内容正文:
2025-2026年度高三年级上学期考试
物理试题
本试卷满分100分,考试时间75分钟。
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 如图所示,质量相等的两个小球在同一水平线AB上。当一个小球从A点被水平抛出的同时,另一个小球从B点开始自由下落(空气阻力忽略不计),曲线AC和直线BD为两小球的运动轨迹,两轨迹相交于O点。下列说法正确的是( )
A. 从两小球开始下落到相遇于O点的过程中,两小球速度的变化量相等
B. 两小球运动到O点时的速度大小可能相等
C. 两小球运动到O点时重力做功的瞬时功率不相等
D. 两小球运动到O点时的竖直分速度大小不相等
【答案】A
【解析】
【详解】A.从两小球开始下落到相遇于O点的过程中,竖直方向根据
可知两球下落时间相等,根据可知,两小球速度的变化量相等,故A正确;
BD.两小球运动到O点时,根据可知,两小球竖直方向的分速度大小相等,但平抛运动的小球具有一定的水平分速度,所以两小球运动到O点时的速度大小不相等,故BD错误;
C.两小球运动到O点时,根据,由于两小球的质量相等,竖直方向的分速度大小相等,所以重力做功的瞬时功率相等,故C错误。
故选A。
2. 如图所示为一列沿x轴正向传播的简谐横波在t=0时的波形图,P、Q分别是平衡位置为、处的质点,已知波速为2m/s,此时x=8m处的质点刚开始运动,则( )
A. 这列波的起振方向沿y轴正方向
B. t=0时P质点速度沿y轴正方向
C. t=3s时Q质点的加速度方向沿y轴正方向
D. t=3s时Q质点位于平衡位置
【答案】C
【解析】
【详解】A.由题意可知,时刻处的质点刚开始运动,则由“同侧法”可知,该质点起振方向沿y轴负方向,所以波源的起振方向沿y轴负方向,故A错误;
B.该波正在向x轴正向传播,由“同侧法”可知,时P质点速度沿y轴负方向,故B错误;
CD.由题图可知,波长,所以周期
当时,Q质点正处于平衡位置且向轴正方向运动,时间内经历了个周期,所以时Q质点在波谷,此时Q质点的加速度方向沿y轴正方向,故C正确,D错误。
故选C。
3. 我国劳动人民发明的石磨盘如图甲所示,其可使谷物脱壳、粉碎,人们通常用驴来拉磨把谷物磨碎。磨盘的简化模型如图乙所示,磨盘半径与磨杆长均为,驴对磨杆的拉力作用在磨杆末端,方向沿圆周运动轨迹的切线方向,大小为。已知谷粒与磨盘间的动摩擦因数,重力加速度。当磨盘在驴的拉动下以某一恒定角速度做匀速圆周运动时,位于磨盘上表面边缘的谷粒恰好能够与磨盘保持相对静止,则驴对磨杆的拉力的功率约为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】当磨盘在驴的拉动下以某一恒定角速度做匀速圆周运动时,处于磨盘上表面边缘的谷粒恰好能够与磨盘保持相对静止,则此时有
解得磨盘此时转动的角速度为
所以磨杆边缘上的点转动的线速度为
故驴对磨杆的拉力的功率约为
故选B。
4. 2024年2月3日7时37分,长征二号丙运载火箭搭载吉利星座02组11颗卫星从西昌卫星发射中心发射升空,成功将卫星送入预定轨道,所有卫星状态正常。已知吉利星座02组11颗卫星在同一倾斜轨道上绕地球做圆周运动的周期约为90分钟。假设某时刻该组某一卫星正好经过赤道上方,下列说法正确的是( )
A. 该组卫星的线速度大小比地球同步卫星的线速度小
B. 该组11颗卫星的向心力大小均相等
C. 该组11颗卫星的向心加速度大小均比地球同步卫星的向心加速度大
D. 从该时刻到此卫星下一次经过赤道上方,需要大约24小时
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据万有引力提供向心力,则有
解得
可知,卫星轨道周期越大,卫星的轨道半径就越大。同步卫星周期为24小时,远大于该组卫星的90分钟,因此该组卫星轨道半径更小,又因为
解得
则该组卫星的线速度更大,故A错误。
B.向心力由万有引力提供,则有
卫星质量未知,无法确定向心力大小是否相等,故B错误。
C.根据牛顿第二定律可得
解得向心加速度
轨道半径越小,加速度越大。该组卫星轨道半径小于同步卫星,故向心加速度更大,C正确。
D.该卫星在倾斜轨道上运动,每半个周期会经过一次赤道。卫星的周期约为90分钟,因此下一次经过赤道上方需要的时间约为,故D错误。
故选C。
5. 如图甲所示,真空中相距2L固定放置两个点电荷A、B,以点电荷A所在位置为坐标原点,A、B连线为x轴建立坐标系,x轴上各点电势φ随坐标x变化的φ-x图像如图乙所示。如果取无穷远处为零电势点,下列说法正确的是( )
A. 电荷A带负电
B. x2与x4处电场强度方向相同
C. A的电荷量是B的电荷量的9倍
D. x3处的电场强度为零
【答案】C
【解析】
【详解】A.电荷A所在位置为坐标原点,根据φ-x图像,电荷周围的电势为正值,可知电荷A带正电,故A错误;
B.沿电场方向电势降低,由φ-x图像可知,在区域内的场强方向沿轴正方向,在区域内的场强方向沿轴负方向,在区域内的场强方向沿轴正方向,故图中x2与x4处场强方向相反,故B错误;
CD.φ-x图像中图线的斜率绝对值表示电场强度大小,则x3处的电场强度不为零,处的电场强度为零,则有
解得
故C正确,D错误。
故选C。
6. 如图所示,水平滑道与竖直面内光滑半圆形轨道BCD在B处平滑相接。轨道半径为R,轻弹簧左端固定在水平滑道左侧的固定挡板M上,弹簧右端自然伸长到A点。质量为m的物块从A点在水平向左的推力下由静止缓慢压缩弹簧到N点(物块与弹簧不拴接),现撤去外力,物块沿水平滑道运动由B点进入半圆形轨道BCD,且刚好能到达半圆形轨道的顶端D点处。已知A、B两点的距离为L,物块与水平滑道A、B之间的动摩擦因数为μ,水平滑道M、A之间光滑,重力加速度为g,物块可视为质点,下列说法正确的是( )
A. 物块到D点处时速度为0
B. 物块在半圆轨道运动过程,轨道的弹力冲量为0
C. 物块离开弹簧时的速度大小为
D. 水平向左的推力推物块压缩弹簧过程中做功为
【答案】D
【解析】
【详解】A.物块刚好能到达半圆形轨道的顶端点,此时重力提供向心力,即
解得,A错误;
B.物块在半圆轨道运动过程中,轨道的弹力是变力,且动量变化不为零(初动量沿水平方向,末动量沿水平方向但大小不同)。根据动量定理,合外力的冲量等于动量变化,弹力作为合外力的一部分,其冲量不为0,B错误;
C.从物块离开弹簧到到达点过程中摩擦力和重力做功,根据动能定理
将代入解得,C错误;
D.水平向左的推力推物块压缩弹簧过程中,推力做功等于弹簧弹性势能的增加量。从弹簧压缩状态到物块到达点,弹性势能转化为物块在点的动能,D正确。
故选D。
7. 如图甲所示,水平地面上有一足够长木板,将一小物块放在长木板右端,给长木板施加一水平向右的变力F,长木板及小物块的加速度a随变力F变化的规律如图乙所示.已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小为g,下列说法正确的是( )
A. 小物块与长木板间的动摩擦因数为 B. 长木板与地面间的动摩擦因数为
C. 小物块的质量为 D. 长木板的质量为
【答案】D
【解析】
【详解】A.设小物块的质量为m,长木板的质量为M,长木板与地面间的动摩擦因数为,小物块与长木板间的动摩擦因数为,当时,小物块相对长木板滑动,对小物块有
解得
故A错误;
B.根据题图乙可知,当时,长木板恰好开始相对地面滑动,所以长木板与地面间的动摩擦因数
当时,小物块与长木板相对静止一起加速运动,有
即
结合题图乙中图像的截距有,
解得
故B错误:
CD.当时,对长木板,根据牛顿第二定律有
整理得
结合题图乙有,
则长木板的质量
小物块的质量
故C错误,D正确。
故选D。
8. 如图所示,在光滑水平面上有质量相同的甲、乙两个物体靠在一起,在水平力、的作用下运动,已知。下列说法正确的是( )
A. 甲对乙的作用力大小为
B. 乙对甲的作用力大小为
C. 如果撤去,甲对乙的作用力一定减小
D. 如果撤去,甲对乙的作用力一定减小
【答案】CD
【解析】
【详解】AB.对甲乙整体受力分析,根据牛顿第二定律可得
解得
对乙受力分析则有
联立解得
结合牛顿第三定律可知,乙对甲的作用力大小为
故AB错误;
C.如果撤去,整体而言则有
解得
对乙单独受力分析则有
解得,故C正确;
D.如果撤去,整体而言则有
解得
对乙单独受力分析则有,故D正确。
故选CD。
9. 如图甲所示,倾斜的传送带正以恒定速率v1沿顺时针方向转动,传送带的倾角为37°。一物块以初速度v0从传送带的底部冲上传送带并沿传送带向上运动,其运动的v-t图像如图乙所示,物块到传送带顶端时速度恰好为零,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2,则( )
A. 传送带底端到顶端的距离为10m
B. 物块与传送带间的动摩擦因数为0.25
C. 摩擦力对物块一直做负功
D. 0~1s内摩擦产生的热量等于1~2s内摩擦产生的热量
【答案】AB
【解析】
【详解】A.根据v-t图像与时间轴围成的面积表示位移可知,传送带底端到顶端的距离,故A正确;
B.根据v-t图像斜率表示加速度,可知两段加速度大小分别为
对物块,根据牛顿第二定律有、
解得物块与传送带间的动摩擦因数,故B正确;
C.由乙图可知,在0~1s内物块的速度大于传送带的速度,物块所受摩擦力的方向沿斜面向下,与物块运动的方向相反,摩擦力对物块做负功;在1~2s内,物块的速度小于传送带的速度,物块所受摩擦力的方向沿斜面向上,与物块运动的方向相同,摩擦力对物块做正功,故C错误;
D.0~1s内,物块与传送带间的相对位移
1~2s内,物块与传送带间的相对位移
结合,摩擦产生的热量不等,故D错误。
故选AB。
10. 如图甲所示,两平行金属板A、B水平放在真空中,板间距为d,金属板长2d,为板间中线,AB板间的电势差U随时间t的变化情况如图乙所示。有一个质量为m,电荷量为q的带电小球,t=0时刻从O点以v0的速度水平沿射入。T时刻小球恰好从点射出,小球运动过程中恰好未与B极板相碰。已知重力加速度大小为g,则下列说法正确的是( )
A. 小球所受的电场力大小等于重力大小
B. 板间电压
C. 时,小球速度大小为
D. t=T时,小球速度大小为
【答案】BC
【解析】
【详解】A.在时间内,没有电场力,小球在竖直方向上做自由落体运动;在时间内,小球要回到直线上,所以小球受向上的加速度,电场力大小大于重力大小,故A错误;
B.取竖直向下为正方向,在时间内,小球在竖直方向上做自由落体运动,竖直位移大小为
竖直方向速度大小
在时间内,竖直方向上,小球先向下做匀减速直线运动,速度减至零后向上做匀加速直线运动,加速度恒定,将这段时间内小球的运动整体看成匀变速直线运动,设时间内小球的加速度大小为,根据牛顿第二定律有
解得
竖直位移
T时刻小球恰好从点射出,则有
解得
解得,故B正确;
C.由于
在时间内,竖直方向上,速度减到0所花时间为
位移大小为
由于小球运动过程中恰好未与B极板相碰,所以小球运动到最低点时,位移
解得
在时间内,水平方向做匀速直线运动,位移大小
解得
所以
时,小球速度大小,故C正确;
D.由C选项分析可知,小球向上匀加速运动的时间为
t=T时,竖直方向速度大小为
小球速度大小,故D错误。
故选BC。
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 采用如图甲所示的实验装置做“探究平抛运动的特点”的实验。
(1)以下是实验过程中的一些做法,其中合理的是( )
A. 要求斜槽轨道保持水平且光滑
B. 每次小球应从同一高度由静止释放
C. 为描出小球的运动轨迹,描绘的点可以用折线连接
(2)图乙为一小球做平抛运动时用闪光照相的方法获得的相片的一部分,图中背景小方格的边长为5cm,g取10m/s²,则:
①小球运动的初速度v₀=_______m/s;
②小球过B点的竖直方向速度_______m/s;
【答案】(1)B (2) ①. 1.5 ②. 2.0
【解析】
【小问1详解】
A.要求斜槽轨道末端保持水平但是不一定必须光滑,故A错误;
B.为保证小球做平抛运动的初速度相同,则每次小球必须从同一高度由静止释放,故B正确;
C.为描出小球的运动轨迹,描绘的点要用平滑曲线连线,故C错误。
故选B。
【小问2详解】
①[1]由竖直方向做自由落体运动,有
解得拍摄周期为
小球初速度为
②[2]小球过B点的竖直方向速度
12. 某同学用如图(1)所示装置验证轻弹簧和物块(带有遮光条)组成的系统机械能守恒。图中光电门安装在铁架台上且位置可调。物块释放前,细线与弹簧和物块的栓接点A、B在同一水平线上,且弹簧处于原长。不计滑轮质量、细线与滑轮之间的摩擦,细线始终伸直。物块与遮光条的总质量为m,弹簧的劲度系数为k、弹性势能(x为弹簧形变量),重力加速度为,遮光条宽度为d,物块释放点与光电门之间的距离为l(d远远小于l)。现将物块由静止释放,记录物块通过光电门的时间t。
(1)用游标卡尺测遮光片的宽度d,如图(2)所示,则遮光条的宽度为 _______mm,物块通过光电门时的速度为________(用题干所给物理量符号表示);
(2)改变光电门的位置,重复实验,每次物块均从B点静止释放,记录多组l和对应的时间t,若要验证轻弹簧和物块组成的系统机械能守恒,则在误差允许的范围内,需要验证关系式________是正确的;(用题干所给物理量符号表示)
(3)做出图像如图(3)所示,和时,物块通过光电门时弹簧具有的弹性势能分别为、,则=____用l₁、l₃、m、表示)。
【答案】(1) ①. 3.85 ②.
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
[1]根据游标卡尺的读数规则,
[2]由于遮光条宽度足够小,可以用遮光条通过光电门的平均速度表示瞬时速度,即
【小问2详解】
若机械能守恒,物块与遮光条下降时,应有
各物理量代入后,即为
【小问3详解】
根据图像,和时,物块的速度相等,即有
所以
即为
13. 如图所示,在一倾角为37°的固定斜面上放一个质量m1 = 2.5 kg的物块A(视为质点),一轻绳跨过两个轻滑轮一端系在可移动的木柱上,一端连接在物块A上,且定滑轮与物块A之间的轻绳与斜面平行,动滑轮下方悬挂质量的重物B(始终不会触及地面),移动木柱使跨过动滑轮的轻绳夹角为60°,物块A恰好不上滑。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小g = 10 m/s2,sin37° = 0.6,cos37° = 0.8。
(1)求物块A与斜面间的动摩擦因数μ;
(2)缓慢水平向左移动木柱,求轻绳拉力最小时物块A受到的摩擦力大小f。
【答案】(1)0.25
(2)
【解析】
【小问1详解】
设轻绳的张力大小为T,对重物B受力分析有
解得
物块A恰好不上滑,则摩擦力为最大静摩擦力,对物块A受力分析有
解得
【小问2详解】
当动滑轮两侧轻绳夹角为零时轻绳拉力最小,有
此时对物块A受力分析有
解得
14. 2023年10月31日,我国神舟十六号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。其部分运动过程简化如下:返回舱在离地面某高度处打开降落伞,在降落伞的作用下返回舱的速度从降至,此后返回舱的运动可视为匀速下落,当返回舱在距离地面h时启动反推发动机,经时间速度由匀减速至后恰好落到地面。设降落伞所受的空气阻力与其速率成正比,其余阻力不计。重力加速度大小,降落伞的质量忽略不计,忽略返回舱质量的变化,设全过程为竖直方向的运动。
(1)求返回舱开始匀减速下落时离地的高度;
(2)求返回舱的速度为时的加速度大小;
(3)若宇航员的质量,求在最后的匀减速过程中宇航员受到的座椅施加的作用力大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
当返回舱在距离地面时启动反推发动机,经时间速度由匀减速至后恰好落到地面上,根据匀变速直线运动的规律,由公式和可知,
代入数据解得
【小问2详解】
由题知,降落伞所受的空气阻力与速率成正比,设返回舱的质量为,返回舱做匀速运动时,根据受力平衡可得
当返回舱速度为时,根据牛顿第二定律可得
代入数据解得
【小问3详解】
设在最后的匀减速过程返回舱的加速度大小为,
根据逆向思维,由匀变速直线运动公式可知,代入数据得
对返回舱做匀减速运动的过程,由牛顿第二定律可得
代入数据解得
15. 如图所示,一弹射游戏装置由安装在水平台面上的固定弹射器、水平直轨道、圆心为的竖直半圆轨道、水平直轨道及弹性板等组成。半圆轨道最高点与水平直轨道右端点处在同一竖直线上,且点略高于点。已知可视为质点的滑块的质量,轨道的半径,轨道的长度,滑块与轨道间的动摩擦因数,其余各部分轨道均光滑。游戏时滑块从点弹出,与弹簧分离后经过半圆轨道并滑上水平直轨道。弹簧的弹性势能最大值,弹射器中滑块与弹簧相互作用时,机械能损失忽略不计,滑块与弹性板作用后以相同速率弹回,不计滑块通过、之间的能量损失,重力加速度取。
(1)若滑块第一次恰好能通过点,求最初状态下弹簧的弹性势能;
(2)若弹簧的弹性势能,求滑块第一次运动到与圆心等高的点时所受的弹力;
(3)若滑块最终静止在水平直轨道上,求弹簧的弹性势能的范围。
【答案】(1)
(2),方向由C指向O
(3)或
【解析】
【小问1详解】
滑块第一次恰好通过D点时,由重力提供向心力,则有
又由机械能守恒定律,有
联立解得
【小问2详解】
滑块从A运动到轨道BCD上与圆心O等高处C,由机械能守恒定律得
在C点,轨道的弹力提供向心力,由牛顿第二定律得
联立解得
弹力方向由C指向O。
【小问3详解】
若滑块恰能通过半圆轨道最高点D,则有m
若滑块以最大弹性势能弹出时,能停在水平直轨道EF上,设在EF上滑行的最大路程为
则有
代入数据解得
在轨道EF上往返一次损失的能量为
可知,若滑块最终静止在水平直轨道EF上,如下两种情况满足要求:
①,则有
解得
②,则有
且
联立解得
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2025-2026年度高三年级上学期考试
物理试题
本试卷满分100分,考试时间75分钟。
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 如图所示,质量相等的两个小球在同一水平线AB上。当一个小球从A点被水平抛出的同时,另一个小球从B点开始自由下落(空气阻力忽略不计),曲线AC和直线BD为两小球的运动轨迹,两轨迹相交于O点。下列说法正确的是( )
A. 从两小球开始下落到相遇于O点的过程中,两小球速度的变化量相等
B. 两小球运动到O点时的速度大小可能相等
C. 两小球运动到O点时重力做功的瞬时功率不相等
D. 两小球运动到O点时的竖直分速度大小不相等
2. 如图所示为一列沿x轴正向传播的简谐横波在t=0时的波形图,P、Q分别是平衡位置为、处的质点,已知波速为2m/s,此时x=8m处的质点刚开始运动,则( )
A. 这列波的起振方向沿y轴正方向
B. t=0时P质点速度沿y轴正方向
C. t=3s时Q质点的加速度方向沿y轴正方向
D. t=3s时Q质点位于平衡位置
3. 我国劳动人民发明的石磨盘如图甲所示,其可使谷物脱壳、粉碎,人们通常用驴来拉磨把谷物磨碎。磨盘的简化模型如图乙所示,磨盘半径与磨杆长均为,驴对磨杆的拉力作用在磨杆末端,方向沿圆周运动轨迹的切线方向,大小为。已知谷粒与磨盘间的动摩擦因数,重力加速度。当磨盘在驴的拉动下以某一恒定角速度做匀速圆周运动时,位于磨盘上表面边缘的谷粒恰好能够与磨盘保持相对静止,则驴对磨杆的拉力的功率约为( )
A. B. C. D.
4. 2024年2月3日7时37分,长征二号丙运载火箭搭载吉利星座02组11颗卫星从西昌卫星发射中心发射升空,成功将卫星送入预定轨道,所有卫星状态正常。已知吉利星座02组11颗卫星在同一倾斜轨道上绕地球做圆周运动的周期约为90分钟。假设某时刻该组某一卫星正好经过赤道上方,下列说法正确的是( )
A. 该组卫星的线速度大小比地球同步卫星的线速度小
B. 该组11颗卫星的向心力大小均相等
C. 该组11颗卫星的向心加速度大小均比地球同步卫星的向心加速度大
D. 从该时刻到此卫星下一次经过赤道上方,需要大约24小时
5. 如图甲所示,真空中相距2L固定放置两个点电荷A、B,以点电荷A所在位置为坐标原点,A、B连线为x轴建立坐标系,x轴上各点电势φ随坐标x变化的φ-x图像如图乙所示。如果取无穷远处为零电势点,下列说法正确的是( )
A. 电荷A带负电
B. x2与x4处电场强度方向相同
C. A的电荷量是B的电荷量的9倍
D. x3处的电场强度为零
6. 如图所示,水平滑道与竖直面内光滑半圆形轨道BCD在B处平滑相接。轨道半径为R,轻弹簧左端固定在水平滑道左侧的固定挡板M上,弹簧右端自然伸长到A点。质量为m的物块从A点在水平向左的推力下由静止缓慢压缩弹簧到N点(物块与弹簧不拴接),现撤去外力,物块沿水平滑道运动由B点进入半圆形轨道BCD,且刚好能到达半圆形轨道的顶端D点处。已知A、B两点的距离为L,物块与水平滑道A、B之间的动摩擦因数为μ,水平滑道M、A之间光滑,重力加速度为g,物块可视为质点,下列说法正确的是( )
A. 物块到D点处时速度为0
B. 物块在半圆轨道运动过程,轨道的弹力冲量为0
C. 物块离开弹簧时的速度大小为
D. 水平向左的推力推物块压缩弹簧过程中做功为
7. 如图甲所示,水平地面上有一足够长木板,将一小物块放在长木板右端,给长木板施加一水平向右的变力F,长木板及小物块的加速度a随变力F变化的规律如图乙所示.已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小为g,下列说法正确的是( )
A. 小物块与长木板间的动摩擦因数为 B. 长木板与地面间的动摩擦因数为
C. 小物块的质量为 D. 长木板的质量为
8. 如图所示,在光滑水平面上有质量相同的甲、乙两个物体靠在一起,在水平力、的作用下运动,已知。下列说法正确的是( )
A. 甲对乙的作用力大小为
B. 乙对甲的作用力大小为
C. 如果撤去,甲对乙的作用力一定减小
D. 如果撤去,甲对乙的作用力一定减小
9. 如图甲所示,倾斜的传送带正以恒定速率v1沿顺时针方向转动,传送带的倾角为37°。一物块以初速度v0从传送带的底部冲上传送带并沿传送带向上运动,其运动的v-t图像如图乙所示,物块到传送带顶端时速度恰好为零,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2,则( )
A. 传送带底端到顶端的距离为10m
B. 物块与传送带间的动摩擦因数为0.25
C. 摩擦力对物块一直做负功
D. 0~1s内摩擦产生的热量等于1~2s内摩擦产生的热量
10. 如图甲所示,两平行金属板A、B水平放在真空中,板间距为d,金属板长2d,为板间中线,AB板间的电势差U随时间t的变化情况如图乙所示。有一个质量为m,电荷量为q的带电小球,t=0时刻从O点以v0的速度水平沿射入。T时刻小球恰好从点射出,小球运动过程中恰好未与B极板相碰。已知重力加速度大小为g,则下列说法正确的是( )
A. 小球所受的电场力大小等于重力大小
B. 板间电压
C. 时,小球速度大小为
D. t=T时,小球速度大小为
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 采用如图甲所示的实验装置做“探究平抛运动的特点”的实验。
(1)以下是实验过程中的一些做法,其中合理的是( )
A. 要求斜槽轨道保持水平且光滑
B. 每次小球应从同一高度由静止释放
C. 为描出小球的运动轨迹,描绘的点可以用折线连接
(2)图乙为一小球做平抛运动时用闪光照相的方法获得的相片的一部分,图中背景小方格的边长为5cm,g取10m/s²,则:
①小球运动的初速度v₀=_______m/s;
②小球过B点的竖直方向速度_______m/s;
12. 某同学用如图(1)所示装置验证轻弹簧和物块(带有遮光条)组成的系统机械能守恒。图中光电门安装在铁架台上且位置可调。物块释放前,细线与弹簧和物块的栓接点A、B在同一水平线上,且弹簧处于原长。不计滑轮质量、细线与滑轮之间的摩擦,细线始终伸直。物块与遮光条的总质量为m,弹簧的劲度系数为k、弹性势能(x为弹簧形变量),重力加速度为,遮光条宽度为d,物块释放点与光电门之间的距离为l(d远远小于l)。现将物块由静止释放,记录物块通过光电门的时间t。
(1)用游标卡尺测遮光片的宽度d,如图(2)所示,则遮光条的宽度为 _______mm,物块通过光电门时的速度为________(用题干所给物理量符号表示);
(2)改变光电门的位置,重复实验,每次物块均从B点静止释放,记录多组l和对应的时间t,若要验证轻弹簧和物块组成的系统机械能守恒,则在误差允许的范围内,需要验证关系式________是正确的;(用题干所给物理量符号表示)
(3)做出图像如图(3)所示,和时,物块通过光电门时弹簧具有的弹性势能分别为、,则=____用l₁、l₃、m、表示)。
13. 如图所示,在一倾角为37°的固定斜面上放一个质量m1 = 2.5 kg的物块A(视为质点),一轻绳跨过两个轻滑轮一端系在可移动的木柱上,一端连接在物块A上,且定滑轮与物块A之间的轻绳与斜面平行,动滑轮下方悬挂质量的重物B(始终不会触及地面),移动木柱使跨过动滑轮的轻绳夹角为60°,物块A恰好不上滑。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小g = 10 m/s2,sin37° = 0.6,cos37° = 0.8。
(1)求物块A与斜面间的动摩擦因数μ;
(2)缓慢水平向左移动木柱,求轻绳拉力最小时物块A受到的摩擦力大小f。
14. 2023年10月31日,我国神舟十六号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。其部分运动过程简化如下:返回舱在离地面某高度处打开降落伞,在降落伞的作用下返回舱的速度从降至,此后返回舱的运动可视为匀速下落,当返回舱在距离地面h时启动反推发动机,经时间速度由匀减速至后恰好落到地面。设降落伞所受的空气阻力与其速率成正比,其余阻力不计。重力加速度大小,降落伞的质量忽略不计,忽略返回舱质量的变化,设全过程为竖直方向的运动。
(1)求返回舱开始匀减速下落时离地的高度;
(2)求返回舱的速度为时的加速度大小;
(3)若宇航员的质量,求在最后的匀减速过程中宇航员受到的座椅施加的作用力大小。
15. 如图所示,一弹射游戏装置由安装在水平台面上的固定弹射器、水平直轨道、圆心为的竖直半圆轨道、水平直轨道及弹性板等组成。半圆轨道最高点与水平直轨道右端点处在同一竖直线上,且点略高于点。已知可视为质点的滑块的质量,轨道的半径,轨道的长度,滑块与轨道间的动摩擦因数,其余各部分轨道均光滑。游戏时滑块从点弹出,与弹簧分离后经过半圆轨道并滑上水平直轨道。弹簧的弹性势能最大值,弹射器中滑块与弹簧相互作用时,机械能损失忽略不计,滑块与弹性板作用后以相同速率弹回,不计滑块通过、之间的能量损失,重力加速度取。
(1)若滑块第一次恰好能通过点,求最初状态下弹簧的弹性势能;
(2)若弹簧的弹性势能,求滑块第一次运动到与圆心等高的点时所受的弹力;
(3)若滑块最终静止在水平直轨道上,求弹簧的弹性势能的范围。
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