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快乐周周练----第十周5.10
2025级 必修二 选考物理
一、单选题
1.一粒冰雹自高空云层由静止竖直下落,下落过程中冰雹受到的空气阻力与其速度成正比,不计冰雹质量的变化,则加速下落过程中冰雹( )
A.做自由落体运动
B.动能变大
C.机械能守恒
D.克服空气阻力做功的功率与其速度成正比
2.2024年1月9日我国在西昌卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭,成功将爱因斯坦探针卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道。假设卫星发射简化过程如图所示,先将卫星送入圆形轨道Ⅰ,在a 点发动机点火加速,卫星由轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ,卫星在椭圆轨道Ⅱ上经过b点再次变轨进入圆轨道Ⅲ,已知卫星在轨道Ⅰ和轨道Ⅲ上运行速度的大小之比为v1:v3=:1,在椭圆轨道Ⅱ上运行经过近地点a 时速度大小为、远地点b 时速度大小为,则下列说法正确的是( )
A.卫星在轨道Ⅱ上运行过b点的加速度大于轨道Ⅲ上运行过b点的加速度
B.卫星在椭圆轨道Ⅱ上运动时,经过a 点和b 点的速度大小之比
C.若卫星在轨道Ⅰ和椭圆轨道Ⅱ上运行的周期分别为T1、T2,则有
D.卫星在轨道Ⅱ上从a运动到b的过程中,其线速度、加速度、机械能均减小
3.如图所示,光滑轻质滑轮固定在天花板上,一根不可伸长的轻绳跨过滑轮分别系着物块A和小球B,物块A放置在水平地面上,小球B静止在空中,A、B质量分别为4m、m,物块A与水平面间的动摩擦因数为0.5,滑轮左侧轻绳与水平面间夹角为53°,现施加水平拉力F作用在小球B上使其缓慢转动至物块A即将发生滑动为止,设滑动摩擦力等于最大静摩擦力,重力加速度为g,sin53°=0.8,cos53°=0.6,以下说法正确的是( )
A.轻绳对定滑轮的作用力逐渐增大,方向不变
B.拉力F最大值为
C.A即将滑动时,突然撤去拉力F的瞬间,小球B的加速度大小为
D.在A即将滑动时,撤去拉力F后,物块A会发生滑动
4.如图所示,质量为m的物体(视为质点)从固定光滑斜面的顶端由静止开始下滑,最终滑至斜面底端。斜面的高度为h,倾角为,重力加速度大小为g,下列说法正确的是( )
A.该过程中物体所受重力不做功
B.该过程中物体克服重力做的功为
C.物体经过斜面底端时,所受重力做功的瞬时功率为
D.物体经过斜面底端时,所受重力做功的瞬时功率为
5.质量均为m的两个木块A、B用一轻弹簧拴接,静置于水平地面上,如图甲所示。现用一竖直向上的恒力F拉木块A,使木块A向上做直线运动,如图乙所示。从木块A开始运动到木块B刚要离开地面的过程中,设弹簧始终处于弹性限度内,重力加速度为g,下列说法中正确的有( )
A.要使B能离开地面,F的大小一定大于2mg
B.A的加速度一定先减小后增大
C.A的动能一定先增大后减小
D.A、B和弹簧组成的系统机械能一定增大
6.如图轨道为半圆和一段竖直管道构成,图中,远大于管道内径。比管道内径略小的两小球A、B用轻绳连接,B在管道内,A在圆心O点正下方。A、B球在外力作用下保持静止,轻绳绷紧。现静止释放小球,A下降,B在管道内上升,A落地后不反弹,B小球恰好可以通过圆轨道最高点。不计一切摩擦,A、B两小球的质量之比为( )
A. B. C. D.
二、多选题
7.在学校体育运动会铅球比赛项目中,某同学将一铅球两次投出的运动轨迹分别如图中曲线1、2所示。已知两次投掷中,铅球从同一高度以不同的角度出手,两次上升的最大高度相等,空气的阻力不计,下列说法正确的是( )
A.铅球两次着地时重力的瞬时功率相等
B.铅球两次着地时的速度相等
C.铅球两次落地时的机械能相等
D.铅球在空中运动过程中,重力两次做功的平均功率相等
8.如图甲所示,固定的水平筒内壁光滑、内有一轻质压缩的弹簧,弹簧的一端固定在筒底,另一端与一滑块(可视为质点)接触但不拴接,弹簧原长小于筒长。滑块由静止释放,离开筒后立即滑上位于水平面上的木板左端,此后木板的v-t图像如图乙所示,最终滑块恰好没有离开木板。已知木板质量M=0.3kg,滑块的质量为m=0.2kg,重力加速度g取10m/s2,下列说法正确的是( )
A.木板长度为1m B.木板与地面之间的动摩擦因数为0.1
C.1s后,木板先停下来,滑块后停下来 D.释放滑块时弹簧的弹性势能为2.5J
三、解答题
9.北京冬奥会的成功,极大地促进了中国的冰雪运动,滑雪运动越来越受到青少年的青睐。滑雪大跳台场地简化后的滑道示意图如图所示,a为跳台最高点,b为起跳点,某次训练中运动员(可视为质点)从a点由静止开始下滑,到达b点后沿与水平面夹角成的方向飞出,落在倾角的坡道上的c点,已知两点之间的高度,不计一切阻力和摩擦,重力加速度g取,,求:
(1)运动员从b点到c点过程的速度变化量大小;
(2)运动员起跳过程到坡面的最大距离;
(3)两点间的距离。
10.如图所示,在倾角为的光滑斜面底端固定一个被压缩且锁定的轻弹簧,轻弹簧的上端静止放一质量的滑块,且滑块与斜面顶端N点相距。现将弹簧解除锁定,滑块离开弹簧后经N点离开斜面,恰水平飞上始终顺时针匀速转动的传送带,已知传送带水平放置且足够长,传送带距N点所在水平面高度为,滑块A与传送带间的动摩擦因数(g取)。
(1)求弹簧锁定时储存的弹性势能;
(2)若传送带速度为,求滑块从飞上传送带到和传送带达到共速时的位移大小;
(3)传送带右端竖直固定半径的光滑半圆轨道,且轨道下端恰好与传送带相切,为使滑块能沿半圆轨道运动而不脱离半圆轨道,求传送带速度应当满足的条件。
试卷第1页,共3页
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快乐周周练----第十周5.10
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
B
C
C
D
D
C
AD
BD
答案第1页,共2页
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1.B
【详解】AC.冰雹下落过程中,除了受到重力,还受到空气阻力,空气阻力做负功,所以冰雹机械能减小,不属于自由落体运动,AC错误;
B.冰雹做加速运动,速度增大,冰雹的动能变大,B正确;
D.设
克服空气阻力做功的功率
可知克服空气阻力做功的功率与其速度的平方成正比,D错误。
故选B。
2.C
【详解】A.由于卫星在b点从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅲ上,需点火加速做离心运动,线速度增大,而圆周运动的轨道半径不变,根据向心加速度的公式
可知,卫星在轨道Ⅱ上运行过b点的加速度小于轨道Ⅲ上运行过b点的加速度,A错误;
B.根据牛顿第二定律可得
解得
故卫星在轨道Ⅰ和轨道Ⅲ上运行速度的大小之比为
解得
结合开普勒第二定律可得
解得
B错误;
C.根据开普勒第三定律可得
其中
联立解得
C正确;
D.根据开普勒第二定律及牛顿第二定律
故卫星在轨道Ⅱ上从a运动到b的过程中,其线速度、加速度减小,但机械能不变,D错误。
故选C。
3.C
【详解】A.设轻绳拉力为T,滑轮右侧轻绳与竖直方向夹角为α,小球B缓慢转动过程,α逐渐增大,小球B受力平衡,则有,
则轻绳拉力T逐渐增大,轻绳对定滑轮的作用力沿两绳夹角的角平分线方向,两绳夹角增大,则轻绳对滑轮的作用力大小改变,方向改变,故A错误;
B.当物块A即将发生滑动时α最大,轻绳拉力T最大,拉力F最大,对物块A有,,
解得
所以,
故B错误;
C.A即将滑动时,突然撤去拉力F的瞬间,小球B的加速度大小为
故C正确;
D.在A即将滑动时,撤去拉力瞬间,绳中拉力突变为
则物块A静止不动,之后,小球B做圆周运动,假设A一直静止不动,则
在最低点,有
联立可得
小球B做圆周运动过程中,到达最低点时,绳中拉力最大,但最大拉力恰好等于2mg,则假设成立,物块A一直保持静止,故D错误。
故选C。
4.D
【详解】AB.该过程中物体所受重力做正功,为,故AB错误;
CD.根据机械能守恒定律可得
解得物体经过斜面底端时速度
物体经过斜面底端时竖直方向分速度
重力做功的瞬时功率为
故D正确,C错误。
故选D。
5.D
【详解】A.初始时刻,设弹簧的压缩量为x,可知
木块B将要离开地面,根据平衡条件,弹簧的伸长量也为x,弹簧的弹性势能没有变化,弹簧对木块A做功为零,设此时木块A的速度为v,根据动能定理
可得
A错误;
BC.若F>2mg,当B将要离开地面,A的加速度仍然向上,在整个运动过程中,A的加速度一直减小,而速度一直增加,因此动能一直增加;若2mg> F>mg,当B将要离开地面,A的加速度向下,在整个运动过程中,A的加速度先减小后反向增加,速度先增加后减小,因此动能先增加后减小,BC错误;
D.不论外力F多大,在A向上运动的过程中,总是做正功,故系统机械能不断增加,D正确;
故选D。
6.C
【详解】从静止释放小球到A刚要落地过程,设A刚要落地时的速度为,A、B组成的系统满足机械能守恒,则有
解得
A落地后,B继续沿着圆轨道运动,绳子变松弛,B恰好通过圆轨道最高点时的速度为,则有
解得
B沿着圆轨道运动到最高点过程,根据动能定理可得
联立解得
C正确,ABD错误。故选C。
7.AD
【详解】A.根据题意,铅球两次上升的最大高度相等,可知当铅球上升到最大高度之后,在竖直方向做自由落体运动,而因为下落高度相同,因此落地时竖直方向的速度相同,根据
可知,铅球两次着地时重力的瞬时功率相等,故A正确;
B.设该同学两次投铅球时的初速度方向与竖直方向的夹角分别为、,两次投射的初速度大小分别为、,因为铅球两次上升的最大高度相等,则有
根据投射轨迹图像可知则可得
由此可得水平分速度
则铅球落地时的速度大小关系为
即铅球第一次着地时的速度小于第二次着地时的速度,故B错误;
C.铅球两次落在同一水平面上,则可知两次落地时铅球的势能相同,而
铅球两次落地时的速度大小不同,即落地时的动能不同,因此铅球两次落地时的机械能不相等,故C错误;
D.因两次抛出点相同,即竖直方向运动的位移相同,设为,设两次铅球运动的时间分别为、,则有
因
由此可得
而铅球两次下落的高度相同,则重力两次对铅球做功相同,均为
可知平均功率
相同,故D正确。故选AD。
8.BD
【详解】ABC.由图像可知,木板在0~1s内,做加速运动,之后做减速运动,则1s末两者共速,这段时间滑块做减速运动,之后一起做匀减速直线运动,由图像可得木板加速的加速度为
减速时的加速度大小为
由牛顿第二定律有
可得
则木板与地面之间的动摩擦因数为0.1,滑块在0~1s内的加速度大小为
则对滑块有
可得
则木板的长度为
故AC错误,B正确;
D.由机械能守恒可得释放滑块时弹簧的弹性势能为
故D正确。
故选BD。
9.(1)40 m/s;(2)16 m;(3)96 m
【详解】(1)运动员从a点到b点过程,机械能守恒,有
解得
设运动员从b点到c点时间为t,在垂直斜面方向上运动员先垂直斜面向上速度减为零,然后再反向加速,时间上具有对称性,则有
因此可得速度变化量
(2)当运动员垂直坡面速度为零时,到坡面距离最大,根据运动学公式有
代入数据解得
(3)运动员在平行斜面方向上做匀加速直线运动,则可得两点间的距离为
代入数据解得
10.(1);(2);(3)见解析
【详解】(1)滑块离开斜面后竖直方向由
得
所以滑块离开斜面时
得
对滑块,从开始到恰上斜面
得
(2)滑块飞上传送带后,对滑块有
得
由
得
(3)若滑块不能越过四分之一圆弧,对滑块
则
若滑块越过二分之一圆弧,在最高点对滑块 得
从最低点到最高点,对滑块
得
所以传送带运行速度或
即或
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