内容正文:
2024—2025学年闽侯一中第一学期第二次月考
高中一年物理科试卷
考试日期:12月17日 完卷时间:75分钟 满分:100分
一、单项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 下列说法中正确的是( )
A. 飞机匀速飞行,如果飞机在目标的正上方时投下炸弹,恰好能击中目标
B. 我国道路交通安全法规定,在各种小型车辆里乘坐的人必须系好安全带,是为了减小惯性
C. 马拉着车加速前进,说明此时马拉车的力大于车拉马的力
D. 在国际单位制中,与力学有关的基本单位包括米、千克和秒
【答案】D
【解析】
【详解】A.飞机匀速飞行,如果飞机在目标的正上方时投下炸弹,炸弹具有与飞机相同的水平速度,如果目标是静止的,则炸弹不能击中目标,故A错误;
B.如果不系安全带,当紧急刹车或发生交通事故时,车因受到制动力或撞击而突然改变运动状态,而人因惯性仍然向原方向运动,人和车发生相对运动,会发生危险。系上安全带后,人虽然因惯性向前运动,但受安全带的约束,增加了安全系数,惯性只与物体的质量有关,所以系好安全带,不能减小惯性,但可以减小惯性带来的危害,故B错误;
C.马拉车的力与车拉马的力是一对相互作用力,大小总是相等,故C错误;
D.根据公式,在国际单位制中,质量的单位为千克,速度的单位为米每秒,时间的单位为秒,则与力学有关的基本单位包括米、千克和秒,故D正确。
故选D。
2. 动物横穿公路是公路交通管理中的一个难题,若在人烟稀少的公路上行驶,驾驶员会经常遇到动物过公路。如图所示,一辆汽车正在以20m/s的速度匀速直线行驶,驾驶员突然发现车头前方50m处有动物停在公路中间,经0.5s反应后刹车使汽车做匀减速直线运动,为了避免汽车撞上动物,则汽车的最小加速度大小为( )
A. 2m/s2 B. 4m/s2 C. 5m/s2 D. 6m/s2
【答案】C
【解析】
【详解】为了避免汽车撞上动物,设汽车的最小加速度大小为,则有
代入数据解得
故选C。
3. 用与竖直方向成θ(θ<45°)的倾斜绳a和水平绳b共同固定一个小球,这时绳b的拉力为F1,现在保持小球的原位置不动,使绳b在原竖直平面内逆时针转过θ角后固定,绳b的拉力变为F2,再转过θ角,绳b的拉力为F3,则( )
A. F1=F2<F3 B. F1=F3>F2 C. F1<F2<F3 D. Fa增大
【答案】B
【解析】
【详解】对小球受力分析,小球受到重力和两个拉力,三力平衡,如图
根据几何关系可知,力F2与细线垂直,此时绳b的作用力最小,由图可知,Fa减小,且
故选B。
4. 如图甲所示,足够长的长木板放置在水平地面上,一滑块置于长木板左端。已知滑块和木板的质量均为2kg,现在滑块上施加一个F=0.5t(N)的水平变力作用,从t=0时刻开始计时,滑块所受摩擦力f随时间t变化的关系如图乙所示。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,重力加速度g取10m/s2,下列说法正确的是( )
A. 滑块与木板间的动摩擦因数为0.2 B. 木板与地面间的动摩擦因数为0.2
C. 图乙中t2=24s D. 木板的最大加速度为1m/s2
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据图乙可知,滑块在t2以后受到的摩擦力不变,为8N,根据
可得滑块与木板间的动摩擦因数为
A错误;
B.在t1时刻木板相对地面开始运动,此时滑块与木板相对静止,则木板与地面间的动摩擦因数为
B错误;
CD.在t2时刻,滑块与木板将要发生相对滑动,此时滑块与木板间的静摩擦力达到最大,且此时二者加速度相同,且木板的加速度达到最大,对滑块有
对木板有
联立解得
则木板的最大加速度为2m/s2,根据
可求得
C正确,D错误。
故选C。
二、双项选择题:本题共4小题,每小题6分,共24分。在每小题给出的四个选项中,有两项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
5. 某跳伞运动员表从飞机上跳下,他从跳离飞机到落地的过程中沿竖直方向运动的图像如图所示,关于运动员在竖直方向上的运动,下列说法正确的是( )
A. 内运动员的加速度逐渐减小
B. 内运动员的平均速度等于
C. 与内运动员的加速度方向相同
D. 内运动员的位移小于
【答案】AD
【解析】
【详解】A.根据图像的切线斜率表示加速度,可知内运动员的加速度逐渐减小,故A正确;
B.根据图像与横轴围成的面积表示位移可知,内运动员的位移满足为
则内运动员的平均速度满足
故B错误;
C.根据图像的切线斜率表示加速度,可知与内运动员的加速度方向相反,故C错误;
D.根据图像与横轴围成的面积表示位移可知,内运动员的位移满足为
故D正确。
故选AD。
6. 某校课外活动小组自制了一枚水火箭,水火箭发射后在竖直方向运动,水火箭向下喷水时,火箭向上做加速度大小为5m/s2的匀加速直线运动。水火箭经过4s喷水结束,一段时间后火箭落回到地面。忽略空气阻力,取,关于水火箭从发射到落地的全过程,下列说法正确的是( )
A. 上升过程所用时间6s
B. 水火箭从发射到落地的全过程中最大速度大小为20m/s
C. 水火箭离地面的最大高度40m
D. 从喷水结束到落回地面水火箭运动的时间是
【答案】AD
【解析】
【详解】A.水火箭经过4s喷水结束时的速度大小为
喷水结束后,继续上升的时间为
则上升过程所用时间为
故A正确;
C.水火箭离地面的最大高度
故C错误;
B.水火箭从最高点落回到地面过程做自由落体运动,根据
解得落到瞬间的速度大小为
可知水火箭从发射到落地的全过程中最大速度大小为,故B错误;
D.水火箭从最高点落回到地面所用时间为
则从喷水结束到落回地面水火箭运动的时间
故D正确。
故选AD。
7. 如图所示,两小球M、N分别与两段轻绳A、B和一轻弹簧C连接。两小球静止时,轻绳A、B与竖直方向的夹角分别为30°、45°,弹簧C沿水平方向,则下列说法正确的是( )
A. 球M和球N的质量之比为
B. 轻绳A和弹簧C的弹力之比为2:1
C. 若小球M的质量为m,剪断轻绳B的瞬间,球M的合力大小为
D. 若小球M的质量为m,剪断轻绳B的瞬间,球M的加速度大小为g
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.设弹簧弹力为F,以两球为整体,由平衡条件可得
,
对小球M受力分析,由平衡条件可得
,
联立可得球M和球N的质量之比
轻绳A和弹簧C弹力之比为
故A错误,B正确;
CD.若小球M的质量为m,剪断轻绳B之前,以B为对象,根据受力平衡可知,弹簧弹力大小为
剪断轻绳B的瞬间,弹簧弹力保持不变,则球M的合力大小为
球M的加速度大小为
故C正确,D错误。
故选BC。
8. 2022年北京冬奥会后,我国北方掀起一股滑雪运动的热潮,有一倾角为的斜面雪道如图(甲)。假设一滑雪爱好者和他的雪橇总质量为,他沿足够长的雪道向下滑去,已知他和雪橇所受的空气阻力f与滑雪速度v成正比,比例系数k未知,雪橇与雪道间的动摩擦因数处处相等。从某时刻开始计时,测量得雪橇运动的图像如图(乙)中的曲线AD所示,图中AB是曲线AD在A点(,)的切线,切线上一点B的坐标为(,),CD是曲线AD的渐近线。(g取10m/s2,,)。下列说法正确的是( )
A. 开始运动时雪橇加速度大小
B. 0~4s内雪橇做加速度变小的曲线运动
C. 比例系数为
D. 动摩擦因数
【答案】AC
【解析】
【详解】A.在图像中,图像的切线斜率表示加速度,因此开始运动时雪橇的加速度大小为
故A正确;
B.根据图像的切线斜率表示加速度,可知0~4s内雪橇做加速度变小的直线运动,故B错误;
CD.根据牛顿第二定律,开始时
由CD这条渐近线可知,10m/s为其运动的收尾速度(即匀速运动速度),即有
将,代入,联立解得
,
故C正确,D错误。
故选AC。
三、填空题(本题共3小题,每空2分,共10分。按要求作答,把正确答案填写在答题卡相应横线上。)
9. 黔南州平塘县的射电天文望远镜(FAST)被誉为“中国天眼”。如图所示为“中国天眼”的简化示意图,质量为m的馈源舱用对称的六索六塔装置悬吊在球面镜正上方,每根绳索与竖直方向夹角为θ,不计绳索重力,当地的重力加速度为g,则每根绳索承受的拉力F大小为______。
【答案】
【解析】
【详解】根据平衡条件可得
解得每根绳索承受的拉力大小为
10. 如图所示为人站在水平放置的力传感器上完成“下蹲”、“起立”动作时传感器的示数随时间变化图像,由稳定的站姿到稳定的蹲姿的过程为“下蹲”,反之为“起立”过程。过程中人______(选填“先超重后失重”、“先失重后超重”);过程表示的是______过程(选填“下蹲”、“起立”、“先起立再下蹲”、“先下蹲再起立”)。
【答案】 ①. 先超重后失重 ②. 下蹲
【解析】
【详解】[1]过程中,由题图可知,人对传感器的压力先大于人的重力后小于人的重力,则人先超重后失重;
[2]过程,人对传感器压力先小于人的重力后大于人的重力,人先失重后超重,则人先向下加速后向下减速,所以该过程表示的是下蹲过程。
11. 如图所示,在水平面上,质量为1kg的物块A拴在一水平拉伸弹簧的一端,弹簧的另一端固定在小车上,当它们都处于静止时,弹簧对物块的拉力大小为3N。若小车突然以m/s2的加速度水平向左做匀加速运动,稳定后物块A受到的弹簧拉力与原来相比______(选填“增大”、“减小”、“不变”),此时物块A受到的摩擦力大小为______N。
【答案】 ①. 不变 ②. 1
【解析】
【详解】[1][2]静止时,弹簧对物块的拉力大小,方向水平向左,根据平衡条件可知物体受到的静摩擦力大小为3N,方向水平向右,则最大静摩擦力满足
若小车突然以的加速度水平向左做匀加速运动时,假设弹簧弹力不变,则有
解得
假设成立,弹簧弹力不变,此时物块A受到的摩擦力大小为1N,方向向左。
四、实验题(本题共2小题,每空2分,共16分。按要求作答,把正确答案填写在答题卡相应横线上。)
12. 某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M。弹簧测力计B的一端用细线系于O点,手持另一端拉动弹簧测力计,使结点O静止在某位置。分别读出弹簧测力计A和B的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和细绳的方向。
(1)图中弹簧测力计A的示数为______N。
(2)下列实验要求不必要的是______(填选项前的字母)。
A. 改变拉力,进行多次实验,每次都要使O点静止在同一位置
B. 测量重物M所受的重力
C. 细线方向应与木板平面平行
D. 每次实验时,手持弹簧测力计B必须水平拉动,使OB与竖直方向垂直
(3)实验结束后,小明同学又用其中一个弹簧测力计探究“弹簧所受弹力F与弹簧长度L的关系”,绘出如右上图所示图像,则弹簧测力计的劲度系数为______N/m(保留3位有效数字)。
【答案】(1)3.00 (2)AD
(3)200
【解析】
【小问1详解】
由图可知弹簧测力计的分度值为0.1N,则弹簧测力计A的示数为3.00N。
【小问2详解】
A.该实验通过两根弹簧测力计与重物M,测量出三根细线的拉力大小,通过分析O点在三个力作用下处于平衡来得到实验结论,因此进行多次实验时,每次O点静止的位置可以不同,故A错误,满足题意要求;
B.由于实验需要测量OM段细线的拉力,而该拉力大小等于重物M的重力,则实验时需要测量重物M所受的重力,故B正确,不满足题意要求;
C.为了减小作图时的实验误差,能够尽量准确地在白纸上表示力的大小,实验时,细线方向应与木板平面平行,故C正确,不满足题意要求;
D.该实验是通过分析O点在三个力作用下处于平衡来得到实验结论,因此,每次实验时,并不需要手持弹簧测力计B必须水平拉动,也不需要使OB与竖直方向垂直,故D错误,满足题意要求。
故选AD。
【小问3详解】
设弹簧原长为,根据胡克定律可得
可得图像的斜率等于弹簧测力计的劲度系数,则有
13. 某兴趣小组“探究小车加速度与合外力的关系”的实验装置如右图。A为小车(质量为M),B为打点计时器,C为装有沙的沙桶(沙和沙桶的总质量为m),D为一端带有定滑轮的长木板,电源频率为50Hz。
(1)下列实验操作中,正确的是______;
A. 调节滑轮的高度,使牵引小车的细绳与长木板保持平行
B. 每次实验,都要先放开小车,再接通打点计时器
C. 平衡摩擦力时,应将沙桶用细绳通过定滑轮系在小车上
D. 平衡摩擦力时,应将小车后面的纸带连接好
E. 改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力
(2)为使细绳对小车的拉力F近似等于沙和沙桶的总重力,需满足的条件是______;
(3)下图为实验中打出的一条纸带的一部分,从点迹比较清晰的位置开始,在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E,相邻2个计数点之间还有4个点没有标出。则此次实验中小车运动的加速度大小______m/s2。(结果保留两位有效数字)
(4)程同学根据测量数据作出的图线如下图所示,他实验中可能存在的问题是______。
(5)蔡同学改进实验方案,采用如图的实验装置探究“小车加速度与合外力的关系”时,是否需要平衡摩擦力?______(选填“需要”或“不需要”)。
【答案】(1)ADE (2)沙和沙桶的总质量m远小于小车的质量M
(3)0.47 (4)平衡摩擦力过度(木板的倾角过大)
(5)需要
【解析】
【小问1详解】
A.平衡摩擦力后,调节滑轮的高度,使牵引小车的细绳与长木板保持平行,细线的拉力等于小车所受合力,故A正确;
B.为了充分利用纸带,每次实验,都要先接通打点计时器,再放开小车,故B错误;
CD.摩擦力是通过小车重力沿木板方向的分力来平衡的,所以平衡摩擦力时不能将沙桶用细绳通过定滑轮系在小车上,需要将后面的纸带必须连好,通过纸带上的点间距判断小车是否做匀速直线运动,故C错误,D正确;
E.设平衡摩擦力时木板抬高的倾角为,在沿木板方向根据平衡条件有
两边M可以约掉,即与小车质量M无关,每次改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力,故E正确。
故选ADE。
【小问2详解】
对小车根据牛顿第二定律可得
对沙和砂桶根据牛顿第二定律可得
联立解得
为使细绳对小车的拉力F近似等于沙和沙桶的总重力,需满足的条件是:。
小问3详解】
相邻2个计数点之间还有4个点没有标出,则相邻计数点的时间间隔为
根据逐差法可得小车运动的加速度大小
【小问4详解】
程同学根据测量数据作出的图线如图所示,由图可知,当时,小车加速度不为零,他实验中可能存在的问题是平衡摩擦力过度(木板的倾角过大)。
【小问5详解】
由图可知,弹簧测力计可以直接测出细线拉力,为了使小车受到的合力
仍然需要平衡摩擦力。
五、计算题(本题共3小题,共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写最后答案不得分,有数值计算的题,答案应明确写出数值和单位。)
14. 我国游泳健将覃海洋在2023年杭州亚运会男子200米蛙泳决赛中刷新记录夺得金牌,新晋为“世界蛙王”。图为运动员蛙泳时某段蹬腿加速及惯性前进过程,将蹬腿加速过程简化为水平方向的匀加速直线运动,若蹬腿阶段运动员从静止开始2s内前进了,设运动员质量为60kg,重力加速度,求:
(1)蹬腿加速过程中运动员加速度大小;
(2)请画出蹬腿加速过程运动员受力示意图(假设水对运动员作用力为F);
(3)蹬腿加速过程中,运动员对水的作用力。
【答案】(1)
(2)见解析 (3),方向与水平方向的夹角为斜向右上方
【解析】
【小问1详解】
根据匀加速位移时间公式可得,蹬腿加速过程中运动员加速度大小为
【小问2详解】
蹬腿加速过程运动员受到重力、水对运动员作用力F,如图所示
【小问3详解】
根据受力图中的几何关系可得
可得
竖直方向有
可知蹬腿加速过程中,运动员对水的作用力大小为
方向与水平方向的夹角为斜向右上方。
15. 用水平力F将木块压在竖直墙上,如图所示。已知木块重G=6N,木块与墙壁之间的动摩擦因数为μ=,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求:
(1)当F1=24N时,木块受到的摩擦力为多大?
(2)当F2=12N时,木块受到的摩擦力为多大?
(3)若力F方向改为斜向上与竖直方向夹角为α=37°,如图中虚线所示,要使木块保持静止,F的大小应为多少?(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
【答案】(1)6N;(2)4N;(3)6N≤F≤10N
【解析】
【详解】解:(1)当时,木块的最大静摩擦力
故物体静止不动,根据平衡条件可得木块受到的摩擦力为
;
(2)当时,木块的最大静摩擦力
故物体将要下滑,木块受到的摩擦力为
;
(3)物体刚好不上滑时,如图1,根据平衡条件得
解得
物体刚好不下滑,如图2,根据平衡条件得
解得
故F的范围为。
16. 工厂用传送带将货物从高处传送到低处,再通过地面滑板实现水平传送。传送过程可简化为下图所示,倾斜放置的传送带装置与水平地面夹角,传送带以的恒定速率顺时针转动,某时刻工人将质量为的货物轻放在传送带的顶端A,经过一段时间后,货物从传送带底端B平滑地滑上质量为的滑板左端(货物经过B点前后速度大小不变)。已知货物与传送带间的动摩擦因数,货物与滑板间的动摩擦因数,滑板与地面间的动摩擦因数,AB间的距离为,滑板长为。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度(已知,)。求:
(1)货物刚放上传送带时加速度a的大小;
(2)货物从传送带顶端A滑到底端B所用的时间t;
(3)判断货物是否会滑离滑板?若会,求出货物滑离滑板时速度大小;若不会,求出货物停止运动时的位置到传送带底端B的距离x。
【答案】(1)
(2)
(3)不会滑离滑板,
【解析】
【小问1详解】
货物刚放上传送带时,受到的摩擦力沿斜面向下,根据牛顿第二定律可得
又
解得加速度大小为
【小问2详解】
货物下滑过程,设经过时间货物与传送带共速,则有
该过程货物下滑的距离为
由于,可知货物与传送带共速后继续向下加速运动,受到的摩擦力沿斜面向上,根据牛顿第二定律可得
解得加速度大小为
根据运动学公式可得
代入数据解得
或(舍去)
则货物从传送带顶端A滑到底端B所用的时间为
【小问3详解】
货物刚滑上滑板时的速度大小为
货物刚滑上滑板的加速度大小为
方向向左;滑板的加速度大小为
方向向右;设经过时间,货物与滑板共速,则有
,
联立解得
,
该过程货物与滑板分别通过的位移大小为
,
货物与滑板发生的相对位移为
由于
可知货物与滑板共速后,保持相对静止一起做匀减速直线运动,根据牛顿第二定律可得加速度大小为
根据运动学公式可得
则货物停止运动时的位置到传送带底端B的距离为
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2024—2025学年闽侯一中第一学期第二次月考
高中一年物理科试卷
考试日期:12月17日 完卷时间:75分钟 满分:100分
一、单项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 下列说法中正确的是( )
A. 飞机匀速飞行,如果飞机在目标的正上方时投下炸弹,恰好能击中目标
B. 我国道路交通安全法规定,在各种小型车辆里乘坐的人必须系好安全带,是为了减小惯性
C. 马拉着车加速前进,说明此时马拉车的力大于车拉马的力
D. 在国际单位制中,与力学有关的基本单位包括米、千克和秒
2. 动物横穿公路是公路交通管理中一个难题,若在人烟稀少的公路上行驶,驾驶员会经常遇到动物过公路。如图所示,一辆汽车正在以20m/s的速度匀速直线行驶,驾驶员突然发现车头前方50m处有动物停在公路中间,经0.5s反应后刹车使汽车做匀减速直线运动,为了避免汽车撞上动物,则汽车的最小加速度大小为( )
A. 2m/s2 B. 4m/s2 C. 5m/s2 D. 6m/s2
3. 用与竖直方向成θ(θ<45°)的倾斜绳a和水平绳b共同固定一个小球,这时绳b的拉力为F1,现在保持小球的原位置不动,使绳b在原竖直平面内逆时针转过θ角后固定,绳b的拉力变为F2,再转过θ角,绳b的拉力为F3,则( )
A. F1=F2<F3 B. F1=F3>F2 C. F1<F2<F3 D. Fa增大
4. 如图甲所示,足够长的长木板放置在水平地面上,一滑块置于长木板左端。已知滑块和木板的质量均为2kg,现在滑块上施加一个F=0.5t(N)的水平变力作用,从t=0时刻开始计时,滑块所受摩擦力f随时间t变化的关系如图乙所示。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,重力加速度g取10m/s2,下列说法正确的是( )
A. 滑块与木板间的动摩擦因数为0.2 B. 木板与地面间的动摩擦因数为0.2
C. 图乙中t2=24s D. 木板的最大加速度为1m/s2
二、双项选择题:本题共4小题,每小题6分,共24分。在每小题给出的四个选项中,有两项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
5. 某跳伞运动员表从飞机上跳下,他从跳离飞机到落地的过程中沿竖直方向运动的图像如图所示,关于运动员在竖直方向上的运动,下列说法正确的是( )
A. 内运动员的加速度逐渐减小
B. 内运动员的平均速度等于
C. 与内运动员的加速度方向相同
D. 内运动员的位移小于
6. 某校课外活动小组自制了一枚水火箭,水火箭发射后在竖直方向运动,水火箭向下喷水时,火箭向上做加速度大小为5m/s2的匀加速直线运动。水火箭经过4s喷水结束,一段时间后火箭落回到地面。忽略空气阻力,取,关于水火箭从发射到落地的全过程,下列说法正确的是( )
A. 上升过程所用时间为6s
B. 水火箭从发射到落地的全过程中最大速度大小为20m/s
C. 水火箭离地面的最大高度40m
D. 从喷水结束到落回地面水火箭运动的时间是
7. 如图所示,两小球M、N分别与两段轻绳A、B和一轻弹簧C连接。两小球静止时,轻绳A、B与竖直方向的夹角分别为30°、45°,弹簧C沿水平方向,则下列说法正确的是( )
A. 球M和球N的质量之比为
B. 轻绳A和弹簧C的弹力之比为2:1
C. 若小球M的质量为m,剪断轻绳B的瞬间,球M的合力大小为
D. 若小球M的质量为m,剪断轻绳B的瞬间,球M的加速度大小为g
8. 2022年北京冬奥会后,我国北方掀起一股滑雪运动的热潮,有一倾角为的斜面雪道如图(甲)。假设一滑雪爱好者和他的雪橇总质量为,他沿足够长的雪道向下滑去,已知他和雪橇所受的空气阻力f与滑雪速度v成正比,比例系数k未知,雪橇与雪道间的动摩擦因数处处相等。从某时刻开始计时,测量得雪橇运动的图像如图(乙)中的曲线AD所示,图中AB是曲线AD在A点(,)的切线,切线上一点B的坐标为(,),CD是曲线AD的渐近线。(g取10m/s2,,)。下列说法正确的是( )
A. 开始运动时雪橇加速度大小
B. 0~4s内雪橇做加速度变小的曲线运动
C. 比例系数为
D. 动摩擦因数
三、填空题(本题共3小题,每空2分,共10分。按要求作答,把正确答案填写在答题卡相应横线上。)
9. 黔南州平塘县的射电天文望远镜(FAST)被誉为“中国天眼”。如图所示为“中国天眼”的简化示意图,质量为m的馈源舱用对称的六索六塔装置悬吊在球面镜正上方,每根绳索与竖直方向夹角为θ,不计绳索重力,当地的重力加速度为g,则每根绳索承受的拉力F大小为______。
10. 如图所示为人站在水平放置的力传感器上完成“下蹲”、“起立”动作时传感器的示数随时间变化图像,由稳定的站姿到稳定的蹲姿的过程为“下蹲”,反之为“起立”过程。过程中人______(选填“先超重后失重”、“先失重后超重”);过程表示的是______过程(选填“下蹲”、“起立”、“先起立再下蹲”、“先下蹲再起立”)。
11. 如图所示,在水平面上,质量为1kg的物块A拴在一水平拉伸弹簧的一端,弹簧的另一端固定在小车上,当它们都处于静止时,弹簧对物块的拉力大小为3N。若小车突然以m/s2的加速度水平向左做匀加速运动,稳定后物块A受到的弹簧拉力与原来相比______(选填“增大”、“减小”、“不变”),此时物块A受到的摩擦力大小为______N。
四、实验题(本题共2小题,每空2分,共16分。按要求作答,把正确答案填写在答题卡相应横线上。)
12. 某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M。弹簧测力计B的一端用细线系于O点,手持另一端拉动弹簧测力计,使结点O静止在某位置。分别读出弹簧测力计A和B的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和细绳的方向。
(1)图中弹簧测力计A示数为______N。
(2)下列实验要求不必要的是______(填选项前的字母)。
A. 改变拉力,进行多次实验,每次都要使O点静止同一位置
B. 测量重物M所受的重力
C. 细线方向应与木板平面平行
D. 每次实验时,手持弹簧测力计B必须水平拉动,使OB与竖直方向垂直
(3)实验结束后,小明同学又用其中一个弹簧测力计探究“弹簧所受弹力F与弹簧长度L的关系”,绘出如右上图所示图像,则弹簧测力计的劲度系数为______N/m(保留3位有效数字)。
13. 某兴趣小组“探究小车加速度与合外力的关系”的实验装置如右图。A为小车(质量为M),B为打点计时器,C为装有沙的沙桶(沙和沙桶的总质量为m),D为一端带有定滑轮的长木板,电源频率为50Hz。
(1)下列实验操作中,正确的是______;
A. 调节滑轮的高度,使牵引小车的细绳与长木板保持平行
B. 每次实验,都要先放开小车,再接通打点计时器
C. 平衡摩擦力时,应将沙桶用细绳通过定滑轮系在小车上
D. 平衡摩擦力时,应将小车后面的纸带连接好
E. 改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力
(2)为使细绳对小车的拉力F近似等于沙和沙桶的总重力,需满足的条件是______;
(3)下图为实验中打出的一条纸带的一部分,从点迹比较清晰的位置开始,在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E,相邻2个计数点之间还有4个点没有标出。则此次实验中小车运动的加速度大小______m/s2。(结果保留两位有效数字)
(4)程同学根据测量数据作出的图线如下图所示,他实验中可能存在的问题是______。
(5)蔡同学改进实验方案,采用如图实验装置探究“小车加速度与合外力的关系”时,是否需要平衡摩擦力?______(选填“需要”或“不需要”)。
五、计算题(本题共3小题,共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写最后答案不得分,有数值计算的题,答案应明确写出数值和单位。)
14. 我国游泳健将覃海洋在2023年杭州亚运会男子200米蛙泳决赛中刷新记录夺得金牌,新晋为“世界蛙王”。图为运动员蛙泳时某段蹬腿加速及惯性前进过程,将蹬腿加速过程简化为水平方向匀加速直线运动,若蹬腿阶段运动员从静止开始2s内前进了,设运动员质量为60kg,重力加速度,求:
(1)蹬腿加速过程中运动员加速度大小;
(2)请画出蹬腿加速过程运动员受力示意图(假设水对运动员作用力为F);
(3)蹬腿加速过程中,运动员对水的作用力。
15. 用水平力F将木块压在竖直墙上,如图所示。已知木块重G=6N,木块与墙壁之间的动摩擦因数为μ=,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求:
(1)当F1=24N时,木块受到的摩擦力为多大?
(2)当F2=12N时,木块受到的摩擦力为多大?
(3)若力F方向改为斜向上与竖直方向夹角为α=37°,如图中虚线所示,要使木块保持静止,F的大小应为多少?(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
16. 工厂用传送带将货物从高处传送到低处,再通过地面滑板实现水平传送。传送过程可简化为下图所示,倾斜放置的传送带装置与水平地面夹角,传送带以的恒定速率顺时针转动,某时刻工人将质量为的货物轻放在传送带的顶端A,经过一段时间后,货物从传送带底端B平滑地滑上质量为的滑板左端(货物经过B点前后速度大小不变)。已知货物与传送带间的动摩擦因数,货物与滑板间的动摩擦因数,滑板与地面间的动摩擦因数,AB间的距离为,滑板长为。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度(已知,)。求:
(1)货物刚放上传送带时加速度a的大小;
(2)货物从传送带顶端A滑到底端B所用的时间t;
(3)判断货物是否会滑离滑板?若会,求出货物滑离滑板时的速度大小;若不会,求出货物停止运动时的位置到传送带底端B的距离x。
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