内容正文:
2026届高三第二次双周测
物理
(考试时间:90分钟 满分:100分)
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24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. 关于物体的惯性,下列说法中正确的是( )
A. 骑自行车的人,上坡前要紧蹬几下,是为了增大惯性冲上坡
B. 子弹从枪膛中射出后在空中飞行,速度逐渐减小,因此惯性也减小
C. 物体惯性的大小,由物体质量的大小决定
D. 物体由静止开始运动的瞬间,它的惯性最大
【答案】C
【解析】
【详解】A.物体的惯性大小与物体的受力无关,故A错误;
B.物体的惯性大小与速度无关,不能说速度逐渐减小,惯性也减小,故B错误;
C.质量是物体惯性大小的唯一量度,质量大惯性大,质量小惯性小,故C正确;
D.物体的惯性与物体的运动状态无关,故D错误。
故选C。
【点睛】质量是物体惯性大小的唯一量度。
2. 如图所示,下列对教材中的四幅图分析正确的是( )
A. 图甲:被推出的冰壶能继续前进,是因为一直受到手的推力作用
B. 图乙:电梯在加速上升时,电梯里的人处于失重状态
C. 图丙:汽车过凹形桥最低点时,速度越大,对桥面的压力越大
D. 图丁:汽车在水平路面转弯时,受到重力、支持力、摩擦力、向心力四个力的作用
【答案】C
【解析】
【详解】A.图甲:被推出的冰壶能继续前进,是因为冰壶具有惯性,被推出的冰壶不再受手的推力,故A项错误;
B.图乙:电梯在加速上升时,电梯里的人处于超重状态,故B项错误;
C.图丙:汽车过凹形桥最低点时,速度越大,向上的向心加速度越大,超重的越厉害,对桥面的压力越大,故C项正确;
D.图丁:汽车在水平路面转弯时,受到重力、支持力、摩擦力三个力作用,故D项错误。
故选C。
3. 高铁车厢里的水平桌面上放置一本书,书与桌面间的动摩擦因数为0.4,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度。若书不滑动,则高铁的最大加速度不超过( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】书放在水平桌面上,若书相对于桌面不滑动,则最大静摩擦力提供加速度
解得
书相对高铁静止,故若书不动,高铁的最大加速度。
故选B。
4. 应用物理知识分析生活中的常见现象,可以使物理学习更加有趣和深入,例如平伸手掌托起物体,由静止开始竖直向上运动,直至将物体抛出。对此现象分析正确的是( )
A. 受托物体向上运动的过程中,物体始终处于超重状态
B. 受托物体向上运动的过程中,物体始终处于失重状态
C. 在物体离开手的瞬间,物体的加速度大于重力加速度
D. 在物体离开手的瞬间,手的加速度大于重力加速度
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】AB.手托物体由静止开始向上运动,一定先做加速运动,物体处于超重状态;而后可能匀速上升,也可能减速上升,故AB错误;
CD.在物体离开手的瞬间,二者分离,不计空气阻力,物体只受重力,物体的加速度一定等于重力加速度;要使手和物体分离,手向下的加速度一定大于物体向下的加速度,即手的加速度大于重力加速度,选项C错误,D正确。
故选D。
【名师点睛】本题主要考查了学生对超重、失重的理解.属于容易题.物体处于超重时其竖直方向加速度的方向竖直向上,物体处于失重时其竖直方向加速度的方向竖直向下;超重和失重与速度的方向无关.
5. 如图所示,在光滑水平地面上,两相同物块用细线相连,两物块质量均为1kg,细线能承受的最大拉力为2N。若在水平拉力F作用下,两物块一起向右做匀加速直线运动。则F的最大值为( )
A. 1N B. 2N C. 4N D. 5N
【答案】C
【解析】
【详解】对两物块整体做受力分析有
F = 2ma
再对于后面的物块有
FTmax= ma
FTmax= 2N
联立解得
F = 4N
故选C。
6. 如图所示,在考虑空气阻力的情况下,一小石子从O点抛出沿轨迹运动,其中P是最高点。若空气阻力大小与瞬时速度大小成正比,则小石子竖直方向分运动的加速度大小( )
A. O点最大 B. P点最大
C. Q点最大 D. 整个运动过程保持不变
【答案】A
【解析】
【详解】由于空气阻力大小与瞬时速度大小成正比,小石子在O点时速度斜向上方,此时速度最大,空气阻力斜向下方最大,上升过程与竖直方向夹角最小,故此时空气阻力分解在竖直方向最大,根据牛顿第二定律可知此时竖直方向分运动的加速度最大。
故选A。
7. 如图,质量mA>mB的两物体A、B叠放在一起,靠着竖直墙面.让它们由静止释放,在沿粗糙墙面下落过程中,物体B的受力示意图是
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】A与B整体同时沿竖直墙面下滑,受到总重力,墙壁对其没有支持力,如果有,将会向右加速运动,因为没有弹力,故也不受墙壁的摩擦力,即只受重力,做自由落体运动;由于整体做自由落体运动,处于完全失重状态,故A、B间无弹力,再对物体B受力分析,只受重力,故A正确,BCD错误.
【点睛】本题关键先对整体受力分析,得到整体做自由落体运动,处于完全失重状态,故A与B间无弹力,最后再对B受力分析,得到其只受重力.
8. 如图,一不可伸长轻绳两端各连接一质量为m的小球,初始时整个系统静置于光滑水平桌面上,两球间的距离等于绳长L。一大小为F的水平恒力作用在轻绳的中点,方向与两球连线垂直。当两球运动至二者相距时,它们加速度的大小均为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】当两球运动至二者相距时,,如图所示
由几何关系可知
设绳子拉力为,水平方向有
解得
对任意小球由牛顿第二定律可得
解得
故A正确,BCD错误。
故选A。
二、多项选择题:本题共5小题,每小题4分,共20分。
9. 一人乘电梯上楼,在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示,以竖直向上为a的正方向,则人对地板的压力( )
A. t=2s时最大 B. t=2s时最小
C. t=8.5s时最大 D. t=8.5s时最小
【答案】AD
【解析】
【详解】由于t=2s时物体向上的加速度最大,故此时人对地板的压力最大,因为地板此时对人的支持力最大;而t=8.5s时物体向下的加速度最大,故地板对的支持力最小,即人对地板的最小,故选项AD正确,选项BC错误.
10. 若长度、质量、时间和动量分别用a、b、c和d表示,则下列各式可能表示能量的是( )
A. B. C. D.
【答案】AC
【解析】
【详解】A.根据题意可知的单位为
结合动能公式可知为能量单位,故A正确;
B.同理的单位为
根据可知为力的单位,故可知为力与质量的乘积,故不是能量的单位,故B错误;
C.的单位为
根据前面A选项分析可知该单位为能量单位,故C正确;
D.的单位为,不是能量单位,故D错误。
故选AC。
11. 如图,轻质弹簧上端固定,下端悬挂质量为的小球A,质量为m的小球B与A用细线相连,整个系统处于静止状态。弹簧劲度系数为k,重力加速度为g。现剪断细线,下列说法正确的是( )
A. 小球A运动到弹簧原长处的速度最大 B. 剪断细线的瞬间,小球A的加速度大小为
C. 小球A运动到最高点时,弹簧的伸长量为 D. 小球A运动到最低点时,弹簧的伸长量为
【答案】BC
【解析】
【详解】A.剪断细线后,弹力大于A的重力,则A先向上做加速运动,随弹力的减小,则向上的加速度减小,当加速度为零时速度最大,此时弹力等于重力,弹簧处于拉伸状态,选项A错误;
B.剪断细线之前则
剪断细线瞬间弹簧弹力不变,则对A由牛顿第二定律
解得A的加速度
选项B正确;
C.剪断细线之前弹簧伸长量
剪断细线后A做简谐振动,在平衡位置时弹簧伸长量
即振幅为
由对称性可知小球A运动到最高点时,弹簧伸长量为,选项C正确;
D.由上述分析可知,小球A运动到最低点时,弹簧伸长量为,选项D错误。
故选BC。
12. 一质量为m的物体自倾角为的固定斜面底端沿斜面向上滑动。该物体开始滑动时的动能为,向上滑动一段距离后速度减小为零,此后物体向下滑动,到达斜面底端时动能为。已知,重力加速度大小为g。则( )
A. 物体向上滑动的距离为
B. 物体向下滑动时的加速度大小为
C. 物体与斜面间的动摩擦因数等于0.5
D. 物体向上滑动所用的时间比向下滑动的时间长
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】AC.物体从斜面底端回到斜面底端根据动能定理有
物体从斜面底端到斜面顶端根据动能定理有
整理得
;
A错误,C正确;
B.物体向下滑动时的根据牛顿第二定律有
求解得出
B正确;
D.物体向上滑动时的根据牛顿第二定律有
物体向下滑动时的根据牛顿第二定律有
由上式可知
a上 > a下
由于上升过程中的末速度为零,下滑过程中的初速度为零,且走过相同的位移,根据公式
则可得出
D错误。
故选BC。
13. 如图所示,质量均为M的A、B两滑块放在粗糙水平面上,两轻杆等长,杆与滑块。杆与杆间均用光滑铰链连接,在两杆铰合处悬挂一质量为m的重物C,整个装置处于静止状态,设杆与水平面间的夹角为θ。下列说法正确的是( )
A. 当m一定时,θ越大,轻杆受力越大
B. 当M、m一定时,滑块对地面的压力与θ无关
C. 当m和θ一定时,M越大,滑块与地面间的摩擦力越大
D. 若,则无论m多么大,M一定不会滑动
【答案】BD
【解析】
【详解】A.将C的重力按照作用效果分解,如图所示
根据平行四边形定则,有
故一定时,越大,轻杆受力越小,故A错误;
B.对A、B、C整体进行受力分析可知,对地压力为
与无关,故B正确;
C.对A分析,受重力、杆的推力、支持力和向右的摩擦力,根据平衡条件有
与无关,故C错误;
D.以整体为研究对象,竖直方向上根据平衡条件可得A受到的支持力为
增大,都不能使沿地面滑动时满足
即
解得
当时,有
即当时,增大,不能使沿地面滑动;若时,增大,会滑动,故D正确。
故选BD。
三、实验题(本题共2小题,共18分)把答案写在答题卡中指定的答题处,不要求写演算过程。
14. 某兴趣小组设计了一个可以测量质量的装置。如图(a),细绳1、2和橡皮筋相连于一点,绳1上端固定在A点,绳2下端与水杯相连,橡皮筋的另一端与绳套相连。
为确定杯中物体质量m与橡皮筋长度x的关系,该小组逐次加入等质量的水,拉动绳套,使绳1每次与竖直方向夹角均为且橡皮筋与绳1垂直,待装置稳定后测量对应的橡皮筋长度。根据测得数据作出关系图线,如图(b)所示。
回答下列问题:
(1)将一芒果放入此空杯,按上述操作测得,由图(b)可知,该芒果的质量_________g(结果保留到个位)。若杯中放入芒果后,绳1与竖直方向夹角为但与橡皮筋不垂直,由图像读出的芒果质量与相比_________(填“偏大”或“偏小”)。
(2)另一组同学利用同样方法得到的图像在后半部分弯曲,下列原因可能的是_________。
A. 水杯质量过小 B. 绳套长度过大
C. 橡皮筋伸长量过大,弹力与其伸长量不成正比
(3)写出一条可以使上述装置测量质量范围增大的措施_________。
【答案】(1) ①. 106 ②. 偏大 (2)C
(3)减小细线与竖直方向的夹角
【解析】
【小问1详解】
[1]操作测得,由图(b)的图像坐标可知,该芒果的质量为106g;
[2]若杯中放入芒果后,绳1与竖直方向夹角为但与橡皮筋不垂直,根据共点力平衡可知橡皮条的拉力变大,导致橡皮筋的长度偏大,若仍然根据图像读出芒果的质量与相比偏大。
【小问2详解】
另一组同学利用同样方法得到的图像在后半部分弯曲,可能是所测物体的质量过大,导致橡皮筋所受的弹力过大超过了弹簧的弹性限度,从而使橡皮筋弹力与其伸长量不成正比。
故选C。
【小问3详解】
根据共点力平衡条件可知,当减小绳子与竖直方向的夹角时,相同的物体质量对应橡皮筋的拉力较小,故相同的橡皮筋,可减小细线与竖直方向的夹角可增大质量测量范围。
15. 某同学利用如图(a)所示的实验装置来测量重力加速度大小g。细绳跨过固定在铁架台上不可转动的小圆柱体,两端各悬挂一个重锤。实验步骤如下:
①用游标卡尺测量遮光片的宽度d。
②将遮光片固定在重锤1上,用天平测量重锤1和遮光片的总质量m、重锤2的质量M(M>m)。
③将光电门安装在铁架台上,将重锤1压在桌面上,保持系统静止,重锤2离地面足够高。用刻度尺测量遮光片中心到光电门的竖直距离H。
④启动光电门,释放重锤1,用毫秒计测出遮光片经过光电门所用时间t。
⑤根据上述数据求出重力加速度g。
⑥多次改变光电门高度,重复步骤,求出g的平均值。
回答下列问题:
(1)测量d时,游标卡尺的示数如图(b)所示,可知______cm。
(2)重锤1通过光电门时的速度大小为______(用遮光片d、t表示)。若不计摩擦,g与m、M、d、t、H的关系式为______。
(3)实验发现,当M和m之比接近于1时,g的测量值明显小于真实值。主要原因是圆柱体表面不光滑,导致跨过圆柱体的绳两端拉力不相等。理论分析表明,圆柱体与绳之间的动摩擦因数很小时,跨过圆柱体的绳两端拉力差,其中是只与圆柱体表面动摩擦因数有关的常数。保持不变,其中,。足够小时,重锤运动的加速度大小可近似表示为。调整两重锤的质量,测得不同β时重锤的加速度大小a,结果如下表。根据表格数据,采用逐差法得到重力加速度大小______(保留三位有效数字)。
β
0.04
0.06
0.08
0.10
a/(m/s2)
0.084
0.281
0.477
0.673
【答案】(1)0.515
(2) ①. ②.
(3)9.81
【解析】
【小问1详解】
根据游标卡尺的读数规律,该游标卡尺的读数为
【小问2详解】
[1]根据光电门的测速原理,重锤1通过光电门时的速度大小为
[2]对重锤1与重锤2构成的系统进行分析,根据系统机械能守恒定律有
其中
解得
【小问3详解】
由于是只与圆柱体表面动摩擦因数有关的常数,且有
取表格从左至右四组数据分别为和对应的
利用表格中的数据,根据逐差法有
带入数据可则重力加速度
四、计算题:本题共3小题,共38分。把解答写在答题卡中指定的答题处,要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
16. 如图1所示,有一质量的物件在电机的牵引下从地面竖直向上经加速、匀速、匀减速至指定位置。当加速运动到总位移的时开始计时,测得电机的牵引力随时间变化的图线如图2所示,末速度减为0时恰好到达指定位置。若不计绳索的质量和空气阻力,求物件:
(1)做匀减速运动的加速度大小和方向;
(2)匀速运动的速度大小;
(3)总位移的大小。
【答案】(1),竖直向下;(2)1m/s;(3)40m
【解析】
【详解】(1)由图2可知0~26s内物体匀速运动,26s~34s物体减速运动,在减速运动过程根据牛顿第二定律有
根据图2得此时FT=1975N,则有
方向竖直向下。
(2)结合图2根据运动学公式有
(3)根据图像可知匀速上升的位移
匀减速上升的位移
匀加速上升的位移为总位移的,则匀速上升和减速上升的位移为总位移的,则有
所以总位移为
h=40m
17. 某砂场为提高运输效率,研究砂粒下滑的高度与砂粒在传送带上运动的关系,建立如图所示的物理模型.竖直平面内有一倾角θ=37°的直轨道AB,其下方右侧放置一水平传送带,直轨道末端B与传送带间距可近似为零,但允许砂粒通过.转轮半径R=0.4m、转轴间距L=2m的传送带以恒定的线速度逆时针转动,转轮最低点离地面的高度H=2.2m.现将一小物块放在距离传送带高h处静止释放,假设小物块从直轨道B端运动到达传送带上C点时,速度大小不变,方向变为水平向右.已知小物块与直轨道和传送带间的动摩擦因数均为μ=0.5.(sin37°=0.6)
(1)若h=2.4m,求小物块到达B端时速度的大小;
(2)若小物块落到传送带左侧地面,求h需要满足的条件
(3)改变小物块释放的高度h,小物块从传送带的D点水平向右抛出,求小物块落地点到D点的水平距离x与h的关系式及h需要满足的条件.
【答案】(1);(2);(3),
【解析】
【详解】(1)物块由静止释放到B的过程中:
解得vB=4m/s
(2)左侧离开,D点速度为零时高为h1
解得h<h1=3.0m
(3)右侧抛出,D点的速度为v,则
其中 ,x=vt
可得
为使能在D点水平抛出则:
解得h≥3.6m
18. 如图所示,两平行虚线MN、PQ间无磁场。MN左侧区域和PQ右侧区域内均有垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小分别为B和2B。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从MN左侧O点以大小为的初速度射出,方向平行于MN向上。已知O点到MN的距离为,粒子能回到O点,并在纸面内做周期性运动。不计重力,求
(1)粒子在MN左侧区域中运动轨迹的半径;
(2)粒子第一次和第二次经过PQ时位置的间距;
(3)粒子的运动周期。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
粒子在左侧磁场中运动,根据洛伦兹力提供向心力有
可得
【小问2详解】
粒子在左侧磁场运动,设从MN射出时速度方向与MN的夹角为θ,由于O到的距离,结合,根据几何关系可知;
粒子在MN和PQ之间做匀速直线运动,所以粒子从PQ进入右侧磁场时与PQ的夹角;粒子在右侧磁场做匀速圆周运动有
解得
根据几何关系可知粒子第一次和第二次经过PQ时位置的间距
【小问3详解】
由图可知粒子在左边磁场运动的时间
粒子在右边磁场运动的时间
根据对称性可知粒子在MN左侧进出磁场的距离
所以粒子从MN到PQ过程中运动的距离为
粒子在MN和PQ之间运动的时间
综上可知粒子完成完整运动回到O点的周期为
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2026届高三第二次双周测
物理
(考试时间:90分钟 满分:100分)
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24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. 关于物体的惯性,下列说法中正确的是( )
A. 骑自行车的人,上坡前要紧蹬几下,是为了增大惯性冲上坡
B. 子弹从枪膛中射出后在空中飞行,速度逐渐减小,因此惯性也减小
C. 物体惯性的大小,由物体质量的大小决定
D. 物体由静止开始运动的瞬间,它的惯性最大
2. 如图所示,下列对教材中的四幅图分析正确的是( )
A. 图甲:被推出的冰壶能继续前进,是因为一直受到手的推力作用
B. 图乙:电梯在加速上升时,电梯里的人处于失重状态
C. 图丙:汽车过凹形桥最低点时,速度越大,对桥面的压力越大
D. 图丁:汽车在水平路面转弯时,受到重力、支持力、摩擦力、向心力四个力的作用
3. 高铁车厢里的水平桌面上放置一本书,书与桌面间的动摩擦因数为0.4,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度。若书不滑动,则高铁的最大加速度不超过( )
A. B. C. D.
4. 应用物理知识分析生活中的常见现象,可以使物理学习更加有趣和深入,例如平伸手掌托起物体,由静止开始竖直向上运动,直至将物体抛出。对此现象分析正确的是( )
A. 受托物体向上运动的过程中,物体始终处于超重状态
B. 受托物体向上运动的过程中,物体始终处于失重状态
C. 在物体离开手的瞬间,物体的加速度大于重力加速度
D. 在物体离开手的瞬间,手的加速度大于重力加速度
5. 如图所示,在光滑水平地面上,两相同物块用细线相连,两物块质量均为1kg,细线能承受的最大拉力为2N。若在水平拉力F作用下,两物块一起向右做匀加速直线运动。则F的最大值为( )
A. 1N B. 2N C. 4N D. 5N
6. 如图所示,在考虑空气阻力的情况下,一小石子从O点抛出沿轨迹运动,其中P是最高点。若空气阻力大小与瞬时速度大小成正比,则小石子竖直方向分运动的加速度大小( )
A. O点最大 B. P点最大
C. Q点最大 D. 整个运动过程保持不变
7. 如图,质量mA>mB的两物体A、B叠放在一起,靠着竖直墙面.让它们由静止释放,在沿粗糙墙面下落过程中,物体B的受力示意图是
A. B.
C. D.
8. 如图,一不可伸长轻绳两端各连接一质量为m的小球,初始时整个系统静置于光滑水平桌面上,两球间的距离等于绳长L。一大小为F的水平恒力作用在轻绳的中点,方向与两球连线垂直。当两球运动至二者相距时,它们加速度的大小均为( )
A. B. C. D.
二、多项选择题:本题共5小题,每小题4分,共20分。
9. 一人乘电梯上楼,在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示,以竖直向上为a的正方向,则人对地板的压力( )
A. t=2s时最大 B. t=2s时最小
C. t=8.5s时最大 D. t=8.5s时最小
10. 若长度、质量、时间和动量分别用a、b、c和d表示,则下列各式可能表示能量的是( )
A. B. C. D.
11. 如图,轻质弹簧上端固定,下端悬挂质量为的小球A,质量为m的小球B与A用细线相连,整个系统处于静止状态。弹簧劲度系数为k,重力加速度为g。现剪断细线,下列说法正确的是( )
A. 小球A运动到弹簧原长处的速度最大 B. 剪断细线的瞬间,小球A的加速度大小为
C. 小球A运动到最高点时,弹簧的伸长量为 D. 小球A运动到最低点时,弹簧的伸长量为
12. 一质量为m的物体自倾角为的固定斜面底端沿斜面向上滑动。该物体开始滑动时的动能为,向上滑动一段距离后速度减小为零,此后物体向下滑动,到达斜面底端时动能为。已知,重力加速度大小为g。则( )
A. 物体向上滑动的距离为
B. 物体向下滑动时的加速度大小为
C. 物体与斜面间的动摩擦因数等于0.5
D. 物体向上滑动所用的时间比向下滑动的时间长
13. 如图所示,质量均为M的A、B两滑块放在粗糙水平面上,两轻杆等长,杆与滑块。杆与杆间均用光滑铰链连接,在两杆铰合处悬挂一质量为m的重物C,整个装置处于静止状态,设杆与水平面间的夹角为θ。下列说法正确的是( )
A. 当m一定时,θ越大,轻杆受力越大
B. 当M、m一定时,滑块对地面的压力与θ无关
C. 当m和θ一定时,M越大,滑块与地面间的摩擦力越大
D. 若,则无论m多么大,M一定不会滑动
三、实验题(本题共2小题,共18分)把答案写在答题卡中指定的答题处,不要求写演算过程。
14. 某兴趣小组设计了一个可以测量质量的装置。如图(a),细绳1、2和橡皮筋相连于一点,绳1上端固定在A点,绳2下端与水杯相连,橡皮筋的另一端与绳套相连。
为确定杯中物体质量m与橡皮筋长度x的关系,该小组逐次加入等质量的水,拉动绳套,使绳1每次与竖直方向夹角均为且橡皮筋与绳1垂直,待装置稳定后测量对应的橡皮筋长度。根据测得数据作出关系图线,如图(b)所示。
回答下列问题:
(1)将一芒果放入此空杯,按上述操作测得,由图(b)可知,该芒果的质量_________g(结果保留到个位)。若杯中放入芒果后,绳1与竖直方向夹角为但与橡皮筋不垂直,由图像读出的芒果质量与相比_________(填“偏大”或“偏小”)。
(2)另一组同学利用同样方法得到的图像在后半部分弯曲,下列原因可能的是_________。
A. 水杯质量过小 B. 绳套长度过大
C. 橡皮筋伸长量过大,弹力与其伸长量不成正比
(3)写出一条可以使上述装置测量质量范围增大的措施_________。
15. 某同学利用如图(a)所示的实验装置来测量重力加速度大小g。细绳跨过固定在铁架台上不可转动的小圆柱体,两端各悬挂一个重锤。实验步骤如下:
①用游标卡尺测量遮光片的宽度d。
②将遮光片固定在重锤1上,用天平测量重锤1和遮光片的总质量m、重锤2的质量M(M>m)。
③将光电门安装在铁架台上,将重锤1压在桌面上,保持系统静止,重锤2离地面足够高。用刻度尺测量遮光片中心到光电门的竖直距离H。
④启动光电门,释放重锤1,用毫秒计测出遮光片经过光电门所用时间t。
⑤根据上述数据求出重力加速度g。
⑥多次改变光电门高度,重复步骤,求出g的平均值。
回答下列问题:
(1)测量d时,游标卡尺的示数如图(b)所示,可知______cm。
(2)重锤1通过光电门时的速度大小为______(用遮光片d、t表示)。若不计摩擦,g与m、M、d、t、H的关系式为______。
(3)实验发现,当M和m之比接近于1时,g的测量值明显小于真实值。主要原因是圆柱体表面不光滑,导致跨过圆柱体的绳两端拉力不相等。理论分析表明,圆柱体与绳之间的动摩擦因数很小时,跨过圆柱体的绳两端拉力差,其中是只与圆柱体表面动摩擦因数有关的常数。保持不变,其中,。足够小时,重锤运动的加速度大小可近似表示为。调整两重锤的质量,测得不同β时重锤的加速度大小a,结果如下表。根据表格数据,采用逐差法得到重力加速度大小______(保留三位有效数字)。
β
0.04
0.06
0.08
0.10
a/(m/s2)
0.084
0.281
0.477
0.673
四、计算题:本题共3小题,共38分。把解答写在答题卡中指定的答题处,要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
16. 如图1所示,有一质量的物件在电机的牵引下从地面竖直向上经加速、匀速、匀减速至指定位置。当加速运动到总位移的时开始计时,测得电机的牵引力随时间变化的图线如图2所示,末速度减为0时恰好到达指定位置。若不计绳索的质量和空气阻力,求物件:
(1)做匀减速运动的加速度大小和方向;
(2)匀速运动的速度大小;
(3)总位移的大小。
17. 某砂场为提高运输效率,研究砂粒下滑的高度与砂粒在传送带上运动的关系,建立如图所示的物理模型.竖直平面内有一倾角θ=37°的直轨道AB,其下方右侧放置一水平传送带,直轨道末端B与传送带间距可近似为零,但允许砂粒通过.转轮半径R=0.4m、转轴间距L=2m的传送带以恒定的线速度逆时针转动,转轮最低点离地面的高度H=2.2m.现将一小物块放在距离传送带高h处静止释放,假设小物块从直轨道B端运动到达传送带上C点时,速度大小不变,方向变为水平向右.已知小物块与直轨道和传送带间的动摩擦因数均为μ=0.5.(sin37°=0.6)
(1)若h=2.4m,求小物块到达B端时速度的大小;
(2)若小物块落到传送带左侧地面,求h需要满足的条件
(3)改变小物块释放的高度h,小物块从传送带的D点水平向右抛出,求小物块落地点到D点的水平距离x与h的关系式及h需要满足的条件.
18. 如图所示,两平行虚线MN、PQ间无磁场。MN左侧区域和PQ右侧区域内均有垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小分别为B和2B。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从MN左侧O点以大小为的初速度射出,方向平行于MN向上。已知O点到MN的距离为,粒子能回到O点,并在纸面内做周期性运动。不计重力,求
(1)粒子在MN左侧区域中运动轨迹的半径;
(2)粒子第一次和第二次经过PQ时位置的间距;
(3)粒子的运动周期。
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