内容正文:
北京师大二附中2025—2026学年度高一年级第一学段
物理阶段性测试题
考试时间60分钟 满分100分
第I卷(选择题48分)
一、单项选择题:本题共8小题共32分。每小题选对得4分,选错和不选得0分。答案涂答题卡上。
1. 下列关于运动和力的说法中正确的是( )
A. 物体所受合力越大,它的速度就越大
B. 物体所受合力越大,它的惯性就越小
C. 物体所受合力越大,它的速度改变量就越大
D. 物体所受合力越大,它的速度变化就越快
2. 如图所示,一小球在斜面上处于静止状态,不考虑一切摩擦,如果把挡板由竖直位置绕 O 点缓慢转至水平位置,则此过程中球对挡板的压力 F1和球对斜面的压力 F2的变化情况是( )
A. F1先增大后减小,F2一直减小
B. F1先减小后增大,F2一直减小
C. F1和 F2都一直在增大
D. F1和 F2都一直在减小
3. 伽利略的理想实验是将可靠的事实和理论思维结合起来,更能深刻地反映自然规律,伽利略的斜面实验程序如下:
(1)减小第二斜面的倾角,小球在斜面上仍然要达到原来的高度;
(2)两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上另一斜面;
(3)如果没有摩擦,小球将上开到释放时的高度;
(4)继续减小第二个斜面的倾角,最后使它为水平面,小球沿水平面做持续的匀速运动。
请按程序先后次序接列,并指出它究竟属于可靠的事实还是通过思维过程得到的推论,下列选项正确的是(数字表示上述程序号码)
A. 事实(2)→事实(1)→推论(3)→推论(4)
B. 事实(2)→推论(1)→事实(3)→推论(4)
C. 事实(2)→推论(3)→推论(1)→推论(4)
D. 事实(2)→事实(3)→推论(1)→推论(4)
4. 三段不可伸长的轻绳OA、OB、OC能承受的最大拉力相同,它们共同悬挂一重物,A端、B端固定,OA与水平顶板间夹角为30°,OB与顶板间夹角为60°,如图所示。若逐渐增加C端所挂物体的质量,则最先断的绳是( )
A. OC B. OB
C. OA D. 可能是OA,也可能是OC
5. 如图所示,水平面上有一上表面粗糙的斜面体,一小物块沿其上表面匀速下滑,此过程中斜面体始终保持静止,下列说法正确的是( )
A. 斜面体受到地面的摩擦力水平向左
B. 斜面体受到地面的摩擦力为零
C. 斜面体对地面的压力小于斜面体与物块的重力之和
D. 斜面体对地面的压力大于斜面体与物块的重力之和
6. 图甲所示为乘客在进入地铁乘车前,将携带的物品放到水平传送带上通过安全检测仪接受检查时的情景,图乙所示为水平传送带装置示意图。紧绷的传送带始终以的恒定速率运行,乘客将行李(可视为质点)无初速度地放在传送带左端的a点,行李与传送带之间的动摩擦因数为0.5,a、b间的距离为,重力加速度g取。对于行李从a传送至b的整个过程,下列说法正确的是( )
A. 行李始终受到向右的摩擦力 B. 行李相对传送带向右运动
C. 行李从a传送至b的时间为 D. 行李相对传送带移动的距离为
7. 某同学设计制作了一个“竖直加速度测量仪”,其结构如图所示。一根轻弹簧上端固定,在弹簧旁沿弹簧长度方向固定一根直尺,弹簧下端挂一个质量的重物,重物静止时弹簧的伸长量,指针指在点。已知图中,规定竖直向下为正方向,取重力加速度。下列说法不正确的是( )
A. 若指针指在之间某点时,被测物体可能在减速上升
B. 点应标记的加速度值为
C. 该测量仪上的刻度所对应加速度的值是均匀的
D. 若指针指在之间某点时,被测物体处于失重状态
8. 以不同初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时,一个物体所受空气阻力可忽略,另一物体所受空气阻力大小与物体速率成正比,下列用虚线和实线描述两物体运动的图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
二、多项选择题:本题共4小题共16分。每小题选对得4分,漏选得2分,选错和不选得0分。答案涂答题卡上。
9. 如图所示,某同学在教室中站在体重计上研究超重与失重。她由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程;由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程。关于她的实验现象,下列说法中正确的是( )
A. 只有“起立”过程,才能出现失重的现象
B. 只有“下蹲”过程,才能出现超重的现象
C. “起立”、“下蹲”的过程,都能出现超重和失重的现象
D. “起立”的过程,先出现超重现象后出现失重现象
10. 如图所示,物体A、B的质量均为m,二者用细绳连接后跨过定滑轮,A静止在倾角θ=30°的斜面上,B悬挂着,且斜面上方的细绳与斜面平行。若将斜面倾角θ缓慢增大到45°,物体A仍保持静止,不计滑轮摩擦。则下列判断正确的是( )
A. 物体A对斜面的压力可能增大
B. 物体A受的静摩擦力一定减小
C. 物体A受的静摩擦力可能增大
D. 物体A受斜面的作用力一定减小
11. 如图所示,一辆装满石块的货车在平直道路上行驶。货箱中石块B的质量为m,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 货车匀速行驶时,与B接触的物体对它的作用力的合力大小为0
B. 货车匀速行驶时,与B接触的物体对它的作用力的合力大小为
C. 货车以加速度a匀加速行驶时,与B接触的物体对它的作用力的合力大小为
D. 货车以加速度a匀加速行驶时,与B接触的物体对它的作用力的合力大小为
12. 如图为采用动力学方法测量空间站质量的原理图。已知飞船的质量为,其推进器工作时飞船受到的平均推力为。在飞船与空间站对接后,推进器工作时间为,测出飞船和空间站的速度变化为。下列说法正确的是( )
A. 空间站的质量为
B. 空间站的质量为
C. 飞船对空间站的作用力大小为
D. 飞船对空间站的作用力大小为
第II卷(非选择题52分)
三、实验题:本大题共1小题,共14分。答案填答题纸上。
13. 在“探究加速度与力、质量关系”的实验中,做如下探究:
(1)为猜想加速度与质量的关系,可利用如图所示装置进行对比实验。两小车放在水平板上,前端通过钩码牵引,后端各系一条细线,用板擦把两条细线按在桌上,使小车静止。抬起板擦,小车同时运动,一段时间后按下板擦,小车同时停下。对比两小车的位移,可知加速度与质量大致成反比。关于实验条件,下列正确的是:________。
A. 小车质量相同,钩码质量不同
B. 小车质量不同,钩码质量相同
C. 小车质量不同,钩码质量不同
(2)①某同学为了定量验证(1)中得到的初步关系,设计实验并得到了小车加速度与质量的7组实验数据,如下表所示。第3组实验得到的纸带如图所示,已知打点计时器的工作频率为50Hz。、、、、、是在纸带上选取的6个计数点,各计数点间还有4个点未画出。由此可得,小车的加速度大小为________。(结果保留2位有效数字)
②在坐标纸上已描好6组数据点,请将余下的一组数据描在坐标纸上,并作出图像_______。
次数
1
2
3
4
5
6
7
0.62
0.56
0.40
0.32
0.24
0.15
0.25
0.29
0.33
0.40
0.50
0.71
1.00
(3)①在探究加速度与力的关系实验之前,需要思考如何测“力”,为了简化“力”的测量,下列说法正确的是:________。
A、使小车沿倾角合适的斜面运动,小车受力可等效为只受绳的拉力
B、若斜面倾角过大,小车所受合力将小于绳的拉力
C、无论小车运动的加速度多大,砂和桶的重力都等于绳的拉力
D、让小车的运动趋近于匀速运动,砂和桶的重力才近似等于绳的拉力
②该同学多次重复测量作出图,如图所示,发现该图线不通过坐标原点,其原因可能是______;此图线的段明显偏离直线,其原因可能是______。
A、平衡摩擦力时,轨道右端垫的过高
B、轨道保持了水平状态
C、所用小车的质量太大
D、所挂钩码的总质量太大
(4)在(3)的基础上简化了“力”的测量,认为细绳的拉力等于砂和桶的总重力,由此会造成实验的系统误差。若拉力的真实值为,已知砂和桶的总质量为,小车的质量为,为了使,应当满足的条件是______%。(保留2位有效数字)。
四、计算题:本题共3小题,共38分。解答时,在答题纸上应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。答案中必须明确写出数值和单位。
14. 如图所示,两个质量均为m的小环套在一水平放置的粗糙长杆上,两根长度均为l的轻绳一端系在小环上,另一端系在质量为M的木块上,两个小环之间的距离也为l,小环保持静止。 (设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(重力加速度为g)
(1)求轻绳的拉力大小;
(2)求小环对杆的压力的大小;
(3)问小环与杆之间的动摩擦因数μ至少为多大?
15. 一个物块置于粗糙的水平地面上,受到的水平拉力F随时间t变化的关系如图所示,速度v随时间t变化的关系如图(b)所示.取g=10 m/s2,求:
(1)1s末物块所受摩擦力的大小Ff1;
(2)物块在前6s内的位移大小x;
(3)物块与水平地面间的动摩擦因数μ.
16. 雨滴落到地面的速度通常仅为几米每秒,这与雨滴下落过程中受到空气阻力有关。雨滴间无相互作用且雨滴质量不变,重力加速度为g。将雨滴看作半径为r的球体,设其竖直落向地面的过程中所受空气阻力,其中v是雨滴的速度,k是比例系数。(球体的体积,r为球体半径)
(1)定性画出雨滴无初速度下落过程的图像;
(2)设雨滴的密度为,推导雨滴下落趋近的最大速度与半径r的关系式;
(3)半径分别为、的两颗雨滴()从同一高度由静止竖直下落,请通过分析推理比较两颗雨滴落地时间和的大小关系。
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北京师大二附中2025—2026学年度高一年级第一学段
物理阶段性测试题
考试时间60分钟 满分100分
第I卷(选择题48分)
一、单项选择题:本题共8小题共32分。每小题选对得4分,选错和不选得0分。答案涂答题卡上。
1. 下列关于运动和力的说法中正确的是( )
A. 物体所受合力越大,它的速度就越大
B. 物体所受合力越大,它的惯性就越小
C. 物体所受合力越大,它的速度改变量就越大
D. 物体所受合力越大,它的速度变化就越快
【答案】D
【解析】
【详解】A.合力越大则加速度越大,但是加速度与速度大小无关,加速度大时,物体速度不一定大,选项A错误;
B.质量是惯性大小的唯一量度,选项B错误;
CD.由牛顿第二定律可知,合力越大,加速度越大。加速度是表征速度变化快慢的物理量,加速度大,速度变化就越快,但速度变化量不一定越大。选项C错误,D正确。
故选D。
2. 如图所示,一小球在斜面上处于静止状态,不考虑一切摩擦,如果把挡板由竖直位置绕 O 点缓慢转至水平位置,则此过程中球对挡板的压力 F1和球对斜面的压力 F2的变化情况是( )
A. F1先增大后减小,F2一直减小
B. F1先减小后增大,F2一直减小
C. F1和 F2都一直在增大
D. F1和 F2都一直在减小
【答案】B
【解析】
【详解】法一(力三角形法):小球初始时刻的受力情况如图1所示,因挡板是缓慢转动的,所以小球处于动态平衡状态,在转动过程中,重力、斜面的支持力和挡板的弹力组成的矢量三角形的变化情况如图2所示(重力 G 的大小、方向均不变,斜面对小球的支持力 F′2的方向始终不变),由图2可知此过程中斜面对小球的支持力F′2不断减小,挡板对小球的弹力F′1先减小后增大,由牛顿第三定律可知选项B正确。
法二(解析法):设斜面倾角为α,挡板与竖直方向夹角为β,如图3所示,则由平衡条件可得:
F′1sin β+F′2cos α=G
F′1cos β =F′2sin α
联立解得
F′1=
F′2=
挡板缓慢转至水平位置,β由0逐渐增大到,当β=α时,cos (β-α)=1,F′1最小,所以 F′1先减小后增大;β增大过程中 tan β随之增大,F′2不断减小,故选项B正确。
3. 伽利略的理想实验是将可靠的事实和理论思维结合起来,更能深刻地反映自然规律,伽利略的斜面实验程序如下:
(1)减小第二斜面的倾角,小球在斜面上仍然要达到原来的高度;
(2)两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上另一斜面;
(3)如果没有摩擦,小球将上开到释放时的高度;
(4)继续减小第二个斜面的倾角,最后使它为水平面,小球沿水平面做持续的匀速运动。
请按程序先后次序接列,并指出它究竟属于可靠的事实还是通过思维过程得到的推论,下列选项正确的是(数字表示上述程序号码)
A. 事实(2)→事实(1)→推论(3)→推论(4)
B. 事实(2)→推论(1)→事实(3)→推论(4)
C. 事实(2)→推论(3)→推论(1)→推论(4)
D. 事实(2)→事实(3)→推论(1)→推论(4)
【答案】C
【解析】
【详解】根据实验事实(2):两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上另一斜面;如果没有摩擦,小球将上升到释放时的高度,即推论(3),进一步假设若减小第二个斜面的倾角,小球在这斜面上仍然要达到原来的高度,即得出推论(1),继续减小角度,最后使它成水平面,小球将沿水平面做持续匀速运动,即推论(4),故C正确,ABD错误.
4. 三段不可伸长的轻绳OA、OB、OC能承受的最大拉力相同,它们共同悬挂一重物,A端、B端固定,OA与水平顶板间夹角为30°,OB与顶板间夹角为60°,如图所示。若逐渐增加C端所挂物体的质量,则最先断的绳是( )
A. OC B. OB
C. OA D. 可能是OA,也可能是OC
【答案】A
【解析】
【详解】ABCD.对结点O受力分析可知,结点受物体的拉力、两绳子的拉力,处于平衡状态,由几何关系可知
,
又对物体受力分析可知
联立上式可知,
比较三力大小可知
所以逐渐增加重物质量,绳OC先断。
故选A。
5. 如图所示,水平面上有一上表面粗糙的斜面体,一小物块沿其上表面匀速下滑,此过程中斜面体始终保持静止,下列说法正确的是( )
A. 斜面体受到地面的摩擦力水平向左
B. 斜面体受到地面的摩擦力为零
C. 斜面体对地面的压力小于斜面体与物块的重力之和
D. 斜面体对地面的压力大于斜面体与物块的重力之和
【答案】B
【解析】
【详解】以滑块、斜面整体为研究对象,受到重力、地面支持力二力平衡()。水平方向没有摩擦力。
故选B。
6. 图甲所示为乘客在进入地铁乘车前,将携带的物品放到水平传送带上通过安全检测仪接受检查时的情景,图乙所示为水平传送带装置示意图。紧绷的传送带始终以的恒定速率运行,乘客将行李(可视为质点)无初速度地放在传送带左端的a点,行李与传送带之间的动摩擦因数为0.5,a、b间的距离为,重力加速度g取。对于行李从a传送至b的整个过程,下列说法正确的是( )
A. 行李始终受到向右的摩擦力 B. 行李相对传送带向右运动
C. 行李从a传送至b的时间为 D. 行李相对传送带移动的距离为
【答案】C
【解析】
【详解】A.开始时行李受到传送带向右的摩擦力,由牛顿第二定律得
所以加速度为
设经过t时间两者共速,则由得
该时间内行李的位移为
故共速之后与传送带一起匀速行李不再受到摩擦力,所以A错误;
BD.该时间内传送带的位移为
所以行李相对传送带向左运动,相对位移为
故BD错误;
C.由题意行李匀速的时间为
所以行李从a传送至b的时间为
故C正确。
故选C。
7. 某同学设计制作了一个“竖直加速度测量仪”,其结构如图所示。一根轻弹簧上端固定,在弹簧旁沿弹簧长度方向固定一根直尺,弹簧下端挂一个质量的重物,重物静止时弹簧的伸长量,指针指在点。已知图中,规定竖直向下为正方向,取重力加速度。下列说法不正确的是( )
A. 若指针指在之间某点时,被测物体可能在减速上升
B. 点应标记的加速度值为
C. 该测量仪上的刻度所对应加速度的值是均匀的
D. 若指针指在之间某点时,被测物体处于失重状态
【答案】D
【解析】
【详解】D.重物静止时弹簧的伸长量,根据平衡条件有
解得
若指针指在之间某点时,弹簧的伸长量增大,弹簧弹力大于物体重力,物体有向上的加速度,被测物体处于超重状态,故D错误,符合题意;
A.若指针指在之间某点时,弹簧的伸长量减小,弹簧弹力小于物体重力,物体有向下的加速度,被测物体处于失重状态,被测物体可能在减速上升,故A正确,不符合题意;
B.指针指在点时,根据牛顿第二定律有
解得,故B正确,不符合题意;
C.设点至指针所指位置的位移为,根据牛顿第二定律有
又
联立解得
故该测量仪上的刻度所对应加速度的值是均匀的,故C正确,不符合题意。
本题选错误的,故选D。
8. 以不同初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时,一个物体所受空气阻力可忽略,另一物体所受空气阻力大小与物体速率成正比,下列用虚线和实线描述两物体运动的图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】A.竖直上抛运动不受空气阻力,做向上匀减速直线运动至最高点再向下自由落体运动,图象时倾斜向下的直线,四个选项均正确表示;考虑阻力
的上抛运动,上升中
随着减小,减小,对应图象的斜率减小,选项A错误;
BCD.下降中
随着随着增大,继续减小.而在最高点时,,对应图与轴的交点,其斜率应该等于(此时与竖直上抛的最高点相同的加速度),即过交点的切线应该与竖直上抛运动的直线平行,则BC错误, 选项D正确。
故选D。
【点睛】本题考查了牛顿第二定律、图象的特点、竖直上抛运动状态的判断.
二、多项选择题:本题共4小题共16分。每小题选对得4分,漏选得2分,选错和不选得0分。答案涂答题卡上。
9. 如图所示,某同学在教室中站在体重计上研究超重与失重。她由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程;由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程。关于她的实验现象,下列说法中正确的是( )
A. 只有“起立”过程,才能出现失重的现象
B. 只有“下蹲”过程,才能出现超重的现象
C. “起立”、“下蹲”的过程,都能出现超重和失重的现象
D. “起立”的过程,先出现超重现象后出现失重现象
【答案】CD
【解析】
【详解】“下蹲”过程中,人先向下做加速运动,后向下做减速运动,所以先处于失重状态后处于超重状态;“起立”的过程中,先向上做加速运动,后向上做减速运动,最后回到静止状态,人先处于超重状态后处于失重状态,故“起立”、“下蹲”的过程,都能出现超重和失重的现象。AB错误,CD正确。
故选CD。
10. 如图所示,物体A、B的质量均为m,二者用细绳连接后跨过定滑轮,A静止在倾角θ=30°的斜面上,B悬挂着,且斜面上方的细绳与斜面平行。若将斜面倾角θ缓慢增大到45°,物体A仍保持静止,不计滑轮摩擦。则下列判断正确的是( )
A. 物体A对斜面的压力可能增大
B. 物体A受的静摩擦力一定减小
C. 物体A受的静摩擦力可能增大
D. 物体A受斜面的作用力一定减小
【答案】BD
【解析】
【详解】A.物体A对斜面的压力为 ,倾角增大,压力减小,A错误;
BC.物体A受的静摩擦力分别为
A受的静摩擦力减小,B正确,C错误;
D.物体A始终静止,物体A受斜面的作用力始终等于重力与绳的拉力的合力,绳的拉力始终等于B的重力,其大小不变,两个分力大小不变,夹角增大,合力减小,D正确。
故选BD。
11. 如图所示,一辆装满石块的货车在平直道路上行驶。货箱中石块B的质量为m,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 货车匀速行驶时,与B接触的物体对它的作用力的合力大小为0
B. 货车匀速行驶时,与B接触的物体对它的作用力的合力大小为
C. 货车以加速度a匀加速行驶时,与B接触的物体对它的作用力的合力大小为
D. 货车以加速度a匀加速行驶时,与B接触的物体对它的作用力的合力大小为
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.货车匀速行驶时,与B接触的物体对它的作用力的合力与重力等大反向,则与B接触的物体对它的作用力的合力大小等于重力mg,选项A错误,B正确;
CD.货车匀加速行驶时,石块B所受的合力为ma,则与B接触的物体对它的作用力的合力大小为
选项C错误,D正确。
故选BD。
12. 如图为采用动力学方法测量空间站质量的原理图。已知飞船的质量为,其推进器工作时飞船受到的平均推力为。在飞船与空间站对接后,推进器工作时间为,测出飞船和空间站的速度变化为。下列说法正确的是( )
A. 空间站的质量为
B. 空间站的质量为
C. 飞船对空间站的作用力大小为
D. 飞船对空间站的作用力大小为
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.飞船与空间站对接后,可视为一个整体,设空间站的质量为M
根据动量定理
解得,A错误,B正确;
CD.单独对空间站,设飞船对它的水平推力为,对空间站用动量定理
解得,C错误,D正确。
故选BD。
第II卷(非选择题52分)
三、实验题:本大题共1小题,共14分。答案填答题纸上。
13. 在“探究加速度与力、质量关系”的实验中,做如下探究:
(1)为猜想加速度与质量的关系,可利用如图所示装置进行对比实验。两小车放在水平板上,前端通过钩码牵引,后端各系一条细线,用板擦把两条细线按在桌上,使小车静止。抬起板擦,小车同时运动,一段时间后按下板擦,小车同时停下。对比两小车的位移,可知加速度与质量大致成反比。关于实验条件,下列正确的是:________。
A. 小车质量相同,钩码质量不同
B. 小车质量不同,钩码质量相同
C. 小车质量不同,钩码质量不同
(2)①某同学为了定量验证(1)中得到的初步关系,设计实验并得到了小车加速度与质量的7组实验数据,如下表所示。第3组实验得到的纸带如图所示,已知打点计时器的工作频率为50Hz。、、、、、是在纸带上选取的6个计数点,各计数点间还有4个点未画出。由此可得,小车的加速度大小为________。(结果保留2位有效数字)
②在坐标纸上已描好6组数据点,请将余下的一组数据描在坐标纸上,并作出图像_______。
次数
1
2
3
4
5
6
7
0.62
0.56
0.40
0.32
0.24
0.15
0.25
0.29
0.33
0.40
0.50
0.71
1.00
(3)①在探究加速度与力的关系实验之前,需要思考如何测“力”,为了简化“力”的测量,下列说法正确的是:________。
A、使小车沿倾角合适的斜面运动,小车受力可等效为只受绳的拉力
B、若斜面倾角过大,小车所受合力将小于绳的拉力
C、无论小车运动的加速度多大,砂和桶的重力都等于绳的拉力
D、让小车的运动趋近于匀速运动,砂和桶的重力才近似等于绳的拉力
②该同学多次重复测量作出图,如图所示,发现该图线不通过坐标原点,其原因可能是______;此图线的段明显偏离直线,其原因可能是______。
A、平衡摩擦力时,轨道右端垫的过高
B、轨道保持了水平状态
C、所用小车的质量太大
D、所挂钩码的总质量太大
(4)在(3)的基础上简化了“力”的测量,认为细绳的拉力等于砂和桶的总重力,由此会造成实验的系统误差。若拉力的真实值为,已知砂和桶的总质量为,小车的质量为,为了使,应当满足的条件是______%。(保留2位有效数字)。
【答案】(1)B (2) ①. 0.50 ②.
(3) ①. A ②. B ③. D (4)5.3
【解析】
【小问1详解】
探究小车的加速度与小车质量的关系,小车的质量不同,其前提条件是合外力相同,本实验中是用钩码的重力来代替小车受到的拉力,所以钩码质量应相同。
故选B。
【小问2详解】
[1] 各计数点间还有4个点未画出,相邻计数点间的时间间隔
用逐差法求加速度
[2]描点作图,用一条直线来拟合数据点,使不在直线上的点均匀分布在直线两侧,明显偏离直线的点舍去。
【小问3详解】
[1]A.当小车不连接砂和桶,在倾角合适的斜面匀速运动时,重力沿斜面的分力与摩擦力平衡。再挂上砂和桶时,小车受力可等效为只受绳的拉力,A正确;
B.若斜面倾角过大,不连接细绳时,小车已处于加速状态,小车所受合力将大于绳的拉力,B错误;
CD.当时,即小车的质量远远大于砂和桶总质量时,砂和桶的重力才近似等于绳的拉力,与车的加速度无关,CD错误。
故选A。
[2] 图线不通过坐标原点,且当拉力较小时,小车没有加速度,说明平衡摩擦力不够,或没有平衡摩擦力。
故选B。
[3] 此图线的BC段明显偏离直线,所挂钩码的总质量太大,已不满足小车的质量远远大于砂和桶总质量的条件,小车受到的实际作用力(细绳的拉力)小于测量值(砂和桶重力),加速度偏小,图像向下弯曲。
故选D。
【小问4详解】
以砂和桶为研究对象,小车
要求
联立可得
四、计算题:本题共3小题,共38分。解答时,在答题纸上应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。答案中必须明确写出数值和单位。
14. 如图所示,两个质量均为m的小环套在一水平放置的粗糙长杆上,两根长度均为l的轻绳一端系在小环上,另一端系在质量为M的木块上,两个小环之间的距离也为l,小环保持静止。 (设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(重力加速度为g)
(1)求轻绳的拉力大小;
(2)求小环对杆的压力的大小;
(3)问小环与杆之间的动摩擦因数μ至少为多大?
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)以木块为研究对象,受重力和两根绳子拉力,如图所示
根据几何知识可知绳子拉力和竖直方向夹角为,由平衡条件有
解得
(2)以两个小环和木块为研究对象,竖直方向受重力和杆的支持力,根据平衡条件有
解得
根据牛顿第三定律可知小环对杆的压力大小为
(2)以小环为研究对象,受重力、绳子拉力和杆的支持力和摩擦力。如图所示
根据平衡条件有
解得
15. 一个物块置于粗糙的水平地面上,受到的水平拉力F随时间t变化的关系如图所示,速度v随时间t变化的关系如图(b)所示.取g=10 m/s2,求:
(1)1s末物块所受摩擦力的大小Ff1;
(2)物块在前6s内的位移大小x;
(3)物块与水平地面间的动摩擦因数μ.
【答案】(1)4N(2)12m(3)0.4
【解析】
【详解】(1)由图可知,前2s物块没有运动,根据平衡条件:f=F=4N;
(2)v-t图像的面积等于物块的位移:;
(3)2-4s物块的加速度:
根据牛顿第二定律:,F=12N
4s以后匀速运动:
联立解得:=0.4;
16. 雨滴落到地面的速度通常仅为几米每秒,这与雨滴下落过程中受到空气阻力有关。雨滴间无相互作用且雨滴质量不变,重力加速度为g。将雨滴看作半径为r的球体,设其竖直落向地面的过程中所受空气阻力,其中v是雨滴的速度,k是比例系数。(球体的体积,r为球体半径)
(1)定性画出雨滴无初速度下落过程的图像;
(2)设雨滴的密度为,推导雨滴下落趋近的最大速度与半径r的关系式;
(3)半径分别为、的两颗雨滴()从同一高度由静止竖直下落,请通过分析推理比较两颗雨滴落地时间和的大小关系。
【答案】(1) (2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
对雨滴根据牛顿第二定律得
其中
解得
则随下落速度增加,雨滴做加速度减小的加速运动,最终匀速下落,则雨滴下落过程的图像如图所示
【小问2详解】
根据牛顿第二定律得
解得
当加速度为零时,雨滴趋近于最大速度,雨滴质量为
由可得,雨滴最大速度为
【小问3详解】
由(2)问可知
由于,则有
作出两颗雨滴下落的图像如图所示
根据下落高度相同,可知图像与坐标轴围成的面积相等,可以判断出
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