精品解析:四川省南充高级中学2023-2024学年高一下学期5月月考物理试题
2024-07-20
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内容正文:
南充高中高2023级第二学期第一次月考
物理试题
(时间:75分钟 总分:100分)
一、选择题(下列每小题给出的四个选项中,只有一项上符合题目要求的,每小题4分,共32分)。
1. 关于运动的合成,下列说法中正确的是( )
A. 合运动的速度一定比分运动的速度大
B. 两个不共线匀速直线运动的合运动一定也是匀速直线运动
C. 两个不共线分运动是直线运动,它们的合运动一定也是直线运动
D. 两个不共线匀变速直线运动的合运动不可能是直线运动
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据平行四边形定则,知合速度可能比分速度大,可能比分速度小,可能与分速度相等,故A错误;
B.根据平行四边形定则知,两个不共线的匀速直线运动的合运动一定是直线运动,因为合加速度为零,具有合速度,做匀速直线运动,故B正确;
C.两个不共线分运动是直线运动,就看合成之后的合力是不是与合速度在同一条直线上,合力与合速度共线的合速度是直线运动,合力与合速度不共线的是曲线运动。故C错误;
D.无论是什么运动合成,合成后的合力与合速度的方向共线,就做直线运动,合力与合速度的方向不在一条直线上,就做曲线运动,故D错误。
故选B。
2. 利用引力常量G和下列某一组数据,不能计算出地球质量的是( )
A. 地球的半径及地球表面重力加速度(不考虑地球自转)
B. 人造卫星绕地球做圆周运动的速度及周期
C. 月球绕地球做圆周运动的周期及轨道半径
D. 地球绕太阳做圆周运动的周期及轨道半径
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据地球表面物体重力等于万有引力可得
解得地球的质量
所以根据已知条件可以计算出地球质量,故A正确,不符合题意;
B.由万有引力提供向心力可得
又,解得
所以根据已知条件可以计算出地球质量,故B正确,不符合题意;
C.由万有引力提供向心力可得
解得
所以根据已知条件可以计算出地球质量,故C正确,不符合题意;
D. 由万有引力提供向心力可得
可知根据T,r可求得中心天体太阳的质量M,地球的质量无法求解,故D错误,符合题意。
本题选错误的,故选D。
3. 2023年8月13日,我国成功发射了一颗名为陆地探测—401的卫星,它是世界上第一颗在地球同步轨道运行的合成孔径雷达卫星,创世界之最,覆盖三分之一地球表面,该卫星( )
A. 入轨后可以位于南充正上方
B. 入轨后的速度大于第一宇宙速度
C. 静止卫星距地面的高度是确定的
D. 若发射到近地圆轨道所需能量较大
【答案】C
【解析】
【详解】A.地球同步静止轨道卫星的轨道平面一定位于赤道平面上,可知,该卫星入轨后不可能位于南充正上方,故A错误;
B.第一宇宙速度等于近地卫星的环绕速度,该卫星的轨道半径大于地球半径,根据
解得
可知,该卫星入轨后的速度小于第一宇宙速度,故B错误;
C.静止卫星的周期与地球自转周期相等,根据
解得
可知,静止卫星距地面的高度是确定的,故C正确;
D.卫星轨道半径越大,发射时,所需要的能量越大,可知,相对于同步轨道,若发射到近地圆轨道所需能量较小,故D错误。
故选C。
4. 如图所示,运动员把质量为m的足球从水平地面踢出,足球在空中达到的最高点高度为h,在最高点时的速度为v,不计空气阻力,重力加速度为g,在此过程中,下列说法正确的是( )
A. 运动员踢球时对足球做功
B. 运动员对足球做功
C. 重力对足球做功
D. 足球上升过程中动能变化了
【答案】B
【解析】
【详解】AB.根据动能定理有
解得
故A错误,B正确;
C.根据功的定义式可知,重力对足球做功
故C错误;
D.令足球刚刚踢出的瞬间速度为,则足球在上升过程中,根据动能定理有
可知,足球上升过程中动能变化了-,故D错误。
故选B。
5. 把A、B两相同小球在离地面同一高度处以相同大小的初速度分别沿水平方向和竖直方向抛出,不计空气阻力,如图所示,则下列说法正确的是( )
A. 两小球落地时速度相同
B. 两小球落地时,重力的瞬时功率相同
C. 从开始运动至落地,重力对两小球做功相同
D. 从开始运动至落地,重力对两小球做功的平均功率相同
【答案】C
【解析】
【详解】A.两个小球在运动的过程中都是只有重力做功,机械能守恒,所以根据机械能守恒可以知两物体落地时速度大小相等,但方向不同,所以速度不同,故A错误;
B.到达底端时两物体的速率相同,重力也相同,但A物体重力与速度有夹角,B物体重力与速度方向相同,所以落地前的瞬间B物体重力的瞬时功率大于A物体重力的瞬时功率,故B错误;
C.根据重力做功的表达式得两个小球在运动的过程重力对两小球做功都为mgh,重力对两小球做功相同,故C正确;
D.从开始运动至落地,重力对两小球做功相同,但过程A所需时间小于B所需时间,根据
可知重力对两小球做功的平均功率不相同,故D错误。
故选C。
6. 如图所示,可视为质点的、质量为m的小球,在半径为R的竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动,管道内径略大于小球直径,下列有关说法中正确的是( )
A. 小球能够通过最高点时的最小速率为
B. 如果小球在圆心上方时,一定对管道的外壁有作用力
C. 小球通过最高点时,小球对管壁作用力一定最小
D. 小球在最低点时的速率至少为,小球才能通过最高点
【答案】D
【解析】
【详解】A.小球通过最高点,若内壁对小球的支持力等于重力大小,小球的合力为零,小球的速度为零,故A错误;
B.当小球小球通过最高点时所受的重力完全提供向心力时,此时对外轨道没有作用力,故B错误;
C.当小球到达最高点速度为0时,小球对内管的压力大小为,小球即将达到最高点前小球的向心力由重力沿圆心的分力与内管壁对小球的支持力提供,此时小球对管壁作用力小于,故C错误;
D.小球在最高点的速度最小为零,从最低点到最高点,对小球由动能定理有
解得
所以小球在最低点时的速率至少为,小球才能通过最高点,故D正确。
故选D。
7. 如图所示,水平旋转魔盘上的物块A,当魔盘转动的角速度时,物块A相对转台静止。关于这种情况下物块A的情况,下列说法正确的是( )
A. 物块A所受到的摩擦力越来越大
B. 物块A受重力、台面的支持力、指向圆心的摩擦力
C. 物块A的向心加速度大小可能不变
D. 魔盘对物块A永远不做功
【答案】A
【解析】
【详解】A.物块A逐渐加速,则指向圆心的摩擦力
随角速度的增加,切向速度也逐渐增加,则摩擦力越来越大,选项A正确;
B.物块A受重力、台面的支持力、因物块受指向圆心和沿切线方向的摩擦力分量,则摩擦力方向不是指向圆心,选项B错误;
C.物块A的向心加速度大小
逐渐增加,选项C错误;
D.物块动能增加,则魔盘对物块A做正功,选项D错误。
故选A。
8. 加快发展新质生产力是新时代可持续发展的必然要求,我国新能源汽车的迅猛发展就是最好的例证。某新能源汽车生产厂家在平直公路上测试汽车性能,t=0时刻驾驶汽车由静止启动,时汽车达到额定功率,时汽车速度达到最大,如图是车载电脑生成的汽车牵引力F随速率倒数变化的关系图像。已知汽车和司机的总质量m=2000kg,所受阻力与总重力的比值恒为,重力加速度,下列说法正确的是( )
A. 汽车启动后做匀加速直线运动,直到速度达到最大
B. 汽车在BC段做匀加速直线运动,在AB段做匀速运动
C. 汽车达到的最大速度大小为15m/s
D. 从启动到速度达到最大过程中汽车通过的距离为150m
【答案】D
【解析】
【详解】AB.由图可知汽车在AB段汽车牵引力不变,根据牛顿第二定律
解得
可知汽车在AB段做匀加速直线运动,汽车在BC段牵引力逐渐减小,做加速度减小的加速运动,故汽车启动后先做匀加速直线运动,后做加速度减小的加速运动,直到速度达到最大,故AB错误;
C.时汽车的速度为
汽车额定功率为
汽车达到的最大速度大小为
故C错误;
D.汽车做匀加速直线运动的位移为
从启动到速度达到最大过程中,根据动能定理
解得
汽车通过的距离为
故D正确。
故选D。
二、选择题(下列每小题给出的四个选项中,有多个选项上符合题目要求,全部选对得4分,选对不全得2分,每小题4分,共16分)
9. 关于平抛运动,下列说法中正确的是( )
A. 平抛运动是匀变速运动
B. 做平抛运动的物体,在任何时间内,速度改变量的方向都是竖直向下的
C. 平抛运动只能分解为水平的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动
D. 平抛运动物体的落地速度和在空中运动时间只与抛出点离地面高度有关
【答案】AB
【解析】
【详解】A.平抛运动只受重力作用,加速度为重力加速度,不发生变化,是匀变速曲线运动,故A正确;
B.速度的变化量,则在任何时间内,速度改变量的方向都是竖直向下的,故B正确;
C.平抛运动一般分解为水平的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动;平抛运动可以沿任意方向分解,如斜面上的平抛运动可分解为平行斜面方向的运动和垂直于斜面方向的运动,故C错误;
D.由,可知平抛运动物体在空中运动时间只与抛出点离地面高度有关;由可知竖直方向的速度由高度决定,而落地时的速度由水平初速度和竖直方向速度共同决定,故D错误。
故选AB。
10. 发射地球静止卫星时,要先将卫星发射至近地圆轨道1,然后点火,使其沿椭圆轨道2运行最后再次点火,将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于P点,轨道2、3相切于Q点,如图所示,则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时,以下说法中正确的是( )
A. 卫星在轨道1上经过P点时的速率大于在轨道2上经过P点时的速率
B. 卫星在轨道2上经过P点时速率大于在轨道3上经过Q点时的速率
C. 卫星在轨道1上经过P点时的加速度大于它在轨道2上经过P点时的加速度
D. 卫星在轨道2上经过P点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度
【答案】BD
【解析】
【详解】A.卫星在轨道1上变轨到轨道2上需加速做离心运动,故A错误;
B.卫星在轨道1和轨道3上做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力
解得
因为
所以
卫星在轨道2上经过P点时速率
卫星在轨道3上经过Q点时的速率
则
故B正确;
CD.根据牛顿第二定律
解得
所以,卫星在轨道1上经过P点时的加速度等于它在轨道2上经过P点时的加速度;因为
所以
故C错误,D正确。
故选BD。
11. 如图所示,在粗糙的水平面上,某物体受到大小为F,方向与水平方向成角的推力或拉力作用,由静止开始运动。在位移均为x的条件下,甲乙两种情况相比较( )
A. 力F对物体做功相等 B. 摩擦力对物体做的功相等
C. 合外力对物体做功相等 D. 运动时间一定不相等
【答案】AD
【解析】
【详解】ABC.物体在粗糙水平面上运动时会受到阻力的作用,两种情况下物体对地面的压力不同,所以滑动摩擦力的大小也不同,但位移相等,所以摩擦力做的功不等,由
知,由于两种情况下力的大小和位移大小相同,故力F两种情况下对物体做功一样多;由于总功等于拉力的功减去摩擦力的功;故合外力做功不同,故A正确,BC错误;
D.甲所受的摩擦力大,故甲的加速度小,故相等位移下,甲的运动时间长,故D正确。
故选AD。
12. 质量相同的小球A和B分别悬挂在长为LA和LB(LA<LB)的不同轻质细绳上,先将小球拉至同一水平位置,如图所示,从静止释放,不计空气阻力,当两绳竖直时有( )
A. 两球的速率一样大 B. 两球的角速度一样大
C. 两球的加速度一样大 D. 两球受的拉力一样大
【答案】CD
【解析】
【详解】A.根据动能定理得
解得
由于LA<LB,所以当两绳竖直时B球的速率大,故A错误;
B.由角速度
由于LA<LB,所以当两绳竖直时A球的角速度大,故B错误;
C.由加速度
可知两球的加速度一样大,故C正确;
D.由
解得
所以两球受的拉力一样大,故D正确。
故选CD。
三、实验题(每空2分,共16分)
13. 某同学利用图(a)所示装置验证动能定理,调整木板的倾角平衡摩擦阻力后,挂上钩码,钩码下落,带动小车运动并打出纸带。某次实验得到的纸带及相关数据如图(b)所示。
(1)除实验装置中的仪器外,还需要的测量仪器有( )
A. 天平 B. 秒表 C. 刻度尺
(2)已知打出图(b)中相邻两点的时间间隔为0.02s,从图(b)给出的数据中可以得到,打出B点时小车的速度大小_______m/s,打出P点时小车的速度大小_______m/s。(结果均保留2位小数)
(3)若要验证动能定理,除了需测量钩码的质量和小车的质量外,还需要从图(b)给出的数据中求得的物理量为______。
【答案】(1)AC (2) ①. 0.36 ②. 1.80
(3)B点和P点的距离
【解析】
【小问1详解】
由于实验需要测量小车速度,速度是使用打点计时器打的纸带计算得出的,故要测量点距,需要刻度尺;本实验还要测量钩码和小车的质量,需要天平。
故选AC。
【小问2详解】
[1][2]根据匀变速直线运动,中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可得B点和P点的速度分别为
【小问3详解】
若要验证动能定理需要求出小车运动过程中拉力对小车做的功,必须要知道在拉力作用下小车通过B点和P点的距离。
14. 如图所示的装置可用来验证物体做圆周运动的向心力大小与半径、线速度、质量的关系。用一根细线系住小钢球,另一端连接在固定于铁架台上端的力传感器上,小钢球静止于点,将光电门固定在点的正下方靠近点处。在小钢球底部竖直地粘住一片宽度为的遮光条(质量不计,长度很小),小钢球的质量为,重力加速度为。将小钢球竖直悬挂,测出悬点到小钢球球心之间的距离,得到小钢球的运动半径为。
(1)将小钢球拉至某一位置静止释放,读出小钢球经过点时力传感器的读数及遮光条的挡光时间,则小钢球通过点时的速度大小可视为__________。
(2)根据向心力公式可得,钢球经过最低点时的向心力大小为__________(用、、、表示);由受力分析可得,钢球通过点时的向心力大小为__________(用、、表示),将两次计算的结果进行比较。
(3)改变小钢球释放的位置,重复实验,比较发现总是略大于,分析表明这是系统误差造成的,该系统误差可能的原因是__________(填选项序号)。
A. 小钢球的质量偏大 B. 小钢球的初速度不为零
C. 小钢球速度的测量值偏大 D. 存在空气阻力
【答案】(1)
(2) ①. ②.
(3)C
【解析】
【小问1详解】
根据极短时间的平均速度等于瞬时速度,小钢球通过点时的速度大小可视为
【小问2详解】
[1]根据向心力公式可得,钢球经过最低点时的向心力大小为
[2]钢球经过最低点时,绳子拉力与钢球重力的合力提供向心力,则钢球通过点时的向心力大小为
【小问3详解】
实验测得小钢球通过点时的速度为遮光条通过点时的速度,小钢球、遮光条同轴转动,由于小钢球的运动半径小于遮光条的运动半径,根据
可知实际小钢球通过点时的速度小于,即小钢球速度的测量值偏大。
故选C。
四、计算题(解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值运算的题,答案中必须明确写出数值和单位)。
15. 如图所示,质m=1kg的物体,在斜向下与水平方向的夹角、大小为10N的力的作用下,从静止开始运动,通过的距离x=2m,已知物体与水平面间的动摩擦因数,取,,,求:
(1)力F对物体做多少功?
(2)摩擦力对物体做多少功?
【答案】(1)16J;(2)-6.4J
【解析】
【详解】(1)根据功的公式可知,力F对物体做功为
(2)摩擦力的大小为
摩擦力对物体做功为
16. 如图所示是某游乐场“空中飞椅”的游乐设施,其基本装置是将绳子上端固定在转盘上,绳子下端连接座椅,人坐在飞椅上随转盘在空中绕竖直转轴转动。设绳子长,人与座椅的总质量,盘静止时人与轴间的距离,此时座椅离地面。转盘慢慢加速运动,经过一段时间后转速保持稳定,此时人与转轴之间的距离变为,且保持不变。不计空气阻力,绳子不可伸长,取。
(1)转盘转动到稳定状态时,绳对座椅的拉力多大?
(2)转盘转动到稳定状态时,座椅的角速度大小是多少?
(3)若转盘稳定转动后,一位游客随身携带的手机突然滑落下来。为了保证安全,管理员应该让地面上的游客至少离中心轴多远?
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)设转盘匀速转动时绳子与竖直方向的夹角为,则
飞椅上升的高度
转盘稳定后人距地面的高度
对球受力分析在竖直方向上合力为0,则绳子的拉力为
(2)设转盘稳定转动后角速度为,则
解得
(3)手机滑落后沿圆周的切线方向做平抛运动,设手机从抛出至落地的水平距离为,则
游客距中心轴的距离为s,所以
17. 如图所示,在竖直平面内,粗糙的斜面轨道AB的下端与光滑的圆弧轨道BCD相切于B,C是最低点,圆心角,D与圆心O等高,圆弧轨道半径R=1m,另有一半径也为R=1m的光滑圆弧PD在D点两圆弧切线平行,现有一个质量为m=0.2kg可视为质点的小物体,从P点以水平初速度沿切线飞入,恰能沿圆弧运动,并在D点沿切线进入圆弧轨道BCD,设斜面足够长,物体与斜面AB之间的动摩擦因数,取,,。求:
(1)初速度;
(2)物体第一次到达C点时的速度大小和受到的支持力大小F;
(3)物块在斜面上滑行的路程x(用动摩擦因数表示)。
【答案】(1);(2),;(3)()或()
【解析】
【详解】(1)小物体从P点以水平初速度沿切线飞入,恰能沿圆弧运动,则
解得
(2)从P到C对物体由动能定理得
解得
由牛顿第二定律可得
解得
(3)设物体与斜面AB之间的动摩擦因数为时,物体刚好能静止在斜面上
解得
当时物体静止在斜面上,由动能定理得
解得
当时,物体在斜面上多次往返,最后在B点速度为零,则
解得
物块在斜面上滑行的路程为
或
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南充高中高2023级第二学期第一次月考
物理试题
(时间:75分钟 总分:100分)
一、选择题(下列每小题给出的四个选项中,只有一项上符合题目要求的,每小题4分,共32分)。
1. 关于运动的合成,下列说法中正确的是( )
A. 合运动的速度一定比分运动的速度大
B. 两个不共线匀速直线运动的合运动一定也是匀速直线运动
C. 两个不共线分运动是直线运动,它们的合运动一定也是直线运动
D. 两个不共线匀变速直线运动的合运动不可能是直线运动
2. 利用引力常量G和下列某一组数据,不能计算出地球质量的是( )
A. 地球的半径及地球表面重力加速度(不考虑地球自转)
B. 人造卫星绕地球做圆周运动的速度及周期
C. 月球绕地球做圆周运动的周期及轨道半径
D. 地球绕太阳做圆周运动的周期及轨道半径
3. 2023年8月13日,我国成功发射了一颗名为陆地探测—401的卫星,它是世界上第一颗在地球同步轨道运行的合成孔径雷达卫星,创世界之最,覆盖三分之一地球表面,该卫星( )
A. 入轨后可以位于南充正上方
B. 入轨后的速度大于第一宇宙速度
C. 静止卫星距地面的高度是确定的
D. 若发射到近地圆轨道所需能量较大
4. 如图所示,运动员把质量为m的足球从水平地面踢出,足球在空中达到的最高点高度为h,在最高点时的速度为v,不计空气阻力,重力加速度为g,在此过程中,下列说法正确的是( )
A. 运动员踢球时对足球做功
B. 运动员对足球做功
C. 重力对足球做功
D. 足球上升过程中动能变化了
5. 把A、B两相同小球在离地面同一高度处以相同大小的初速度分别沿水平方向和竖直方向抛出,不计空气阻力,如图所示,则下列说法正确的是( )
A. 两小球落地时速度相同
B. 两小球落地时,重力的瞬时功率相同
C. 从开始运动至落地,重力对两小球做功相同
D. 从开始运动至落地,重力对两小球做功的平均功率相同
6. 如图所示,可视为质点的、质量为m的小球,在半径为R的竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动,管道内径略大于小球直径,下列有关说法中正确的是( )
A. 小球能够通过最高点时的最小速率为
B. 如果小球在圆心上方时,一定对管道的外壁有作用力
C. 小球通过最高点时,小球对管壁作用力一定最小
D. 小球在最低点时的速率至少为,小球才能通过最高点
7. 如图所示,水平旋转魔盘上的物块A,当魔盘转动的角速度时,物块A相对转台静止。关于这种情况下物块A的情况,下列说法正确的是( )
A. 物块A所受到的摩擦力越来越大
B. 物块A受重力、台面的支持力、指向圆心的摩擦力
C. 物块A的向心加速度大小可能不变
D. 魔盘对物块A永远不做功
8. 加快发展新质生产力是新时代可持续发展的必然要求,我国新能源汽车的迅猛发展就是最好的例证。某新能源汽车生产厂家在平直公路上测试汽车性能,t=0时刻驾驶汽车由静止启动,时汽车达到额定功率,时汽车速度达到最大,如图是车载电脑生成的汽车牵引力F随速率倒数变化的关系图像。已知汽车和司机的总质量m=2000kg,所受阻力与总重力的比值恒为,重力加速度,下列说法正确的是( )
A. 汽车启动后做匀加速直线运动,直到速度达到最大
B. 汽车在BC段做匀加速直线运动,在AB段做匀速运动
C. 汽车达到的最大速度大小为15m/s
D. 从启动到速度达到最大过程中汽车通过的距离为150m
二、选择题(下列每小题给出的四个选项中,有多个选项上符合题目要求,全部选对得4分,选对不全得2分,每小题4分,共16分)
9. 关于平抛运动,下列说法中正确的是( )
A. 平抛运动是匀变速运动
B. 做平抛运动的物体,在任何时间内,速度改变量的方向都是竖直向下的
C. 平抛运动只能分解为水平的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动
D. 平抛运动物体的落地速度和在空中运动时间只与抛出点离地面高度有关
10. 发射地球静止卫星时,要先将卫星发射至近地圆轨道1,然后点火,使其沿椭圆轨道2运行最后再次点火,将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于P点,轨道2、3相切于Q点,如图所示,则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时,以下说法中正确的是( )
A. 卫星在轨道1上经过P点时的速率大于在轨道2上经过P点时的速率
B. 卫星在轨道2上经过P点时速率大于在轨道3上经过Q点时的速率
C. 卫星在轨道1上经过P点时的加速度大于它在轨道2上经过P点时的加速度
D. 卫星在轨道2上经过P点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度
11. 如图所示,在粗糙的水平面上,某物体受到大小为F,方向与水平方向成角的推力或拉力作用,由静止开始运动。在位移均为x的条件下,甲乙两种情况相比较( )
A. 力F对物体做功相等 B. 摩擦力对物体做的功相等
C. 合外力对物体做功相等 D. 运动时间一定不相等
12. 质量相同的小球A和B分别悬挂在长为LA和LB(LA<LB)的不同轻质细绳上,先将小球拉至同一水平位置,如图所示,从静止释放,不计空气阻力,当两绳竖直时有( )
A. 两球的速率一样大 B. 两球的角速度一样大
C. 两球的加速度一样大 D. 两球受的拉力一样大
三、实验题(每空2分,共16分)
13. 某同学利用图(a)所示装置验证动能定理,调整木板的倾角平衡摩擦阻力后,挂上钩码,钩码下落,带动小车运动并打出纸带。某次实验得到的纸带及相关数据如图(b)所示。
(1)除实验装置中的仪器外,还需要的测量仪器有( )
A. 天平 B. 秒表 C. 刻度尺
(2)已知打出图(b)中相邻两点的时间间隔为0.02s,从图(b)给出的数据中可以得到,打出B点时小车的速度大小_______m/s,打出P点时小车的速度大小_______m/s。(结果均保留2位小数)
(3)若要验证动能定理,除了需测量钩码的质量和小车的质量外,还需要从图(b)给出的数据中求得的物理量为______。
14. 如图所示的装置可用来验证物体做圆周运动的向心力大小与半径、线速度、质量的关系。用一根细线系住小钢球,另一端连接在固定于铁架台上端的力传感器上,小钢球静止于点,将光电门固定在点的正下方靠近点处。在小钢球底部竖直地粘住一片宽度为的遮光条(质量不计,长度很小),小钢球的质量为,重力加速度为。将小钢球竖直悬挂,测出悬点到小钢球球心之间的距离,得到小钢球的运动半径为。
(1)将小钢球拉至某一位置静止释放,读出小钢球经过点时力传感器的读数及遮光条的挡光时间,则小钢球通过点时的速度大小可视为__________。
(2)根据向心力公式可得,钢球经过最低点时的向心力大小为__________(用、、、表示);由受力分析可得,钢球通过点时的向心力大小为__________(用、、表示),将两次计算的结果进行比较。
(3)改变小钢球释放的位置,重复实验,比较发现总是略大于,分析表明这是系统误差造成的,该系统误差可能的原因是__________(填选项序号)。
A. 小钢球的质量偏大 B. 小钢球的初速度不为零
C. 小钢球速度的测量值偏大 D. 存在空气阻力
四、计算题(解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值运算的题,答案中必须明确写出数值和单位)。
15. 如图所示,质m=1kg的物体,在斜向下与水平方向的夹角、大小为10N的力的作用下,从静止开始运动,通过的距离x=2m,已知物体与水平面间的动摩擦因数,取,,,求:
(1)力F对物体做多少功?
(2)摩擦力对物体做多少功?
16. 如图所示是某游乐场“空中飞椅”的游乐设施,其基本装置是将绳子上端固定在转盘上,绳子下端连接座椅,人坐在飞椅上随转盘在空中绕竖直转轴转动。设绳子长,人与座椅的总质量,盘静止时人与轴间的距离,此时座椅离地面。转盘慢慢加速运动,经过一段时间后转速保持稳定,此时人与转轴之间的距离变为,且保持不变。不计空气阻力,绳子不可伸长,取。
(1)转盘转动到稳定状态时,绳对座椅的拉力多大?
(2)转盘转动到稳定状态时,座椅的角速度大小是多少?
(3)若转盘稳定转动后,一位游客随身携带的手机突然滑落下来。为了保证安全,管理员应该让地面上的游客至少离中心轴多远?
17. 如图所示,在竖直平面内,粗糙的斜面轨道AB的下端与光滑的圆弧轨道BCD相切于B,C是最低点,圆心角,D与圆心O等高,圆弧轨道半径R=1m,另有一半径也为R=1m的光滑圆弧PD在D点两圆弧切线平行,现有一个质量为m=0.2kg可视为质点的小物体,从P点以水平初速度沿切线飞入,恰能沿圆弧运动,并在D点沿切线进入圆弧轨道BCD,设斜面足够长,物体与斜面AB之间的动摩擦因数,取,,。求:
(1)初速度;
(2)物体第一次到达C点时的速度大小和受到的支持力大小F;
(3)物块在斜面上滑行的路程x(用动摩擦因数表示)。
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