内容正文:
高三上学期第一次质量检测(物理试题)
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。
1. 下列说法中正确的是( )
A. 物理学的发展中建立了许多的物理方法:其中质点、位移、点电荷都是理想化模型法
B. 牛顿第一定律、牛顿第二定律都可以通过实验来验证
C. 单位m、kg、s、N是一组属于国际单位制的基本单位
D. 伽利略在研究自由落体规律时假设小球下落的速度和所用的时间成正比,由于当时速度的测量很困难,于是伽利略通过研究“位移”和时间的关系验证了他的假设。主要用到的科学研究方法是转换法
【答案】D
【解析】
【详解】A.质点、点电荷是理想模型,位移不是,故A错误;
B.牛顿第二定律可以通过实验来验证,牛顿第一定律无法用实验验证,故B错误;
C.单位m、kg、s是一组属于国际单位制的基本单位,N不是基本单位,故C错误;
D.伽利略通过研究位移和时间的关系验证了速度和时间成正比的假设,这个科学研究方法是转换法,故D正确。
故选D。
2. 下列关于生活中的圆周运动实例分析,其中说法正确的是( )
A. 甲图中汽车通过拱桥的最高点时处于超重状态
B. 乙图中洗衣机里衣物随着滚筒做匀速圆周运动时,衣物运动到最低点时脱水效果最好
C. 丙图中铁路的转弯处,外轨比内轨高是为了减小轮缘与外轨的侧向压力
D. 丁图中同一小球在光滑固定的圆锥筒内、位置先后做匀速圆周运动,在、两位置小球角速度大小相等
【答案】BC
【解析】
【详解】A.汽车通过拱形桥的最高点时,加速度方向竖直向下,处于失重状态,故A错误;
B.根据牛顿第二定律,在最低点
在最高点有
在最低点支持力更大,可知衣物运动到最低点B点时脱水效果更好,故B正确;
C.火车转弯时,由外轨的侧压力提供向心力,为了保护铁轨,减小外轨所受的侧压力,往往使外轨略高于内轨,这样也防止了火车向外脱轨,故C正确;
D.设筒壁与竖直方向夹角为,对小球有
解得
由于小球在A、B两点做圆周运动的r不同,故角速度不同,故D错误。
故选BC。
3. 在高速公路上,甲、乙两汽车在同一条平直的车道上行驶,甲车在前、乙车在后。t=0时刻,发现前方有事故,两车同时开始刹车,两车刹车后的v-t图像如图所示,下列说法正确的是( )
A. 甲车的加速度小于乙车的加速度
B. 若t=10s时两车未发生碰撞,则此时两车相距最远
C. 为避免两车发生碰撞,开始刹车时两车之间的距离至少为25m
D. 为避免两车发生碰撞,开始刹车时两车之间的距离至少为50m
【答案】AD
【解析】
【详解】A.在v-t图像中,斜率绝对值表示加速度大小,由图像可知甲车的加速度小于乙车的加速度,选项A正确;
B.由于甲车在前,若未发生碰撞,在t=10 s之前,乙车速度大于甲车速度,两车距离逐渐靠近,在t=10 s之后,乙车速度小于甲车速度,两车距离逐渐增大,因此t=10 s时,两车相距最近,B错误;
CD.由图像可知,在t=10 s时,两车速度相等,大小为,若此时两车未相撞,则以后不可能相撞,在0~10s这段时间内,甲车的位移
乙车的位移
因此,为避免两车发生碰撞,开始刹车时两车之间的距离至少为
C错误,D正确。
故选AD。
4. 如图所示,两个半圆柱A、B紧靠着静置于水平地面上,其上有一光滑圆柱C,三者半径均为R。C的质量为m,A、B的质量都为,与地面的动摩擦因数均为。现用水平向右的力拉A,使A向右缓慢移动直至C降到地面,B一直保持静止,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。则从A开始移动直至C降到地面的过程中( )
A. A受到地面的摩擦力大小变大
B. A受到地面的摩擦力大小一直增大
C. A克服摩擦力做功为
D. A克服摩擦力做功为
【答案】D
【解析】
【详解】AB.现用水平向右的力拉A,使A向右缓慢移动直至C降到地面,根据对称性可知A和B受到地面的支持力大小相等,整个过程中将ABC看成整体,A受到地面的支持力为
则A受到地面的摩擦力大小为
摩擦力大小保持不变,故AB错误:
CD.初末状态图如图所示
由几何关系知A的位移为
所以摩擦力做功的大小为,故C错误,D正确。
故选D。
5. 新型冠状病毒引发的肺炎疫情牵动着亿万国人的心,一方有难,八方支援,当武汉各种物品告急时,全国人民纷纷慷慨解囊,捐款捐物,支援武汉。1月28日下午,山东寿光首批援助武汉的350多吨20余种新鲜优质蔬菜装载完毕,如图甲所示,满载蔬菜的大卡车沿一段平直公路缓缓驶出,其速度v随位移x的变化关系如图乙所示。则卡车( )
A. 做匀加速直线运动 B. 相同时间内速度变化量相同
C. 相同时间内速度变化量越来越大 D. 相同位移内所受合外力做功相同
【答案】C
【解析】
【详解】ABC.因为
可知v-x图线的斜率表示,汽车的速度增大,则加速度a增大,做加速度增大的加速运动,根据
可知,相同时间内速度变化量越来越大,选项AB错误,C正确;
D.由图可知,相同位移内速度的增加量相同,根据
则相同位移内所受合外力做功越来越大,选项D错误。
故选C。
6. 北斗三号卫星导航系统由多种轨道卫星组成,如图所示,A为地球静止同步轨道卫星,B为中圆地球轨道卫星,A、B两卫星均绕地球做匀速圆周运动。已知地球半径为R,A卫星的轨道半径为kR,运行周期为T,B卫星的周期为。下列说法正确的是( )
A. A卫星的线速度大小为
B. B卫星的向心加速度大小为
C. 地球表面赤道处的重力加速度大小为
D. 某时刻A、B两卫星相距最近,再经,两卫星间距离为
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据
解得,A错误;
B.根据
解得
根据B卫星的周期可知
解得
所以B卫星的向心加速度,B错误;
C.根据公式,C错误;
D.因为A、B两卫星的周期差为,所以从相距最近到经过时相距最远,则距离为,D正确。
故选D。
7. 一辆玩具赛车在水平直线跑道上由静止开始以10kW的恒定功率加速前进,赛车瞬时速度的倒数和瞬时加速度a的关系如图所示,已知赛车在跑道上所受到的阻力不变,赛车到达终点前已达到最大速度。下列说法中正确的是( )
A. 赛车做加速度逐渐增大的加速直线运动
B. 赛车的质量为25kg
C. 赛车所受阻力大小为500N
D. 赛车速度大小为5m/s时,加速度大小为50m/s2
【答案】BC
【解析】
【详解】由牛顿第二定律有
可知随着速度的增大,则赛车做加速度逐渐减小的加速直线运动,由上述公式整理得
可知图像的斜率恒定为,与纵轴的截距为,结合图像可得
,
解得
m=25kg,f=500N
代入v=5m/s,解得
a=60m/s2
故选BC。
8. 如图所示,质量m=1kg的物块(可视为质点)以v1=10 m/s的初速度从粗糙斜面上的P点沿斜面向上运动到达最高点后,又沿原路返回,其速率随时间变化的图象如图乙所示.已知斜面固定且足够长,且不计空气阻力,取g=10m/s2,下列说法中正确的是 ( )
A. 物块所受的重力与摩擦力之比为3∶2
B. 在t=1 s到t=6s的时间内物块所受重力的平均功率为50 W
C. 在t=6s时物体克服摩擦力做功的功率为20 W
D. 在t=0到t=1s时间内机械能的变化量大小与t=1s到t=6s时间内机械能变化量大小之比为1∶5
【答案】D
【解析】
【详解】A.设斜面倾角为θ,根据速度-时间图象的斜率表示加速度得:上滑过程:
下滑过程:
根据牛顿第二定律得:
带入数据解得:
故A错误;
B.根据速度-时间图象与坐标轴围成的面积表示位移得:1-6s内的位移
x=×5×10=25m
则t=1s到t=6s的时间内物块所受重力的平均功率
故B错误;
C.摩擦力
则t=6s时物体克服摩擦力做功的功率
P=fv=4×10=40W
故C错误;
D.在t=0到t=1s时间内机械能的变化量大小△E1=fx1,t=1s到t=6s时间内机械能变化量大小
△E2=fx2
则
故D正确.
故选D.
【名师点睛】本题是速度-时间图象,牛顿第二定律,机械能,功和功率的综合应用,要灵活运用功的计算式,灵活应用公式求解,题目综合性太强,需要熟练掌握这四块知识才能解决.
二、多项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9. 橡皮筋具有与弹簧类似的性质,如图所示,一条质量不计的橡皮筋竖直悬挂,劲度系数k=100N/m,橡皮筋上端安装有拉力传感器。当下端悬挂一个钩码,静止时拉力传感器读数为10N,现将一个完全相同的钩码挂在第一个钩码的下方,无初速释放,取g=10m/s2,橡皮筋始终处在弹性限度内,则( )
A. 释放瞬间,拉力传感器的读数仍为10N B. 释放瞬间,钩码间的弹力大小是10N
C. 拉力传感器的读数恒为20N D. 钩码运动速度最大时下降的高度为10cm
【答案】AD
【解析】
【详解】AC.悬挂第二钩码释放瞬间,橡皮筋的长度还没变化,由胡克定律知,橡皮筋的拉力大小不变,拉力传感器的读数仍为10N,A正确,C错误;
B.悬挂一个钩码静止时二力平衡,由平衡条件得
F=mg
得钩码的质量
悬挂第二个钩码的瞬间,橡皮筋的弹力不变,两个钩码具有相同的加速度,取钩码为整体,由牛顿第二定律得
2ma=2mg−F
解得
a=5m/s2
取第二个钩码为研究对象,由牛顿第二定律得
ma =mg−F1
F1=5N
B错误;
D.设悬挂一个钩码稳定时橡皮筋的伸长量是x1,则有
kx1=G
悬挂第二个钩码后,当钩码运动速度最大时,钩码受力平衡,设此时又伸长x2,则有
k(x1+x2)=2G
代入数据可得
x2=10cm
D正确。
故选AD。
10. 如图所示,原长为L的轻弹簧一端固定在O点,另一端与质量为m的小球相连,小球穿在倾斜的光滑固定杆上,杆与水平面之间的夹角为α,小球在A点时弹簧水平且处于原长,OB垂直于杆,C点是杆上一点且A、C关于B点对称。将小球从A由静止释放,到达D点时速度为零,OD沿竖直方向,弹簧始终在弹性限度内。则( )
A. 下滑过程中小球经过A、B、C三点的加速度相同
B. 下滑过程中,小球在C点的动能最大
C. 小球在C点的动能为mgLsin2α
D. 从B运动到D的过程中,重力势能与弹性势能之和增大
【答案】AC
【解析】
【详解】A.在A点时,因弹簧处于原长,则小球的加速度为gsinθ;在B点时,弹簧处于压缩状态,且弹力方向垂直于斜杆,可知小球的加速度也为gsinθ;在C点时,因弹簧也处于原长,则小球的加速度为gsinθ,即下滑过程中小球经过A、B、C三点的加速度相同,选项A正确;
B.下滑过程中,小球在CD中间某位置合力为零,可知此时的动能最大,即C点的动能不是最大,选项B错误;
C.从A到C由动能定理
即小球在C点的动能为mgLsin2α,选项C正确;
D.因小球下滑过程中,重力势能、动能和弹性势能之和守恒,则从B运动到D的过程中,动能先增加后减小,则重力势能与弹性势能之和先减小后增大,选项D错误。
故选AC。
11. 一个半径为R=0.5m的光滑圆形轨道固定在竖直平面内,以其最高点O为原点建立平面直角坐标系xOy,其中x轴沿水平方向,y轴正方向竖直向下,如图所示。在轨道内侧从O点将一个质量为m=0.1kg的小球,分别以v1=1m/s和v2=4m/s的初速度水平抛出。重力加速度g=10m/s2,下列说法正确的是( )
A. 小球以v1抛出,会经过一段圆周运动后离开轨道做抛体运动
B. 小球以v1抛出,会从O点即做平抛运动,经0.4s击中圆形轨道
C. 小球以v2抛出,运动过程中的最大速度为6m/s
D. 小球以v2抛出,运动过程中与轨道间的最大弹力为7.2N
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.在最高点重力恰好提供向心力
解得
因,无法进行圆周运动,只能做平抛运动,水平方向有
竖直方向有
根据几何关系
解得
故A错误,B正确;
CD.小球以 抛出,速度大于,小球做圆周运动,到达最低点速度最大,由动能定理可得
解得
根据牛顿第二定律
解得最大弹力为
故C正确,D错误。
故选BC。
12. 如图甲所示,绷紧的水平传送带始终以恒定速率运行,初速度大小为的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带。若从小物块滑上传送带开始计时,小物块在传送带上运动的图象(以地面为参考系)如图乙所示。已知,物块和传送带间的动摩擦因数为,物块的质量为m。则( )
A. 时刻,小物块离A处的距离最大
B. 时间内,小物块的加速度方一直向右
C. 时间内,物块在传送带上留下的划痕为
D. 时间内,因摩擦产生的热量为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.初速度大小为的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带,小物块在传送带上运动的图象可知,时刻,小物块离A处的距离达到最大,故A错误;
B.时间内,小物块受到的摩擦力方向一直向右,所以小物块的加速度方向一直向右,故B正确;
CD.时间内:物体相对地面向左的位移
传送带向右的位移
物体相对传送带的位移
时间内,物体相对地面向右的位移
传送带向右的位移
物体相对传送带的位移
时间内:物块在传送带上留下的划痕为
因此摩擦产生的热量,故C错误,D正确。
故选BD。
三、非选择题:本题共6小题,共60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。
【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的关系,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
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. 2022年2月,苏翊鸣在单板滑雪男子大跳台比赛中夺得冠军,成为冬奥会历史上最年轻的单板大跳台冠军。现将比赛中的某段过程简化成如图所示的小球(可视为质点)的运动,小球从倾角为的斜面顶端O点以飞出,已知,且与斜面夹角为。图中虚线OAB为小球在空中的运动轨迹,且A为轨迹上离斜面最远的点,B为小球在斜面上的落点,C是过A作竖直线与斜面的交点,不计空气阻力,已知,,重力加速度取。求:
(1)小球落至斜面上B点时的速度大小;
(2)A、C两点间距离x。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)垂直斜面方向上做类竖直上抛运动
解得
小球落至B点的时间
小球落至B点时,垂直于斜面的速度大小
平行于斜面的速度大小
(2)A点离斜面的垂直高度
A、C两点间距离
17. 如图所示,半径为R=3m的光滑半圆轨道ABC与倾角θ=37°的粗糙斜面轨道DC相切于C,圆轨道的直径AC与斜面垂直。A点左侧有一光滑平台,平台与A点的高度差h=0.9m,平台上一弹簧水平放置,左端固定,右端与质量为m=0.5kg的小滑块P接触但不连接。推动P压缩弹簧至某一位置后释放,P刚好从半圆轨道的A点切入半圆轨道内侧,之后经半圆轨道沿斜面刚好滑到与A点等高的斜面轨道上D点,重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,不计空气阻力。求:
(1)弹簧的最大弹性势能;
(2)小滑块与斜面间的摩擦因数;
(3)小滑块经过半圆轨道最低点B时,对轨道的压力的最小值。
【答案】(1)8J;(2);(3)7N
【解析】
【详解】(1)小滑块离开平台做平抛运动,设此时速度为v0,则弹簧的最大弹性势能
小滑块到达A点时,速度与水平方向的夹角为θ
设竖直方向的速度为vy,则有
由几何关系得
联立解得
(2)小滑块从释放至到达D点,由能量守恒定律得
解得
(3)经判断可知滑块最终将在C点及与C点等高点之间的圆轨道上往复运动,这种情况下滑块经过B点的速度最小,对B点压力最小
设滑块经过B点的最小速度为v2,由机械能守恒定律得
在B点,由牛顿第二定律得
解得
由牛顿第三定律知,小滑块在B点对轨道压力的最小值为7N。
18. 如图所示,质量为m1=2kg的小铁块(大小不计),放在长为L=2.5m的长木板左端,木板质量为m2=1kg,木板放在水平地面上,对小铁块施加水平向右的拉力F,已知铁块与木板间的摩擦因数为μ1=0.2,木板与地面间的摩擦因数为μ2=0.1,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)为把小铁块从右端拉离木板,对小铁块施加的水平向右的拉力F应满足的条件;
(2)若拉力F大小为8N,作用t=2s后撤去拉力,撤去拉力时铁块和木板的速度大小v1和v2分别多大;
(3)在(2)的情况下,木板运动的最大速度。
【答案】(1)F>6N;(2)4m/s;2m/s;(3)m/s
【解析】
【详解】(1)小铁块与木板相对滑动时,其间摩擦力达到最大静摩擦力,此时木板达到运动的最大加速度a,对木板:
μ1m1g-μ2(m1+m2)g=m2a
对整体
F-μ2(m1+m2)g=(m1+m2)a
解得
F=6N
故F>6N
(2)当F=8N时板的加速度大小为a=1m/s2
此时铁块加速度为ak1
F-μ1m1g=m1ak1
解得
ak1=2m/s2
铁块速度
v1=ak1t=4m/s
木板速度
v2=at=2m/s
(3)在2s时间内板对地位移为
在此时间内块对地位移为
相对滑动位移
△x1=xk1-xB1=2m
撤去F后达到共速前铁块加速度大小为ak2
μ1m1g=m1ak2
ak2=2m/s2
板的加速度为
a=1m/s2
设经时间t1铁块与板达到共同速度
v1-ak2t1=v2+at1
解得
此时间内两者相对滑动距离为
解得
故铁块未达到共速就滑离木板
设经时间t2滑离木板
解得
t2=s
或t2=1s(舍去)
滑离时木板速度最大,最大速度为
vBm=v2+at2
解得
vBm=m/s
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高三上学期第一次质量检测(物理试题)
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。
1. 下列说法中正确的是( )
A. 物理学的发展中建立了许多的物理方法:其中质点、位移、点电荷都是理想化模型法
B. 牛顿第一定律、牛顿第二定律都可以通过实验来验证
C. 单位m、kg、s、N是一组属于国际单位制的基本单位
D. 伽利略在研究自由落体规律时假设小球下落的速度和所用的时间成正比,由于当时速度的测量很困难,于是伽利略通过研究“位移”和时间的关系验证了他的假设。主要用到的科学研究方法是转换法
2. 下列关于生活中的圆周运动实例分析,其中说法正确的是( )
A. 甲图中汽车通过拱桥的最高点时处于超重状态
B. 乙图中洗衣机里衣物随着滚筒做匀速圆周运动时,衣物运动到最低点时脱水效果最好
C. 丙图中铁路的转弯处,外轨比内轨高是为了减小轮缘与外轨的侧向压力
D. 丁图中同一小球在光滑固定的圆锥筒内、位置先后做匀速圆周运动,在、两位置小球角速度大小相等
3. 在高速公路上,甲、乙两汽车在同一条平直的车道上行驶,甲车在前、乙车在后。t=0时刻,发现前方有事故,两车同时开始刹车,两车刹车后的v-t图像如图所示,下列说法正确的是( )
A. 甲车的加速度小于乙车的加速度
B. 若t=10s时两车未发生碰撞,则此时两车相距最远
C. 为避免两车发生碰撞,开始刹车时两车之间的距离至少为25m
D. 为避免两车发生碰撞,开始刹车时两车之间的距离至少为50m
4. 如图所示,两个半圆柱A、B紧靠着静置于水平地面上,其上有一光滑圆柱C,三者半径均为R。C的质量为m,A、B的质量都为,与地面的动摩擦因数均为。现用水平向右的力拉A,使A向右缓慢移动直至C降到地面,B一直保持静止,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。则从A开始移动直至C降到地面的过程中( )
A. A受到地面的摩擦力大小变大
B. A受到地面的摩擦力大小一直增大
C. A克服摩擦力做功为
D. A克服摩擦力做功为
5. 新型冠状病毒引发的肺炎疫情牵动着亿万国人的心,一方有难,八方支援,当武汉各种物品告急时,全国人民纷纷慷慨解囊,捐款捐物,支援武汉。1月28日下午,山东寿光首批援助武汉的350多吨20余种新鲜优质蔬菜装载完毕,如图甲所示,满载蔬菜的大卡车沿一段平直公路缓缓驶出,其速度v随位移x的变化关系如图乙所示。则卡车( )
A. 做匀加速直线运动 B. 相同时间内速度变化量相同
C. 相同时间内速度变化量越来越大 D. 相同位移内所受合外力做功相同
6. 北斗三号卫星导航系统由多种轨道卫星组成,如图所示,A为地球静止同步轨道卫星,B为中圆地球轨道卫星,A、B两卫星均绕地球做匀速圆周运动。已知地球半径为R,A卫星的轨道半径为kR,运行周期为T,B卫星的周期为。下列说法正确的是( )
A. A卫星的线速度大小为
B. B卫星的向心加速度大小为
C. 地球表面赤道处的重力加速度大小为
D. 某时刻A、B两卫星相距最近,再经,两卫星间距离为
7. 一辆玩具赛车在水平直线跑道上由静止开始以10kW的恒定功率加速前进,赛车瞬时速度的倒数和瞬时加速度a的关系如图所示,已知赛车在跑道上所受到的阻力不变,赛车到达终点前已达到最大速度。下列说法中正确的是( )
A. 赛车做加速度逐渐增大的加速直线运动
B. 赛车的质量为25kg
C. 赛车所受阻力大小为500N
D. 赛车速度大小为5m/s时,加速度大小为50m/s2
8. 如图所示,质量m=1kg的物块(可视为质点)以v1=10 m/s的初速度从粗糙斜面上的P点沿斜面向上运动到达最高点后,又沿原路返回,其速率随时间变化的图象如图乙所示.已知斜面固定且足够长,且不计空气阻力,取g=10m/s2,下列说法中正确的是 ( )
A. 物块所受的重力与摩擦力之比为3∶2
B. 在t=1 s到t=6s的时间内物块所受重力的平均功率为50 W
C. 在t=6s时物体克服摩擦力做功的功率为20 W
D. 在t=0到t=1s时间内机械能的变化量大小与t=1s到t=6s时间内机械能变化量大小之比为1∶5
二、多项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9. 橡皮筋具有与弹簧类似的性质,如图所示,一条质量不计的橡皮筋竖直悬挂,劲度系数k=100N/m,橡皮筋上端安装有拉力传感器。当下端悬挂一个钩码,静止时拉力传感器读数为10N,现将一个完全相同的钩码挂在第一个钩码的下方,无初速释放,取g=10m/s2,橡皮筋始终处在弹性限度内,则( )
A. 释放瞬间,拉力传感器的读数仍为10N B. 释放瞬间,钩码间的弹力大小是10N
C. 拉力传感器的读数恒为20N D. 钩码运动速度最大时下降的高度为10cm
10. 如图所示,原长为L的轻弹簧一端固定在O点,另一端与质量为m的小球相连,小球穿在倾斜的光滑固定杆上,杆与水平面之间的夹角为α,小球在A点时弹簧水平且处于原长,OB垂直于杆,C点是杆上一点且A、C关于B点对称。将小球从A由静止释放,到达D点时速度为零,OD沿竖直方向,弹簧始终在弹性限度内。则( )
A. 下滑过程中小球经过A、B、C三点的加速度相同
B. 下滑过程中,小球在C点的动能最大
C. 小球在C点的动能为mgLsin2α
D. 从B运动到D的过程中,重力势能与弹性势能之和增大
11. 一个半径为R=0.5m的光滑圆形轨道固定在竖直平面内,以其最高点O为原点建立平面直角坐标系xOy,其中x轴沿水平方向,y轴正方向竖直向下,如图所示。在轨道内侧从O点将一个质量为m=0.1kg的小球,分别以v1=1m/s和v2=4m/s的初速度水平抛出。重力加速度g=10m/s2,下列说法正确的是( )
A. 小球以v1抛出,会经过一段圆周运动后离开轨道做抛体运动
B. 小球以v1抛出,会从O点即做平抛运动,经0.4s击中圆形轨道
C. 小球以v2抛出,运动过程中的最大速度为6m/s
D. 小球以v2抛出,运动过程中与轨道间的最大弹力为7.2N
12. 如图甲所示,绷紧的水平传送带始终以恒定速率运行,初速度大小为的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带。若从小物块滑上传送带开始计时,小物块在传送带上运动的图象(以地面为参考系)如图乙所示。已知,物块和传送带间的动摩擦因数为,物块的质量为m。则( )
A. 时刻,小物块离A处的距离最大
B. 时间内,小物块的加速度方一直向右
C. 时间内,物块在传送带上留下的划痕为
D. 时间内,因摩擦产生的热量为
三、非选择题:本题共6小题,共60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______。
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。
16. 2022年2月,苏翊鸣在单板滑雪男子大跳台比赛中夺得冠军,成为冬奥会历史上最年轻的单板大跳台冠军。现将比赛中的某段过程简化成如图所示的小球(可视为质点)的运动,小球从倾角为的斜面顶端O点以飞出,已知,且与斜面夹角为。图中虚线OAB为小球在空中的运动轨迹,且A为轨迹上离斜面最远的点,B为小球在斜面上的落点,C是过A作竖直线与斜面的交点,不计空气阻力,已知,,重力加速度取。求:
(1)小球落至斜面上B点时的速度大小;
(2)A、C两点间距离x。
17. 如图所示,半径为R=3m的光滑半圆轨道ABC与倾角θ=37°的粗糙斜面轨道DC相切于C,圆轨道的直径AC与斜面垂直。A点左侧有一光滑平台,平台与A点的高度差h=0.9m,平台上一弹簧水平放置,左端固定,右端与质量为m=0.5kg的小滑块P接触但不连接。推动P压缩弹簧至某一位置后释放,P刚好从半圆轨道的A点切入半圆轨道内侧,之后经半圆轨道沿斜面刚好滑到与A点等高的斜面轨道上D点,重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,不计空气阻力。求:
(1)弹簧的最大弹性势能;
(2)小滑块与斜面间的摩擦因数;
(3)小滑块经过半圆轨道最低点B时,对轨道的压力的最小值。
18. 如图所示,质量为m1=2kg的小铁块(大小不计),放在长为L=2.5m的长木板左端,木板质量为m2=1kg,木板放在水平地面上,对小铁块施加水平向右的拉力F,已知铁块与木板间的摩擦因数为μ1=0.2,木板与地面间的摩擦因数为μ2=0.1,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)为把小铁块从右端拉离木板,对小铁块施加的水平向右的拉力F应满足的条件;
(2)若拉力F大小为8N,作用t=2s后撤去拉力,撤去拉力时铁块和木板的速度大小v1和v2分别多大;
(3)在(2)的情况下,木板运动的最大速度。
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