内容正文:
浙江强基联盟2025年4月高一联考
物理试题
浙江强基联盟研究院命制
考生注意:
1.本试卷满分100分,考试时间90分钟。
2.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。
3.可能用到的参数:取10m/s²,,,。
一、选择题Ⅰ(本题共10小题,每小题3分,共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1. 下列各组物理量,在国际单位制(SI)中属于基本物理量的是( )
A. 质量、长度、时间 B. 时间、质量、力
C. 速度、长度、时间 D. 加速度、力、时间
2. 如图所示,对下列课本插图描述正确的是( )
A. 图甲屏幕上所显示的“127km/h”为动车行驶的平均速度大小
B. 由图乙可推出所有形状规则物体的重心均在其几何中心处
C. 图丙的实验可以证明,在真空中轻的物体和重的物体下落的一样快
D. 图丁中,汽车速度减小时,加速度方向与汽车运动方向相同
3. 如图所示,是泰山文旅集团物业公司测试的用来搬运货物和清运垃圾的机器狗,首次测试中,工作人员将40kg的货物安放在机器狗上,下列说法正确的是( )
A. 水平匀速前进时,货物对机器狗的压力大于机器狗对货物的支持力
B. 水平加速前进时,机器狗对货物的作用力大于货物重力
C. 匀速上坡时,货物的机械能守恒
D. 减速上坡时,货物处于超重状态
4. 如图,在短道速滑比赛中,两位选手以相同的速率通过相同圆心的水平弯道时,分别选择了半径不同的内道和外道,下列说法正确的是( )
A. 两位选手身体均处于平衡状态 B. 内道选手的向心加速度较小
C. 内道选手的角速度较大 D. 内道选手的向心力较小
5. 如图为卫星运行轨道变化示意图,飞船先进入近地圆轨道①以第一宇宙速度做匀速圆周运动,再经椭圆轨道②,最终进入圆轨道③,设飞船在轨道①②③运行的周期分别为、、,轨道②分别与轨道①、③相切于、两点,下列说法正确的是( )
A.
B. 飞船在轨道②上运行经过时,需要加速才能进入轨道③
C. 飞船在轨道②上稳定运行后,经过点的速度小于第一宇宙速度
D. 飞船在轨道②上稳定运行后,从点到点机械能不断增大
6. 如图为我国运动员在参加奥运会撑杆跳项目比赛时的情景,运动员从离开地面上升到人杆分离的过程中,忽略阻力和撑杆的重力,下列说法正确的是( )
A. 运动员的机械能先减小后增大 B. 运动员的动能一直增大
C. 弹性撑杆弹性势能一直增大 D. 运动员和弹性撑杆总机械能先增大后减小
7. 如图为消防员灭火时情景,水枪出水口横截面积为,某次操作时出水口水速方向水平,对水平地面上的着火点进行灭火,测得水枪出水口与水流冲击点的水平距离为,水的密度为,水枪和水的质量不能忽略,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 出水口水速越大,水从出水口到地面的时间越长
B. 水枪水平向前喷水时,消防员对水枪的作用力方向水平向前
C. 质量为的水珠在运动过程中重力的功率不变
D. 由题中所给的信息,可以计算出留在空中水的质量
8. 一实验小组做模拟风洞试验,水平实验平台上方有足够大的风洞空间,质量的小球从平台上点正上方高的点以的初速度水平向右抛出,小球受到水平向左的恒定风力,忽略其他阻力的影响,下列说法正确的是( )
A. 小球做匀变速直线运动
B. 小球落在平台点右侧处
C. 小球落在平台时的速度为
D. 若小球受到水平向左的恒定风力调节为,则小球正好落在点
9. 如图,质量为的小球由不可伸长的轻绳和分别系于竖直转轴的A点和B点。竖直转轴以角速度匀速转动,轻绳张紧并保持水平,绳与的夹角,绳的长度。小球在水平面内做匀速圆周运动,阻力、小球大小和转轴直径忽略不计,下列说法正确的是( )
A. 绳对球的拉力随角速度的增大而增大
B. 绳对球的拉力随角速度的增大而减小
C. 当角速度时,绳对球的拉力为
D. 当角速度时,绳对球的拉力为
10. 如图所示(俯视图),四个质量均为的相同匀质小球放在光滑水平桌面上,用一根不可伸长的轻绳把它们约束起来,绳子离桌面高度均为小球的半径且恰无拉力,再将一个相同小球放在原四球中间正上方,因受绳子约束,下面四个小球并未分离。处于静止状态。设系统处处无摩擦,下列说法正确的是( )
A. 下面每个小球对地面的压力大小为mg B. 上面小球对下面每个小球的压力大小为
C. 绳子对下面每个小球的作用力大小为 D. 绳子张力大小为
二、选择题Ⅱ(本题共3小题,每小题4分,共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11. 如图所示,“火星合日”是指火星、太阳、地球三者之间形成一条直线时,火星被太阳完全遮蔽,会出现短暂“失联”的现象。已知地球、火星绕太阳运动均为逆时针方向,若把火星和地球绕太阳运行的轨道视为圆,火星公转周期约等于地球公转周期的2倍,2023年11月发生了“火星合日”现象,由此可知( )
A. 下一次发生“火星合日”现象大约在2024年11月
B. 下一次发生“火星合日”现象大约在2025年11月
C. 火星公转半径约为地球公转半径的倍
D. 火星的公转半径约为地球公转半径的2倍
12. 如图所示为某型号电动车,其额定功率P=480W,车重M=40kg。一位质量m=60kg的乘员在平直路面试驾该车,电动车行驶中受到综合阻力为总重力的k=0.08倍,电动车从静止开始以额定功率启动,并沿直线行驶。则该电动车( )
A. 能达到的最大速率为6m/s
B. 做匀加速直线运动
C. 速度为3m/s时的加速度大小为1.6m/s²
D. 若达到最大速率用时10s,则电动车前进的距离为37.5m
13. 如图,倾角θ=37°的斜面放置劲度系数k=40N/m的轻质弹簧,弹簧的弹性势能(x为弹簧长度的形变量),弹簧下端固定在挡板上,斜面上A点到弹簧上端的距离m,物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5,弹簧一直处在弹性限度范围内,质量m=2kg的物块由A点静止释放直到把弹簧压缩至最短的过程中,下列说法正确的是( )
A. 物块的机械能先增大后减小 B. 弹簧的弹性势能增加量小于物块重力势能的减小量
C. 物块速度最大时,弹簧的压缩量为0.1m D. 物块下滑过程中的最大动能为1.8J
三、非选择题(本题共5小题,共58分)
14. 实验小组用如图甲所示的实验装置进行“探究小车速度随时间变化的规律”的实验研究。
(1)关于该实验,下面说法正确的是__________;
A. 图甲中打点计时器应使用直流电源
B. 小车从图甲所示的位置开始释放
C. 实验时必须把木板右端抬高以平衡阻力
D. 长木板表面要平整且粗糙程度均匀
(2)实验中槽码始终未落地,通过对纸带数据处理得到如图乙所示的图像,发现并非预想中的直线,则实验操作中可能存在的问题是________。
A. 实验中没有平衡阻力
B. 实验中木板右端抬的过高
C. 实验中未保持细线与木板平行
D. 实验中未满足槽码质量远小于小车质量
15. 实验小组对“研究平抛运动”的实验进行了改进,实验装置如图所示。实验步骤如下:
①安装好器材,将斜槽轨道的末端调整水平;
②在一块平木板表面钉上白纸和复写纸,将木板面向槽口竖直立于与槽口间距为小球半径的位置;
③将小球从斜槽上紧靠挡板处静止释放,小球撞到木板上并在白纸上留下痕迹;
④将木板向远离槽口的方向平移距离,再将小球从斜槽上紧靠挡板处静止释放,小球撞到木板上并在白纸上留下痕迹;
⑤将木板再向远离槽口的方向平移距离,小球还从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,在白纸上留下痕迹;
⑥测出间的距离间的距离,木板每次移动的距离。
重力加速度取,则关于这个实验,回答下列问题∶
(1)实验步骤④小球从槽口抛出时的速度大小是________;(计算结果保留两位有效数字)
(2)在实验步骤①~④都规范操作的情况下,由数据分析,实验步骤⑤在操作上可能存在的问题是________(多选)。
A. 挡板被上移了一些
B. 挡板被下移了一些
C. 木板上部分有点向右倾斜
D. 木板上部分有点向左倾斜
16. 一位同学用图甲所示的实验装置进行“验证机械能守恒定律”的实验,重锤拖着纸带自由下落,在纸带上打出一系列的点,如图乙所示,回答以下问题∶
(1)关于本实验,下列说法正确的是________∶
A. 重物最好选择密度较小的木块
B. 实验中应先释放纸带,后接通电源
C. 打点计时器两限位孔必须调整为同一竖直线上
(2)某同学得到如图乙所示的纸带,把第一个点(初速度为零)记作点,并测出各测量点的数据标于纸带上,已知当地重力加速度为,重锤的质量为,所用电源频率为,则打点计时器在打点到点的这段时间内,重锤动能的增加量为________,重力势能的减少量为________;(结果均保留两位有效数字)
(3)从数据计算结果发现,重锤减少的重力势能与重锤增加的动能不相等,其主要原因是______。
A. 电源电压偏高
B. 电源频率小于50Hz
C. 阻力的影响
17. 水平地面上一质量的物块在水平恒定推力的作用下,从静止开始向右运动,推力作用时间后撤去,物块与水平地面间的动摩擦因数,求:
(1)物块运动速度的最大值;
(2)物块整个运动过程的总位移大小。
18. “玉兔号”登月车在月球表面接触的第一步实现了中国人“奔月”的伟大梦想。登月车在月球表面停稳后,通过机械臂以的速度水平弹出一个小球,测得弹出点离月球表面高,离着落点的水平距离,已知月球半径为,月球近似为质量分布均匀的球体,引力常量,求:
(1)月球表面的重力加速度大小;
(2)月球的第一宇宙速度大小;(计算结果保留根号)
(3)月球的质量大小;(计算结果保留一位有效数字)
(4)“玉兔号”登月车依靠太阳能电池板作为动力,其电池帆板面积,太阳到月球的距离,太阳发射能量的总功率,当登月车电池帆板正对太阳时收到的功率是多少。(球体表面积公式,取3,计算结果保留一位有效数字)
19. 如图,半径的水平转盘离地面高度,绕圆心以角速度逆时针转动。两端开口内壁光滑的软管道左端与圆盘边缘点相切并固定,但留有大小不计的缝隙,管道右端点出口方向始终保持水平,高度可以调节。质量的物块放置在圆盘边缘随圆盘一起转动,物块与圆盘间的动摩擦因数,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物块大小和管道直径忽略不计,求:
(1)当圆盘转动角速度时,物块受到的摩擦力大小;
(2)调节管道右端点的高度,逐渐增大圆盘转动的角速度,物块恰好从点脱离圆盘进入管道,从点抛出时的速度大小;
(3)物块恰好从点脱离圆盘进入管道,调节管道右端点的高度,当为多大时,物块落到地面的落点与点的水平距离最大?最大值是多少。
20. 如图所示,游戏装置固定于同一竖直截面内,分别由发射器K、长的水平轨道、半径的圆形轨道、控制器J,水平轨道、半径的圆弧轨道、长的倾斜直轨道和挡板Q组成,圆弧轨道半径与水平方向夹角,直轨道与半径垂直,各部分平滑连接。质量的物块与水平轨道和倾斜轨道间的动摩擦因数均为,其余部分均光滑。发射器K最大弹性势能,其弹出物块时,弹性势能全部转化为物块的动能。物块从左侧进入控制器J时无阻力通过,从右侧进入时会被锁定。物块大小忽略不计,与挡板Q碰撞后等速率反弹,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。()求:
(1)若发射器弹出的物块恰好通过圆形轨道最高点,则物块通过圆形轨道最低点时受到轨道的支持力大小;
(2)若发射器弹出的物块能通过点,但不脱离轨道,则发射器弹性势能的范围。
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浙江强基联盟2025年4月高一联考
物理试题
浙江强基联盟研究院命制
考生注意:
1.本试卷满分100分,考试时间90分钟。
2.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。
3.可能用到的参数:取10m/s²,,,。
一、选择题Ⅰ(本题共10小题,每小题3分,共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1. 下列各组物理量,在国际单位制(SI)中属于基本物理量的是( )
A. 质量、长度、时间 B. 时间、质量、力
C. 速度、长度、时间 D. 加速度、力、时间
【答案】A
【解析】
【详解】国际单位制中属于基本物理量的是时间、质量、长度;力、速度和加速度不属于基本物理量。
故选A。
2. 如图所示,对下列课本插图描述正确的是( )
A. 图甲屏幕上所显示的“127km/h”为动车行驶的平均速度大小
B. 由图乙可推出所有形状规则的物体的重心均在其几何中心处
C. 图丙的实验可以证明,在真空中轻的物体和重的物体下落的一样快
D. 图丁中,汽车速度减小时,加速度方向与汽车运动方向相同
【答案】C
【解析】
【详解】A.屏幕上所显示的“127km/h”为动车行驶的瞬时速度大小,故A错误;
B.只有质量分布均匀、形状规则物体其重心才在其几何中心,故B错误;
C.真空中两物体只受重力,根据牛顿第二定律可知,加速度相同,则两物体下落的一样快,故C正确;
D.汽车速度减小时,加速度方向与汽车运动方向相反,故D错误。
故选C。
3. 如图所示,是泰山文旅集团物业公司测试的用来搬运货物和清运垃圾的机器狗,首次测试中,工作人员将40kg的货物安放在机器狗上,下列说法正确的是( )
A. 水平匀速前进时,货物对机器狗的压力大于机器狗对货物的支持力
B. 水平加速前进时,机器狗对货物的作用力大于货物重力
C. 匀速上坡时,货物的机械能守恒
D. 减速上坡时,货物处于超重状态
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据牛顿第三定律,水平匀速前进时货物对机器狗的压力等于机器狗对它的支持力,选项A错误;
B.水平加速前进时机器狗对货物有竖直向上的支持力和水平方向的摩擦力,其中竖直向上的支持力等于货物的重力,可知机器狗对货物的作用力大于货物重力,选项B正确;
C.匀速上坡时货物的机械能增加,动能不变,重力势能增加,可知货物的机械能增加,选项C错误;
D.减速上坡时货物加速度有向下的分量,可知处于失重状态,选项D错误。
故选B。
4. 如图,在短道速滑比赛中,两位选手以相同的速率通过相同圆心的水平弯道时,分别选择了半径不同的内道和外道,下列说法正确的是( )
A. 两位选手身体均处于平衡状态 B. 内道选手的向心加速度较小
C. 内道选手的角速度较大 D. 内道选手的向心力较小
【答案】C
【解析】
【详解】A.做曲线运动的两选手身体均处于变速状态,所以两位选手身体均处于非平衡状态,A错误;
B.根据向心加速度公式可知,两选手的速率相同,半径越小,向心加速度越大,所以内道选手的向心加速度较大,B错误;
C.根据得,两选手的速率相同,角速度与半径成反比,所以内道选手的角速度较大,C正确;
D.由于两选手的质量未知,所以两选手的向心力无法比较,D错误。
故选C。
5. 如图为卫星运行轨道变化示意图,飞船先进入近地圆轨道①以第一宇宙速度做匀速圆周运动,再经椭圆轨道②,最终进入圆轨道③,设飞船在轨道①②③运行的周期分别为、、,轨道②分别与轨道①、③相切于、两点,下列说法正确的是( )
A.
B. 飞船轨道②上运行经过时,需要加速才能进入轨道③
C. 飞船在轨道②上稳定运行后,经过点的速度小于第一宇宙速度
D. 飞船在轨道②上稳定运行后,从点到点机械能不断增大
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据开普勒第三定律,由图可知,可知,故A错误;
B.卫星从低轨道变轨到高轨道需要在变轨处点火加速,所以飞船在轨道②上运行经过时,需要加速才能进入轨道③,故B正确;
C.由于飞船在轨道①上运行经过时,需要加速才能进入轨道②,则飞船在轨道②上稳定运行后,经过点的速度大于第一宇宙速度,故C错误;
D.飞船在轨道②上稳定运行后,从点到点,只有万有引力做功,机械能不变,故D错误。
故选B。
6. 如图为我国运动员在参加奥运会撑杆跳项目比赛时的情景,运动员从离开地面上升到人杆分离的过程中,忽略阻力和撑杆的重力,下列说法正确的是( )
A. 运动员的机械能先减小后增大 B. 运动员的动能一直增大
C. 弹性撑杆的弹性势能一直增大 D. 运动员和弹性撑杆总机械能先增大后减小
【答案】A
【解析】
【详解】D.对运动员和弹性撑杆的系统只有重力和弹力做功,则系统的机械能守恒,故D错误;
ABC.由图可知,撑杆的弹性势能先增大后减小,则运动员的机械能先减小后增大,因重力势能一直变大,可知动能不一定是一直变大,故BC错误,A正确;
故选A。
7. 如图为消防员灭火时的情景,水枪出水口横截面积为,某次操作时出水口水速方向水平,对水平地面上的着火点进行灭火,测得水枪出水口与水流冲击点的水平距离为,水的密度为,水枪和水的质量不能忽略,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 出水口水速越大,水从出水口到地面的时间越长
B. 水枪水平向前喷水时,消防员对水枪的作用力方向水平向前
C. 质量为的水珠在运动过程中重力的功率不变
D. 由题中所给的信息,可以计算出留在空中水的质量
【答案】D
【解析】
【详解】A.由平抛可知
可知水从出水口到地面的时间只与高度有关,故A错误;
B.水枪水平向前喷水时,消防员对水枪有水平向前的力,还有竖直方向对水枪的支持力,故B错误;
C.根据重力的功率
质量为的水珠在运动过程中重力的功率变大,故C错误;
D.根据题意,设水珠在出水口的速度为,水珠在空中飞行的时间为,则留在空中水的质量
故D正确。
故选D。
8. 一实验小组做模拟风洞试验,水平实验平台上方有足够大的风洞空间,质量的小球从平台上点正上方高的点以的初速度水平向右抛出,小球受到水平向左的恒定风力,忽略其他阻力的影响,下列说法正确的是( )
A. 小球做匀变速直线运动
B. 小球落在平台点右侧处
C. 小球落在平台时的速度为
D. 若小球受到水平向左的恒定风力调节为,则小球正好落在点
【答案】D
【解析】
【详解】A.小球受竖直向下的重力和水平向左的风力作用,合力沿左下方向且大小不变,由于小球所受合力方向与初速度方向不共线,做匀变速曲线运动,选项A错误;
BC.竖直方向
得t=0.4s
F=1N时水平方向加速度
t=0.4s时
水平位移m
落到平台时的速度
选项BC错误;
D.F=2N时水平方向加速度
t=0.4s时水平位移
选项D正确。
故选D。
9. 如图,质量为的小球由不可伸长的轻绳和分别系于竖直转轴的A点和B点。竖直转轴以角速度匀速转动,轻绳张紧并保持水平,绳与的夹角,绳的长度。小球在水平面内做匀速圆周运动,阻力、小球大小和转轴直径忽略不计,下列说法正确的是( )
A. 绳对球的拉力随角速度的增大而增大
B. 绳对球的拉力随角速度的增大而减小
C. 当角速度时,绳对球的拉力为
D. 当角速度时,绳对球的拉力为
【答案】C
【解析】
【详解】A.a绳对球的拉力
解得
由于θ不变,不变,故A错误;
B.根据题意,水平方向上由牛顿第二定律有
可得随角速度ω的增大而增大,故B错误;
CD.当时,代入B项可得
当时,
故C正确,D错误。
故选C。
10. 如图所示(俯视图),四个质量均为的相同匀质小球放在光滑水平桌面上,用一根不可伸长的轻绳把它们约束起来,绳子离桌面高度均为小球的半径且恰无拉力,再将一个相同小球放在原四球中间正上方,因受绳子约束,下面四个小球并未分离。处于静止状态。设系统处处无摩擦,下列说法正确的是( )
A. 下面每个小球对地面的压力大小为mg B. 上面小球对下面每个小球的压力大小为
C. 绳子对下面每个小球的作用力大小为 D. 绳子张力大小为
【答案】D
【解析】
【详解】A.对整体分析有
由于四个小球接触地面,所以下面每个小球对地面压力为,故A错误;
B.相邻小球球心间距离为2R,上面小球与下面小球连线与竖直夹角为,由几何关系,
上面小球平衡有
即
故B错误;
CD. 绳子对下面每个小球的作用力
绳子张力
故C错误,D正确。
故选D。
二、选择题Ⅱ(本题共3小题,每小题4分,共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11. 如图所示,“火星合日”是指火星、太阳、地球三者之间形成一条直线时,火星被太阳完全遮蔽,会出现短暂“失联”的现象。已知地球、火星绕太阳运动均为逆时针方向,若把火星和地球绕太阳运行的轨道视为圆,火星公转周期约等于地球公转周期的2倍,2023年11月发生了“火星合日”现象,由此可知( )
A. 下一次发生“火星合日”现象大约在2024年11月
B. 下一次发生“火星合日”现象大约在2025年11月
C. 火星的公转半径约为地球公转半径的倍
D. 火星的公转半径约为地球公转半径的2倍
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.地球绕太阳的公转周期为年,设火星周期为,设“火星合日”每t年出现一次,根据“火星合日”的特点,可得
可得年
下一次发生“火星合日”现象大约在2025年11月,故A错误,B正确;
CD.由开普勒第三定律可得
解得
故C正确,D错误。
故选BC。
12. 如图所示为某型号电动车,其额定功率P=480W,车重M=40kg。一位质量m=60kg的乘员在平直路面试驾该车,电动车行驶中受到综合阻力为总重力的k=0.08倍,电动车从静止开始以额定功率启动,并沿直线行驶。则该电动车( )
A. 能达到的最大速率为6m/s
B. 做匀加速直线运动
C. 速度为3m/s时的加速度大小为1.6m/s²
D. 若达到最大速率用时10s,则电动车前进的距离为37.5m
【答案】AD
【解析】
【详解】A.最高时速时
代入数据,解得
故A正确;
B.根据牛顿第二定律
其中
整理可得
则速度增加牵引力减小,加速度减小,非匀加速直线运动,故B错误;
C.当时,由,
解得
故C错误;
D.根据动能定理可得
代入数据,解得
故D正确。
故选AD。
13. 如图,倾角θ=37°的斜面放置劲度系数k=40N/m的轻质弹簧,弹簧的弹性势能(x为弹簧长度的形变量),弹簧下端固定在挡板上,斜面上A点到弹簧上端的距离m,物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5,弹簧一直处在弹性限度范围内,质量m=2kg的物块由A点静止释放直到把弹簧压缩至最短的过程中,下列说法正确的是( )
A. 物块机械能先增大后减小 B. 弹簧的弹性势能增加量小于物块重力势能的减小量
C. 物块速度最大时,弹簧的压缩量为0.1m D. 物块下滑过程中的最大动能为1.8J
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.物块下滑过程,摩擦力和弹簧弹力对物块做负功,物块的机械能一直减小,故A错误;
B.物块重力势能转化为弹簧弹性势能和摩擦热(内能),所以弹簧弹性势能增加量小于物块重力势能的减小量,故B正确;
CD.物块速度最大时有
解得x=0.1m
此时有,
得,故CD正确。
故选BCD
三、非选择题(本题共5小题,共58分)
14. 实验小组用如图甲所示的实验装置进行“探究小车速度随时间变化的规律”的实验研究。
(1)关于该实验,下面说法正确的是__________;
A. 图甲中打点计时器应使用直流电源
B. 小车从图甲所示的位置开始释放
C. 实验时必须把木板右端抬高以平衡阻力
D. 长木板表面要平整且粗糙程度均匀
(2)实验中槽码始终未落地,通过对纸带数据处理得到如图乙所示的图像,发现并非预想中的直线,则实验操作中可能存在的问题是________。
A. 实验中没有平衡阻力
B. 实验中木板右端抬的过高
C. 实验中未保持细线与木板平行
D. 实验中未满足槽码质量远小于小车质量
【答案】(1)D (2)C
【解析】
【详解】(1)打点计时器应使用交流电源,本实验不必平衡阻力,小车应从靠近打点计时器位置释放,长木板表面要平整且粗糙程度均匀。
故选D。
(2)由题图乙所示的v-t图像可知,小车加速度逐渐减小,只可能是实验中未保持细线与木板平行,其它情况加速度不会变化。
故选C。
15. 实验小组对“研究平抛运动”的实验进行了改进,实验装置如图所示。实验步骤如下:
①安装好器材,将斜槽轨道的末端调整水平;
②在一块平木板表面钉上白纸和复写纸,将木板面向槽口竖直立于与槽口间距为小球半径的位置;
③将小球从斜槽上紧靠挡板处静止释放,小球撞到木板上并在白纸上留下痕迹;
④将木板向远离槽口的方向平移距离,再将小球从斜槽上紧靠挡板处静止释放,小球撞到木板上并在白纸上留下痕迹;
⑤将木板再向远离槽口的方向平移距离,小球还从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,在白纸上留下痕迹;
⑥测出间的距离间的距离,木板每次移动的距离。
重力加速度取,则关于这个实验,回答下列问题∶
(1)实验步骤④小球从槽口抛出时的速度大小是________;(计算结果保留两位有效数字)
(2)在实验步骤①~④都规范操作的情况下,由数据分析,实验步骤⑤在操作上可能存在的问题是________(多选)。
A. 挡板被上移了一些
B. 挡板被下移了一些
C 木板上部分有点向右倾斜
D. 木板上部分有点向左倾斜
【答案】(1)2.0 (2)BC
【解析】
【详解】(1)由平抛运动规律,
小球从槽口抛出时的速度大小是2.0m/s。
(2)因为,说明时间间隔变大,则实验步骤⑤小球抛出时速度减小或水平射程偏大,即挡板被下移了一些或挡板被下移了一些。
故选BC。
16. 一位同学用图甲所示的实验装置进行“验证机械能守恒定律”的实验,重锤拖着纸带自由下落,在纸带上打出一系列的点,如图乙所示,回答以下问题∶
(1)关于本实验,下列说法正确的是________∶
A. 重物最好选择密度较小的木块
B. 实验中应先释放纸带,后接通电源
C. 打点计时器两限位孔必须调整为同一竖直线上
(2)某同学得到如图乙所示的纸带,把第一个点(初速度为零)记作点,并测出各测量点的数据标于纸带上,已知当地重力加速度为,重锤的质量为,所用电源频率为,则打点计时器在打点到点的这段时间内,重锤动能的增加量为________,重力势能的减少量为________;(结果均保留两位有效数字)
(3)从数据计算结果发现,重锤减少的重力势能与重锤增加的动能不相等,其主要原因是______。
A. 电源电压偏高
B. 电源频率小于50Hz
C. 阻力的影响
【答案】(1)C (2) ①. 0.80 ②. 0.83 (3)C
【解析】
【详解】(1)[1]为减小空气阻力的影响,应选重物质量大体积小的,即密度的大物体,实验中应先接通电源,在释放纸带,为减小纸带与打点计时器间的阻力,打点计时器两限位孔必须调整为同一竖直线上。
故选C。
(2)[1]根据纸带可知
C点的动能
[2]减小的重力势能
(3)电源电压偏高不会影响重锤减少的重力势能与重锤增加的动能不相等,原因可能是电源频率大于50Hz,造成打点周期偏小,则计算的C点的速度偏小,增加的动能偏小,或阻力的影响。
故选C。
17. 水平地面上一质量的物块在水平恒定推力的作用下,从静止开始向右运动,推力作用时间后撤去,物块与水平地面间的动摩擦因数,求:
(1)物块运动速度的最大值;
(2)物块整个运动过程的总位移大小。
【答案】(1)10m/s
(2)60m
【解析】
【小问1详解】
根据题意,由牛顿第二定律有
解得m/s²
根据运动学公式可得
【小问2详解】
加速过程
减速过程,由牛顿第二定律可得
根据运动学公式
解得
则总位移
18. “玉兔号”登月车在月球表面接触的第一步实现了中国人“奔月”的伟大梦想。登月车在月球表面停稳后,通过机械臂以的速度水平弹出一个小球,测得弹出点离月球表面高,离着落点的水平距离,已知月球半径为,月球近似为质量分布均匀的球体,引力常量,求:
(1)月球表面的重力加速度大小;
(2)月球的第一宇宙速度大小;(计算结果保留根号)
(3)月球的质量大小;(计算结果保留一位有效数字)
(4)“玉兔号”登月车依靠太阳能电池板作为动力,其电池帆板面积,太阳到月球的距离,太阳发射能量的总功率,当登月车电池帆板正对太阳时收到的功率是多少。(球体表面积公式,取3,计算结果保留一位有效数字)
【答案】(1)m/s²
(2) m/s
(3)kg
(4)W
【解析】
【小问1详解】
平抛运动时间s
根据
解得
【小问2详解】
重力提供向心力
解得m/s
【小问3详解】
由星球表面万有引力等于重力有
解得kg
【小问4详解】
根据题意可知,电池帆板收到的功率
解得W
19. 如图,半径的水平转盘离地面高度,绕圆心以角速度逆时针转动。两端开口内壁光滑的软管道左端与圆盘边缘点相切并固定,但留有大小不计的缝隙,管道右端点出口方向始终保持水平,高度可以调节。质量的物块放置在圆盘边缘随圆盘一起转动,物块与圆盘间的动摩擦因数,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物块大小和管道直径忽略不计,求:
(1)当圆盘转动的角速度时,物块受到的摩擦力大小;
(2)调节管道右端点的高度,逐渐增大圆盘转动的角速度,物块恰好从点脱离圆盘进入管道,从点抛出时的速度大小;
(3)物块恰好从点脱离圆盘进入管道,调节管道右端点的高度,当为多大时,物块落到地面的落点与点的水平距离最大?最大值是多少。
【答案】(1)
(2)
(3)m,m
【解析】
【小问1详解】
根据题意可知,物块做匀速圆周运动,静摩擦力提供向心力,则有
代入数据解得
【小问2详解】
物块恰好从点脱离圆盘时,由牛顿第二定律有
解得m/s
到由机械能守恒定律有
解得m/s
【小问3详解】
到由机械能守恒定律有
可得
由平抛运动规律有
解得
物块落到地面的落点与点的水平距离
由数学知识可知,当m时,最大值m
20. 如图所示,游戏装置固定于同一竖直截面内,分别由发射器K、长的水平轨道、半径的圆形轨道、控制器J,水平轨道、半径的圆弧轨道、长的倾斜直轨道和挡板Q组成,圆弧轨道半径与水平方向夹角,直轨道与半径垂直,各部分平滑连接。质量的物块与水平轨道和倾斜轨道间的动摩擦因数均为,其余部分均光滑。发射器K最大弹性势能,其弹出物块时,弹性势能全部转化为物块的动能。物块从左侧进入控制器J时无阻力通过,从右侧进入时会被锁定。物块大小忽略不计,与挡板Q碰撞后等速率反弹,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。()求:
(1)若发射器弹出的物块恰好通过圆形轨道最高点,则物块通过圆形轨道最低点时受到轨道的支持力大小;
(2)若发射器弹出的物块能通过点,但不脱离轨道,则发射器弹性势能的范围。
【答案】(1)6N (2)J≤≤J,J≤≤J,J≤≤J
【解析】
【小问1详解】
物块恰好通过圆形轨道最高点,根据牛顿第二定律
解得m/s
物块到过程,由机械能守恒
解得m/s
物块在点由牛顿第二定律
得N
【小问2详解】
物块恰好能通过点,根据能量守恒J
物块恰能到点,则J
物块恰能通过点,根据牛顿第二定律
解得m/s
根据能量守恒J
物块恰能到点J
挡板Q反弹后物块匀速下滑,恰能通过点进入圆弧轨道,则J。
所以,发射器弹性势能的范围为J≤≤J,J≤≤J,J≤≤J。
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