精品解析：山东省菏泽市鄄城县第一中学2024-2025学年高三上学期12月月考物理试题

高三物理试题 一、单选题（共8个题目，每题3分共24分） 1. 质量为1kg的物体在外力的作用下从静止开始做直线运动，其加速度随时间的变化关系如图所示，则下列说法错误的是（ ） A. 第1s内，质点的动能增加量为3J B. 第2s内，合外力所做的功为2.5J C. 第2s末，合外力的瞬时功率为3W D. 0～2s内，合外力的平均功率为2.25W 2. 2017年8月我国FAST天文望远镜首次发现两颗太空脉冲星，其中一颗星的自转周期为T，假设该星球恰好能维持自转而不瓦解。地球可视为球体，其自转周期为，同一物体在地球赤道上用弹簧测力计测得重力为两极处的。则该脉冲星的平均密度与地球的平均密度之比是（ ） A. B. C. D. 3. 如图，一质量为m的质点做平抛运动，依次经过A、B、C三点，质点从A到B和从B到C的时间相等，A、C两点距水平地面的高度分别为h1、h2，质点经过A、C两点时速度与水平方向的夹角分别为30°、60°，重力加速度大小为g，则（　　） A. 质点经过C点时竖直方向速度大小为 B. 质点经过B点时速度与水平方向的夹角为45° C. B、C间的高度差是A、B间的3倍 D. 质点的水平速度大小为 4. 如图所示，不可伸长的轻绳跨过光滑定滑轮，一端连接质量为2m的小球（视为质点），另一端连接质量为m的物块，小球套在光滑的水平杆上。开始时轻绳与杆的夹角为，现将小球从图示位置静止释放，当小球到达图中竖直虚线位置时的速度大小为v，此时物块尚未落地。重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（　　） A. 当时，物块的速度大小为2v B. 当时，小球所受重力做功的功率为2mgv C. 小球到达虚线位置之前，轻绳的拉力始终小于mg D. 小球到达虚线位置之前，小球一直向右做加速运动 5. 如图所示，在倾角为的光滑斜面上端系有一劲度系数为200N/m的轻质弹簧，弹簧下端连一个质量为2kg的小球，球被一垂直于斜面的挡板A挡住，此时弹簧没有形变．若挡板A以4m/s2的加速度沿斜面向下做匀加速运动，取，则 A. 小球从一开始就与挡板分离 B. 小球速度最大时与挡板分离 C. 小球向下运动0.01 m时与挡板分离 D. 小球向下运动0.02m时速度最大 6. 鲁南高铁是山东省“三横五纵”高速铁路重要组成部分，全长494公里。小明同学在济宁北站乘坐动车时，利用手机加速度传感器测量动车的加速度a随时间t的变化关系，如图所示。6s时动车由静止开始加速，可以认为加速度随时间均匀增大，10s时达到最大加速度，并以此加速度做匀加速直线运动直至达到最大速度252km/h，随后匀速行驶。在动车水平桌板上放置一质量为2kg的物体，该物体始终相对桌板静止。重力加速度，动车加速过程始终在水平面上，下列说法正确的是（　　） A. 10s时动车的速度大小为2m/s B. 动车匀加速直线运动的时间为138s C. 匀加速直线运动过程中，桌板对物体的作用力大小为1N D. 匀加速直线运动过程中，桌板对物体做的功为4900J 7. 如图所示，某一斜面的顶端到正下方水平面O点的高度为h，斜面底端与水平面平滑连接。一小木块从斜面的顶端由静止开始滑下，滑到水平面上的A点停下。已知小木块与斜面、水平面间的动摩擦因数均为μ，A点到O点的距离为x，斜面倾角为θ。则下列说法正确的是（ ） A. 木块沿斜面下滑的过程中，摩擦力对木块做功为μmgx B. 若保持h和μ不变，θ增大，木块应在A点左侧停下 C. 若保持h和μ不变，θ增大，木块应在A点右侧停下 D. 若保持h和μ不变，将斜面底端延长至A点，木块则刚好不下滑 8. 在光滑的水平面上，一滑块的质量，在水平面上受水平方向上恒定的外力(方向未知)作用下运动，如图所示给出了滑块在水平面上运动的一段轨迹，滑块过P、Q两点时速度大小均为.滑块在P点的速度方向与PQ连线的夹角，，，则下列说法正确的是(　　) A. 水平恒力F方向与PQ连线成53°角 B. 滑块从P到Q的时间为3 s C. 滑块从P到Q的过程中速度最小值为 D. P、Q两点的距离为15 m 二、多选题（共4个题目，每题4分共16分） 9. 解放军战士为了增强身体素质，进行拉轮胎负重训练，如图所示，已知绳子与水平地面间的夹角恒为，轮胎质量为m，该战士由静止开始做加速直线运动，位移为x时，速度达到v，已知绳上拉力大小恒为F，重力加速度为g，则由静止加速到v的过程中（　　） A. 轮胎克服阻力做的功为 B. 轮胎所受合外力做的功为 C. 拉力的最大功率为 D. 拉力所做的功为 10. 如图所示，在匀速转动的水平盘上，沿半径方向放着用细线相连的质量相等的两个物体A和B，质量都为m，它们分居圆心两侧，与圆心距离分别为，两物体与盘间的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当圆盘从静止开始缓慢加速到两物体恰要与圆盘发生相对滑动的过程中，下列说法正确的是（ ） A. A与转盘的摩擦力先增大后减小 B. 细线最大张力为 C. 两物体恰要与圆盘发生相对滑动时，圆盘角速度 D. 两物体恰要与圆盘发生相对滑动时，若烧断细线A、B都将做离心运动 11. 如图甲所示，一足够长的传送带倾斜放置，倾角为，以恒定速率顺时针转动。一小物块以初速度从端冲上传送带，小物块的速度随时间变化的图像如图乙所示，取，下列说法正确的是（　　） A. 倾斜传送带与水平方向夹角的正切值 B. 小物块与传送带间的动摩擦因数 C. 小物块上滑过程中离端的最大距离为 D. 小物块从端冲上传送带到返回端所用的时间为 12. 如图所示，光滑水平桌面上放置一个倾角为37°的光滑楔形滑块A，质量为M=0.8kg。一细线的一端固定于楔形滑块A的顶端O处，细线另一端拴一质量为m=0.2kg的小球。若滑块与小球在外力F作用下，一起以加速度a向左做匀加速运动。取g=10 m/s2;sin370=0.6;sin530=0.8，则下列说法正确的是（ ） A. 当a=5 m/s2时，滑块对球的支持力为0 N B. 当a=15 m/s2时，滑块对球的支持力为0 N C. 当a=5 m/s2时，外力F大小为4N D. 当a=15 m/s2时，地面对A的支持力为10N 三、实验题（共2个题目，14分） 13. 为了探究加速度与力、质量的关系，小亮利用如图甲所示的实验装置，探究小车质量一定时加速度与合力之间的关系，图中上下两层轨道水平，细线跨过定滑轮并挂上砝码盘，将砝码和砝码盘的总重力作为小车所受合力大小，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，并同时停止。 （1）实验前，下列操作必要的是（　　） A. 选用质量不同的两辆小车 B. 选取砝码和砝码盘的总质量相同 C. 使砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量 D. 将轨道右端适当垫高，使小车在没有细线牵引时能在轨道上匀速运动，以平衡摩擦力 （2）他测量了两小车的位移分别为x1、x2，则_______为了进一步测定三个物理量之间的关系，小亮采用如图乙所示的装置进行实验。 （3）平衡摩擦力时，若打出的纸带如图丙所示，则还应______（填“减小”或“增大”）长木板的倾角，反复调节，直到纸带上打出的点迹______为止。 （4）图丁为小车质量一定时，根据实验数据描绘的小车加速度a的倒数与砝码盘和砝码的总质量M的倒数之间的关系图像。若系统牛顿第二定律成立，则小车的质量m=______kg。 14. 某同学用如图甲所示的装置“探究平抛运动及其特点”，实验操作是：在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片使A球水平飞出，同时B球被松开。 （1）该同学观察到的现象是：小球A、B______（填“同时”或“先后”）落地。上述现象说明：平抛运动的竖直分运动是____（填“自由落体”或“匀速直线”）运动。 （2）该同学用图乙所示方法记录平抛运动的轨迹如图丙所示，a、b、c三点表示小球运动过程中经过的三个位置，重力加速度g取，空气阻力不计，则小球做平抛运动的初速度大小为______。（保留两位有效数字） （3）另一同学重新进行实验，以抛出点为坐标原点，水平向右为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向，在轨迹上选取间距较大的几个点，确定其坐标，并在直角坐标系内绘出了图像如图丁所示，重力加速度g取，则此小球平抛的初速度大小为______。 四、解答题（共4个题目，46分） 15. 如图所示，半径半球形陶罐可以绕竖直轴匀速转动，O为陶罐球心，一小物块靠在陶罐内壁上随陶罐一起转动。已知小物块与罐壁间的动摩擦因数，它和O点连线与之间的夹角，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，，。求： （1）陶罐的角速度为多大时，小物块与罐壁间无摩擦力； （2）要保证小物块不滑动，陶罐角速度的最大值。 16. 如图所示，一粗糙斜面下端与光滑圆管轨道相切于B点。整个装置竖直放置，圆管轨道的最低点为C，最高点为D，圆心角，轨道半径。现将一个可视为质点的小球从斜面上距离B点处的A点由静止释放。已知小球直径略小于管的直径，小球质量，与斜面之间的动摩擦因数。忽略空气阻力，g取。求： （1）小球第一次通过C点时速度的大小； （2）小球通过最高点D时对轨道的作用力； （3）小球从D点飞出落到斜面上的时间。 17. 如图是由弧形轨道、圆轨道（轨道底端B略错开，图中未画出）、水平直轨道平滑连接而成的力学探究装置。水平轨道AC右端装有理想轻弹簧（右端固定），圆轨道与水平直轨道相交于B点，且B点位置可改变，现将B点置于AC中点，质量m＝2kg的滑块（可视为质点）从弧形轨道高H＝0.6m处静止释放。已知圆轨道半径R＝0.1m，水平轨道长LAC＝1.0m，滑块与AC间动摩擦因数μ＝0.2，弧形轨道和圆轨道均视为光滑，不计其他阻力与能量损耗，求： （1）滑块第一次滑至圆轨道最高点时对轨道的压力大小； （2）轻弹簧获得的最大弹性势能； （3）若H＝0.4m，改变B点位置，使滑块在整个滑动过程中不脱离轨道，求BC长度满足的条件。 18. 如图所示，长，质量的木板B静止放在水平面上，一质量为的物体A（可视为质点），以初速滑上B的上表面，A与B之间的动摩擦因数为，B与地面之间的动摩擦因数为，g取10m/s2。 （1）求滑块A在B上滑动的时间 （2）若A滑上B的同时，给B施加一个水平向右的恒力F，使A不能从B上滑下，求力F的取值范围。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高三物理试题 一、单选题（共8个题目，每题3分共24分） 1. 质量为1kg的物体在外力的作用下从静止开始做直线运动，其加速度随时间的变化关系如图所示，则下列说法错误的是（ ） A. 第1s内，质点的动能增加量为3J B. 第2s内，合外力所做的功为2.5J C. 第2s末，合外力的瞬时功率为3W D. 0～2s内，合外力的平均功率为2.25W 【答案】A 【解析】 【详解】A．由图像可知，在第1s内加速度恒定，则1s末的速度为 则第1s内，质点的动能增加量为 故A错误，符合题意； B．由图像可知，在第2s内加速度恒定，则第2s末的速度为 根据动能定理，可得第2s内质点受合外力所做的功为 故B正确，不符合题意； C．第2s末，根据牛顿第二定律，可得合外力为 则第2s末合外力的瞬时功率为 故C正确，不符合题意； D．0～2s内，合外力做的功为 则0～2s内，合外力的平均功率为 故D正确，不符合题意。 故选A。 2. 2017年8月我国FAST天文望远镜首次发现两颗太空脉冲星，其中一颗星的自转周期为T，假设该星球恰好能维持自转而不瓦解。地球可视为球体，其自转周期为，同一物体在地球赤道上用弹簧测力计测得重力为两极处的。则该脉冲星的平均密度与地球的平均密度之比是（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】由题可知，星球恰好不瓦解，则 联立解得 故星球的平均密度为 同理在地球上有 故地球的平均密度为 两星球的平均密度之比为 故选A。 3. 如图，一质量为m的质点做平抛运动，依次经过A、B、C三点，质点从A到B和从B到C的时间相等，A、C两点距水平地面的高度分别为h1、h2，质点经过A、C两点时速度与水平方向的夹角分别为30°、60°，重力加速度大小为g，则（　　） A. 质点经过C点时竖直方向速度大小为 B. 质点经过B点时速度与水平方向的夹角为45° C. B、C间的高度差是A、B间的3倍 D. 质点的水平速度大小为 【答案】D 【解析】 【详解】A．质点在A点时的竖直方向速度不为零，从A点到C点，竖直方向由运动学公式 则质点经过C点时速度大小为 故A错误； B．质点经过A点时 质点经过C点时 因为质点从A到B和从B到C的时间相等，故 设质点经过B点时速度与水平方向的夹角为θ，则 故B错误； C．如果质点在A点时竖直方向的速度为零，则B、C间的高度差是A、B间的3倍，但实际质点在A点时竖直方向的速度不为零，则B、C间的高度差不是A、B间的3倍，故C错误； D．在竖直方向上有 再根据 可解得质点的水平速度大小 故D正确。 故选D。 4. 如图所示，不可伸长的轻绳跨过光滑定滑轮，一端连接质量为2m的小球（视为质点），另一端连接质量为m的物块，小球套在光滑的水平杆上。开始时轻绳与杆的夹角为，现将小球从图示位置静止释放，当小球到达图中竖直虚线位置时的速度大小为v，此时物块尚未落地。重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（　　） A. 当时，物块的速度大小为2v B. 当时，小球所受重力做功的功率为2mgv C. 小球到达虚线位置之前，轻绳的拉力始终小于mg D. 小球到达虚线位置之前，小球一直向右做加速运动 【答案】D 【解析】 【详解】AC．绳轻绳与杆的夹角为时物块和小球的速度大小分别为和，则有 当小球运动到虚线位置时，故，可见在小球运动到虚线位置的过程在中，物块向下先做加速运动后做减速运动，即先失重后超重，轻绳的拉力先小于后大于，故AC错误； B．小球达到虚线位置时，其所受重力的方向与速度方向垂直，重力做功的功率为零，故故B错误； D．在小球运动到虚线位置的过程在中，只有轻绳对小球做功且一直做正功，根据动能定理可知，小球的速度一直增大，小球一直向右做加速运动，故D正确。 故选D。 5. 如图所示，在倾角为的光滑斜面上端系有一劲度系数为200N/m的轻质弹簧，弹簧下端连一个质量为2kg的小球，球被一垂直于斜面的挡板A挡住，此时弹簧没有形变．若挡板A以4m/s2的加速度沿斜面向下做匀加速运动，取，则 A. 小球从一开始就与挡板分离 B. 小球速度最大时与挡板分离 C. 小球向下运动0.01 m时与挡板分离 D. 小球向下运动0.02m时速度最大 【答案】C 【解析】 【详解】设球与挡板分离时位移为，经历的时间为，从开始运动到分离的过程中，m受竖直向下的重力，垂直斜面向上的支持力FN，沿斜面向上的挡板支持力和弹簧弹力．根据牛顿第二定律有：，保持a不变，随着的增大，减小，当m与挡板分离时，减小到零，则有：，解得：，即小球向下运动0.01m时与挡板分离，故A错误，C正确．球和挡板分离前小球做匀加速运动；球和挡板分离后做加速度减小的加速运动，当加速度为零时，速度最大．故B错误．球和挡板分离后做加速度减小的加速运动，当加速度为零时，速度最大，此时物体所受合力为零．即：，解得：，由于开始时弹簧处于原长，所以速度最大时小球向下运动的路程为0.05m，故D错误．故选C. 6. 鲁南高铁是山东省“三横五纵”高速铁路重要组成部分，全长494公里。小明同学在济宁北站乘坐动车时，利用手机加速度传感器测量动车的加速度a随时间t的变化关系，如图所示。6s时动车由静止开始加速，可以认为加速度随时间均匀增大，10s时达到最大加速度，并以此加速度做匀加速直线运动直至达到最大速度252km/h，随后匀速行驶。在动车水平桌板上放置一质量为2kg的物体，该物体始终相对桌板静止。重力加速度，动车加速过程始终在水平面上，下列说法正确的是（　　） A. 10s时动车的速度大小为2m/s B. 动车匀加速直线运动的时间为138s C. 匀加速直线运动过程中，桌板对物体的作用力大小为1N D. 匀加速直线运动过程中，桌板对物体做的功为4900J 【答案】B 【解析】 【详解】A．加速度a随时间t的变化关系中与时间轴围成的面积表示速度的变化量，从静止开始，10s时动车的速度大小为 A错误； B．最大速度，在匀加速段 B正确； C．根据牛顿第二定律可得 支持力为，桌板对物体的作用力大小为 C错误； D．匀加速直线运动过程中，物体移动位移为 桌板对物体做的功为 D错误。 故选B。 7. 如图所示，某一斜面的顶端到正下方水平面O点的高度为h，斜面底端与水平面平滑连接。一小木块从斜面的顶端由静止开始滑下，滑到水平面上的A点停下。已知小木块与斜面、水平面间的动摩擦因数均为μ，A点到O点的距离为x，斜面倾角为θ。则下列说法正确的是（ ） A. 木块沿斜面下滑的过程中，摩擦力对木块做功为μmgx B. 若保持h和μ不变，θ增大，木块应在A点左侧停下 C. 若保持h和μ不变，θ增大，木块应在A点右侧停下 D. 若保持h和μ不变，将斜面底端延长至A点，木块则刚好不下滑 【答案】D 【解析】 【详解】BC．对小木块运动的整个过程，根据动能定理有 解得 h=μx 所以x与θ无关，仍停在A点，故BC错误； A．根据前面分析可知木块整个运动过程中重力对木块做功为 WG=mgh=μmgx 则木块整个运动过程摩擦力对木块做功为 Wf=-WG=-mgh=-μmgx 故A错误； D．对小木块运动的整个过程，根据动能定理有 解得 h=μx 将斜面底端延长至A点，有 所以木块则刚好不下滑，故D正确。 故选D。 8. 在光滑的水平面上，一滑块的质量，在水平面上受水平方向上恒定的外力(方向未知)作用下运动，如图所示给出了滑块在水平面上运动的一段轨迹，滑块过P、Q两点时速度大小均为.滑块在P点的速度方向与PQ连线的夹角，，，则下列说法正确的是(　　) A. 水平恒力F的方向与PQ连线成53°角 B. 滑块从P到Q的时间为3 s C. 滑块从P到Q过程中速度最小值为 D. P、Q两点的距离为15 m 【答案】B 【解析】 【详解】A．滑块过P、Q两点时速度大小相等，根据动能定理得 Fxcos θ＝ΔEk 得 θ＝90° 即水平方向上恒定的外力F与PQ连线垂直且指向轨迹的凹侧，故A项错误； B．把滑块在P点的速度分解到沿水平恒力F和垂直水平恒力F两个方向上，沿水平恒力F方向上滑块先做匀减速直线运动后做匀加速直线运动，加速度大小为 当沿水平恒力F方向上的速度为0时，时间 根据对称性，滑块从P到Q的时间为 t′＝2t＝3 s 故B项正确； C．当沿水平恒力F方向上的速度为0时，只有垂直水平恒力F方向的速度 v′＝vcos 37°＝4 m/s 此时速度最小，所以滑块从P到Q的过程中速度最小值为4 m/s，故C项错误； D．沿垂直水平恒力F方向上滑块做匀速直线运动，有 xPQ＝v′t′＝12 m 故D项错误． 故选B。 二、多选题（共4个题目，每题4分共16分） 9. 解放军战士为了增强身体素质，进行拉轮胎负重训练，如图所示，已知绳子与水平地面间的夹角恒为，轮胎质量为m，该战士由静止开始做加速直线运动，位移为x时，速度达到v，已知绳上拉力大小恒为F，重力加速度为g，则由静止加速到v的过程中（　　） A. 轮胎克服阻力做的功为 B. 轮胎所受合外力做的功为 C. 拉力的最大功率为 D. 拉力所做的功为 【答案】BC 【解析】 【详解】AD．拉力所做的功为 轮胎做加速运动，则 则轮胎克服阻力做的功小于，选项AD错误； B．由动能定理可知，轮胎所受合外力做的功为 选项B正确； C．拉力的最大功率为 选项C正确； 故选BC。 10. 如图所示，在匀速转动的水平盘上，沿半径方向放着用细线相连的质量相等的两个物体A和B，质量都为m，它们分居圆心两侧，与圆心距离分别为，两物体与盘间的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当圆盘从静止开始缓慢加速到两物体恰要与圆盘发生相对滑动的过程中，下列说法正确的是（ ） A. A与转盘的摩擦力先增大后减小 B. 细线的最大张力为 C. 两物体恰要与圆盘发生相对滑动时，圆盘角速度为 D. 两物体恰要与圆盘发生相对滑动时，若烧断细线A、B都将做离心运动 【答案】BD 【解析】 【详解】A．当圆盘从静止开始缓慢加速过程，绳子无拉力时 物体A 物体B 因为 可知两物体摩擦力都增加，而且物体B先达到最大静摩擦力，随后 物体B 物体A 圆盘缓慢加速过程中，物体B需增加的向心力大于物体A，又绳子拉力等大，所以物体A的摩擦力开始减小，此时摩擦力方向仍指向圆心；当减小为零后，物体A的摩擦力开始反向增加，因此物体A与转盘的摩擦力先增大后减小再反向增大，故A错误； BC．当细线的最大张力时，两物体恰要与圆盘发生相对滑动，满足 物体B 物体A 联立解得 故B正确，C错误； D．两物体恰要与圆盘发生相对滑动时，若烧断细线，则 物体B 物体A 所以A、B都将做离心运动，故D正确。 故选BD。 11. 如图甲所示，一足够长的传送带倾斜放置，倾角为，以恒定速率顺时针转动。一小物块以初速度从端冲上传送带，小物块的速度随时间变化的图像如图乙所示，取，下列说法正确的是（　　） A. 倾斜传送带与水平方向夹角的正切值 B. 小物块与传送带间的动摩擦因数 C. 小物块上滑过程中离端的最大距离为 D. 小物块从端冲上传送带到返回端所用的时间为 【答案】AD 【解析】 【详解】CD．0-1s内，物块的加速度大小为 方向沿传送带向下；1-2s，物块的加速度大小为 方向沿传送带向下；物块上升的位移大小等于v-t图象与时间轴所包围的面积大小，为 小物块上滑过程中离端的最大距离为10m，根据得物块下滑的时间 所以物块从冲上传送带到返回A端所用的时间为，故C错误D正确； AB．0-1s内，对煤块根据牛顿第二定律得 mgsinθ+μmgcosθ=ma1 1-2s，对煤块根据牛顿第二定律得 mgsinθ-μmgcosθ=ma2 解得 θ=37°，μ=0.25 则 tanθ=0.75 故A正确、B错误。 故选AD。 12. 如图所示，光滑水平桌面上放置一个倾角为37°的光滑楔形滑块A，质量为M=0.8kg。一细线的一端固定于楔形滑块A的顶端O处，细线另一端拴一质量为m=0.2kg的小球。若滑块与小球在外力F作用下，一起以加速度a向左做匀加速运动。取g=10 m/s2;sin370=0.6;sin530=0.8，则下列说法正确的是（ ） A. 当a=5 m/s2时，滑块对球的支持力为0 N B. 当a=15 m/s2时，滑块对球的支持力为0 N C. 当a=5 m/s2时，外力F的大小为4N D. 当a=15 m/s2时，地面对A的支持力为10N 【答案】BD 【解析】 【详解】设加速度为a0时小球对滑块的压力等于零，对小球受力分析，受重力和拉力， 根据牛顿第二定律，有： 水平方向：， 竖直方向：， 解得 A.当时，小球未离开滑块，斜面对小球的支持力不为零，选项A错误； B.当时，小球已经离开滑块，只受重力和绳的拉力，滑块对球的支持力为零，选项B正确； C.当时，小球和楔形滑块一起加速，由整体法可知： 选项C错误； D.当系统相对稳定后，竖直方向没有加速度，受力平衡，所以地面对A的支持力一定等于两个物体的重力之和，即 选项D正确。 故选BD。 三、实验题（共2个题目，14分） 13. 为了探究加速度与力、质量的关系，小亮利用如图甲所示的实验装置，探究小车质量一定时加速度与合力之间的关系，图中上下两层轨道水平，细线跨过定滑轮并挂上砝码盘，将砝码和砝码盘的总重力作为小车所受合力大小，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，并同时停止。 （1）实验前，下列操作必要的是（　　） A. 选用质量不同的两辆小车 B. 选取砝码和砝码盘总质量相同 C. 使砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量 D. 将轨道右端适当垫高，使小车没有细线牵引时能在轨道上匀速运动，以平衡摩擦力 （2）他测量了两小车的位移分别为x1、x2，则_______为了进一步测定三个物理量之间的关系，小亮采用如图乙所示的装置进行实验。 （3）平衡摩擦力时，若打出的纸带如图丙所示，则还应______（填“减小”或“增大”）长木板的倾角，反复调节，直到纸带上打出的点迹______为止。 （4）图丁为小车质量一定时，根据实验数据描绘的小车加速度a的倒数与砝码盘和砝码的总质量M的倒数之间的关系图像。若系统牛顿第二定律成立，则小车的质量m=______kg。 【答案】（1）CD （2） （3） ①. 增大 ②. 均匀 （4）0.19 【解析】 【小问1详解】 [1]AB．本实验要探究小车质量一定时加速度与合力之间关系，故要选用质量相同的两辆小车，砝码和砝码盘的总质量不相同，故AB错误； CD．要想让细线的拉力作为小车所受的合力，需要平衡摩擦力，设细线的拉力为F，以整体为研究对象有 解得 以小车为研究对象，细线的拉力为 由此可知，小车的质量远大于砝码盘和砝码的总质量时才可以认为细线对小车的拉力大小等于砝码盘和砝码的重力，故CD正确。 故选CD。 【小问2详解】 根据 可得 【小问3详解】 [1][2]由打出的纸带可知，小车做减速运动，则平衡摩擦力不够，应增大长木板的倾角，反复调节，直到小车做匀速运动，即直到纸带上打出的点迹均匀为止。 【小问4详解】 根据 变式为 由图丁可知，图像的斜率为 图像纵轴截距为 联立解得小车质量为 14. 某同学用如图甲所示的装置“探究平抛运动及其特点”，实验操作是：在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片使A球水平飞出，同时B球被松开。 （1）该同学观察到的现象是：小球A、B______（填“同时”或“先后”）落地。上述现象说明：平抛运动的竖直分运动是____（填“自由落体”或“匀速直线”）运动。 （2）该同学用图乙所示方法记录平抛运动的轨迹如图丙所示，a、b、c三点表示小球运动过程中经过的三个位置，重力加速度g取，空气阻力不计，则小球做平抛运动的初速度大小为______。（保留两位有效数字） （3）另一同学重新进行实验，以抛出点为坐标原点，水平向右为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向，在轨迹上选取间距较大的几个点，确定其坐标，并在直角坐标系内绘出了图像如图丁所示，重力加速度g取，则此小球平抛的初速度大小为______。 【答案】（1） ①. 同时 ②. 自由落体 （2）3.0 （3）0.5 【解析】 【小问1详解】 [1][2]小球A做平抛运动，平抛运动可以分解为竖直方向的自由落体运动和水平方向的匀速直线运动，小球B做自由落体运动，两小球下落高度相同，所以小球A、B会同时落地；上述现象说明A、B两球在竖直方向有相同的运动情况，而B球做自由落体运动，则说明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动。 【小问2详解】 a、b、c三点的水平距离相等，则运动时间相等为，在竖直方向上 解得 则平抛运动的初速度为 【小问3详解】 根据 联立解得平抛运动的轨迹方程为 则图像的斜率为 解得 四、解答题（共4个题目，46分） 15. 如图所示，半径的半球形陶罐可以绕竖直轴匀速转动，O为陶罐球心，一小物块靠在陶罐内壁上随陶罐一起转动。已知小物块与罐壁间的动摩擦因数，它和O点连线与之间的夹角，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，，。求： （1）陶罐的角速度为多大时，小物块与罐壁间无摩擦力； （2）要保证小物块不滑动，陶罐角速度的最大值。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）根据题意可知，当小物块与罐壁间无摩擦力，小物块做圆周运动的向心力由重力与支持力的合力提供，则有 由几何关系可得小物块做圆周运动的半径为 联立解得 （2）分析可知，当陶罐角速度最大时，小物块所受摩擦力将沿着与陶罐的接触面斜向下方，则由平衡条件有 由牛顿第二定律有 联立解得 16. 如图所示，一粗糙斜面下端与光滑圆管轨道相切于B点。整个装置竖直放置，圆管轨道的最低点为C，最高点为D，圆心角，轨道半径。现将一个可视为质点的小球从斜面上距离B点处的A点由静止释放。已知小球直径略小于管的直径，小球质量，与斜面之间的动摩擦因数。忽略空气阻力，g取。求： （1）小球第一次通过C点时速度的大小； （2）小球通过最高点D时对轨道的作用力； （3）小球从D点飞出落到斜面上的时间。 【答案】（1）5m/s；（2）16.7N；（3）0.33s 【解析】 【详解】（1）物体从A到C点过程，根据动能定理得 解得 （2）物体从C到D点过程，根据动能定理得 解得 在D点，由牛顿第二定律得 代入数据解得 由牛顿第三定律得小球通过D点时对轨道的压力大小为16.7N； （3）设小球从D点飞出落到斜面上的时间为t，水平方向有 竖直方向有 且 解得 17. 如图是由弧形轨道、圆轨道（轨道底端B略错开，图中未画出）、水平直轨道平滑连接而成的力学探究装置。水平轨道AC右端装有理想轻弹簧（右端固定），圆轨道与水平直轨道相交于B点，且B点位置可改变，现将B点置于AC中点，质量m＝2kg的滑块（可视为质点）从弧形轨道高H＝0.6m处静止释放。已知圆轨道半径R＝0.1m，水平轨道长LAC＝1.0m，滑块与AC间动摩擦因数μ＝0.2，弧形轨道和圆轨道均视为光滑，不计其他阻力与能量损耗，求： （1）滑块第一次滑至圆轨道最高点时对轨道的压力大小； （2）轻弹簧获得的最大弹性势能； （3）若H＝0.4m，改变B点位置，使滑块在整个滑动过程中不脱离轨道，求BC长度满足的条件。 【答案】（1）100N；（2）8J；（3） 【解析】 【详解】（1）从出发到第一次滑至圆轨道最高点过程，由动能定理可得 在圆轨道最高点，由牛顿第二定律可得 联立解得 由牛顿第三定律得：滑块对轨道的压力大小为100N； （2）弹射器第一次压缩时弹性势能有最大值，有能量守恒可知： 解得 （3）①若滑块恰好到达圆轨道的最高点， 从开始到圆轨道最高点，有动能定理可知 解得 要使滑块不脱离轨道，BC之间的距离应该满足 ②若滑块刚好达到圆轨道的圆心等高处，此时的速度为零有动能定理可知 解得 即反弹时恰好上到圆心等高处，如果反弹距离更大，则上升的高度更小，更不容易脱离轨道，所以 考虑到AC的总长度等于1m，所以 结合①②两种情况 符合条件的BC长度L为 18. 如图所示，长，质量的木板B静止放在水平面上，一质量为的物体A（可视为质点），以初速滑上B的上表面，A与B之间的动摩擦因数为，B与地面之间的动摩擦因数为，g取10m/s2。 （1）求滑块A在B上滑动的时间 （2）若A滑上B的同时，给B施加一个水平向右的恒力F，使A不能从B上滑下，求力F的取值范围。 【答案】（1）0.4s；（2） 【解析】 【详解】（1）物块A滑到B上后，由于 故AB上滑动过程中，B静止不动，对A受力分析有 解得 由运动学公式 解得 （2）恒力作用在上，A不会从B上滑下去： ①当力最小时A恰好滑到B的右端，A、B恰好共速，以后一起运动，滑动过程中A的加速度仍为 设B的加速度为，由运动学公式 解得 滑动过程中B的位移为 对B受力分析，由牛顿第二定律得 解得 ②当力最大时，A、B共速后一起以加速度运动，根据牛顿第二定律得 解得 即的取值范围为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $