精品解析:云南省昆明市第十四中学2025-2026学年高一上学期期中考试物理试卷
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内容正文:
昆明市第十四中学2025-2026学年上学期期中考试
高一物理
注意事项:
1、答题前,考生在答题卡上务必用黑色墨水签字笔将自己的姓名、班级、考场号、座位号以及考号填写清楚,并用2B铅笔将考号对应的数字涂黑。
2、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。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号,在试卷上作答无效。
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题给出的选项中只有一项符合题目要求)
1. 在物理学的重大发现中科学家们创造了许多物理思想与研究方法,高一上学期同学们学习了理想实验法、控制变量法、极限思想法、建立物理模型法、类比法和科学假说法等等,以下关于所用物理学研究方法的叙述正确的是( )
A. 根据速度定义式,当非常小时,就可以用表示物体在时刻的瞬时速度,这是应用了平均值法
B. 在不需要考虑物体本身的大小和形状时,忽略物体的大小和形状,用质点代替物体的方法,采用了等效替代的思想
C. 伽利略的理想实验是一个纯思维实验,其正确性应接受实践的检验
D. 在推导匀变速直线运动位移公式时,把整个运动过程划分成很多小段,每一小段近似看作匀速直线运动,然后把各小段的位移相加。这里采用了微元法
2. 下列关于重力和弹力的说法正确的是( )
A. 只有静止的物体才受重力
B. 在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,其劲度系数越大
C. 物体的重心不一定在物体上
D. 物体对桌面产生的压力是由于桌面发生形变而产生的
3. 下列各图中所有接触面都是光滑的,P、Q两球之间可能不存在弹力的是( )
A. B.
C. D.
4. 某车正在高速公路上匀速行驶,司机发现前方50m处发生追尾事故,立即采取紧急制动,制动后汽车的位移与时间的关系为。则下列说法中正确的是( )
A. 汽车刹车的加速度大小为3m/s2 B. 刹车5s时的速度大小为6m/s
C. 刹车后5s内汽车的位移为48m D. 刹车后5s内汽车的平均速度为9m/s
5. 一质点在连续的6s内做匀加速直线运动,在第一个2s内位移为12m,最后一个2s内位移为36m,下面说法正确的是( )
A. 质点的加速度大小是1m/s2 B. 质点在第2个2s内的平均速度大小是18m/s
C. 质点第2s末的速度大小是9m/s D. 质点在第1s内的位移大小是6m
6. 如图所示,木板B放在粗糙的水平面上,木块A放在B的上面,A的右端通过一轻弹簧固定在竖直墙上,用水平恒力F1向左拉动B,使其B做匀速运动,此时轻弹簧水平且弹力大小为F2,下面说法正确的是:( )
A. 木块A受到的是静摩擦力,大小等于F2
B. 弹簧弹力F2与水平恒力F1大小相等
C. 木板B受到一个静摩擦力和一个滑动摩擦力
D. 若木板B加速向左运动,则弹簧弹力大小不变仍为F2
7. 有四个物体A、B、C、D从同一地点开始运动,A、B运动的x-t图像如图甲所示,C、D沿同一方向运动的v-t图像如图乙所示。根据图像可知下列判断中正确的是( )
A. 物体A、B均做匀变速直线运动
B. 在0~3s的时间内,物体A、B之间距离逐渐增大
C. t=3s时,物体C、D相遇
D. t=3s时,物体C、D之间距离最小
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题给出的选项中有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分)
8. 2025年十一国庆长假期间,张家界天门山国家森林公园又迎来了一大批游客。游客去往景区必须乘坐索道,天门山索道全长7454米,高度差1277米,共有轿厢98个,单程运行时间约30分钟。沿途风景极其壮观,惊险刺激。对于乘坐索道缆车正在观光的某游客来说,下列说法正确的是( )
A. 以自己为参考系,看到前面的山迎面而来
B. 计算游客乘坐索道缆车的时间时,可以将游客看作质点
C. “7454米”指的是位移
D. “30分钟”指的是时间
9. 如图所示,在桌面上方有三个金属小球a、b、c,它们离桌面的高度h1∶h2∶h3=3∶2∶1,若按先后顺序释放三个小球,a、b、c刚好同时到达桌面,若不计小球受到的空气阻力,则( )
A. 三者到达桌面时速度之比为3∶2∶1
B. 三者运动的时间之比为
C. b与a开始下落的时间差等于c与b开始下落的时间差
D. b与a开始下落的时间差小于c与b开始下落的时间差
10. 利用图像法研究物理量之间的关系是常用的一种数学物理方法。如图,为物体做直线运动时各物理量之间的关系图像,x、v、a、t分别表示物体的位移、速度、加速度和时间。下列说法中正确的是( )
A. 根据甲图可求出物体的加速度大小为
B. 根据乙图可求出物体的加速度大小为
C. 根据丙图可求出物体的加速度大小为
D. 根据丁图可求出物体在前2s内的速度变化量大小为6m/s
三、实验题(本题共3小题,共22分)
11. 如图甲、乙所示的两种打点计时器是高中物理实验中常用的。光电计时器和打点计时器一样,也是一种研究物体运动情况的计时仪器。其结构如图丙所示,分别是光电门的激光发射和接收装置。当一辆带遮光片的小车从a、b间通过时,光电计时器就可以显示遮光片的遮光时间。某同学在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中,做了一个U形遮光板如图丁所示,两个遮光片宽度均为L=5mm,将此U形遮光板装在小车上,让小车做加速度不变的直线运动通过静止的光电门。实验时测得两次遮光时间分别为,,从第一个遮光片遮光到第二个遮光片遮光经过的时间为t=1s。
(1)图乙是___________(选填“电磁”或“电火花”)打点计时器,电源采用的是___________(选填“交流4-6V”或“交流220V”);
(2)第一个遮光片通过光电门的速度大小为___________m/s,小车运动的加速度大小为___________m/s2。
12. 某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动。
(1)实验中必要的措施是 ;
A. 细线必须与长木板平行 B. 先接通电源再释放小车
C. 开始实验时小车距离打点计时器远一些 D. 可以用手拉动小车代替钩码拉动小车
(2)他实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上,得到一条纸带,打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点,图中未画出)。s1=3.59cm,s2=4.41cm,s3=5.19cm,s4=5.97cm,s5=6.78cm,s6=7.64cm。则打点计时器在打B点时小车的速度vB=__________m/s,小车的加速度a=_________m/s2(要求充分利用测量的数据)(结果均保留两位有效数字)。
(3)如果当时电网中交变电流的频率变成51Hz,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值与实际值相比__________。(填“偏大”、“偏小”、“不变”)
13. 某实验小组用如图甲所示的装置来探究弹簧弹力F和弹簧长度L的关系,把弹簧上端固定在铁架台的横杆上,记录弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置,然后在弹簧下端悬挂不同质量的钩码,记录每一次悬挂钩码的质量和弹簧下端的刻度位置,实验中弹簧始终未超过弹簧的弹性限度,通过分析数据得出实验结论。
(1)实验时认为可以用钩码所受重力的大小来代替弹簧弹力的大小,这样做依据的物理规律是______。
(2)以弹簧受到的弹力F为纵轴、弹簧长度L为横轴建立直角坐标系,依据实验数据作出F-L图像,如图乙所示。由图像可知,弹簧自由下垂时的长度L0 = ______cm,弹簧的劲度系数k = ______N/m。(结果均保留2位有效数字)
(3)该小组的同学将该弹簧制成一把弹簧测力计,某次测量时弹簧测力计的指针如图丙所示,弹簧测力计所测力的大小F = ______N。
四、计算题(本题共3小题,共32分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,有数值计算的要注明单位)
14. 有一种圆珠笔,内部有一根小弹簧,如图所示,当笔杆竖直放置时,在圆珠笔尾部的按钮上放一个100g的砝码,砝码静止时,弹簧压缩量为2mm.现将一本质量为900g的书平放在实验桌面上,用该圆珠笔尾部的按钮接触书本,然后水平推书本(如图)。在逐渐增大推力的过程中,当弹簧压缩量为3.8mm时,书本开始运动;而当书恰本匀速时,弹簧的压缩量稳定为3.6mm,g取10m/s2,根据以上数据,试求:
(1)求弹簧的劲度系数;
(2)书本与实验桌面间的最大静摩擦力;
(2)书本与实验桌面间的动摩擦因数。
15. 在一次军事演习中,特种兵进行超低空跳伞演练。直升飞机悬停在离地高度H处,特种兵从机舱中跳下,在竖直方向上做自由落体运动,下落3s后特种兵打开降落伞,随后匀减速下降直至落地,已知特种兵从离机到落地的全过程用时13s,且落地时的速度大小为1m/s,g=10m/s2,求:
(1)特种兵打开降落伞时的速度大小以及到跳伞点的距离;
(2)特种兵打开降落伞后的加速度;
(3)直升飞机悬停的高度H。
16. 一两侧开口且长度为的圆筒A沿着地面滑行,由于摩擦阻力的作用,加速度大小为,方向总与运动方向相反,直到圆筒停在地面上。圆筒滑行方向前方有一堵墙,圆筒撞到墙后会反弹,撞墙后速率变为撞墙前的一半。某时刻该圆筒速度为,右端距离墙壁为,向着墙壁滑动。一无人机B(可视为质点)此时恰在圆筒右侧圆筒口中心以速度与圆筒同向做匀速直线运动。假设无人机可以在圆筒内外自由穿梭不受圆筒影响,无人机相对于圆筒从一侧圆筒口运动到另一侧圆筒口视为穿过一次圆筒。
(1)若圆筒恰好未与墙壁发生碰撞,求此情况的大小;
(2)若,求当圆筒最终停止时,其右侧到墙壁的距离;
(3)若,求无人机B在飞到墙壁前,每次穿过圆筒所经过的时间。
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昆明市第十四中学2025-2026学年上学期期中考试
高一物理
注意事项:
1、答题前,考生在答题卡上务必用黑色墨水签字笔将自己的姓名、班级、考场号、座位号以及考号填写清楚,并用2B铅笔将考号对应的数字涂黑。
2、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。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号,在试卷上作答无效。
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题给出的选项中只有一项符合题目要求)
1. 在物理学的重大发现中科学家们创造了许多物理思想与研究方法,高一上学期同学们学习了理想实验法、控制变量法、极限思想法、建立物理模型法、类比法和科学假说法等等,以下关于所用物理学研究方法的叙述正确的是( )
A. 根据速度定义式,当非常小时,就可以用表示物体在时刻的瞬时速度,这是应用了平均值法
B. 在不需要考虑物体本身的大小和形状时,忽略物体的大小和形状,用质点代替物体的方法,采用了等效替代的思想
C. 伽利略的理想实验是一个纯思维实验,其正确性应接受实践的检验
D. 在推导匀变速直线运动位移公式时,把整个运动过程划分成很多小段,每一小段近似看作匀速直线运动,然后把各小段的位移相加。这里采用了微元法
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据速度定义式,当时间非常小时,就可以用表示时刻的瞬时速度,是应用了极限思想法,A错误;
B.研究问题时,在不需要考虑物体本身的大小和形状时,用质点代替物体的方法,采用了理想模型法的思想,B错误;
C.伽利略理想实验抓住了客观事实的主要因素,忽略了次要因素,从而能够更深刻地揭示了自然规律,C错误;
D.在推导匀变速直线运动位移公式时,将变速运动无限划分后变成了一段一段的匀速运动,即采用了微元法,D正确。
故选D。
2. 下列关于重力和弹力的说法正确的是( )
A. 只有静止的物体才受重力
B. 在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,其劲度系数越大
C. 物体的重心不一定在物体上
D. 物体对桌面产生的压力是由于桌面发生形变而产生的
【答案】C
【解析】
【详解】A.一切物体都受重力的作用,A错误;
B.弹簧的劲度系数由弹簧本身的性质决定,与受力大小无关,B错误;
C.物体的重心不一定在物体上,C正确;
D.物体对桌面的压力是由于物体发生形变而产生的,D错误。
故选C。
3. 下列各图中所有接触面都是光滑的,P、Q两球之间可能不存在弹力的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】A.拿走Q后,P会向右运动,所以存在弹力,故A错误;
B.拿走P后,Q保持原状态不变,所以不存在弹力,故B正确;
C.拿走Q后,P会掉下来,所以存在弹力,故C错误;
D.拿走Q后,P会向右运动,所以存在弹力,故D错误。
故选B。
4. 某车正在高速公路上匀速行驶,司机发现前方50m处发生追尾事故,立即采取紧急制动,制动后汽车的位移与时间的关系为。则下列说法中正确的是( )
A. 汽车刹车的加速度大小为3m/s2 B. 刹车5s时的速度大小为6m/s
C. 刹车后5s内汽车的位移为48m D. 刹车后5s内汽车的平均速度为9m/s
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据题意,由公式
结合汽车的位移与时间的关系
可得
即汽车刹车的加速度大小为,故A错误;
BCD.由公式
可得,汽车从刹车到停止所用时间为4s
可知刹车5s时的速度大小为0,刹车后5s内汽车的位移为
刹车后5s内汽车的平均速度为
故C正确,BD错误。
故选C。
5. 一质点在连续的6s内做匀加速直线运动,在第一个2s内位移为12m,最后一个2s内位移为36m,下面说法正确的是( )
A. 质点的加速度大小是1m/s2 B. 质点在第2个2s内的平均速度大小是18m/s
C. 质点第2s末的速度大小是9m/s D. 质点在第1s内的位移大小是6m
【答案】C
【解析】
【详解】A.设第一个2s内位移、第二个2s内位移、第三个2s内位移分别为x1、x2、x3。由匀变速直线运动的规律得
解得
故A错误;
B.质点在第2个2s内的平均速度大小
故B错误;
C.由匀变速直线运动的推论:中间时刻的速度等于平均速度。所以质点第2s末的速度大小是前4s内的平均速度
故C正确;
D.由匀变速直线运动的推论:中间时刻的速度等于平均速度。以质点第1s末的速度大小是前2s内的平均速度
质点的初速度大小为
质点在第1s末的速度大小
质点在第1s内的位移大小为
故D错误;
故选C。
6. 如图所示,木板B放在粗糙的水平面上,木块A放在B的上面,A的右端通过一轻弹簧固定在竖直墙上,用水平恒力F1向左拉动B,使其B做匀速运动,此时轻弹簧水平且弹力大小为F2,下面说法正确的是:( )
A. 木块A受到的是静摩擦力,大小等于F2
B. 弹簧弹力F2与水平恒力F1大小相等
C. 木板B受到一个静摩擦力和一个滑动摩擦力
D. 若木板B加速向左运动,则弹簧弹力大小不变仍为F2
【答案】D
【解析】
【详解】A.A、B间产生相对滑动,木块A受到的是滑动摩擦力,大小等于F2,故A错误;
B.以AB整体为研究对象,分析受力情况:水平方向受到:水平向左的拉力F1、弹簧水平向右的拉力F2和地面对B水平向右的滑动摩擦力,根据平衡条件得知,弹簧拉力F2小于水平恒力F1,故B错误;
C.木板B受到两个滑动摩擦力,合力大小等于F1,故C错误;
D.若木板B加速向左运动,A受力情况都没有变化,则弹簧弹力大小不变仍为F2,故D正确。
故选D。
7. 有四个物体A、B、C、D从同一地点开始运动,A、B运动的x-t图像如图甲所示,C、D沿同一方向运动的v-t图像如图乙所示。根据图像可知下列判断中正确的是( )
A. 物体A、B均做匀变速直线运动
B. 在0~3s的时间内,物体A、B之间距离逐渐增大
C. t=3s时,物体C、D相遇
D. t=3s时,物体C、D之间距离最小
【答案】B
【解析】
【详解】A.由甲图看出,物体A和B的位移-时间图象都是倾斜的直线,图象的斜率都不变,说明A与B的速度都不变,因此,物体A和B均做匀速直线运动,故A错误;
B.A图线的斜率大于B图线的斜率,则A的速度比B的大,则知在0~3s的时间内,A在B的前方,两者间距逐渐增大,故B正确;
C.图像与坐标轴所围面积表示位移,由图可知,两图线与坐标轴所围面积不等,则t3s时,物体C、D不会相遇,故C错误;
D.由乙图看出0-3s内,D的速度比C的大,C、D是从同一地点沿同一方向开始运动的,所以D在C的前方,两者间距逐渐增大,3s后D的速度比C的小,两者的距离减小,则t3s时,物体C、D之间距离最大,故D错误。
故选B。
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题给出的选项中有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分)
8. 2025年十一国庆长假期间,张家界天门山国家森林公园又迎来了一大批游客。游客去往景区必须乘坐索道,天门山索道全长7454米,高度差1277米,共有轿厢98个,单程运行时间约30分钟。沿途风景极其壮观,惊险刺激。对于乘坐索道缆车正在观光的某游客来说,下列说法正确的是( )
A. 以自己为参考系,看到前面的山迎面而来
B. 计算游客乘坐索道缆车的时间时,可以将游客看作质点
C. “7454米”指的是位移
D. “30分钟”指的是时间
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.乘坐索道缆车正在观光的某游客相对山运动,所以以自己为参考系,他看到前面的山迎面而来,故A正确;
B.计算游客乘坐索道缆车的时间时,可以忽略游客身体的形状大小,所以可以将游客看作质点,故B正确;
C.“7454米”指的是路程,不是位移,故C错误;
D.“30分钟”指的是时间间隔,故D正确。
故选ABD。
9. 如图所示,在桌面上方有三个金属小球a、b、c,它们离桌面的高度h1∶h2∶h3=3∶2∶1,若按先后顺序释放三个小球,a、b、c刚好同时到达桌面,若不计小球受到的空气阻力,则( )
A. 三者到达桌面时速度之比为3∶2∶1
B. 三者运动的时间之比为
C. b与a开始下落的时间差等于c与b开始下落的时间差
D. b与a开始下落的时间差小于c与b开始下落的时间差
【答案】BD
【解析】
【详解】A.设h3=h,则h1=3h、h2=2h;由v2=2gh,得得到达桌面时的速度之比,故A错误;
B.由得三者运动时间之比为,故B正确;
CD.b与a开始下落时间差为.
c与b开始下落时间差为
所以b与a开始下落的时间差小于c与b开始下落的时间差,故C错误,D正确。
故选BD。
10. 利用图像法研究物理量之间的关系是常用的一种数学物理方法。如图,为物体做直线运动时各物理量之间的关系图像,x、v、a、t分别表示物体的位移、速度、加速度和时间。下列说法中正确的是( )
A. 根据甲图可求出物体的加速度大小为
B. 根据乙图可求出物体的加速度大小为
C. 根据丙图可求出物体的加速度大小为
D. 根据丁图可求出物体在前2s内的速度变化量大小为6m/s
【答案】AB
【解析】
【详解】A.根据匀变速运动的位移与时间关系公式,根据甲图中图像为正比关系图线,可求出物体的加速度大小为
解得
故A正确;
B.根据匀变速运动的速度与位移时间关系,根据乙图中图像为正比关系图线,可求出物体的加速度大小为
解得
故B正确;
C.根据匀变速运动的位移与时间关系公式,整理得
根据丙图中图像为一次关系图线,可求出物体的加速度大小为
解得
物体的加速度大小为,故C错误;
D.根据微元法可以得到,物理学中图像的图线与坐标轴所围成的面积表示这段时间内物理的速度变化量,则丁图中图可求出物体在前2s内的速度变化量大小为
故D错误。
故选AB。
三、实验题(本题共3小题,共22分)
11. 如图甲、乙所示的两种打点计时器是高中物理实验中常用的。光电计时器和打点计时器一样,也是一种研究物体运动情况的计时仪器。其结构如图丙所示,分别是光电门的激光发射和接收装置。当一辆带遮光片的小车从a、b间通过时,光电计时器就可以显示遮光片的遮光时间。某同学在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中,做了一个U形遮光板如图丁所示,两个遮光片宽度均为L=5mm,将此U形遮光板装在小车上,让小车做加速度不变的直线运动通过静止的光电门。实验时测得两次遮光时间分别为,,从第一个遮光片遮光到第二个遮光片遮光经过的时间为t=1s。
(1)图乙是___________(选填“电磁”或“电火花”)打点计时器,电源采用的是___________(选填“交流4-6V”或“交流220V”);
(2)第一个遮光片通过光电门的速度大小为___________m/s,小车运动的加速度大小为___________m/s2。
【答案】(1) ①. 电火花 ②. 交流
(2) ①. 0.05 ②. 0.05
【解析】
【小问1详解】
[1][2]图乙是电火花打点计时器,电源采用的是交流。
【小问2详解】
[1]第一个遮光片通过光电门的速度大小为
第二个遮光片通过光电门的速度大小为
[2]由运动学公式可得,小车运动的加速度大小为
12. 某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动。
(1)实验中必要的措施是 ;
A. 细线必须与长木板平行 B. 先接通电源再释放小车
C. 开始实验时小车距离打点计时器远一些 D. 可以用手拉动小车代替钩码拉动小车
(2)他实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上,得到一条纸带,打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点,图中未画出)。s1=3.59cm,s2=4.41cm,s3=5.19cm,s4=5.97cm,s5=6.78cm,s6=7.64cm。则打点计时器在打B点时小车的速度vB=__________m/s,小车的加速度a=_________m/s2(要求充分利用测量的数据)(结果均保留两位有效数字)。
(3)如果当时电网中交变电流的频率变成51Hz,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值与实际值相比__________。(填“偏大”、“偏小”、“不变”)
【答案】(1)AB (2) ①. 0.40 ②. 0.80
(3)偏小
【解析】
【小问1详解】
A.调节滑轮使细线必须与长木板平行,才能使小车匀变速运动,故A正确。
B.使用打点计时器的实验都需要先接通电源再释放小车,故B正确;
C.开始实验时小车距离打点计时器近一些可以充分利用纸带,故C错误;
D.不可以用手拉动小车代替钩码拉动小车,因为手拉动不一定做匀变速运动,故D错误。
故选AB。
【小问2详解】
[1][2]每两个计数点间有四个点没有画出,故两计数点间的时间间隔为
根据匀变速运动,中间时刻瞬时速度等于全程平均速度,B点的瞬时速度等于AC间的平均速度
根据逐差法可知,物体的加速度
【小问3详解】
如果当时交变电流的频率是f=51Hz,则该同学用来计算的仍为50Hz,即计算所用的周期比实际的周期更大,则加速度的计算值与实际值相比偏小,即测量值与实际值相比偏小。
13. 某实验小组用如图甲所示的装置来探究弹簧弹力F和弹簧长度L的关系,把弹簧上端固定在铁架台的横杆上,记录弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置,然后在弹簧下端悬挂不同质量的钩码,记录每一次悬挂钩码的质量和弹簧下端的刻度位置,实验中弹簧始终未超过弹簧的弹性限度,通过分析数据得出实验结论。
(1)实验时认为可以用钩码所受重力的大小来代替弹簧弹力的大小,这样做依据的物理规律是______。
(2)以弹簧受到的弹力F为纵轴、弹簧长度L为横轴建立直角坐标系,依据实验数据作出F-L图像,如图乙所示。由图像可知,弹簧自由下垂时的长度L0 = ______cm,弹簧的劲度系数k = ______N/m。(结果均保留2位有效数字)
(3)该小组的同学将该弹簧制成一把弹簧测力计,某次测量时弹簧测力计的指针如图丙所示,弹簧测力计所测力的大小F = ______N。
【答案】 ①. 共点力的平衡条件 ②. 4.0 ③. 1.0 × 102 ④. 8.00
【解析】
【详解】(1)[1]钩码静止时其所受重力大小等于弹力的大小,这样做依据的物理规律是共点力的平衡条件。
(2)[2][3]根据胡克定律
F = k(L-L0)
可得题图乙的F—L图像的横截距即为弹簧的自然长度L0,斜率即为弹簧的劲度系数k,所以可得
L0 = 4.0cm
(3)[4]题图丙中弹簧测力计的示数为F = 8.00N。
四、计算题(本题共3小题,共32分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,有数值计算的要注明单位)
14. 有一种圆珠笔,内部有一根小弹簧,如图所示,当笔杆竖直放置时,在圆珠笔尾部的按钮上放一个100g的砝码,砝码静止时,弹簧压缩量为2mm.现将一本质量为900g的书平放在实验桌面上,用该圆珠笔尾部的按钮接触书本,然后水平推书本(如图)。在逐渐增大推力的过程中,当弹簧压缩量为3.8mm时,书本开始运动;而当书恰本匀速时,弹簧的压缩量稳定为3.6mm,g取10m/s2,根据以上数据,试求:
(1)求弹簧的劲度系数;
(2)书本与实验桌面间的最大静摩擦力;
(2)书本与实验桌面间的动摩擦因数。
【答案】(1)500N/m;(2)1.9N;(3)0.2
【解析】
【详解】(1)当笔杆竖直放置时,由于砝码静止,则
所以有
(2)弹簧压缩量为3.8mm时,书本开始运动,此时的弹簧弹力正好与最大静摩擦力抵消,所以有
(3)要使书恰好能匀速运动,则
得
15. 在一次军事演习中,特种兵进行超低空跳伞演练。直升飞机悬停在离地高度H处,特种兵从机舱中跳下,在竖直方向上做自由落体运动,下落3s后特种兵打开降落伞,随后匀减速下降直至落地,已知特种兵从离机到落地的全过程用时13s,且落地时的速度大小为1m/s,g=10m/s2,求:
(1)特种兵打开降落伞时的速度大小以及到跳伞点的距离;
(2)特种兵打开降落伞后的加速度;
(3)直升飞机悬停的高度H。
【答案】(1)30m/s,45m
(2)2.9m/s2,方向竖直向上
(3)200m
【解析】
【小问1详解】
设特种兵做自由落体运动的时间为t1,做减速运动的时间为t2,则特种兵做自由落体运动阶段有
解得
,
【小问2详解】
特种兵打开降落伞后的加速度大小为
方向竖直向上;
【小问3详解】
特种兵做减速运动阶段有
所以
16. 一两侧开口且长度为的圆筒A沿着地面滑行,由于摩擦阻力的作用,加速度大小为,方向总与运动方向相反,直到圆筒停在地面上。圆筒滑行方向前方有一堵墙,圆筒撞到墙后会反弹,撞墙后速率变为撞墙前的一半。某时刻该圆筒速度为,右端距离墙壁为,向着墙壁滑动。一无人机B(可视为质点)此时恰在圆筒右侧圆筒口中心以速度与圆筒同向做匀速直线运动。假设无人机可以在圆筒内外自由穿梭不受圆筒影响,无人机相对于圆筒从一侧圆筒口运动到另一侧圆筒口视为穿过一次圆筒。
(1)若圆筒恰好未与墙壁发生碰撞,求此情况的大小;
(2)若,求当圆筒最终停止时,其右侧到墙壁的距离;
(3)若,求无人机B在飞到墙壁前,每次穿过圆筒所经过的时间。
【答案】(1);(2);(3)1.5s,1.083s
【解析】
【详解】(1)若圆筒恰好未与墙壁发生碰撞,则有
解得
(2)依题意,有
即圆筒会与墙发生碰撞,设碰撞前圆筒的速度大小为,则碰撞后速度大小为,可得
,
联立,解得
即当圆筒最终停止时,其右侧到墙壁的距离为。
(3)无人机第一次穿过圆筒时,如图
此过程中无人机的位移为
筒的位移为
根据位移之间的关系可得
解得
即无人机第一次穿过圆筒用。设筒开始运动后经过的时间到达墙,由
解得
或(舍去)
可知
即无人机第一次通过筒时,筒尚未撞墙。无人机在时到达筒的左端。无人机在时到达筒的左端,此时筒的速度为
而再经过
碰撞墙因此,在筒撞墙时,无人机进入筒的距离为
在撞墙后瞬间,筒的速度大小变为碰撞前的一半,筒停下还需用时
在这段时间内,无人机的位移大小
由于
其中x为撞墙后筒的位移,上面已经求出,可知筒停下时,无人机尚在筒内,因此,无人机从筒停下到飞出筒还需用时
可知无人机第二次穿筒用时
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