精品解析：四川省成都市石室中学2025-2026学年高一上学期12月半期物理试题

成都石室中学 2025-2026学年度上期高2028届半期考试物理试卷 试卷满分 100 分，考试时间75 分钟 注意事项： 1、答题前，务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡规定的位置上。 2、答选择题时，必须使用 2B 铅笔将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。 3、非选择题时，必须使用 0.5 毫米黑色签字笔，将答案书写在答题卡规定的位置上。 4、所有题目必须在答题卡上作答，在试题卷上答题无效。 5、考试结束后，将答题卡交回。 一、单项选择题：本题共7个小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求。 1. 物体仅在三个共点力作用下做匀速直线运动，这三个共点力的大小可能是（　　） A. 4N、7N、9N B. 5N、2N、1N C. 59N、4N、20N D. 59N、2N、40N 2. 下面关于物理教材上的说法正确的是（　　） A. 伽利略利用图1斜面实验直接证明了重的物体比轻的物体下落得快 B. 伽利略利用图1斜面实验间接证明了自由落体是匀加速直线运动 C. 伽利略利用图2理想实验证明了力是维持物体运动状态的原因 D. 图3说明弹簧的弹力就是地球对物体的吸引力，重力的方向总是和支持面垂直 3. 质点以某一初速度做匀加速直线运动，加速度为a，在时间t内速度变为初速度的3倍，则该质点在时间t内的位移为（　　） A B. C. D. 4. 如图所示，为一高考倒计时牌，通过一根轻绳悬挂在铁钉O上，挂上后发现倒计时牌是倾斜的，已知∠AOB=，∠OAB=，计时牌的重力为G，不计绳与钉之间的摩擦，则绳OB中的张力为多大（　　） A. G B. G C. G D. G 5. 两本质量都为m的书，将书分成质量相等的两部分后两部分对叠，已知书与书之间及书与桌面之间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。如图甲所示，下面一本书用水平轻质细绳固定在左边墙面上，上面的书在水平拉力F1作用下恰好能将两本书分开；如图乙所示，上面一本书用水平轻质细绳固定在右边墙面上，下面的书在水平拉力F2作用下恰好能将两本书分开。则F1：F2为（　　） A. 1：1 B. 2：3 C. 3：4 D. 3：5 6. 如图所示为一竖直放置的正方形支架ABCD，在其水平边AB两端系着一根不可伸长的轻绳，绳上穿有一光滑小铁环。关于绳中拉力的大小，下列说法正确的是（　　） A. 只将绳的B端缓慢向左移动时，绳中拉力变大 B. 只将绳的A端缓慢向下移动时，绳中拉力变大 C. 支架绕D点在竖直平面内逆时针转动时，绳中拉力变小 D. 绳子剪短一小段后重新悬挂在AB两点后，绳中拉力变小 7. 如图所示，台秤上放一木箱，木箱底部装有力传感器，木箱加传感器的总质量为5kg。一质量为1kg的小球用轻弹簧竖直悬挂在木箱顶部，下端用一竖直轻绳与木箱底部的力传感器相连，小球静止时，力传感器的示数为5N。重力加速度g取10m/s2。则下列说法错误的是（　　） A. 小球静止时，台秤示数为6kg B. 剪断弹簧瞬间，台秤示数为5kg C. 剪断轻绳瞬间，台秤示数为5kg D. 剪断轻绳瞬间，小球的加速度大小为5m/s2 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。 8. 利用图像法研究物理量之间关系是常用的一种数学物理方法。下面四幅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），则下列说法中正确的是（　　） A. 甲图中可求出物体的加速度大小为 B. 乙图中可求出物体的加速度大小为 C. 丙图中可求出物体的加速度大小为 D. 丁图中可求出物体的加速度大小为 9. 如图所示，质量为M、倾角为30°的斜面固定在水平地面上，斜面体上表面光滑，一轻绳绕过两个轻质滑轮连接着固定点和物体B，两滑轮之间的轻绳始终与斜面平行，物体A、B的质量分别为2m、m，重力加速度大小为g，将 A、B由静止释放，在B下降的过程中（物体A未碰到滑轮）。下列说法正确的是（　　） A. 轻绳对B的拉力大小为mg B. 轻绳对B的拉力大小为mg C. 物体A的加速度大小为g D. 物体A的加速度大小为g 10. 质量为2m的木块能够静止于倾角为30°的固定斜面上。现对木块平行斜面施加大小为mg（g为重力加速度大小）的恒定水平拉力，使木块沿斜面匀速运动，如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 木块在静止和匀速运动两种情况下所受摩擦力大小之比为1： B. 木块与斜面间的动摩擦因数为 C. 木块的速度方向有可能平行于斜面底边 D. 若拉力平行于斜面且方向可调节，则要使木块能静止在斜面上，拉力的大小不能超过（+1）mg 三、非选择题：本题共5小题，共54分。其中第14~16小题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤：有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 11. 某实验小组“探究弹簧弹力与形变量的关系”。用铁架台、毫米刻度尺以及若干个相同钩码组成如图甲所示的装置，一轻弹簧竖直悬挂在铁架台的水平横杆上，指针固定在弹簧下端，刻度尺竖直固定在弹簧一侧，刻度尺零刻度线与弹簧上端点对齐。 （1）该小组某次测量时弹簧测力计示数如图乙，则弹簧测力计的读数是___________N； （2）通过实验，得到弹簧的弹力大小F与弹簧长度的x关系图线如图丙所示，由图线可得：该弹簧的原长L0=______cm。弹簧的劲度系数k =______N/m； （3）若实验中刻度尺的零刻度略高于弹簧上端，则由实验数据测得弹簧的劲度系数将___________（选填“偏小”“偏大”或“不受影响”）。 12. 某同学用如图甲所示的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验，调节好装置，做“探究加速度与合外力的关系”实验时，将打点计时器接在频率为f的交流电源上，打出的一条纸带如图乙所示，图中的1、2、5、6是计数点，每两个相邻计数点间有一个计时点，但第3、4个计数点没有画出，其中第1、2计数点间的距离为x1，第5、6计数点间的距离为x2， （1）关于实验的要点，下列说法正确的是___________。 A. 重物的质量应远小于小车的质量 B. 平衡摩擦力时重物应挂在小车上 C. 先释放小车，再接通打点计时器的电源 D. 调节定滑轮的高度使滑轮与小车间的细线与长木板平行 （2）小车加速度为___________。（用x1、x2，f表示） （3）做“探究加速度与质量的关系”实验时，正确平衡摩擦力，保持悬挂的重物不变，改变小车上砝码的质量m，多次实验，测出多组加速度a及小车上砝码的质量m，作出-m图像如图丙所示，若图丙中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，实验过程中小车受到的拉力可以看成保持不变，则小车受到的拉力为___________，小车的质量为___________。（用相关物理量符号表示） 13. 将小钢球以3m/s的速度竖直向上抛出，一段时间后落回抛出点，设向上为正方向，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。 （1）小钢球运动过程中，前0.4s内的平均速率； （2）小钢球运动过程中，最后0.2s内的平均速度的大小。 14. 某同学设计了一个“风力仪”用来直接测量和比较电风扇不同挡位的风力大小，设计原理如图（a）所示。仪器中有一根轻质金属丝悬挂着一个质量为m的金属小球。无风时，金属丝竖直下垂；当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝会偏离竖直方向一个角度，风力越大，偏角越大，就可以根据偏角的大小指示出风力。已知重力加速度为g。 （1）请写出风对小球作用力F的大小跟小球质量m、偏角之间的关系； （2）用1挡和3挡开电风扇时，发现分别约为30°和60°，估测1挡和3挡风力大小之比是多少？ （3）如图（b）所示，该同学要在圆弧形表盘上把角度刻度逐一标注为风力刻度。请在图（b）所示的表盘上定量写出30°、60°和90°相对应的风力刻度值；请用适当的文字描述随着的增大，该风力仪的刻度线分布的特点是怎样的？（如：均匀分布、中间密两边疏、中间疏两边密等）。 15. 如图所示，一竖直铁管下端距水平地面的高度为h，上端紧靠一电磁铁，电磁铁由自动开关控制，初始时刻开关处于闭合状态，铁管长度为2h。管正下方一质量为m的塑料小球从水平地面以某一初速度竖直向上抛出，进入管后小球加速度大小变为4.5g（g为重力加速度），方向竖直向下，到达管上端时小球速度为0。小球到达管上端的同时断开开关，管与小球一起由静止自由下落，管与地面发生多次弹性碰撞，每次碰撞前后速度等大反向，碰撞时间极短；在运动过程中，管始终保持竖直。若管与地面碰撞后的瞬间，管有向下的加速度1.5g，球有向上的加速度2.5g，且球在管中与管发生相对运动时管和球的加速度保持不变，当球和管共速后加速度均瞬间变为g，不计空气阻力，忽略小球大小。求： （1）塑料小球竖直向上进入铁管时所受摩擦力f的大小？ （2）管第一次落地弹起后，在上升过程中球没有从管中滑出，管上升的最大高度H； （3）管第二次落地弹起后上升过程中球仍未从管中滑出，管上升到最高点时小球距管上端的距离L。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 成都石室中学 2025-2026学年度上期高2028届半期考试物理试卷 试卷满分 100 分，考试时间75 分钟 注意事项： 1、答题前，务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡规定的位置上。 2、答选择题时，必须使用 2B 铅笔将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。 3、非选择题时，必须使用 0.5 毫米黑色签字笔，将答案书写在答题卡规定的位置上。 4、所有题目必须在答题卡上作答，在试题卷上答题无效。 5、考试结束后，将答题卡交回。 一、单项选择题：本题共7个小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求。 1. 物体仅在三个共点力作用下做匀速直线运动，这三个共点力的大小可能是（　　） A. 4N、7N、9N B. 5N、2N、1N C. 59N、4N、20N D. 59N、2N、40N 【答案】A 【解析】 【详解】物体在三个共点力作用下做匀速直线运动，处于平衡状态，故三个共点力的合力应为零。三个力平衡的条件是：任意两个力的合力范围必须包含第三个力的大小，即对于两个力和，其合力范围满足 第三个力必须在此范围内（含端点），才能与和的合力平衡。 A．取前两个力4N和7N，其合力范围是 第三个力9N在此范围内，所以这三个共点力可能平衡，故A正确； B．取前两个力5N和2N，其合力范围是 第三个力1N小于最小值3N，不在此范围内，所以这三个共点力不可能平衡，故B错误； C．取前两个力59N和4N，其合力范围是 第三个力20N小于最小值55N，不在此范围内，所以这三个共点力不可能平衡，故C错误； D．取前两个力59N和2N，其合力范围是 第三个力40N小于最小值57N，不在此范围内，所以这三个共点力不可能平衡，故D错误。 故选A 2. 下面关于物理教材上的说法正确的是（　　） A. 伽利略利用图1斜面实验直接证明了重的物体比轻的物体下落得快 B. 伽利略利用图1斜面实验间接证明了自由落体是匀加速直线运动 C. 伽利略利用图2理想实验证明了力是维持物体运动状态的原因 D. 图3说明弹簧的弹力就是地球对物体的吸引力，重力的方向总是和支持面垂直 【答案】B 【解析】 【详解】A．伽利略利用图1的斜面实验反驳了“重的物体比轻的物体下落快”的观点，证明轻重物体下落快慢一致，故A错误； B．伽利略利用图1的斜面实验（将落体运动 “放慢”），间接推理出自由落体是匀加速直线运动，故B正确； C．伽利略利用图2的理想实验证明了“力不是维持物体运动的原因”，故C错误； D．弹簧测力计测的是物体的重力（地球对物体的吸引力的一部分），但重力方向总是竖直向下，并非与支持面垂直，故D错误。 故选B 3. 质点以某一初速度做匀加速直线运动，加速度为a，在时间t内速度变为初速度的3倍，则该质点在时间t内的位移为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】设质点的初速度为，则时间t后的速度为，故 而 故 联合解得 故选A。 4. 如图所示，为一高考倒计时牌，通过一根轻绳悬挂在铁钉O上，挂上后发现倒计时牌是倾斜的，已知∠AOB=，∠OAB=，计时牌的重力为G，不计绳与钉之间的摩擦，则绳OB中的张力为多大（　　） A. G B. G C. G D. G 【答案】A 【解析】 【详解】将重力沿OB、OA绳的方向分解，如图所示 因不计绳与钉之间的摩擦，则 FOA=FOB，θ= 则 FOB=Gsin=G 故选A。 5. 两本质量都为m的书，将书分成质量相等的两部分后两部分对叠，已知书与书之间及书与桌面之间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。如图甲所示，下面一本书用水平轻质细绳固定在左边墙面上，上面的书在水平拉力F1作用下恰好能将两本书分开；如图乙所示，上面一本书用水平轻质细绳固定在右边墙面上，下面的书在水平拉力F2作用下恰好能将两本书分开。则F1：F2为（　　） A. 1：1 B. 2：3 C. 3：4 D. 3：5 【答案】D 【解析】 【详解】设每本书的重力为G，则根据平衡可知，图甲中 图乙中 所以F1：F2为3：5。 故选D。 6. 如图所示为一竖直放置的正方形支架ABCD，在其水平边AB两端系着一根不可伸长的轻绳，绳上穿有一光滑小铁环。关于绳中拉力的大小，下列说法正确的是（　　） A. 只将绳的B端缓慢向左移动时，绳中拉力变大 B. 只将绳的A端缓慢向下移动时，绳中拉力变大 C. 支架绕D点在竖直平面内逆时针转动时，绳中拉力变小 D. 绳子剪短一小段后重新悬挂在AB两点后，绳中拉力变小 【答案】C 【解析】 【详解】根据对称性可知光滑小铁环两侧绳子与竖直方向的夹角相等，以光滑小铁环为对象，根据平衡条件可得 设轻绳两端的水平距离为，轻绳的长度为，根据几何关系可得 A．只将绳的B端缓慢向左移动时，则水平距离变小，变小，绳中拉力小，故A错误； B．只将绳的A端缓慢向下移动时，则水平距离不变，不变，绳中拉力不变，故B错误； C．支架绕D点在竖直平面内逆时针转动时，则水平距离变小，变小，绳中拉力变小，故C正确； D．绳子剪短一小段后重新悬挂在AB两点后，由于变小，则变大，绳中拉力变大，故D错误。 故选C。 7. 如图所示，台秤上放一木箱，木箱底部装有力传感器，木箱加传感器的总质量为5kg。一质量为1kg的小球用轻弹簧竖直悬挂在木箱顶部，下端用一竖直轻绳与木箱底部的力传感器相连，小球静止时，力传感器的示数为5N。重力加速度g取10m/s2。则下列说法错误的是（　　） A. 小球静止时，台秤示数为6kg B. 剪断弹簧瞬间，台秤示数为5kg C. 剪断轻绳瞬间，台秤示数为5kg D. 剪断轻绳瞬间，小球的加速度大小为5m/s2 【答案】C 【解析】 【详解】A．小球静止时，将木箱、传感器和小球看作一个整体。该整体处于静止状态，受力平衡，台秤的支持力等于整体的总重力。 总质量 台秤的示数等于其支持力对应的质量，即为6kg，故A正确； B．剪断弹簧瞬间，弹簧的弹力立即消失。由于绳子只能受拉力，所以绳子拉力变为0。此时小球只受重力，做自由落体运动，与木箱之间没有力的作用。 因此，台秤示数等于木箱和传感器的总质量，即5kg，故B正确； C．剪断轻绳的瞬间，绳子的拉力立即消失。但弹簧的形变不能突变，所以弹簧的弹力在这一瞬间保持不变，此时小球受到向上的弹簧的拉力、重力和向下的轻绳拉力小球处于静止状态，受力平衡，所以 向下的重力 此时，台秤的示数应为，故C错误； D．剪断轻绳的瞬间，小球受到的合力 方向竖直向上，所以小球的加速度，故D正确。 本题选择错误的，故选C。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。 8. 利用图像法研究物理量之间关系是常用的一种数学物理方法。下面四幅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），则下列说法中正确的是（　　） A. 甲图中可求出物体的加速度大小为 B. 乙图中可求出物体加速度大小为 C. 丙图中可求出物体的加速度大小为 D. 丁图中可求出物体的加速度大小为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．根据匀变速直线运动位移时间关系有 结合图像斜率可得 解得，故A正确； B．根据匀变速直线运动速度位移关系有 结合图像斜率可得 解得，故B错误； C．根据图像可求得图像的解析式 变形可得 结合匀变速直线运动位移时间关系 可得，故C错误； D．根据图像可求得图像的解析式 变形可得 结合匀变速直线运动位移时间关系 可得， 故物体加速度大小为，故D正确。 故选AD。 9. 如图所示，质量为M、倾角为30°的斜面固定在水平地面上，斜面体上表面光滑，一轻绳绕过两个轻质滑轮连接着固定点和物体B，两滑轮之间的轻绳始终与斜面平行，物体A、B的质量分别为2m、m，重力加速度大小为g，将 A、B由静止释放，在B下降的过程中（物体A未碰到滑轮）。下列说法正确的是（　　） A. 轻绳对B的拉力大小为mg B. 轻绳对B的拉力大小为mg C. 物体A的加速度大小为g D. 物体A的加速度大小为g 【答案】BC 【解析】 【详解】对B进行受力分析，物体B受重力mg、绳子的拉力T，根据牛顿第二定律得 对A进行受力分析，斜面体上表面光滑，无摩擦力，物体A受重力2mg、两根绳子的拉力2T（轻绳上的力相等）、支持力，根据牛顿第二定律得，沿斜面方向 根据滑轮的连接方式可知，在运动过程中B的位移一直是A位移的两倍，根据位移-时间公式 可得 联立解得，， 故选BC。 10. 质量为2m的木块能够静止于倾角为30°的固定斜面上。现对木块平行斜面施加大小为mg（g为重力加速度大小）的恒定水平拉力，使木块沿斜面匀速运动，如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 木块在静止和匀速运动两种情况下所受的摩擦力大小之比为1： B. 木块与斜面间的动摩擦因数为 C. 木块的速度方向有可能平行于斜面底边 D. 若拉力平行于斜面且方向可调节，则要使木块能静止在斜面上，拉力的大小不能超过（+1）mg 【答案】AD 【解析】 【详解】A．木块静止在斜面上时所受的摩擦力大小为 木块沿斜面做匀速直线运动时所受的摩擦力大小为 可得，选项A正确； B．木块与斜面间的动摩擦因数，选项B错误； C．摩擦力方向跟速度方向相反，故木块的速度方向沿斜面斜向左下，选项C错误； D．经分析可知，当拉力平行斜面向上，且木块刚要滑动时，拉力最大，最大值 选项D正确。 故选AD。 三、非选择题：本题共5小题，共54分。其中第14~16小题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤：有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 11. 某实验小组“探究弹簧弹力与形变量的关系”。用铁架台、毫米刻度尺以及若干个相同钩码组成如图甲所示的装置，一轻弹簧竖直悬挂在铁架台的水平横杆上，指针固定在弹簧下端，刻度尺竖直固定在弹簧一侧，刻度尺零刻度线与弹簧上端点对齐。 （1）该小组某次测量时弹簧测力计示数如图乙，则弹簧测力计的读数是___________N； （2）通过实验，得到弹簧的弹力大小F与弹簧长度的x关系图线如图丙所示，由图线可得：该弹簧的原长L0=______cm。弹簧的劲度系数k =______N/m； （3）若实验中刻度尺的零刻度略高于弹簧上端，则由实验数据测得弹簧的劲度系数将___________（选填“偏小”“偏大”或“不受影响”）。 【答案】（1）3.00 （2） ①. 4 ②. 50 （3）不受影响 【解析】 【小问1详解】 由图可知，弹簧测力计的分度值为0.1N，则需估读到分度值的下一位，所以读数为3.00N。 【小问2详解】 [1]由图可知，当弹簧的弹力为零时，弹簧处于原长，故该弹簧的原长为 [2]由图像的斜率表示劲度系数可知，该弹簧的劲度系数为 【小问3详解】 若实验中刻度尺的零刻度略高于弹簧上端，不会影响图像的斜率，故由实验数据测得弹簧的劲度系数将不受影响。 12. 某同学用如图甲所示的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验，调节好装置，做“探究加速度与合外力的关系”实验时，将打点计时器接在频率为f的交流电源上，打出的一条纸带如图乙所示，图中的1、2、5、6是计数点，每两个相邻计数点间有一个计时点，但第3、4个计数点没有画出，其中第1、2计数点间的距离为x1，第5、6计数点间的距离为x2， （1）关于实验的要点，下列说法正确的是___________。 A. 重物的质量应远小于小车的质量 B. 平衡摩擦力时重物应挂在小车上 C. 先释放小车，再接通打点计时器的电源 D. 调节定滑轮的高度使滑轮与小车间的细线与长木板平行 （2）小车的加速度为___________。（用x1、x2，f表示） （3）做“探究加速度与质量的关系”实验时，正确平衡摩擦力，保持悬挂的重物不变，改变小车上砝码的质量m，多次实验，测出多组加速度a及小车上砝码的质量m，作出-m图像如图丙所示，若图丙中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，实验过程中小车受到的拉力可以看成保持不变，则小车受到的拉力为___________，小车的质量为___________。（用相关物理量符号表示） 【答案】（1）D （2） （3） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 A．由于绳子拉力可以通过力传感器测得，所以重物的质量不需要远小于小车的质量，故A错误； B．平衡摩擦力时应把挂重物的细线和重物去掉，利用小车自身重力沿木板向下的分力平衡摩擦力，故B错误； C．为了充分利用纸带，应先接通打点计时器的电源，再释放小车，故C错误； D．为了小车运动过程受到的细线拉力恒定不变，需要调节定滑轮的高度使滑轮与小车间的细线与长木板平行，故D正确。 故选D。 【小问2详解】 每两个相邻计数点间有一个计时点，可知相邻计数点的时间间隔为 根据逐差法可得 联立可得小车的加速度为 【小问3详解】 [1][2]设小车受到的拉力为，小车的质量为，根据牛顿第二定律可得 可得 可知的斜率和纵轴截距分别为， 解得， 13. 将小钢球以3m/s的速度竖直向上抛出，一段时间后落回抛出点，设向上为正方向，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。 （1）小钢球运动过程中，前0.4s内的平均速率； （2）小钢球运动过程中，最后0.2s内的平均速度的大小。 【答案】（1） 1.25m/s （2） 2m/s 【解析】 【小问1详解】 根据竖直上抛规律，可知小钢球运动最高点时间 则前0.4s内小钢球运动的路程 则前0.4s内的平均速率 【小问2详解】 最后0.2s内小钢球运动的位移大小 则最后0.2s内的平均速度的大小 14. 某同学设计了一个“风力仪”用来直接测量和比较电风扇不同挡位的风力大小，设计原理如图（a）所示。仪器中有一根轻质金属丝悬挂着一个质量为m的金属小球。无风时，金属丝竖直下垂；当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝会偏离竖直方向一个角度，风力越大，偏角越大，就可以根据偏角的大小指示出风力。已知重力加速度为g。 （1）请写出风对小球作用力F的大小跟小球质量m、偏角之间的关系； （2）用1挡和3挡开电风扇时，发现分别约为30°和60°，估测1挡和3挡的风力大小之比是多少？ （3）如图（b）所示，该同学要在圆弧形表盘上把角度刻度逐一标注为风力刻度。请在图（b）所示的表盘上定量写出30°、60°和90°相对应的风力刻度值；请用适当的文字描述随着的增大，该风力仪的刻度线分布的特点是怎样的？（如：均匀分布、中间密两边疏、中间疏两边密等）。 【答案】（1） （2） （3） 该风力仪的刻度线分布的特点是角度越大，刻度线越密集。 【解析】 【小问1详解】 以小球为研究对象，受到重力、绳子拉力和风力，如图1所示： 根据平衡条件结合图中几何关系可得：。 【小问2详解】 1挡的风力为： 3挡的风力为： 所以。 【小问3详解】 根据结合三角函数关系可知，风力仪表盘的刻度线分布特点是表盘上定性画出刻度线的分布，如图2所示。 由此可以判断，该风力仪的刻度线分布的特点是角度越大，刻度线越密集。 15. 如图所示，一竖直铁管下端距水平地面的高度为h，上端紧靠一电磁铁，电磁铁由自动开关控制，初始时刻开关处于闭合状态，铁管长度为2h。管正下方一质量为m的塑料小球从水平地面以某一初速度竖直向上抛出，进入管后小球加速度大小变为4.5g（g为重力加速度），方向竖直向下，到达管上端时小球速度为0。小球到达管上端的同时断开开关，管与小球一起由静止自由下落，管与地面发生多次弹性碰撞，每次碰撞前后速度等大反向，碰撞时间极短；在运动过程中，管始终保持竖直。若管与地面碰撞后的瞬间，管有向下的加速度1.5g，球有向上的加速度2.5g，且球在管中与管发生相对运动时管和球的加速度保持不变，当球和管共速后加速度均瞬间变为g，不计空气阻力，忽略小球大小。求： （1）塑料小球竖直向上进入铁管时所受摩擦力f的大小？ （2）管第一次落地弹起后，在上升过程中球没有从管中滑出，管上升的最大高度H； （3）管第二次落地弹起后上升过程中球仍未从管中滑出，管上升到最高点时小球距管上端的距离L。 【答案】（1）3.5mg （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 设小球进入管中所受摩擦力为，根据牛顿第二定律 解得 【小问2详解】 管第一次与球下落与地面碰撞前 管与地面碰撞后上升，取向上为正方向，经时间管与球共速 ，管上升的高度为 共速后管与球一起竖直上抛，上升的高度为 管上升的最大高度为 【小问3详解】 作出第一次碰撞后上升过程中共速前管和球的速度图像 由图知，小球相对管上端向下运动的距离为 管第二次与球下落与地面碰撞前 ，经时间管与球共速 同理可得第二次碰撞后上升过程中共速时小球相对管上端向下运动的距离为 所以小球距管上端距离为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $