内容正文:
禹州市第三高级中学高一第三次校内阶段性训练
物理卷
一、选择题:本题共10小题,1-7为单选,每小题4分,8~10题为多选,每小题全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分;本题共46分。
1. 质量为的物体沿水平地面向右运动,同时受到的向左水平拉力,物体与地面间的动摩擦因数为0.2,取。则物体在运动过程中受到的摩擦力为( )
A. ,水平向右 B. ,水平向右 C. ,水平向左 D. ,水平向左
2. 和为作用在同一点的大小不变的两个力,它们之间的夹角为,其合力为F,合力F与的关系图像如图所示,若可以任意改变,则F的最大值为( )
A. B. C. D.
3. 木块A、B、C、D并排固定在水平地面上,可视为质点的子弹以速度射入木块A,恰好能从木块D中射出。子弹在木块A、B、C、D中运动的时间相等,在木块中运动时加速度恒定,下列说法正确的是( )
A. A、B、C、D木块的长度之比为9∶7∶5∶3
B. 子弹刚射出木块B时的速度大小为
C. 子弹射出木块A、B瞬间的速度大小之比为3∶1
D. 子弹在木块A中运动的平均速度是在木块D中运动的平均速度的7倍
4. 如图所示,轻弹簧的一端悬挂于O点,另一端A点与轻绳相连,轻绳上系一质量为m的物体。初始时物体处于静止状态,轻弹簧的长度为L;现对A点施加一水平力F,缓慢拉至OA与竖直方向的夹角为时,使物体再次保持静止。轻弹簧的劲度系数为k,重力加速度为g,,。物体再次保持静止时弹簧的长度为( )
A. B. C. D.
5. 如图所示,光滑定滑轮通过轻杆固定在天花板上,轻绳绕过定滑轮,一端竖直悬挂物块,另一端连接物块,物块放置在物块上,整个系统处于静止状态。已知,轻杆与水平方向夹角为重力加速度取,不计滑轮的重力及轻绳和滑轮之间的摩擦,下列说法正确的是( )
A. 轻杆的拉力为
B. 地面对物块的支持力为30N
C. 地面对物块的摩擦力为5N
D. 物块对物块的摩擦力为
6. 如图,轨道车A通过细钢丝跨过轮轴(不计与轮轴的摩擦)拉着特技演员B上升,便可呈现出演员B飞檐走壁的效果。轨道车A沿水平地面以大小为v=5m/s的速度向左匀速运动,某时刻连接轨道车A的钢丝与水平方向的夹角为θ=37°,轮轴右侧连接演员B的钢丝竖直,sin37°=0.6,cos37°=0.8。则该时刻( )
A. 演员B的速度大小为5m/s B. 演员B的速度大小为6.25m/s
C. 演员B处于平衡状态 D. 演员B处于超重状态
7. 如图所示,质量均为 m 的两个木块 P、Q 叠放在光滑的水平地面上,P、Q 接触面的倾角为θ。现在 Q 上加一水平推力 F,使 P、Q 保持相对静止一起向左做匀加速直线运动,下列说法正确的有( )
A. 木块Q对地面的压力可能小于 2mg
B. 当F增大时,P、Q间的摩擦力一定增大
C. 若加速度a=gtanθ,则P受到摩擦力为零
D. 若加速度a<gtanθ,则P受到摩擦力方向沿斜面向下
8. 如图所示,水平地面上放有截面为半圆的柱状物体A,A上方有一光滑的圆柱形物体B,对B施加一过圆心且水平向右的推力F,整个装置保持静止,若将B的位置向上移动稍许后,整个装置仍保持静止,下列说法正确的是( )
A. 推力F减小 B. A对B的弹力增大 C. 地面对A的支持力增大 D. 地面对A的摩擦力减小
9. 质量为M的木楔倾角θ为37°,在水平面上保持静止。当将一质量为m的木块放在木楔斜面上时,它正好匀速下滑。如图所示,当用与木楔斜面成α角的力F拉木块,木块匀速上升(已知木楔在整个过程中始终静止)。可取sin37°=0.6。已知重力加速度为g,下列说法正确的有( )
A. 物块与斜面间的动摩擦因数为0.75
B. 当α=37°时F有最小值
C. 当α=30°时F有最小值
D. F的最小值为0.96mg
10. 如图甲所示,倾角为θ的足够长的传送带以恒定的速率v0沿逆时针方向运行。t=0时,将质量m=1 kg的物体(可视为质点)轻放在传送带上,物体相对地面的v-t图像如图乙所示。设沿传送带向下为正方向,取重力加速度g=10 m/s2。则不正确的是( )
A. 传送带的速率v0=10 m/s
B. 传送带的倾角θ=30°
C. 物体与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5
D. 0~2 s内物体在传送带上留下的痕迹为6m
二、实验题(每空3分,共18分)
11. 用如图甲所示的实验装置“测量小车做直线运动的瞬时速度”,完成下列相关内容:
(1)下列实验要求或操作,正确的有_____(填正确答案标号)。
A. 必须使用交流电源
B. 钩码质量必须远小于小车质量
C. 必须倾斜长木板以平衡小车所受到的阻力
D. 小车应靠近打点计时器释放
E. 先接通电源,再释放小车
(2)图乙是某次实验中一条纸带上截取的一段,在连续打出的点上依次标记、、、四个计数点(相邻计数点间还有四个点未画出),则点的读数为_____cm。已知打点计时器每隔打一个点,则在打下点时,小车的瞬时速度为_____(计算结果保留3位有效数字)。
12. 某实验小组用如图丙所示的实验装置验证牛顿第二定律。滑块上有两个宽度均为d 的遮光片,滑块与遮光片的总质量为M,两遮光片中心间的距离为L。
(1)将滑块置于光电门右侧的气垫导轨上,打开气泵电源,轻推滑块,遮光片1、2通过光电门的挡光时间分别为和,仔细调整支脚A,直至遮光片1、2通过光电门的挡光时间________(选填“>”“=”或“<”)。
(2)气垫导轨调至水平后,将细线一端拴在滑块上,另一端跨过气垫导轨左端的光滑定滑轮悬挂沙桶,调节定滑轮,使定滑轮和滑块之间的细线与气垫导轨平行。将滑块在光电门右侧释放,记录遮光片1、2通过光电门的挡光时间分别为t₁和t₂,则滑块的加速度大小a=________(用题目中的物理量符号表示)。
(3)保持气垫导轨水平,多次改变沙桶和桶内细沙的总质量m(mM),并记录遮光片1、2的挡光时间,计算相应的加速度a,根据计算的数据描绘加速度a与沙桶和桶内细沙的总重力 mg 之间的关系图像如图丁所示,则图线的斜率k=________(用题目中的物理量符号表示)。
三、解答题(共36分)
13. 某科技馆用火箭模型模拟火箭的回收过程.开始时让模型以初速度大小v0=10m/s,加速度大小a=5.0m/s2,从距离地面一定高度处竖直向下先做匀加速直线运动,4s后改做匀减速直线运动,再经历2s,模型落地且速度恰好为零,求
(1)模型在匀加速阶段下落的距离;
(2)模型在匀减速阶段的加速度大小。
14. 如图所示,质量为的砝码悬挂在轻绳PA和PB的结点上并处于静止状态,PA与竖直方向的夹角为37°,PB沿水平方向。质量为的木块与PB相连,静止于倾角为37°的固定斜面上。已知,,取重力加速度。
求
(1)PB绳对结点P拉力的大小;
(2)斜面对木块摩擦力的大小f和木块对斜面压力的大小。
15. 如图甲所示,光滑水平地面上有一质量为M、长度L=1m的长木板,质量为m的小物块(可视为质点)静置在长木板的最右端,小物块与长木板间的动摩擦因数为。在长木板上施加水平向右的外力F,长木板的加速度a随外力F的变化关系如图乙所示。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2。
(1)求小物块的质量m和动摩擦因数;
(2)若施加水平向右的外力F为恒力,大小为8N,求力F至少作用多长时间可使得小物块滑离长木板。
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物理卷
一、选择题:本题共10小题,1-7为单选,每小题4分,8~10题为多选,每小题全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分;本题共46分。
1. 质量为的物体沿水平地面向右运动,同时受到的向左水平拉力,物体与地面间的动摩擦因数为0.2,取。则物体在运动过程中受到的摩擦力为( )
A. ,水平向右 B. ,水平向右 C. ,水平向左 D. ,水平向左
【答案】D
【解析】
【详解】物体相对地面向右运动,则受到地面向左的滑动摩擦力,大小为
故选D。
2. 和为作用在同一点的大小不变的两个力,它们之间的夹角为,其合力为F,合力F与的关系图像如图所示,若可以任意改变,则F的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】由题图可知,当时,合力,假设,则
当时,则
联立解得,
当时,合力F最大,此时
故选D。
3. 木块A、B、C、D并排固定在水平地面上,可视为质点的子弹以速度射入木块A,恰好能从木块D中射出。子弹在木块A、B、C、D中运动的时间相等,在木块中运动时加速度恒定,下列说法正确的是( )
A. A、B、C、D木块的长度之比为9∶7∶5∶3
B. 子弹刚射出木块B时的速度大小为
C. 子弹射出木块A、B瞬间的速度大小之比为3∶1
D. 子弹在木块A中运动的平均速度是在木块D中运动的平均速度的7倍
【答案】D
【解析】
【详解】A.子弹在木块A、B、C、D中运动的时间相等,子弹在木块中的运动可逆向看作初速度为零且从右向左的匀加速直线运动,由初速度等于零的匀加速直线运动连续相等时间内运动位移的比例关系可知,木块A、B、C、D的长度之比为7:5:3:1,故A错误;
B.子弹刚射出木块B时为整个过程的中间时刻,则速度大小为整个过程的平均速度,即为,故B错误;
C.由v=at知,子弹射出木块A、B瞬间的速度大小之比为vA:vB=(3Δt):(2Δt)=3:2
故C错误;
D.因为子弹在每个木块中运动的时间相等,木块A与木块D长度之比为7:1,由知,子弹在木块A中运动的平均速度是在木块D中运动的平均速度的7倍,故D正确。
故选D。
4. 如图所示,轻弹簧的一端悬挂于O点,另一端A点与轻绳相连,轻绳上系一质量为m的物体。初始时物体处于静止状态,轻弹簧的长度为L;现对A点施加一水平力F,缓慢拉至OA与竖直方向的夹角为时,使物体再次保持静止。轻弹簧的劲度系数为k,重力加速度为g,,。物体再次保持静止时弹簧的长度为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】初始时,对物体进行受力分析,物体受重力和弹簧的拉力,因为物体静止,根据二力平衡可得弹簧的拉力
设初始时弹簧的伸长量为,根据胡克定律有
解得
当对A点施加水平力F缓慢拉至OA与竖直方向的夹角为时,对物体和绳子A点整体进行受力分析,受到重力、水平拉力F、弹簧的拉力,将弹簧的拉力沿水平和竖直方向分解,根据平衡条件,在竖直方向上有
设此时弹簧的伸长量为,由胡克定律有
联立可得
物体再次保持静止时弹簧的长度为
故选A。
5. 如图所示,光滑定滑轮通过轻杆固定在天花板上,轻绳绕过定滑轮,一端竖直悬挂物块,另一端连接物块,物块放置在物块上,整个系统处于静止状态。已知,轻杆与水平方向夹角为重力加速度取,不计滑轮的重力及轻绳和滑轮之间的摩擦,下列说法正确的是( )
A. 轻杆的拉力为
B. 地面对物块的支持力为30N
C. 地面对物块的摩擦力为5N
D. 物块对物块的摩擦力为
【答案】A
【解析】
【详解】A.绳子的拉力
对O点受力分析,如图所示
由几何关系可得
轻杆的拉力为。故A正确;
BC.对b、c整体受力分析,如图所示
由几何关系可得
由题可知,地面对物块的摩擦力为
地面对物块的支持力为,故BC错误;
D.由题知b、c处于静止状态,且b、c之间没有相对运动的趋势,因此物块对物块的摩擦力为0。故D错误。
故选A。
6. 如图,轨道车A通过细钢丝跨过轮轴(不计与轮轴的摩擦)拉着特技演员B上升,便可呈现出演员B飞檐走壁的效果。轨道车A沿水平地面以大小为v=5m/s的速度向左匀速运动,某时刻连接轨道车A的钢丝与水平方向的夹角为θ=37°,轮轴右侧连接演员B的钢丝竖直,sin37°=0.6,cos37°=0.8。则该时刻( )
A. 演员B的速度大小为5m/s B. 演员B的速度大小为6.25m/s
C. 演员B处于平衡状态 D. 演员B处于超重状态
【答案】D
【解析】
【详解】AB.由题意,把分解在沿绳的方向上,有
代入数据求得,故AB错误;
CD.根据,可知车向左匀速运动,减小,增大,则增大,人做加速运动,加速度竖直向上,处于超重状态,故C错误,D正确。
故选D。
7. 如图所示,质量均为 m 的两个木块 P、Q 叠放在光滑的水平地面上,P、Q 接触面的倾角为θ。现在 Q 上加一水平推力 F,使 P、Q 保持相对静止一起向左做匀加速直线运动,下列说法正确的有( )
A. 木块Q对地面的压力可能小于 2mg
B. 当F增大时,P、Q间的摩擦力一定增大
C. 若加速度a=gtanθ,则P受到摩擦力为零
D. 若加速度a<gtanθ,则P受到摩擦力方向沿斜面向下
【答案】C
【解析】
【详解】A.以木块P、Q整体为研究对象,在竖直方向上受力平衡,则有
由牛顿第三定律可知,木块Q对地面的压力为2mg,A错误;
B. P、Q保持相对静止一起向左做匀加速直线运动,若F较小时,P有向下滑动的趋势,摩擦力沿斜面向上;若F较大时,P有向上滑动的趋势,摩擦力沿斜面向下,因此在F增大的过程中,摩擦力可能增大,也可能减小,也可能先减小后反向增大,B错误;
C.对P受力分析,假设P受Q的摩擦力沿斜面向上为f,Q对P的支持力为N,在水平方向由牛顿第二定律可得
在竖直方向由平衡条件可得
联立解得
若加速度a=gtanθ,则有P受到摩擦力是零,C正确;
D.由C选项分析计算可知,若加速度a<gtanθ,则P有向下滑动的趋势,因此P受到摩擦力方向沿斜面向上,D错误。
故选C。
8. 如图所示,水平地面上放有截面为半圆的柱状物体A,A上方有一光滑的圆柱形物体B,对B施加一过圆心且水平向右的推力F,整个装置保持静止,若将B的位置向上移动稍许后,整个装置仍保持静止,下列说法正确的是( )
A. 推力F减小 B. A对B的弹力增大 C. 地面对A的支持力增大 D. 地面对A的摩擦力减小
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.作出B的受力分析,如图所示
由图可知,将B的位置向上移动稍许后,推力F减小,A对B的弹力N减小,故A正确,B错误;
CD.以A、B为整体,根据平衡条件可得,
可知地面对A的支持力不变,地面对A的摩擦力减小,故C错误,D正确。
故选AD。
9. 质量为M的木楔倾角θ为37°,在水平面上保持静止。当将一质量为m的木块放在木楔斜面上时,它正好匀速下滑。如图所示,当用与木楔斜面成α角的力F拉木块,木块匀速上升(已知木楔在整个过程中始终静止)。可取sin37°=0.6。已知重力加速度为g,下列说法正确的有( )
A. 物块与斜面间的动摩擦因数为0.75
B. 当α=37°时F有最小值
C. 当α=30°时F有最小值
D. F的最小值为0.96mg
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.物块匀速下滑时,有
解得
A正确;
BCD.物块匀速上升时,有
整理得
可知,当时F有最小值,最小值为
BD正确,C错误。
故选ABD。
10. 如图甲所示,倾角为θ的足够长的传送带以恒定的速率v0沿逆时针方向运行。t=0时,将质量m=1 kg的物体(可视为质点)轻放在传送带上,物体相对地面的v-t图像如图乙所示。设沿传送带向下为正方向,取重力加速度g=10 m/s2。则不正确的是( )
A. 传送带的速率v0=10 m/s
B. 传送带的倾角θ=30°
C. 物体与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5
D. 0~2 s内物体在传送带上留下的痕迹为6m
【答案】BD
【解析】
【详解】A.由图知,物体先做初速度为零的匀加速直线运动,速度达到传送带速度后(在t=1.0s时刻),由于重力沿斜面向下的分力大于摩擦力,物块继续向下做匀加速直线运动,从图像可知传送带的速度为
故A正确;
BC.在0~1.0s内,物体摩擦力方向沿斜面向下,匀加速运动的加速度为
由图知
在1.0~2.0s,物体的加速度为
由图知
联立解得
故B错误,C正确;
D.根据“面积”表示位移,可知0~1.0s物体相对于地的位移
传送带的位移为
物体对传送带的位移大小为
方向向上;1.0~2.0s物体相对于地的位移
传送带的位移为
物体对传送带的位移大小为
方向向下,故留下的痕迹为5m,故D错误。
本题选不正确的,故选BD。
二、实验题(每空3分,共18分)
11. 用如图甲所示的实验装置“测量小车做直线运动的瞬时速度”,完成下列相关内容:
(1)下列实验要求或操作,正确的有_____(填正确答案标号)。
A. 必须使用交流电源
B. 钩码质量必须远小于小车质量
C. 必须倾斜长木板以平衡小车所受到的阻力
D. 小车应靠近打点计时器释放
E. 先接通电源,再释放小车
(2)图乙是某次实验中一条纸带上截取的一段,在连续打出的点上依次标记、、、四个计数点(相邻计数点间还有四个点未画出),则点的读数为_____cm。已知打点计时器每隔打一个点,则在打下点时,小车的瞬时速度为_____(计算结果保留3位有效数字)。
【答案】(1)ADE (2) ①. 7.40 ②. 0.610
【解析】
【小问1详解】
A.依据打点计时器工作原理可知打点计时器需要使用交流电源,故A正确;
BC.在“测量小车做直线运动的瞬时速度”的实验中,不需要平衡摩擦力,也不需要考虑绳上拉力是否近似等于重力,因此不需要满足钩码质量必须远小于小车质量这个条件,故BC错误;
D.为了能多打出一些点便于数据处理,提高纸带的利用率,小车应靠近打点计时器释放,故D正确;
E.为了提高纸带的利用率,实验时应先接通电源,再释放小车,故E正确。
故选ADE。
【小问2详解】
[1] 刻度尺的最小分度值为1mm,根据刻度尺的读数规则,应估读到最小分度值的下一位,所以c点的读数为7.40cm;
[2] 近似取相邻两计数点的平均速度代替该点的瞬时速度,即在打下c点时,小车的瞬时速度为
12. 某实验小组用如图丙所示的实验装置验证牛顿第二定律。滑块上有两个宽度均为d 的遮光片,滑块与遮光片的总质量为M,两遮光片中心间的距离为L。
(1)将滑块置于光电门右侧的气垫导轨上,打开气泵电源,轻推滑块,遮光片1、2通过光电门的挡光时间分别为和,仔细调整支脚A,直至遮光片1、2通过光电门的挡光时间________(选填“>”“=”或“<”)。
(2)气垫导轨调至水平后,将细线一端拴在滑块上,另一端跨过气垫导轨左端的光滑定滑轮悬挂沙桶,调节定滑轮,使定滑轮和滑块之间的细线与气垫导轨平行。将滑块在光电门右侧释放,记录遮光片1、2通过光电门的挡光时间分别为t₁和t₂,则滑块的加速度大小a=________(用题目中的物理量符号表示)。
(3)保持气垫导轨水平,多次改变沙桶和桶内细沙的总质量m(mM),并记录遮光片1、2的挡光时间,计算相应的加速度a,根据计算的数据描绘加速度a与沙桶和桶内细沙的总重力 mg 之间的关系图像如图丁所示,则图线的斜率k=________(用题目中的物理量符号表示)。
【答案】(1)= (2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
打开气泵电源,轻推滑块,遮光片1、2通过光电门的挡光时间分别为和,仔细调整支脚A,直至遮光片1、2通过光电门的挡光时间Δt₁=,此时气垫导轨已经调节成水平。
【小问2详解】
遮光片1、2通过光电门的速度分别为,
根据运动学公式有
联立解得滑块的加速度大小
【小问3详解】
根据牛顿第二定律有
又知,故加速度大小
由题图丁可知图线的斜率为,故
联立解得
三、解答题(共36分)
13. 某科技馆用火箭模型模拟火箭的回收过程.开始时让模型以初速度大小v0=10m/s,加速度大小a=5.0m/s2,从距离地面一定高度处竖直向下先做匀加速直线运动,4s后改做匀减速直线运动,再经历2s,模型落地且速度恰好为零,求
(1)模型在匀加速阶段下落的距离;
(2)模型在匀减速阶段的加速度大小。
【答案】(1)80m (2)
【解析】
【小问1详解】
模型在匀加速阶段,根据运动学公式可得
代入数据解得下落的距离
【小问2详解】
模型开始做匀减速运动的初速度大小为
匀减速阶段,有
代入数据解得模型在匀减速阶段的加速度大小
14. 如图所示,质量为的砝码悬挂在轻绳PA和PB的结点上并处于静止状态,PA与竖直方向的夹角为37°,PB沿水平方向。质量为的木块与PB相连,静止于倾角为37°的固定斜面上。已知,,取重力加速度。
求
(1)PB绳对结点P拉力的大小;
(2)斜面对木块摩擦力的大小f和木块对斜面压力的大小。
【答案】(1)30N (2)54N;22N
【解析】
【小问1详解】
如图甲所示分析点受力
由平衡条件可得,
可解得
【小问2详解】
再分析M的受力情况,如图乙所示
由物体的平衡条件可得
沿斜面方向有
垂直于斜面方向有
联立解得,
由牛顿第三定律,木块对斜面的压力
15. 如图甲所示,光滑水平地面上有一质量为M、长度L=1m的长木板,质量为m的小物块(可视为质点)静置在长木板的最右端,小物块与长木板间的动摩擦因数为。在长木板上施加水平向右的外力F,长木板的加速度a随外力F的变化关系如图乙所示。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2。
(1)求小物块的质量m和动摩擦因数;
(2)若施加水平向右的外力F为恒力,大小为8N,求力F至少作用多长时间可使得小物块滑离长木板。
【答案】(1)1kg,0.2
(2)0.5s
【解析】
【小问1详解】
由图像可知当F小于4N时物块和木板一起加速运动,则由牛顿第二定律
由图像可得
当F大于4N时物块与木板产生相对滑动,则对木板由牛顿第二定律
当F=4N时a=2m/s2即
当F=8N时a=6m/s2即
联立解得M=1kg,m=1kg,μ=0.2
【小问2详解】
若施加水平向右的外力F为恒力,此时物块相对木板产生滑动,物块的加速度为
木板的加速度为
设当力F作用时间为t时撤去外力,此时物块的速度
木板的速度
物块相对木板滑动的距离
此后木板做匀减速运动,木板的加速度大小变为
设再经过时间t'当两者共速,则
解得
此过程物块相对木板滑动的距离
若此时物块恰滑离木板,则由
解得
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