内容正文:
即墨一中高一级部第二次阶段检测物理试题
一、单选题
1. 如图所示,把一个小球套在光滑细杆上,球与轻弹簧相连组成弹簧振子,弹簧与细杆间无接触,小球沿杆在水平方向做简谐运动,小球在A、B间振动,O为平衡位置,如图所示,下列说法正确的是( )
A. 小球在O位置时,动能最大,加速度最大
B. 小球在A、B位置时,动能为零,加速度也为零
C. 小球从A经O到B的过程中,回复力先做正功,后做负功
D. 小球从B到O的过程中,振子振动的能量不断增加
【答案】C
【解析】
【详解】AB.振子经过平衡位置时,速度最大,位移为零,所以经过平衡位置动能最大,回复力为零,加速度为零;在A、B位置时,速度为零,动能最小,位移最大,回复力最大,加速度最大,故AB错误;
CD.由于回复力指向平衡位置,所以振子从A经O到B的过程中,回复力先做正功,后做负功,振子的动能和弹簧的势能相互转化,且总量保持不变,即振动的能量保持不变,故C正确,D错误。
故选C。
2. 在一个足够长的斜面上,将一个弹性小球沿垂直斜面的方向抛出,落回斜面又弹起。如图所示,设相邻落点的间距分别为、、每次弹起时平行于斜面的速度不变,垂直于斜面的速度大小不变、方向相反。不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 小球每次弹起在空中运动时间越来越长
B. 小球每次弹起时和斜面间的最大间距越来越大
C.
D.
【答案】D
【解析】
【详解】AB.将垂直斜面向上的抛体运动分解成沿斜面方向和垂直斜面方向的两个分运动,在垂直斜面方向做的是类上抛运动,当垂直于斜面方向的分速度减小为零时,离开斜面最远。由于每次反弹垂直斜面方向速度大小不变,所以每次在空中运动时间相同和斜面间的最大距离相同,故AB错误;
CD.在沿斜面方向,每次反弹沿斜面方向的速度不变,所以在该方向上小球做初速度为0的匀加速直线运动,则
根据相等时间的位移关系可知:x2-x1=x3-x2
可得:x1+x3=2x2
故C错误,D正确。
故选D。
3. 如图所示,一个半径为的光滑圆管固定在竖直面内,缺口A点在最高点,B点与其圆心O点等高,一个质量为m的小球从A点以一定的初速度水平飞出后恰好落在B点,管口内径略大于小球直径,不考虑空气阻力,重力加速度为g,以下说法正确的是( )
A. 小球离开管口前对圆管的作用力大小为,方向竖直向上
B. 小球离开管口前对圆管的作用力大小为,方向竖直向下
C. 小球离开管口前对圆管的作用力大小为,方向竖直向下
D. 小球离开管口前可能恰好对圆管无作用力
【答案】B
【解析】
【详解】小球离开管口后做平抛运动,在水平方向,有
在竖直方向,有
联立解得
小球离开管口,根据牛顿第二定律,有
联立解得
负号表示小球离开管口前受到管口的作用力竖直向上,根据牛顿第三定律可知小球离开管口前对圆管的作用力竖直向下,大小为。
故选B。
4. 如图所示,质量为的小船在静止水面上以速率向右匀速行驶,一质量为的救生员站在船尾,相对小船静止。若救生员以相对小船速率水平向左跃入水中,则救生员跃出后小船的速率约为( )
A. 3.6m/s B. 5m/s
C. 3.4m/s D. 2.4m/s
【答案】A
【解析】
【详解】设向右为正方向,对人和船的系统由动量守恒定律
解得
故选A。
5. 据报道,中国新一代载人运载火箭和重型运载火箭正在研制过程中,预计到2030年左右,中国将会具备将航天员运上月球的实力,这些火箭不仅会用于载人登月项目,还将用在火星探测、木星探测以及其他小行星的探测任务中.中国宇航员在月球表面将小球以速度竖直向上抛出,小球上升的最大高度为h,已知月球的半径为R,引力常量为G。下列说法正确的是( )
A. 月球表面的重力加速度大小为 B. 月球的第一宇宙速度为
C. 月球的质量为 D. 月球的密度为
【答案】D
【解析】
【详解】AC.设月球的质量为,表面重力加速度为,对月球表面的做竖直上抛的小球有
对月球表面的物体有
得
故AC错误;
D.月球的密度为
故D正确;
B.设月球的第一宇宙速度为,有
得
故B错误。
故选D。
6. 高空坠物危害极大,如图为高空坠物的公益广告,形象地描述了高空坠物对人伤害的严重性。小刚同学用下面的实例来检验广告的科学性:设一个50g的鸡蛋从80米的窗户自由落下,鸡蛋与地面撞击时间约为,不计空气阻力,g取,规定竖直向下为正方向。则下列说法正确的是( )
A. 鸡蛋刚与地面接触时重力的功率为10W
B. 该鸡蛋对地面的平均冲击力大小约为1000N
C. 与地面撞击过程,鸡蛋的动量改变量为2kg·m/s
D. 鸡蛋下落过程(从开始下落到与地面刚好接触的过程)重力的冲量为0.2N·s
【答案】B
【解析】
【详解】A.由自由落体公式
鸡蛋落地的速度为
鸡蛋刚与地面接触时重力的功率为
故A错误;
B.由动量定理得
得
故鸡蛋对地面的平均冲击力大小约为1000N,故B正确;
C.与地面撞击过程,鸡蛋的动量改变量为
故C错误;
D.鸡蛋下落过程用时为
故鸡蛋下落过程重力的冲量为
故D错误。
故选B。
7. 如图所示,光滑水平面上静置一质量为M的木块,由一轻弹簧连在墙上,有一质量为m的子弹以速度v0水平射入木块并留在其中,当木块第一次回到原来位置的过程中,墙对弹簧的冲量大小为( )
A. 0 B. C. D. 2mv0
【答案】D
【解析】
【详解】由于子弹射入木块的时间极短,系统的动量守恒,取向右为正向,根据动量守恒定律得
mv0=(M+m) v,
解得
从弹簧被压缩到木块第一次回到原来的位置过程中,系统速度大小不变,方向改变,对木块(含子弹),根据动量定理得
由于弹簧的质量不计,则墙对弹簧的弹力等于弹簧对木块的弹力,所以墙对弹簧的冲量大小等于弹簧对木块的冲量大小,为2mv0
A.0,与结论不相符,选项A错误;
B.,与结论不相符,选项B错误;
C.,与结论不相符,选项C错误;
D.2mv0,与结论相符,选项D正确;
8. 如图所示,汽车通过轻质光滑的定滑轮,将一个质量为m的物体从井中拉出,绳与汽车连接点距滑轮顶点高h,开始绳绷紧且滑轮两侧的绳都竖直,汽车以v0向右匀速运动,运动到跟汽车连接的细绳与水平夹角为θ=,则
A. 从开始到绳与水平夹角为时,细绳拉力对物体做功为mgh
B. 从开始到绳与水平夹角为时,细绳拉力对物体做功为
C. 在绳与水平夹角为时,细绳拉力对物体做功功率为
D. 在绳与水平夹角为时,绳对滑轮的作用力为
【答案】B
【解析】
【详解】AB.将汽车的速度沿着平行绳子和垂直绳子方向正交分解,如图所示
货物速度为:
v=v0cosθ
由于θ逐渐变小,故货物加速上升;当θ=时,货物速度为,当θ=时,货物速度为零,根据功能关系,拉力的功等于货物机械能的增加量,故
故A错误,B正确;
C.在绳与水平夹角为时,拉力的功率为:,其中,由于加速,拉力大于重力,所以
故C错误;
D.由于物体加速,绳子对货物的拉力大于重力,由于两端拉力相等,夹角为,故合力大于,故D错误.
二、多选题
9. 如图所示,A是静止在赤道上的物体,B、C是同一平面内两颗人造卫星。B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上,C是地球同步卫星。下列说法中正确的是( )
A. 卫星B的速度大小小于地球的第一宇宙速度 B. A、B的线速度大小关系为
C. A、B、C周期大小关系为 D. B、C的向心加速度大小关系为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.第一宇宙速度是绕地球做圆周运动的最大的环绕速度,由于卫星B的轨道半径大于地球的半径,则卫星B的速度小于地球的第一宇宙速度,故A正确;
B.A、C具有相等的角速度,根据
可得
对于B、C,根据万有引力提供向心力有
可得
所以
故,故B错误;
C.A、C的角速度相等,则A、C的周期相等,根据万有引力提供向心力有
可得
所以,故C正确;
D.对于B、C,根据万有引力提供向心力有
可得
所以,故D错误。
故选AC。
10. 如图所示(俯视图),用自然长度为L0劲度系数为k的轻质弹簧,将质量均为m的两个小物块P、Q连接在一起,放置在能绕O点在水平面内转动的圆盘上,物体P、Q和O点恰好组成一个边长为2L0的正三角形。已知小物块P、Q和圆盘间的最大静摩擦力均为,现使圆盘带动两个物体以不同的角速度做匀速圆周运动,则( )
A. 当圆盘的角速度为时,圆盘对Q的摩擦力的大小等于弹簧弹力的大小
B. 当圆盘的角速度为时,圆盘对Q的摩擦力的大小等于弹簧弹力的大小
C. 当物块P、Q刚要滑动时,圆盘的角速度
D. 当圆盘的角速度为时,圆盘对P的摩擦力最小
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.根据胡克定律,弹簧的弹力大小为
当圆盘的角速度为时,向心力的大小为
根据三角形定则,摩擦力大小为
A错误,B正确。
C.当物块P、Q刚要滑动时,摩擦力达到最大值,摩擦力的方向垂直于PQ,如图所示,根据牛顿第二定律得
解得
C错误;
D.当摩擦力与OQ垂直时,摩擦力最小,如图所示,根据牛顿第二定律得
解得
D正确。
故选BD。
11. 某质点做简谐振动的位移一时间关系图像如图所示(为未知量)时刻该质点处于平衡位置,已知质点的振动周期为T,振幅为A,则下列说法正确的是( )
A. 时刻,质点的加速度最大
B. 0时刻质点正在向平衡位置运动
C. 质点的振动方程为
D.
【答案】ABC
【解析】
【详解】A.时刻,质点的位移最大,根据可知,加速度最大,故A正确;
B.由题图可知,0时刻质点正在向平衡位置运动,故B正确;
C.设质点的振动方程为
结合当时,,代入可得
则质点的振动方程为,故C正确;
D.时刻质点的位移为0,则有
解得,故D错误。
故选ABC。
12. 如图所示,一弹性轻绳(绳的弹力与其伸长量成正比)左端固定在A点,自然长度等于AB。弹性绳跨过由固定轻杆固定的定滑轮连接一个质量为的小球,小球穿过竖直固定的杆,初始时弹性绳在一条水平线上,小球从点由静止释放,当滑到点时速度恰好为零,已知两点间距离为为的中点,小球在点时弹性绳的拉力为,小球与杆之间的动摩擦因数为0.4,弹性绳始终处在弹性限度内,重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. 对于由弹性绳和小球组成的系统,在阶段损失的机械能等于在阶段损失的机械能
B. 小球从到克服弹性绳弹力做功
C. 在点给小球一个竖直向上的速度小球恰好能回到点
D. 若只把小球质量变为,则小球从点由静止开始运动,到达点时的速度大小为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.当小球运动到某点点,弹性绳的伸长量是,小球受到如图所示的四个力作用
其中
将正交分解,则的水平分量为
小球水平方向平衡,则
又
的竖直分量为
由以上推导可知小球受到的摩擦力为恒力,则段与段摩擦力所做的功相同,则在段弹性绳和小球组成的系统机械能的减小量等于段弹性绳和小球组成的系统机械能的减小量,故A正确;
B.小球从到,根据动能定理有
解得克服弹性绳弹力做功为
故B错误;
C.对小球从运动到过程,应用动能定理得
若小球恰能从点回到点,应用动能定理得
联立求解得
故C错误;
D.若只把小球质量变为,小球受到的摩擦力不变,小球从点由静止开始运动,到达点时根据动能定理有
解得小球到达点时的速度大小
故D正确。
故选AD。
三、实验题
13. 用自由落体法来验证机械能守恒定律,打点计时器的打点频率为50Hz。重物从高处由静止开始下落,电火花打点计时器在纸带上打出一系列的点,对纸带上的点测量并分析,即可验证机械能守恒定律。
(1)实验中打点计时器与___________(选填“交流”或“直流”)220V的电源连接;
(2)为了减小实验误差,应选用质量和密度较___________的重物(填“大”或“小”);
(3)在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到起始点O的距离分别为,重物的质量为,从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能减少量为___________J,动能增加量___________,取重力加速度,(结果均保留三位有效数字);
(4)由于下落时存在阻力做功,才导致计算的重力势能减少量___________(填“<”“=”或“>”)动能增加量,得出在实验误差范围内,机械能守恒。
【答案】(1)交流 (2)大
(3) ①. 2.72 ②. 2.64
(4)>
【解析】
【小问1详解】
实验中电火花打点计时器与交流220V的电源连接。
【小问2详解】
为了减小实验误差,应选用质量和密度较大的重物
【小问3详解】
[1]从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能减少量为
[2]根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度,则有
从打O点到打B点的过程中,重物的动能增加量为
【小问4详解】
由于下落时存在阻力做功,减少的重力势能有一部分转化为内能,才导致计算的重力势能减少量大于动能增加量,得出在实验误差范围内,机械能守恒。
14. 用如图所示的装置验证“动量守恒定律”。实验时先让A球从斜槽上某一固定位置由静止释放,P点为A球落点的平均位置;再把半径相同的B球放在水平轨道末端,将A球仍从原位置由静止释放,M、N分别为A、B两球碰撞后落点的平均位置。O点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点,O、M、P、N位于同一水平面上。
(1)除了图中器材和圆规外,完成本实验还必须使用的器材有__________(选填选项前的字母)。
A. 天平 B. 刻度尺 C. 秒表
(2)实验中能够把速度的测量转化为位移的测量的必要操作是__________
A. 安装轨道时,轨道末端必须水平
B. 每次可以不从同一个高度静止释放小球
C. 实验中两个小球的质量应满足
D. 轨道应当尽量光滑
(3)某次实验中得出的落点情况如图2所示,若测量数据近似满足关系式__________(用、、OM、OP、ON)则说明两小球碰撞过程中动量守恒。若忽略实验中的测量误差,带入上式可判断入射小球质量和被碰小球质量之比为__________。
【答案】(1)AB (2)AC
(3) ①. ②. 19:5
【解析】
【小问1详解】
由于需要测量小球的质量和落点到O点的水平距离,故除了图中器材和圆规外,完成本实验还必须使用的器材是天平、刻度尺。
故选AB。
【小问2详解】
A.实验利用平抛运动规律测得小球速度,必要操作是安装轨道时,轨道末端必须水平,故A正确;
B.为了保证小球从轨道末端离开时的速度相等,每次必须从同一个高度静止释放小球,故B错误;
C.为使小球碰后不反弹,则实验中两个小球的质量应满足,故C正确;
D.轨道光滑与否对实验无影响,故D错误。
故选AC。
【小问3详解】
[1]碰前的动量为
碰后的动量之和为
若碰撞前后动量守恒,二个式子相等即可,则要验证的表达式为
[2]若忽略实验中的测量误差,代入上式可判断入射小球质量和被碰小球质量之比为m1: m2=19:5。
四、计算题
15. 假设宇航员登上某一星球,该星球的半径为。他在该星球表面将一小球从与水平面成角的斜面上水平抛出,如图所示,抛出的初速度大小为,经过时间小球又落在斜面上。忽略星球的自转,不计星球表面的大气阻力,求:
(1)该星球表面的重力加速度为多大;
(2)该星球的第一宇宙速度为多大。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
设该星球表面的重力加速度为,小球做平抛运动运动过程,有
解得
【小问2详解】
设该星球的第一宇宙速度为,由万有引力提供向心力可得
又
可得
16. 某同学为了感受向心力,设计了一个简易的装置。如图,在竖直细杆的M、N点分别系上长度的轻绳,两绳的另一端均系在小球O上。现轻摇细杆,使小球O绕细杆在水平面内做匀速圆周运动。已知M、N两点的距离为0.6m,小球O的质量为0.6kg且可看作质点,两轻绳均不可伸长,不计空气阻力,重力加速度大小取,。
(1)若连接M点和小球O的轻绳与竖直方向的夹角为37°,求小球O做匀速圆周运动的角速度大小(结果可用根号表示);
(2)若小球O做匀速圆周运动的角速度大小为,求两轻绳上的拉力大小。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
当连接N点和小球O的轻绳刚好伸直时,连接M点和小球O的轻绳与竖直方向的夹角为53°,而此时连接M点和小球O的轻绳与竖直方向的夹角为37°,说明连接N点和小球O的轻绳还没有伸直,该绳上的拉力为0,则
解得
【小问2详解】
当连接N点和小球O的轻绳刚好伸直时,连接M点和小球O的轻绳与竖直方向的夹角为,设此时的角速度为ω0,则由牛顿第二定律
解得
角速度,设连接M点和小球O的轻绳上的拉力为,连接N点和小球O的轻绳上的拉力为,则,
解得
17. 某兴趣学习小组设计了一个游戏装置如图,它由足够长的斜面AB、水平轨道BC、固定在水平面上的光滑竖直圆轨道(最低点D处左右两侧内外略错开)和数个高度、宽度相等的台阶组成。游戏时滑块从斜面上合适位置由静止释放,经过圆轨道(全程不脱离轨道)后从C点水平飞出并直接落到设定的台阶上则视为游戏成功。已知斜面AB倾角,圆轨道半径R=0.2m,水平轨道DC段长L1=0.88m,台阶的高和宽都为d=0.2m,滑块与斜面AB、水平面BC之间的动摩擦因数μ=0.5,滑块质量m=10g,且可视为质点,忽略空气阻力,各部分平滑连接。游戏中滑块从斜面上距B点L0=3.0m处由静止释放,恰能通过圆轨道最高点E。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
(1)滑块恰能通过圆轨道最高点E时的速度vE大小;
(2)滑块经过D点时对轨道的压力大小;
(3)滑块在水平轨道BD段运动过程中摩擦力对其做的功Wf;
(4)要让滑块直接落到第2个台阶上,滑块释放处与B点之间的距离L应满足的条件。
【答案】(1);(2)0.6N;(3);(4)
【解析】
【详解】(1)恰好通过最高点E,由
得
(2)从D到E过程,由动能定理得
求得
根据牛顿第三定律,物块到达D点对轨道的压力大小为0.6N。
(3)滑块从释放到恰好过E点的过程,由动能定理得
求得
(4)从C点平抛落在第二个台阶上,满足
竖直方向上
,
竖直方向上 水平方向上
,
求得
若滑块恰好通过E点,从E到C过程由动能定理得
解得
综上可知
设滑块从斜面上距B点L处释放,根据动能定理得
求得
18. 如图所示,在光滑水平面上通过锁定装置固定一辆质量的小车,小车左边AB部分为半径的四分之一光滑圆弧轨道,轨道末端平滑连接一长度的水平粗糙面BC,粗糙面右端是一挡板。将一质量的物块(可视为质点)从小车左侧圆弧轨道顶端A点由静止释放,物块与小车的粗糙区域BC间的动摩擦因数,物块与挡板的碰撞无机械能损失,取重力加速度大小。
(1)求物块滑到圆弧轨道末端B点时,物块对圆弧轨道的压力大小;
(2)若解除小车锁定,让物块仍从A点由静止释放,求物块从B点到与右侧挡板发生第一次碰撞经历的时间;
(3)在(2)问的初始条件下,物块将与小车右侧挡板发生多次碰撞,求整个运动的过程中,小车发生的位移大小。
【答案】(1)15 N;(2)0.67s;(3)1.33 m
【解析】
【详解】(1)由机械能守恒定律有
mgR=mv2
在B点,由牛顿第二定律有
FN-mg=m
解得
FN=15 N
根据牛顿第三定律,可知物块对轨道的压力大小
FN'=15 N
(2)解除固定后,物块和小车组成的系统水平方向动量守恒。设物块刚滑上B点时的速度大小为v1,此时小车的速度大小为v2,由动量守恒定律有
mv1=Mv2
由机械能守恒定律有
mgR=m+M
解得
v1=4 m/s,v2=2 m/s
物块滑上粗糙面BC后,设物块的加速度大小为a1,小车的加速度大小为a2,根据牛顿第二定律有
μmg=ma1
可得
a1=0.6 m/s2
方向水平向左。同理
μmg=Ma2
可得
a2=0.3 m/s2
方向水平向右。当物块和小车右侧挡板发生碰撞时满足
v1t-a1t2+v2t-a2t2=L
解得
t1=s=0.67 s,t2=12 s=12.67 s(舍去)
(3)从物块滑下到最终相对小车静止,设物块在小车BC面上滑动的路程为s,根据动能定理有
mgR=μmgs
解得
s=20 m
设物块在小车上表面来回运动的次数为n,满足
s=nL+Δx
当n=5时,Δx=1 m,即物块将停在离右侧挡板1 m处,此时物块和小车同时停止运动。从物块滑下到物块和小车停止运动的整个过程中,物块相对小车发生的位移
x总=R+L-Δx=4 m
选取物块和小车为系统,由于水平方向动量守恒,设物块水平向右发生的位移大小为x1,小车水平向左发生的位移大小为x2,有
mx1=Mx2,x1+x2=x总
解得
x2= m=1.33 m
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即墨一中高一级部第二次阶段检测物理试题
一、单选题
1. 如图所示,把一个小球套在光滑细杆上,球与轻弹簧相连组成弹簧振子,弹簧与细杆间无接触,小球沿杆在水平方向做简谐运动,小球在A、B间振动,O为平衡位置,如图所示,下列说法正确的是( )
A. 小球在O位置时,动能最大,加速度最大
B. 小球在A、B位置时,动能为零,加速度也为零
C. 小球从A经O到B的过程中,回复力先做正功,后做负功
D. 小球从B到O的过程中,振子振动的能量不断增加
2. 在一个足够长的斜面上,将一个弹性小球沿垂直斜面的方向抛出,落回斜面又弹起。如图所示,设相邻落点的间距分别为、、每次弹起时平行于斜面的速度不变,垂直于斜面的速度大小不变、方向相反。不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 小球每次弹起在空中运动时间越来越长
B. 小球每次弹起时和斜面间的最大间距越来越大
C.
D.
3. 如图所示,一个半径为的光滑圆管固定在竖直面内,缺口A点在最高点,B点与其圆心O点等高,一个质量为m的小球从A点以一定的初速度水平飞出后恰好落在B点,管口内径略大于小球直径,不考虑空气阻力,重力加速度为g,以下说法正确的是( )
A. 小球离开管口前对圆管的作用力大小为,方向竖直向上
B. 小球离开管口前对圆管的作用力大小为,方向竖直向下
C. 小球离开管口前对圆管的作用力大小为,方向竖直向下
D. 小球离开管口前可能恰好对圆管无作用力
4. 如图所示,质量为的小船在静止水面上以速率向右匀速行驶,一质量为的救生员站在船尾,相对小船静止。若救生员以相对小船速率水平向左跃入水中,则救生员跃出后小船的速率约为( )
A. 3.6m/s B. 5m/s
C. 3.4m/s D. 2.4m/s
5. 据报道,中国新一代载人运载火箭和重型运载火箭正在研制过程中,预计到2030年左右,中国将会具备将航天员运上月球的实力,这些火箭不仅会用于载人登月项目,还将用在火星探测、木星探测以及其他小行星的探测任务中.中国宇航员在月球表面将小球以速度竖直向上抛出,小球上升的最大高度为h,已知月球的半径为R,引力常量为G。下列说法正确的是( )
A. 月球表面的重力加速度大小为 B. 月球的第一宇宙速度为
C. 月球的质量为 D. 月球的密度为
6. 高空坠物危害极大,如图为高空坠物的公益广告,形象地描述了高空坠物对人伤害的严重性。小刚同学用下面的实例来检验广告的科学性:设一个50g的鸡蛋从80米的窗户自由落下,鸡蛋与地面撞击时间约为,不计空气阻力,g取,规定竖直向下为正方向。则下列说法正确的是( )
A. 鸡蛋刚与地面接触时重力的功率为10W
B. 该鸡蛋对地面的平均冲击力大小约为1000N
C. 与地面撞击过程,鸡蛋的动量改变量为2kg·m/s
D. 鸡蛋下落过程(从开始下落到与地面刚好接触的过程)重力的冲量为0.2N·s
7. 如图所示,光滑水平面上静置一质量为M的木块,由一轻弹簧连在墙上,有一质量为m的子弹以速度v0水平射入木块并留在其中,当木块第一次回到原来位置的过程中,墙对弹簧的冲量大小为( )
A. 0 B. C. D. 2mv0
8. 如图所示,汽车通过轻质光滑的定滑轮,将一个质量为m的物体从井中拉出,绳与汽车连接点距滑轮顶点高h,开始绳绷紧且滑轮两侧的绳都竖直,汽车以v0向右匀速运动,运动到跟汽车连接的细绳与水平夹角为θ=,则
A. 从开始到绳与水平夹角为时,细绳拉力对物体做功为mgh
B. 从开始到绳与水平夹角为时,细绳拉力对物体做功为
C. 在绳与水平夹角为时,细绳拉力对物体做功功率为
D. 在绳与水平夹角为时,绳对滑轮的作用力为
二、多选题
9. 如图所示,A是静止在赤道上的物体,B、C是同一平面内两颗人造卫星。B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上,C是地球同步卫星。下列说法中正确的是( )
A. 卫星B的速度大小小于地球的第一宇宙速度 B. A、B的线速度大小关系为
C. A、B、C周期大小关系为 D. B、C的向心加速度大小关系为
10. 如图所示(俯视图),用自然长度为L0劲度系数为k的轻质弹簧,将质量均为m的两个小物块P、Q连接在一起,放置在能绕O点在水平面内转动的圆盘上,物体P、Q和O点恰好组成一个边长为2L0的正三角形。已知小物块P、Q和圆盘间的最大静摩擦力均为,现使圆盘带动两个物体以不同的角速度做匀速圆周运动,则( )
A. 当圆盘的角速度为时,圆盘对Q的摩擦力的大小等于弹簧弹力的大小
B. 当圆盘的角速度为时,圆盘对Q的摩擦力的大小等于弹簧弹力的大小
C. 当物块P、Q刚要滑动时,圆盘的角速度
D. 当圆盘的角速度为时,圆盘对P的摩擦力最小
11. 某质点做简谐振动的位移一时间关系图像如图所示(为未知量)时刻该质点处于平衡位置,已知质点的振动周期为T,振幅为A,则下列说法正确的是( )
A. 时刻,质点的加速度最大
B. 0时刻质点正在向平衡位置运动
C. 质点的振动方程为
D.
12. 如图所示,一弹性轻绳(绳的弹力与其伸长量成正比)左端固定在A点,自然长度等于AB。弹性绳跨过由固定轻杆固定的定滑轮连接一个质量为的小球,小球穿过竖直固定的杆,初始时弹性绳在一条水平线上,小球从点由静止释放,当滑到点时速度恰好为零,已知两点间距离为为的中点,小球在点时弹性绳的拉力为,小球与杆之间的动摩擦因数为0.4,弹性绳始终处在弹性限度内,重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. 对于由弹性绳和小球组成的系统,在阶段损失的机械能等于在阶段损失的机械能
B. 小球从到克服弹性绳弹力做功
C. 在点给小球一个竖直向上的速度小球恰好能回到点
D. 若只把小球质量变为,则小球从点由静止开始运动,到达点时的速度大小为
三、实验题
13. 用自由落体法来验证机械能守恒定律,打点计时器的打点频率为50Hz。重物从高处由静止开始下落,电火花打点计时器在纸带上打出一系列的点,对纸带上的点测量并分析,即可验证机械能守恒定律。
(1)实验中打点计时器与___________(选填“交流”或“直流”)220V的电源连接;
(2)为了减小实验误差,应选用质量和密度较___________的重物(填“大”或“小”);
(3)在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到起始点O的距离分别为,重物的质量为,从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能减少量为___________J,动能增加量___________,取重力加速度,(结果均保留三位有效数字);
(4)由于下落时存在阻力做功,才导致计算的重力势能减少量___________(填“<”“=”或“>”)动能增加量,得出在实验误差范围内,机械能守恒。
14. 用如图所示的装置验证“动量守恒定律”。实验时先让A球从斜槽上某一固定位置由静止释放,P点为A球落点的平均位置;再把半径相同的B球放在水平轨道末端,将A球仍从原位置由静止释放,M、N分别为A、B两球碰撞后落点的平均位置。O点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点,O、M、P、N位于同一水平面上。
(1)除了图中器材和圆规外,完成本实验还必须使用的器材有__________(选填选项前的字母)。
A. 天平 B. 刻度尺 C. 秒表
(2)实验中能够把速度的测量转化为位移的测量的必要操作是__________
A. 安装轨道时,轨道末端必须水平
B. 每次可以不从同一个高度静止释放小球
C. 实验中两个小球的质量应满足
D. 轨道应当尽量光滑
(3)某次实验中得出的落点情况如图2所示,若测量数据近似满足关系式__________(用、、OM、OP、ON)则说明两小球碰撞过程中动量守恒。若忽略实验中的测量误差,带入上式可判断入射小球质量和被碰小球质量之比为__________。
四、计算题
15. 假设宇航员登上某一星球,该星球的半径为。他在该星球表面将一小球从与水平面成角的斜面上水平抛出,如图所示,抛出的初速度大小为,经过时间小球又落在斜面上。忽略星球的自转,不计星球表面的大气阻力,求:
(1)该星球表面的重力加速度为多大;
(2)该星球的第一宇宙速度为多大。
16. 某同学为了感受向心力,设计了一个简易的装置。如图,在竖直细杆的M、N点分别系上长度的轻绳,两绳的另一端均系在小球O上。现轻摇细杆,使小球O绕细杆在水平面内做匀速圆周运动。已知M、N两点的距离为0.6m,小球O的质量为0.6kg且可看作质点,两轻绳均不可伸长,不计空气阻力,重力加速度大小取,。
(1)若连接M点和小球O的轻绳与竖直方向的夹角为37°,求小球O做匀速圆周运动的角速度大小(结果可用根号表示);
(2)若小球O做匀速圆周运动的角速度大小为,求两轻绳上的拉力大小。
17. 某兴趣学习小组设计了一个游戏装置如图,它由足够长的斜面AB、水平轨道BC、固定在水平面上的光滑竖直圆轨道(最低点D处左右两侧内外略错开)和数个高度、宽度相等的台阶组成。游戏时滑块从斜面上合适位置由静止释放,经过圆轨道(全程不脱离轨道)后从C点水平飞出并直接落到设定的台阶上则视为游戏成功。已知斜面AB倾角,圆轨道半径R=0.2m,水平轨道DC段长L1=0.88m,台阶的高和宽都为d=0.2m,滑块与斜面AB、水平面BC之间的动摩擦因数μ=0.5,滑块质量m=10g,且可视为质点,忽略空气阻力,各部分平滑连接。游戏中滑块从斜面上距B点L0=3.0m处由静止释放,恰能通过圆轨道最高点E。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
(1)滑块恰能通过圆轨道最高点E时的速度vE大小;
(2)滑块经过D点时对轨道的压力大小;
(3)滑块在水平轨道BD段运动过程中摩擦力对其做的功Wf;
(4)要让滑块直接落到第2个台阶上,滑块释放处与B点之间的距离L应满足的条件。
18. 如图所示,在光滑水平面上通过锁定装置固定一辆质量的小车,小车左边AB部分为半径的四分之一光滑圆弧轨道,轨道末端平滑连接一长度的水平粗糙面BC,粗糙面右端是一挡板。将一质量的物块(可视为质点)从小车左侧圆弧轨道顶端A点由静止释放,物块与小车的粗糙区域BC间的动摩擦因数,物块与挡板的碰撞无机械能损失,取重力加速度大小。
(1)求物块滑到圆弧轨道末端B点时,物块对圆弧轨道的压力大小;
(2)若解除小车锁定,让物块仍从A点由静止释放,求物块从B点到与右侧挡板发生第一次碰撞经历的时间;
(3)在(2)问的初始条件下,物块将与小车右侧挡板发生多次碰撞,求整个运动的过程中,小车发生的位移大小。
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