内容正文:
物理
考生注意:
1.本试卷满分100分,考试时间75分钟。
2.答题前,考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时,请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上作答无效。
4.本卷命题范围:必修第二册第五章至第七章第2节。
一、选择题(本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题中只有一项符合题目要求,每小题4分,第8~10题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,有选错的得0分)
1. 做匀速圆周运动的物体,不变的物理量是( )
A. 线速度 B. 向心力
C. 向心加速度 D. 周期
2. 一艘货轮正在从M向N转弯,下列四个选项中,分别标出了货轮所受合力F或v的方向,其中可能正确的是( )
A. B.
C. D.
3. 两个质量相等的匀质球,球心相距r,它们之间的万有引力为F。若将两球心的距离增大到原来的2倍,它们之间的万有引力变为( )
A. F B. C. 2F D. 4F
4. 闹钟是带有闹时装置的钟。既能指示时间,又能按人们预定的时刻发出音响信号或其他信号。如图所示,和分别为某闹钟中两个齿轮边缘上的点,用、、、分别表示角速度、线速度、周期、向心加速度的大小。当两个齿轮相互咬合进行工作时,下列关系正确的是( )
A. B. C. D.
5. 有关开普勒三大定律,结合下图,下面说法正确的是( )
A. 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处于椭圆中心
B. 地球绕太阳在椭圆轨道上运行,在近日点和远日点运行的速率相等
C. 火星绕太阳运行一周的时间比地球绕太阳运行一周的时间长
D. 在相等时间内,火星和太阳的连线扫过的面积与地球和太阳的连线扫过的面积相等
6. 某质点在Oxy平面内运动,时位于y轴上,在x方向运动的速度—时间图像如图甲所示,在y方向的位移—时间图像如图乙所示。质点( )
A. 时的速度大小为
B. 内的位移大小为
C. 时的位置坐标为(,)
D. 时的速度方向与x轴正方向夹角大于
7. 如图所示,一斜面体放在水平地面上,在斜面顶端A把一小球水平抛出,小球刚好落在斜面底端C。E点是斜面AC的中点,小球运动轨迹上的B点与E点连线垂直于斜面,不计空气阻力,小球可视为质点,下列说法正确的是( )
A. 小球从A运动到B的时间等于从B运动到C的时间
B. 小球运动轨迹上各点,B点离斜面的距离最远
C. 增大小球平抛的初速度,小球会落在水平地面上,所用时间与从A运动到C的时间相同
D. 减小小球平抛的初速度,小球落到斜面上时速度与水平方向的夹角比落在C处时的小
8. 如图所示,若小船从A点出发到达河的对岸,河宽,河水流速,小船在静水中的航行速度,当船头与河岸垂直,下列说法正确的是( )
A. 小船的渡河时间为20s
B. 小船到达A点的正对岸B点
C. 若河水流速增大,小船的渡河时间不变
D. 若河水流速增大,小船的渡河时间变长
9. 关于生活中圆周运动的实例分析,下列说法正确的是( )
A. 图甲,汽车在起伏的山路上以较大的速度匀速率行驶,A处比B处更容易爆胎
B. 图乙,冬季汽车转弯,发生侧滑,是因为汽车受到了离心力的作用
C. 图丙,铁路转弯处,通常要求外轨比内轨高,目的是减轻轮缘对外轨的挤压
D. 图丁,脱水桶脱水时,转速越大,贴在竖直桶壁上的衣服受到的摩擦力也越大
10. 图甲、图乙为1、2、3、4四个摆球在水平面内均做匀速圆周运动的简图,其中图甲为具有相同摆高、不同摆长和摆角的圆锥摆,图乙为具有相同摆角、不同摆长的圆锥摆,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 摆球1的向心加速度比摆球2的向心加速度小
B. 摆球1的角速度等于摆球2的角速度
C. 摆球3、4的向心加速度大小相等
D. 摆球3的线速度比摆球4的线速度小
二、实验题(本题共2小题,共14分)
11. 某同学用如图所示的装置探究向心力大小的表达式。长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A到转轴距离的2倍,长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等。转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动,槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力,球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降,从而露出标尺,标尺上的红白相间的等分格可粗略计算出两个球所受向心力的比值。
(1)当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上时,塔轮边缘处的________相等(填“线速度”或“角速度”)。
(2)探究向心力和角速度的关系时,应将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上,将质量相同的小球分别放在________(填序号)。
A. 挡板A和挡板B处
B. 挡板A和挡板C处
C. 挡板B和挡板C处
(3)在小球质量和转动半径相同,塔轮皮带套在左、右两个塔轮的半径之比为2∶1的情况下,逐渐加速转动手柄到一定速度后保持匀速转动,此时左、右两侧露出的标尺格数之比为________。
12. 某实验小组用如图甲、乙所示的装置研究平抛运动的特点。
(1)如图甲所示,小球A、B处于同一高度,第一次用小锤轻击弹性金属片,使A球水平飞出,同时B球被松开下落;将A、B球恢复初始状态,第二次用较大的力敲击弹性金属片,则与第一次相比,此次A球落地点________(填“变远”“不变”或“变近”),A球在空中的运动时间________(填“变大”“不变”或“变小”)。
(2)(单选)关于本实验下列说法正确的是________。
A. 斜槽末端切线可以不水平
B. 斜槽一定要光滑
C. 为描绘同一条运动轨迹,小球需从斜槽上同一高度由静止释放
(3)小方同学通过实验记录了小球在运动途中的三个位置如图丙所示,图中方格纸每小格的边长,由图中信息可求得小球平抛的初速度大小为________m/s;小球从抛出点运动到A点经历的时间________s。(g取,结果保留到小数点后一位)
三、计算题(本题共3小题,共计40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13. 如图所示,某同学在距地面h=1m处以初速度,仰角斜向上抛出一个物体。已知重力加速度,空气阻力不计,。求:
(1)物体上升过程所用的时间及上升的最大高度。
(2)物体落地时的水平位移x。
14. 如图所示,旋转餐桌上餐盘及盘中水果的总质量为2kg,餐盘与转盘间的动摩擦因数为0.4,距中心转轴的距离为0.5m。若轻转转盘使餐盘随转盘以1rad/s的角速度匀速转动,转动过程中餐盘和转盘始终保持相对静止,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度。
(1)求餐盘的线速度大小;
(2)求餐盘与转盘间的摩擦力大小;
(3)为防止转动过程中餐盘滑离转盘,旋转转盘时的角速度不能超过多大?
15. 如图所示,质量的小球在长为的细绳作用下,恰能在竖直平面内做圆周运动,不计空气阻力,重力加速度g取。
(1)求小球经过最高点时的速度大小v。
(2)若细绳能承受的最大拉力,小球在某次运动到最低点时细绳恰好被拉断,求此时小球的速度大小。
(3)在(2)问的基础上,若水平地面上有一倾角为37°的固定斜面体,小球在空中运动一段时间后垂直撞在该斜面体上,已知小球做圆周运动的最低点距地面的高度,,,求小球做圆周运动的最低点距斜面体最左端的水平距离x。
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物理
考生注意:
1.本试卷满分100分,考试时间75分钟。
2.答题前,考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时,请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上作答无效。
4.本卷命题范围:必修第二册第五章至第七章第2节。
一、选择题(本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题中只有一项符合题目要求,每小题4分,第8~10题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,有选错的得0分)
1. 做匀速圆周运动的物体,不变的物理量是( )
A. 线速度 B. 向心力
C. 向心加速度 D. 周期
【答案】D
【解析】
【详解】A.匀速圆周运动线速度是矢量,大小不变,方向为切线方向,时刻变化,故A错误;
BC.匀速圆周运动向心力和向心加速度都是矢量,大小不变,但方向都指向圆心,时刻变化,故BC错误;
D.周期是标量,匀速圆周运动的周期固定,故D正确。
故选D。
2. 一艘货轮正在从M向N转弯,下列四个选项中,分别标出了货轮所受合力F或v的方向,其中可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】AC.货轮做曲线运动时受到的合力指向轨迹凹侧,故A正确,C错误;
BD.货轮的速度沿轨迹的切向方向,故BD错误。
故选A。
3. 两个质量相等的匀质球,球心相距r,它们之间的万有引力为F。若将两球心的距离增大到原来的2倍,它们之间的万有引力变为( )
A. F B. C. 2F D. 4F
【答案】A
【解析】
【详解】设两个质量相等的匀质球质量为,根据万有引力定律,则初始时万有引力为
将两球心的距离增大到原来的2倍,它们之间的万有引力变为
故选A。
4. 闹钟是带有闹时装置的钟。既能指示时间,又能按人们预定的时刻发出音响信号或其他信号。如图所示,和分别为某闹钟中两个齿轮边缘上的点,用、、、分别表示角速度、线速度、周期、向心加速度的大小。当两个齿轮相互咬合进行工作时,下列关系正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】AB.两个齿轮边缘的线速度大小相等,齿轮半径较小,根据可知,,故A错误,B正确;
C.由向心加速度公式,可得,故C错误;
D.由周期公式,可得,故D错误。
故选B。
5. 有关开普勒三大定律,结合下图,下面说法正确的是( )
A. 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处于椭圆中心
B. 地球绕太阳在椭圆轨道上运行,在近日点和远日点运行的速率相等
C. 火星绕太阳运行一周的时间比地球绕太阳运行一周的时间长
D. 在相等时间内,火星和太阳的连线扫过的面积与地球和太阳的连线扫过的面积相等
【答案】C
【解析】
【详解】A.所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处于椭圆的一个焦点上,故A错误;
B.由开普勒第二定律可知地球绕太阳在椭圆轨道上运行,在近日点运行的速率比远日点运行的速率大,故B错误;
C.由开普勒第三定律可知火星绕太阳运行一周的时间比地球绕太阳运行一周的时间长,故C正确;
D.在相等时间内,同一行星与太阳的连线扫过的面积相等,故D错误。
故选C。
6. 某质点在Oxy平面内运动,时位于y轴上,在x方向运动的速度—时间图像如图甲所示,在y方向的位移—时间图像如图乙所示。质点( )
A. 时的速度大小为
B. 内的位移大小为
C. 时的位置坐标为(,)
D. 时的速度方向与x轴正方向夹角大于
【答案】C
【解析】
【详解】A.由图乙可知,质点在y方向做匀速直线运动,速度大小为
则时的速度大小为
故A错误;
B.内x方向的位移大小为
y方向的位移大小为,则内的位移大小为
故B错误;
C.内x方向的位移大小为
时位于y轴上,结合图乙可知,时的位置坐标为(,),故C正确;
D.时的速度方向与x轴正方向夹角的正切值为
可知时的速度方向与x轴正方向夹角小于,故D错误。
故选C。
7. 如图所示,一斜面体放在水平地面上,在斜面顶端A把一小球水平抛出,小球刚好落在斜面底端C。E点是斜面AC的中点,小球运动轨迹上的B点与E点连线垂直于斜面,不计空气阻力,小球可视为质点,下列说法正确的是( )
A. 小球从A运动到B的时间等于从B运动到C的时间
B. 小球运动轨迹上各点,B点离斜面的距离最远
C. 增大小球平抛的初速度,小球会落在水平地面上,所用时间与从A运动到C的时间相同
D. 减小小球平抛的初速度,小球落到斜面上时速度与水平方向的夹角比落在C处时的小
【答案】C
【解析】
【详解】A.由几何关系可知,从A运动到B的水平位移大于从B运动到C的水平位移,由可知,小球从A运动到B的时间大于从B运动到C的时间,故A错误;
B.将小球的运动分解为垂直斜面和平行斜面两个分运动,垂直斜面方向先向上匀减速再向下匀加速,当垂直斜面方向的速度减为0时,小球离斜面的距离最远;根据对称性可知,此时小球的运动时间为整个运动的时间的一半,所以通过的水平位移是整个水平位移的一半,小球应处于E点的正上方,故B错误;
C.增大小球平抛的初速度,小球会落在水平地面上,竖直方向根据
由于下落高度相同,所以所用时间与从A运动到C的时间相同,故C正确;
D.减小小球平抛的初速度,小球落在斜面上;设小球落在斜面上时的速度方向与水平方向的夹角为,根据平抛运动推论有
可知小球落到斜面上时速度与水平方向的夹角保持不变,故D错误。
故选C。
8. 如图所示,若小船从A点出发到达河的对岸,河宽,河水流速,小船在静水中的航行速度,当船头与河岸垂直,下列说法正确的是( )
A. 小船的渡河时间为20s
B. 小船到达A点的正对岸B点
C. 若河水流速增大,小船的渡河时间不变
D. 若河水流速增大,小船的渡河时间变长
【答案】AC
【解析】
【详解】A.小船的渡河时间为,A正确;
B.小船不能到达A点的正对岸B点,到达B点下游,B错误
CD.船过河时间与河水流速无关,则若河水流速增大,小船的渡河时间不变,C正确,D错误。
故选AC。
9. 关于生活中圆周运动的实例分析,下列说法正确的是( )
A. 图甲,汽车在起伏的山路上以较大的速度匀速率行驶,A处比B处更容易爆胎
B. 图乙,冬季汽车转弯,发生侧滑,是因为汽车受到了离心力的作用
C. 图丙,铁路转弯处,通常要求外轨比内轨高,目的是减轻轮缘对外轨的挤压
D. 图丁,脱水桶脱水时,转速越大,贴在竖直桶壁上的衣服受到的摩擦力也越大
【答案】AC
【解析】
【详解】A.在最高点处,根据牛顿第二定律可得
解得
在最低点处,根据牛顿第二定律可得
解得
所以,故A正确;
B.汽车转弯发生侧滑的原因是静摩擦力不足以提供汽车转弯所需要的向心力,使汽车做离心运动,故B错误;
C.图丙铁路转弯处,通常要求外轨比内轨高,当火车按规定速度转弯时,由重力和支持力的合力完全提供向心力,从而减轻轮缘对轨道的挤压,故C正确;
D.图丁脱水桶脱水时,桶壁对衣物的摩擦力等于衣物的重力,不会随着转速的增大而增大,故D错误。
故选AC。
10. 图甲、图乙为1、2、3、4四个摆球在水平面内均做匀速圆周运动的简图,其中图甲为具有相同摆高、不同摆长和摆角的圆锥摆,图乙为具有相同摆角、不同摆长的圆锥摆,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 摆球1的向心加速度比摆球2的向心加速度小
B. 摆球1的角速度等于摆球2的角速度
C. 摆球3、4的向心加速度大小相等
D. 摆球3的线速度比摆球4的线速度小
【答案】BC
【解析】
【详解】A.摆球受重力和拉力,竖直方向受力平衡,水平方向合力提供向心力,竖直方向有
水平方向有
推导得
由图甲可知摆球1摆角更大,更大,故,故A错误;
B.圆周运动半径
又
得
摆球1、2的摆高相同,故,故B正确;
C.由
摆球3、4的摆角相同,故,故C正确;
D.线速度
其中
摆球3摆长更大,即
相同,故,故D错误。
故选BC。
二、实验题(本题共2小题,共14分)
11. 某同学用如图所示的装置探究向心力大小的表达式。长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A到转轴距离的2倍,长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等。转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动,槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力,球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降,从而露出标尺,标尺上的红白相间的等分格可粗略计算出两个球所受向心力的比值。
(1)当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上时,塔轮边缘处的________相等(填“线速度”或“角速度”)。
(2)探究向心力和角速度的关系时,应将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上,将质量相同的小球分别放在________(填序号)。
A. 挡板A和挡板B处
B. 挡板A和挡板C处
C. 挡板B和挡板C处
(3)在小球质量和转动半径相同,塔轮皮带套在左、右两个塔轮的半径之比为2∶1的情况下,逐渐加速转动手柄到一定速度后保持匀速转动,此时左、右两侧露出的标尺格数之比为________。
【答案】(1)线速度 (2)B
(3)1∶4
【解析】
【小问1详解】
皮带传动不打滑时,两个塔轮边缘的线速度大小相等。
【小问2详解】
由向心力公式
可知探究向心力与角速度的关系,需要控制小球质量相等、圆周运动半径相同,改变角速度。由题干可知,挡板和挡板到转轴的距离相等(相同),皮带套在不同半径塔轮可获得不同角速度,因此将质量相同的小球放在、处。
故选B。
【小问3详解】
皮带传动边缘线速度相等,由
可知角速度与塔轮半径成反比,已知塔轮半径比
故
由向心力公式
得
标尺格数之比等于向心力之比,因此格数比为。
12. 某实验小组用如图甲、乙所示的装置研究平抛运动的特点。
(1)如图甲所示,小球A、B处于同一高度,第一次用小锤轻击弹性金属片,使A球水平飞出,同时B球被松开下落;将A、B球恢复初始状态,第二次用较大的力敲击弹性金属片,则与第一次相比,此次A球落地点________(填“变远”“不变”或“变近”),A球在空中的运动时间________(填“变大”“不变”或“变小”)。
(2)(单选)关于本实验下列说法正确的是________。
A. 斜槽末端切线可以不水平
B. 斜槽一定要光滑
C. 为描绘同一条运动轨迹,小球需从斜槽上同一高度由静止释放
(3)小方同学通过实验记录了小球在运动途中的三个位置如图丙所示,图中方格纸每小格的边长,由图中信息可求得小球平抛的初速度大小为________m/s;小球从抛出点运动到A点经历的时间________s。(g取,结果保留到小数点后一位)
【答案】(1) ①. 变远 ②. 不变
(2)C (3) ①. 1.5 ②. 0.1
【解析】
【小问1详解】
[1][2]平抛运动的运动时间仅由竖直下落高度决定,由
可知A球运动时间不变;更大的力敲击使A球初速度变大,水平位移
其中不变,变大,因此落地点变远。
【小问2详解】
A.斜槽末端切线必须水平,才能保证小球抛出时初速度水平,做平抛运动,故A错误;
B.只要每次小球从斜槽同一位置释放,即使斜槽不光滑,摩擦力每次做功相同,小球抛出的初速度仍相同,因此斜槽不需要一定光滑,故B错误;
C.描绘同一条平抛轨迹,需要小球每次初速度相同,因此需从斜槽同一高度由静止释放,故C正确。
故选C。
【小问3详解】
[1]由丙图可知AB与BC过程所用时间相等,设为,竖直方向为匀变速直线运动,连续相等时间内位移差满足
由图可知,A到B竖直位移
B到C竖直位移
则
解得
水平方向做匀速直线运动,A到B水平位移为
因此初速度
[2]B点竖直方向速度等于AC段竖直方向的平均速度,即
由
得抛出到B的时间
因此抛出到A的时间
三、计算题(本题共3小题,共计40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13. 如图所示,某同学在距地面h=1m处以初速度,仰角斜向上抛出一个物体。已知重力加速度,空气阻力不计,。求:
(1)物体上升过程所用的时间及上升的最大高度。
(2)物体落地时的水平位移x。
【答案】(1)0.4s,0.8m
(2)3m
【解析】
【小问1详解】
物体做斜抛运动,将其初速度分解到水平方向和竖直方向,则有,
物体在竖直方向做竖直上抛运动,则上升过程所用时间
上升最大高度
【小问2详解】
物体从最高点到落地的竖直位移
物体下落过程可看作平抛运动,在竖直方向做自由落体运动,则有
解得物体从最高点到落地所用时间
物体在水平方向做匀速直线运动,则落地时的水平位移
14. 如图所示,旋转餐桌上餐盘及盘中水果的总质量为2kg,餐盘与转盘间的动摩擦因数为0.4,距中心转轴的距离为0.5m。若轻转转盘使餐盘随转盘以1rad/s的角速度匀速转动,转动过程中餐盘和转盘始终保持相对静止,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度。
(1)求餐盘的线速度大小;
(2)求餐盘与转盘间的摩擦力大小;
(3)为防止转动过程中餐盘滑离转盘,旋转转盘时的角速度不能超过多大?
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
由
得
【小问2详解】
餐盘与转盘之间的静摩擦力提供向心力,则有
又餐盘的向心加速度为
联立解得
【小问3详解】
角速度为最大值时,餐盘与转盘间的静摩擦力达到最大值,此时有
解得
15. 如图所示,质量的小球在长为的细绳作用下,恰能在竖直平面内做圆周运动,不计空气阻力,重力加速度g取。
(1)求小球经过最高点时的速度大小v。
(2)若细绳能承受的最大拉力,小球在某次运动到最低点时细绳恰好被拉断,求此时小球的速度大小。
(3)在(2)问的基础上,若水平地面上有一倾角为37°的固定斜面体,小球在空中运动一段时间后垂直撞在该斜面体上,已知小球做圆周运动的最低点距地面的高度,,,求小球做圆周运动的最低点距斜面体最左端的水平距离x。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
在最高点时,对小球由牛顿第二定律有
解得
【小问2详解】
设细绳恰好被拉断时,小球的速度大小为
此时对小球由牛顿第二定律有
解得
【小问3详解】
因小球垂直撞在斜面体上,小球撞击斜面体时有
小球从最低点飞出后做平抛运动,竖直方向上有,
水平方向上有
则由几何关系知
第1页/共1页
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