内容正文:
2028届高一年级第二学期第一次阶段考试
物理试题
1、答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号码填写在答题卡上。
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,再选涂其它答案标号。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,只需将答题卡交回。
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一个是符合题目要求的
1. 关于天体运动研究的内容及物理学史以下描述正确的是( )
A. 第谷在其天文观测数据的基础上,总结出了行星按照椭圆轨道运行的规律
B. 牛顿发现了万有引力定律,并通过扭秤实验测出了引力常量的数值
C. “月-地检验”成功验证了地球对月球的引力与地球对地面物体的引力都遵循相同的规律
D. 天王星是先通过理论计算,后经过实际观测发现的行星,因此被称为“笔尖下发现的行星”
【答案】C
【解析】
【详解】A.第谷进行了长期的天文观测,但总结行星椭圆轨道规律的是开普勒,A错误;
B.牛顿发现万有引力定律,但引力常量G是卡文迪许通过扭秤实验测出的,B错误;
C.“月-地检验”通过计算验证了地球对月球和地面物体的引力遵循相同规律(即万有引力定律),C正确;
D.“笔尖下发现的行星”是海王星(通过理论预测后观测到),天王星是直接观测发现的,D错误。
故选C。
2. “套圈圈”是游乐园常见的游戏项目,示意图如图所示。游戏者将相同套环a、b分两次从同一位置水平抛出,分别套中可视为质点的Ⅰ、Ⅱ号物品。套环在运动过程中不转动且环面始终保持水平,不计空气阻力。与套环b相比,套环a( )
A. 初速度小 B. 加速度小 C. 运动时间长 D. 速度变化量大
【答案】A
【解析】
【详解】
BCD.两个套环都只受重力,从同一位置水平抛出,做平抛运动,加速度均为,由竖直方向自由落体公式
可得运动时间
因此两者运动时间相同,所以速度变化量
可知两者速度变化量大小相等,BCD错误;
A.水平方向为匀速直线运动,根据
可知的初速度更小,A正确。
故选A。
3. 如图所示为一种叫作“魔盘”的娱乐设施,当转盘转动很慢时,人会随着“魔盘”一起转动,当“魔盘”转动到…定速度时,人会“贴”在“魔盘”竖直壁上,双脚离开底面而不会滑下。则人“贴”在“魔盘”竖直壁上随“魔盘”一起运动过程中,下列说法正确的是( )
A. 人随“魔盘”转动过程中受重力、弹力、摩擦力和向心力作用
B. 若转速略为变大,重新达到稳定后,人与竖直壁之间的摩擦力变大
C. 若转速略为变大,重新达到稳定后,人与竖直壁之间的弹力变大
D. 若转速略为变小,重新达到稳定后,人一定会沿竖直壁下降
【答案】C
【解析】
【详解】A.人随“魔盘”转动过程中受重力、弹力、摩擦力的作用,故A错误;
BC.若转速略为变大,重新达到稳定后,竖直方向
则人与竖直壁之间的摩擦力不变;
水平方向
可见人与竖直壁之间的弹力变大,故B错误、C正确;
D.人恰好贴在魔盘上时,有,
解得转速为
若转速略为变小,重新达到稳定后,人不一定会沿竖直壁下降,故D错误。
故选C。
4. 某船在静水中的速度为5m/s,要渡过宽度为40m的河,河水流速为3m/s,下列说法不正确的是( )
A. 该船过河的最短时间是8s,这种情况下渡河通过的位移为40m
B. 该船过河的最小位移是40m,这种情况下渡河时间为10s
C. 若船要以最短时间渡河,当船行驶到河中心时,河水流速突然增大,渡河通过的时间不变
D. 若船要以最短时间渡河,当船行驶到河中心时,河水流速突然增大,渡河通过的路程增大
【答案】A
【解析】
【详解】A.当船的静水中的速度垂直河岸时渡河时间最短,故
由于在8s内要沿着水流方向向下游运动,故合位移大于40m,A错误;
B.由于船在静水中速度大于水流速度,由平行四边形法则求合速度可以垂直河岸,渡河航程为40m,此时合速度为
故渡河时间为
B正确;
C.若船要以最短时间渡河,当船行驶到河中心时,水的流速增大,由运动的独立性知垂直河岸的速度不变,渡河时间不变,C正确;
D.若船要以最短时间渡河,当船行驶到河中心时,河水流速突然增大,平行河岸方向的分位移增加,故合位移增加,D正确。
此题选择错误的选项,故选A。
【点睛】小船过河问题属于运动的合成问题,要明确分运动的等时性、独立性,运用分解的思想,看过河时间只分析垂直河岸的速度,船航行时速度为静水中的速度与河水流速二者合速度,使用平行四边形法则求合速度。
5. 一位质量kg的滑雪运动员从高的斜坡自由下滑,如图所示,如果运动员在下滑过程中受到的阻力N,斜坡的倾角,重力加速度g取10m/s2。运动员滑至坡底的过程中,关于各力做功的情况,下列说法正确的是( )
A. 重力做的功为6000J B. 阻力做的功为1000J
C. 支持力做功为1000J D. 各力做的总功为零
【答案】A
【解析】
【详解】A.由题可知,斜面长度
重力做功,故A正确;
B.阻力方向与位移方向相反,阻力做功,故B错误;
C.支持力方向与位移方向垂直,支持力不做功,即,故C错误;
D.各力做的总功,故D错误。
故选A。
6. 如图是一种新概念自行车,它没有链条,共有三个转轮,A、B、C转轮半径依次减小。轮C与轮A啮合在一起,骑行者踩踏板使轮C动,轮C驱动轮A转动,从而使得整个自行车沿路面前行,轮胎不打滑。下列说法正确的是( )
A. 转轮A、C转动方向相同,转轮A、B转动方向不相同
B. 转轮A、B、C角速度之间的关系是
C. 转轮A、B、C边缘线速度之间的关系是
D. 转轮A、B、C边缘向心加速度之间的关系是
【答案】B
【解析】
【详解】A.由于A、C啮合在一起,转动方向相同,转轮A、B向着同一方向运动,故转动方向相同,故A错误;
B.由
可知,在线速度相等的情况下,半径越小角速度越大,故B正确;
CD.自行车运动过程中,前后轮A、B的线速度相等,由于A、C啮合在一起,A、C线速度也相等,因此
由于半径越小,则根据
可得
故CD错误。
故选B。
7. 如图所示,竖直放置的薄圆筒内壁光滑,在内表面距离底面高为的点处,给一个质量为的小滑块沿水平切线方向的初速度,小滑块将沿筒内表面旋转滑下。假设滑块下滑过程中表面与筒内表面紧密贴合,圆筒内半径,重力加速度取。小滑块第一次滑过点正下方时,恰好经过点,且的距离为0.2m。则下列说法正确的是( )
A. 小滑块的初速度为
B. 小滑块经过点的速度大小为
C. 小滑块运动过程中受到的筒壁的支持力不变
D. 小滑块最后刚好能从点正对面的点滑离圆筒
【答案】D
【解析】
【详解】A.小滑块水平方向做匀速圆周运动,竖直方向做自由落体运动,则从O点到O1点的时间
则初速度,A错误;
B.小滑块经过点的水平速度为2m/s,因有竖直速度,可知经过点的速度大于,B错误;
C.小滑块运动过程中,因水平速度不变,则根据,可知受到的筒壁的支持力大小不变,但方向不断变化,C错误;
D.小滑块运动的总时间为
则转过的圈数为圈
可知最后刚好能从点正对面的点滑离圆筒,D正确。
故选D。
8. 某篮球运动员正在进行投篮训练。如图乙,A是篮球的投出点,B是篮球的投入点。已知篮球在A点的初速度为v0,与水平方向的夹角为60°,AB连线与水平方向的夹角为30°,重力加速度为g,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 篮球在飞行过程中距A点的最大高度为
B. 篮球从A点飞行到B点过程中,离AB连线最远时的速度大小为
C. 篮球从A点到B点运动时间为
D. AB之间的距离为
【答案】D
【解析】
【详解】A.篮球在飞行过程中距A点的最大高度为
A错误;
B.离AB连线最远时,篮球速度与AB平行,由于篮球在水平方向上做匀速直线运动,则
得
B错误;
CD.水平方向
竖直方向
又
得
AB间距离为
得
C错误,D正确。
故选D。
二、多项选择题:本题共5小题,每小题4分,共20分。在每小题给出的4个选项中,有多个选项是符合题目要求的,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9. 关于下列四幅图,下列说法正确的是( )
A. 甲图中,汽车通过凹形桥的最低点时,为了安全应该尽量以较大速度通过
B. 乙图中,火车转弯低于规定时速行驶时,内轨对轮缘会有挤压作用
C. 丙图中,脱水筒在高速转动时,水做离心运动被甩出
D. 丁图中,当“水流星”通过最高点时,水对桶底的压力一定等于零
【答案】BC
【解析】
【详解】A.甲图中,汽车通过凹形桥的最低点时,向心加速度竖直向上,指向圆心,汽车超重,汽车对桥面的压力大于汽车自身重力,为安全应尽量减小车速,故A错误;
B.乙图中,火车转弯低于规定时速行驶时,重力与支持力的合力大于所需的向心力,火车有做向心运动的趋势,所以内轨对内轮缘会有挤压作用,故B正确;
C.丙图中,脱水筒的脱水原理是附着在衣服上的水的附着力不足以提供做圆周运动的向心力时做离心运动被甩出,故C正确;
D.丁图中,当“水流星”通过最高点时,可以由水自身重力提供向心力,即若满足此时水对桶底的压力为零,故D错误。
故选BC。
10. 飞船与空间站交会对接前绕地球做匀速圆周运动的位置如图所示,虚线为各自的轨道,则( )
A. 的周期大于的周期
B. 的角速度大于的角速度
C. 的运行速度大于的运行速度
D. 的加速度小于的加速度
【答案】AD
【解析】
【详解】A.根据万有引力提供向心力有
解得,依题意,故的周期大于的周期,A正确;
B.根据万有引力提供向心力有
解得,依题意,故的角速度小于的角速度,B错误;
C.根据万有引力提供向心力有
解得,依题意,故的运行速度小于的运行速度,C错误;
D.根据万有引力提供向心力有
解得,依题意,的加速度小于的加速度,D正确。
故选AD。
11. 如图所示,一小球在细绳作用下在水平方向内做匀速圆周运动,小球质量为m,细绳的长度为L,细绳与竖直方向的夹角为,不计空气阻力作用,则下列说法正确的是( )
A. 小球共受到三个力的作用 B. 小球的向心力大小为
C. 小球受到的拉力大小为 D. 小球做圆周运动的角速度大小
【答案】C
【解析】
【详解】A.小球受重力和细绳的拉力两个力作用,向心力是这两个力的合力,不是物体受到的力,故A错误;
B.小球做匀速圆周运动,合力提供向心力,由受力分析可知向心力大小为,故B错误;
C.竖直方向受力平衡,有
解得小球受到的拉力大小为,故C正确;
D.由牛顿第二定律得
其中圆周运动半径
联立解得,故D错误。
故选C。
12. 如图所示,在某行星表面上有一倾斜的圆盘,盘面与水平面的夹角为,盘面上离转轴距离L处有小物体与圆盘保持相对静止,绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度转动,角速度为时,小物体刚要滑动,物体与盘面间的动摩擦因数为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力),星球的半径为R,其近地卫星的环绕半径也为R,引力常量为G,不考虑星球自转,下列说法正确的是( )
A. 这个行星的质量
B. 这个行星近地卫星的线速度
C. 这个行星的密度是
D. 离行星表面距离为R的地方的重力加速度为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.由分析知,小物块刚要滑动时,处于最低点位置,则根据牛顿第二定律得
解得
在天体表面
解得,故A正确;
B.根据牛顿第二定律得
解得,故B错误;
C.根据,
解得,故C错误;
D.离行星表面距离为R的地方的重力加速度为
又,解得,故D正确。
故选AD。
13. 2021年5月,基于“中国天眼”球面射电望远镜(FAST)的观测,首次发现脉冲星三维速度与自转轴共线的证据。如图,假设在太空中有恒星A、B双星系统绕点O做顺时针匀速圆周运动,运动周期为,它们的轨道半径分别为、,,C为B的卫星,绕B做逆时针匀速圆周运动,周期为,忽略A与C之间的引力,引力常量为G,以下说法正确的是( )
A. 若知道卫星C的轨道半径,则可求出卫星C的质量
B. 恒星A的质量大于恒星B的质量
C. 恒星A的质量为
D. A、B、C三星由图示位置到再次共线所需时间为
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.卫星C绕恒星B做匀速圆周运动,由万有引力提供向心力得
式中卫星C的质量被约去,故无法求出卫星C的质量,只能求出中心天体B的质量,故A错误;
B.恒星A、B组成双星系统,绕点O做匀速圆周运动,角速度相同,由万有引力提供向心力得
可得
因,所以,故B正确;
C.对恒星B,由
解得恒星A的质量,故C正确;
D.A、B顺时针转动,角速度
C绕B逆时针转动,角速度
以AB连线为参考系,C的相对角速度
初始时刻A、B、C共线,C在A、B之间,再次共线时C相对于AB连线转过角度,所需时间,故D正确。
故选BCD。
三、实验题:本题共2小题,共20分,把答案写在指定的答题处,不要求写出演算过程。
14.
(1)为了研究平抛物体的运动,可做下面的实验:如图甲所示,用小锤打击弹性金属片,B球就水平飞出,同时A球被松开,做自由落体运动,两球同时落到地面;如图乙所示的实验:将两个完全相同的斜滑道固定在同一竖直面内,最下端水平。把两个质量相等的小钢球从斜面的同一高度由静止同时释放,滑道2与光滑水平板连接,则将观察到的现象是球1落到水平木板上击中球2,这两个实验说明________。
A. 甲实验只能说明平抛运动在竖直方向做自由落体运动
B. 乙实验只能说明平抛运动在水平方向做匀速直线运动
C. 不能说明上述规律中的任何一条
D. 甲、乙两个实验均能同时说明平抛运动在水平、竖直方向上的运动性质
(2)如图丙,某同学在做平抛运动实验时得出如图丁所示的小球运动轨迹,a、b、c三点的位置在运动轨迹上已标出。则:(g取10 m/s²,结果均保留三位有效数字)
①小球平抛运动的初速度为________m/s。
②抛出点坐标________cm,________cm。
【答案】(1)AB (2) ①. 2.00 ②. ③.
【解析】
【小问1详解】
A.甲实验中,A球做自由落体运动,B球做平抛运动,两球同时落地,说明B球在竖直方向上的运动规律与A球相同,即平抛运动在竖直方向做自由落体运动,该实验无法说明水平方向的运动规律,故A正确;
B.乙实验中,两球从同一高度静止释放,到达底端时水平速度相同,球1做平抛运动,球2做匀速直线运动,球1击中球2,说明球1在水平方向上的运动规律与球2相同,即平抛运动在水平方向做匀速直线运动,该实验无法说明竖直方向的运动规律,故B正确;
C.由上述分析可知,甲、乙实验分别说明了平抛运动在竖直和水平方向的分运动规律,故C错误;
D.甲实验只能说明竖直方向规律,乙实验只能说明水平方向规律,均不能同时说明两个方向的性质,故D错误。
故选AB。
【小问2详解】
①[1]由图丁可知,三点水平间距相等,均为
说明从到和从到的时间间隔相等。竖直方向上,根据匀变速直线运动推论
有
代入数据解得
小球平抛运动的初速度
②[2][3]点在竖直方向上的分速度等于段竖直方向的平均速度,即
设从抛出点运动到点的时间为,则
抛出点到点的水平位移
竖直位移
则抛出点横坐标
纵坐标
15. 某实验小组做探究影响向心力大小因素的实验:
①方案一:实验装置如图甲所示。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为,变速塔轮自上而下有如图乙所示三种组合方式传动,左右每层半径之比由上至下分别为、和。
(1)在研究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时,我们主要用到的物理学研究方法是________;
A. 理想实验法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 D. 演绎推理法
(2)某次实验中,把传动皮带调至第一层塔轮,将两个质量相等的钢球放在B、C位置,可探究向心力的大小与________的关系;
(3)匀速摇动手柄时,若两个钢球的质量和运动半径相等,左、右两标尺显示的格数之比为,则与皮带连接的左塔轮和右塔轮的半径之比为________。
②方案二:该组又设计了如下面的图甲所示的实验装置:电动机带动转轴匀速转动,改变电动机的电压可以改变转轴的转速;其中AB是固定在竖直转轴上的水平凹槽,A端固定的压力传感器可测出小球对其压力的大小,B端固定一宽度为d的挡光片,光电门可测量挡光片每一次的挡光时间。该同学多次改变转速后,记录了一系列力与对应角速度的数据,忽略小球所受的摩擦力,作出了如图乙所示的图像。
具体实验步骤如下:
①测出挡光片与转轴的距离为R;
②将小钢球紧靠传感器放置在凹槽上,测出此时小钢球球心与转轴的距离为;
③启动电动机,使凹槽AB绕转轴匀速转动;
④记录下此时压力传感器的示数F和光电门的挡光时间;
⑤多次改变转速后,利用记录的数据作出了如图乙所示的图像。
(4)小钢球转动的角速度________(用d、R、表示);
(5)乙图中坐标系的横轴应为________(选填A、B或C);
A. B. C.
(6)本实验中所使用的小钢球的质量________kg(结果保留2位有效数字)。
【答案】(1)C (2)半径
(3)2:1 (4) (5)C
(6)0.45
【解析】
【小问1详解】
研究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时,需要控制其他物理量不变,只改变其中一个物理量,观察向心力的变化,这种方法是控制变量法。
故选C。
【小问2详解】
把传动皮带调至第一层塔轮,由图乙可知左右塔轮半径之比为,皮带传动线速度相等,根据
可知左右塔轮角速度相等,即两球角速度相等;将两个质量相等的钢球放在B、C位置,由题意知两球运动半径不相等;根据可知,在、相等的情况下,可探究向心力的大小与半径的关系。
【小问3详解】
左、右两标尺显示的格数之比为,即向心力之比
两个钢球的质量和运动半径相等,根据
可知
解得角速度之比
皮带传动线速度相等,根据
可知塔轮半径与角速度成反比,即
【小问4详解】
挡光片宽度为,挡光时间为,则挡光片的线速度
挡光片与转轴的距离为,则角速度
【小问5详解】
根据向心力公式
在、不变时,与成正比;图乙所示图像为过原点的倾斜直线,说明与横轴物理量成正比,故横轴应为。
故选C。
【小问6详解】
由可知图像的斜率
由图乙可知,斜率
已知
解得
四、计算题:本题共3小题,共36分。把解答写在答题卷中指定的答题处,要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤)
16. 如图所示,有一长度为L的轻杆一端绕O点在竖直平面内转动,另一端固定一个质量为的小球A,重力加速度g已知。
(1)小球A能到达最高点时的最小速度为多大?
(2)若小球A在竖直平面内做匀速圆周运动,当小球A到达最高点时,它对轻杆的压力等于mg,求:
①小球A的角速度;
②小球A到达最低点时轻杆对它的作用力的大小。
【答案】(1)0 (2)①;②
【解析】
【小问1详解】
小球A到达最高点时,当杆对小球的支持力与重力平衡时,小球到达最高点时的最小速度为0。
【小问2详解】
①当小球A到达最高点时,它对轻杆的压力等于mg,根据牛顿第二定律可得
其中,解得小球A的角速度为
②小球A到达最低点时,根据牛顿第二定律可得
解得轻杆对它的作用力大小为
17. 我国已启动“嫦娥工程”,并于2007年10月24日成功发射绕月运行的探月卫星“嫦娥Ⅰ号”。设该卫星可贴近月球表面运动且轨道是圆形的,已知地球半径约是月球半径的4倍,地球质量约是月球质量的81倍,地球近地卫星的周期约为80min,地球表面重力加速度g取10 m/s2,求:
(1)绕月表面做匀速圆周运动的“嫦娥Ⅰ号”其运动周期约是多大?
(2)设想宇航员在月球表面上做自由落体实验,某物体从离月球表面20m处自由下落,约经多长时间落地?
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
根据万有引力提供向心力
解得
则月球卫星周期与地球近地卫星周期之比
故
【小问2详解】
根据星球表面重力等于万有引力
得
则月球表面重力加速度与地球表面重力加速度之比
解得
由自由落体运动公式
得
18. 如图所示,半径R=0.4m的四分之一粗糙圆轨道MN竖直固定放置,末端N与一长L=0.8m的水平传送带相切,水平衔接部分摩擦不计,传动轮(轮半径很小)做顺时针转动,带动传送带以恒定的速度v0运动,传送带离地面的高度h=1.25m,其右侧地面上有一直径D=3m的圆形洞,洞口最左端的A点离传送带右端的水平距离x=1m,B点在洞口的最右端,现使质量为m=0.5kg的小物块从M点由静止开始释放,滑到N点时速度为2m/s,经过传送带后做平抛运动,最终落入洞中,传送带与小物块之间的动摩擦因数μ=0.5,g取10m/s2,求:
(1)小物块到达圆轨道末端N时对轨道的压力;
(2)若v0=3 m/s,求小物块在传送带上运动的时间;
(3)若要使小物块能落入洞中,求v0应满足的条件。
【答案】(1)10N;(2)0.3s;(3)
【解析】
【详解】(1)小物块到达圆轨道末端N时由牛顿第二定律得
由牛顿第三定律得小物块对轨道的压力
解得
(2)由牛顿第二定律得
物块加速的距离
匀速过程中有
解得
(3)物体离开传送带后在竖直方向有
若要使小物块能落入洞中,最小水平位移为x,最大水平位移为x+D,在水平方向有
解得
若物体在传送带上一直加速则
解得
故要使小物块能落入洞中,应满足
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物理试题
1、答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号码填写在答题卡上。
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,再选涂其它答案标号。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,只需将答题卡交回。
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一个是符合题目要求的
1. 关于天体运动研究的内容及物理学史以下描述正确的是( )
A. 第谷在其天文观测数据的基础上,总结出了行星按照椭圆轨道运行的规律
B. 牛顿发现了万有引力定律,并通过扭秤实验测出了引力常量的数值
C. “月-地检验”成功验证了地球对月球的引力与地球对地面物体的引力都遵循相同的规律
D. 天王星是先通过理论计算,后经过实际观测发现的行星,因此被称为“笔尖下发现的行星”
2. “套圈圈”是游乐园常见的游戏项目,示意图如图所示。游戏者将相同套环a、b分两次从同一位置水平抛出,分别套中可视为质点的Ⅰ、Ⅱ号物品。套环在运动过程中不转动且环面始终保持水平,不计空气阻力。与套环b相比,套环a( )
A. 初速度小 B. 加速度小 C. 运动时间长 D. 速度变化量大
3. 如图所示为一种叫作“魔盘”的娱乐设施,当转盘转动很慢时,人会随着“魔盘”一起转动,当“魔盘”转动到…定速度时,人会“贴”在“魔盘”竖直壁上,双脚离开底面而不会滑下。则人“贴”在“魔盘”竖直壁上随“魔盘”一起运动过程中,下列说法正确的是( )
A. 人随“魔盘”转动过程中受重力、弹力、摩擦力和向心力作用
B. 若转速略为变大,重新达到稳定后,人与竖直壁之间的摩擦力变大
C. 若转速略为变大,重新达到稳定后,人与竖直壁之间的弹力变大
D. 若转速略为变小,重新达到稳定后,人一定会沿竖直壁下降
4. 某船在静水中的速度为5m/s,要渡过宽度为40m的河,河水流速为3m/s,下列说法不正确的是( )
A. 该船过河的最短时间是8s,这种情况下渡河通过的位移为40m
B. 该船过河的最小位移是40m,这种情况下渡河时间为10s
C. 若船要以最短时间渡河,当船行驶到河中心时,河水流速突然增大,渡河通过的时间不变
D. 若船要以最短时间渡河,当船行驶到河中心时,河水流速突然增大,渡河通过的路程增大
5. 一位质量kg的滑雪运动员从高的斜坡自由下滑,如图所示,如果运动员在下滑过程中受到的阻力N,斜坡的倾角,重力加速度g取10m/s2。运动员滑至坡底的过程中,关于各力做功的情况,下列说法正确的是( )
A. 重力做的功为6000J B. 阻力做的功为1000J
C. 支持力做功为1000J D. 各力做的总功为零
6. 如图是一种新概念自行车,它没有链条,共有三个转轮,A、B、C转轮半径依次减小。轮C与轮A啮合在一起,骑行者踩踏板使轮C动,轮C驱动轮A转动,从而使得整个自行车沿路面前行,轮胎不打滑。下列说法正确的是( )
A. 转轮A、C转动方向相同,转轮A、B转动方向不相同
B. 转轮A、B、C角速度之间的关系是
C. 转轮A、B、C边缘线速度之间的关系是
D. 转轮A、B、C边缘向心加速度之间的关系是
7. 如图所示,竖直放置的薄圆筒内壁光滑,在内表面距离底面高为的点处,给一个质量为的小滑块沿水平切线方向的初速度,小滑块将沿筒内表面旋转滑下。假设滑块下滑过程中表面与筒内表面紧密贴合,圆筒内半径,重力加速度取。小滑块第一次滑过点正下方时,恰好经过点,且的距离为0.2m。则下列说法正确的是( )
A. 小滑块的初速度为
B. 小滑块经过点的速度大小为
C. 小滑块运动过程中受到的筒壁的支持力不变
D. 小滑块最后刚好能从点正对面的点滑离圆筒
8. 某篮球运动员正在进行投篮训练。如图乙,A是篮球的投出点,B是篮球的投入点。已知篮球在A点的初速度为v0,与水平方向的夹角为60°,AB连线与水平方向的夹角为30°,重力加速度为g,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 篮球在飞行过程中距A点的最大高度为
B. 篮球从A点飞行到B点过程中,离AB连线最远时的速度大小为
C. 篮球从A点到B点运动时间为
D. AB之间的距离为
二、多项选择题:本题共5小题,每小题4分,共20分。在每小题给出的4个选项中,有多个选项是符合题目要求的,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9. 关于下列四幅图,下列说法正确的是( )
A. 甲图中,汽车通过凹形桥的最低点时,为了安全应该尽量以较大速度通过
B. 乙图中,火车转弯低于规定时速行驶时,内轨对轮缘会有挤压作用
C. 丙图中,脱水筒在高速转动时,水做离心运动被甩出
D. 丁图中,当“水流星”通过最高点时,水对桶底的压力一定等于零
10. 飞船与空间站交会对接前绕地球做匀速圆周运动的位置如图所示,虚线为各自的轨道,则( )
A. 的周期大于的周期
B. 的角速度大于的角速度
C. 的运行速度大于的运行速度
D. 的加速度小于的加速度
11. 如图所示,一小球在细绳作用下在水平方向内做匀速圆周运动,小球质量为m,细绳的长度为L,细绳与竖直方向的夹角为,不计空气阻力作用,则下列说法正确的是( )
A. 小球共受到三个力的作用 B. 小球的向心力大小为
C. 小球受到的拉力大小为 D. 小球做圆周运动的角速度大小
12. 如图所示,在某行星表面上有一倾斜的圆盘,盘面与水平面的夹角为,盘面上离转轴距离L处有小物体与圆盘保持相对静止,绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度转动,角速度为时,小物体刚要滑动,物体与盘面间的动摩擦因数为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力),星球的半径为R,其近地卫星的环绕半径也为R,引力常量为G,不考虑星球自转,下列说法正确的是( )
A. 这个行星的质量
B. 这个行星近地卫星的线速度
C. 这个行星的密度是
D. 离行星表面距离为R的地方的重力加速度为
13. 2021年5月,基于“中国天眼”球面射电望远镜(FAST)的观测,首次发现脉冲星三维速度与自转轴共线的证据。如图,假设在太空中有恒星A、B双星系统绕点O做顺时针匀速圆周运动,运动周期为,它们的轨道半径分别为、,,C为B的卫星,绕B做逆时针匀速圆周运动,周期为,忽略A与C之间的引力,引力常量为G,以下说法正确的是( )
A. 若知道卫星C的轨道半径,则可求出卫星C的质量
B. 恒星A的质量大于恒星B的质量
C. 恒星A的质量为
D. A、B、C三星由图示位置到再次共线所需时间为
三、实验题:本题共2小题,共20分,把答案写在指定的答题处,不要求写出演算过程。
14.
(1)为了研究平抛物体的运动,可做下面的实验:如图甲所示,用小锤打击弹性金属片,B球就水平飞出,同时A球被松开,做自由落体运动,两球同时落到地面;如图乙所示的实验:将两个完全相同的斜滑道固定在同一竖直面内,最下端水平。把两个质量相等的小钢球从斜面的同一高度由静止同时释放,滑道2与光滑水平板连接,则将观察到的现象是球1落到水平木板上击中球2,这两个实验说明________。
A. 甲实验只能说明平抛运动在竖直方向做自由落体运动
B. 乙实验只能说明平抛运动在水平方向做匀速直线运动
C. 不能说明上述规律中的任何一条
D. 甲、乙两个实验均能同时说明平抛运动在水平、竖直方向上的运动性质
(2)如图丙,某同学在做平抛运动实验时得出如图丁所示的小球运动轨迹,a、b、c三点的位置在运动轨迹上已标出。则:(g取10 m/s²,结果均保留三位有效数字)
①小球平抛运动的初速度为________m/s。
②抛出点坐标________cm,________cm。
15. 某实验小组做探究影响向心力大小因素的实验:
①方案一:实验装置如图甲所示。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为,变速塔轮自上而下有如图乙所示三种组合方式传动,左右每层半径之比由上至下分别为、和。
(1)在研究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时,我们主要用到的物理学研究方法是________;
A. 理想实验法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 D. 演绎推理法
(2)某次实验中,把传动皮带调至第一层塔轮,将两个质量相等的钢球放在B、C位置,可探究向心力的大小与________的关系;
(3)匀速摇动手柄时,若两个钢球的质量和运动半径相等,左、右两标尺显示的格数之比为,则与皮带连接的左塔轮和右塔轮的半径之比为________。
②方案二:该组又设计了如下面的图甲所示的实验装置:电动机带动转轴匀速转动,改变电动机的电压可以改变转轴的转速;其中AB是固定在竖直转轴上的水平凹槽,A端固定的压力传感器可测出小球对其压力的大小,B端固定一宽度为d的挡光片,光电门可测量挡光片每一次的挡光时间。该同学多次改变转速后,记录了一系列力与对应角速度的数据,忽略小球所受的摩擦力,作出了如图乙所示的图像。
具体实验步骤如下:
①测出挡光片与转轴的距离为R;
②将小钢球紧靠传感器放置在凹槽上,测出此时小钢球球心与转轴的距离为;
③启动电动机,使凹槽AB绕转轴匀速转动;
④记录下此时压力传感器的示数F和光电门的挡光时间;
⑤多次改变转速后,利用记录的数据作出了如图乙所示的图像。
(4)小钢球转动的角速度________(用d、R、表示);
(5)乙图中坐标系的横轴应为________(选填A、B或C);
A. B. C.
(6)本实验中所使用的小钢球的质量________kg(结果保留2位有效数字)。
四、计算题:本题共3小题,共36分。把解答写在答题卷中指定的答题处,要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤)
16. 如图所示,有一长度为L的轻杆一端绕O点在竖直平面内转动,另一端固定一个质量为的小球A,重力加速度g已知。
(1)小球A能到达最高点时的最小速度为多大?
(2)若小球A在竖直平面内做匀速圆周运动,当小球A到达最高点时,它对轻杆的压力等于mg,求:
①小球A的角速度;
②小球A到达最低点时轻杆对它的作用力的大小。
17. 我国已启动“嫦娥工程”,并于2007年10月24日成功发射绕月运行的探月卫星“嫦娥Ⅰ号”。设该卫星可贴近月球表面运动且轨道是圆形的,已知地球半径约是月球半径的4倍,地球质量约是月球质量的81倍,地球近地卫星的周期约为80min,地球表面重力加速度g取10 m/s2,求:
(1)绕月表面做匀速圆周运动的“嫦娥Ⅰ号”其运动周期约是多大?
(2)设想宇航员在月球表面上做自由落体实验,某物体从离月球表面20m处自由下落,约经多长时间落地?
18. 如图所示,半径R=0.4m的四分之一粗糙圆轨道MN竖直固定放置,末端N与一长L=0.8m的水平传送带相切,水平衔接部分摩擦不计,传动轮(轮半径很小)做顺时针转动,带动传送带以恒定的速度v0运动,传送带离地面的高度h=1.25m,其右侧地面上有一直径D=3m的圆形洞,洞口最左端的A点离传送带右端的水平距离x=1m,B点在洞口的最右端,现使质量为m=0.5kg的小物块从M点由静止开始释放,滑到N点时速度为2m/s,经过传送带后做平抛运动,最终落入洞中,传送带与小物块之间的动摩擦因数μ=0.5,g取10m/s2,求:
(1)小物块到达圆轨道末端N时对轨道的压力;
(2)若v0=3 m/s,求小物块在传送带上运动的时间;
(3)若要使小物块能落入洞中,求v0应满足的条件。
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