内容正文:
2023∼2024学年度下学期高一期中试卷
物理
考生注意:
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分,考试时间75分钟。
2.答题前,考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时,请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上作答无效。
4.本卷主要命题范围:必修第二册第五章至第八章第3节。
一、选择题(本题共10小题,共46分.在每小题给出的四个选项中,第1~7题中只有一项符合题目要求,每小题4分,第8∼10题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1. 据中国载人航天工程办公室消息,北京时间2023年10月26日11时14分,搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,约10分钟后,神舟十七号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道(近地轨道),航天员乘组状态良好,发射取得圆满成功。则神舟十七号载人飞船( )
A. 发射速度可能为6.9km/s
B. 在预定轨道上的运行速度大于第一宇宙速度
C. 在预定轨道上的运行周期小于地球静止卫星的周期
D. 在预定轨道上运行时,其中的航天员不受力的作用
【答案】C
【解析】
【详解】A.是卫星发射的最小速度,因此神舟十七号载人飞船的发射速度要大于第一宇宙速度,选项A错误;
B.第一宇宙速度为人造卫星的最大环绕速度,因此在预定轨道上的运行速度不大于第一宇宙速度,选项B错误;
C.神舟十七号飞船在预定轨道的半径小于地球静止卫星的轨道半径,由万有引力提供向心力,可得
解得
可知神舟十七号飞船在预定轨道的运行周期小于地球静止卫星的运行周期,选项C正确:
D.神舟十七号在预定轨道上运行时,其中的航天员受万有引力作用,且万有引力提供向心力,处于完全失重状态,选项D错误。
故选C。
2. 关于做曲线运动或圆周的物体,下列说法正确的是( )
A. 物体做圆周运动时,速度大小一定变化
B. 物体做平抛运动时,加速度一定变化
C. 物体所受的合外力方向一定指向轨迹弯曲方向的内侧
D. 物体所受的合外力方向可能与初速度方向在同一直线上
【答案】C
【解析】
【详解】A.若物体做匀速圆周运动时,速度大小不变,故A错误;
B.物体做平抛运动时,只受重力作用,加速度为重力加速度,加速度不变,故B错误;
C.物体所受的合外力方向一定指向轨迹弯曲方向的内侧,故C正确;
D.物体做曲线运动的条件是物体所受的合外力方向与初速度方向不在同一直线上,故D错误。
故选C。
3. 对做功的理解,下列说法正确的是( )
A. 功有大小有正负,则功是矢量
B. 力对物体所做的功等于力和路程的乘积
C. 物体的位移为零,该过程中外力对物体做功一定为零
D. 恒力与位移的夹角为锐角,则该恒力做正功
【答案】D
【解析】
【详解】A.功是标量,只有大小没有方向,但有正功、负功之分,选项A错误;
B.由功的定义式:可知,一个力对物体做的功等于这个力的大小、物体位移大小及力和位移夹角的余弦三者的乘积,选项B错误:
C.物体在粗糙的水平面上绕行一周的过程中,物体的位移是零,摩擦力对物体做的功不等于零,选项C错误;
D.恒力与位移的夹角为锐角,由力对物体做功公式可知,则该恒力做正功,选项D正确。
故选D。
4. 火星一直被科学家视为人类的第二家园,人类很可能在二十一世纪内成功移民火星。如图所示,火星的半径为,甲、乙两种探测器分别绕火星做匀速圆周运动与椭圆轨道运动,两种轨道相切于椭圆轨道的近火点A,圆轨道距火星表面的高度为,椭圆轨道的远火点与近火点A之间的距离为,若甲的运动周期为,则下列说法正确的是( )
A. 乙的运动周期为
B. 乙的运动周期为
C. 甲、乙两探测器在相同时间内与火星中心连线扫过的面积相等
D. 乙从飞向的过程中加速度逐渐增大
【答案】A
【解析】
【详解】AB.根据题意可得,甲的公转轨道半径为
乙的椭圆运动的半长轴为
设乙的运动周期为,由开普勒第三定律
综合解得
A正确,B错误;
C.开普勒第二定律中相同时间内扫过的面积相等是对于同一天体,C错误;
D.由近火点向远火点运动,根据可知其所受引力变小,根据牛顿第二定律可知其加速度变小,D错误。
故选A。
5. 颠球是足球运动基本技术之一,用脚背正面击球最为常见,是最简单、最重要的颠球练习。某次颠球中,质量为m的足球以某初速度竖直向上颠出,上升的位移为x后开始向下运动,又经过一段时间足球回到颠出点,运动过程中足球受到的空气阻力大小恒为,重力加速度大小为g,则对于这一完整过程,下列说法正确的是( )
A. 足球受到的重力在上升阶段做正功,在下降阶段做负功
B. 足球受到的空气阻力在上升阶段做正功,在下降阶段做负功
C. 足球在这一完整过程受到的重力做的功为
D. 足球在这一完整过程受到的空气阻力做的功为
【答案】D
【解析】
【详解】A.由功的定义可知,足球受到的重力在上升阶段做负功,在下降阶段做正功,选项A错误;
B.由于阻力方向总是与速度方向相反,则阻力在上升阶段和下降阶段都做负功,选项B错误;
C.重力做的功为
选项C错误;
D.空气阻力做的功为
选项D正确。
故选D。
6. 机动车检测站进行车辆尾气检测原理如下:车的主动轮压在两个相同粗细的有固定转动轴的滚动圆筒上,可在原地沿前进方向加速,然后把检测传感器放入尾气出口,操作员把车加速到一定程度,持续一定时间,在与传感器相连的电脑上显示出一系列相关参数。现有如下检测过程简图:车轴A的半径为,车轮B的半径为,滚动圆筒C的半径为,车轮与滚动圆筒间不打滑,当车轮以恒定转速n(每秒钟n转)运行时,下列说法正确的是( )
A. C的边缘线速度为 B. A、B的角速度大小相等
C. A、B、C边缘上的点的线速度相等 D. B、C的角速度之比为
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据题意可知,车轮B的边缘线速度为
由于B和C为摩擦传动,则B和C边缘的线速度相等,则C的边缘线速度为,选项A错误;
BCD.由图可知,A、B为同轴转动,得A、B的角速度大小相等,又B、C线速度相同,B、C角速度比为半径的反比,则
故CD错误,B正确。
故选B。
7. 如图所示,相距为的两小球、位于同一高度的水平线上,现将球向球水平抛出,初速度大小为,同时释放球自由下落。、两球与地面碰撞前后,水平分速度不变,竖直分速度大小不变、方向相反。不计空气阻力及小球与地面碰撞的时间,下列说法正确的是( )
A. 两小球可能无法相遇
B. 两小球一定不能在最高点相遇
C. 从开始至相遇经历的时间一定为
D. 若将两球的初始高度变为原来的两倍,则相遇经历的时间变为原来的两倍
【答案】C
【解析】
【详解】AB.两球从同高度处开始运动,竖直方向均做自由落体运动,故两球始终在同一高度上,相遇时间只跟水平初速度和初始水平距离有关,水平方向一定会相遇,且可能在任一高度相遇,A错误;B错误;
C.相遇时间一定为
C正确;
D.相遇时间与高度无关,D错误。
故选C。
8. 2023年8月13日1时26分,中国成功发射陆地探测四号01卫星,如图中C所示。该卫星是地球同步轨道卫星。A为赤道上的等待发射的陆地探测四号02卫星,B为5G标准近地轨道卫星,距离地面高度几百千米,A、B、C卫星如图所示。已知地表的重力加速度大小为g,则关于陆地探测四号01卫星、陆地探测四号02卫星、标准近地轨道卫星间的比较,下列说法正确的是( )
A. A卫星的线速度大小小于C
B. A卫星运动的向心加速度大小小于C卫星
C. B、C两卫星与地心的连线在相等时间内扫过的面积相等
D. A、B两卫星均在地表附近,因此二者的向心加速度大小均为g
【答案】AB
【解析】
【详解】A.A、C两卫星具有相同的角速度。由可知,A卫星的线速度大小小于C,选项A正确;
B.A卫星为赤道上的物体,C为静止卫星,二者具有相同的角速度,由可知,A卫星运动的向心加速度小于C卫星,选项B正确;
C.根据万有引力提供向心力有
卫星与地心的连线时间内扫过的面积为
联立解得
可知,B、C两卫星与地心的连线在相等时间内扫过的面积不相等,故C错误;
D.B卫星为近地飞行,由重力提供向心力,其向心加速度等于重力加速度,A为赤道上的等待发射的卫星,由重力和支持力的合力提供向心力,则A的向心加速度小于重力加速度,故D错误。
故选AB。
9. 如图所示,有一水平圆转台上放有质量均为m的物块A和B,两物块间用轻绳连接,分别放置在转台同一直径的两侧,物块A和B距离转台中心转轴的距离分别为2r和r,且轻绳刚好伸直,物块A和B与转台间的动摩擦因数均为,现逐渐增大转台的转速,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物块A和B均可视为质点,重力加速度大小为g,则下列说法正确的是( )
A. 当转台的角速度大于时绳子将产生力
B. 当两物块都相对转台滑动时,转台的角速度为
C. 当两物块都将相对转台滑动时,绳子的拉力大小为
D. 当转台的角速度等于时,物块B不受摩擦力
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.两物块向心力大小分别为、,故物块先达到最大静摩擦力,绳子将产生张力,则有
得
故A正确;
BC.当物块也达到最大静摩擦力时,对有
对有
得
故B错误,C正确;
D.不受摩擦力时有
得
故D正确。
故选ACD。
10. 滑块以初速度沿粗糙斜面从底端O上滑,到达最高点B后返回到底端。利用频闪仪分别对上行和下滑过程进行拍摄,频闪照片示意图如图所示,图中A为OB的中点。下列判断正确的是( )
A. 图乙中的滑块处于下滑阶段
B. 滑块与斜面的动摩擦因数为0.25
C. 滑块上行与下滑的加速度之比为
D. 滑块上行与下滑通过A时的动能之比为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.因为频闪照片时间间隔相同,设时间间隔为T,对比图甲和乙可知,在对应相等时间内图甲中滑块的位移较大,则加速度大,是上行阶段,图乙中的滑块处于下滑阶段,选项A正确;
B.由于斜面倾角未知,不能求出滑块与斜面的动摩擦因数,选项B错误;
C.从甲、乙图中可知,上行时间为,下滑时间为,上行与下行位移相等,设斜面长度为,根据
可得
则上行与下滑的加速度之比为,选项C正确;
D.对上行(甲图)逆向思考,由速度位移关系公式则有
对下滑(乙图),有
因此,滑块上行与下滑通过A时的动能之比为,选项D错误。
故选AC。
二、实验题(本题共2小题,共14分)
11. 某实验小组的同学利用带有斜槽的轨道研究小球的平抛运动规律,如图甲所示。
(1)为了减小实验误差,下列操作正确的是________。(填正确答案标号)
A. 实验时应选择摩擦力小的斜槽
B. 实验时应用天平测出小球的质量
C. 实验时须调整斜槽的末端水平
(2)小球每次释放时,需从________(填“同一”或“不同”)位置释放。
(3)实验时,将竖直挡板紧靠斜槽末端以确定出小球抛出点的位置,此后每次将竖直挡板向右移动相同的距离,并在小球的轨迹上确定了三点,如图乙所示,已知重力加速度大小为g,则小球的初速度为________;小球经过B点的竖直分速度大小为________。(用题中所给物理量符号表示)
【答案】(1)C (2)同一
(3) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
A.实验时,为了保证小球每次离开斜槽末端的速度相同,因此小球每次必须从斜槽上的同一位置静止释放,只要释放点的位置相同,小球在斜槽上运动的情况一定相同,即离开末端的速度一定相同,所以与斜槽间的摩擦力大小无关,故A错误;
B.本实验的目的是为了探究小球的平抛运动,因此不需要小球的质量,故B错误;
C.研究小球的平抛运动时,必须保证斜槽的末端水平,故C正确。
故选C。
【小问2详解】
[1]实验时,为了保证小球每次离开斜槽末端的速度相同,因此小球每次必须从斜槽上的同一位置静止释放。
【小问3详解】
[1][2]由于相邻两点间的水平距离相等,故小球在两相邻点间运动的时间相等,根据
解得
则小球平抛的初速度大小为
小球运动到B点时竖直方向速度大小为
解得
12. 某同学采用重物自由下落的方法“验证动能定理”,如图甲所示。质量的重物自由下落,打点计时器在纸带上打出一系列点。如图乙所示为选取的一条符合实验要求的纸带,O为第一个点,A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出)。已知所用交流电源的频率为50Hz,当地重力加速度大小为g取。回答下列问题:
(1)纸带的________(选填“左”或“右”)端与重物相连
(2)取图中O点和B点来“验证动能定理”,计时器打B点时重物的速度大小为________,从O点到B点,重物的重力做的功________J,动能增加量________J。(结果保留三位有效数字)
(3)实验结果显示,重物的重力做的功大于动能的增加量,原因是________(填正确答案标号)。
A. 利用公式计算重物速度
B. 利用公式计算重物速度
C. 纸带和重物受到的摩擦阻力和空气阻力的作用
D. 没有采用多次实验取平均值的方法
【答案】(1)左 (2) ①. 1.92m/s ②. 0.188 ③. 0.184
(3)C
【解析】
【小问1详解】
重物拖着纸带做加速运动,相等时间内的位移逐渐增大,可知纸带的左端与重物相连,
【小问2详解】
[1]因为B为AC段的中间时刻,打B点时速度
[2][3]O到B过程重力做的功为
动能的增加量为
【小问3详解】
重物的重力做的功大于动能的增加量,是因为重物下落过程中存在空气阻力和摩擦阻力对重物做负功的影响。
故选C。
三、计算题(本题共3小题,共计40分,解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13. 一辆汽车由静止开始沿平直公路行驶,汽车所受牵引力F随时间t变化关系如图所示,7s时汽车功率达到最大值,此后保持此功率继续行驶,43s后可视为匀速。若汽车的质量为,阻力大小恒定,汽车的最大功率恒定。求:
(1)汽车的最大功率;
(2)汽车从静止开始运动43s内位移的大小。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)汽车的速度达到最大值后牵引力等于阻力,所以阻力为
前7s内汽车的牵引力为
根据牛顿第二定律
解得
7s末汽车的速度为
在7s末汽车的功率达到最大值,所以汽车的最大功率
(2)汽车在前7s内的位移为
汽车的最大速度为
设汽车在7~43s内的位移为x2,根据动能定理可得
解得
所以汽车的总位移为
14. 宇宙中存在一些离其他恒星较远的三星系统和四星系统,通常可忽略其他星体对它们的引力作用,现观测到某三星系统是三颗星位于同一直线上,两颗相距为2d,质量均为m的星围绕质量为2m的中央母星做圆周运动,如图甲所示;某四星系统中三颗质量均为m的星位于等边三角形的三个顶点上,质量为2m的母星在三角形的中心,三角形边长为d,三颗星沿外接于等边三角形的圆形轨道运行,如图乙所示,已知引力常量为G,求:
(1)三星系统和四星系统中,外侧星体所受其母星的万有引力的大小;
(2)三星系统和四星系统中,外侧星体的向心加速度大小。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)三星系统中外侧两星所受母星引力大小相同
同理四星系统中
(2)三星系统中外侧星所受引力大小为
同理四星系统中
15. 如图所示,倾角为的斜面AB与水平面BE在B点平滑连接,E点距水平地面MN的高度为H,半径为R的竖直光滑圆轨道与水平面在C点平滑连接,一质量为的滑块P从A点由静止释放,P沿斜面下滑并从C点进入圆轨道,恰好通过轨道最高点D后进入水平面,最后在点滑落。已知B、C间光滑,滑块P与斜面间的动摩擦因数,滑块P与水平面C、E间的动摩擦因数,C、E之间的距离为,已知重力加速度大小为,滑块P可看作质点,不计空气阻力,求:
(1)A点距水平面BE的高度;
(2)滑块P对圆轨道最低点C的压力大小和滑块P运动到E点的速度大小;
(3)滑块P从E点滑出到着地点的水平位移大小。
【答案】(1);(2),;(3)
【解析】
【详解】(1)滑块P在圆轨道最高点有
滑块P从开始释放到圆弧最高点过程有
解得
(2)滑块从最高点到最低点的过程有
在最低点有
由牛顿第三定律有
滑块P从C运动到E点过程有
解得滑块P运动到E点的速度大小
(3)滑块P从E点滑出,做平抛运动,则
解得
滑块P从E点滑出到着地点的水平位移大小
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2023∼2024学年度下学期高一期中试卷
物理
考生注意:
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分,考试时间75分钟。
2.答题前,考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时,请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上作答无效。
4.本卷主要命题范围:必修第二册第五章至第八章第3节。
一、选择题(本题共10小题,共46分.在每小题给出的四个选项中,第1~7题中只有一项符合题目要求,每小题4分,第8∼10题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1. 据中国载人航天工程办公室消息,北京时间2023年10月26日11时14分,搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,约10分钟后,神舟十七号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道(近地轨道),航天员乘组状态良好,发射取得圆满成功。则神舟十七号载人飞船( )
A. 发射速度可能为6.9km/s
B. 在预定轨道上的运行速度大于第一宇宙速度
C. 在预定轨道上的运行周期小于地球静止卫星的周期
D. 在预定轨道上运行时,其中的航天员不受力的作用
2. 关于做曲线运动或圆周的物体,下列说法正确的是( )
A. 物体做圆周运动时,速度大小一定变化
B. 物体做平抛运动时,加速度一定变化
C. 物体所受的合外力方向一定指向轨迹弯曲方向的内侧
D. 物体所受的合外力方向可能与初速度方向在同一直线上
3. 对做功的理解,下列说法正确的是( )
A. 功有大小有正负,则功是矢量
B. 力对物体所做的功等于力和路程的乘积
C. 物体的位移为零,该过程中外力对物体做功一定为零
D. 恒力与位移的夹角为锐角,则该恒力做正功
4. 火星一直被科学家视为人类的第二家园,人类很可能在二十一世纪内成功移民火星。如图所示,火星的半径为,甲、乙两种探测器分别绕火星做匀速圆周运动与椭圆轨道运动,两种轨道相切于椭圆轨道的近火点A,圆轨道距火星表面的高度为,椭圆轨道的远火点与近火点A之间的距离为,若甲的运动周期为,则下列说法正确的是( )
A. 乙的运动周期为
B. 乙的运动周期为
C. 甲、乙两探测器在相同时间内与火星中心连线扫过的面积相等
D. 乙从飞向的过程中加速度逐渐增大
5. 颠球是足球运动基本技术之一,用脚背正面击球最为常见,是最简单、最重要的颠球练习。某次颠球中,质量为m的足球以某初速度竖直向上颠出,上升的位移为x后开始向下运动,又经过一段时间足球回到颠出点,运动过程中足球受到的空气阻力大小恒为,重力加速度大小为g,则对于这一完整过程,下列说法正确的是( )
A. 足球受到的重力在上升阶段做正功,在下降阶段做负功
B. 足球受到的空气阻力在上升阶段做正功,在下降阶段做负功
C. 足球在这一完整过程受到的重力做的功为
D. 足球在这一完整过程受到的空气阻力做的功为
6. 机动车检测站进行车辆尾气检测原理如下:车的主动轮压在两个相同粗细的有固定转动轴的滚动圆筒上,可在原地沿前进方向加速,然后把检测传感器放入尾气出口,操作员把车加速到一定程度,持续一定时间,在与传感器相连的电脑上显示出一系列相关参数。现有如下检测过程简图:车轴A的半径为,车轮B的半径为,滚动圆筒C的半径为,车轮与滚动圆筒间不打滑,当车轮以恒定转速n(每秒钟n转)运行时,下列说法正确的是( )
A. C的边缘线速度为 B. A、B的角速度大小相等
C. A、B、C边缘上的点的线速度相等 D. B、C的角速度之比为
7. 如图所示,相距为的两小球、位于同一高度的水平线上,现将球向球水平抛出,初速度大小为,同时释放球自由下落。、两球与地面碰撞前后,水平分速度不变,竖直分速度大小不变、方向相反。不计空气阻力及小球与地面碰撞的时间,下列说法正确的是( )
A. 两小球可能无法相遇
B. 两小球一定不能在最高点相遇
C. 从开始至相遇经历的时间一定为
D. 若将两球的初始高度变为原来的两倍,则相遇经历的时间变为原来的两倍
8. 2023年8月13日1时26分,中国成功发射陆地探测四号01卫星,如图中C所示。该卫星是地球同步轨道卫星。A为赤道上的等待发射的陆地探测四号02卫星,B为5G标准近地轨道卫星,距离地面高度几百千米,A、B、C卫星如图所示。已知地表的重力加速度大小为g,则关于陆地探测四号01卫星、陆地探测四号02卫星、标准近地轨道卫星间的比较,下列说法正确的是( )
A. A卫星的线速度大小小于C
B. A卫星运动的向心加速度大小小于C卫星
C. B、C两卫星与地心的连线在相等时间内扫过的面积相等
D. A、B两卫星均在地表附近,因此二者的向心加速度大小均为g
9. 如图所示,有一水平圆转台上放有质量均为m的物块A和B,两物块间用轻绳连接,分别放置在转台同一直径的两侧,物块A和B距离转台中心转轴的距离分别为2r和r,且轻绳刚好伸直,物块A和B与转台间的动摩擦因数均为,现逐渐增大转台的转速,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物块A和B均可视为质点,重力加速度大小为g,则下列说法正确的是( )
A. 当转台的角速度大于时绳子将产生力
B. 当两物块都相对转台滑动时,转台的角速度为
C. 当两物块都将相对转台滑动时,绳子的拉力大小为
D. 当转台的角速度等于时,物块B不受摩擦力
10. 滑块以初速度沿粗糙斜面从底端O上滑,到达最高点B后返回到底端。利用频闪仪分别对上行和下滑过程进行拍摄,频闪照片示意图如图所示,图中A为OB的中点。下列判断正确的是( )
A. 图乙中的滑块处于下滑阶段
B. 滑块与斜面的动摩擦因数为0.25
C. 滑块上行与下滑的加速度之比为
D. 滑块上行与下滑通过A时的动能之比为
二、实验题(本题共2小题,共14分)
11. 某实验小组的同学利用带有斜槽的轨道研究小球的平抛运动规律,如图甲所示。
(1)为了减小实验误差,下列操作正确的是________。(填正确答案标号)
A. 实验时应选择摩擦力小的斜槽
B. 实验时应用天平测出小球的质量
C. 实验时须调整斜槽的末端水平
(2)小球每次释放时,需从________(填“同一”或“不同”)位置释放。
(3)实验时,将竖直挡板紧靠斜槽末端以确定出小球抛出点的位置,此后每次将竖直挡板向右移动相同的距离,并在小球的轨迹上确定了三点,如图乙所示,已知重力加速度大小为g,则小球的初速度为________;小球经过B点的竖直分速度大小为________。(用题中所给物理量符号表示)
12. 某同学采用重物自由下落的方法“验证动能定理”,如图甲所示。质量的重物自由下落,打点计时器在纸带上打出一系列点。如图乙所示为选取的一条符合实验要求的纸带,O为第一个点,A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出)。已知所用交流电源的频率为50Hz,当地重力加速度大小为g取。回答下列问题:
(1)纸带的________(选填“左”或“右”)端与重物相连
(2)取图中O点和B点来“验证动能定理”,计时器打B点时重物的速度大小为________,从O点到B点,重物的重力做的功________J,动能增加量________J。(结果保留三位有效数字)
(3)实验结果显示,重物的重力做的功大于动能的增加量,原因是________(填正确答案标号)。
A. 利用公式计算重物速度
B. 利用公式计算重物速度
C. 纸带和重物受到的摩擦阻力和空气阻力的作用
D. 没有采用多次实验取平均值的方法
三、计算题(本题共3小题,共计40分,解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13. 一辆汽车由静止开始沿平直公路行驶,汽车所受牵引力F随时间t变化关系如图所示,7s时汽车功率达到最大值,此后保持此功率继续行驶,43s后可视为匀速。若汽车的质量为,阻力大小恒定,汽车的最大功率恒定。求:
(1)汽车的最大功率;
(2)汽车从静止开始运动43s内位移的大小。
14. 宇宙中存在一些离其他恒星较远的三星系统和四星系统,通常可忽略其他星体对它们的引力作用,现观测到某三星系统是三颗星位于同一直线上,两颗相距为2d,质量均为m的星围绕质量为2m的中央母星做圆周运动,如图甲所示;某四星系统中三颗质量均为m的星位于等边三角形的三个顶点上,质量为2m的母星在三角形的中心,三角形边长为d,三颗星沿外接于等边三角形的圆形轨道运行,如图乙所示,已知引力常量为G,求:
(1)三星系统和四星系统中,外侧星体所受其母星的万有引力的大小;
(2)三星系统和四星系统中,外侧星体的向心加速度大小。
15. 如图所示,倾角为的斜面AB与水平面BE在B点平滑连接,E点距水平地面MN的高度为H,半径为R的竖直光滑圆轨道与水平面在C点平滑连接,一质量为的滑块P从A点由静止释放,P沿斜面下滑并从C点进入圆轨道,恰好通过轨道最高点D后进入水平面,最后在点滑落。已知B、C间光滑,滑块P与斜面间的动摩擦因数,滑块P与水平面C、E间的动摩擦因数,C、E之间的距离为,已知重力加速度大小为,滑块P可看作质点,不计空气阻力,求:
(1)A点距水平面BE的高度;
(2)滑块P对圆轨道最低点C的压力大小和滑块P运动到E点的速度大小;
(3)滑块P从E点滑出到着地点的水平位移大小。
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