内容正文:
2026年“学科网杯”命卷大赛
融模贯道 高中物理力学综合测试卷
高中物理
命题人:林志敏
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题:本大题共10小题,共46分。第1~7题,每小题4分,只有一项符合题目要求,错选、多选或未选均不得分,第8~10题,每小题6分,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,有选错或不选的得0分。
(原创)1.关于运动的合成与分解,下列说法正确的是( )
A. 两个初速度不为零的匀变速直线运动的合运动,一定是匀变速曲线运动
B. 合运动的位移大小一定等于两个分运动位移大小的代数和
C. 两个分运动的运动时间,一定与它们合运动的运动时间完全相等
D. 做曲线运动的物体,所受合外力一定是变力,加速度一定随时间发生变化
(原创)2.同一竖直平面内,A 球从高度为 H 处水平抛出,初速度大小为 v₁,同时 B 球从 A 球正下方的地面上以初速度 v₂竖直上抛,不计空气阻力,重力加速度为 g,两球在空中相遇。下列说法正确的是( )
A. 两球相遇时,A 球的竖直分速度大小一定等于 v₂
B. 两球从抛出到相遇的时间一定为
C. 若,两球不可能在空中相遇
D. 两球相遇时,一定处于 B 球的上升阶段
(原创)3.宇宙中两颗恒星组成双星系统,绕两者连线上的固定点做匀速圆周运动,已知两恒星质量分别为 m₁、m₂,相距为 L,引力常量为 G。下列说法正确的是( )
A. 质量为 m₁的恒星轨道半径为
B. 两恒星的线速度大小之比为
C. 两恒星的周期均为
D. 若两恒星的总质量不变,间距 L 增大,则周期减小
(原创)4.如图所示,两平行河岸的间距为,水稳定沿着河岸流动,水速为,一条小船从河岸渡到河对岸,船在静水中的速度(为未知量) 指向河的上游,与河岸的夹角为,船的合速度(为未知量) 与垂直。已知,,下列说法正确的是 ( )
A. 小船渡河的位移大小为
B. 船的合速度大小为
C. 小船被冲向下游的距离为
D. 小船渡河的时间为
(原创)5.如图所示,上、下底面半径为的圆筒竖直放置,圆筒内表面光滑,筒壁上的两点 A、B 的高度差也为,B 点在 A 点的正下方,让质量为的小球 (可视为质点) 在 A 点获得一个沿着筒壁切线方向的水平速度,然后小球沿着筒壁螺旋下降,最后运动到 B 点,重力加速度 g 取。下列说法正确的是 ( )
A. 小球的运动可以看成水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动的合运动
B. 小球运动到 B 点时的速度大小为
C. 小球的加速度大小为
D. 几个已知物理量间的关系为(n=1,2,3,…)
6.卷扬机工作原理如图所示,足够长水平绳(不计粗细)紧绕在半径为的圆筒上,轻绳另一端紧绕在半径为的转轮上。足够长的竖直绳(不计粗细)绕在半径为的小轮上,另一端与质量为的物块相连。两轮能绕固定轴同步转动。时刻圆筒在电动机带动下由静止开始绕竖直中心轴转动,角速度随时间变化的关系式为,重力加速度,不计空气阻力和转轴的摩擦。卷扬机将货物吊起的过程,则( )
A.物块的速度随时间的变化关系为
B.小轮转动的角速度随时间变化的关系为
C.时小轮边缘点的向心加速度
D.时细绳拉力的瞬时功率为
7.如图所示,额定功率为P的动力车头拖着一节无动力车厢在平直轨道上以速度匀速行驶,时刻车头和车厢意外脱钩分离,若车头保持额定功率P继续行驶,到时刻,车头又恢复了匀速直线运动。已知车头和车厢的质量均为,车头和车厢受到的阻力恒为各自车重的倍,下列说法正确的是( )
A.车头再次恢复匀速直线运动时,速度为
B.车头牵引力做功大小等于车头动能的增加量
C.车头再次恢复匀速直线运动时,车厢还在滑行
D.车头与车厢脱钩瞬间,车头与车厢的加速度大小相等
(原创)8.关于竖直平面内的圆周运动,轻绳模型和轻杆模型(绳长、杆长均为 L,小球质量均为 m),下列说法正确的是( )
A. 两种模型下,小球经过最高点的最小速度均为
B. 轻绳模型中,小球经过最低点时,绳的拉力一定大于小球的重力
C. 轻杆模型中,小球经过最高点时,杆的弹力可以为 0
D. 两种模型下,小球从最高点运动到最低点的过程中,合外力做功均为 2mgL
(原创)9.地球半径为 R,表面重力加速度为 g,自转周期为 T,引力常量为 G,忽略地球自转对表面重力加速度的影响。下列说法正确的是( )
A. 地球的平均密度为
B. 地球同步卫星的轨道半径为
C. 地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为 g
D. 近地卫星的运行周期大于地球自转周期 T
10.如图所示,一同学物理课上参与了一个趣味游戏,a、b、c、d四个相同木板紧挨放在水平地面上,使小滑块以某一水平初速度从a的左端滑上木板,若滑块分别停在a、b、c、d上,则分别获得四、三、二、一等奖,若滑离木板则不得奖。已知每块木板的长度为L、质量为m,木板下表面与地面间的动摩擦因数均为μ,滑块质量为2m(可视为质点),滑块与木板上表面间的动摩擦因数均为2μ,重力加速度大小为g,最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等。下列说法正确的是( )
A.滑块在木板上滑动时的加速度大小均为2μg
B.滑块在各木板上滑过时,木板均保持静止
C.若获得四等奖,滑块初速度的最大值为
D.若获得一等奖,因摩擦产生的总热量的取值范围为
二、非选择题:本大题共5小题,共54分。第11题6分,第12题10分,第13题10分,第14题12分,第15题16分。其中13~15题解答时要求写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,若只有最后答案而无演算过程的不得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11.在“探究平抛运动的特点”实验中
(1)如图1所示,重复实验数次,无论打击力大或小,仪器距离地面高或低,A、B两球总是同时落地,该实验表明______。
A.平抛运动水平方向的分运动是匀速直线运动
B.平抛运动水平方向的分运动是匀加速直线运动
C.平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动
D.平抛运动竖直方向的分运动是匀速直线运动
(2)如图2所示,在探究平抛运动水平分运动的特点时,下列器材中除木板、小球、斜槽、铅笔、刻度尺、图钉、白纸和复写纸之外,还需要的有______。(选填“弹簧测力计”、“重锤线”或“天平”)
(3)实验中,下列说法正确的是______。
A.斜槽轨道必须光滑
B.每次应该从斜槽上相同的位置无初速度释放小球
C.斜槽轨道末端要保持水平
D.记录点应适当多一些,这样描绘出的轨迹更好地反映真实运动
12.某小组做“探究平抛运动的特点”的实验:
(1)探究一:用如图甲、乙两种装置研究平抛运动,以下说法正确的是________
A.图甲探究平抛运动竖直方向的运动规律
B.图甲探究平抛运动水平方向的运动规律
C.图乙探究平抛运动竖直方向的运动规律
D.图乙探究平抛运动水平方向的运动规律
(2)探究二:利用图丙所示的实验装置做“探究平抛运动规律”的实验
①利用图丙研究平抛运动时,在取下白纸前,应确定坐标原点O的位置,并建立直角坐标系,下列图像中坐标原点和坐标系的建立正确的是________。
A. B. C.
②在此实验中,下列说法正确的是________。
A.斜槽轨道的摩擦力应尽可能小
B.每次需从斜槽轨道上的不同位置放小球
C.移动挡板时,每次移动的距离需相同
D.适当多记录多个痕迹点
(3)图丁中是某同学通过实验得到的小球平抛运动的轨迹,以O点为坐标原点,水平方向为x轴,竖直方向为y轴建立坐标系。取,若。,取,则小球平抛的初速度________;抛出点与B的竖直距离为________m(计算结果均保留两位有效数字)。
(原创)13.一物体从光滑斜面的顶端由静止开始下滑,斜面倾角θ=37°,斜面静止不动,物体质量m=2 kg,重力加速度g=10 m/s2。求:
(1) 物体下滑过程的加速度大小;
(2) 若斜面长x=m,物体下滑到底端的时间及速度大小;
(3) 若斜面不光滑,物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.5,物体下滑过程的加速度大小。
14.如图所示,光滑水平直轨道AB与竖直半圆形细圆轨道BC相切于底端B处。有一质量为1.8kg视为质点的小滑块,从水平轨道上的A位置由某一初速度向左滑行,进入半圆轨道后沿轨道内侧完成圆周运动,恰好能够到达半圆轨道的最高点C。滑块从最高点C脱离轨道后,在空中做平抛运动,最终恰好撞击在半圆轨道侧壁上的D点。已知滑块运动到切点B处时的瞬时速度大小vB=7 m/s,半圆轨道的圆弧半径R=0.9 m,重力加速度取g=10 m/s2,运动全过程不计空气阻力。求:
(1)B点圆轨道的小物块产生对轨道压力大小;
(2)小物块在C点的瞬时速度;
(3)BD点的间距大小。
15.一卡车以某一速度在平直公路上匀速行驶。行驶过程中,卡车司机忽然发现前方89m处停着一辆轿车,立即刹车。刹车过程中,卡车运动加速度随位移变化可简化为如图所示的图线。卡车司机的反应时间t1=0.5s,在这段时间内卡车仍保持匀速行驶,x1~x2段位移为刹车系统的启动阶段,从x2位置开始,卡车的刹车系统稳定工作,直至卡车停止。已知从x2位置开始计时,卡车第1s内的位移为24m,第3s内的位移为8m,汽车从开始计时至减速到零的时间大于3s。
(1)求x2位置汽车的速度大小及此后的加速度大小;
(2)若x1~x2段位移大小为14.5m,求从卡车司机发现轿车到卡车停止过程卡车行驶的距离,并判断是否会撞上轿车;
(3)若x1~x2段位移大小为30m,卡车司机发现轿车后向前方轿车传递信号,当卡车司机经过x2位置0.5s后轿车开始做匀加速直线运动,为避免发生碰撞事故,轿车做匀加速直线运动的加速度至少为多大。
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融模贯道 高中物理力学综合测试卷
高中物理
命题人:林志敏
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题:本大题共10小题,共46分。第1~7题,每小题4分,只有一项符合题目要求,错选、多选或未选均不得分,第8~10题,每小题6分,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,有选错或不选的得0分。
1.关于运动的合成与分解,下列说法正确的是( )
A. 两个初速度不为零的匀变速直线运动的合运动,一定是匀变速曲线运动
B. 合运动的位移大小一定等于两个分运动位移大小的代数和
C. 两个分运动的运动时间,一定与它们合运动的运动时间完全相等
D. 做曲线运动的物体,所受合外力一定是变力,加速度一定随时间发生变化
【答案】C
【详细解析】
A 选项错误:两个初速度不为零的匀变速直线运动,若合加速度与合初速度在同一直线上,合运动为匀变速直线运动,并非一定是曲线运动;
B 选项错误:位移是矢量,合位移大小满足平行四边形定则,只有两个分位移同向时,合位移大小才等于分位移大小的代数和;
C 选项正确:分运动与合运动具有等时性,两个分运动的时间一定与合运动时间完全相等;
D 选项错误:曲线运动的条件是合外力与速度方向不在同一直线上,合外力可以是恒力(如平抛运动,合外力为恒定重力,加速度保持不变)。
2.同一竖直平面内,A 球从高度为 H 处水平抛出,初速度大小为 v₁,同时 B 球从 A 球正下方的地面上以初速度 v₂竖直上抛,不计空气阻力,重力加速度为 g,两球在空中相遇。下列说法正确的是( )
A. 两球相遇时,A 球的竖直分速度大小一定等于 v₂
B. 两球从抛出到相遇的时间一定为
C. 若,两球不可能在空中相遇
D. 两球相遇时,一定处于 B 球的上升阶段
【答案】B
【详细解析】
A 球做平抛运动,竖直方向做自由落体运动,位移;B 球做竖直上抛运动,位移。两球相遇时,。
A 选项错误:相遇时 A 球竖直分速度,代入相遇时间,得,仅当时,,并非一定相等;
B 选项正确:由,代入位移公式得,化简得,解得,与初速度 v₁无关;
C 选项错误:两球在空中相遇的条件是相遇时间 t 小于 B 球落地总时间,即,解得,因此时,仍可能在空中相遇;
D 选项错误:B 球上升到最高点的时间,若相遇时间(即),相遇时 B 球处于下落阶段。
3.宇宙中两颗恒星组成双星系统,绕两者连线上的固定点做匀速圆周运动,已知两恒星质量分别为 m₁、m₂,相距为 L,引力常量为 G。下列说法正确的是( )
A. 质量为 m₁的恒星轨道半径为
B. 两恒星的线速度大小之比为
C. 两恒星的周期均为
D. 若两恒星的总质量不变,间距 L 增大,则周期减小
【答案】C
【详细解析】
双星系统的核心规律:两恒星角速度 ω、周期 T 相同,万有引力提供向心力,轨道半径与质量成反比,即,且。
A 选项错误:由和,解得,;
B 选项错误:线速度,角速度相同,因此线速度之比;
C 选项正确:对 m₁,万有引力提供向心力,代入,化简得;
D 选项错误:由周期公式,总质量不变,L 增大时,周期 T 增大。
4.如图所示,两平行河岸的间距为,水稳定沿着河岸流动,水速为,一条小船从河岸渡到河对岸,船在静水中的速度(为未知量) 指向河的上游,与河岸的夹角为,船的合速度(为未知量) 与垂直。已知,,下列说法正确的是 ( )
A. 小船渡河的位移大小为
B. 船的合速度大小为
C. 小船被冲向下游的距离为
D. 小船渡河的时间为
【答案】
【详解】
对船的速度进行正交分解,合速度与静水速度垂直,可得:
,合速度,垂直河岸的分速度。
A 错误:渡河位移大小为;
B 错误:船的合速度大小为;
C 错误:小船被冲向下游的距离为;
D 正确:渡河时间,代入数据得。
5.如图所示,上、下底面半径为的圆筒竖直放置,圆筒内表面光滑,筒壁上的两点 A、B 的高度差也为,B 点在 A 点的正下方,让质量为的小球 (可视为质点) 在 A 点获得一个沿着筒壁切线方向的水平速度,然后小球沿着筒壁螺旋下降,最后运动到 B 点,重力加速度 g 取。下列说法正确的是 ( )
A. 小球的运动可以看成水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动的合运动
B. 小球运动到 B 点时的速度大小为
C. 小球的加速度大小为
D. 几个已知物理量间的关系为(n=1,2,3,…)
【答案】
【详解】
圆筒内表面光滑,小球水平方向受筒壁的弹力,做匀速圆周运动;竖直方向只受重力,做自由落体运动。
A 错误:水平方向是匀速圆周运动,不是匀速直线运动;
B 错误:由机械能守恒,,解得;
C 错误:小球的向心加速度,竖直加速度为 g,合加速度;
D 正确:竖直方向自由落体,,解得运动时间;水平方向做匀速圆周运动,运动时间为周期的整数倍,即(n=1,2,3,…),联立两式整理得。
6.卷扬机工作原理如图所示,足够长水平绳(不计粗细)紧绕在半径为的圆筒上,轻绳另一端紧绕在半径为的转轮上。足够长的竖直绳(不计粗细)绕在半径为的小轮上,另一端与质量为的物块相连。两轮能绕固定轴同步转动。时刻圆筒在电动机带动下由静止开始绕竖直中心轴转动,角速度随时间变化的关系式为,重力加速度,不计空气阻力和转轴的摩擦。卷扬机将货物吊起的过程,则( )
A.物块的速度随时间的变化关系为
B.小轮转动的角速度随时间变化的关系为
C.时小轮边缘点的向心加速度
D.时细绳拉力的瞬时功率为
【答案】C
【详解】A.根据线速度和角速度的关系,可知圆筒速度随时间的变化关系为
即的转轮边缘线速度随时间变化关系也为
因为的转轮和半径为的小轮角速度相等,所以小轮的线速度只有转轮的一半,即,即物块的速度随时间的变化关系为,故A错误;
B.根据线速度和角速度的关系,小轮转动的角速度随时间变化的关系为,故B错误;
C.时小轮边缘点的线速度为
根据向心力公式
解得时小轮边缘点的向心加速度,故C正确;
D.时小轮边缘点的切向加速度为
对物块
解得拉力
根据功率公式,细绳拉力功率
代入数据解得细绳拉力的瞬时功率为,故D错误。
故选C。
7.如图所示,额定功率为P的动力车头拖着一节无动力车厢在平直轨道上以速度匀速行驶,时刻车头和车厢意外脱钩分离,若车头保持额定功率P继续行驶,到时刻,车头又恢复了匀速直线运动。已知车头和车厢的质量均为,车头和车厢受到的阻力恒为各自车重的倍,下列说法正确的是( )
A.车头再次恢复匀速直线运动时,速度为
B.车头牵引力做功大小等于车头动能的增加量
C.车头再次恢复匀速直线运动时,车厢还在滑行
D.车头与车厢脱钩瞬间,车头与车厢的加速度大小相等
【答案】D
【详解】A.车头拖着无动力车厢匀速行驶时,阻力与牵引力大小相等,整体有
脱钩后车头再次恢复匀速直线运动时,车头有
解得,故A错误;
B.根据能量守恒定律,车头牵引力做的功除了使车头与车厢系统动能增加外,还要克服阻力做功,车头牵引力做功大小大于车头动能的增加量,故B错误;
C.脱钩后,车厢做匀减速直线运动,根据牛顿第二定律,有
根据匀变速直线运动规律,有
解得
对车头,从脱钩到再次恢复匀速直线运动过程,根据动能定理,有
又
联立解得
比较可得,则车头再次恢复匀速直线运动时,车厢已经停止运动了,故C错误;
D.车头与车厢脱钩之前做匀速直线运动,车头与车厢均受力平衡,脱钩瞬间,相互作用力消失,则车头与车厢此时受到的合力大小均等于原来二者的相互作用力,又质量相同,根据牛顿第二定律可知,加速度大小相等,故D正确。
故选D。
8.关于竖直平面内的圆周运动,轻绳模型和轻杆模型(绳长、杆长均为 L,小球质量均为 m),下列说法正确的是( )
A. 两种模型下,小球经过最高点的最小速度均为
B. 轻绳模型中,小球经过最低点时,绳的拉力一定大于小球的重力
C. 轻杆模型中,小球经过最高点时,杆的弹力可以为 0
D. 两种模型下,小球从最高点运动到最低点的过程中,合外力做功均为 2mgL
【答案】BCD
【详细解析】
A 选项错误:轻绳模型最高点最小速度为,轻杆模型中杆可提供支持力,最高点最小速度可以为 0;
B 选项正确:轻绳模型中,小球在最低点时,向心力向上,绳的拉力减去重力提供向心力,因此拉力一定大于重力;
C 选项正确:轻杆模型中,当小球在最高点的速度为时,重力完全提供向心力,杆的弹力为 0;
D 选项正确:小球从最高点到最低点,只有重力做功,合外力做功等于重力做功,大小为 mg・2L=2mgL。
9.地球半径为 R,表面重力加速度为 g,自转周期为 T,引力常量为 G,忽略地球自转对表面重力加速度的影响。下列说法正确的是( )
A. 地球的平均密度为
B. 地球同步卫星的轨道半径为
C. 地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为 g
D. 近地卫星的运行周期大于地球自转周期 T
【答案】AB
【详细解析】
A 选项正确:由,得地球质量,平均密度;
B 选项正确:同步卫星周期等于地球自转周期 T,由,代入,解得;
C 选项错误:赤道上物体随地球自转的向心加速度,远小于 g;
D 选项错误:近地卫星的运行周期,远小于地球自转周期 24h。
10.如图所示,一同学物理课上参与了一个趣味游戏,a、b、c、d四个相同木板紧挨放在水平地面上,使小滑块以某一水平初速度从a的左端滑上木板,若滑块分别停在a、b、c、d上,则分别获得四、三、二、一等奖,若滑离木板则不得奖。已知每块木板的长度为L、质量为m,木板下表面与地面间的动摩擦因数均为μ,滑块质量为2m(可视为质点),滑块与木板上表面间的动摩擦因数均为2μ,重力加速度大小为g,最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等。下列说法正确的是( )
A.滑块在木板上滑动时的加速度大小均为2μg
B.滑块在各木板上滑过时,木板均保持静止
C.若获得四等奖,滑块初速度的最大值为
D.若获得一等奖,因摩擦产生的总热量的取值范围为
【答案】ACD
【详解】A.木板对滑块的摩擦力为
滑块在木板上滑动的加速度为
解得,A正确;
B.滑块滑上木板a时,地面对4块木板的总的最大静摩擦力为
因为,4块木板静止不动;
滑块滑上木板b时,地面对三块木板总的最大静摩擦力为
因为,3块木板静止不动;
滑块滑上木板c时,地面对两块木板的总的最大静摩擦力为
因为,2块木板静止不动;
滑块滑上木板d时,地面对木板d最大静摩擦力为
因为,当滑块滑上木板d时,木板d开始运动,B错误;
C.若获得四等奖,滑块初速度的最大值的条件是:滑块运动到木板a右端时速度恰好为零
解得,C正确;
D.若获得一等奖,滑块恰好停在木板d的左端时,因摩擦产生的总热量最小,总热量最小值为
若获得一等奖,当滑块运动到木板d右端时恰好与木板d达到相同速度,因摩擦产生的总热量最大。
木板d的加速度为
当滑块滑上木板d后,设滑上木板d左端的速度为v2,滑到木板d右端恰好与木板d达到共同速度为v,运动时间为t,根据速度公式得,
解得
滑块和木板d的相对位移为
解得
滑块和木板达到共同速度后一起做匀减速直线运动,直到静止。根据能量守恒定律,因摩擦产生的总热量最大值为
因摩擦产生的总热量的取值范围为,D正确。
故选ACD。
二、非选择题:本大题共5小题,共54分。第11题6分,第12题10分,第13题10分,第14题12分,第15题16分。其中13~15题解答时要求写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,若只有最后答案而无演算过程的不得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11.在“探究平抛运动的特点”实验中
(1)如图1所示,重复实验数次,无论打击力大或小,仪器距离地面高或低,A、B两球总是同时落地,该实验表明______。
A.平抛运动水平方向的分运动是匀速直线运动
B.平抛运动水平方向的分运动是匀加速直线运动
C.平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动
D.平抛运动竖直方向的分运动是匀速直线运动
(2)如图2所示,在探究平抛运动水平分运动的特点时,下列器材中除木板、小球、斜槽、铅笔、刻度尺、图钉、白纸和复写纸之外,还需要的有______。(选填“弹簧测力计”、“重锤线”或“天平”)
(3)实验中,下列说法正确的是______。
A.斜槽轨道必须光滑
B.每次应该从斜槽上相同的位置无初速度释放小球
C.斜槽轨道末端要保持水平
D.记录点应适当多一些,这样描绘出的轨迹更好地反映真实运动
【答案】(1)C
(2)重锤线
(3)BCD
【详解】(1)图1中的多次实验,改变实验条件,对比平抛运动与自由落体运动,它们在竖直方向具有相同的运动规律,所得结果表明平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动。
故选C。
(2)实验中需要用重锤线来确定竖直方向,不需要测量力和质量,所以不需要测力计和天平。
(3)AB.无论斜面是否光滑,只要每次从同一位置开始运动,就可以使小球的初速度相同,从而使得每次运动过程中,小球的轨迹相同,A错误,B正确;
C.斜槽轨道末端要保持水平,小球的运动初速度才能水平,运动才是平抛运动,C正确;
D.为减小误差,提高实验的精确性,记录点应适当多一些,D正确。
故选BCD。
12.某小组做“探究平抛运动的特点”的实验:
(1)探究一:用如图甲、乙两种装置研究平抛运动,以下说法正确的是________
A.图甲探究平抛运动竖直方向的运动规律
B.图甲探究平抛运动水平方向的运动规律
C.图乙探究平抛运动竖直方向的运动规律
D.图乙探究平抛运动水平方向的运动规律
(2)探究二:利用图丙所示的实验装置做“探究平抛运动规律”的实验
①利用图丙研究平抛运动时,在取下白纸前,应确定坐标原点O的位置,并建立直角坐标系,下列图像中坐标原点和坐标系的建立正确的是________。
A. B. C.
②在此实验中,下列说法正确的是________。
A.斜槽轨道的摩擦力应尽可能小
B.每次需从斜槽轨道上的不同位置放小球
C.移动挡板时,每次移动的距离需相同
D.适当多记录多个痕迹点
(3)图丁中是某同学通过实验得到的小球平抛运动的轨迹,以O点为坐标原点,水平方向为x轴,竖直方向为y轴建立坐标系。取,若。,取,则小球平抛的初速度________;抛出点与B的竖直距离为________m(计算结果均保留两位有效数字)。
【答案】(1)AD
(2) C D
(3) 1.5 0.8
【详解】(1)甲图利用小球碰撞,使一个球做平抛运动,另一个球同时从同一高度自由下落。通过观察两球是否同时落地,来验证平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动。
乙图利用平抛运动和斜面上物体的运动进行对比。通过调整斜面倾角,使平抛运动的轨迹与斜面上的运动轨迹在同一条竖直线上,从而验证平抛运动在水平方向上的分运动是匀速直线运动。
综上所述,甲图探究竖直方向运动规律,乙图探究水平方向的运动规律。
故选AD。
(2)[1]坐标原点应为小球平抛运动的起点,以小球球心的位置为原点建立坐标系。
故选C。
[2] AB.为了保证小球的初速度相等,每次让小球从斜槽的同一位置由静止释放,不需要斜槽轨道的摩擦力应尽可能小,故A错误,B错误;
C.不需要移动挡板时,每次移动的距离需相同,故C错误;
D.为了减小实验误差,应适当多记录多个痕迹点,故D正确。
故选D。
(3)[1] 根据题意可知从A到B和从B到C与从C到D的时间都相等,竖直方向根据
水平方向
解得
[2] 根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,打下B点的竖直速度
设抛出点与B的竖直距离为h,根据运动学公式
解得
13.一物体从光滑斜面的顶端由静止开始下滑,斜面倾角θ=37°,斜面静止不动,物体质量m=2 kg,重力加速度g=10 m/s2。求:
(1) 物体下滑过程的加速度大小;
(2) 若斜面长x= m,物体下滑到底端的时间及速度大小;
(3) 若斜面不光滑,物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.5,物体下滑过程的加速度大小。
【答案】
(1) 光滑斜面,求下滑加速度
斜面光滑,无摩擦力,对物体受力分析,沿斜面方向由牛顿第二定律:
约去质量得:
取
(2) 已知斜面长度,求下滑时间、末速度
由速度位移公式:
(3) 粗糙斜面,已知动摩擦因数,求加速度
受力分析:沿斜面
垂直斜面支持力:
滑动摩擦力:
联立得加速度公式:
代入数据:
14.如图所示,光滑水平直轨道AB与竖直半圆形细圆轨道BC相切于底端B处。有一质量为1.8kg视为质点的小滑块,从水平轨道上的A位置由某一初速度向左滑行,进入半圆轨道后沿轨道内侧完成圆周运动,恰好能够到达半圆轨道的最高点C。滑块从最高点C脱离轨道后,在空中做平抛运动,最终恰好撞击在半圆轨道侧壁上的D点。已知滑块运动到切点B处时的瞬时速度大小vB=7 m/s,半圆轨道的圆弧半径R=0.9 m,重力加速度取g=10 m/s2,运动全过程不计空气阻力。求:
(1)B点圆轨道的小物块产生对轨道压力大小;
(2)小物块在C点的瞬时速度;
(3)BD点的间距大小。
【答案】(1)116N,方向竖直向下
(2)3m/s
(3)1.8m
【详解】(1)在B点,根据牛顿第二定律
解得
根据牛顿第三定律,小物块对轨道的压力
(2)小物块恰好到达最高点C,重力完全提供向心力
解得 ,方向水平向右。
(3)小物块从C点水平抛出后做平抛运动,竖直方向做自由落体
可得
水平方向匀速运动
15.一卡车以某一速度在平直公路上匀速行驶。行驶过程中,卡车司机忽然发现前方89m处停着一辆轿车,立即刹车。刹车过程中,卡车运动加速度随位移变化可简化为如图所示的图线。卡车司机的反应时间t1=0.5s,在这段时间内卡车仍保持匀速行驶,x1~x2段位移为刹车系统的启动阶段,从x2位置开始,卡车的刹车系统稳定工作,直至卡车停止。已知从x2位置开始计时,卡车第1s内的位移为24m,第3s内的位移为8m,汽车从开始计时至减速到零的时间大于3s。
(1)求x2位置汽车的速度大小及此后的加速度大小;
(2)若x1~x2段位移大小为14.5m,求从卡车司机发现轿车到卡车停止过程卡车行驶的距离,并判断是否会撞上轿车;
(3)若x1~x2段位移大小为30m,卡车司机发现轿车后向前方轿车传递信号,当卡车司机经过x2位置0.5s后轿车开始做匀加速直线运动,为避免发生碰撞事故,轿车做匀加速直线运动的加速度至少为多大。
【答案】(1),
(2)不会撞上轿车
(3)
【详解】(1)从位置开始卡车做匀减速运动,由匀变速运动推论
第3s内与第1s内位移差,
解得:
根据第1s位移公式
解得:
(2)在阶段加速度随位移均匀增加,由动能定理
代入解得:
总停车距离
解得:
因,故卡车不会撞上轿车
(3)当间距时,由动能定理
解得:
卡车已行驶位移
解得,两车间距
临界条件为速度相等时卡车恰好追上轿车
设时间t后共速,建立方程
解得:
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题号 题型 分值 难度系数 考察知识点 难度判定依据
1 单选 4 0.75 运动的合成与分解、合运动与分运动的等时性、曲线运动条件 纯基础概念辨析题,无计算量,仅需掌握合运动与分运动的核心特性、曲线运动的产生条件即可快速判断;唯一易错点为匀变速合运动的轨迹判断,整体难度低,掌握课本基础定义即可做对
2 4 0.6 平抛运动竖直分运动、竖直上抛运动、相遇问题临界条件 需结合两个抛体运动的位移公式推导相遇时间,再逐一分析速度、空中相遇条件、运动阶段(上升 / 下落);逻辑链条清晰但存在多个高频易错点,需对抛体运动规律有熟练掌握,无复杂计算,但对临界分析能力有明确要求
3 4 0.65 双星系统核心规律、万有引力定律、匀速圆周运动向心力 双星模型经典考法,需掌握 “角速度相同、轨道半径与质量成反比” 的核心规律,推导周期、线速度、轨道半径的表达式;选项陷阱特征明显,掌握模型核心结论即可做对,仅需少量公式推导
4 4 0.55 运动的合成与分解、小船渡河模型、速度正交分解 非标准小船渡河模型,需根据 “合速度与静水速度垂直” 的限定条件做速度正交分解,结合几何关系推导渡河时间、位移、分速度;对物理建模能力有一定要求,计算量中等,存在速度分解的明确易错点
5 4 0.45 运动的合成与分解、匀速圆周运动、自由落体运动、机械能守恒、向心加速度合成 创新螺旋运动模型,需将运动拆解为水平匀速圆周 + 竖直自由落体,结合圆周运动的周期性推导速度与已知量的关系,同时涉及加速度合成、机械能守恒的应用;知识点综合度高,对学生的建模能力要求较高
6 4 0.4 圆周运动线速度与角速度的传动关系、向心加速度、切向加速度、牛顿第二定律、瞬时功率 多轮传动的动态模型,需理清圆筒、转轮、小轮的线速度与角速度的传递关系,结合角速度随时间的变化规律,分步推导物块速度、加速度、拉力与瞬时功率;过程环节多,公式推导复杂,对综合分析能力有较高要求
7 4 0.35 机车匀速运动规律、牛顿第二定律、动能定理、匀变速直线运动规律 单选压轴题,多过程动力学综合题,需分析脱钩前后车头与车厢的受力、运动状态,结合动能定理推导车头再次匀速的时间,对比车厢滑行时间,同时分析加速度、做功的能量关系;逻辑链条长,对多过程拆解能力要求高
8 多选 6 0.7 竖直圆周运动轻绳 / 轻杆模型、最高点临界条件、动能定理 经典模型的基础概念辨析题,四个选项均为课堂高频讲解的固定结论,无复杂计算;多选题规则带来的难度提升有限,掌握两种模型的核心区别即可拿全分
9 6 0.65 万有引力定律、黄金代换式、天体密度、同步卫星、近地卫星、赤道自转向心加速度 天体运动多知识点综合题,需结合黄金代换式推导天体密度、同步卫星轨道半径,精准区分赤道自转物体与近地卫星的向心加速度、周期差异;有一定公式推导量,易错点集中在赤道物体与卫星的受力本质区别,整体难度中等
10 6 0.3 板块动力学模型、牛顿第二定律、匀变速直线运动、摩擦生热、多临界条件分析 全卷选择压轴题,需逐一分析滑块在不同木板上滑动时,木板是否滑动的临界条件,推导获奖对应的初速度取值范围,计算摩擦生热的极值区间;受力分析复杂,临界条件多,计算量大,对多体动力学的综合应用能力要求极高
11 实验 6 0.9 探究平抛运动的特点实验、实验原理、器材选择、操作规范 课本原生基础实验题,三个小问均为该实验最核心的基础考点,无模型变形、无复杂计算,仅考查平抛竖直分运动的规律、器材作用、实验操作规范,属于必拿分的送分题
12 10 0.75 探究平抛运动的特点实验、实验原理、坐标系建立、逐差法数据处理 课本原生实验题,完整覆盖实验原理、操作规范、数据处理全流程;仅最后一问涉及平抛运动的逐差法计算,其余均为基础内容,唯一易错点为平抛坐标原点的正确选取,整体难度低
13 解答 10 0.85 牛顿第二定律、匀变速直线运动规律、滑动摩擦力计算 单物体、单过程的基础动力学计算题,三问层层递进,分别考查光滑 / 粗糙斜面的加速度、匀变速运动的时间与末速度求解;步骤固定清晰,计算量极小,无临界条件与模型变形,绝大多数学生可拿全分
14 12 0.5 竖直圆周运动临界条件、牛顿第二定律、机械能守恒、平抛运动规律 高考标准难度的圆周 + 平抛综合计算题,三问分别考查圆周最低点的轨道压力、最高点的临界速度、平抛落点的距离计算;需结合机械能守恒、牛顿第二定律、平抛运动规律分步求解,过程清晰,计算量中等,对模型综合应用能力有一定要求
15 16 0.25 匀变速直线运动规律、a-x 图像与动能定理、追及相遇问题、临界避碰条件 全卷压轴计算题,核心难点在于:①匀减速运动的逆向思维与位移差公式的精准应用;②变加速阶段 a-x 图像的动能定理处理;③追及避碰的临界条件(速度相等时恰好不相撞)。逻辑链条极长,临界条件多,涉及变力做功的非常规处理,计算量大,仅顶尖学生能完整作答
整卷难度总结
整卷加权平均难度系数≈0.56,与高考物理全国卷力学综合卷的标准难度高度契合,梯度设计科学,区分度优秀,适合高三一轮复习综合检测、高二力学模块结业考试。
难度层级与分数占比:
基础题(难度系数≥0.70)共 4 题,占总分 32%;
中档题(0.55~0.69)共 3 题,占总分 20%;
中难题(0.40~0.54)共 3 题,占总分 22%;
难题(≤0.39)共 3 题,占总分 26%。
试卷核心特点:
考点覆盖全面,完整覆盖运动的合成与分解、抛体运动、圆周运动、万有引力与天体运动、板块动力学、机车 / 脱钩多过程动力学、平抛实验七大力学核心模块,贴合高考命题重点;
模型设计经典与创新兼顾,既有课本原生基础模型的深度考查,也有螺旋运动、卷扬机传动、变加速刹车等创新模型,同时设置板块模型、多过程压轴题实现分层区分,既保障了对基础知识点的全面检测,也能有效筛选学生的综合建模与逻辑分析能力。
Sheet2
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