内容正文:
2023级高三上学期校际联合考试
物理
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
4.本试卷共8页,满分100分,考试时间90分钟。
一、单项选择题:本题包括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. 判断下列图片的描述,正确的是( )
A. 甲图中荡秋千的小朋友在最低点时处于失重状态
B. 乙图中三个形状规则的物体,重心一定在物体的几何中心
C. 丙图中棋子静止在倾斜的磁性棋盘上,质量越大的棋子受到的摩擦力越大
D. 丁图中船匀速前进,船桨对水的推力与水对船桨的推力是一对平衡力
【答案】C
【解析】
【详解】A.甲图中荡秋千的小朋友在最低点时,加速度方向向上,处于超重状态,故A错误;
B.乙图中三个形状规则的物体,如果质量分布不均匀,则重心不一定在物体的几何中心,故B错误;
C.丙图中棋子静止在倾斜的磁性棋盘上,设倾角为,根据平衡条件可知,棋子受到的摩擦力大小为
可知质量越大的棋子受到的摩擦力越大,故C正确;
D.船桨对水的推力与水对船桨的推力是一对相互作用力,故D错误。
故选C。
2. t=0时刻,P、Q两物体均从静止开始做直线运动,其中P物体的加速度a随时间t变化的图像如图甲所示,Q物体的速度v随时间t变化的图像如图乙所示,下列判断正确的是( )
A. P物体做往返运动
B. P物体在0~4s的时间内,第2s末的速度最大
C. Q物体在1~2s内和2~3s内,加速度方向相反
D. Q物体在0~6s的时间内,平均速度为零
【答案】B
【解析】
【详解】AB.由图可知,P物体在0~1s内沿正方向做加速度增大的加速运动,1~2s内沿正方向做加速度减小的加速运动,2~3s内,加速度反向,物体沿正方向做加速度增大的减速运动,3~4s内,物体仍沿正方向做加速度减小的减速运动,4s时速度减小到零,由此可知,物体一直沿正方向运动,不是往返运动,2s时物体开始做减速运动,所以2s末速度最大,故A错误,B正确;
C.Q物体在1~2s内和2~3s内,图线的斜率不变,即加速度相同,故C错误;
D.图线与坐标轴所围区域的面积表示位移,由图可知,Q物体在0~6s的时间内,位移为2m,平均速度为,故D错误。
故选B。
3. 如图所示,a、b两卫星的轨道在同一平面内,卫星a、b沿逆时针方向运动的轨道分别为圆和椭圆,椭圆的半长轴等于圆的半径,P、Q为椭圆轨道上的近地点和远地点,C、D为两个轨道的交点。下列说法中正确的是( )
A. 两卫星在C点处的加速度相同
B. 两卫星在C点处的速度相同
C. 卫星b在P点的速度小于卫星a的速度
D. 若两卫星在C点相遇(不相撞),则再次相遇一定在D点
【答案】A
【解析】
【详解】A.两卫星在C点处时,受到的万有引力相同,根据
得
显然,在该点处二者的加速度相同,故A正确;
B.两卫星在C点处的速度方向沿各自轨迹的切线方向,显然不相同,故B错误;
C.卫星绕地球做匀速圆周运动时,有
可得
可知卫星在过P点圆轨道的运行速度大于a的运行速度,而从P点变轨到椭圆轨道需要点火加速,所以在P点的速度一定比a的运行速度大,故C错误;
D.若两卫星在C点相遇,并不意味着它们的轨道周期或相位一定保证下次只在D点再次相遇,能否再在D点相遇取决于二者做完整运动后的同步性,并无必然性,故D错误。
故选A。
4. 如图所示,一条小河的水流方向平行于河岸,水流速度大小为2m/s,甲、乙两船相对静水的速度均为1m/s。已知甲船以最小的位移渡河,乙船以最短的时间渡河。则甲、乙两船( )
A. 渡河的时间之比为 B. 渡河的时间之比为
C. 渡河的位移之比为 D. 渡河的位移之比为
【答案】D
【解析】
【详解】AB.甲船渡河的时间为
乙船渡河的时间为
所以渡河的时间之比为,故AB错误;
CD.甲船的位移为,乙船的位移大小为
所以二者之比为,故C错误,D正确。
故选D。
5. t=0时,质量为m的汽车由静止开始启动并沿平直路面行驶,发动机的输出功率恒为P,受到的阻力大小一定,汽车能够达到的最大速度为v。已知t=t0时汽车的速度为,下列判断正确的是( )
A. t=t0时,汽车的加速度大小为 B. 0~t0的时间内,汽车的位移大小为
C. t=2t0时,汽车的速度大小为v D. t0~2t0的时间内,汽车的位移大小为
【答案】A
【解析】
【详解】A.当汽车速度达到最大值v时,牵引力等于阻力,即
所以阻力
在t=t0时,汽车速度为,此时牵引力为
根据牛顿第二定律可得,故A正确;
B.在0~t0时间内,根据动能定理可得
解得,故B错误;
C.若汽车做匀加速直线运动,t=t0时汽车的速度为,t=2t0时,汽车的速度大小为v,但此时汽车的功率恒定,加速度减小,速度增大,所以t=2t0时,汽车的速度小于v,故C错误;
D.0~t0的时间内,汽车的位移大小为,由于汽车的速度不断增大,所以t0~2t0的时间内,汽车的位移大于,故D错误。
故选A。
6. 如图所示,水平横杆右端套一圆环A,左端固定一定滑轮,轻绳的一端连接圆环A,另一端绕过动滑轮和定滑轮连接物体B,动滑轮上挂着物体C。平衡时两滑轮间的轻绳与竖直方向的夹角为60°,圆环A恰好未滑动。已知圆环A的质量为m,物体C的质量为2m,重力加速度为g,不计滑轮质量和滑轮的摩擦,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法中正确的是( )
A. 物体B的质量小于2m
B. 绳对定滑轮的作用力大小等于
C. 圆环A与横杆间的动摩擦因数为
D. 若给圆环A施加竖直向下的作用力,圆环A受到的摩擦力增大
【答案】B
【解析】
【详解】A.设作用在绳子上的拉力为,对物体B,由平衡条件可得
对于动滑轮而言,根据平衡条件则有
解得,,故A错误;
B.对定滑轮受力分析,根据平衡条件可得,故B正确;
CD.对环受力分析,则有水平方向
竖直方向则有
结合
联立解得
若对圆环A施加竖直向下的作用力,会增大圆环所受的压力,但水平拉力并未改变,因此圆环所受的摩擦力不变(只会导致最大摩擦力增大),故CD错误。
故选B。
7. 如图所示,工人甲在高处通过定滑轮控制绳子A,工人乙站在水平地面上拉住绳子B。工人乙前进时缓慢收绳,货物Q缓慢竖直下落,绳子B与竖直方向的夹角保持不变。不计滑轮与绳子之间的摩擦,忽略绳子质量,则( )
A. 绳子A上的拉力不断变大
B. 绳子B上的拉力先变小后变大
C. 地面对工人乙的摩擦力先变大后变小
D. 地面对工人乙的支持力不断增大
【答案】D
【解析】
【详解】AB.设绳子A与竖直方向的夹角为,对物体受力分析,缓慢释放的过程中,可以将物体看成处于平衡状态,根据平衡条件可得,水平方向
竖直方向
解得,
由题可知,逐渐减小,逐渐增大,则、逐渐减小,故AB错误;
CD.对地面上的人受力分析,水平方向则有
竖直方向则有
由于不变,减小,因此地面对工人乙的摩擦力逐渐减小,对工人乙的支持力不断增大,故C错误,D正确。
故选D。
8. 如图所示,一质量为2kg的足够长木板c置于水平面上,质量均为1kg的滑块a、b置于c上,b位于a右方某处。a与c之间的动摩擦因数为0.2,b与c之间、c与地面之间的动摩擦因数均为0.1,若给c施加一水平向右的恒力F,从开始施加恒力到a、b第一次相遇时间为t。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2。当F=10N时,t=ls。下列判断正确的是( )
A. 初始时a、b之间的距离为0.5m B. 若F=8N,则
C. 若F=11N,则 D. F越大,t越小
【答案】C
【解析】
【详解】A.假设ac相对静止,bc相对滑动,对木板ac,有
解得
由于,
则假设成立,对b,有
根据位移关系有,故A错误;
B.同理,当F=8N时,ac整体加速度大小为
由于,说明三者保持相对静止,ab不能相遇,故B错误;
C.当F=11N时,ac整体加速度大小为
ac保持相对静止,bc相对滑动,则
代入数据解得,故C正确;
D.当ac相对静止,bc相对滑动时,力F越大,则ac的加速度越大,b的加速度不变,根据位移关系可知,二者相遇的时间t越小,但当ac相对滑动,bc相对滑动时,力F越大,c的加速度增大,但ab加速度保持不变,所以二者相遇的时间不变,故D错误。
故选C。
二、多项选择题:本题包括4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9. 如图所示,水流以速度v从枪口喷出,形成截面积为S的水柱,垂直射到石板上时速度在短时间内变为0,已知水的密度为ρ,忽略水喷出后的发散效应,下列说法正确的是( )
A. 单位时间内从枪口喷出的水的质量为ρSv
B. 单位时间内从枪口喷出的水的质量为ρv
C. 水流对石板的压强大小为ρv2
D. 水流对石板的压强大小为ρv3
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.∆t时间内喷水质量为
所以水枪单位时间内喷出水的质量为,故A正确,B错误;
CD.∆t时间内喷出的水速度减小为0,根据动量定理得
所以
根据牛顿第三定律可得,水流对石板的压强大小为,故C正确,D错误。
故选AC。
10. 如图所示,在半径为R的水平圆盘边缘处放置两个可视为质点的滑块a和b。其中a与圆盘之间的动摩擦因数为,b与圆盘之间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现使圆盘绕过圆心O的竖直轴缓慢加速转动。小滑块a和b抛出时的速度方向相同,落地后立即静止。已知圆盘到地面的高度为R,重力加速度大小为g,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 滑块a抛出时的速度大小为
B. 滑块b抛出时的速度大小为
C. 滑块a、b落地点之间的距离为
D. 滑块b的落地点到圆心O的距离为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.设滑块a抛出时的速度大小为,根据牛顿第二定律可得
解得,故A正确;
B.设滑块b抛出时的速度大小为,根据牛顿第二定律可得
解得,故B错误;
CD.已知小滑块a和b抛出时的速度方向相同,小滑块在空中做平抛运动,竖直方向有
解得
则小滑块a和b做平抛运动的水平位移大小分别为,
可知滑块a、b落地点之间的距离为
根据几何关系可知,滑块b的落地点到圆心O的距离为,故C错误,D正确。
故选AD。
11. 如图所示,在x>0和x<0的区域内存在两种不同的介质。位于坐标原点的波源形成了沿x轴正向和负向传播的甲、乙两列简谐横波,x>0的区域中波速为1m/s。t=0时的波形图如图所示,此时波源的位移,甲、乙两列波分别传播到了M、N两点,,。已知波源的振幅为4cm,下列说法正确的是( )
A. 甲波的周期为6s
B. 波源的起振方向沿y轴的正方向
C. 波源的振动方程为
D. 0~14s内,位于处的质点P通过的路程为12cm
【答案】BD
【解析】
【详解】A.设甲波的波动方程为
当时,;时,;代入数据解得,
则甲波的周期为,故A错误;
B.由题图,根据波形平移法可知,质点的起振方向沿y轴的正方向,则波源的起振方向沿y轴的正方向,故B正确;
C.波源的振动方程为
当时,,且此时波源沿y轴的负方向振动,代入解得
则波源的振动方程为,故C错误;
D.由题图可知,在相同时间内,乙波的传播距离为甲波的传播距离的一半,则有乙波的传播速度为
位于处的质点P的起振时刻为
则0~14s内,位于处的质点P振动的时间为
所以0~14s内,位于处的质点P通过的路程为,故D正确。
故选BD。
12. 如图所示,倾角的固定斜面顶端固定一劲度系数为k的轻质弹簧,弹簧处于原长时下端位于O点。质量为m的滑块Q(视为质点)与斜面间的动摩擦因数,过程Ⅰ:Q以速度从斜面底端P点沿斜面向上运动恰好能滑至O点;过程Ⅱ:将Q连接在弹簧的下端并拉至P点由静止释放,Q通过M点(图中未画出)时速度最大,过O点后能继续上滑。弹簧始终在弹性限度内,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,忽略空气阻力,重力加速度为g。(弹簧的弹性势能可以表示为,k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量)( )
A. P、M两点之间的距离为
B. Q在从P点单向运动到O点的过程中,系统损失的机械能为
C. 过程Ⅱ中,Q从P点沿斜面向上运动的最大位移为
D. 连接在弹簧下端的Q无论从斜面上何处释放,最终一定静止在M点
【答案】BC
【解析】
【详解】A.过程Ⅰ:从P点至O点,设P点至O的距离为,根据动能定理有
解得
设M点至O的距离为,在M点(图中未画出)时速度最大,加速度为0,有
P、M两点之间的距离为
联立解得P、M两点之间的距离为,故A错误;
B.Q在从P点单向运动到O点的过程中,系统损失的机械能为,故B正确;
C.设过程Ⅱ中,Q从P点沿斜面向上运动的最大位移为,根据能量关系可得
解得,故C正确;
D.因为,可得,所以物块Q在O点的加速度不为0,在M点,有
故滑块Q可以静止在M点上方一点,此时有
静摩擦力小于最大静摩擦力,故D错误。
故选BC。
三、非选择题:本题包括6小题,共60分。
13. 小明同学探究两个互成角度的力的合成规律,实验步骤如下:
①如图甲(a),轻质小圆环拴在橡皮条的一端,另一端固定,橡皮条的长度为GE。
②用两个弹簧测力计共同拉动小圆环,使小圆环处于O点,如图甲(b)。标记O点位置,并记录F1、F2的大小和方向。
③撤去两个弹簧测力计,改用一个弹簧测力计单独拉动小圆环,如图甲(c),仍使它处于O点,记录F的大小和方向。
④由纸上O点出发,用力的图示法画出拉力F1、F2和F,如图丙(标度未画出)。
回答下列问题:
(1)力F单独作用,与F1、F2共同作用的效果是一样的,都能使小圆环静止在同一位置,这里体现的物理方法是( )
A. 类比法 B. 控制变量法 C. 等效法 D. 逆向思维法
(2)某次弹簧测力计的读数如图乙所示,读数为________N。
(3)作出F1、F2的合力F3________,并比较F和F3,得出两个互成角度的力的合成规律_______。
【答案】(1)C (2)3.6
(3) ①. ②. 两个互成角度的力的合成规律满足平行四边形定则
【解析】
【小问1详解】
力F单独作用,与F1、F2共同作用的效果是一样的,都能使小圆环静止在同一位置,这里体现的物理方法是等效法。
故选C。
【小问2详解】
弹簧测力计每一小格为0.2N,所以测力计示数为3.6N。
【小问3详解】
[1]作出F1、F2的合力F3,如图所示
[2]由图可知,两个互成角度的力的合成规律满足平行四边形定则。
14. 某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。遮光条和滑块的总质量为M,托盘和砝码的总质量为m。
(1)实验中________满足M>m(选填“需要”或“不需要”)。
(2)用游标卡尺测量遮光条的宽度d,如图乙所示,则d=________mm。
(3)实验时开启气泵,先将气垫导轨调至水平,然后通过细线将滑块与托盘相连。将滑块从图甲所示的位置由静止释放,读出遮光条通过光电门的挡光时间∆t,则遮光条通过光电门时,速度大小为________(用d、∆t表示)。
(4)已知刚释放时遮光条到光电门的距离为l(l>>d),当地的重力加速度为g。在滑块从静止释放到运动至光电门的过程中,在误差允许范围内,关系式________成立,可验证机械能守恒定律(用题中给出的字母表示)。
【答案】(1)不需要 (2)3.60
(3)
(4)
【解析】
【小问1详解】
本实验中应保持气垫导轨水平放置,所以只要绳拉力不等于零,滑块将向左加速运动,所以不需要满足M>m。
【小问2详解】
游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和,所以
【小问3详解】
遮光条通过光电门的速度大小为
【小问4详解】
若系统机械能守恒,则
所以
15. 如图所示,一辆小轿车以15m/s的速度从匝道驶入限速为90km/h的行车道,此时前方一辆大货车保持17m/s速度匀速行驶。某时刻轿车司机踩油门超车,以恒定加速度a1加速,达到限速后保持匀速,在的时间内行驶x=175m。此时发现无超车条件,立即以大小为a2的加速度刹车做匀减速运动,减速2s后恰好与货车速度相等。已知轿车开始加速时与货车相距,求:
(1)轿车加速过程的加速度大小和减速过程的加速度大小;
(2)轿车与货车的最近距离。
【答案】(1),
(2)
【解析】
【小问1详解】
已知限速为,轿车加速运动时间为
加速运动的位移大小为
由题意可得
其中,,联立解得
轿车以大小为的加速度刹车做匀减速运动,减速2s后恰好与货车速度相等,则有
解得
【小问2详解】
当轿车减速到与货车共速时,轿车与货车的距离最近,轿车通过的总位移大小为
货车通过的总位移大小为
则轿车与货车的最近距离为
16. 在空旷的沙滩上投飞镖时,将飞镖从距离地面h=1.8m的高度以的初速度斜向上投出,飞镖插入地面时与水平地面的夹角,重力加速度g取,。不计空气阻力,求:
(1)飞镖落地时的速度大小和在空中的运动时间;
(2)飞镖距地面的最大高度和抛出点到落地点之间的水平距离。
【答案】(1)10m/s,
(2)3.2m,
【解析】
【小问1详解】
根据机械能守恒定律可得
解得
落地时水平速度大小为
竖直速度大小为
所以飞镖抛出时竖直速度大小为
运动过程中,竖直方向有
解得
【小问2详解】
当飞镖运动到最高点时有
所以飞镖距地面的最大高度为
抛出点到落地点之间的水平距离为
17. 如图所示,质量不计的硬直杆可以绕光滑转轴O在竖直面内自由转动,杆两端分别固定质量的小球A和质量的小球B。已知小球A到O点的距离为2m,小球B到O点的距离为1m。现将杆从水平位置由静止释放,在杆转动到竖直位置时,小球A脱离杆水平飞出,恰能从a点无碰撞地进入与杆在同一竖直平面内的光滑圆弧轨道abc,到达圆弧轨道上c点之前的d点(图中未画出)脱离轨道。已知b为圆弧轨道的最低点,c为圆弧轨道的最高点,O′为圆弧轨道的圆心,aO′与竖直方向的夹角α=60°,不计空气阻力,取g=10m/s2。
(1)杆转到竖直位置时,求杆对小球B的作用力;
(2)杆从水平位置转到竖直位置的过程中,求杆对小球A做的功;
(3)若dO′与竖直方向的夹角用θ表示,写出cosθ与圆弧轨道半径R的关系式,并判断R的取值范围。
【答案】(1)60N,方向竖直向上
(2)30J (3),
【解析】
【小问1详解】
杆从水平位置由静止释放转动到竖直位置的过程,根据系统机械能守恒定律有
由于两球具有相同的角速度,则
代入数据解得,
对小球B,根据牛顿第二定律有
解得,方向竖直向上;
【小问2详解】
杆从水平位置转到竖直位置的过程中,对小球A,根据动能定理可得
解得
【小问3详解】
小球A脱离杆水平飞出,做平抛运动,到达a点时有
小球到达圆弧轨道上c点之前的d点脱离轨道,则
脱离轨道时有
联立解得
当小球恰好到达圆心等高处有
解得
当小球恰好到达c点有
小球在c点,根据牛顿第二定律有
解得
所以要使得小球脱离轨道,则R的取值范围为。
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2023级高三上学期校际联合考试
物理
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
4.本试卷共8页,满分100分,考试时间90分钟。
一、单项选择题:本题包括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. 判断下列图片的描述,正确的是( )
A. 甲图中荡秋千的小朋友在最低点时处于失重状态
B. 乙图中三个形状规则的物体,重心一定在物体的几何中心
C. 丙图中棋子静止在倾斜的磁性棋盘上,质量越大的棋子受到的摩擦力越大
D. 丁图中船匀速前进,船桨对水的推力与水对船桨的推力是一对平衡力
2. t=0时刻,P、Q两物体均从静止开始做直线运动,其中P物体的加速度a随时间t变化的图像如图甲所示,Q物体的速度v随时间t变化的图像如图乙所示,下列判断正确的是( )
A. P物体做往返运动
B. P物体在0~4s的时间内,第2s末的速度最大
C. Q物体在1~2s内和2~3s内,加速度方向相反
D. Q物体在0~6s的时间内,平均速度为零
3. 如图所示,a、b两卫星的轨道在同一平面内,卫星a、b沿逆时针方向运动的轨道分别为圆和椭圆,椭圆的半长轴等于圆的半径,P、Q为椭圆轨道上的近地点和远地点,C、D为两个轨道的交点。下列说法中正确的是( )
A. 两卫星在C点处的加速度相同
B. 两卫星在C点处的速度相同
C. 卫星b在P点的速度小于卫星a的速度
D. 若两卫星在C点相遇(不相撞),则再次相遇一定在D点
4. 如图所示,一条小河的水流方向平行于河岸,水流速度大小为2m/s,甲、乙两船相对静水的速度均为1m/s。已知甲船以最小的位移渡河,乙船以最短的时间渡河。则甲、乙两船( )
A. 渡河的时间之比为 B. 渡河的时间之比为
C. 渡河的位移之比为 D. 渡河的位移之比为
5. t=0时,质量为m的汽车由静止开始启动并沿平直路面行驶,发动机的输出功率恒为P,受到的阻力大小一定,汽车能够达到的最大速度为v。已知t=t0时汽车的速度为,下列判断正确的是( )
A. t=t0时,汽车的加速度大小为 B. 0~t0的时间内,汽车的位移大小为
C. t=2t0时,汽车的速度大小为v D. t0~2t0的时间内,汽车的位移大小为
6. 如图所示,水平横杆右端套一圆环A,左端固定一定滑轮,轻绳的一端连接圆环A,另一端绕过动滑轮和定滑轮连接物体B,动滑轮上挂着物体C。平衡时两滑轮间的轻绳与竖直方向的夹角为60°,圆环A恰好未滑动。已知圆环A的质量为m,物体C的质量为2m,重力加速度为g,不计滑轮质量和滑轮的摩擦,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法中正确的是( )
A. 物体B的质量小于2m
B. 绳对定滑轮的作用力大小等于
C. 圆环A与横杆间的动摩擦因数为
D. 若给圆环A施加竖直向下的作用力,圆环A受到的摩擦力增大
7. 如图所示,工人甲在高处通过定滑轮控制绳子A,工人乙站在水平地面上拉住绳子B。工人乙前进时缓慢收绳,货物Q缓慢竖直下落,绳子B与竖直方向的夹角保持不变。不计滑轮与绳子之间的摩擦,忽略绳子质量,则( )
A. 绳子A上的拉力不断变大
B. 绳子B上的拉力先变小后变大
C. 地面对工人乙的摩擦力先变大后变小
D. 地面对工人乙的支持力不断增大
8. 如图所示,一质量为2kg的足够长木板c置于水平面上,质量均为1kg的滑块a、b置于c上,b位于a右方某处。a与c之间的动摩擦因数为0.2,b与c之间、c与地面之间的动摩擦因数均为0.1,若给c施加一水平向右的恒力F,从开始施加恒力到a、b第一次相遇时间为t。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2。当F=10N时,t=ls。下列判断正确的是( )
A. 初始时a、b之间的距离为0.5m B. 若F=8N,则
C. 若F=11N,则 D. F越大,t越小
二、多项选择题:本题包括4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9. 如图所示,水流以速度v从枪口喷出,形成截面积为S的水柱,垂直射到石板上时速度在短时间内变为0,已知水的密度为ρ,忽略水喷出后的发散效应,下列说法正确的是( )
A. 单位时间内从枪口喷出的水的质量为ρSv
B. 单位时间内从枪口喷出的水的质量为ρv
C. 水流对石板的压强大小为ρv2
D. 水流对石板的压强大小为ρv3
10. 如图所示,在半径为R的水平圆盘边缘处放置两个可视为质点的滑块a和b。其中a与圆盘之间的动摩擦因数为,b与圆盘之间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现使圆盘绕过圆心O的竖直轴缓慢加速转动。小滑块a和b抛出时的速度方向相同,落地后立即静止。已知圆盘到地面的高度为R,重力加速度大小为g,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 滑块a抛出时的速度大小为
B. 滑块b抛出时的速度大小为
C. 滑块a、b落地点之间的距离为
D. 滑块b的落地点到圆心O的距离为
11. 如图所示,在x>0和x<0的区域内存在两种不同的介质。位于坐标原点的波源形成了沿x轴正向和负向传播的甲、乙两列简谐横波,x>0的区域中波速为1m/s。t=0时的波形图如图所示,此时波源的位移,甲、乙两列波分别传播到了M、N两点,,。已知波源的振幅为4cm,下列说法正确的是( )
A. 甲波的周期为6s
B. 波源的起振方向沿y轴的正方向
C. 波源的振动方程为
D. 0~14s内,位于处的质点P通过的路程为12cm
12. 如图所示,倾角的固定斜面顶端固定一劲度系数为k的轻质弹簧,弹簧处于原长时下端位于O点。质量为m的滑块Q(视为质点)与斜面间的动摩擦因数,过程Ⅰ:Q以速度从斜面底端P点沿斜面向上运动恰好能滑至O点;过程Ⅱ:将Q连接在弹簧的下端并拉至P点由静止释放,Q通过M点(图中未画出)时速度最大,过O点后能继续上滑。弹簧始终在弹性限度内,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,忽略空气阻力,重力加速度为g。(弹簧的弹性势能可以表示为,k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量)( )
A. P、M两点之间的距离为
B. Q在从P点单向运动到O点的过程中,系统损失的机械能为
C. 过程Ⅱ中,Q从P点沿斜面向上运动的最大位移为
D. 连接在弹簧下端的Q无论从斜面上何处释放,最终一定静止在M点
三、非选择题:本题包括6小题,共60分。
13. 小明同学探究两个互成角度的力的合成规律,实验步骤如下:
①如图甲(a),轻质小圆环拴在橡皮条的一端,另一端固定,橡皮条的长度为GE。
②用两个弹簧测力计共同拉动小圆环,使小圆环处于O点,如图甲(b)。标记O点位置,并记录F1、F2的大小和方向。
③撤去两个弹簧测力计,改用一个弹簧测力计单独拉动小圆环,如图甲(c),仍使它处于O点,记录F的大小和方向。
④由纸上O点出发,用力的图示法画出拉力F1、F2和F,如图丙(标度未画出)。
回答下列问题:
(1)力F单独作用,与F1、F2共同作用的效果是一样的,都能使小圆环静止在同一位置,这里体现的物理方法是( )
A. 类比法 B. 控制变量法 C. 等效法 D. 逆向思维法
(2)某次弹簧测力计的读数如图乙所示,读数为________N。
(3)作出F1、F2的合力F3________,并比较F和F3,得出两个互成角度的力的合成规律_______。
14. 某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。遮光条和滑块的总质量为M,托盘和砝码的总质量为m。
(1)实验中________满足M>m(选填“需要”或“不需要”)。
(2)用游标卡尺测量遮光条的宽度d,如图乙所示,则d=________mm。
(3)实验时开启气泵,先将气垫导轨调至水平,然后通过细线将滑块与托盘相连。将滑块从图甲所示的位置由静止释放,读出遮光条通过光电门的挡光时间∆t,则遮光条通过光电门时,速度大小为________(用d、∆t表示)。
(4)已知刚释放时遮光条到光电门的距离为l(l>>d),当地的重力加速度为g。在滑块从静止释放到运动至光电门的过程中,在误差允许范围内,关系式________成立,可验证机械能守恒定律(用题中给出的字母表示)。
15. 如图所示,一辆小轿车以15m/s的速度从匝道驶入限速为90km/h的行车道,此时前方一辆大货车保持17m/s速度匀速行驶。某时刻轿车司机踩油门超车,以恒定加速度a1加速,达到限速后保持匀速,在的时间内行驶x=175m。此时发现无超车条件,立即以大小为a2的加速度刹车做匀减速运动,减速2s后恰好与货车速度相等。已知轿车开始加速时与货车相距,求:
(1)轿车加速过程的加速度大小和减速过程的加速度大小;
(2)轿车与货车的最近距离。
16. 在空旷的沙滩上投飞镖时,将飞镖从距离地面h=1.8m的高度以的初速度斜向上投出,飞镖插入地面时与水平地面的夹角,重力加速度g取,。不计空气阻力,求:
(1)飞镖落地时的速度大小和在空中的运动时间;
(2)飞镖距地面的最大高度和抛出点到落地点之间的水平距离。
17. 如图所示,质量不计的硬直杆可以绕光滑转轴O在竖直面内自由转动,杆两端分别固定质量的小球A和质量的小球B。已知小球A到O点的距离为2m,小球B到O点的距离为1m。现将杆从水平位置由静止释放,在杆转动到竖直位置时,小球A脱离杆水平飞出,恰能从a点无碰撞地进入与杆在同一竖直平面内的光滑圆弧轨道abc,到达圆弧轨道上c点之前的d点(图中未画出)脱离轨道。已知b为圆弧轨道的最低点,c为圆弧轨道的最高点,O′为圆弧轨道的圆心,aO′与竖直方向的夹角α=60°,不计空气阻力,取g=10m/s2。
(1)杆转到竖直位置时,求杆对小球B的作用力;
(2)杆从水平位置转到竖直位置的过程中,求杆对小球A做的功;
(3)若dO′与竖直方向的夹角用θ表示,写出cosθ与圆弧轨道半径R的关系式,并判断R的取值范围。
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