内容正文:
重庆市杨家坪中学高2028届高一(上期)第三次月考物理试题
满分:100分 考试时间:75分钟
第Ⅰ卷 选择题(共43分)
一、单项选择题:本大题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 下列说法正确的是( )
A. 伽利略通过斜面实验推理得出:力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因
B. 在国际单位制中,千克、米、秒、牛顿都是力学中的基本单位
C. 惯性是物体的固有属性,其大小与物体的运动状态有关
D. 牛顿提出:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态
2. 如图所示,据央视2026年1月4日报道,我国在新一代高速动车组研制与试验过程中,CR450动车组在多方面取得了阶段性成果。若CR450动车组在某段平直轨道上由静止启动,启动过程中动车的加速度逐渐减小直至为零,动车速度达到设计最高时速后保持匀速,则此过程中动车的运动情况是( )
A. 速度不断减小,位移持续增大
B. 速度不断增大,位移持续增大
C. 动车做加速度恒定的匀加速直线运动
D. 速度先增大后不变,位移始终增大
3. 某同学用如图所示的轻质滑轮组(轻绳、不计摩擦)悬挂一个重为G的书包,缓慢拉动绳子自由端将书包提升。随着书包上升,两侧绳子与竖直方向的夹角逐渐增大,则拉动过程中,该同学对绳子的拉力F的变化情况是( )
A. 逐渐变大 B. 逐渐变小
C. 始终等于2G D. 一定大于G
4. 某快递小车在仓库笔直通道上运输包裹,取向前为正方向,其两次运动的图像如图所示(甲为x - t图像,乙为v - t图像)。下列说法正确的是( )
A. 甲图对应的小车,前2s内向前运动,后2s内向后运动
B. 甲图对应的小车,4s内的总路程为 5m
C. 乙图对应的小车,2s末时从向后倒车变为向前行驶
D. 乙图对应的小车,4s内的平均速度为2.5m/s
5. 如图所示,质量分别为m、2m的两物块A、B用轻弹簧相连,A、B与水平面的动摩擦因数均为,在水平拉力F作用下,A、B一起向右做匀速直线运动。突然撤去拉力F的瞬间,A、B两物块加速度大小分别为( )
A. B. C. D.
6. 横截面呈直角三角形的斜面体固定在水平地面上,如图所示。现将一小球从斜面体的顶点处以不同的水平初速度v0向右抛出,运动过程中忽略空气阻力。关于小球在空中的运动时间与抛出初速度的关系图像,下列选项可能正确的是( )
A. B.
C. D.
7. 如图甲所示,质量为,倾角为角的斜面体放在光滑水平面上,斜面上有一质量为的光滑小球(),用力水平向右推小球,恰能使小球和斜面体一起向右做匀加速运动,此时小球对斜面体的压力为FN1;如图乙所示,将斜面体的倾角改为角,其余条件不变,若仍用力水平向左推斜面体,也恰能使小球和斜面体一起向左做匀加速运动,此时小球对斜面体的压力为FN2,则下列关系正确的是( )
A. ,
B. ,
C. ,
D. ,
二、多项选择题:本题共3小题,每小题5分,共15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5分,选对但不全的得3分,有错选的得0分。
8. 某同学体重50kg,乘电梯上行时,用手机内置传感器测得某段时间内电梯的加速度如下图所示。竖直向上为正方向。关于该段时间下列说法正确的是( )
A. 电梯向上减速运动
B. 该同学处于失重状态
C. 该同学受到的最小支持力约为470N
D. 该同学受到的最大支持力约为520N
9. 如图所示,某段河流的两岸彼此平行,河水中各处的水流速度均匀且稳定。现有一只小船,其在静水中的航行速度大小为;若小船以与上游河岸成的方向从A处出发渡河,经过一段时间后,恰好能抵达正对岸的B处。则下列说法中正确的是( )
A. 河中水流速度为6m/s
B. 河的宽度为240m
C. 小船渡河的最短时间为40s
D. 小船以最短的时间渡河时,到达河对岸时被冲向下游
10. 如图甲,水平地面上有一长木板,将一小物块放在长木板上,给小物块施加一水平外力F,通过传感器分别测出外力大小F和长木板及小物块的加速度a的数值如图乙所示。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,则以下说法正确的是( )
A. 长木板与地面间的动摩擦因数
B. 小物块的质量
C. 长木板的质量
D. 小物块与长木板间的动摩擦因数
第Ⅱ卷 非选择题(共57分)
三、实验题:本大题共2个小题,共16分。其中11题7分,12题9分。
11. 如图所示,在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中:A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与两根轻质细绳的结点,两根细绳分别标记为OB、OC,实验中可通过细绳拉动结点O,使橡皮筋发生形变。请回答下列问题:
(1)为了顺利完成实验并准确探究合成规律,在用两个弹簧秤分别通过OB、OC绳拉橡皮筋使结点O到达某一位置时,必须记录的实验数据有 ;
A. 橡皮筋的原长 B. 结点O的位置 C. 两弹簧秤的示数 D. 两细绳的方向
(2)下列各项操作中,能够有效减小实验误差的是 ;
A. 两个分力的大小应适当增大 B. 拉橡皮筋的细绳应尽量短一些
C. 两个分力间的夹角应尽量小 D. 弹簧秤必须与木板平面平行
(3)若实验中保持结点O的位置不变、OB绳的方向不变,将OC绳绕结点O顺时针缓慢转动一小角度,其他操作均规范,则在此过程中 ;
A. 弹簧秤甲示数一定减小 B. 弹簧秤甲示数一定增大
C. 弹簧秤乙示数一定减小 D. 弹簧秤乙示数一定先减小后增大
(4)甲、乙两位同学分别根据实验数据作出了力的图示,图中F为根据平行四边形定则作出的理论合力,F '为用一个弹簧秤直接拉橡皮筋时的实际合力。符合实验事实的是_______图(选填“甲”或“乙”)。
12. 在物理课的分组实验中,为了研究物体运动的加速度与所受合外力之间的关系,两组同学采用了不同的装置开展探究,已知重力加速度为g。
(1)小轩所在小组利用图甲所示的装置进行实验,装置包含上下两层水平轨道,用细线连接小车后,再跨过定滑轮后悬挂着砝码盘,通过在砝码盘中加减砝码改变细线对小车的拉力。两辆小车的尾部通过细线连接到同一控制装置,实验时可通过该装置让两小车同时启动、同时停止运动。
①实验开始前,下列操作中需要完成的是( )
A.选用质量不同的两辆小车
B.调节定滑轮的高度,使连接小车的细线与轨道保持平行
C.控制砝码和砝码盘的总质量,使其远小于小车的质量
D.将轨道的右端适当垫高,使小车在不受细线牵引时能沿轨道匀速运动,以此平衡摩擦力
②实验后,小轩测量出两辆小车运动的位移分别为x1、x2,则两车的加速度之比=________。
(2)小宇所在小组利用图乙所示的装置进行实验,他们只用了单层水平轨道。
①实验中打出的一条纸带如图丙所示,打点计时器打点时间间隔为0.02s。小宇从纸带中清晰的A点开始,每相邻5个点取一个计数点,并测量出各计数点到A点的距离(数值已标注在纸带上),请据此计算小车的加速度大小度为________m/s2.
② 实验前,小宇不慎遗漏了“平衡摩擦力”这一操作步骤,那么他后续测量得到的a−F图像,可能对应丁图中的图线__________(选填“1”、“2”或“3”)。
③待操作调整正确(完成平衡摩擦力)后,小宇作出的a-F图像末端明显偏离直线。如果已知戊图中实线最上端这个点的坐标(mg,a2),则小车的质量M=_____(用m,g,a2表示)。
四、计算题:本大题共3个小题,共41分。其中13题10分,14题13分,15题18分。解答时应写出必要的文字说明、公式、方程式和重要的演算步骤,只写出结果的不得分,有数值计算的题,答案必须写出明确的数值和单位。
13. 如图甲所示为冰壶运动,属于冬奥会比赛项目,它考验参与者的体能与脑力,展现动静之美,取舍之智慧。现对运动员推动冰壶滑行过程建立如图所示模型:冰壶质量m=7.4kg,运动员施加的推力,方向与水平方向夹角为37°,g取10m/s2:
(1)推力F沿水平方向的分力的大小;
(2)若冰壶在推力F作用下做匀速直线运动,冰壶与冰面的动摩擦因数µ。
14. 如图所示,电动机带动的传送带与水平方向夹角,与两皮带轮、相切于A、B两点,从A到B为。传送带以的速率顺时针转动。现有一体积可忽略,质量为的煤炭在传送带下端A无初速度释放。若煤炭与传送带之间的动摩擦因数为,若最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2,求:
(1)煤炭刚放上传送带时的加速度大小;
(2)煤炭从A运动到B的时间;
(3)若在B点加一个垂直于斜面的固定挡板,且物块与挡板碰撞前后的速度大小不变,但方向反向,求煤炭第2次与挡板碰撞时,煤炭在传送带上留下的划痕长度。
15. 如图所示,两个均可视为质点的滑块A和B的质量分别为和,紧靠着放在静置于水平地面上长木板的正中央,两滑块与木板间的动摩擦因数均为。木板的质量为,与地面间的动摩擦因数为。某时刻A、B两滑块从板的中央处开始反向滑动,初速度大小均为,最终A滑块恰好未滑离长木板,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2,求:
(1)滑块A、B刚开始运动时,木板的加速度大小;
(2)滑块B与木板相对静止时,滑块A、B之间的距离;
(3)长木板的长度为多少。
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重庆市杨家坪中学高2028届高一(上期)第三次月考物理试题
满分:100分 考试时间:75分钟
第Ⅰ卷 选择题(共43分)
一、单项选择题:本大题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 下列说法正确的是( )
A. 伽利略通过斜面实验推理得出:力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因
B. 在国际单位制中,千克、米、秒、牛顿都是力学中的基本单位
C. 惯性是物体的固有属性,其大小与物体的运动状态有关
D. 牛顿提出:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态
【答案】D
【解析】
【详解】A.伽利略通过理想斜面实验推理得出力不是维持物体运动的原因。“力是改变物体运动状态的原因”是牛顿总结得出的结论,故A错误;
B.国际单位制中,力学的基本单位是千克、米、秒。牛顿是导出单位(),不属于基本单位,故B错误;
C.惯性是物体的固有属性,其大小仅由物体的质量决定,与运动状态无关,故C错误;
D.该表述是牛顿第一定律的核心内容,由牛顿总结提出,故D正确。
故选D。
2. 如图所示,据央视2026年1月4日报道,我国在新一代高速动车组研制与试验过程中,CR450动车组在多方面取得了阶段性成果。若CR450动车组在某段平直轨道上由静止启动,启动过程中动车的加速度逐渐减小直至为零,动车速度达到设计最高时速后保持匀速,则此过程中动车的运动情况是( )
A. 速度不断减小,位移持续增大
B. 速度不断增大,位移持续增大
C. 动车做加速度恒定的匀加速直线运动
D. 速度先增大后不变,位移始终增大
【答案】D
【解析】
【详解】本题中动车始终向前运动,在启动阶段,加速度逐渐减小到0,但加速度与速度同向,因此速度逐渐增大;加速度为0后,动车保持匀速,速度不变。因此速度先增大后不变;同时全程速度方向始终不变,因此位移始终持续增大。故选D。
3. 某同学用如图所示的轻质滑轮组(轻绳、不计摩擦)悬挂一个重为G的书包,缓慢拉动绳子自由端将书包提升。随着书包上升,两侧绳子与竖直方向的夹角逐渐增大,则拉动过程中,该同学对绳子的拉力F的变化情况是( )
A. 逐渐变大 B. 逐渐变小
C. 始终等于2G D. 一定大于G
【答案】A
【解析】
【详解】AB.设连接滑轮的绳与竖直方向的夹角为θ,对重物,根据平衡条件可得
在重物上升的过程中,θ增大,cosθ减小,则绳拉力F增大,故A正确,B错误;
CD.根据平衡条件可得
解得,由此可知F可能小于G,故CD错误。
故选A。
4. 某快递小车在仓库笔直通道上运输包裹,取向前为正方向,其两次运动的图像如图所示(甲为x - t图像,乙为v - t图像)。下列说法正确的是( )
A. 甲图对应的小车,前2s内向前运动,后2s内向后运动
B. 甲图对应的小车,4s内的总路程为 5m
C. 乙图对应的小车,2s末时从向后倒车变为向前行驶
D. 乙图对应的小车,4s内的平均速度为2.5m/s
【答案】C
【解析】
【详解】A.甲图为图像,其运动方向根据斜率判断,内图像斜率不变且大于0,小车一直在匀速向前运动,故A错误;
B.单方向的匀速直线运动,路程大小与位移大小相等,4s内的总路程为,故B错误;
C.乙图为图像,其运动方向根据速度正负判断。前2s内,小车向后倒车,后2s内,小车向前行驶,2s末时从向后倒车变为向前行驶,故C正确;
D.根据匀变速直线运动,平均速度大小等于中间时刻速度大小,4s内的平均速度大小等于2s末时速度大小,即,故D错误。
故选C。
5. 如图所示,质量分别为m、2m的两物块A、B用轻弹簧相连,A、B与水平面的动摩擦因数均为,在水平拉力F作用下,A、B一起向右做匀速直线运动。突然撤去拉力F的瞬间,A、B两物块加速度大小分别为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB.未撤去拉力F时,对物体A受力分析,由平衡条件可得
解得
撤去拉力F时,弹簧短时间无法恢复形变,因此A的受力情况不变,即,故AB错误;
CD.对B受力分析,此时B受到弹力和摩擦力,根据牛顿第二定律可得
解得,故C正确,D错误。
故选C。
6. 横截面呈直角三角形的斜面体固定在水平地面上,如图所示。现将一小球从斜面体的顶点处以不同的水平初速度v0向右抛出,运动过程中忽略空气阻力。关于小球在空中的运动时间与抛出初速度的关系图像,下列选项可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】小球从抛出到落在斜面上,有
解得小球做平抛运动的时间为,时间和初速度成正比
如果速度较大,落在水平面上,则
运动时间,是定值。
故选B。
7. 如图甲所示,质量为,倾角为角的斜面体放在光滑水平面上,斜面上有一质量为的光滑小球(),用力水平向右推小球,恰能使小球和斜面体一起向右做匀加速运动,此时小球对斜面体的压力为FN1;如图乙所示,将斜面体的倾角改为角,其余条件不变,若仍用力水平向左推斜面体,也恰能使小球和斜面体一起向左做匀加速运动,此时小球对斜面体的压力为FN2,则下列关系正确的是( )
A. ,
B. ,
C. ,
D. ,
【答案】B
【解析】
【详解】根据牛顿第三定律可知,甲图中斜面对小球的支持力大小,同理,乙图中,斜面对小球的支持力大小;甲图,对m、M整体有
对m,水平方向、竖直方向分别有,
联立解得,
乙图,对m、M整体有
对m,水平方向、竖直方向分别有,
联立解得,
因为M>m,综合可知,因此,(即)。
故选B。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题5分,共15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5分,选对但不全的得3分,有错选的得0分。
8. 某同学体重50kg,乘电梯上行时,用手机内置传感器测得某段时间内电梯的加速度如下图所示。竖直向上为正方向。关于该段时间下列说法正确的是( )
A. 电梯向上减速运动
B. 该同学处于失重状态
C. 该同学受到的最小支持力约为470N
D. 该同学受到的最大支持力约为520N
【答案】BC
【解析】
【详解】A.由图可知,的加速度为正,电梯运动方向是竖直向上,做加速运动,故A错误;
B.由图可知,的加速度为负,方向是竖直向下,处于失重状态,故B正确;
C.由图可知,处于时,加速度,同学受到的支持力最小,由牛顿第二定律可知
支持力,故C正确;
D.由图可知,处于时,加速度,同学受到的支持力最大,由牛顿第二定律可知
支持力,故D错误。
故选BC。
9. 如图所示,某段河流的两岸彼此平行,河水中各处的水流速度均匀且稳定。现有一只小船,其在静水中的航行速度大小为;若小船以与上游河岸成的方向从A处出发渡河,经过一段时间后,恰好能抵达正对岸的B处。则下列说法中正确的是( )
A. 河中水流速度为6m/s
B. 河的宽度为240m
C. 小船渡河的最短时间为40s
D. 小船以最短的时间渡河时,到达河对岸时被冲向下游
【答案】AC
【解析】
【详解】A.小船垂直渡河,由平行四边形定则,故A正确;
B.由小船在垂直河岸方向做匀速直线运动可知,河宽为,故B错误;
C.小船船头指向正对岸时,渡河时间最短,最短时间为,故C正确;
D.小船以最短的时间渡河时,到达河对岸时被冲向下游,故D错误。
故选AC。
10. 如图甲,水平地面上有一长木板,将一小物块放在长木板上,给小物块施加一水平外力F,通过传感器分别测出外力大小F和长木板及小物块的加速度a的数值如图乙所示。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,则以下说法正确的是( )
A. 长木板与地面间的动摩擦因数
B. 小物块的质量
C. 长木板的质量
D. 小物块与长木板间的动摩擦因数
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.根据题意由图乙可知,当时,木板相对地面开始滑动,则有
当时,小物块与长木板一起加速运动,则有
解得
结合图乙可得
解得,故A正确;
BD.当时,小物块与长木板间相对滑动,对小物块有
解得
结合图乙可得,
则小物块的质量,,故D正确,B错误。
C.对长木板有
解得长木板的质量,故C正确。
故选ACD。
第Ⅱ卷 非选择题(共57分)
三、实验题:本大题共2个小题,共16分。其中11题7分,12题9分。
11. 如图所示,在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中:A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与两根轻质细绳的结点,两根细绳分别标记为OB、OC,实验中可通过细绳拉动结点O,使橡皮筋发生形变。请回答下列问题:
(1)为了顺利完成实验并准确探究合成规律,在用两个弹簧秤分别通过OB、OC绳拉橡皮筋使结点O到达某一位置时,必须记录的实验数据有 ;
A. 橡皮筋的原长 B. 结点O的位置 C. 两弹簧秤的示数 D. 两细绳的方向
(2)下列各项操作中,能够有效减小实验误差的是 ;
A. 两个分力的大小应适当增大 B. 拉橡皮筋的细绳应尽量短一些
C. 两个分力间的夹角应尽量小 D. 弹簧秤必须与木板平面平行
(3)若实验中保持结点O的位置不变、OB绳的方向不变,将OC绳绕结点O顺时针缓慢转动一小角度,其他操作均规范,则在此过程中 ;
A. 弹簧秤甲示数一定减小 B. 弹簧秤甲示数一定增大
C. 弹簧秤乙示数一定减小 D. 弹簧秤乙示数一定先减小后增大
(4)甲、乙两位同学分别根据实验数据作出了力的图示,图中F为根据平行四边形定则作出的理论合力,F '为用一个弹簧秤直接拉橡皮筋时的实际合力。符合实验事实的是_______图(选填“甲”或“乙”)。
【答案】(1)BCD (2)AD (3)A
(4)甲
【解析】
【小问1详解】
本实验采取“等效法”,即一个弹簧拉绳套和两个弹簧拉绳套效果相同,因此需要记录O点位置,以便两次都拉到同一位置;在求两个力的合力时,需要知道两个分力的大小和方向,因此该实验需要记录弹簧秤的读数以及细绳的方向。
故选BCD。
【小问2详解】
A.两个分力的大小应适当增大可以减小读数的偶然误差,故A正确;
B.拉橡皮筋的细绳要稍长一些,这样描出两点画出拉力方向时更准确,故B错误;
C.根据平行四边形定则可知夹角太小将会导致合力过大,导致一个弹簧拉时可能超过量程,故夹角不能太小或太大,适当即可,故C错误;
D.作图时,我们是在白纸中作图,做出的是水平力的图示,同时为了减小因摩擦造成的误差,故应使各力尽量与木板面平行,故D正确。
故选AD。
【小问3详解】
对点O受力分析,受到两个弹簧的拉力和橡皮条的拉力,保持结点O的位置及OB绳方向不变。因橡皮条长度不变,其拉力大小不变,即合力不变,做出力的示意图如下:
由图可知,弹簧秤甲的示数一直减小,但弹簧秤乙的示数可能增大,也有可能减小,要根据夹角的大小进行判断,故A正确,BCD错误。
故选A。
【小问4详解】
实验中F是由平行四边形得出的,而是通过实验方法得出的,其方向一定与橡皮筋的方向相同,由于实验过程不可避免的存在误差,因此理论值和实验值存在一定的偏差,符合实验事实的是甲图。
12. 在物理课的分组实验中,为了研究物体运动的加速度与所受合外力之间的关系,两组同学采用了不同的装置开展探究,已知重力加速度为g。
(1)小轩所在小组利用图甲所示的装置进行实验,装置包含上下两层水平轨道,用细线连接小车后,再跨过定滑轮后悬挂着砝码盘,通过在砝码盘中加减砝码改变细线对小车的拉力。两辆小车的尾部通过细线连接到同一控制装置,实验时可通过该装置让两小车同时启动、同时停止运动。
①实验开始前,下列操作中需要完成的是( )
A.选用质量不同的两辆小车
B.调节定滑轮的高度,使连接小车的细线与轨道保持平行
C.控制砝码和砝码盘的总质量,使其远小于小车的质量
D.将轨道的右端适当垫高,使小车在不受细线牵引时能沿轨道匀速运动,以此平衡摩擦力
②实验后,小轩测量出两辆小车运动的位移分别为x1、x2,则两车的加速度之比=________。
(2)小宇所在小组利用图乙所示的装置进行实验,他们只用了单层水平轨道。
①实验中打出的一条纸带如图丙所示,打点计时器打点时间间隔为0.02s。小宇从纸带中清晰的A点开始,每相邻5个点取一个计数点,并测量出各计数点到A点的距离(数值已标注在纸带上),请据此计算小车的加速度大小度为________m/s2.
② 实验前,小宇不慎遗漏了“平衡摩擦力”这一操作步骤,那么他后续测量得到的a−F图像,可能对应丁图中的图线__________(选填“1”、“2”或“3”)。
③待操作调整正确(完成平衡摩擦力)后,小宇作出的a-F图像末端明显偏离直线。如果已知戊图中实线最上端这个点的坐标(mg,a2),则小车的质量M=_____(用m,g,a2表示)。
【答案】(1) ①. BCD ②.
(2) ①. 0.4 ②. 3 ③.
【解析】
【小问1详解】
[1]A.实验要探究小车质量一定时加速度与合外力之间的关系,则选用质量相同的两辆小车,选项A错误;
B.调节定滑轮的高度,使细线与轨道平行,选项B正确;
C.使砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量,这样才能近似认为砝码和砝码盘的总重力近似等于小车的牵引力,选项C正确;
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,选项D正确。
故选BCD。
[2] 在初速度为零的匀变速直线运动中有,因运动时间相等,则位移与加速度成正比.小车1、2的加速度之比为
【小问2详解】
[1] 每五个点取一个计数点,所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s,根据纸带可知,
根据匀变速直线运动的推论公式
得a==0.4m/s2
[2] 遗漏了平衡摩擦力这一步骤,就会出现当有拉力时,物体不动的情况,即F≠0时,a=0,故图线为3。
[3]加速度为时,设绳子上的拉力为,对小车
对砝码盘和砝码,
联立解得
四、计算题:本大题共3个小题,共41分。其中13题10分,14题13分,15题18分。解答时应写出必要的文字说明、公式、方程式和重要的演算步骤,只写出结果的不得分,有数值计算的题,答案必须写出明确的数值和单位。
13. 如图甲所示为冰壶运动,属于冬奥会比赛项目,它考验参与者的体能与脑力,展现动静之美,取舍之智慧。现对运动员推动冰壶滑行过程建立如图所示模型:冰壶质量m=7.4kg,运动员施加的推力,方向与水平方向夹角为37°,g取10m/s2:
(1)推力F沿水平方向的分力的大小;
(2)若冰壶在推力F作用下做匀速直线运动,冰壶与冰面的动摩擦因数µ。
【答案】(1)8N (2)0.1
【解析】
【小问1详解】
根据力的正交分解,推力的水平分力为
【小问2详解】
冰壶做匀速直线运动,受力平衡,竖直方向
代入数据
水平方向
且滑动摩擦力
联立得
14. 如图所示,电动机带动的传送带与水平方向夹角,与两皮带轮、相切于A、B两点,从A到B为。传送带以的速率顺时针转动。现有一体积可忽略,质量为的煤炭在传送带下端A无初速度释放。若煤炭与传送带之间的动摩擦因数为,若最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2,求:
(1)煤炭刚放上传送带时的加速度大小;
(2)煤炭从A运动到B的时间;
(3)若在B点加一个垂直于斜面的固定挡板,且物块与挡板碰撞前后的速度大小不变,但方向反向,求煤炭第2次与挡板碰撞时,煤炭在传送带上留下的划痕长度。
【答案】(1)1.2m/s2
(2)6s (3)3m
【解析】
【小问1详解】
煤炭刚放上传送带时,根据牛顿第二定律有
解得
【小问2详解】
煤炭开始向上做匀加速直线运动,令经历时间与传送带达到相等速度,则有
解得
此过程煤炭的位移
解得
之后,煤炭开始向上做匀速直线运动,则有
解得
则煤炭从A运动到B的时间
【小问3详解】
结合上述,煤炭第1次与挡板碰撞前,煤炭在传送带上留下的划痕长度
煤炭第1次与挡板碰撞后,速度大小为,方向向下,煤炭的加速度为,开始以向下做匀减速直线运动,减速至0后又向上做匀加速直线运动,加速度不变,即煤炭第1次与挡板碰撞后做双向匀变速直线运动,根据对称性可知,煤炭第2次与挡板碰撞时,速度方向向上,大小为,煤炭的总位移为0,此时有
解得
由于煤炭的总位移为0,则上述过程,煤炭在传送带上留下的划痕长度
解得
则煤炭在传送带上留下的划痕长度
15. 如图所示,两个均可视为质点的滑块A和B的质量分别为和,紧靠着放在静置于水平地面上长木板的正中央,两滑块与木板间的动摩擦因数均为。木板的质量为,与地面间的动摩擦因数为。某时刻A、B两滑块从板的中央处开始反向滑动,初速度大小均为,最终A滑块恰好未滑离长木板,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2,求:
(1)滑块A、B刚开始运动时,木板的加速度大小;
(2)滑块B与木板相对静止时,滑块A、B之间的距离;
(3)长木板的长度为多少。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)滑块A、B刚开始运动时,对木板分析,根据牛顿第二定律可得
解得木板的加速度大小
(2)滑块A、B都相对于木板运动过程中,A、B的加速度大小
设经过时间滑块B与木板相对静止,则
解得
此时A的速度大小为
方向向左;
A相对地面的位移大小为
方向向左
B的速度大小为
方向向右
B相对地面的位移大小为
方向向右,则滑块A、B之间的距离为
(3)滑块B与木板相对静止后,假设滑块B与木板一起运动,对滑块B与木板整体,有
解得
对B有
故假设成立,设A与B及木板又经时间相对静止,取向右为正,则
解得
时间内,木板运动的位移大小为
滑块A与木板之间相对位移大小为
时间内,滑块A的位移为
木板的位移为
则滑块A与木板之间的相对位移大小为
则
解得
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