内容正文:
专题01 牛顿运动定律
地 城
考点01
牛顿第二定律
1.(24-25高三上·黑龙江实验中学·月考)如图所示,两个小球A和B之间用轻弹簧连接,然后用细绳悬挂起来,A的质量为m,B的质量为2m,剪断细绳的瞬间,A球和B球的加速度分别是( )
A.0和g B.g和0 C.2g和0 D.3g和0
2.(24-25高一上·上海卢湾高级中学·期末)静止在光滑水平面上的物体,某时受到一个水平力F作用瞬时,其速度、加速度( )
A.v≠0, a≠0 B.v=0, a≠0 C.v≠0, a=0 D.v=0, a=0
3.(24-25高一上·上海闵行区·期末)如图,质量为的物块在与水平面成角的恒力作用下,沿水平面向左做匀加速运动。
(1)则与滑动摩擦力的合力方向为 (选填“A.竖直向上”、“B.斜向左上”或“C.斜向右上”)。
(2)若要物块不脱离水平面,恒力需满足的条件为 。
4.(24-25高一上·上海闵行区·期末)小安同学想测量地铁在平直轨道上启动的加速度。他在一根细绳的下端绑上一支圆珠笔,细绳的上端用胶布固定在地铁的竖直扶手上。在地铁启动后的某段加速过程中,细绳偏离了竖直方向,并与竖直扶手之间有一稳定的夹角,如右图,拍摄方向跟竖直扶手和细绳所在平面垂直。已知当地重力加速度为,图中该地铁的加速度方向为 ,加速度大小为 。
5.(24-25高一上·上海同济大学第一附属中学·期末)如图所示的两架直升机在某一高度向右飞行。某同学根据图中信息判断直升机A在加速前进,直升机B在减速前进。他的判断 (选填:A.正确,B.错误),说明理由 。
一、巴黎奥运会
2024年巴黎奥运会,中国代表团以40金27银24铜共91枚奖牌的优异表现,创造了境外参加奥运会的最佳成绩,其中精彩的运动项目不乏背后丰富的物理知识。请回答下列有关问题:
6.(24-25高一上·上海中学·期末)如图所示,2024年8月郑钦文斩获巴黎奥运会网球女单冠军。若网球可视为质量分布均匀的球体,则关于网球运动中蕴含的力学知识,以下说法正确的是( )
A.网球的重心在网球的几何中心
B.网球撞击球拍时,球拍对网球的力大于网球对球拍的力
C.网球的速度越大,惯性越大
D.球拍对网球的弹力,是因为球拍发生弹性形变而产生的
7.(24-25高一上·上海中学·期末)如下图所示为2024年巴黎奥运会中的四个比赛场景,下列对各场景的阐述中正确的是( )
A.图1所示,在邓雅文展示小轮车骑行技巧时,其可视为质点
B.图2所示,杨家玉获得田径女子20公里竞走冠军,“20公里”指的是比赛过程中杨家玉的位移
C.图3所示,刘洋展示“十字撑”,若他降低他的所处高度,则绳子拉力增大
D.图4所示,陈艺文在女子三米跳板决赛中跳板被压到最低点的瞬间,对跳板的作用力大于自身的重力
8.(24-25高一上·上海中学·期末)2024年7月31日和8月6日,全红婵获得巴黎奥运会跳水女子双人10m跳台金牌和跳水女子10m跳台金牌,成为历史上最年轻的3金得主,跳水运动又掀起一阵热潮,假设某次跳水,从运动员以10m/s速度从10m跳台的跳板上竖直跳起开始算起,当运动员位移大小为3.75m时,运动员运动的时间可能为 。
9.(24-25高一上·上海中学·期末)2024年8月10日在巴黎奥运会上,我国举重运动员刘焕华打破奥运会纪录获冠军,刘焕华还在2024年4月8日于泰国普吉岛举行的举重世界杯上以挺举233公斤的成绩创造新的世界纪录。如果在稳定运行的升降机中,当升降机以1m/s2的加速度匀加速上升,刘焕华挺举的最好成绩为 kg;当升降机以1m/s2的加速度匀加速下降时,刘焕华处于 (选填“超重”或“失重”)状态。
10.(24-25高一上·上海中学·期末)2024年8月3日,在巴黎奥运会网球女子单打金牌赛中,中国选手郑钦文2比0战胜克罗地亚选手维基奇,夺得金牌。郑钦文某次击球时,将球沿斜向上的方向击出,击球点距离地面的高度为h,速度大小为,与水平方向夹角为θ=37°,不计空气阻力,网球可视为质点。下列说法正确的是( )
A.网球运动的最高点到地面的高度为45h B.网球在空中运动的总时间为
C.网球的水平射程为8(15+)h D.网球落地瞬间的速度大小为5
电梯是大家日常生活中重要的交通工具。电梯在运行中包含加速、减速、匀速等阶段。请处理下列问题。电梯、汽车等交通工具在加速时会使乘客产生不适感,这种不适感不仅来自于加速度,也与“急动度”有关。在这种情况中,加速度反应人体器官在加速运动时感受到的力,急动度则反应作用力的变化快慢。急动度是描述加速度变化快慢的物理量,即。
11.(24-25高一上·上海西中学·期末)急动度的单位应该是( )
A.m·s-1 B.m·s-2 C.m·s-3 D.m·s-4
12.(24-25高一上·上海西中学·期末)电梯加速过程的急动度/随时间:变化的关系图像如图所示。下列说法正确的是( )
A.在0~1s内,电梯做匀加速直线运动
B.在1~3s内,电梯做匀加速直线运动
C.在0~1s 内,电梯加速度的变化量大小为4m/s2
D.在0~3s内,电梯加速度的变化量大小为10m/s2
13.(24-25高一上·上海西中学·期末)在饮料瓶的下方戳一个小孔,瓶中灌满水,饮料瓶固定在电梯的竖直侧壁上,瓶口在上且开口,小孔中有水喷出,如果电梯上的吊绳断了电梯将自由下落。不计空气阻力,则此时( )
A.由于惯性,水将从瓶口继续喷出
B.由于完全失重,水不会从小孔中喷出
C.由于大气压力,小孔中水喷出量减小
D.由于重力的作用,水仍从小孔中喷出
14.(24-25高一上·上海西中学·期末)某人在地面上用弹簧秤称得体重为500N。他将弹簧秤移至电梯内称其体重,t0至t3时间内,弹簧秤的示数如图所示,电梯运行的图像可能是(g=10m/s², 取电梯向上运动的方向为正)( )
A. B.
C. D.
15.(24-25高一上·上海西中学·期末)如图甲所示,某同学站在电梯上随电梯斜向上运动,倾角=37°,人站立位置处电梯面水平,电梯运动的图像如图乙所示,人的质量为60kg,重力加速度g=10m/s²,则在0~1s内,人受到的支持力大小为 N;在3~4s内,人受到的摩擦力方向为
16.(24-25高一上·上海西中学·期末)某地一观光塔总高度达600m,游客乘坐观光电梯大约1min就可以到达观光平台。若电梯简化成只受重力与绳索拉力,已知电梯在t=0时由静止开始上升,a-t图像如图所示.则下列说法正确的是( )
A.t=4.5s时,电梯处于失重状态
B.56~59s时间内,绳索拉力最小
C.0~5s时间内,电梯速度的变化量为8m/s
D.t=60s时,电梯位移恰好为0m
17.(24-25高一上·上海洋泾中学·期末)“必须得去的社会实践”
本学期11月,我校组织了学生社会实践活动,其中高一同学们参观了“开能环保园区”与“上海天文馆”。
(1)据环保园区工作人员介绍,园区内能够实现水净化与循环,为了体现水质的良好,园区有游泳项目,某同学在游泳时收到水的阻力,该阻力与在人体前进方向上横截面的投影面积成正比,则下面二图中合理的游泳姿势为 。
A.
B.
(2)参观过程中,同学们看到如图所示的公式(某星系到我们的距离D与该星系远离我们的退行速度v的关系),该公式告诉我们宇宙是在不断的膨胀的。
①若哈勃常数H0是不变的定值,离我们不同距离的星系,其远离我们的速度 。
A.越远越快 B.越远越慢 C.都相同
②图中哈勃常数H0的单位若用国际基本单位表示;可写为: 。
(3)由于大巴在离开“开环保园区”前往“上海天文馆”时选择了“两港公路”,所以经过了“上海浦东国际机场”,大量飞机起降的情景让某同学想起了其去年暑假前往成都旅游的飞行经历。
①图1中的“08:30”指的是 。
A.时间 B.时刻
②若整个行程约为2100km,则飞机全程的平均速率约为 km/h。由于机场开放了自助值机与行李托运。若经济舱旅客的免费托运限额为20kg,超出部分每千克按机票票价的1.5%收取费用,机票价格为1000元。该同学将行李放上自动称重系统后,系统内部压力传感器显示的“F﹣t”图像如图3所示,g=10m/s2,则他还需补缴的金额为 元。
(4)飞机在空中水平飞行时,该同学将靠背上的小桌板放下,其上放有质量为m的饮料杯(含饮料)
①如图2飞机匀速平稳飞行,若饮料杯的重心在轻桌板OA、轻杆OB交点的正上方,保持轻桌板桌面水平,将轻杆的B端缓慢移至点,如图所示。则OB上受到的弹力 。
A.变大 B.变小 C.不变
②在飞机水平飞行的一段时间内,该同学发现饮料杯中的液面与小桌板稳定成α角,如图3所示。取重力加速度为g,求飞机加速度大小 。
③(计算)飞机落地后,乘客通过倾斜角为α的廊桥上坡进入机场到达层。此过程中该同学用箱带拖动质量为m的行李箱行走,箱带与廊桥的夹角为,行李箱与廊桥的摩擦系数为μ,且行李箱做加速度为a的匀加速直线运动。(重力加速度为g),求人对行李箱的拉力F大小
飞机方便我们的生活,同时也被用于军事等领域。
18.(24-25高一上·上海杨浦高级中学·期末)某同学购买了一张单程机票。此次飞行的相关信息见图1、2。
机票中的“08∶30”指的是 (选填:A.“时间”或B.“时刻”)。若整个行程约为2100km, 则飞机全程的平均速率约为 km/h。
19.(24-25高一上·上海杨浦高级中学·期末)在飞机水平飞行的一段时间内,该同学发现饮料杯中的液面与小桌板成角,如图所示。则飞机在做 运动 (选填:A.“匀加速”B.“匀减速”或 C.“匀速”)。
20.(24-25高一上·上海杨浦高级中学·期末)如图所示,质量为M的直升机通过质量不可忽略的软绳,打捞河中质量为m 的物体,已知重力加速度大小为g。由于河水的水平流动带动物体使软绳偏离竖直方向,当直升机悬停在空中且软绳和物体均相对地面静止时,与物体相连的绳端切线与水平方向成θ角,此时( )
A.绳对物体的拉力一定为
B.河水对物体的作用力可能等于mgcotθ
C.河水对物体的作用力可能小于mgcosθ
D.空气对直升机的作用力一定大于Mg
21.(24-25高一上·上海杨浦高级中学·期末)飞机飞行时,空气阻力是重要影响因素。经研究,人们发现空气阻力的大小与空气密度、物体迎风面积S、物体与空气的相对运动速度v均有关,关系式为, 其中k是一个无单位的常数。请根据国际单位制推断速度v的指数x等于 ( )
A. B. C.2 D.3
22.(24-25高一上·上海卢湾高级中学·期末)一物体以初速度沿足够长的斜面上滑,下列图像可能正确的是( )
A.②③ B.②④ C.①②③ D.①②④
23.(24-25高一上·上海卢湾高级中学·期末)如图,AB、AC为竖直平面上两根光滑细杆(α<θ),A 点为圆周的最高点,D点为圆周的最低点。将一小环分别套在细杆上,都从A 点静止释放,最后到达圆周上B、C所用时间分别为t1、t2,则( )
A.t1=t2 B.t1<t2
C.t1>t2 D.无法确定
24.(24-25高一上·上海卢湾高级中学·期末)如图,为处于竖直平面内的一个模拟风洞中的实验装置。一长 与水平面成 的细杆固定,将一质量m=2kg的滑块套在细杆上,滑块与细杆间动摩擦因数为 均匀流动的气流对滑块施加始终垂直于细杆、大小为F的恒力作用。将滑块从细杆顶部的A 点由静止释放,经t=1s到达底部B点。(已知 则:
(1)滑块运动的加速度a大小为 m/s²;
(2)(计算) 试求恒力F的大小。
汽车越来越普及,汽车中的物理知识丰富,值得我们学习研究。
25.(24-25高一上·上海杨浦高级中学·期末)浦东大道地道全长6.1km。研究一辆汽车以设计时速通过整条浦东大道地道所需时间时, (选填:A.“能”或B.“不能”)将汽车视为质点。
26.(24-25高一上·上海杨浦高级中学·期末)如图“50TFSI”为某品牌汽车的尾部标识,其中“50”称G值,G值越大,加速越快。G值的大小为车辆从静止加速到100km/h(百公里加速)的平均加速度的10倍。此品牌跑车百公里加速时间仅为6.2s,由此推算,该车的新尾标应该是( )
A.25TFSI B.35TFSI C.45TFSI D.55TFSI
27.(24-25高一上·上海杨浦高级中学·期末)如图所示,水平向右行驶的车厢中用细线悬挂小球,通过细线的倾斜程度来检测车辆在行进过程中的加速度。质量相同的两个光滑小球通过轻质细线分别系于车的顶部,两个小球都与车厢保持相对静止,左侧小球与车厢左侧壁接触,两细线与竖直方向的夹角相同。当汽车加速度增大时:
(1)细线1的拉力变化为( )
A.增大 B.减小 C.不变
(2)细线2的拉力变化为( )
A.增大 B.减小 C.不变
28.(24-25高一上·上海杨浦高级中学·期末)避险车道是避免恶性交通事故的重要设施,由制动坡床和防撞设施等组成,如图,竖直平面内,制动坡床视为与水平面夹角为θ的斜面。一辆车厢长9m的载有木箱的货车因刹车失灵从干道驶入制动坡床,当车速为20m/s时,车尾位于制动坡床的底端,木箱(忽略大小)开始在车厢内从车尾向车头滑动。已知货车质量是木箱质量的4倍,木箱与车厢间的动摩擦因数为0.4;货车在制动坡床上运动受到的坡床阻力大小为货车和木箱总重的0.44倍,木箱与货车可分别视为小滑块和平板,(取cosθ=1,sinθ=0.1,g=10m/s²)。求:
(1)木箱在车厢内滑动时加速度的大小和方向;
(2)木箱在车厢内滑动时货车的加速度大小;
(3)制动坡床的长度至少多少米,能够保证货车与防撞设施不发生碰撞?
29.(24-25高一上·上海第二工业大学附属龚路中学·期末)小车以一定速度冲上光滑斜面后回到原处,其v-t图像如图所示。判断下列说法是否正确,打×或√。
(1)小车上升过程和下降过程的加速度大小相同,方向相反。
(2)小车上升过程和下降过程的位移相同。
(3)上升到最高点时,小车的瞬时速度和加速度都为零。
(4)运动过程中,小车在任何相等时间内的速度变化量都相同。
(5)小车上升到最高点与从最高点返回出发点的时间相等。
30.(24-25高一上·上海同济大学第一附属中学·期末)在某科技活动中。一位同学设计了一个加速度测量仪,如图(a)所示,将一端连有摆球的细线悬于小车内O点。当小车运动时,小球与小车保持相对静止后,测量出悬绳与竖直方向的夹角θ,便可通过该角度计算得到小车此时的加速度值。
(1)请填写图(b)中刻度盘上的角度θ为30°对应的加速度值为 。(答案用g表示)
(2)运用该测量仪测量加速度,会有哪些局限: 。
31.(22-23高三上·北京朝阳区六校·)如图所示,质量为M=2.5kg的一只长方体形空铁箱在水平拉力F作用下沿水平面向右匀加速运动,铁箱与水平面间的动摩擦因数μ1=0.3。这时铁箱内一个质量为m=0.5kg的木块恰好能静止在后壁上。木块与铁箱内壁间的动摩擦因数μ2=0.25。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g=10m/s2。下列说法正确的是( )
A.木块受到的摩擦力大小为f1=2.5N
B.木块对铁箱压力的大小N=15N
C.铁箱与地面的摩擦力为f2=7.5N
D.水平拉力大小F=129N
32.(24-25高一上·上海卢湾高级中学·期末)如图,雪碧瓶在底部钻几个小孔,盛满水后将瓶竖直上抛,上升过程中应出现图为( )
A. B.
C. D.
33.(24-25高一上·上海新中高级中学·期末)伽利略是伟大的意大利物理学家,他开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。伽利略的理想实验为牛顿建立牛顿第一定律奠定了基础。如今,力学原理可以科学地解释生活中的很多现象并加以运用。
(1)伽利略对“运动和力的关系”和“自由落体运动”的研究,开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研究方法。图甲、图乙分别展示了这两项研究中实验和逻辑推理的过程,对这两项研究,下列说法中正确的是______。
A.图甲的实验为“理想实验”,通过逻辑推理得出力是改变物体运动状态的原因
B.图甲中的实验,可以在实验室中真实呈现
C.图乙中先在倾角较小的斜面上进行实验是为了减少摩擦力的影响
D.图乙中通过逐渐改变斜面的倾角,合理外推得出自由落体运动是匀变速运动。
(2)当汽车突然起动的时候,由于乘客具有 ,他会向跟车行 的方向倾倒;向北行驶的汽车突然向西拐弯时,车上的乘客会向 倾倒。
(3)如图丙所示,小张站在斜向上匀加速运行的自动扶梯上,分析此时游客的受力,以下示意图中正确的是______。
A. B.
C. D.
(4)撑竿跳高是田径比赛中一项技术性很强的运动,完整的过程可以简化成三个阶段:持竿助跑、撑竿起跳上升、越杆下落,如图所示。撑竿跳高的过程中包含很多物理知识,下列说法正确的是______。
A.持竿助跑过程,运动员的重力的反作用力是地面对运动员的支持力
B.撑竿起跳上升阶段,弯曲的撑竿对人的作用力大于人对撑竿的作用力
C.撑竿起跳上升阶段,人先处于超重状态后处于失重状态
D.在最高点手已离开撑竿,运动员还能继续越过横杆,是因为受到了一个向前的冲力
(5)“C919”飞机是中国按照国际民航规章自行研制、具有自主知识产权的大型喷气式民用飞机,航程,最大起飞重量约为。已于2023年2月完成100h的验证飞行。下列说法正确的是______。
A.信息中的单位“km”、“h”属于单位制中的导出单位
B.力学范围内的三个基本量是长度、质量、时间
C.国际单位制的七个基本物理量分别是:m、kg、s、A、K、mol、cd
D.单位仅仅是一个符号,并无实际意义,在运算过程中可有可无
极限项目让人们不断挑战自我。
34.(24-25高一上·上海杨浦高级中学·期末)如图所示,攀岩运动员在到达较高处时,为恢复体能,每攀爬一 步都稍作停留。在其确定好双手及蹬脚的位置后,用力一蹬向上攀爬一步 的过程中,运动员( )
A.先超重,后失重
B.先失重,后超重
C.始终处于超重状态
D.始终处于失重状态
35.(24-25高一上·上海杨浦高级中学·期末)攀岩运动员达到最高点后,利用安全绳跳下,双脚触地后顺势弯曲双腿,在他的重心下降的过程中,运动员受到地面支持力F随时间t的变化如图示。下列说法正确的是 ( )
A.t2 时刻加速度为零
B.t2时刻速度最大
C.t1~t2时间内运动员的重心在加速下降
D.t2~t3时间内运动员的重心在减速下降
36.(24-25高一上·上海杨浦高级中学·期末)如图(a) 为极限运动爱好者利用绳子爬上高 楼的瞬间,如图 (b) 所示0点为轻绳悬挂点且保持固 定,脚与竖直墙接触点为A, 人的重心在B,A与 B中间部分可简化为轻杆,A点可视作光滑铰链。初始时 ∠OBA=90°, 爱好者在缓慢下降过程中AB长度以及AB与竖直方向的夹角均保持不变,逐渐从AB 位置变化至 A'B'位置。墙对轻杆的弹力大小的变化规律是 , 轻绳上拉力大小的变化规律是 。(均选填:A.“逐渐减小” B.“逐渐增大” C. “先减小后增大”)
37.(24-25高一上·上海杨浦高级中学·期末)小明玩的蹦床是由六根弹簧将床面固定在底座上,已知小明与床面的总质量为35kg, 当小明静止站在蹦床上时,六根弹簧的弹力大小相等,且都与水平面夹角为5°,此时一根弹簧上的拉力大小为 N(cos5°=0.996;sin5°=0.087,g=9.8m/s²,取3位有效数字)。
38.(24-25高一上·上海杨浦高级中学·期末)小球掉落在轻弹簧的运动与蹦床运动极为相似。将小球轻放到静止轻弹簧的顶端,小球在下降过程中其加速度 a与下降高度h的关系如图(b) 所示。
(1)若小球的质量为m,则弹簧的劲度系数为
(2)小球下降到高度 h0处至运动到最低点,以下说法正确的是( )
A.运动到最低点过程中,小球速度逐渐减小
B.运动到最低点过程中,小球加速度逐渐减小
C.运动到最低点过程中,小球加速度逐渐增加
D.小球在最低点时,速度为零,处于平衡位置
E.在h0位置处,运动员的加速度为零,所以运动员处于平衡状态
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专题01 牛顿运动定律
地 城
考点01
牛顿第二定律
1.(24-25高三上·黑龙江实验中学·月考)如图所示,两个小球A和B之间用轻弹簧连接,然后用细绳悬挂起来,A的质量为m,B的质量为2m,剪断细绳的瞬间,A球和B球的加速度分别是( )
A.0和g B.g和0 C.2g和0 D.3g和0
【答案】D
【详解】绳剪断前,对B,由平衡条件得
绳剪断后瞬间,弹簧弹力来不及变化,对A有
解得
由于弹力不变,则B的受力情况不变,其加速度为0。
故选D。
2.(24-25高一上·上海卢湾高级中学·期末)静止在光滑水平面上的物体,某时受到一个水平力F作用瞬时,其速度、加速度( )
A.v≠0, a≠0 B.v=0, a≠0 C.v≠0, a=0 D.v=0, a=0
【答案】B
【详解】根据牛顿第二定律可知,静止在光滑水平面上的物体,受到一个水平力F作用瞬时,其加速度不为0,但该瞬间物体的速度为0。
故选B。
3.(24-25高一上·上海闵行区·期末)如图,质量为的物块在与水平面成角的恒力作用下,沿水平面向左做匀加速运动。
(1)则与滑动摩擦力的合力方向为 (选填“A.竖直向上”、“B.斜向左上”或“C.斜向右上”)。
(2)若要物块不脱离水平面,恒力需满足的条件为 。
【答案】(1)B
(2)
【详解】(1)由于物块沿水平面向左做匀加速运动,则恒力的水平分力与滑动摩擦力的合力方向水平向左,而恒力的竖直分力竖直向上,所以与滑动摩擦力的合力方向为斜向左上。
故选B。
(2)若要物块不脱离水平面,恒力需满足的条件为
可得
4.(24-25高一上·上海闵行区·期末)小安同学想测量地铁在平直轨道上启动的加速度。他在一根细绳的下端绑上一支圆珠笔,细绳的上端用胶布固定在地铁的竖直扶手上。在地铁启动后的某段加速过程中,细绳偏离了竖直方向,并与竖直扶手之间有一稳定的夹角,如右图,拍摄方向跟竖直扶手和细绳所在平面垂直。已知当地重力加速度为,图中该地铁的加速度方向为 ,加速度大小为 。
【答案】 水平向左
【详解】[1][2]以圆珠笔为对象,其受力如图所示
可知合力方向水平向左,根据牛顿第二定律可得
解得
则该地铁的加速度方向为水平向左,加速度大小为。
5.(24-25高一上·上海同济大学第一附属中学·期末)如图所示的两架直升机在某一高度向右飞行。某同学根据图中信息判断直升机A在加速前进,直升机B在减速前进。他的判断 (选填:A.正确,B.错误),说明理由 。
【答案】 A 见解析
【详解】[1][2]对A、B飞机受力分析,如图所示
两架直升机在某一高度向右飞行,可知A飞机受到空气对飞机的作用力斜向右上,与重力的合力方向向右,根据牛顿第二定律可知,A飞机的加速度水平向右,与飞机速度同向,可判断直升机A在加速前进;B飞机受到空气对飞机的作用力斜向左上,与重力的合力方向向左,根据牛顿第二定律可知,B飞机的加速度水平向左,与飞机速度反向,可判断直升机B在减速前进,所以该同学判断正确。
故选A。
一、巴黎奥运会
2024年巴黎奥运会,中国代表团以40金27银24铜共91枚奖牌的优异表现,创造了境外参加奥运会的最佳成绩,其中精彩的运动项目不乏背后丰富的物理知识。请回答下列有关问题:
6.(24-25高一上·上海中学·期末)如图所示,2024年8月郑钦文斩获巴黎奥运会网球女单冠军。若网球可视为质量分布均匀的球体,则关于网球运动中蕴含的力学知识,以下说法正确的是( )
A.网球的重心在网球的几何中心
B.网球撞击球拍时,球拍对网球的力大于网球对球拍的力
C.网球的速度越大,惯性越大
D.球拍对网球的弹力,是因为球拍发生弹性形变而产生的
7.(24-25高一上·上海中学·期末)如下图所示为2024年巴黎奥运会中的四个比赛场景,下列对各场景的阐述中正确的是( )
A.图1所示,在邓雅文展示小轮车骑行技巧时,其可视为质点
B.图2所示,杨家玉获得田径女子20公里竞走冠军,“20公里”指的是比赛过程中杨家玉的位移
C.图3所示,刘洋展示“十字撑”,若他降低他的所处高度,则绳子拉力增大
D.图4所示,陈艺文在女子三米跳板决赛中跳板被压到最低点的瞬间,对跳板的作用力大于自身的重力
8.(24-25高一上·上海中学·期末)2024年7月31日和8月6日,全红婵获得巴黎奥运会跳水女子双人10m跳台金牌和跳水女子10m跳台金牌,成为历史上最年轻的3金得主,跳水运动又掀起一阵热潮,假设某次跳水,从运动员以10m/s速度从10m跳台的跳板上竖直跳起开始算起,当运动员位移大小为3.75m时,运动员运动的时间可能为 。
9.(24-25高一上·上海中学·期末)2024年8月10日在巴黎奥运会上,我国举重运动员刘焕华打破奥运会纪录获冠军,刘焕华还在2024年4月8日于泰国普吉岛举行的举重世界杯上以挺举233公斤的成绩创造新的世界纪录。如果在稳定运行的升降机中,当升降机以1m/s2的加速度匀加速上升,刘焕华挺举的最好成绩为 kg;当升降机以1m/s2的加速度匀加速下降时,刘焕华处于 (选填“超重”或“失重”)状态。
10.(24-25高一上·上海中学·期末)2024年8月3日,在巴黎奥运会网球女子单打金牌赛中,中国选手郑钦文2比0战胜克罗地亚选手维基奇,夺得金牌。郑钦文某次击球时,将球沿斜向上的方向击出,击球点距离地面的高度为h,速度大小为,与水平方向夹角为θ=37°,不计空气阻力,网球可视为质点。下列说法正确的是( )
A.网球运动的最高点到地面的高度为45h B.网球在空中运动的总时间为
C.网球的水平射程为8(15+)h D.网球落地瞬间的速度大小为5
【答案】6.AD 7.D 8.0.5s或1.5s或s 9. 211.8 失重 10.C
【解析】6.A.网球是质量分布均匀的球体,其重心在网球的几何中心,A正确;
B.网球撞击球拍时,由牛顿第三定律可知,球拍对网球的力等于于网球对球拍的力,B错误;
C.惯性的大小只与物体的质量有关,与速度无关,C错误;
D.球拍对网球的弹力,是因为球拍发生弹性形变而产生的,D正确。
故选AD。
7.A.因要观赏展示“技巧”,需分析运动员的技术动作,不能将其看成质点,A错误;
B.“20公里”指的是比赛过程中杨家玉行进的轨迹长度,并非起点到终点的直线距离(即位移),B错误;
C.设绳子与竖直方向的夹角为,绳子上的拉力为,由平衡条件可得
解得
若降低他的所处高度,则减小,增大,绳子的拉力减小,C错误;
D.陈艺文起跳时具有向上的加速度,合力向上,分析可知其对跳板的作用力大于自身的重力,D正确。
故选D。
8.以竖直向上为正方向,当运动员的位移大小为3.75m时,若方向向上时,则有
代入数据整理可得
解得
同理若位移方向向下,则有
解得
(舍去)
位移大小为3.75m时运动员运动的时间可能为、、。
9.[1]刘焕华对被举物体的支持力为
当升降机以的加速度匀加速上升,根据牛顿第二定律可得
解得
[2] 当升降机以的加速度匀加速下降时,刘焕华具有向下的加速度处于失重状态。
10.A.将初速度进行分解,水平方向
竖直方向
上升的最大高度
网球最高点到地面的高度
A错误;
B.网球上升的时间
网球下落的时间
故网球在空中运动的时间
B错误;
C.网球的水平射程为
C正确;
D.落地时,竖直方向上的速度
故落地时的速度
D错误。
故选C。
电梯是大家日常生活中重要的交通工具。电梯在运行中包含加速、减速、匀速等阶段。请处理下列问题。电梯、汽车等交通工具在加速时会使乘客产生不适感,这种不适感不仅来自于加速度,也与“急动度”有关。在这种情况中,加速度反应人体器官在加速运动时感受到的力,急动度则反应作用力的变化快慢。急动度是描述加速度变化快慢的物理量,即。
11.(24-25高一上·上海西中学·期末)急动度的单位应该是( )
A.m·s-1 B.m·s-2 C.m·s-3 D.m·s-4
12.(24-25高一上·上海西中学·期末)电梯加速过程的急动度/随时间:变化的关系图像如图所示。下列说法正确的是( )
A.在0~1s内,电梯做匀加速直线运动
B.在1~3s内,电梯做匀加速直线运动
C.在0~1s 内,电梯加速度的变化量大小为4m/s2
D.在0~3s内,电梯加速度的变化量大小为10m/s2
13.(24-25高一上·上海西中学·期末)在饮料瓶的下方戳一个小孔,瓶中灌满水,饮料瓶固定在电梯的竖直侧壁上,瓶口在上且开口,小孔中有水喷出,如果电梯上的吊绳断了电梯将自由下落。不计空气阻力,则此时( )
A.由于惯性,水将从瓶口继续喷出
B.由于完全失重,水不会从小孔中喷出
C.由于大气压力,小孔中水喷出量减小
D.由于重力的作用,水仍从小孔中喷出
14.(24-25高一上·上海西中学·期末)某人在地面上用弹簧秤称得体重为500N。他将弹簧秤移至电梯内称其体重,t0至t3时间内,弹簧秤的示数如图所示,电梯运行的图像可能是(g=10m/s², 取电梯向上运动的方向为正)( )
A. B.
C. D.
15.(24-25高一上·上海西中学·期末)如图甲所示,某同学站在电梯上随电梯斜向上运动,倾角=37°,人站立位置处电梯面水平,电梯运动的图像如图乙所示,人的质量为60kg,重力加速度g=10m/s²,则在0~1s内,人受到的支持力大小为 N;在3~4s内,人受到的摩擦力方向为
16.(24-25高一上·上海西中学·期末)某地一观光塔总高度达600m,游客乘坐观光电梯大约1min就可以到达观光平台。若电梯简化成只受重力与绳索拉力,已知电梯在t=0时由静止开始上升,a-t图像如图所示.则下列说法正确的是( )
A.t=4.5s时,电梯处于失重状态
B.56~59s时间内,绳索拉力最小
C.0~5s时间内,电梯速度的变化量为8m/s
D.t=60s时,电梯位移恰好为0m
【答案】11.C 12.D 13.B 14.C 15. 672 水平向左 16.BC
【解析】11.急动度是描述加速度变化快慢的物理量,即,可知急动度的单位是m·s-3。
故选C。
12.AB.根据题意,由图可知,在内,电梯的“急动度”增加,则加速度变化的越来越快;在内,电梯的“急动度”不变,则加速度均匀变化;则电梯的加速度一直在变,故AB错误;
CD.根据题意可知,图像的面积表示加速度的变化量,在内电梯的加速度变化量大小为
在内,电梯的加速度变化量大小为
故C错误,D正确。
故选D。
13.如果电梯上的吊绳断了电梯将自由下落,则水瓶和水的加速度均为重力加速度,水瓶和水都处于完全失重状态,水瓶中各处的水(包括小孔处的水)的运动情况都相同,之间无挤压,所以水不会从小孔中喷出。
故选B。
14.由图可知,t0至t1时间段弹簧秤的示数小于G,处于失重状态,加速度方向向下,电梯可能向下加速,也可能向上减速;t1至t2时间段弹力等于重力,故合力为零,电梯可能为匀速也可能静止;而t2至t3时间段弹簧秤的示数大于G,处于超重状态,加速度方向向上,电梯可能向上加速也可能向下减速。
故选C。
15.[1]根据图像,内,加速度大小为
方向沿电梯斜向上;沿竖直方向根据牛顿第二定律有
解得人受到的支持力大小为
[2]内,根据图像可知,电梯斜向上做匀减速直线运动,加速度方向沿电梯斜向下,水平方向根据牛顿第二定律可得
可知人受到的摩擦力方向为水平向左。
16.A.时,电梯具有向上的加速度,处于超重状态,故A错误;
B.内,电梯的加速度方向向下,且大小达到最大,根据牛顿第二定律可得
可知此过程绳索拉力最小,故B正确;
C.根据图像与横轴围成的面积表示速度变化量,可知时间内,电梯速度的变化量为
故C正确;
D.根据图像与横轴围成的面积表示速度变化量,根据对称性可知,时间内,电梯速度的变化量为0,则时,电梯的速度为0;则时间内,电梯一直向上运动,位移不为0,故D错误。
故选BC。
17.(24-25高一上·上海洋泾中学·期末)“必须得去的社会实践”
本学期11月,我校组织了学生社会实践活动,其中高一同学们参观了“开能环保园区”与“上海天文馆”。
(1)据环保园区工作人员介绍,园区内能够实现水净化与循环,为了体现水质的良好,园区有游泳项目,某同学在游泳时收到水的阻力,该阻力与在人体前进方向上横截面的投影面积成正比,则下面二图中合理的游泳姿势为 。
A.
B.
(2)参观过程中,同学们看到如图所示的公式(某星系到我们的距离D与该星系远离我们的退行速度v的关系),该公式告诉我们宇宙是在不断的膨胀的。
①若哈勃常数H0是不变的定值,离我们不同距离的星系,其远离我们的速度 。
A.越远越快 B.越远越慢 C.都相同
②图中哈勃常数H0的单位若用国际基本单位表示;可写为: 。
(3)由于大巴在离开“开环保园区”前往“上海天文馆”时选择了“两港公路”,所以经过了“上海浦东国际机场”,大量飞机起降的情景让某同学想起了其去年暑假前往成都旅游的飞行经历。
①图1中的“08:30”指的是 。
A.时间 B.时刻
②若整个行程约为2100km,则飞机全程的平均速率约为 km/h。由于机场开放了自助值机与行李托运。若经济舱旅客的免费托运限额为20kg,超出部分每千克按机票票价的1.5%收取费用,机票价格为1000元。该同学将行李放上自动称重系统后,系统内部压力传感器显示的“F﹣t”图像如图3所示,g=10m/s2,则他还需补缴的金额为 元。
(4)飞机在空中水平飞行时,该同学将靠背上的小桌板放下,其上放有质量为m的饮料杯(含饮料)
①如图2飞机匀速平稳飞行,若饮料杯的重心在轻桌板OA、轻杆OB交点的正上方,保持轻桌板桌面水平,将轻杆的B端缓慢移至点,如图所示。则OB上受到的弹力 。
A.变大 B.变小 C.不变
②在飞机水平飞行的一段时间内,该同学发现饮料杯中的液面与小桌板稳定成α角,如图3所示。取重力加速度为g,求飞机加速度大小 。
③(计算)飞机落地后,乘客通过倾斜角为α的廊桥上坡进入机场到达层。此过程中该同学用箱带拖动质量为m的行李箱行走,箱带与廊桥的夹角为,行李箱与廊桥的摩擦系数为μ,且行李箱做加速度为a的匀加速直线运动。(重力加速度为g),求人对行李箱的拉力F大小
【答案】(1)A
(2) A s﹣1
(3) B 700 15
(4) B gtanα
【详解】(1)图2中人在前进方向的横截面的投影面积比图1大,为减小阻力,合理的泳姿应为图1,A正确,B错误。
故选A。
(2)①若哈勃常数是不变的定值,某星系到我们的距离
其远离我们的速度越远越快,A正确,BC错误。
故选A。
②根据D的表达式可得
则哈勃常数的单位为
(3)①图1中的“08:30”指的是飞机起飞的时刻,故A错误,B正确。
故选B。
②飞机全程的飞行时间为
t=11:30﹣8:30=3h
平均速率约为
②由F﹣t图像可知,行李重力为210N,质量为
=21kg
则超出免费托运限额1kg,故他还需补缴的金额为
¥=1×1.5%×1000元=15元
(4)①根据平衡规律可得
θ为杆与竖直方向的夹角,当将OB杆调整至OB′位置,则cosθ增大。
故选B。
②该同学发现饮料杯中的液面与小桌板成α角,说明上侧的水由于惯性向小桌板运动,即飞机在做匀减速运动;
设在水面上有一个质量为m的小水滴,对水滴根据牛顿第二定律可得
mgtanα=ma
解得加速度大小为
a=gtanα
则飞机运动的加速度大小为gtanα;
③对行李箱根据牛顿第二定律可得
Fcosβ﹣mgsinα﹣μ(mgcosα﹣Fsinβ)=ma
解得
F=
飞机方便我们的生活,同时也被用于军事等领域。
18.(24-25高一上·上海杨浦高级中学·期末)某同学购买了一张单程机票。此次飞行的相关信息见图1、2。
机票中的“08∶30”指的是 (选填:A.“时间”或B.“时刻”)。若整个行程约为2100km, 则飞机全程的平均速率约为 km/h。
19.(24-25高一上·上海杨浦高级中学·期末)在飞机水平飞行的一段时间内,该同学发现饮料杯中的液面与小桌板成角,如图所示。则飞机在做 运动 (选填:A.“匀加速”B.“匀减速”或 C.“匀速”)。
20.(24-25高一上·上海杨浦高级中学·期末)如图所示,质量为M的直升机通过质量不可忽略的软绳,打捞河中质量为m 的物体,已知重力加速度大小为g。由于河水的水平流动带动物体使软绳偏离竖直方向,当直升机悬停在空中且软绳和物体均相对地面静止时,与物体相连的绳端切线与水平方向成θ角,此时( )
A.绳对物体的拉力一定为
B.河水对物体的作用力可能等于mgcotθ
C.河水对物体的作用力可能小于mgcosθ
D.空气对直升机的作用力一定大于Mg
21.(24-25高一上·上海杨浦高级中学·期末)飞机飞行时,空气阻力是重要影响因素。经研究,人们发现空气阻力的大小与空气密度、物体迎风面积S、物体与空气的相对运动速度v均有关,关系式为, 其中k是一个无单位的常数。请根据国际单位制推断速度v的指数x等于 ( )
A. B. C.2 D.3
【答案】18. 时刻 19.匀减速 20.BD 21.C
【解析】18.[1]机票中的“08∶30”指的是时间轴上的一个点,是时刻。
[2]整个行程的时间为
若整个行程约为2100km, 则飞机全程的平均速率约为
19.[1]该同学发现饮料杯中的液面与小桌板成α角,说明上侧的水由于惯性向小桌板运动,则下侧水做减速运动,即飞机在做匀减速运动。
20.A.以物体为对象,根据受力平衡可得
可得绳对物体的拉力
故A错误;
BC.以物体为对象,受到重力、绳子拉力和水的作用力,当水的作用力方向与绳子拉力垂直时,水的作用力具有最小值,大小为
由于
故河水对物体的作用力可能等于,故B正确,C错误;
D.以直升机为对象,受重力、绳子拉力和空气对直升机的作用力,根据受力平衡可知,空气对直升机的作用力等于重力和绳子拉力的合力,则空气对直升机的作用力一定大于Mg,故D正确。
故选BD。
21.由于
则有
对该表达式根据国际单位制进行单位运算有
可知
故选C。
22.(24-25高一上·上海卢湾高级中学·期末)一物体以初速度沿足够长的斜面上滑,下列图像可能正确的是( )
A.②③ B.②④ C.①②③ D.①②④
【答案】C
【详解】设斜面倾角为,若斜面光滑,则物体的加速度大小为
方向沿斜面向下,物体先向上做匀减速直线运动,再反向以相同的加速度向下加速运动,对应的图像为②;
若斜面粗糙,设物体与斜面间的动摩擦因数为,则物体上滑时的加速度大小为
若满足,则物体向上做匀减速运动到速度减为0后,物体处于静止状态,对应的图像为①;
若满足,则物体向上做匀减速运动到速度减为0后,反向向下加速运动的加速度大小为
对应的图像为③。
故选C。
23.(24-25高一上·上海卢湾高级中学·期末)如图,AB、AC为竖直平面上两根光滑细杆(α<θ),A 点为圆周的最高点,D点为圆周的最低点。将一小环分别套在细杆上,都从A 点静止释放,最后到达圆周上B、C所用时间分别为t1、t2,则( )
A.t1=t2 B.t1<t2
C.t1>t2 D.无法确定
【答案】A
【详解】令圆周半径为R,根据牛顿第二定律有
,
根据位移公式有
,
解得
故选A。
24.(24-25高一上·上海卢湾高级中学·期末)如图,为处于竖直平面内的一个模拟风洞中的实验装置。一长 与水平面成 的细杆固定,将一质量m=2kg的滑块套在细杆上,滑块与细杆间动摩擦因数为 均匀流动的气流对滑块施加始终垂直于细杆、大小为F的恒力作用。将滑块从细杆顶部的A 点由静止释放,经t=1s到达底部B点。(已知 则:
(1)滑块运动的加速度a大小为 m/s²;
(2)(计算) 试求恒力F的大小。
【答案】(1)5
(2)12或20
【详解】(1)根据
可得
(2)根据牛顿第二定律
或者
解得
F=12N
或者
F=20N
汽车越来越普及,汽车中的物理知识丰富,值得我们学习研究。
25.(24-25高一上·上海杨浦高级中学·期末)浦东大道地道全长6.1km。研究一辆汽车以设计时速通过整条浦东大道地道所需时间时, (选填:A.“能”或B.“不能”)将汽车视为质点。
26.(24-25高一上·上海杨浦高级中学·期末)如图“50TFSI”为某品牌汽车的尾部标识,其中“50”称G值,G值越大,加速越快。G值的大小为车辆从静止加速到100km/h(百公里加速)的平均加速度的10倍。此品牌跑车百公里加速时间仅为6.2s,由此推算,该车的新尾标应该是( )
A.25TFSI B.35TFSI C.45TFSI D.55TFSI
27.(24-25高一上·上海杨浦高级中学·期末)如图所示,水平向右行驶的车厢中用细线悬挂小球,通过细线的倾斜程度来检测车辆在行进过程中的加速度。质量相同的两个光滑小球通过轻质细线分别系于车的顶部,两个小球都与车厢保持相对静止,左侧小球与车厢左侧壁接触,两细线与竖直方向的夹角相同。当汽车加速度增大时:
(1)细线1的拉力变化为( )
A.增大 B.减小 C.不变
(2)细线2的拉力变化为( )
A.增大 B.减小 C.不变
28.(24-25高一上·上海杨浦高级中学·期末)避险车道是避免恶性交通事故的重要设施,由制动坡床和防撞设施等组成,如图,竖直平面内,制动坡床视为与水平面夹角为θ的斜面。一辆车厢长9m的载有木箱的货车因刹车失灵从干道驶入制动坡床,当车速为20m/s时,车尾位于制动坡床的底端,木箱(忽略大小)开始在车厢内从车尾向车头滑动。已知货车质量是木箱质量的4倍,木箱与车厢间的动摩擦因数为0.4;货车在制动坡床上运动受到的坡床阻力大小为货车和木箱总重的0.44倍,木箱与货车可分别视为小滑块和平板,(取cosθ=1,sinθ=0.1,g=10m/s²)。求:
(1)木箱在车厢内滑动时加速度的大小和方向;
(2)木箱在车厢内滑动时货车的加速度大小;
(3)制动坡床的长度至少多少米,能够保证货车与防撞设施不发生碰撞?
【答案】25.A 26.C 27. C A 28.(1),方向沿着坡床向下;(2);(3)
【解析】25.研究一辆汽车以设计时速通过整条浦东大道地道所需时间,其形状大小可以忽略不计,汽车能被视为质点。
故选A。
26.该车的平均加速度为
值为
该车的新尾标应该是45TFSI。
故选C。
27.(1)[1]设细线与竖直方向的夹角为,对球1受力分析,根据平衡条件和牛顿第二定律可得
,
汽车加速度增大时,细线1与竖直方向的夹角不变,细线1的拉力不变。
故选C。
(2)[2]设细线2与竖直方向的夹角为,对小球2受力分析,根据平衡条件和牛顿第二定律可得
,
当汽车加速度增大时,细线与竖直方向的夹角增大,则细线2的拉力增大。
故选A。
28.(1)设货物的质量为,则其滑动时加速度的大小为
加速度的方向沿着坡床向下。
(2)货物在车厢内滑动时货车的加速度大小为
方向沿着坡床向下。
(3)由于
所以货物最终会静止在车厢内,不会在重力作用下沿车厢下滑;货车先停下来,由于
所以滑动的货物不会带动已经静止的车厢重新运动。货车的位移为
所以制动坡床的长度至少,才能够保证货车与防撞设施不发生碰撞。
29.(24-25高一上·上海第二工业大学附属龚路中学·期末)小车以一定速度冲上光滑斜面后回到原处,其v-t图像如图所示。判断下列说法是否正确,打×或√。
(1)小车上升过程和下降过程的加速度大小相同,方向相反。
(2)小车上升过程和下降过程的位移相同。
(3)上升到最高点时,小车的瞬时速度和加速度都为零。
(4)运动过程中,小车在任何相等时间内的速度变化量都相同。
(5)小车上升到最高点与从最高点返回出发点的时间相等。
【答案】(1)错误
(2)错误
(3)错误
(4)正确
(5)正确
【详解】(1)根据图像的斜率表示加速度,可知小车上升过程和下降过程的加速度大小相同,方向相同,故说法错误。
(2)小车上升过程和下降过程的位移大小相同,方向不同,故说法错误。
(3)上升到最高点时,小车的瞬时速度为零和加速度不为零,因为合力不为零,故说法错误。
(4)运动过程中,小车在任何相等时间内的速度变化量都相同,因为加速度相同,故说法正确。
(5)因为斜面光滑,加速度相同,上升和返回两个过程的位移大小相等,根据
可知小车上升到最高点与从最高点返回出发点的时间相等,故说法正确。
30.(24-25高一上·上海同济大学第一附属中学·期末)在某科技活动中。一位同学设计了一个加速度测量仪,如图(a)所示,将一端连有摆球的细线悬于小车内O点。当小车运动时,小球与小车保持相对静止后,测量出悬绳与竖直方向的夹角θ,便可通过该角度计算得到小车此时的加速度值。
(1)请填写图(b)中刻度盘上的角度θ为30°对应的加速度值为 。(答案用g表示)
(2)运用该测量仪测量加速度,会有哪些局限: 。
【答案】(1)
(2)见解析
【详解】(1)根据牛顿第二定律有
所以
(2)根据
结合正切函数的特征可知,当加速度较大时对应的角度变化较小,会导致加速度较大情况下的测量误差较大。
31.(22-23高三上·北京朝阳区六校·)如图所示,质量为M=2.5kg的一只长方体形空铁箱在水平拉力F作用下沿水平面向右匀加速运动,铁箱与水平面间的动摩擦因数μ1=0.3。这时铁箱内一个质量为m=0.5kg的木块恰好能静止在后壁上。木块与铁箱内壁间的动摩擦因数μ2=0.25。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g=10m/s2。下列说法正确的是( )
A.木块受到的摩擦力大小为f1=2.5N
B.木块对铁箱压力的大小N=15N
C.铁箱与地面的摩擦力为f2=7.5N
D.水平拉力大小F=129N
【答案】D
【详解】A.木块恰好能静止在后壁上,在竖直方向由平衡条件得木块受到的摩擦力大小为
A错误;
B.由滑动摩擦力公式可知木块对铁箱压力的大小为
B错误;
C.铁箱与地面的摩擦力为
D.对木块在水平方向上由牛顿第二定律得
对整体由牛顿第二定律得
解得
D正确;
故选D。
32.(24-25高一上·上海卢湾高级中学·期末)如图,雪碧瓶在底部钻几个小孔,盛满水后将瓶竖直上抛,上升过程中应出现图为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】盛满水后将瓶竖直上抛,上升过程中处于完全失重状态,水不会流出。
故选A 。
33.(24-25高一上·上海新中高级中学·期末)伽利略是伟大的意大利物理学家,他开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。伽利略的理想实验为牛顿建立牛顿第一定律奠定了基础。如今,力学原理可以科学地解释生活中的很多现象并加以运用。
(1)伽利略对“运动和力的关系”和“自由落体运动”的研究,开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研究方法。图甲、图乙分别展示了这两项研究中实验和逻辑推理的过程,对这两项研究,下列说法中正确的是______。
A.图甲的实验为“理想实验”,通过逻辑推理得出力是改变物体运动状态的原因
B.图甲中的实验,可以在实验室中真实呈现
C.图乙中先在倾角较小的斜面上进行实验是为了减少摩擦力的影响
D.图乙中通过逐渐改变斜面的倾角,合理外推得出自由落体运动是匀变速运动。
(2)当汽车突然起动的时候,由于乘客具有 ,他会向跟车行 的方向倾倒;向北行驶的汽车突然向西拐弯时,车上的乘客会向 倾倒。
(3)如图丙所示,小张站在斜向上匀加速运行的自动扶梯上,分析此时游客的受力,以下示意图中正确的是______。
A. B.
C. D.
(4)撑竿跳高是田径比赛中一项技术性很强的运动,完整的过程可以简化成三个阶段:持竿助跑、撑竿起跳上升、越杆下落,如图所示。撑竿跳高的过程中包含很多物理知识,下列说法正确的是______。
A.持竿助跑过程,运动员的重力的反作用力是地面对运动员的支持力
B.撑竿起跳上升阶段,弯曲的撑竿对人的作用力大于人对撑竿的作用力
C.撑竿起跳上升阶段,人先处于超重状态后处于失重状态
D.在最高点手已离开撑竿,运动员还能继续越过横杆,是因为受到了一个向前的冲力
(5)“C919”飞机是中国按照国际民航规章自行研制、具有自主知识产权的大型喷气式民用飞机,航程,最大起飞重量约为。已于2023年2月完成100h的验证飞行。下列说法正确的是______。
A.信息中的单位“km”、“h”属于单位制中的导出单位
B.力学范围内的三个基本量是长度、质量、时间
C.国际单位制的七个基本物理量分别是:m、kg、s、A、K、mol、cd
D.单位仅仅是一个符号,并无实际意义,在运算过程中可有可无
【答案】(1)D
(2) 惯性 相反 北
(3)B
(4)C
(5)B
【详解】(1)AB.分析图甲可知,伽利略用抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法得到力不是维持物体运动的原因,由于不存在没有阻力的斜面,所以无法在实验室中真实呈现,故AB错误;
CD.伽利略设想物体下落的速度与时间成正比,因为当时无法测量物体的瞬时速度,所以伽利略通过数学推导证明如果速度与时间成正比,那么位移与时间的平方成正比。由于当时用滴水法计时,无法记录自由落体的较短时间,伽利略设计了让铜球沿阻力很小的斜面滚下,来冲淡重力的作用效果,而小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落的加速度小得多,所用时间长得多,所以容易测量。伽利略做了上百次实验,并通过抽象思维在实验结果上做了合理外推,故C错误,D正确。
故选D。
(2)[1][2][3]当汽车突然起动的时候,由于乘客具有惯性,他会向跟车行相反的方向倾倒;向北行驶的汽车突然向西拐弯时,车上的乘客会向北倾倒。
(3)如图丙所示,小张站在斜向上匀加速运行的自动扶梯上,则合外力斜向右上方,故游客受到重力和电梯竖直向上的支持力,水平向右的静摩擦力,以下示意图中正确的是B。
故选B。
(4)A.持竿助跑过程,运动员的重力的反作用力是人对地球的吸引力,故A错误;
B.根据牛顿第三定律可得,撑竿起跳上升阶段,弯曲的撑竿对人的作用力等于人对撑竿的作用力,故B错误;
C.撑竿起跳上升阶段,人先向上加速后向上减速,故人先处于超重状态后处于失重状态,故C正确。
D.在最高点手已离开撑竿,运动员还能继续越过横杆,是因为惯性的作用,故D错误。
故选C。
(5)A.由于长度、时间是基本物理量,因此信息中的单位“km”、“h”是根据基本单位,不是导出单位,故A错误;
B.力学范围内的三个基本量是长度、质量、时间,故B正确;
C.国际单位制的七个基本物理量分别是长度、质量、时间、电流、热力学温度以及物质的量和发光强度,这里m、kg、s、A、K、mol、cd是它们的单位,故C错误;
D.单位不仅是一个符号,还有其实际意义,在运算过程中利用单位制进行准确分析计算,故D错误。
故选B。
极限项目让人们不断挑战自我。
34.(24-25高一上·上海杨浦高级中学·期末)如图所示,攀岩运动员在到达较高处时,为恢复体能,每攀爬一 步都稍作停留。在其确定好双手及蹬脚的位置后,用力一蹬向上攀爬一步 的过程中,运动员( )
A.先超重,后失重
B.先失重,后超重
C.始终处于超重状态
D.始终处于失重状态
35.(24-25高一上·上海杨浦高级中学·期末)攀岩运动员达到最高点后,利用安全绳跳下,双脚触地后顺势弯曲双腿,在他的重心下降的过程中,运动员受到地面支持力F随时间t的变化如图示。下列说法正确的是 ( )
A.t2 时刻加速度为零
B.t2时刻速度最大
C.t1~t2时间内运动员的重心在加速下降
D.t2~t3时间内运动员的重心在减速下降
36.(24-25高一上·上海杨浦高级中学·期末)如图(a) 为极限运动爱好者利用绳子爬上高 楼的瞬间,如图 (b) 所示0点为轻绳悬挂点且保持固 定,脚与竖直墙接触点为A, 人的重心在B,A与 B中间部分可简化为轻杆,A点可视作光滑铰链。初始时 ∠OBA=90°, 爱好者在缓慢下降过程中AB长度以及AB与竖直方向的夹角均保持不变,逐渐从AB 位置变化至 A'B'位置。墙对轻杆的弹力大小的变化规律是 , 轻绳上拉力大小的变化规律是 。(均选填:A.“逐渐减小” B.“逐渐增大” C. “先减小后增大”)
37.(24-25高一上·上海杨浦高级中学·期末)小明玩的蹦床是由六根弹簧将床面固定在底座上,已知小明与床面的总质量为35kg, 当小明静止站在蹦床上时,六根弹簧的弹力大小相等,且都与水平面夹角为5°,此时一根弹簧上的拉力大小为 N(cos5°=0.996;sin5°=0.087,g=9.8m/s²,取3位有效数字)。
38.(24-25高一上·上海杨浦高级中学·期末)小球掉落在轻弹簧的运动与蹦床运动极为相似。将小球轻放到静止轻弹簧的顶端,小球在下降过程中其加速度 a与下降高度h的关系如图(b) 所示。
(1)若小球的质量为m,则弹簧的劲度系数为
(2)小球下降到高度 h0处至运动到最低点,以下说法正确的是( )
A.运动到最低点过程中,小球速度逐渐减小
B.运动到最低点过程中,小球加速度逐渐减小
C.运动到最低点过程中,小球加速度逐渐增加
D.小球在最低点时,速度为零,处于平衡位置
E.在h0位置处,运动员的加速度为零,所以运动员处于平衡状态
【答案】34.A 35.D 36. A B 37.657 38. E
【解析】34.运动员竖直方向向上先做加速运动后做减速运动,加速度先向上后向下,则该过程运动员先处于超重状态,后处于失重状态,故选A。
35.A.t2时刻支持力大于重力,合力不等于零,则加速度不为零,故A错误;
B C.由图可知,t1时刻消防队员双脚触地,在t1至t2时间内消防员受到的地面的支持力先小于重力后大于重力,其合力先向下后向上,其加速度先向下后向上,所以时间内消防队员的重心先向下加速后向下减速,时刻速度不是最大,故BC错误;
D.在t2至t3时间内他所受的合力向上,则加速度向上,故消防员的重心在减速下降,故D正确。
故选D。
36.[1][2]由分析可知,AB杆提供支持力,否则无法平衡。两种情况相比较,重力大小方向不变,杆的支持力方向不变,作出受力图如图所示
由图可知消防员在缓慢下降过程中,墙对轻杆的弹力大小逐渐减小,故选A;轻绳上拉力大小逐渐增大,故选B。
37.设此时一根弹簧上的拉力大小为,由平衡条件可得
解得
38.[1] 小球下降时,由胡克定律有
小球在下降过程中,受竖直向下的重力和竖直向上的弹力,由牛顿第二定律可知
化简整理得
结合图像可知,弹簧的劲度系数为
[2] A.运动到最低点过程中,小球速度先增大后减小,故A错误;
B C.弹簧弹力小于重力时,加速度大小
随弹簧压缩量的增大,加速度减小;
弹簧弹力大于重力时,加速度大小
随弹簧压缩量的增大,加速度增大;故运动到最低点过程中,小球加速度先减小后增大,故BC错误;
D.小球在最低点时,速度为零,弹簧弹力大于重力,最低点不是平衡位置,故D错误。
E.由图(b)可知,在h0位置处,运动员的加速度为零,重力和弹簧弹力平衡,所以运动员处于平衡状态,故E正确。
故选E。
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