内容正文:
2027届高二年级物理限时训练
一、单项选择题(共7小题,每小题4分,共28分)
1. 某同学在乘坐高铁列车时,利用手机软件记录了列车沿平直轨道运动的速度v随时间t的变化关系如图所示,下列能大致反映列车位移x随时间变化规律的图像是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由速度v随时间t的变化图像可知,列车先匀加速,再匀速,根据及可知,位移x随时间的变化图像先是开口向上的抛物线,然后是斜率不变的直线。
故选A。
2. 抖空竹是具有河南地方特色的文体娱乐活动,在民间深受欢迎。如图,一位老者在抖空竹时,从某一点将空竹竖直向上抛起,经过时间t后,在同一位置将空竹接住。不计空气阻力,重力加速度为g,取竖直向上为正方向,空竹从抛出到再被接住的过程中,下列说法正确的是( )
A. 空竹上升的最大距离为 B. 空竹抛出时的速度大小为
C. 空竹速度的变化量为gt D. 空竹的平均速率为
【答案】B
【解析】
【详解】AB.根据竖直上抛运动的对称性,上抛时间和下落时间相同,则上抛时间为
所以上升的最大距离
抛出时的速度大小为,故A错误,B正确;
C.空竹速度的变化量为,故C错误;
D.空竹的平均速率为,故D错误。
故选B。
3. 图为青少年足球比赛的精彩瞬间。有关足球运动中的一些物理知识,下列说法正确的是( )
A. 球静止在水平地面上时,受到的重力与支持力是一对作用力与反作用力
B. 球被踢中时,脚对球的作用力与球对脚的作用力大小相等
C. 球撞击地面时,球对地面的压力是因为地面发生形变而产生的
D. 球在地面上减速运动时,惯性不断减小
【答案】B
【解析】
【详解】A.球静止在水平地面时,重力和支持力都作用在球上,是一对平衡力,A错误;
B.脚对球的作用力与球对脚的作用力是一对作用力与反作用力,根据牛顿第三定律,二者大小一定相等,B正确;
C.弹力是施力物体发生弹性形变对受力物体产生的力,球对地面的压力,施力物体是足球,因此压力是足球发生形变产生的,C错误;
D.惯性大小只和物体质量有关,球减速运动时质量不变,惯性大小不变,D错误。
故选 B。
4. 如图所示,斜面小车M静止在光滑水平面上,一边紧贴墙壁.若再在斜面上加一物体m,且M、m相对静止,此时小车受力个数为( )
A. 3 B. 4 C. 5 D. 6
【答案】B
【解析】
【详解】M、m相对静止,对整体分析知,整体受总重力和地面给的支持力,处于静止状态;对物体m受力分析,则m受到重力、支持力和静摩擦力;最后对M受力分析,受重力、m对它的垂直向下的压力和沿斜面向下的静摩擦力,同时地面对M有向上的支持力,因墙壁对小车不会有力的作用;则M共受到4个力.故B项正确,ACD三项错误.
5. 如图甲所示,一架直梯斜靠光滑的竖直墙壁上,直梯下端放在粗糙的水平地面上。一位工人站上直梯,从侧面观察时,可画成如图乙所示的图形。工人和直梯始终处于静止状态,下列说法中正确的是( )
A. 工人越重,直梯所受合力越大
B. 墙壁对直梯的弹力方向垂直于直梯所在平面并且指向斜上方
C. 地面对梯子的作用力不沿竖直方向
D. 地面对直梯的摩擦力大于墙壁对直梯的弹力
【答案】C
【解析】
【详解】A.依题意,直梯处于静止状态,受力平衡,工人的轻重与否,不影响直梯的状态,其合力始终为零,故A错误;
B.墙壁对直梯的弹力方向垂直于墙面水平向右,故B错误;
CD.根据受力平衡可知,地面对直梯的摩擦力与墙壁对直梯的弹力等大反向,即地面对梯子的摩擦力方向水平向左,地面对梯子的支持力方向竖直向上,则地面对梯子的作用力方向斜向上偏左,故C正确;D错误。
故选C。
6. 一种倾斜放置的装取台球的圆筒如图所示。每个台球的质量均为m、半径均为R,圆筒直径略大于台球的直径,圆筒底部有一劲度系数为k的轻质弹簧。当将圆筒口处的台球缓慢取走后,又会冒出一个台球,刚好到达被取走台球的位置。忽略台球与圆筒壁间的摩擦力,重力加速度为g,则圆筒与水平面之间的夹角应满足( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由题意分析可知
代入可得
解得
故选A。
7. 某同学搭建了一个甲烷分子球棍模型,并将其静置在光滑水平桌面上,如图所示。质量均为m的四个相同小球a,b,c,d通过轻杆连接在小球O周围,形成正四面体结构。已知小球O质量为M,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 轻杆1对小球d的作用力大小为Mg
B. 桌面对小球a的弹力大小为
C. 轻杆2对小球b的作用力大小为
D. 小球O受到四根轻杆的合力大小等于
【答案】C
【解析】
【详解】A.对小球d,根据平衡条件可得轻杆1对小球d的作用力大小为,故A错误;
B.对整体,根据平衡条件可得
所以,故B错误;
C.对小球b,根据平衡条件可得
所以轻杆2对小球b的作用力大小为,故C正确;
D.对小球O,根据平衡条件可得
即小球O受到四根轻杆的合力大小等于Mg,故D错误。
故选C。
二、多项选择题(共3小题,每小题6分,共18分,少选但正确得3分,有错选0分)
8. 如图所示模型,设航母表面为一平面,阻拦索两端固定,并始终与航母平面平行,舰载机从正中央钩住阻拦索,实现减速。阻拦索为弹性装置,刚刚接触阻拦索就处于绷紧状态,下列说法正确的是( )
A. 舰载机钩住阻拦索继续向前运动的过程中,阻拦索对舰载机的弹力在变大
B. 舰载机钩住阻拦索继续向前运动的过程中,舰载机所受摩擦力一直在变大
C. 当阻拦索被拉至夹角为60°时,设阻拦索的张力为F,则阻拦索对舰载机的拉力大小为
D. 当阻拦索被拉至夹角为120°时,设阻拦索的张力为F,则阻拦索对舰载机的拉力大小为F
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.舰载机钩住阻拦索继续向前运动的过程中,阻拦索的形变量逐渐增大,其张力不断变大;同时两侧阻拦索的夹角不断减小,根据力的合成规律可知,阻拦索对舰载机的弹力在变大,故A正确;
B.在忽略舰载机升力变化的情况下,舰载机对航母甲板的压力不变,接触面的动摩擦因数不变,则舰载机所受滑动摩擦力大小不变,故B错误;
C.当阻拦索被拉至夹角为60°时,设阻拦索的张力为,根据力的平行四边形定则,阻拦索对舰载机的拉力大小为,故C正确;
D.当阻拦索被拉至夹角为120°时,设阻拦索的张力为,根据力的平行四边形定则,阻拦索对舰载机的拉力大小为,故D正确。
故选ACD。
9. 如图所示,小李同学将厚纸板铺在水平桌面上,纸板的一部分伸出桌边,在纸板上放一本书,厚纸板、书受到的重力大小分别为G、5G。现用水平拉力F将纸板从书底下向右抽出(书未从桌面滑落),已知所有接触面间的动摩擦因数均为μ,则在纸板从书底下被抽出的过程中( )
A. 纸板对书的摩擦力方向向右
B. 纸板对桌面的摩擦力大小为5μG
C. 纸板受到的两个摩擦力的合力大小为11μG
D. 纸板被抽出的速度越大,书与纸板间的摩擦力越大
【答案】AC
【解析】
【详解】A.书相对于纸板向左运动,则纸板对书的摩擦力方向向右,故A正确;
B.纸板对桌面的摩擦力为滑动摩擦力,大小为
f1 = μFN = μ(5G+G) = 6μG
故B错误;
C.纸板上下表面均受到向左的滑动摩擦力,摩擦力的合力大小
f = f1+f2 = 6μG+5μG = 11μG
故C正确;
D.根据题意可知,滑动摩擦力与接触面的粗糙程度和正压力有关,瞬间拉力F越大,白纸运动得越快,但白纸受到的正压力和接触面的粗糙程度不变,所以摩擦力不变,故D错误。
故选AC。
10. 如图所示,在水平地面上放置着一半圆柱状物体A,上表面光滑,与地面接触的下表面粗糙。在光滑竖直墙壁与柱体之间放置一质量为m的球体B,系统初始时处于静止状态。施加外力使半圆柱体A缓慢向左移动少许,撤掉外力后系统仍静止。最终静止状态与初始状态相比,下列说法正确的是( )
A. 半圆柱体A对球体B的弹力变大 B. 墙壁对球体B的弹力变小
C. 地面对半圆柱体A的支持力不变 D. 地面对半圆柱体A的摩擦力不变
【答案】BC
【解析】
【详解】对球B受力分析,球B受重力mg、墙壁水平弹力、半圆柱体A的弹力,由于A的上表面光滑,弹力垂直于接触面,方向沿接触点与A的曲率中心O的连线,并指向球心C。设与竖直方向夹角为,由平衡条件:竖直方向,
A缓慢向左移动,球B被挤压沿竖直墙壁向上滑动。A的曲率中心O随A水平左移,但竖直位置不变;球心C的横坐标不变,纵坐标升高。因此,O与C的水平距离减小,O与C的竖直距离增大
故减小,即减小。
A.半圆柱物体A对球体B的弹力,减小,增大,故减小,故A错误;
B.,减小,故减小,故B正确;
C.对A和B整体,竖直方向只受重力和地面支持力,支持力等于总重力,与无关,故不变,故C正确;
D.对A,水平方向静摩擦力,随减小而减小,故D错误。
故选BC。
三、实验题(共2小题,共16分)
11. 某实验小组用如图1所示装置进行验证力的平行四边形定则的实验,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳。
(1)某次实验中两弹簧测力计拉力及两个拉力的合力F的示意图如图2所示,为一个弹簧测力计拉橡皮筋时的拉力。如果没有操作失误则图2中的F与两方中,方向一定沿AO方向的是________。
(2)关于实验操作,下列步骤中必要的是________。
A.实验前要将两只弹簧测力计竖直互钩对拉,检查两弹簧测力计读数是否相同
B.实验时橡皮筋要沿同一方向拉伸相同长度,并测出橡皮筋的伸长量
C.两分力的夹角应取90°较好,便于之后运算中采用勾股定理以验证平行四边形定则
D.拉力方向应与木板平面平行,且两个分力的值要适当大些
(3)同学接着进行了如图3所示的实验,一竖直木板上固定白纸,白纸上附有角度刻度线,弹簧测力计a和b连接细线系于O点,其下端用细线挂一重物Q,使结点O静止在角度刻度线的圆心位置。分别读出弹簧测力计a和b的示数,并在白纸上记录拉线的方向。则图中弹簧测力计a的示数为________N;接下来该同学将弹簧测力计a绕O点顺时针缓慢转动,弹簧测力计b始终保持水平向左的方向拉细线,且保持结点O的位置不变,直到弹簧测力计a方向转动到30°刻度处,此过程中弹簧测力计b的示数将________(填“变大”、“不变”、“变小”)。
【答案】 ①. ②. D ③. 5.80 ④. 变大
【解析】
【详解】(1)[1]用一根弹簧秤拉皮筋时,拉力的方向与橡皮筋的方向在同一条直线上,即F与两个力中,方向一定沿AO方向的是。
(2)[2]A.弹簧测力计使用前应该校零,即将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉,选择两个读数相同的测力计,竖直互拉会有重力的影响,故A错误;
B.实验时橡皮筋要沿同一方向拉伸相同长度,不需要测出橡皮筋的伸长量,故B错误;
C.两个分力夹角不宜过大,也不宜过小,不一定非要是90°,也不用勾股定理求解合力以验证平行四边形定则,故C错误;
D.本实验是通过在白纸上作力的图示来验证平行四边形定则,为了减小实验误差,弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行,否则,作出的是拉力在纸面上的分力,误差较大,为了减小作图时画线的误差,弹簧秤的拉力应适当大一些,故D正确;
故选D。
(3)[3]弹簧测力计a的分度值为0.1N,需要估读到0.01N,所以示数为5.80N;
[4]由题意,弹簧测力计a、b对O的拉力合力的大小等于Q的重力,根据平行四边形定则,故当弹簧测力计a方向转动到30°刻度处的过程中,弹簧测力计b示数变大。
12. 某探究小组的同学分组做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验。
(1)一组同学实验时,将弹簧的上端固定在竖直放置的铁架台上,在弹簧的旁边沿弹簧长度方向竖直固定一刻度尺,弹簧上端与刻度尺的0刻度线对齐。在弹簧下端挂上一个小钢球,指针在刻度尺上指示的刻度如图甲所示,此时弹簧的长度x=____________m。
(2)二组同学实验时,实验装置如图乙所示。将刻度尺和弹簧左端固定在水平实验台上,刻度尺0刻度与弹簧左端竖直对齐,弹簧右端与细绳相连,细绳跨过实验台右侧固定的光滑定滑轮悬挂钩码。依次将n个完全相同的钩码逐个挂在绳子的下端,待钩码静止时,在刻度尺上分别读出每次相应的弹簧的总长度L。实验过程中弹簧始终处于弹性限度内。根据记录的数据,利用坐标纸作出弹簧的总长度L与悬挂钩码个数n的图像(L-n图像)如图丙所示,则弹簧劲度系数为____________N/m;弹簧原长为____________cm(结果均保留小数点后1位小数);二组同学与一组同学相比较,把弹簧水平放置与悬挂放置的优点是____________。(已知单个钩码的质量m=20 g,取重力加速度g=10 m/s2)
【答案】(1)
(2) ①. (近似值均可) ②. (近似值均可) ③. 消除了弹簧自身重力对实验的影响
【解析】
【分析】
【小问1详解】
由图甲所示刻度尺可知,其分度值为1cm,弹簧的长度。
【小问2详解】
[1]由图示图像可知,弹簧的劲度系数
[2]直线与L轴交点即为弹簧原长,由图示图像可知,
则原长
[3]水平放置消除了弹簧自身重力对实验的影响。
【点睛】
四、解答题(共3小题,共38分)
13. 某型号的舰载机质量为M=2×104kg,在航空母舰的平直跑道上加速时,舰载机发动机产生的最大推力为F=1×105N,所受到的阻力大小恒为f=1×104N,方向与运动方向相反。已知平直跑道L=100m,舰载机所需的最小起飞速度为v1=50m/s。
(1)若航母不动,舰载机从静止开始启动,则其到达跑道末端的最大速度v2为多大?
(2)航母上一般安装有弹射系统,其中一种为蒸汽弹射器,如图所示,其作用相当于给舰载机一个沿运动方向上的推力。若航母以速度v3=10m/s航行,假定蒸汽弹射器和舰载机上的发动机在100m加速全过程中都施以恒力,则蒸汽弹射器至少需要提供多大的力F1来帮助舰载机起飞?
【答案】(1)30m/s;(2)1.5×105N
【解析】
【详解】(1)对舰载机,根据牛顿第二定律可得
F-f=Ma
解得
a=4.5m/s2
根据速度—位移公式可得
=2aL
解得
v2=30m/s
(2)设舰载机的加速度为a′,则有
=2a′L
解得
a′=12m/s2
对舰载机受力分析,根据牛顿第二定律可得
F1+F-f=Ma′
解得
F1=1.5×105N
14. 如图所示,质量为的物体甲通过3段轻绳悬挂,3段轻绳的结点为,轻绳水平且端与站在水平面上的质量为的人相连,轻绳与竖直方向的夹角,物体甲及人均处于静止状态。求:(已知,,取。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
(1)轻绳的弹力大小和轻绳的弹力大小;
(2)人受到的摩擦力;
(3)若人的质量,人与水平面之间的动摩擦因数为,则欲使人在水平面上不滑动,物体甲的质量最大不能超过多少。
【答案】(1),
(2),方向水平向左
(3)
【解析】
【小问1详解】
以结点O为研究对象,O点受三个力:物体甲通过轻绳竖直向下的拉力;轻绳OA的拉力方向沿OA斜向上,与竖直方向夹角;轻绳OB的拉力,方向水平向右
结点O静止,合力为零。水平方向;竖直方向
代入数据解得,
【小问2详解】
人水平方向受轻绳OB的拉力和地面静摩擦力,人静止,水平方向合力为零
方向与方向相反,水平向左。
【小问3详解】
人恰好不滑动时,静摩擦力达到最大静摩擦力
由,令
解得
15. 如图所示,长为的直杆AB沿竖直方向,直杆下侧的C点有一可视为质点的小球,小球到直杆下端的距离为,小球距离地面足够高。假设在下列运动过程中小球和直杆不会发生碰撞,忽略空气阻力,重力加速度。求:
(1)若小球不动,直杆由静止释放,直杆通过小球的时间;
(2)若直杆不动,小球以初速度竖直向上抛出,小球向上运动通过直杆的时间;
(3)若直杆自由释放的同时,小球以初速度竖直向上抛出,欲使小球在竖直下落过程中(到达C点及C点之前)与直杆的下端相遇,则满足的条件。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
若小球不动,直杆由静止释放后,设经时间直杆的下端B刚好运动到小球所在的位置,则有
解得
设经时间直杆的上端A刚好运动到小球所在的位置,则有
解得
直杆通过小球的时间为
解得
【小问2详解】
若直杆不动,小球做竖直上抛运动,设小球刚好运动到B端的时间为,则有
设小球刚好运动到A端的时间为,则有
小球通过直杆的时间为
代入数据解得
【小问3详解】
若直杆自由释放的同时,小球以初速度竖直向上抛出,设经时间二者相遇,对小球有
对直杆有
小球与直杆的下端相遇时,有
整理得
小球上升到最高点的时间为
小球从抛出到回到抛出点的时间为
欲使小球在下落过程中与直杆的下端相遇,则应有
联立解得
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2027届高二年级物理限时训练
一、单项选择题(共7小题,每小题4分,共28分)
1. 某同学在乘坐高铁列车时,利用手机软件记录了列车沿平直轨道运动的速度v随时间t的变化关系如图所示,下列能大致反映列车位移x随时间变化规律的图像是( )
A. B.
C. D.
2. 抖空竹是具有河南地方特色的文体娱乐活动,在民间深受欢迎。如图,一位老者在抖空竹时,从某一点将空竹竖直向上抛起,经过时间t后,在同一位置将空竹接住。不计空气阻力,重力加速度为g,取竖直向上为正方向,空竹从抛出到再被接住的过程中,下列说法正确的是( )
A. 空竹上升的最大距离为 B. 空竹抛出时的速度大小为
C. 空竹速度的变化量为gt D. 空竹的平均速率为
3. 图为青少年足球比赛的精彩瞬间。有关足球运动中的一些物理知识,下列说法正确的是( )
A. 球静止在水平地面上时,受到的重力与支持力是一对作用力与反作用力
B. 球被踢中时,脚对球的作用力与球对脚的作用力大小相等
C. 球撞击地面时,球对地面的压力是因为地面发生形变而产生的
D. 球在地面上减速运动时,惯性不断减小
4. 如图所示,斜面小车M静止在光滑水平面上,一边紧贴墙壁.若再在斜面上加一物体m,且M、m相对静止,此时小车受力个数为( )
A. 3 B. 4 C. 5 D. 6
5. 如图甲所示,一架直梯斜靠光滑的竖直墙壁上,直梯下端放在粗糙的水平地面上。一位工人站上直梯,从侧面观察时,可画成如图乙所示的图形。工人和直梯始终处于静止状态,下列说法中正确的是( )
A. 工人越重,直梯所受合力越大
B. 墙壁对直梯的弹力方向垂直于直梯所在平面并且指向斜上方
C. 地面对梯子的作用力不沿竖直方向
D. 地面对直梯的摩擦力大于墙壁对直梯的弹力
6. 一种倾斜放置的装取台球的圆筒如图所示。每个台球的质量均为m、半径均为R,圆筒直径略大于台球的直径,圆筒底部有一劲度系数为k的轻质弹簧。当将圆筒口处的台球缓慢取走后,又会冒出一个台球,刚好到达被取走台球的位置。忽略台球与圆筒壁间的摩擦力,重力加速度为g,则圆筒与水平面之间的夹角应满足( )
A. B. C. D.
7. 某同学搭建了一个甲烷分子球棍模型,并将其静置在光滑水平桌面上,如图所示。质量均为m的四个相同小球a,b,c,d通过轻杆连接在小球O周围,形成正四面体结构。已知小球O质量为M,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 轻杆1对小球d的作用力大小为Mg
B. 桌面对小球a的弹力大小为
C. 轻杆2对小球b的作用力大小为
D. 小球O受到四根轻杆的合力大小等于
二、多项选择题(共3小题,每小题6分,共18分,少选但正确得3分,有错选0分)
8. 如图所示模型,设航母表面为一平面,阻拦索两端固定,并始终与航母平面平行,舰载机从正中央钩住阻拦索,实现减速。阻拦索为弹性装置,刚刚接触阻拦索就处于绷紧状态,下列说法正确的是( )
A. 舰载机钩住阻拦索继续向前运动的过程中,阻拦索对舰载机的弹力在变大
B. 舰载机钩住阻拦索继续向前运动的过程中,舰载机所受摩擦力一直在变大
C. 当阻拦索被拉至夹角为60°时,设阻拦索的张力为F,则阻拦索对舰载机的拉力大小为
D. 当阻拦索被拉至夹角为120°时,设阻拦索的张力为F,则阻拦索对舰载机的拉力大小为F
9. 如图所示,小李同学将厚纸板铺在水平桌面上,纸板的一部分伸出桌边,在纸板上放一本书,厚纸板、书受到的重力大小分别为G、5G。现用水平拉力F将纸板从书底下向右抽出(书未从桌面滑落),已知所有接触面间的动摩擦因数均为μ,则在纸板从书底下被抽出的过程中( )
A. 纸板对书的摩擦力方向向右
B. 纸板对桌面的摩擦力大小为5μG
C. 纸板受到的两个摩擦力的合力大小为11μG
D. 纸板被抽出的速度越大,书与纸板间的摩擦力越大
10. 如图所示,在水平地面上放置着一半圆柱状物体A,上表面光滑,与地面接触的下表面粗糙。在光滑竖直墙壁与柱体之间放置一质量为m的球体B,系统初始时处于静止状态。施加外力使半圆柱体A缓慢向左移动少许,撤掉外力后系统仍静止。最终静止状态与初始状态相比,下列说法正确的是( )
A. 半圆柱体A对球体B的弹力变大 B. 墙壁对球体B的弹力变小
C. 地面对半圆柱体A的支持力不变 D. 地面对半圆柱体A的摩擦力不变
三、实验题(共2小题,共16分)
11. 某实验小组用如图1所示装置进行验证力的平行四边形定则的实验,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳。
(1)某次实验中两弹簧测力计拉力及两个拉力的合力F的示意图如图2所示,为一个弹簧测力计拉橡皮筋时的拉力。如果没有操作失误则图2中的F与两方中,方向一定沿AO方向的是________。
(2)关于实验操作,下列步骤中必要的是________。
A.实验前要将两只弹簧测力计竖直互钩对拉,检查两弹簧测力计读数是否相同
B.实验时橡皮筋要沿同一方向拉伸相同长度,并测出橡皮筋的伸长量
C.两分力的夹角应取90°较好,便于之后运算中采用勾股定理以验证平行四边形定则
D.拉力方向应与木板平面平行,且两个分力的值要适当大些
(3)同学接着进行了如图3所示的实验,一竖直木板上固定白纸,白纸上附有角度刻度线,弹簧测力计a和b连接细线系于O点,其下端用细线挂一重物Q,使结点O静止在角度刻度线的圆心位置。分别读出弹簧测力计a和b的示数,并在白纸上记录拉线的方向。则图中弹簧测力计a的示数为________N;接下来该同学将弹簧测力计a绕O点顺时针缓慢转动,弹簧测力计b始终保持水平向左的方向拉细线,且保持结点O的位置不变,直到弹簧测力计a方向转动到30°刻度处,此过程中弹簧测力计b的示数将________(填“变大”、“不变”、“变小”)。
12. 某探究小组的同学分组做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验。
(1)一组同学实验时,将弹簧的上端固定在竖直放置的铁架台上,在弹簧的旁边沿弹簧长度方向竖直固定一刻度尺,弹簧上端与刻度尺的0刻度线对齐。在弹簧下端挂上一个小钢球,指针在刻度尺上指示的刻度如图甲所示,此时弹簧的长度x=____________m。
(2)二组同学实验时,实验装置如图乙所示。将刻度尺和弹簧左端固定在水平实验台上,刻度尺0刻度与弹簧左端竖直对齐,弹簧右端与细绳相连,细绳跨过实验台右侧固定的光滑定滑轮悬挂钩码。依次将n个完全相同的钩码逐个挂在绳子的下端,待钩码静止时,在刻度尺上分别读出每次相应的弹簧的总长度L。实验过程中弹簧始终处于弹性限度内。根据记录的数据,利用坐标纸作出弹簧的总长度L与悬挂钩码个数n的图像(L-n图像)如图丙所示,则弹簧劲度系数为____________N/m;弹簧原长为____________cm(结果均保留小数点后1位小数);二组同学与一组同学相比较,把弹簧水平放置与悬挂放置的优点是____________。(已知单个钩码的质量m=20 g,取重力加速度g=10 m/s2)
四、解答题(共3小题,共38分)
13. 某型号的舰载机质量为M=2×104kg,在航空母舰的平直跑道上加速时,舰载机发动机产生的最大推力为F=1×105N,所受到的阻力大小恒为f=1×104N,方向与运动方向相反。已知平直跑道L=100m,舰载机所需的最小起飞速度为v1=50m/s。
(1)若航母不动,舰载机从静止开始启动,则其到达跑道末端的最大速度v2为多大?
(2)航母上一般安装有弹射系统,其中一种为蒸汽弹射器,如图所示,其作用相当于给舰载机一个沿运动方向上的推力。若航母以速度v3=10m/s航行,假定蒸汽弹射器和舰载机上的发动机在100m加速全过程中都施以恒力,则蒸汽弹射器至少需要提供多大的力F1来帮助舰载机起飞?
14. 如图所示,质量为的物体甲通过3段轻绳悬挂,3段轻绳的结点为,轻绳水平且端与站在水平面上的质量为的人相连,轻绳与竖直方向的夹角,物体甲及人均处于静止状态。求:(已知,,取。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
(1)轻绳的弹力大小和轻绳的弹力大小;
(2)人受到的摩擦力;
(3)若人的质量,人与水平面之间的动摩擦因数为,则欲使人在水平面上不滑动,物体甲的质量最大不能超过多少。
15. 如图所示,长为的直杆AB沿竖直方向,直杆下侧的C点有一可视为质点的小球,小球到直杆下端的距离为,小球距离地面足够高。假设在下列运动过程中小球和直杆不会发生碰撞,忽略空气阻力,重力加速度。求:
(1)若小球不动,直杆由静止释放,直杆通过小球的时间;
(2)若直杆不动,小球以初速度竖直向上抛出,小球向上运动通过直杆的时间;
(3)若直杆自由释放的同时,小球以初速度竖直向上抛出,欲使小球在竖直下落过程中(到达C点及C点之前)与直杆的下端相遇,则满足的条件。
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