内容正文:
物理
本试卷分试题和答题卡两部分,所有答案写在答题卡上。考试时间为90分钟。试卷满分为100分。
一、单项选择题(每题4分,共56分1-11题为单选题,12 13 14为多选题)
1. 2022年卡塔尔世界杯完美收官,期间不乏精彩的任意球破门。在某次比赛中,球员踢出“香蕉”球,足球在空中划出一道美妙的弧线钻人球门死角。图中虚线表示足球的飞行轨迹,下列选项中足球飞行时所受合力与速度的关系可能正确的是( )
A. B.
C. D.
2. 下列关于曲线运动的说法中正确的是( )
A. 曲线运动的速度一定变化,加速度也一定变化
B. 做曲线运动的物体,一定受到与速度不在同一直线上的合外力作用
C. 曲线运动的速度大小可以不变,所以做曲线运动的物体不一定有加速度
D. 在恒力作用下,物体不可能做曲线运动
3. 红蜡块能在玻璃管的水中匀速上升,若红蜡块在A点匀速上升的同时,使玻璃管水平向右做匀加速直线运动,则红蜡块实际运动的轨迹可能是图中的( )
A. 直线P B. 曲线Q C. 曲线R D. 无法确定
4. 空投物资带着降落伞以5m/s的速度匀速竖直下降。当距地面1km时,突然刮起了由东向西的风,风速为4m/s,物资偏离预定点(指物资在无风情况下匀速竖直下落着地点)。则物资落在预定点的( )
A. 东边800m处 B. 西边800m处 C. 东边1000m处 D. 西边1000m处
5. 关于运动的合成与分解,下列说法正确的是( )
A. 合运动的位移是分运动位移的代数和
B. 合速度一定比其中任何一个分速度大
C. 合运动的时间与分运动的时间相等
D. 若合运动是曲线运动,则分运动中至少有一个是曲线运动
6. 水平匀速飞行的飞机每隔1s投下一颗炸弹,共投下5颗,若空气阻力及风的影响不计,在炸弹落到地面之前,下列说法正确的是( )
A. 这5颗炸弹及飞机在空中排列成一条竖直线,地面上的人看到每个炸弹都作平抛运动
B. 这5颗炸弹及飞机在空中排列成一条竖直线,地面上的人看到每个炸弹都作自由落体运动
C. 这5颗炸弹在空中排列成一条抛物线,炸弹在地面落点间的距离相等
D. 这5颗炸弹在空中排列成一条竖直线,地面上的人看到每个炸弹都作自由落体运动
7. 研究平抛运动在竖直方向的运动规律实验装置如图所示,下列说法正确的是( )
A. A球的初速度越小,走过的水平距离越大
B. 无论A球的水平初速度大小如何,它总是和B球同时落地
C. 用力大小不一样,A球在空中运动时间就不一样
D. 两球落地速度大小一样大
8. 下列关于平抛运动的说法中正确的是( )
A. 平抛运动是非匀变速运动
B. 平抛运动是匀变速曲线运动
C. 平抛运动的物体落地时的速度有可能是竖直向下的
D. 平抛运动的水平距离,由初速度决定
9. 如图所示,某同学对着墙壁练习打乒乓球,某次球与墙壁上A点碰撞后水平弹离,且球垂直落到球拍上,已知球拍与水平方向夹角θ=60°,AB两点高度差h=0.2m,重力加速度g=10m/s2,则球刚要落到球拍上时速度大小为( )
A. 4m/s B. C. D.
10. 如图,x轴在水平地面内,y轴沿竖直方向。图中画出了从y轴上沿x轴正向抛出的3个小球a、b和c的运动轨迹,其中b和c是从同一点抛出的。不计空气阻力,则( )
A. a的飞行时间比b的长 B. b的飞行时间比c的长
C. a的水平速度比b的小 D. b的初速度比c的大
11. 如图所示,我某集团军在一次空地联合军事演习中,离地面高处的飞机以水平对地速度发射一颗炸弹欲轰炸地面目标,地面拦截系统同时以初速度竖直向上发射一颗炮弹拦截(炮弹运动过程看作竖直上抛),设此时拦截系统与飞机的水平距离为,若拦截成功,不计空气阻力,则、的关系应满足( )
A. B. C. D.
12. 如图所示,用汽车吊起重物G,汽车以速度v匀速前进,当牵绳与竖直方向夹角为θ时,绳的拉力大小为T,重物的速度大小为,下列说法正确的是( )
A. B. C. T=G D. T>G
13. 投弹训练中,某战士从倾角为37°、长度为L的斜坡顶端,将手榴弹(图中用点表示)以某一初速度水平抛出,手榴弹恰好落到斜坡底端。重力加速度大小为g,取,,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 手榴弹抛出时的初速度大小为
B. 手榴弹抛出后在空中运动的时间为
C. 手榴弹抛出后经时间,与斜坡间的距离最大
D. 手榴弹落到斜坡底端前瞬间的速度方向与水平方向的夹角为60°
14. 在如图所示的传动装置中,B、C两轮固定在一起绕同一轴转动,A、B两轮用皮带传动,三个轮的半径关系是。若皮带不打滑,则A、B、C三轮边缘上a、b、c三点的关系是( )
A. 线速度大小之比为1:1:2 B. 角速度之比为2:1:2
C. 周期之比为1:2:2 D. 转速之比为1:2:2
二、实验题(每空3分,共12分)
15. 如图是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。
(1)实验前应对实验装置仔细调节,直到斜槽末端切线__________。每次让小球从同一位置由静止释放,是为了保证______________________________。
(2)如图是正确实验取得的数据,其中O为抛出点,则此小球做平抛运动的初速度为__________m/s。(g取9.8)
(3)在另一次实验中将白纸换成方格纸,每小格的边长L=5cm,通过实验记录了小球在运动途中的三个位置,如图所示,则该小球做平抛运动的初速度为__________m/s。(g取10)
三、计算题(每题16分,共32分)
16. 小船在宽的河中横渡,水流速度为,船在静水中的速度为。
(1)若小船的以最短时间渡河,它将在何时、何处到达对岸?
(2)要使小船到达正对岸,小船应如何航行?历时多长?
(3)若水流速度是,船在静水中的速度是,则怎样渡河才能使船漂向下游的距离最短?最短距离是多少?
17. 在5m高的地方以10m/s的初速度水平抛出一个质量是10kg的物体,求:
(1)物体的运动时间
(2)物体落地的速度的大小及方向
(3)从抛出点到落地点发生的位移的大小及方向(忽略空气阻力,取)
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物理
本试卷分试题和答题卡两部分,所有答案写在答题卡上。考试时间为90分钟。试卷满分为100分。
一、单项选择题(每题4分,共56分1-11题为单选题,12 13 14为多选题)
1. 2022年卡塔尔世界杯完美收官,期间不乏精彩的任意球破门。在某次比赛中,球员踢出“香蕉”球,足球在空中划出一道美妙的弧线钻人球门死角。图中虚线表示足球的飞行轨迹,下列选项中足球飞行时所受合力与速度的关系可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】足球在空中做曲线运动,速度方向为轨迹上该点的切线方向,且运动轨迹要夹在合力与速度之间。
故选A。
2. 下列关于曲线运动的说法中正确的是( )
A. 曲线运动的速度一定变化,加速度也一定变化
B. 做曲线运动的物体,一定受到与速度不在同一直线上的合外力作用
C. 曲线运动的速度大小可以不变,所以做曲线运动的物体不一定有加速度
D. 在恒力作用下,物体不可能做曲线运动
【答案】B
【解析】
【详解】A.曲线运动的速度方向沿轨迹切线,时刻变化,故速度一定变化,但加速度可以恒定(如平抛运动加速度为重力加速度g,保持不变),故A错误;
B.物体做曲线运动的条件是合外力方向与速度方向不在同一直线上,因此做曲线运动的物体一定受到与速度不共线的合外力作用,故B正确;
C.速度是矢量,曲线运动速度大小可以不变,但方向一定变化,因此速度一定变化,只要速度变化就一定存在加速度,故C错误;
D.恒力作用下,若恒力方向与速度方向不共线,物体可以做曲线运动(如平抛运动只受恒定重力,做曲线运动),故D错误。
故选B。
3. 红蜡块能在玻璃管的水中匀速上升,若红蜡块在A点匀速上升的同时,使玻璃管水平向右做匀加速直线运动,则红蜡块实际运动的轨迹可能是图中的( )
A. 直线P B. 曲线Q C. 曲线R D. 无法确定
【答案】B
【解析】
【详解】由题意可知红蜡块在竖直方向做匀速直线运动,若使玻璃管水平向右做匀加速直线运动,则红蜡块在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动,合运动为匀变速曲线运动,其速度方向与水平方向的夹角的正切值为
由上式可知θ随t的增大而减小,而蜡块速度方向沿轨迹切线方向,所以红蜡块实际运动的轨迹可能是图中的曲线Q。
故选B。
4. 空投物资带着降落伞以5m/s的速度匀速竖直下降。当距地面1km时,突然刮起了由东向西的风,风速为4m/s,物资偏离预定点(指物资在无风情况下匀速竖直下落着地点)。则物资落在预定点的( )
A. 东边800m处 B. 西边800m处 C. 东边1000m处 D. 西边1000m处
【答案】B
【解析】
【详解】物资同时参与两个互相独立的匀速直线运动,两个分运动具有等时性,竖直方向匀速下落,高度,竖直速度,由匀速运动公式得
风由东向西,故物资水平速度等于风速,方向向西,水平位移
即物资落在预定点西边800m处。
故选B。
5. 关于运动的合成与分解,下列说法正确的是( )
A. 合运动的位移是分运动位移的代数和
B. 合速度一定比其中任何一个分速度大
C. 合运动的时间与分运动的时间相等
D. 若合运动是曲线运动,则分运动中至少有一个是曲线运动
【答案】C
【解析】
【详解】A.合运动的位移是分运动位移的矢量和,遵从平行四边形定则。故A错误;
B.合速度与分速度大小关系与二者的夹角有关,合速度不一定比其中任何一个分速度大。故B错误;
C.合运动的时间与分运动的时间相等。故C正确;
D.若合运动是曲线运动,两分运动可以都是直线运动,例如平抛运动,可以分解成水平方向的匀速直线和竖直方向的自由落体运动。故D错误。
故选C。
6. 水平匀速飞行的飞机每隔1s投下一颗炸弹,共投下5颗,若空气阻力及风的影响不计,在炸弹落到地面之前,下列说法正确的是( )
A. 这5颗炸弹及飞机在空中排列成一条竖直线,地面上的人看到每个炸弹都作平抛运动
B. 这5颗炸弹及飞机在空中排列成一条竖直线,地面上的人看到每个炸弹都作自由落体运动
C. 这5颗炸弹在空中排列成一条抛物线,炸弹在地面落点间的距离相等
D. 这5颗炸弹在空中排列成一条竖直线,地面上的人看到每个炸弹都作自由落体运动
【答案】A
【解析】
【详解】A.炸弹离开飞机后水平方向因惯性保持与飞机相同的匀速速度,因此落地前所有炸弹都在飞机正下方,可知这5颗炸弹及飞机在空中排列成一条竖直线;地面参考系中,炸弹有水平初速度、仅受重力,符合平抛运动的条件,故A正确。
B.地面上的人观察时,炸弹有水平初速度,做平抛运动,不是初速度为零的自由落体运动,故B错误。
C.所有炸弹水平速度与飞机一致,空中排列为竖直线而非抛物线,故C错误。
D.同B选项,地面参考系中炸弹做平抛运动,不是自由落体运动,故D错误。
故选A。
7. 研究平抛运动在竖直方向的运动规律实验装置如图所示,下列说法正确的是( )
A. A球的初速度越小,走过的水平距离越大
B. 无论A球的水平初速度大小如何,它总是和B球同时落地
C. 用力大小不一样,A球在空中运动时间就不一样
D. 两球落地速度大小一样大
【答案】B
【解析】
【详解】A.A球做平抛运动,水平方向做匀速直线运动,A球的初速度越小,走过的水平距离越小,故A错误;
BC.A球做平抛运动,竖直方向做自由落体运动,根据
用力大小不一样,A球的水平初速度大小不一样,但A球下落高度一定,则A球在空中运动时间一定,与B球在空中运动时间相等,故A球总是和B球同时落地,故B正确,C错误;
D.两球在竖直方向均做自由落体运动,落地时的竖直速度相等,但A球具有一定的水平速度,故A球落地时的速度大于B球落地时的速度,故D错误。
故选B。
8. 下列关于平抛运动的说法中正确的是( )
A. 平抛运动是非匀变速运动
B. 平抛运动是匀变速曲线运动
C. 平抛运动的物体落地时的速度有可能是竖直向下的
D. 平抛运动的水平距离,由初速度决定
【答案】B
【解析】
【详解】AB.平抛运动是加速度不变的曲线运动,即匀变速曲线运动,故A错误,B正确;
C.由于平抛运动在水平方向上的速度不为零,根据运动的合成,可知物体落地时的速度不可能是竖直向下的,故C错误;
D.平抛运动的水平距离
显然,平抛运动的水平距离,由初速度和物体开始下落时的高度共同决定,故D错误。
故选B。
9. 如图所示,某同学对着墙壁练习打乒乓球,某次球与墙壁上A点碰撞后水平弹离,且球垂直落到球拍上,已知球拍与水平方向夹角θ=60°,AB两点高度差h=0.2m,重力加速度g=10m/s2,则球刚要落到球拍上时速度大小为( )
A. 4m/s B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】将球刚要落到球拍上时速度分解在水平方向和竖直方向,如图所示
根据得
t==0.2s
竖直分速度
vy=gt=2m/s
根据平行四边形定则知,刚要落到球拍上时速度大小
故选A。
10. 如图,x轴在水平地面内,y轴沿竖直方向。图中画出了从y轴上沿x轴正向抛出的3个小球a、b和c的运动轨迹,其中b和c是从同一点抛出的。不计空气阻力,则( )
A. a的飞行时间比b的长 B. b的飞行时间比c的长
C. a的水平速度比b的小 D. b的初速度比c的大
【答案】D
【解析】
【详解】AB.竖直方向上,由可得,飞行时间为
由图可知
则有
故AB错误;
CD.水平方向上,由可得,初速度为
由图可知
则有
故C错误,D正确。
故选D。
11. 如图所示,我某集团军在一次空地联合军事演习中,离地面高处的飞机以水平对地速度发射一颗炸弹欲轰炸地面目标,地面拦截系统同时以初速度竖直向上发射一颗炮弹拦截(炮弹运动过程看作竖直上抛),设此时拦截系统与飞机的水平距离为,若拦截成功,不计空气阻力,则、的关系应满足( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】炮弹运行的时间
在这段时间内飞机发射炮弹在竖直方向上的位移
拦截炮弹在这段时间内向上的位移
则
H=h1+h2=v2t
所以
解得
故选C。
12. 如图所示,用汽车吊起重物G,汽车以速度v匀速前进,当牵绳与竖直方向夹角为θ时,绳的拉力大小为T,重物的速度大小为,下列说法正确的是( )
A. B. C. T=G D. T>G
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.当绳子与竖直方向的夹角为θ时,将小车的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向,沿绳子方向的速度等于重物的速度,根据平行四边形定则得
可得
故B正确,A错误;
CD.汽车向右匀速前进的过程中,角度θ逐渐增大,sinθ增大,所以重物的速度v0增大,重物加速上升,根据牛顿第二定律可得绳子的拉力大于重物的重力,故C错误,D正确;
故选BD。
13. 投弹训练中,某战士从倾角为37°、长度为L的斜坡顶端,将手榴弹(图中用点表示)以某一初速度水平抛出,手榴弹恰好落到斜坡底端。重力加速度大小为g,取,,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 手榴弹抛出时的初速度大小为
B. 手榴弹抛出后在空中运动的时间为
C. 手榴弹抛出后经时间,与斜坡间的距离最大
D. 手榴弹落到斜坡底端前瞬间的速度方向与水平方向的夹角为60°
【答案】BC
【解析】
【详解】B.手榴弹做平抛运动,竖直方向的分运动是自由落体运动
手榴弹抛出后在空中运动时间为,故B正确;
A.手榴弹水平的分运动是匀速直线运动
代入解得,故A错误;
C.将手榴弹的初速度和重力加速度分解到沿斜面方向和垂直斜面方向,
当减为0时手榴弹与斜坡间的距离最大,时间,故C正确;
D.手榴弹落到斜坡底端前瞬间的位移角
则速度角,则手榴弹落到斜坡底端前瞬间的速度方向与水平方向的夹角不是60°,故D错误。
故选BC。
14. 在如图所示的传动装置中,B、C两轮固定在一起绕同一轴转动,A、B两轮用皮带传动,三个轮的半径关系是。若皮带不打滑,则A、B、C三轮边缘上a、b、c三点的关系是( )
A. 线速度大小之比为1:1:2 B. 角速度之比为2:1:2
C. 周期之比为1:2:2 D. 转速之比为1:2:2
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.A、B两轮用皮带传动,可知a、b两点的线速度大小相等,即
根据线速度与角速度的关系
可得
b、c两点同轴转动,可知b、c两点的角速度相等,则有
可得
可得a、b、c三点的角速度之比为
a、b、c三点的线速度大小之比为
故A正确,B错误;
C.根据周期与角速度的关系
可得a、b、c三点的周期之比为
故C错误;
D.根据角速度与转速的关系
a、b、c三点的转速之比为
故D正确。
故选AD。
二、实验题(每空3分,共12分)
15. 如图是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。
(1)实验前应对实验装置仔细调节,直到斜槽末端切线__________。每次让小球从同一位置由静止释放,是为了保证______________________________。
(2)如图是正确实验取得的数据,其中O为抛出点,则此小球做平抛运动的初速度为__________m/s。(g取9.8)
(3)在另一次实验中将白纸换成方格纸,每小格的边长L=5cm,通过实验记录了小球在运动途中的三个位置,如图所示,则该小球做平抛运动的初速度为__________m/s。(g取10)
【答案】(1) ①. 水平 ②. 每次抛出的初速度都相同
(2)1.6 (3)1.5
【解析】
【小问1详解】
[1][2]为了保证小球的初速度水平,斜槽末端应切线水平,每次让小球从同一位置由静止释放,是为了每次平抛运动的初速度相同。
【小问2详解】
分析图O点为抛出点,取坐标点y=19.6cm=0.196m
在竖直方向上
水平方向上x=v0t
代入数据解得小球平抛初速度v0=1.6m/s
【小问3详解】
分析图可知L=5cm=0.05m
由图可知,小球由A到B和由B到C在水平方向位移相等,均为3L,则运动时间T相等,在竖直方向,由图示可知
由匀变速直线运动的推论
可得
初速度
三、计算题(每题16分,共32分)
16. 小船在宽的河中横渡,水流速度为,船在静水中的速度为。
(1)若小船的以最短时间渡河,它将在何时、何处到达对岸?
(2)要使小船到达正对岸,小船应如何航行?历时多长?
(3)若水流速度是,船在静水中的速度是,则怎样渡河才能使船漂向下游的距离最短?最短距离是多少?
【答案】(1)船将在正对岸下游处靠岸;(2)船的航向与上游河岸成60°,;(3)船头与上游河岸的夹角,
【解析】
【详解】(1)当,即船头与河岸垂直时,渡河时间最短,最短时间为
代入数据解得
小船沿水流方向的位移
代入数据解得
即船将在正对岸下游处靠岸。
(2)要使小船到达正对岸,合速度应垂直于河岸,如图甲所示
则根据几何关系可得
故
此时船渡河的实际速度
即船的航向与上游河岸成60°,渡河时间
(3)因为,所以船不可能垂直河岸横渡,不论航向如何,总被水流冲向下游。如图丙所示
设船头与上游河岸成角,合速度与下游河岸成角,可以看出:角越大,船漂向下游的距离越短。以的矢尖为圆心,以的大小为半径画圆,当合速度与圆相切时,角最大,此时有
故船头与上游河岸的夹角
又
代入数据解得
17. 在5m高的地方以10m/s的初速度水平抛出一个质量是10kg的物体,求:
(1)物体的运动时间
(2)物体落地的速度的大小及方向
(3)从抛出点到落地点发生的位移的大小及方向(忽略空气阻力,取)
【答案】(1)
(2)
大小为(约14.1m/s),方向与水平方向成45°角斜向下
(3)
大小为(约11.2m),方向与水平方向成角斜向下
【解析】
【分析】
【小问1详解】
平抛运动,竖直方向为自由落体,根据运动学关系
解得
【小问2详解】
平抛运动,水平方向
竖直方向
物体落地的速度的大小
速度与水平方向夹角满足
,方向与水平方向成45°角斜向下
【小问3详解】
平抛运动,水平方向
竖直方向
从抛出点到落地点发生的位移的大小
位移与水平方向夹角满足
,方向与水平方向成角斜向下
【点睛】
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