精品解析：北京市大兴精华学校2023-2024学年高三上学期10月月考物理试卷

2023-2024学年北京市精华学校高三（上）月考物理试卷（10月份） 一、选择题，共42分本部分共14小题，每小题3分，共42分。在每小题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项（多选，错选，漏选均不得分）。 1. 质点做直线运动的位移x与时间t的关系为x=5t+t2（各物理量均采用国际单位制单位），则该质点（ ） A. 第1s内的位移是5m B. 前2s内的平均速度是6m/s C. 任意相邻的1s 内位移差都是1m D. 任意1s内的速度增量都是2m/s 2. 如图所示，一物体受到1N、2N、3N、4N四个力作用而处于平衡，沿3N力的方向做匀速直线运动，而将2N的力绕O点旋转60°，此时作用在物体上的合力大小为（　　） A. 2N B. C. 3N D. 3. 如图所示是我国长征火箭把载人神舟飞船送上太空的情景。宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是（　　） A. 火箭加速上升时，宇航员处于失重状态 B. 火箭加速上升时的加速度逐渐减小时，宇航员对座椅的压力小于其重力 C. 飞船加速下落时，宇航员处于超重状态 D. 飞船落地前减速下落时，宇航员对座椅的压力大于其重力 4. 如图所示，将一质量为m的摆球用长为L的细绳吊起，上端固定，细绳就会沿圆锥面旋转，这样就构成了一个圆锥摆。关于摆球的受力情况（　　） A. 摆球受重力、拉力和向心力的作用 B. 摆球受拉力和向心力的作用 C. 摆球受重力和拉力的作用 D. 摆球受重力和向心力的作用 5. 质量完全相同的两个物体A和B与水平面之间的动摩擦因数完全相同，在水平拉力的作用下从同一位置同时开始沿同一方向运动，运动的图像如图所示，其中物体A的图线与横轴之间的夹角为45°，以下对两个物体运动的判断中正确的是（　　） A. 物体A的加速度是 B. 物体B所受的水平拉力一定是逐渐增大的 C. 时刻两物体相遇 D. 0—时间内，物体A受到的水平拉力始终比物体B所受的水平拉力大 6. “套圈圈”是老少皆宜的游戏，如图，大人和小孩在同一竖直线上的不同高度处分别以水平速度、抛出圈圈，都能套中地面上同一目标。设圈圈在空中运动时间分别为t1、t2，则（　　） A. t1>t2 B. C. t1＝t2 D. 7. “天舟一号”货运飞船于2017年4月20日在文昌航天发射中心成功发射升空，它与“天宫二号”空间实验室对接前，在距离地面约380km的圆轨道上飞行。已知地球静止卫星距地面的高度约为36000km。关于“天舟一号”，下列说法正确的是（　　） A. 线速度小于地球静止卫星的线速度 B. 线速度小于第一宇宙速度 C. 向心加速度小于地球静止卫星加速度 D. 周期大于地球自转周期 8. 如图所示，电灯悬挂于两壁之间，更换水平绳OA使连接点A向上移动而保持点的位置不变，则A点向上移动时（　　） A. 绳OA的拉力逐渐增大 B. 绳OA的拉力逐渐减小 C. 绳OA的拉力先增大后减小 D. 绳OA的拉力先减小后增大 9. 一根轻质弹簧上端固定，下端挂一质量为m0的平盘，盘中有一物体，质量为m，弹簧的长度比其自然长度伸长了L。现向下拉盘使弹簧再伸长ΔL后停止，然后松手放开。设弹簧总处在弹性限度以内，则刚刚松开手时盘对物体的支持力等于（已知重力加速度为g）（　　） A. B. C. D. 10. 在光滑水平面上，放着两块长度相同、质量分别为M1和M2的木板，在两木板的左端各放一个大小、形状、质量完全相同的物块，如图所示，开始时各物块均静止，现在两物块上各作用一水平恒力F1、F2，当物块和木板分离时，两木板的速度分别为v1和v2，物块和两木板间的动摩擦因数相同，下列说法正确的是（ ） A. 若F1＝F2，M1＞M2，则v1＞v2 B. 若F1＝F2，M1＜M2，则v1<v2 C. 若F1＜F2，M1＝M2，则v1＞v2 D. 若 F1＞F2，M1＝M2，则v1＞v2 11. 如图所示，水平面上固定有一个斜面，从斜面顶端向右平抛一只小球，当初速度为v0时，小球恰好落到斜面底端，平抛的飞行时间为t0.现用不同的初速度v从该斜面顶端向右平抛这只小球，以下哪个图象能正确表示平抛的飞行时间t随v变化的函数关系（ ） A. B. C. D. 12. 电梯轿厢地板上静置一质量为m的物体，电梯轿厢在钢索拉力作用下，由静止开始向上加速运动，当上升高度为H时，速度达到v，对此过程，下列说法正确的是（重力加速度为g）（　　） A. 轿厢地板对物体的支持力做的功等于 B. 轿厢地板对物体的支持力做的功等于mgH C. 轿厢钢索的拉力做的功等于 D. 合力对物体做的功等于 13. 如图所示，用手掌平托一苹果，保持这样的姿势在竖直平面内按顺时针方向做匀速圆周运动。关于苹果从最高点c到最右侧点d运动的过程，下列说法中正确的是（ ） A. 手掌对苹果的摩擦力越来越大 B. 苹果先处于超重状态后处于失重状态 C. 手掌对苹果的支持力越来越小 D. 苹果所受的合外力越来越大 14. 北京时间2019年4月10日21时，天文学家召开全球新闻发布会，宣布首次直接拍摄到黑洞的照片，体积极小的天体，它的引力很大，连光都无法逃脱。若某黑洞表面的物体速度达到光速c时。恰好围绕其表面做匀速圆周运动，已知该黑洞的半径为R，引力常量为G，则可推测这个黑洞的密度为（　　） A. B. C. D. 二、非选择题，共58分 15. 利用力传感器研究“加速度与合外力的关系”的实验装置如图甲所示。 （1）下列关于该实验的说法，正确的是 。 A. 做实验之前必须平衡摩擦力 B. 小车的质量必须比所挂钩码的质量大得多 C. 应调节定滑轮的高度使细线与木板平行 D. 为了实验安全，打点计时器接直流电源 （2）从实验中挑选一条点迹清晰的纸带，每5个点取一个计数点，用刻度尺测量计数点间的距离如图乙所示。已知打点计时器每间隔0.02s打一个点。从图可知A、B两点间的距离s1＝___________cm；该小车的加速度a＝___________m/s2（计算结果保留2位有效数字）。 （3）数据在坐标系中作出了图丙所示的图像图线不过坐标原点的原因是______________________。 16. （1）为了探究平抛运动规律，老师做了如下两个演示实验： 为了说明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，用如图1所示装置进行实验。小锤打击弹性金属片，A球水平抛出，下列说法正确的有 。 A. 所用两球的质量必须相等 B. 只做一次实验发现两球同时落地，即可以得到实验结论 C. 应改变装置的高度多次实验 D. 本实验也能说明A球在水平方向上做匀速直线运动 （2）为了进一步研究平抛运动，某同学用如图3所示的装置进行实验。 ①甲同学按正确的操作完成实验并描绘出平抛运动的轨迹，以平抛运动的初始位置O为坐标原点建立xOy坐标系，如图4所示。从运动轨迹上选取多个点的抛物线。若坐标纸中每小方格的边长为L，小球平抛运动的初速度＝_______。（重力加速度为g） ②乙同学不小心将记录实验的坐标纸弄破损，导致平抛运动的初始位置缺失。他选取轨迹中任意一点O为坐标原点，建立xOy坐标系（x轴沿水平方向、y轴沿竖直方向），坐标纸中每小方格的边长仍为L，重力加速度为g。由此可知：小球平抛运动的初速度＝____________________。 ③如图6丙同学将实验方案做了改变，他把桌子搬到墙的附近，调整好仪器，把白纸和复写纸附在墙上，记录小球的落点。然后等间距地改变桌子与墙的距离，他是否可以计算出小球平抛时的初速度_______？请简要阐述理由______________。 17. 商场工作人员拉着质量m=20kg的木箱沿水平地面运动．若用F1=100的水平力拉木箱，木箱恰好做匀速直线运动；现改用F2=150N、与水平方向成53∘斜向上的拉力作用于静止的木箱上，如图所示．已知sin53∘=0.8，cos53∘=0.60，取重力加速度g=10m/s2．求： （1）木箱与地面之间的动摩擦因数； （2）F2作用在木箱上时，木箱运动的加速度大小； （3）F2作用在木箱上4.0s时间内木箱移动的距离． 18. 如图所示，质量为m的小物块在粗糙水平桌面获得瞬时速度v0开始滑动，经距离l后以速度v飞离桌面，最终落在水平地面上。已知l＝1.4m，v=3.0m/s，m＝0.10kg，物块与桌面间的动摩擦因数μ＝0.25，桌面高h=0.45m,不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2.求： （1）小物块落地点距飞出点的水平距离x； （2）小物块落地前瞬间重力的功率P； （3）小物块的初速度大小v0。 19. 长为L的细线，一端系一质量为m的小球（可视为质点），另一端固定在悬点O1，让小球在水平面内做匀速圆周运动形成圆锥摆，如图所示，若摆线与竖直方向夹角为θ，已知重力加速度为g。求： （1）求摆线对小球的拉力大小； （2）小球运动的向心加速度大小； （3）生活经验告诉我们，在线长一定的情况下，角速度越大则绳与竖直方向的夹角也越大（小于90度）。 20. （1）牛顿发现万有引力定律之后，在卡文迪许生活的年代，地球的半径经过测量和计算已经知道约6400千米，很快通过计算得出了地球的质量。1798年，他首次测出了地球的质量数值，地球表面的重力加速度为g，万有引力常量为G。 a.求地球的质量； b.若一卫星在距地球表面高为h的轨道上绕地球做匀速圆周运动，求该卫星绕地球做圆周运动的周期； （2）牛顿时代已知如下数据：月球绕地球运行的周期T、地球半径R、月球与地球间的距离60R、地球表面的重力加速度g。牛顿在研究引力的过程中，为了验证地面上物体的重力与地球吸引月球的力是同一性质的力，同样遵从与距离的平方成反比规律的猜想；接着他设想，把一个物体放到月球轨道上，假定物体在地面受到的重力和在月球轨道上运行时受到的引力，都是来自地球的引力，他又从动力学的角度计算出了物体在月球轨道上的向心加速度。上述两个加速度的计算结果是一致的，从而证明了物体在地面上所受的重力与地球吸引月球的力是同一性质的力 a.请你分别从运动学的角度和动力学的角度推导出上述两个加速度的表达式； b.已知月球绕地球做圆周运动的周期约为T＝2.4×106s，地球半径约为R＝6.4×106m，取π2＝g。结合题中的已知条件，求上述两个加速度的比值，并得出合理的结论。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2023-2024学年北京市精华学校高三（上）月考物理试卷（10月份） 一、选择题，共42分本部分共14小题，每小题3分，共42分。在每小题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项（多选，错选，漏选均不得分）。 1. 质点做直线运动的位移x与时间t的关系为x=5t+t2（各物理量均采用国际单位制单位），则该质点（ ） A. 第1s内的位移是5m B. 前2s内的平均速度是6m/s C. 任意相邻的1s 内位移差都是1m D. 任意1s内的速度增量都是2m/s 【答案】D 【解析】 【详解】第1s内的位移只需将t＝1代入即可求出x=6m，A错误；前2s内的平均速度为，B错；由题给解析式可以求得加速度为a=2m/s2，C错；由加速的定义可知D选项正确 2. 如图所示，一物体受到1N、2N、3N、4N四个力作用而处于平衡，沿3N力的方向做匀速直线运动，而将2N的力绕O点旋转60°，此时作用在物体上的合力大小为（　　） A. 2N B. C. 3N D. 【答案】A 【解析】 【详解】四个力的合力为零，则1N、3N、4N三个力的合力 方向与2N的力反向；将2N的力绕O点旋转60°，则该2N的力与夹角变为120°，则这两个力的合力为2N。 故选A。 3. 如图所示是我国长征火箭把载人神舟飞船送上太空的情景。宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是（　　） A. 火箭加速上升时，宇航员处于失重状态 B. 火箭加速上升时的加速度逐渐减小时，宇航员对座椅的压力小于其重力 C. 飞船加速下落时，宇航员处于超重状态 D. 飞船落地前减速下落时，宇航员对座椅的压力大于其重力 【答案】D 【解析】 【详解】A．火箭加速上升时，加速度方向向上，宇航员处于超重状态，故A错误； B．火箭上升的加速度逐渐减小时，由于加速度方向向上，宇航员仍处于超重状态，对座椅的压力大于其重力，故B错误； C．飞船加速下落时，加速度方向向下，处于失重状态，宇航员对座椅的压力小于其重力，故C错误； D．飞船在落地前减速，加速度方向向上，宇航员处于超重状态，宇航员对座椅的压力大于其重力，故D正确。 故选D。 4. 如图所示，将一质量为m的摆球用长为L的细绳吊起，上端固定，细绳就会沿圆锥面旋转，这样就构成了一个圆锥摆。关于摆球的受力情况（　　） A. 摆球受重力、拉力和向心力的作用 B. 摆球受拉力和向心力的作用 C. 摆球受重力和拉力的作用 D. 摆球受重力和向心力的作用 【答案】C 【解析】 【详解】摆球在水平面内做匀速圆周运动，小球只受重力和绳子的拉力作用，其合力为小球做圆周运动提供向心力。 故选C。 5. 质量完全相同的两个物体A和B与水平面之间的动摩擦因数完全相同，在水平拉力的作用下从同一位置同时开始沿同一方向运动，运动的图像如图所示，其中物体A的图线与横轴之间的夹角为45°，以下对两个物体运动的判断中正确的是（　　） A. 物体A的加速度是 B. 物体B所受的水平拉力一定是逐渐增大的 C. 时刻两物体相遇 D. 0—时间内，物体A受到的水平拉力始终比物体B所受的水平拉力大 【答案】B 【解析】 【详解】A．图像的斜率表示加速度，物体A的加速度为 由于图像横、纵坐标标度不一定一致，所以物体A的加速度不一定等于，故A错误； B．图像的斜率表示加速度，物体B的加速度逐渐增大，根据牛顿第二定律可得 所以物体B所受的水平拉力一定是逐渐增大的，故B正确； C．根据图像，在时刻，物体A与物体B速度相等，根据图线与时间轴围成的面积表示位移知，A的位移大于B的位移，物体A与物体B不相遇，故C错误； D．根据牛顿第二定律可得 时间内，物体A的加速度不变，而B的加速度先比A的小后比A的大，故物体B受到的水平拉力先小于后大于物体A受到的水平拉力，故D错误。 故选B。 6. “套圈圈”是老少皆宜的游戏，如图，大人和小孩在同一竖直线上的不同高度处分别以水平速度、抛出圈圈，都能套中地面上同一目标。设圈圈在空中运动时间分别为t1、t2，则（　　） A. t1>t2 B. C. t1＝t2 D. 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】AC．平抛运动在竖直方向做自由落体运动，由公式 可得 故A正确，C错误； BD．平抛运动在水平方向做匀速直线运动，由题意可知，水平方向位移相等，则 又 可得 故BD错误。 故选A。 7. “天舟一号”货运飞船于2017年4月20日在文昌航天发射中心成功发射升空，它与“天宫二号”空间实验室对接前，在距离地面约380km的圆轨道上飞行。已知地球静止卫星距地面的高度约为36000km。关于“天舟一号”，下列说法正确的是（　　） A. 线速度小于地球静止卫星的线速度 B. 线速度小于第一宇宙速度 C. 向心加速度小于地球静止卫星加速度 D. 周期大于地球自转周期 【答案】B 【解析】 【详解】A．取环绕天体为研究对象，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律可得 解得 说明轨道半径越小，线速度越大，“天舟一号”的线速度大于地球静止卫星的线速度，故A错误； B．第一宇宙速度在数值上等于近地卫星的线速度大小，由前面的推导可知轨道半径越大，线速度越小，“天舟一号”线速度小于第一宇宙速度，故B正确； C．由牛顿第二定律可得 解得 说明轨道半径越小，向心加速度越大，“天舟一号”的向心加速度大于地球静止卫星加速度，故C错误； D．由牛顿第二定律可得 解得 说明轨道半径越小，周期越小，“天舟一号”的周期小于地球静止卫星，也就是说小于地球自转周期，故D错误。 故选B。 8. 如图所示，电灯悬挂于两壁之间，更换水平绳OA使连接点A向上移动而保持点的位置不变，则A点向上移动时（　　） A. 绳OA的拉力逐渐增大 B. 绳OA的拉力逐渐减小 C. 绳OA的拉力先增大后减小 D. 绳OA的拉力先减小后增大 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】以O点位研究对象，处于平衡装态，根据受力平衡，有 由图可知，绳子OB上的拉力逐渐减小，OA上的拉力先减小后增大，ABC错误，D正确。 故选D。 9. 一根轻质弹簧上端固定，下端挂一质量为m0的平盘，盘中有一物体，质量为m，弹簧的长度比其自然长度伸长了L。现向下拉盘使弹簧再伸长ΔL后停止，然后松手放开。设弹簧总处在弹性限度以内，则刚刚松开手时盘对物体的支持力等于（已知重力加速度为g）（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】当盘静止时，由胡克定律得 （m+m0）g＝kL 设使弹簧再伸长Δl时手的拉力大小为F，再由胡克定律得 （mg+m0g+F）＝k（L+ΔL） 联立解得 刚松手瞬时弹簧的弹力没有变化，则以盘和物体整体为研究对象，方向竖直向上。设刚松手时，加速度大小为a，根据牛顿第二定律得 对物体研究 FN-mg＝ma 解得 故选D。 10. 在光滑水平面上，放着两块长度相同、质量分别为M1和M2的木板，在两木板的左端各放一个大小、形状、质量完全相同的物块，如图所示，开始时各物块均静止，现在两物块上各作用一水平恒力F1、F2，当物块和木板分离时，两木板的速度分别为v1和v2，物块和两木板间的动摩擦因数相同，下列说法正确的是（ ） A. 若F1＝F2，M1＞M2，则v1＞v2 B. 若F1＝F2，M1＜M2，则v1<v2 C. 若F1＜F2，M1＝M2，则v1＞v2 D. 若 F1＞F2，M1＝M2，则v1＞v2 【答案】C 【解析】 【详解】A．当 时，由题很容易得到两物块所受的摩擦力大小是相等的，因此两物块的加速度相同，我们设两物块的加速度大小为，对于、滑动摩擦力即为它们的合力，设的加速度大小为，的加速度大小为，根据牛顿第二定律得，因为 其中m为物块的质量，设板的长度为L，它们向右都做匀加速直线运动，当物块与木板分离时，物块与的相对位移 物块与的相对位移 若 得 的速度为 的速度为 所以 A错误； B．由于 得 所以 B错误； C．若 由于木板受的摩擦力大小不变，并且 所以木板的加速度的大小是相等的，设为，根据受力和牛顿第二定律可得，上物块的加速度小于上的加速度，即 那么物块与木板的相对位移 物块 与木板的相对位移 由于 所以 分离时的速度 由于 所以 C正确； D．若 则 所以 D错误。 故选C。 11. 如图所示，水平面上固定有一个斜面，从斜面顶端向右平抛一只小球，当初速度为v0时，小球恰好落到斜面底端，平抛的飞行时间为t0.现用不同的初速度v从该斜面顶端向右平抛这只小球，以下哪个图象能正确表示平抛的飞行时间t随v变化的函数关系（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】若v>v0，则小球抛出后落在平面上，其运动时间均相等，不会随v变化；若v<v0，则小球落在斜面上．设小球运动时间为t，斜面倾斜角为θ，则其水平位移 x=vt 竖直位移 y=gt2 tan θ= 解得 故选C。 12. 电梯轿厢地板上静置一质量为m的物体，电梯轿厢在钢索拉力作用下，由静止开始向上加速运动，当上升高度为H时，速度达到v，对此过程，下列说法正确的是（重力加速度为g）（　　） A. 轿厢地板对物体的支持力做的功等于 B. 轿厢地板对物体的支持力做的功等于mgH C. 轿厢钢索的拉力做的功等于 D. 合力对物体做的功等于 【答案】D 【解析】 【详解】ABD．以物体为研究对象，对物体上升H的过程应用动能定理得 解得 故AB错误，D正确； C．设轿厢的质量为M，以系统为研究对象，对系统上升H的过程应用动能定理得 解得 故C错误。 故选D。 13. 如图所示，用手掌平托一苹果，保持这样的姿势在竖直平面内按顺时针方向做匀速圆周运动。关于苹果从最高点c到最右侧点d运动的过程，下列说法中正确的是（ ） A. 手掌对苹果的摩擦力越来越大 B. 苹果先处于超重状态后处于失重状态 C. 手掌对苹果的支持力越来越小 D. 苹果所受的合外力越来越大 【答案】A 【解析】 【详解】A．因为做匀速圆周运动，所以从c到d的过程中，加速度大小不变，加速度在水平方向上的分加速度逐渐增大，根据牛顿第二定律知摩擦力越来越大，故A正确； B．苹果做匀速圆周运动，从c到d的过程中，加速度在竖直方向上有向下的加速度，可以知道苹果处于失重状态，故B错误； C．从c到d的过程中，加速度大小不变，加速度在竖直方向上的加速度逐渐减小，方向向下，则重力和支持力的合力逐渐减小，可以知道支持力越来越大，故C错误； D．苹果做匀速圆周运动，合力大小不变，方向始终指向圆心，故D错误。 故选A。 14. 北京时间2019年4月10日21时，天文学家召开全球新闻发布会，宣布首次直接拍摄到黑洞的照片，体积极小的天体，它的引力很大，连光都无法逃脱。若某黑洞表面的物体速度达到光速c时。恰好围绕其表面做匀速圆周运动，已知该黑洞的半径为R，引力常量为G，则可推测这个黑洞的密度为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】设黑洞的质量为M，半径为，则黑洞的密度 设质量为m的物体在该黑洞表面，则 黑洞表面的物体做匀速圆周运动的速度为光速c，则根据牛顿第二定律可得 联立可得 故选A。 二、非选择题，共58分 15. 利用力传感器研究“加速度与合外力的关系”的实验装置如图甲所示。 （1）下列关于该实验的说法，正确的是 。 A. 做实验之前必须平衡摩擦力 B. 小车的质量必须比所挂钩码的质量大得多 C. 应调节定滑轮的高度使细线与木板平行 D. 为了实验安全，打点计时器接直流电源 （2）从实验中挑选一条点迹清晰的纸带，每5个点取一个计数点，用刻度尺测量计数点间的距离如图乙所示。已知打点计时器每间隔0.02s打一个点。从图可知A、B两点间的距离s1＝___________cm；该小车的加速度a＝___________m/s2（计算结果保留2位有效数字）。 （3）数据在坐标系中作出了图丙所示的图像图线不过坐标原点的原因是______________________。 【答案】（1）AC （2） ①. 0.70 ②. 0.20 （3）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 【解析】 【小问1详解】 A．为了使小车所受的合外力等于绳子的拉力，因此做实验之前必须平衡摩擦力，A正确； B．由于本实验使用力传感器测量绳子的拉力，因此不需要小车的质量必须比所挂钩码的质量大得多，B错误； C．为了使绳子对小车的拉力方向不变，C正确； D．打点计时器使用的电源为交流电，D错误。 故选AC。 【小问2详解】 [1]毫米刻度尺的分度值为1mm，则 s1＝0.70cm [2]相邻计数点的时间间隔为 T＝5×0.02s＝0.1s 根据逐差法，加速度 【小问3详解】 由图丙可知，当有外力作用在小车上时，小车的加速度依然为零，说明实验过程中未平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足。 16. （1）为了探究平抛运动规律，老师做了如下两个演示实验： 为了说明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，用如图1所示装置进行实验。小锤打击弹性金属片，A球水平抛出，下列说法正确的有 。 A. 所用两球的质量必须相等 B. 只做一次实验发现两球同时落地，即可以得到实验结论 C. 应改变装置的高度多次实验 D. 本实验也能说明A球在水平方向上做匀速直线运动 （2）为了进一步研究平抛运动，某同学用如图3所示的装置进行实验。 ①甲同学按正确的操作完成实验并描绘出平抛运动的轨迹，以平抛运动的初始位置O为坐标原点建立xOy坐标系，如图4所示。从运动轨迹上选取多个点的抛物线。若坐标纸中每小方格的边长为L，小球平抛运动的初速度＝_______。（重力加速度为g） ②乙同学不小心将记录实验的坐标纸弄破损，导致平抛运动的初始位置缺失。他选取轨迹中任意一点O为坐标原点，建立xOy坐标系（x轴沿水平方向、y轴沿竖直方向），坐标纸中每小方格的边长仍为L，重力加速度为g。由此可知：小球平抛运动的初速度＝____________________。 ③如图6丙同学将实验方案做了改变，他把桌子搬到墙的附近，调整好仪器，把白纸和复写纸附在墙上，记录小球的落点。然后等间距地改变桌子与墙的距离，他是否可以计算出小球平抛时的初速度_______？请简要阐述理由______________。 【答案】（1）C （2） ①. ②. ③. 能 ④. 改变桌子与墙的水平距离x，测量多组x、y值，计算多组初速度，取平均值即可 【解析】 【小问1详解】 A．实验中所用两球的质量不需要必须相等。故A错误； BC．实验中要改变两小球的落地高度，要改变小锤打击弹性金属片的力度，进行多次实验，才可以说明平抛运动在竖直方向做自由落体运动。故B错误；C正确； D．图1中，小锤打击弹性金属片，做平抛运动，该实验只能说明A、B两球在竖直方向的运动情况。故D错误。 故选C。 【小问2详解】 ①[1]根据平抛运动规律，竖直方向 水平方向 x＝v0t 联立，解得 M点的坐标为（5L，5L），代入拟合方程中解得 ②[2]由于 xOA＝xAB 因此OA、AB的时间间隔相等，根据匀变速直线运动的推论，竖直方向 解得 水平初速度 ③[3]用刻度尺测量落点与抛出点之间的竖直距离y，测量墙与桌子的水平距离x，根据平抛运动规律 可得 水平初速度 [4]略。 17. 商场工作人员拉着质量m=20kg的木箱沿水平地面运动．若用F1=100的水平力拉木箱，木箱恰好做匀速直线运动；现改用F2=150N、与水平方向成53∘斜向上的拉力作用于静止的木箱上，如图所示．已知sin53∘=0.8，cos53∘=0.60，取重力加速度g=10m/s2．求： （1）木箱与地面之间的动摩擦因数； （2）F2作用在木箱上时，木箱运动的加速度大小； （3）F2作用在木箱上4.0s时间内木箱移动的距离． 【答案】（1）μ=0.5（2）a=2.5m/s2（3）s=20m 【解析】 【详解】（1）由于木箱在水平拉力下匀速运动，根据牛顿第二定律，F1-μmg=0     解得：μ==0.5      （2）将F2沿着水平与竖直方向分解，F2沿水平和竖直方向的分量分别为    F2x=F2cos53°         F2y=F2sin53°       木箱受到水平地面的支持力      FN=mg-F2y 根据牛顿第二定律，F2x-μFN=ma     解得木箱运动的加速度大小为  a=2.5 m/s2       （3）根据运动学公式，木箱的位移  x=at2=20m． 【点睛】根据二力平衡求出摩擦力的大小，之后物体就是匀加速直线运动，由匀变速直线运动的规律求解即可． 18. 如图所示，质量为m的小物块在粗糙水平桌面获得瞬时速度v0开始滑动，经距离l后以速度v飞离桌面，最终落在水平地面上。已知l＝1.4m，v=3.0m/s，m＝0.10kg，物块与桌面间的动摩擦因数μ＝0.25，桌面高h=0.45m,不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2.求： （1）小物块落地点距飞出点的水平距离x； （2）小物块落地前瞬间重力的功率P； （3）小物块的初速度大小v0。 【答案】（1）0.90m （2）3W （3）4m/s 【解析】 【小问1详解】 物块飞出桌面后做平抛运动，竖直方向有 代入数据解得 t＝0.3s 水平方向有 x＝vt＝3×0.3m＝0.90m 【小问2详解】 对物块从飞出桌面到落地过程，在竖直方向上做自由落体运动，得 P＝mgvy 代入数据解得 P＝3W 【小问3详解】 对滑块从开始运动到飞出桌面的过程，由动能定理得 代入数据解得 v0＝4m/s 19. 长为L的细线，一端系一质量为m的小球（可视为质点），另一端固定在悬点O1，让小球在水平面内做匀速圆周运动形成圆锥摆，如图所示，若摆线与竖直方向夹角为θ，已知重力加速度为g。求： （1）求摆线对小球的拉力大小； （2）小球运动的向心加速度大小； （3）生活经验告诉我们，在线长一定的情况下，角速度越大则绳与竖直方向的夹角也越大（小于90度）。 【答案】（1） （2） （3）根据向心加速度的公式有an＝rω2＝gtanθ 有r＝lsinθ 联立解得 可知角速度越大则绳与竖直方向的夹角也越大 【解析】 【小问1详解】 小球受力如图 根据小球竖直方向受力平衡得 Tcosθ＝mg 得 【小问2详解】 根据几何关系，根据牛顿第二定律 mgtanθ＝man 解得 an＝gtanθ 【小问3详解】 略。 20. （1）牛顿发现万有引力定律之后，在卡文迪许生活的年代，地球的半径经过测量和计算已经知道约6400千米，很快通过计算得出了地球的质量。1798年，他首次测出了地球的质量数值，地球表面的重力加速度为g，万有引力常量为G。 a.求地球的质量； b.若一卫星在距地球表面高为h的轨道上绕地球做匀速圆周运动，求该卫星绕地球做圆周运动的周期； （2）牛顿时代已知如下数据：月球绕地球运行的周期T、地球半径R、月球与地球间的距离60R、地球表面的重力加速度g。牛顿在研究引力的过程中，为了验证地面上物体的重力与地球吸引月球的力是同一性质的力，同样遵从与距离的平方成反比规律的猜想；接着他设想，把一个物体放到月球轨道上，假定物体在地面受到的重力和在月球轨道上运行时受到的引力，都是来自地球的引力，他又从动力学的角度计算出了物体在月球轨道上的向心加速度。上述两个加速度的计算结果是一致的，从而证明了物体在地面上所受的重力与地球吸引月球的力是同一性质的力 a.请你分别从运动学的角度和动力学的角度推导出上述两个加速度的表达式； b.已知月球绕地球做圆周运动的周期约为T＝2.4×106s，地球半径约为R＝6.4×106m，取π2＝g。结合题中的已知条件，求上述两个加速度的比值，并得出合理的结论。 【答案】（1）a.，b. （2）a. ；，b. 0.96；说明物体在地面上所受重力与地球吸引月球的力是同一性质的力，遵循与距离的平方成反比的规律 【解析】 【小问1详解】 a.设地球质量为，根据万有引力与重力的关系有 解得 b.万有引力提供卫星做圆周运动的向心力 解得 【小问2详解】 a.月球绕地球做匀速圆周运动 角速度的公式为 解得 质量为m的物体在地面上受到的重力 质量为m的物体在月球轨道上受到的引力 解得 b.由以上结果得 代入已知数值得 由以上结果可以看出，在误差范围内可认为，这说明物体在地面上所受重力与地球吸引月球的力是同一性质的力，遵循与距离的平方成反比的规律。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $