运动轨迹不同，图中a、b、c、d为其中四条运动轨迹，下列说法正确的是 A. 磁铁放在位置A时，小钢珠的运动轨迹如图中c所示 B. 磁铁放在位置B时，小钢珠的运动轨迹如图中b所示 C. 通过这个实验可以研究曲线运动的速度方向 D. 通过这个实验可以探究物体做曲线运动的条件 4. 如图所示，用、两根轻绳将花盆悬于两竖直墙之间，开始时绳水平，现保持O点位置不变，改变绳长使绳右端由B点缓慢上移至点，此时与之间的夹角，设此过程中、绳的拉力分别为、，则下列说法正确的是（　　） A. 一直增大 B. 一直减小 C. 一直减小 D. 先增大后减小 5. 图甲所示为一列简谐横波在 t = 2s 时的波形图，图乙为这列波上 P 点的振动图像，下列 说法正确的是（　　） A. 该横波向右传播，波速为 0.6m/s B. t = 2s 时，Q 点的振动方向为 y 轴负方向 C. 从 t = 2s 到 t = 7s 内，P 质点沿 x 轴向右平移 2.0m D. 从 t = 2s 到 t = 7s 内，Q 质点通过的路程为 25cm 6. 蹦床运动中，某运动员从高处落到蹦床上后又被弹回到原高度。运动员从高处下落到弹回的整个过程中，忽略空气阻力，他的运动速度随时间变化的图像如图所示。根据该图像可知（　　） A. t1-t2和t4-t5两段时间内，运动员的加速度不同 B. 0-t1时间段，运动员腾空 C. t2和t3时刻，速度大小相同 D. t3时刻运动员的位移是0m 7. 充电式果汁机小巧简便，如图甲所示，被誉为出行神器，满足了人们出行也能喝上鲜榨果汁的需求．如图乙所示，其主要部件是四个长短不同的切水果的锋利刀片．工作时，刀片在电机带动下高速旋转，机身和果汁杯可视为保持静止．则果汁机在完成榨汁的过程中 A. 某时刻不同刀片顶点的角速度都相等 B. 不同刀片上各点的加速度方向始终指向圆心 C. 杯壁上的水果颗粒做圆周运动时的向心力由摩擦力提供 D. 消耗的电能一定等于水果颗粒以及果汁机增加的内能 8. 某同学制作了一个“竖直加速度测量仪”，可以用来测量竖直上下电梯运行时的加速度，其构造如图所示。把一根轻弹簧上端固定在小木板上，下端悬吊0.9N重物时，弹簧下端的指针指木板上刻度为C的位置，把悬吊1.0N重物时指针位置O的刻度标记为0，以后该重物就固定在弹簧上，和小木板上的刻度构成了一个“竖直加速度测量仪”。加速度的方向向上为正、向下为负，g取10m/s2，（　　） A. 当指针在位置C时弹簧的弹力为0.8N B. CO之间的弹力之差为0.2N C. 位置C标注的加速度为-1.0m/s2 D. 位置D标注的加速度为1.0m/s2 9. 如图所示，水平传送带在电动机带动下始终保持以速度v匀速运动，某时刻质量为m的物块无初速地放在传送带的左端，经过一段时间物块能与传送带保持相对静止．已知物块与传送带间的动摩擦因数为μ．若当地的重力加速度为g，对于物块放上传送带到物块与传送带相对静止的过程，下列说法中正确的是（ ） A. 物块所受摩擦力的方向水平向左 B. 物块运动的时间为 C. 物块相对地面的位移大小为 D. 物块相对传送带的位移大小为 10. 如图所示，一个内壁光滑的圆锥筒，其轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动.有一个质量为 m 的小球 A 紧贴着筒内壁在水平面内做匀速圆周运动，筒口半径和筒高分别为 R 和 H，小球 A 所在 的高度为筒高的一半。已知重力加速度为 g，则（　　） A. 小球 A 受到重力、支持力和向心力三个力作用 B. 小球 A 受到的合力方向垂直于筒壁斜向上 C. 小球 A 受到的合力大小为 D. 小球 A 做匀速圆周运动的角速度 11. 我国女子短道速滑队在2013年世锦赛上实现女子3000m接力三连冠．观察发现，“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面，并且开始向前滑行，待乙追上甲时，乙猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出．在乙推甲的过程中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，则（　　） A. 甲对乙的冲量一定等于乙对甲的冲量 B. 甲、乙的动量变化一定大小相等方向相反 C. 甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量 D. 甲对乙做多少负功，乙对甲就一定做多少正功 12. 某市在冬季常见最大风力为9级（风速约20m/s到24m/s）。如图所示的该市某品牌抗风卷帘门面积为S，单位面积所能承受的最大压力为F。设空气密度为ρ，空气吹到卷帘门上速度立刻减为零，则此卷帘门能承受的垂直方向最大风速v等于（　　） A. B. C. D. 13. 一物理学习小组在竖直电梯里研究超重失重现象：力传感器上端固定在铁架台上，下端悬挂一个质量为m的钩码。当电梯1楼和3楼之间运行时，数据采集系统采集到拉力F随时间t的变化如图所示。忽略由于轻微抖动引起的示数变化，下列说法正确的是（　　） A. a到b过程中电梯向上运动，b到c过程中电梯向下运动 B. a到c过程中钩码的机械能先增加后减小 C. 图形abc的面积等于图形def的面积 D. a到b过程中钩码处于超重状态，b到c过程中钩码处于失重状态 14. 如图所示，滑块P、Q静止在粗糙水平面上，一根轻弹簧一端与滑块Q相连，另一端固定在墙上，弹簧处于原长状态。现使滑块P以初速度v0向右运动，与滑块Q发生碰撞（碰撞时间极短），碰后两滑块一起向右压缩弹簧至最短，然后在弹簧弹力作用下两滑块向左运动，两滑块分离后， 最终都静止在水平面上。已知滑块P、Q的质量分别为2m和m，它们与水平面间的动摩擦因数不相等。下列说法中正确的是（　　） A. 两滑块发生碰撞的过程中，其动量和机械能均守恒 B. 两滑块分离时，弹簧一定处于原长状态 C. 滑块P最终一定停在出发点右侧的某一位置 D. 整个过程中，两滑块克服摩擦力做功的和为mv02 二、实验题（共 18 分） 15. （1）在探究两个互成角度的力的合成规律的实验中，橡皮条的一端连接轻质小圆环，另一端固定，通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环。小圆环受到拉力 F1、F2 的共同作用静止于 O 点。撤去 F1、 F2，改用一个拉力 F 单独拉住小圆环，仍使它静止于 O 点。甲、乙、丙三位同学在白纸上记录的 F1、F2 和 F 的大小以及表示作用线方向的点如下图所示，其中最有助于得到正确的实验结论的是同学___________的实验结果（选填“甲”“乙”或“丙”）。 （2）某同学做“研究平抛运动的特点”实验。 ①用图甲所示装置研究平抛运动竖直分运动的特点。A、B 为两个完全相同的小球，用小锤击打弹性金属片后，A 球沿水平方向飞出，同时 B 球自由下落。两球在空中运动的过程中，下列说法正确的是________。 A.A球的运动时间比较长 B.两球的运动时间一样长 C.只改变小锤的击打力度，不会影响两球的运动时间 D.只改变两小球开始运动时距地面的高度，不会影响两球的运动时间 ②用频闪照相的方法研究平抛运动水平分运动的特点。图乙所示的频闪照片中记录了做平抛运动的小球每隔相等时间的位置。有同学认为，小球在水平方向做匀速直线运动，其判断依据是____________。 ③图丙是某同学根据实验画出的小球做平抛运动的轨迹，O 为平抛的起点。在轨迹上取两点 A、 B，测得 A、B 两点的纵坐标分别为 y1 5.00cm， y2 45.00cm ，A、B 两点间的水平距离 x2 x1 40.00cm。g 取 10m/s2，则小球的初速度 v0 为________m/s（结果保留两位有效数字）。 16. 用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。 主要实验步骤如下： a．安装好实验器材。接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次。 b．选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O（t = 0），然后每隔0.1s选取一个计数点，如图2中A、B、C、D、E、F……所示。 c．通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E……点时小车的速度，分别记作v1、v2、v3、v4、v5…… d．以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图3所示。 结合上述实验步骤，请你完成下列问题： (1)在下列仪器和器材中，还必须使用的有______和______（填选项前的字母）。 A．电压合适的50 Hz交流电源 B．电压可调的直流电源 C．刻度尺 D．秒表 E．天平（含砝码） (2)在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点，请在该图中标出计数点C（v3=0.86m/s）对应的坐标点，并画出v-t图像。 (3)观察v-t图像，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是______。根据v-t图像计算出小车的加速度a = ______m/s2。 (4)某同学测量了相邻两计数点间的距离：OA=7.05cm，AB=7.68cm，BC=8.31cm，CD=8.95cm，DE=9.57cm，EF=10.20cm，通过分析小车的位移变化情况，也能判断小车是否做匀变速直线运动。请你说明这样分析的依据是 ______________________。 三、论述计算题（本题共 4 小题，共 40 分。解答时应画出必要的受力图，写出必要的文字说明和原始方程。只写出最后答案不能得分。有数值计算的题，答案中要明确写出数值和单位。） 17. 如图所示，用平行于斜面的恒定拉力F拉着小车上的轻绳，使小车由静止开始沿光滑斜面向上运动．已知小车的质量为1.0 kg，斜面倾角为30°，拉力F大小为6.0 N．经过3.0 s，轻绳突然断开．g取10 m/s2．求： （1）轻绳断开前，小车运动的加速度大小； （2）轻绳断开时，小车运动速度的大小； （3）轻绳断开后1.0 s内小车重力所做的功． 18. “天舟一号”货运飞船于2017年4月20日在海南文昌航天发射中心成功发射升空，完成了与天宫二号空间实验室交会对接。已知地球质量为M，万有引力常量为G，将地球视为半径为R、质量均匀分布的球体。 （1）求飞船在距地面高度为h的圆轨道运行时线速度的大小v； （2）已知地球的自转周期为T，求将质量为m的飞船停放在赤道上时飞船受到重力的大小G船； （3）海南文昌航天发射场是我国的低纬度滨海发射基地，相比高纬度发射基地，发射相同的同步轨道静止卫星可节省燃料，请你从能量的角度说明可能的原因是什么（写出一条即可）。 19. 首钢滑雪大跳台（如图甲所示）又称“雪飞天”，是北京2022年冬奥会自由式滑雪和单板滑雪比赛场地，谷爱凌和苏翊鸣在此圆梦冠军。为研究滑雪运动员的运动情况，建立如图乙所示的模型。跳台滑雪运动员从滑道上的A点由静止滑下，从跳台O点沿水平方向飞出。已知O点是斜坡的起点，A点与O点在竖直方向的距离为h，斜坡的倾角为θ，运动员的质量为m。重力加速度为g，不计一切摩擦和空气阻力。求： （1）运动员经过跳台O时的速度大小v； （2）从离开O点到落在斜坡上，运动员在空中运动的时间t； （3）从离开O点到落在斜坡上，运动员在空中运动的过程中速度的变化量。 20. 某科技小组学习了反冲现象后，设计了以下实验． 如图甲所示，小车上固定一个右端开口的小管，管口刚好与小车右端对齐．小管内装有一根质量可忽略不计的硬弹簧，小车与管的总质量为M=0.2kg．将一个大小合适、质量为m=0.05kg的小球压入管内，管口的锁定装置既可控制小球不弹出，也可通过无线遥控解锁．小球弹出时间极短，在管内运动的摩擦可忽略．该小组利用此装置完成以下实验． 实验一：测量弹簧储存的弹性势能 如图乙所示，将该装置放在水平桌面上，小车右端与桌面右端对齐，并在小车右端悬挂重锤线到地面，标记出O点．固定小车，解锁后，小球水平飞出，落到地面上的A点．测得OA的距离为x=2.4m，小球抛出点的竖直高度为h=0.8m．取m/s2． 实验二：对小车反冲距离的理论预测与实验检验 如图丙所示，将该装置放在水平地面上静止不动，解除锁定，小球弹出瞬间小车向相反方向运动．已知地面对小车的阻力恒为车对地面压力的k=0.3倍．该小组在实验一的基础上，先通过理论计算得出小车反冲距离的预测值为s，再通过实验测得反冲距离的实际值为s'． 请根据上述实验数据及所学知识解答以下问题： （1）求小球锁定时弹簧储存的弹性势能EP； （2）请你帮助该小组计算小车反冲距离的预测值s； （3）请分析说明根据现有信息能否预测s'与s的大小关系． 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2023北京一七一中高三8月月考物理 一、单项选择题（本题共14小题，每小题3分，共42分。） 1. 下列关于物理学史或物理方法的说法中正确的是 A. 伽利略利用斜面“外推”研究自由落体运动时，直接测量铜球的速度与时间的关系，得到自由落体运动的规律 B. 速度、加速度、动量和动能都是利用比值法定义的物理量 C. 物理模型在物理学的研究中起了重要作用，其中“质点”“点电荷”“光滑的轻滑轮”“轻弹簧”等都是理想化模型 D. 牛顿发现了万有引力定律并测定了万有引力常量G 【答案】C 【解析】 【详解】A、伽利略时代，没有先进的测量手段和工具，为了“冲淡”重力作用，采用斜面实验，其实就是为了使物体下落时间长些，减小实验误差，根据实验结果，伽利略将实验结论进行合理的外推，得到自由落体的运动规律，但不是直接得出的落体规律，故选项A错误； B、速度、加速度是用比值法定义的物理量，但是动量和动能都不是，故选项B错误； C、物理模型在物理学的研究中起了重要作用，其中“质点”“点电荷”“光滑的轻滑轮”“轻弹簧”等都是理想化模型，故选项C正确； D、牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测定了万有引力常量，故D错误． 【点睛】本题考查物理学史以及物理方法，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一． 2. 小芳同学想要悬挂一个镜框，以下四种方法中每根绳子所受拉力最小的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】镜框受重力和两根绳子的拉力处于平衡，合力等于0。可知两根绳子拉力的合力等于重力，绳子的夹角越小，绳子拉力越小，故选B。 3. 让小钢珠在水平桌面上从同一位置以相同的初速度运动，将一条形磁铁放在桌面的不同位置，小钢珠的运动轨迹不同，图中a、b、c、d为其中四条运动轨迹，下列说法正确的是 A. 磁铁放在位置A时，小钢珠的运动轨迹如图中c所示 B. 磁铁放在位置B时，小钢珠的运动轨迹如图中b所示 C. 通过这个实验可以研究曲线运动的速度方向 D. 通过这个实验可以探究物体做曲线运动的条件 【答案】D 【解析】 【详解】A、磁体对小钢珠有相互吸引力，当磁铁放在位置时，即在钢珠的正前方，所以钢珠所受的合力与运动的方向在一条直线上，所以其运动轨迹为直线，故应是，故选项A错误； B、当磁铁放在位置时，小钢珠运动过程中有受到磁体的吸引，小钢珠逐渐接近磁体，其轨迹在曲线的切线方向与受力的方向之间，所以其的运动轨迹是，故选项B错误； CD、实验表明，当物体所受合外力的方向跟物体的运动方向不在同一直线上时，物体做曲线运动，即通过这个实验可以探究物体做曲线运动的条件，故选项D正确，C错误． 4. 如图所示，用、两根轻绳将花盆悬于两竖直墙之间，开始时绳水平，现保持O点位置不变，改变绳长使绳右端由B点缓慢上移至点，此时与之间的夹角，设此过程中、绳的拉力分别为、，则下列说法正确的是（　　） A. 一直增大 B. 一直减小 C. 一直减小 D. 先增大后减小 【答案】B 【解析】 【详解】对结点O受力分析，受到向下的拉力等于物体重力，受到OA、OB绳的拉力FOA与FOB，随着OB绳端由B点缓慢上移至B′点，如图所示 可知FOA一直减小，FOB先减小后增大，故ACD错误，B正确。 故选B。 5. 图甲所示为一列简谐横波在 t = 2s 时的波形图，图乙为这列波上 P 点的振动图像，下列 说法正确的是（　　） A. 该横波向右传播，波速为 0.6m/s B. t = 2s 时，Q 点的振动方向为 y 轴负方向 C. 从 t = 2s 到 t = 7s 内，P 质点沿 x 轴向右平移 2.0m D. 从 t = 2s 到 t = 7s 内，Q 质点通过的路程为 25cm 【答案】D 【解析】 【详解】A．由甲图知波长为 由乙图知周期 则波速为 由乙图可得，时，P点沿y轴负方向振动，根据“同侧法”可知，该横波向右传播，故A错误； B．质点Q与质点P相差半个波长，故振动方向相反，则质点Q沿y轴正方向运动，故B错误； C．质点不会随波向前运动，只在平衡位置上下振动，故C错误； D．由甲图可知振幅 从到内，经历的时间为 故Q质点通过的路程为 故D正确。 故选D。 6. 蹦床运动中，某运动员从高处落到蹦床上后又被弹回到原高度。运动员从高处下落到弹回的整个过程中，忽略空气阻力，他的运动速度随时间变化的图像如图所示。根据该图像可知（　　） A. t1-t2和t4-t5两段时间内，运动员的加速度不同 B. 0-t1时间段，运动员腾空 C. t2和t3时刻，速度大小相同 D. t3时刻运动员的位移是0m 【答案】B 【解析】 【详解】A．t1-t2时间内运动员处于刚接触蹦床，向下做加速度减小的加速运动，t4-t5时间内，运动员做向上加速度减小的减速运动，由于对称性可知，两段时间内运动员的加速度相同，故A错误； B．0-t1时间段，运动员从高处下落，还未接触蹦床，即运动员腾空，故B正确； C．由图像可知，t2和t3时刻，速度大小不相同，t2时刻速度向下最大，而t3时刻速度减为零，故C错误； D．由图像知，0-t3时间段内，运动员一直向下运动，所以t3时刻运动员的位移不为零，故D错误。 故选B。 7. 充电式果汁机小巧简便，如图甲所示，被誉为出行神器，满足了人们出行也能喝上鲜榨果汁的需求．如图乙所示，其主要部件是四个长短不同的切水果的锋利刀片．工作时，刀片在电机带动下高速旋转，机身和果汁杯可视为保持静止．则果汁机在完成榨汁的过程中 A. 某时刻不同刀片顶点的角速度都相等 B. 不同刀片上各点的加速度方向始终指向圆心 C. 杯壁上的水果颗粒做圆周运动时的向心力由摩擦力提供 D. 消耗的电能一定等于水果颗粒以及果汁机增加的内能 【答案】A 【解析】 【详解】A．不同刀片相对静止的绕同一轴做圆周运动，属于同轴转动模型，角速度相等，故A正确； B．刀片旋转角速度越来越大，做变速圆周运动，加速度方向不是指向圆心，故B错误； C．杯壁上的水果颗粒做圆周运动时的向心力由杯壁的弹力提供，重力和摩擦力平衡，故C错误； D．消耗的电能等于水果颗粒增加的机械能和水果颗粒与果汁机增加的内能，故D错误． 8. 某同学制作了一个“竖直加速度测量仪”，可以用来测量竖直上下电梯运行时的加速度，其构造如图所示。把一根轻弹簧上端固定在小木板上，下端悬吊0.9N重物时，弹簧下端的指针指木板上刻度为C的位置，把悬吊1.0N重物时指针位置O的刻度标记为0，以后该重物就固定在弹簧上，和小木板上的刻度构成了一个“竖直加速度测量仪”。加速度的方向向上为正、向下为负，g取10m/s2，（　　） A. 当指针在位置C时弹簧的弹力为0.8N B. CO之间的弹力之差为0.2N C. 位置C标注的加速度为-1.0m/s2 D. 位置D标注的加速度为1.0m/s2 【答案】C 【解析】 【详解】A．当弹簧下端悬吊0.9N的重物时，指针指在位置C，根据平衡条件可得位置C时弹簧的弹力为0.9N，故A错误； B．CO之间的弹力之差为 故B错误； C．由题意可知，每一小格代表0.01N，指针在C点时，电梯加速度向下，由牛顿第二定律得 其中m=0.1kg，解得 故C正确； D．当电梯加速度向上时，指针指在D点，由牛顿第二定律 解得 故D错误。 故选C。 9. 如图所示，水平传送带在电动机带动下始终保持以速度v匀速运动，某时刻质量为m的物块无初速地放在传送带的左端，经过一段时间物块能与传送带保持相对静止．已知物块与传送带间的动摩擦因数为μ．若当地的重力加速度为g，对于物块放上传送带到物块与传送带相对静止的过程，下列说法中正确的是（ ） A. 物块所受摩擦力的方向水平向左 B. 物块运动的时间为 C. 物块相对地面的位移大小为 D. 物块相对传送带的位移大小为 【答案】D 【解析】 【详解】物块相对传送带向左滑动，摩擦力方向水平向右，对物块由牛顿第二定律 加速度 达到共速时物块运动的时间 物块相对地面的位移大小 物块相对传送带的位移大小 故选D。 【点睛】根据相对运动方向求得摩擦力方向；由受力分析求得合外力，即可由牛顿第二定律求得加速度，然后根据匀变速运动规律求得运动时间、位移，然后由几何关系求得相对位移。 10. 如图所示，一个内壁光滑的圆锥筒，其轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动.有一个质量为 m 的小球 A 紧贴着筒内壁在水平面内做匀速圆周运动，筒口半径和筒高分别为 R 和 H，小球 A 所在 的高度为筒高的一半。已知重力加速度为 g，则（　　） A. 小球 A 受到重力、支持力和向心力三个力作用 B. 小球 A 受到的合力方向垂直于筒壁斜向上 C. 小球 A 受到的合力大小为 D. 小球 A 做匀速圆周运动的角速度 【答案】D 【解析】 【详解】A．小球A受到重力、支持力，向心力是由重力和支持力的合力来提供，故A错误； B．如图所示，小球受重力和支持力而做匀速圆周运动，由合力提供向心力，合力一定指向圆心，故B错误； C．设漏斗内壁倾角为，合力的方向水平且指向转轴，受力分析如图 则 其中 解得小球A受到的合力大小为 故C错误； D．由合力提供向心力，则 其中 解得 故D正确。 故选D。 11. 我国女子短道速滑队在2013年世锦赛上实现女子3000m接力三连冠．观察发现，“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面，并且开始向前滑行，待乙追上甲时，乙猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出．在乙推甲的过程中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，则（　　） A. 甲对乙的冲量一定等于乙对甲的冲量 B. 甲、乙的动量变化一定大小相等方向相反 C. 甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量 D. 甲对乙做多少负功，乙对甲就一定做多少正功 【答案】B 【解析】 【详解】A．因为冲量是矢量，甲对已的作用力与乙对甲的作用力大小相等方向相反，故冲量大小相等方向相反，故A错误． B．设甲乙两运动员的质量分别为、，追上之前的瞬间甲、乙两运动员的速度分别是，．根据题意整个交接棒过程动量守恒： 可以解得： ， 即B选项正确； CD．经历了中间的完全非弹性碰撞过程会有动能损失，CD选项错误． 【点睛】本题主要考查能量（做功正负判断）、动量（动量定理、动量守恒）相关知识，结合弹性碰撞和非弹性碰撞的动量和能量关系展开讨论． 12. 某市在冬季常见最大风力为9级（风速约20m/s到24m/s）。如图所示的该市某品牌抗风卷帘门面积为S，单位面积所能承受的最大压力为F。设空气密度为ρ，空气吹到卷帘门上速度立刻减为零，则此卷帘门能承受的垂直方向最大风速v等于（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】设t时间内吹到卷帘门上的空气质量为m，则有 根据动量定理有 得 故选B。 13. 一物理学习小组在竖直电梯里研究超重失重现象：力传感器上端固定在铁架台上，下端悬挂一个质量为m的钩码。当电梯1楼和3楼之间运行时，数据采集系统采集到拉力F随时间t的变化如图所示。忽略由于轻微抖动引起的示数变化，下列说法正确的是（　　） A. a到b过程中电梯向上运动，b到c过程中电梯向下运动 B. a到c过程中钩码的机械能先增加后减小 C. 图形abc的面积等于图形def的面积 D. a到b过程中钩码处于超重状态，b到c过程中钩码处于失重状态 【答案】C 【解析】 【详解】A．从a到b过程中，力F大于mg，钩码加速度向上，但可以向下做减速运动，同理，从b到c过程中钩码可能向上做加速运动，故A错误； B．在整个运动过程中，如果a到c的过程向上加速则拉力对小球做正功，机械能增加，如果向下减速则拉力对小球做负功机械能减少，故B错误； C．图像中面积表示力对时间的积累，即冲量。由图可知，从a到f记录了电梯的一个运动过程，先向上加速（a到c过程），然后匀速（c到d过程），最后减速（d到f过程），即加速过程和减速过程的动量变化量大小相等，取向上为正，由动量定理可知ac过程中有 Sabc＋Saa′cc′－mgta′c′ = mv 其中 Saa′cc′ = mgta′c′ 故 Sabc = mv df过程中有 Sdd′ff ′－Sdef－mgtd′f ′ = －mv 其中 Sdd′ff ′ = mgtd′f ′ 故 Sdef = mv 故图形abc的面积等于图形def的面积。 故C正确； D．a到c的过程中，钩码所受拉力大于mg，加速度向上，即从a到c钩码处于超重状态，故D错误。 故选C。 14. 如图所示，滑块P、Q静止在粗糙水平面上，一根轻弹簧一端与滑块Q相连，另一端固定在墙上，弹簧处于原长状态。现使滑块P以初速度v0向右运动，与滑块Q发生碰撞（碰撞时间极短），碰后两滑块一起向右压缩弹簧至最短，然后在弹簧弹力作用下两滑块向左运动，两滑块分离后， 最终都静止在水平面上。已知滑块P、Q的质量分别为2m和m，它们与水平面间的动摩擦因数不相等。下列说法中正确的是（　　） A. 两滑块发生碰撞的过程中，其动量和机械能均守恒 B. 两滑块分离时，弹簧一定处于原长状态 C. 滑块P最终一定停在出发点右侧的某一位置 D. 整个过程中，两滑块克服摩擦力做功的和为mv02 【答案】C 【解析】 【详解】A．两滑块碰撞过程系统内力远大于外力，系统动量守恒，两者碰撞后一起运动，碰撞不是弹性碰撞，碰撞过程机械能有损失，碰撞过程机械能不守恒。故A错误； B．当P、Q间弹力为零时两滑块分离，分离前瞬间它们的加速度相等，由牛顿第二定律，可得 解得 由于两滑块与地面的动摩擦因数不同，则 T≠0 可知弹簧不处于原长状态，即两滑块分离时弹簧一定不处于原长状态。故B错误； C．两滑块碰撞后在运动过程中要克服摩擦力做功机械能减小，当P回到两球碰撞位置时的速度大小一定小于碰撞前P的速度大小，则P停止时的位置一定在其出发点的右侧。故C正确； D．由于两滑块分离后Q继续向左做减速运动，当Q停止时弹簧处于伸长状态，在整个过程中，P的机械能转化为弹簧的弹性势能与内能。由能量守恒定律可知 可得 则两滑块克服摩擦力做功之和小于。故D错误。 故选C。 二、实验题（共 18 分） 15. （1）在探究两个互成角度的力的合成规律的实验中，橡皮条的一端连接轻质小圆环，另一端固定，通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环。小圆环受到拉力 F1、F2 的共同作用静止于 O 点。撤去 F1、 F2，改用一个拉力 F 单独拉住小圆环，仍使它静止于 O 点。甲、乙、丙三位同学在白纸上记录的 F1、F2 和 F 的大小以及表示作用线方向的点如下图所示，其中最有助于得到正确的实验结论的是同学___________的实验结果（选填“甲”“乙”或“丙”）。 （2）某同学做“研究平抛运动的特点”实验。 ①用图甲所示装置研究平抛运动竖直分运动的特点。A、B 为两个完全相同的小球，用小锤击打弹性金属片后，A 球沿水平方向飞出，同时 B 球自由下落。两球在空中运动的过程中，下列说法正确的是________。 A.A球的运动时间比较长 B.两球的运动时间一样长 C.只改变小锤的击打力度，不会影响两球的运动时间 D.只改变两小球开始运动时距地面的高度，不会影响两球的运动时间 ②用频闪照相的方法研究平抛运动水平分运动的特点。图乙所示的频闪照片中记录了做平抛运动的小球每隔相等时间的位置。有同学认为，小球在水平方向做匀速直线运动，其判断依据是____________。 ③图丙是某同学根据实验画出的小球做平抛运动的轨迹，O 为平抛的起点。在轨迹上取两点 A、 B，测得 A、B 两点的纵坐标分别为 y1 5.00cm， y2 45.00cm ，A、B 两点间的水平距离 x2 x1 40.00cm。g 取 10m/s2，则小球的初速度 v0 为________m/s（结果保留两位有效数字）。 【答案】 ①. 乙 ②. BC##CB ③. 照片中任意相邻小球间的水平距离近似相等 ④. 2.0 【解析】 【详解】（1）[1]实验中标度不能太大，两分力之间的夹角不能太小，对于丙，根据力的平行四边形法则，两分力夹角太小，所以最有助于得到正确的实验结论的是同学乙的实验结果。 （2）①[2]AB．A球竖直方向上的分运动与B球相同，两球高度相同，A、B两球的运动时间相同，故A错误，B正确； C．只改变小锤的击打力度，不会影响两球的运动时间，故C正确； D．根据 只改变两小球开始运动时距地面的高度，会影响两球的运动时间，故D错误。 故选BC。 ②[3]小球在水平方向做匀速直线运动，其判断依据是照片中任意相邻小球间的水平距离近似相等。 ③[4]根据平抛运动的规律有 x2 x1 40.00cm 联立代入数据得 16. 用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。 主要实验步骤如下： a．安装好实验器材。接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次。 b．选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O（t = 0），然后每隔0.1s选取一个计数点，如图2中A、B、C、D、E、F……所示。 c．通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E……点时小车的速度，分别记作v1、v2、v3、v4、v5…… d．以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图3所示。 结合上述实验步骤，请你完成下列问题： (1)在下列仪器和器材中，还必须使用的有______和______（填选项前的字母）。 A．电压合适的50 Hz交流电源 B．电压可调的直流电源 C．刻度尺 D．秒表 E．天平（含砝码） (2)在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点，请在该图中标出计数点C（v3=0.86m/s）对应的坐标点，并画出v-t图像。 (3)观察v-t图像，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是______。根据v-t图像计算出小车的加速度a = ______m/s2。 (4)某同学测量了相邻两计数点间的距离：OA=7.05cm，AB=7.68cm，BC=8.31cm，CD=8.95cm，DE=9.57cm，EF=10.20cm，通过分析小车的位移变化情况，也能判断小车是否做匀变速直线运动。请你说明这样分析的依据是 ______________________。 【答案】 ①. AC ②. ③. 小车速度随时间均匀变化 ④. 0.62 ⑤. 相邻相等时间（0.1s）内的位移变化量均为0.63cm左右，在误差范围内相等，所以小车做匀速直线运动。 【解析】 【详解】（1）[1]AB ．图中打点计时器用的是50 Hz交流电源而不是直流电源，故选项A正确，B错误； C．测量纸带上的点之间距离时，还需要用到刻度尺，故选项C正确； D．但是不用秒表，因为计时器的点间距能够说明间隔时间的问题，选项D错误； E．实验用不到天平，因为不用测量质量，选项E错误。 故选AC。 （2）[2]先画出C点，即在时间为0.3s时找出对应的速度0.86m/s即可，然后将图中各点用直线画出来； （3）[3]因为它是一条直线，说明其加速度的大小是不变的，故说明是匀变速直线运动，也可以说是因为速度的变化的相同时间内是相同的. [4]加速度的大小可以根据加速度的定义来计算得出 ； 计算加速度时需要在直线上取两个点，所取的点间距尽量大一些； （4）[5]由于在匀变速直线运动中，相邻相等时间内的位移的变化量是相等的，故我们只需要验证这个运动是不是满足这个关系就可以；由于相邻点间的时间是相等的，又因为 ，…； 说明相邻相等时间内通过的位移都是相等的，所以小车的运动是匀变速直线运动。 三、论述计算题（本题共 4 小题，共 40 分。解答时应画出必要的受力图，写出必要的文字说明和原始方程。只写出最后答案不能得分。有数值计算的题，答案中要明确写出数值和单位。） 17. 如图所示，用平行于斜面的恒定拉力F拉着小车上的轻绳，使小车由静止开始沿光滑斜面向上运动．已知小车的质量为1.0 kg，斜面倾角为30°，拉力F大小为6.0 N．经过3.0 s，轻绳突然断开．g取10 m/s2．求： （1）轻绳断开前，小车运动的加速度大小； （2）轻绳断开时，小车运动速度的大小； （3）轻绳断开后1.0 s内小车重力所做的功． 【答案】（1）1m/s2；（2）3m/s；（3） 【解析】 【分析】 【详解】（1）以小车为研究对象，轻绳断开前它在重力、支持力、拉力作用下沿斜面向上做匀加速直线运动 根据牛顿第二定律 代入数据，解得小车运动的加速度大小 （2）根据匀变速直线运动规律 代入数据，解得轻绳断开时，小车运动速度的大小 （3）轻绳断开后，小车在重力、支持力作用下继续沿斜面向上做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律 解得 根据匀变速直线运动规律 解得 根据功的定义 18. “天舟一号”货运飞船于2017年4月20日在海南文昌航天发射中心成功发射升空，完成了与天宫二号空间实验室交会对接。已知地球质量为M，万有引力常量为G，将地球视为半径为R、质量均匀分布的球体。 （1）求飞船在距地面高度为h的圆轨道运行时线速度的大小v； （2）已知地球的自转周期为T，求将质量为m的飞船停放在赤道上时飞船受到重力的大小G船； （3）海南文昌航天发射场是我国的低纬度滨海发射基地，相比高纬度发射基地，发射相同的同步轨道静止卫星可节省燃料，请你从能量的角度说明可能的原因是什么（写出一条即可）。 【答案】（1）；（2）；（3）在任何地点发射卫星，需要达到的环绕速度是相同的，卫星在地球表面上的不同纬度，随地球自转，由于角速度相同，依据，低纬度r大，则v0大，卫星具有的初动能就较大，因此节省燃料 【解析】 【详解】（1）根据万有引力定律和牛顿第二定律有 解得 （2）根据万有引力定律及向心力公式，有 而 解得 （3）略。 19. 首钢滑雪大跳台（如图甲所示）又称“雪飞天”，是北京2022年冬奥会自由式滑雪和单板滑雪比赛场地，谷爱凌和苏翊鸣在此圆梦冠军。为研究滑雪运动员的运动情况，建立如图乙所示的模型。跳台滑雪运动员从滑道上的A点由静止滑下，从跳台O点沿水平方向飞出。已知O点是斜坡的起点，A点与O点在竖直方向的距离为h，斜坡的倾角为θ，运动员的质量为m。重力加速度为g，不计一切摩擦和空气阻力。求： （1）运动员经过跳台O时的速度大小v； （2）从离开O点到落在斜坡上，运动员在空中运动的时间t； （3）从离开O点到落在斜坡上，运动员在空中运动的过程中速度的变化量。 【答案】（1）；（2）；（3），方向竖直向下 【解析】 【详解】（1）运动员从A点滑到O点，根据机械能守恒定律得 解得 （2）运动员从O点到斜坡上，根据平抛运动规律得 解得 （3）运动员从O点到斜坡上，设速度变化量为，则 则运动员的速度变化量大小为则 方向竖直向下。 20. 某科技小组学习了反冲现象后，设计了以下实验． 如图甲所示，小车上固定一个右端开口的小管，管口刚好与小车右端对齐．小管内装有一根质量可忽略不计的硬弹簧，小车与管的总质量为M=0.2kg．将一个大小合适、质量为m=0.05kg的小球压入管内，管口的锁定装置既可控制小球不弹出，也可通过无线遥控解锁．小球弹出时间极短，在管内运动的摩擦可忽略．该小组利用此装置完成以下实验． 实验一：测量弹簧储存的弹性势能 如图乙所示，将该装置放在水平桌面上，小车右端与桌面右端对齐，并在小车右端悬挂重锤线到地面，标记出O点．固定小车，解锁后，小球水平飞出，落到地面上的A点．测得OA的距离为x=2.4m，小球抛出点的竖直高度为h=0.8m．取m/s2． 实验二：对小车反冲距离的理论预测与实验检验 如图丙所示，将该装置放在水平地面上静止不动，解除锁定，小球弹出瞬间小车向相反方向运动．已知地面对小车的阻力恒为车对地面压力的k=0.3倍．该小组在实验一的基础上，先通过理论计算得出小车反冲距离的预测值为s，再通过实验测得反冲距离的实际值为s'． 请根据上述实验数据及所学知识解答以下问题： （1）求小球锁定时弹簧储存的弹性势能EP； （2）请你帮助该小组计算小车反冲距离的预测值s； （3）请分析说明根据现有信息能否预测s'与s的大小关系． 【答案】（1）0.9J（2）0.3m（3）不能预测s'与s的大小关系 【解析】 【详解】（1）小球弹出后做平抛运动，则 ① ② 小球弹出前后瞬间，小球与弹簧系统机械能守恒，则 ③ 联立①②③式可得 代入相关数据可得 EP=0.9J （2）设向右方向为正，在小球弹出瞬间，小球与小车系统动量守恒、机械能守恒，则 ④ ⑤ 小球弹出后，小车在阻力作用下逐渐减速为零的过程中，由动能定理得 ⑥ 联立④⑤⑥式可得 ⑦ 代入相关数据可得 s=0.3m （3）仅根据现有信息，不能预测s'与s的大小关系．理由如下： 第一，在实验一中，上述计算弹簧储存的弹性势能EP时，由于没有考虑小球平抛运动过程中所受阻力的影响，使得EP的预测值比实际值偏小，由⑦式可知预测值s将偏小； 第二，在实验二中，上述预测计算时没有考虑弹出小球过程中地面摩擦的影响，使得小车速度v2的预测值要比实际值偏大；同时，在上述预测计算中，也没有考虑小车反冲过程中所受空气阻力的因素，由⑥式可知，均致使预测值s偏大． 综上，仅根据现有信息，无法比较上述偏差的大小关系，所以不能预测s'与s的大小关系． 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $