内容正文:
高一学情调研
物理
本试卷共15题。全卷满分100分。考试用时75分钟。
注意事项:
1.答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答:每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答:用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4.考试结束后,请将本试题卷和答题卡一并上交。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 2023年中美元首会晤,中方专车行驶过程中,车辆沿图中虚线做匀速率曲线运动,车辆经过 点时,其所受合力 与瞬时速度 的方向关系示意图可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】曲线运动中,合力一定指向轨迹的凹侧。已知车辆沿虚线做匀速率曲线运动,凹侧在 点的左侧,因此合力需指向 点左侧;车辆做匀速率运动,速率不变,说明合力只改改变速度的方向,不改变速度的大小,因此合力方向一定与瞬时速度方向垂直。
故选C。
2. 2026年5月15日,我国在东风商业航天创新试验区用力箭一号遥十三火箭,成功将卫星发射升空。该卫星绕地球做匀速圆周运动,轨道高度约为500km,已知地球同步卫星距离地球表面的高度约为35786km,下列说法正确的是( )
A. 该卫星的运行速度大于地球的第一宇宙速度
B. 该卫星的向心加速度小于地球表面的重力加速度
C. 该卫星的运行周期大于地球同步卫星的运行周期
D. 卫星入轨后,发动机持续做功才能维持圆周运动
【答案】B
【解析】
【详解】A.第一宇宙速度()是近地卫星的环绕速度,根据
可知卫星轨道越高,线速度越小,故该卫星的运行速度小于,A错误;
B.由
可得
在地球表面有
可得
因,故该卫星的向心加速度小于地球表面的重力加速度,B正确;
C.地球同步卫星的轨道高度约为,由开普勒第三定律可知,轨道越低,周期越小,故该卫星的运行周期小于地球同步卫星的运行周期,C错误;
D.卫星入轨后,万有引力提供向心力,理想太空中做匀速圆周运动时无需发动机持续推进,现实低轨卫星需间断点火补充能量,发动机并不持续工作,D错误。
故选B。
3. 某航模兴趣小组的同学在练江水域进行遥控小船渡河实验。已知练江水自西向东匀速流动,小船相对静水的速度大小保持不变,船头朝向固定。关于小船渡河过程,下列说法正确的是(注:图中实线为河岸,为水流速度,为船的静水速度)( )
A. 图甲中,小船的船头垂直河岸,可在正对岸码头靠岸
B. 图乙中,小船的船头垂直河岸,渡河时间最短,且一定满足
C. 图丙中,小船的船头朝向上游,且,可使渡河位移最短
D. 图丁中,小船的实际航线可能如图中曲线所示
【答案】C
【解析】
【详解】A.水流会使小船产生向东的分速度,即使船头正对河岸,实际航线也会偏向下游,无法到达正对岸码头,故A错误;
B.小船的船头正对河岸,渡河时间最短,水流会使小船产生向东的分速度,实际航线会偏向下游;但无法通过该航线判断船速和水速的大小,故B错误;
C.船头朝向上游,且,若船速沿河岸方向的分速度与水流速度大小相等、方向相反,合速度可垂直河岸,此时渡河位移等于河宽,为最短位移,故C正确;
D.船头朝向固定,小船相对静水的速度与水流速度均恒定,小船的合速度大小和方向均不发生变化,小船做匀速直线运动,航线是直线,故D错误。
故选C。
4. 广东某山区水电站利用当地的水力资源发电,实测河水流量为12m3/s,上下游水位落差为90m,水力发电效率为75%。已知河水从水电站流出的速率与流入的速率近似相同,水的密度,重力加速度。则该水电站的实际发电功率约为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】由于河水流入和流出水电站的速率近似相同,单位时间内水的动能变化可忽略,水减小的重力势能按发电效率转化为电能。
单位时间内流过的水的质量满足
单位时间内水减小的重力势能为
实际发电功率为重力势能功率乘以效率,即
将、、、、代入,得
故选B。
5. 如图所示为小朋友在公园荡秋千的场景,最大摆角为 ,小朋友与秋千座椅的总质量为m,重力加速度为g,忽略空气阻力与绳的质量,下列说法正确的是( )
A. 小朋友从最高点摆到最低点的过程中,受到重力、拉力和向心力
B. 小朋友在最高点时受力平衡
C. 小朋友从最高点摆到最低点的过程中,绳子的拉力做正功
D. 小朋友经过最低点时,单根绳子的拉力大小为
【答案】D
【解析】
【详解】A.向心力是效果力,是重力和拉力的合力(全部或部分)提供的,故A错误;
B.小朋友在最高点,重力和拉力不在一条直线,合力不为零,故B错误;
C.小朋友从最高点摆到最低点的过程中,绳子的拉力始终垂直速度,不做功,故C错误;
D.设绳长为 ,由动能定理可得
由牛顿第二定律可得
解得,,故D正确。
故选D。
6. 滑沙是颇具特色的沙漠户外休闲运动,一名游客乘滑沙板从倾斜沙坡顶端由静止开始沿坡面匀加速下滑,经时间 抵达坡底,抵达时速度为 。已知沙坡坡面倾角为 ,游客和滑沙板的总质量为 ,重力加速度为 ,则游客从沙坡顶端滑到坡底的过程中,下列说法正确的是( )
A. 滑沙板与沙面间的动摩擦因数为
B. 游客和滑沙板的重力势能减少了
C. 游客和滑沙板的机械能变化量为
D. 游客和滑沙板克服阻力做的功为
【答案】A
【解析】
【详解】A.游客和滑沙板做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律可得
游客由静止开始匀加速下滑,满足
联立解得,故A正确;
B.游客沿坡面匀加速下滑的位移为
游客和滑沙板的重力势能减少量为,故B错误;
C.游客和滑沙板下滑过程中,机械能的变化量等于摩擦力做的功,已知摩擦力做功
代入,
解得
故游客和滑沙板的机械能变化量为,故C错误;
D.游客和滑沙板下滑过程中,因阻力做负功,故机械能减少;减少的机械能等于游客和滑沙板克服阻力做的功,即,故D错误。
故选A。
7. 如图所示,一炮弹从倾角为37°的山坡上的A点以初速度水平飞出,A点到坡底B的距离,地面BC水平。不计空气阻力,重力加速度,,,下列说法正确的是( )
A. 初速度越大,炮弹在空中运动的时间越长
B. 若,则炮弹一定落在山坡上
C. 若炮弹落到地面上,则v0越大,落地时速度方向与水平面的夹角越大
D. 若炮弹落到山坡上,则v0越大,落到山坡上时速度方向与山坡的夹角越大
【答案】B
【解析】
【详解】A.平抛运动竖直方向做自由落体运动,由可得
当炮弹落到地面BC上时,增大,不变,运动时间不变,A错误;
B.当炮弹刚好落到B点时,有,,,解得,B正确;
C.炮弹落到地面时,速度方向与水平面的夹角满足,一定,越大,夹角越小,C错误;
D.炮弹落到山坡上时,速度方向与水平方向夹角为 ,与山坡的夹角为,山坡的倾角为 ,有,,炮弹落到山坡上,位移夹角 相同,则 相同,故速度与山坡的夹角也相同,D错误。
故选B。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,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,有选错的得0分。
8. 下图是生活中常见的一些现象,其中描述正确的是( )
A. 甲图中,篮球在空中飞行,若不计空气阻力,则篮球的机械能守恒
B. 乙图中,弹丸在光滑的碗内虽做复杂的曲线运动,但机械能守恒
C. 丙图中,若火箭匀速升空,则机械能守恒,若火箭加速升空,则机械能不守恒
D. 丁图中,运动员从A点自由下落,经蹦床C反弹,若不计空气阻力,则整个过程中运动员的机械能守恒
【答案】AB
【解析】
【详解】机械能守恒的条件是:只有重力(或系统内弹力)做功,其他力不做功。
A.篮球飞行过程中,只有重力做功,机械能守恒,故A正确;
B.弹丸在光滑的碗内运动时,只有重力做功,机械能守恒,故B正确;
C.火箭匀速或加速上升,都有燃料的推力做功,机械能都不守恒,故C错误;
D.不计空气阻力时,从下落到反弹的过程中,运动员的机械能会和蹦床的弹性势能相互转化,蹦床弹力对运动员做功,因此运动员自身的机械能不守恒,只有运动员与蹦床组成的系统机械能才守恒,故D错误。
故选AB。
9. 铅球训练时,运动员从O点先后两次抛出相同铅球,第一次落至地面M点处,第二次落至地面N点处,两次运动过程中铅球能达到的最高点A、B的高度相同,忽略空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 两次铅球在空中运动的时间相等
B. 铅球经过最高点时的速度关系为
C. 两次推球过程中,手对铅球做的功相等
D. 铅球落地时,重力的瞬时功率满足
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.铅球在空中做斜抛运动,其竖直方向的分运动为竖直上抛运动,两次抛出的铅球能达到的最高点高度相同,且抛出点与落地点的高度也分别相同,故两次铅球在空中的竖直运动过程完全一致,运动时间相等,故A正确;
B.铅球在水平方向做匀速直线运动,两次铅球在空中的运动时间相等,由图可知第一次落点的水平位移小于第二次落点的水平位移,根据可知,水平分速度,铅球经过最高点时的速度即为其水平分速度,故,故B正确;
C.两次抛球的最高点相同,抛出点相同,故竖直分初速度大小相等,而水平分初速度,因此第一次的合初速度小于第二次的合初速度,根据动能定理,推球过程中手对铅球做的功
可得,故C错误;
D.铅球落地时,重力的瞬时功率,由于两次抛球最高点相同且落地点相同,落地时竖直分速度大小相等,故重力瞬时功率满足,故D正确。
故选ABD。
10. 如图所示,一倾角为θ的漏斗状转动装置中,表演者紧贴内壁随装置以恒定角速度ω做匀速圆周运动。已知表演者(可看成质点)旋转的半径为r,表演者与筒壁间的动摩擦因数为μ,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 表演者和C点的线速度之比为
B. 当表演者和内壁间摩擦力为零时,装置的角速度为
C. 装置转动的最大角速度为
D. 若装置转动的角速度增大,表演者受到的支持力和摩擦力都将增大
【答案】AC
【解析】
【详解】A.整个装置是同轴转动,角速度相等,则根据可知,表演者和C点的线速度之比为,故A正确;
B.当表演者和内壁间的摩擦力为零时,其重力 和支持力的合力提供向心力,沿着水平方向和竖直方向建立直角坐标系,则竖直方向根据平衡关系有
水平方向根据牛顿第二定律有
联立解得此时装置的角速度为,故B错误;
C.由分析可知,当表演者有上滑的趋势,且所受静摩擦力达到最大静摩擦力时,装置的角速度有最大值。此时对表演者进行受力分析,沿着水平方向和竖直方向建立直角坐标系,则竖直方向根据平衡关系有
水平方向根据牛顿第二定律有
又因为
联立解得装置转动的最大角速度为,故C正确;
D.若足够大,让装置从静止开始转动,表演者受到的支持力增大,摩擦力先减小后增大,故D错误。
故选AC。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某物理兴趣小组利用图甲装置(置于桌面边缘的水瓶侧壁开有可调节喷嘴)探究平抛运动的特点,操作步骤如下:
(1)实验前,需将喷嘴调整至________方向;
(2)打开喷嘴,水从喷嘴水平喷出后形成稳定的细水柱(水的落地点基本相同);
(3)测得喷嘴的高度为h,则水下落到地面的时间________(重力加速度为g);
(4)若以喷嘴口为原点,水平向右为x轴、竖直向下为y轴建立坐标系,描绘出水柱在空中的轨迹如图乙所示,测得轨迹上某点的坐标为(x,y),若该点满足(a为常数),则可说明平抛运动的轨迹为________;水柱离开喷嘴的初速度________(用题目所给的符号表示)。
【答案】 ①. 水平 ②. ③. 抛物线 ④.
【解析】
【详解】(1)[1] 由于平抛运动的初速度方向水平,因此实验前,需将喷嘴调整至水平方向;
(2)[2] 平抛运动竖直方向是自由落体运动,则根据可知,水下落到地面的时间为
(3)[3] 由于a 为常数,则结合数学知识可知,该方程表示抛物线,则可说明平抛运动的轨迹为抛物线;
(4)[4] 由于平抛运动竖直方向是自由落体运动,则有
解得
又因为平抛运动水平方向是匀速直线运动,则有
联立解得水柱离开喷嘴的初速度为
12. 1
(1)某学习小组利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验,下列操作正确的是________(填正确答案标号)。
(2)另一学习小组利用图乙所示的气垫导轨验证机械能守恒定律,主要实验步骤如下:
①将桌面上的气垫导轨调至水平;
②测出遮光条的宽度d;
③将滑块移至图示位置,测出遮光条到光电门的距离如图丙所示,则________cm。
④由静止释放滑块,读出遮光条通过光电门的遮光时间,遮光条通过光电门时的速度大小为________(用题中字母表示)。
⑤称出托盘和砝码的总质量为,滑块(含遮光条)的质量为,________(填“需要”或“不需要”)。
⑥已知当地重力加速度为g,从释放滑块到遮光条经过光电门的过程中,系统重力势能减少了________,遮光条经过光电门时,滑块、托盘和砝码的总动能为________。(均用题中字母表示)
⑦通过改变滑块的释放位置,测出多组、数据,利用实验数据绘制图像如图丁所示。若图丁中直线的斜率近似等于________(用题中字母表示),可认为该系统机械能守恒。
【答案】(1)B (2) ①. #### ②. ③. 不需要 ④. ⑤. ⑥.
【解析】
【小问1详解】
A.验证机械能守恒定律实验中,释放重物前,需要让重物靠近打点装置,以获得更多有效点,减小误差,故A错误;
BC.为了尽可能减小阻力带来的影响,不能用手托住重物,应用手握住纸带上端使重物保持静止,释放时让重物自由下落,故B正确,C错误。
故选B。
【小问2详解】
③[1]刻度尺分度值为,需估读到,由图丙可知遮光条到光电门的距离
④[2]遮光条宽度很小,用平均速度近似代替瞬时速度,因此遮光条通过光电门的速度
⑤[3]本实验验证的是托盘、砝码、滑块组成的系统机械能守恒,直接计算系统总重力势能变化和总动能变化,不需要将拉力近似为,因此不需要。
⑥[4]块在水平气垫导轨上运动,重力势能不变,只有托盘和砝码下落,因此系统重力势能减少量为
[5]滑块和托盘砝码速度大小均为
因此总动能
[6]若系统机械能守恒,则重力势能减少量等于动能增加量,即
整理得
可知若图中直线的斜率近似等于,可认为系统机械能守恒。
13. 我国嫦娥系列探测器成功登陆月球。已知月球的半径为R,引力常量为G,假设在月球表面上长度为L的轻绳一端固定在O点,另一端拴住质量为m的小球,给小球一初速度使其在竖直平面内做圆周运动,如图所示,借助力传感器测出小球运动至最高点A与最低点B时,轻绳拉力的差值为F,求:
(1)月球表面的重力加速度g;
(2)月球的质量M;
(3)月球的第一宇宙速度v。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
设小球在最高点A的线速度大小为,轻绳的拉力大小为,小球在最低点B的线速度大小为,轻绳的拉力大小为,分别对小球在最高点A和最低点B进行受力分析,根据牛顿第二定律有,
由题意可知
对小球从A点到B点的过程,列动能定理方程有
联立解得月球表面的重力加速度为
【小问2详解】
将质量为的物体放在月球表面,根据其重力等于万有引力有
解得月球的质量为
【小问3详解】
若一质量为的卫星贴近月球表面绕月球做匀速圆周运动,则根据万有引力提供向心力有
解得月球的第一宇宙速度为
14. 如图甲所示,水上飞人是热门水上竞技娱乐项目,设备依靠向下高速喷水获得反冲力,带动表演者腾空完成特技动作。已知水上飞人(人和装备)的总质量为,喷水产生的反冲作用力功率保持恒定,取竖直向上为正方向,水上飞人的速度v随时间t变化的图像如图乙所示,其中、、,不计空气阻力与管线拉力,重力加速度为,求:
(1)反冲作用力的功率;
(2)水上飞人在时刻的加速度大小;
(3)时间内水上飞人上升的高度。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
由图可知,水上飞人在时刻开始匀速上升,受力平衡,故受到水的作用力为
故反冲作用力的功率
【小问2详解】
已知喷水产生的反冲作用力功率保持恒定,则在时刻有
可知水上飞人受到的反冲作用力
根据牛顿第二定律可知,水上飞人在时刻的加速度大小满足
解得
【小问3详解】
在上升过程中,对水上飞人,由动能定理可得
代入数据,解得
15. 某科技小组设计了一套如图所示的实验装置,P为水平弹性发射器,AB为倾角的倾斜轨道,BC为水平轨道,为最低点略微错开的竖直圆轨道,为曲面轨道,各段轨道均平滑连接。一质量的滑块从弹性发射器P水平弹出,恰好从A点沿AB方向进入轨道。已知A、P两点间的高度,圆轨道的半径,BC段长度,滑块与AB、BC段间的动摩擦因数均为,其余轨道光滑,E点到地面的高度,重力加速度,,,滑块可视为质点,不计空气阻力。求:
(1)滑块被弹出的过程中弹射器P释放的弹性势能;
(2)若滑块恰好能通过竖直圆轨道的最高点D,求AB段的长度;
(3)若滑块第一次进入圆轨道后不脱轨且未冲出E点,求AB段的长度的取值范围。
【答案】(1)8J (2)5m
(3)或
【解析】
【小问1详解】
滑块从P点到A点做平抛运动,有,
滑块被弹出的过程中弹射器P释放的弹性势能
联立解得
【小问2详解】
若滑块刚好能通过D点,则有
滑块从P点到D点,由动能定理可得
联立解得
【小问3详解】
滑块在圆轨道内不脱轨分为两种情况:
①滑块上升的最大高度不超过圆心高度(不脱轨)
由动能定理
约束条件
解得
②滑块能完成完整的圆周运动(通过最高点D),且进入段后不冲出E点
从P到D过程动能定理
临界条件
从P到E段最高点过程动能定理
约束条件
联立解得
综上,AB段的长度满足
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物理
本试卷共15题。全卷满分100分。考试用时75分钟。
注意事项:
1.答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答:每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答:用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4.考试结束后,请将本试题卷和答题卡一并上交。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 2023年中美元首会晤,中方专车行驶过程中,车辆沿图中虚线做匀速率曲线运动,车辆经过 点时,其所受合力 与瞬时速度的方向关系示意图可能正确的是( )
A. B.
C. D.
2. 2026年5月15日,我国在东风商业航天创新试验区用力箭一号遥十三火箭,成功将卫星发射升空。该卫星绕地球做匀速圆周运动,轨道高度约为500km,已知地球同步卫星距离地球表面的高度约为35786km,下列说法正确的是( )
A. 该卫星的运行速度大于地球的第一宇宙速度
B. 该卫星的向心加速度小于地球表面的重力加速度
C. 该卫星的运行周期大于地球同步卫星的运行周期
D. 卫星入轨后,发动机持续做功才能维持圆周运动
3. 某航模兴趣小组的同学在练江水域进行遥控小船渡河实验。已知练江水自西向东匀速流动,小船相对静水的速度大小保持不变,船头朝向固定。关于小船渡河过程,下列说法正确的是(注:图中实线为河岸,为水流速度,为船的静水速度)( )
A. 图甲中,小船的船头垂直河岸,可在正对岸码头靠岸
B. 图乙中,小船的船头垂直河岸,渡河时间最短,且一定满足
C. 图丙中,小船的船头朝向上游,且,可使渡河位移最短
D. 图丁中,小船的实际航线可能如图中曲线所示
4. 广东某山区水电站利用当地的水力资源发电,实测河水流量为12m3/s,上下游水位落差为90m,水力发电效率为75%。已知河水从水电站流出的速率与流入的速率近似相同,水的密度,重力加速度。则该水电站的实际发电功率约为( )
A. B. C. D.
5. 如图所示为小朋友在公园荡秋千的场景,最大摆角为,小朋友与秋千座椅的总质量为m,重力加速度为g,忽略空气阻力与绳的质量,下列说法正确的是( )
A. 小朋友从最高点摆到最低点的过程中,受到重力、拉力和向心力
B. 小朋友在最高点时受力平衡
C. 小朋友从最高点摆到最低点的过程中,绳子的拉力做正功
D. 小朋友经过最低点时,单根绳子的拉力大小为
6. 滑沙是颇具特色的沙漠户外休闲运动,一名游客乘滑沙板从倾斜沙坡顶端由静止开始沿坡面匀加速下滑,经时间抵达坡底,抵达时速度为。已知沙坡坡面倾角为,游客和滑沙板的总质量为 ,重力加速度为 ,则游客从沙坡顶端滑到坡底的过程中,下列说法正确的是( )
A. 滑沙板与沙面间的动摩擦因数为
B. 游客和滑沙板的重力势能减少了
C. 游客和滑沙板的机械能变化量为
D. 游客和滑沙板克服阻力做的功为
7. 如图所示,一炮弹从倾角为37°的山坡上的A点以初速度水平飞出,A点到坡底B的距离,地面BC水平。不计空气阻力,重力加速度,,,下列说法正确的是( )
A. 初速度越大,炮弹在空中运动的时间越长
B. 若,则炮弹一定落在山坡上
C. 若炮弹落到地面上,则v0越大,落地时速度方向与水平面的夹角越大
D. 若炮弹落到山坡上,则v0越大,落到山坡上时速度方向与山坡的夹角越大
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,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,有选错的得0分。
8. 下图是生活中常见的一些现象,其中描述正确的是( )
A. 甲图中,篮球在空中飞行,若不计空气阻力,则篮球的机械能守恒
B. 乙图中,弹丸在光滑的碗内虽做复杂的曲线运动,但机械能守恒
C. 丙图中,若火箭匀速升空,则机械能守恒,若火箭加速升空,则机械能不守恒
D. 丁图中,运动员从A点自由下落,经蹦床C反弹,若不计空气阻力,则整个过程中运动员的机械能守恒
9. 铅球训练时,运动员从O点先后两次抛出相同铅球,第一次落至地面M点处,第二次落至地面N点处,两次运动过程中铅球能达到的最高点A、B的高度相同,忽略空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 两次铅球在空中运动的时间相等
B. 铅球经过最高点时的速度关系为
C. 两次推球过程中,手对铅球做的功相等
D. 铅球落地时,重力的瞬时功率满足
10. 如图所示,一倾角为θ的漏斗状转动装置中,表演者紧贴内壁随装置以恒定角速度ω做匀速圆周运动。已知表演者(可看成质点)旋转的半径为r,表演者与筒壁间的动摩擦因数为μ,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 表演者和C点的线速度之比为
B. 当表演者和内壁间摩擦力为零时,装置的角速度为
C. 装置转动的最大角速度为
D. 若装置转动的角速度增大,表演者受到的支持力和摩擦力都将增大
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某物理兴趣小组利用图甲装置(置于桌面边缘的水瓶侧壁开有可调节喷嘴)探究平抛运动的特点,操作步骤如下:
(1)实验前,需将喷嘴调整至________方向;
(2)打开喷嘴,水从喷嘴水平喷出后形成稳定的细水柱(水的落地点基本相同);
(3)测得喷嘴的高度为h,则水下落到地面的时间________(重力加速度为g);
(4)若以喷嘴口为原点,水平向右为x轴、竖直向下为y轴建立坐标系,描绘出水柱在空中的轨迹如图乙所示,测得轨迹上某点的坐标为(x,y),若该点满足(a为常数),则可说明平抛运动的轨迹为________;水柱离开喷嘴的初速度________(用题目所给的符号表示)。
12. 1
(1)某学习小组利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验,下列操作正确的是________(填正确答案标号)。
(2)另一学习小组利用图乙所示的气垫导轨验证机械能守恒定律,主要实验步骤如下:
①将桌面上的气垫导轨调至水平;
②测出遮光条的宽度d;
③将滑块移至图示位置,测出遮光条到光电门的距离如图丙所示,则________cm。
④由静止释放滑块,读出遮光条通过光电门的遮光时间,遮光条通过光电门时的速度大小为________(用题中字母表示)。
⑤称出托盘和砝码的总质量为,滑块(含遮光条)的质量为,________(填“需要”或“不需要”)。
⑥已知当地重力加速度为g,从释放滑块到遮光条经过光电门的过程中,系统重力势能减少了________,遮光条经过光电门时,滑块、托盘和砝码的总动能为________。(均用题中字母表示)
⑦通过改变滑块的释放位置,测出多组、数据,利用实验数据绘制图像如图丁所示。若图丁中直线的斜率近似等于________(用题中字母表示),可认为该系统机械能守恒。
13. 我国嫦娥系列探测器成功登陆月球。已知月球的半径为R,引力常量为G,假设在月球表面上长度为L的轻绳一端固定在O点,另一端拴住质量为m的小球,给小球一初速度使其在竖直平面内做圆周运动,如图所示,借助力传感器测出小球运动至最高点A与最低点B时,轻绳拉力的差值为F,求:
(1)月球表面的重力加速度g;
(2)月球的质量M;
(3)月球的第一宇宙速度v。
14. 如图甲所示,水上飞人是热门水上竞技娱乐项目,设备依靠向下高速喷水获得反冲力,带动表演者腾空完成特技动作。已知水上飞人(人和装备)的总质量为,喷水产生的反冲作用力功率保持恒定,取竖直向上为正方向,水上飞人的速度v随时间t变化的图像如图乙所示,其中、、,不计空气阻力与管线拉力,重力加速度为,求:
(1)反冲作用力的功率;
(2)水上飞人在时刻的加速度大小;
(3)时间内水上飞人上升的高度 。
15. 某科技小组设计了一套如图所示的实验装置,P为水平弹性发射器,AB为倾角的倾斜轨道,BC为水平轨道,为最低点略微错开的竖直圆轨道,为曲面轨道,各段轨道均平滑连接。一质量的滑块从弹性发射器P水平弹出,恰好从A点沿AB方向进入轨道。已知A、P两点间的高度,圆轨道的半径,BC段长度,滑块与AB、BC段间的动摩擦因数均为,其余轨道光滑,E点到地面的高度,重力加速度,,,滑块可视为质点,不计空气阻力。求:
(1)滑块被弹出的过程中弹射器P释放的弹性势能;
(2)若滑块恰好能通过竖直圆轨道的最高点D,求AB段的长度;
(3)若滑块第一次进入圆轨道后不脱轨且未冲出E点,求AB段的长度的取值范围。
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