内容正文:
上学期第三次质量检测--物理试卷
第I卷(选择题)
一、单选题
1. 露天音乐会现场,主音箱发出的声波遇到舞台前方的大型立柱发生明显衍射。下列关于衍射后声波变化的说法正确的是( )
A. 声波波长变短,导致高频声音更容易被观众区接收
B. 声波频率升高,使后排听众感觉音调突然变化
C. 声波在空气中的传播速度保持不变,仍约为
D. 声波振幅显著增大,使得立柱后面各处观众感觉音量增强
【答案】C
【解析】
【详解】A.波长由波速和频率决定,衍射不改变频率和波速,故波长不变,故A错误;
B.频率由波源决定,衍射不改变频率,后排听众不会感觉音调突然变化,故B错误;
C.声波在空气中的传播速度由介质决定,衍射不改变介质,故速度仍约为340m/s,故C正确;
D.衍射后声波能量分散,振幅可能减弱而非显著增大,故D错误。
故选C。
2. 如图所示,悬挂于竖直弹簧下端的小球质量为m=1kg,某时刻速度的大小为v=5m/s,方向向下。经时间t=1s,小球的速度方向变为向上,大小仍为v。忽略空气阻力,重力加速度,则在该运动过程中小球所受弹簧弹力的冲量( )
A. 大小为10N·s,方向向上
B. 大小为10N·s,方向向下
C. 大小为20N·s,方向向上
D. 大小为20N·s,方向向下
【答案】C
【解析】
【详解】设向上为正方向,由动量定理可得
解得,方向向上。
故选C。
3. 一列沿x轴负方向传播的简谐横波在时刻波形如图所示,质点P、Q的平衡位置分别位于和处,时质点P第一次到达波峰,下列判断正确的是( )
A. 时,质点Q通过平衡位置向y轴负方向运动
B. 该波的波速为
C. 时,质点P的加速度最大
D. 0 ~ 1.2s的时间内,质点P运动的路程为15cm
【答案】D
【解析】
【详解】AB.由图知波长,波沿x轴负方向传播,时,质点P通过平衡位置向下振动,经第一次到达波峰,故,,故经时,质点Q通过平衡位置向y轴正方向运动,波速,故AB错误;
C.经时,质点P通过平衡位置向y轴正方向运动,加速度为0,故C错误;
D.0 ~ 1.2s的时间内,质点P运动的路程3A = 15cm,故D正确。
故选D。
4. 如图,圆心为O1的光滑半圆环固定于竖直面,轻弹簧上端固定在O1正上方的O2点,c是O1O2和圆环的交点;将系于弹簧下端且套在圆环上的小球从a点静止释放,此后小球在a、b间做往复运动。若小球在a点时弹簧被拉长,在c点时弹簧被压缩, 。则下列判断正确的是( )
A. 小球在b点受到的合力为零
B. 弹簧在a点的伸长量可能小于弹簧在c点的压缩量
C. 弹簧处于原长时,小球的速度最大
D. 在a、b之间,小球机械能最大的位置有两处
【答案】D
【解析】
【详解】A.套在圆环上的小球从a点静止释放,此后小球在a、b间做往复运动,表明小球在a点的合力不等于零,合力的方向沿着a点的切线向上;因为系统的机械能守恒,a点和b点关于O1O2对称,所以小球在b点受到的合力不等于零,合力的方向b点的切线向上,A错误;
B.小球从a点到c点运动的过程中,小球在a点时动能最小等于零,小球在a点时位置最低,小球在a点时的重力势能最小,那么,小球在a点时的机械能最小;又因为小球和弹簧组成的系统机械能守恒,所以小球在a点时,弹簧的弹性势能最大,那么,小球在a点时弹簧的形变量最大,所以弹簧在a点的伸长量一定大于弹簧在c点的压缩量,B错误;
C.小球受到重力、弹簧的拉力、圆环的支持力,这三个力的合力为零时,小球的速度最大,此时弹簧处于伸长状态,C错误;
D.因为系统的机械能守恒,所以弹簧处于原长时,小球的机械能最大;在a、b之间,弹簧处于原长的位置有两处,一处位于a、c之间,另一处位于c、b之间,这两点关于O1O2对称,D正确。
故选D。
5. 图甲是某人站在接有传感器的力板上做下蹲、起跳和回落动作的示意图,图中的小黑点表示人的重心。图乙是力板所受压力随时间变化的图像,取重力加速度。根据图像分析可知( )
A. 人的重力可由b点读出,约为300N
B. b到c的过程中,人先处于超重状态再处于失重状态
C. 人在双脚离开力板的过程中,重力的冲量约为450N·s
D. 人在b点对应时刻的加速度大于在c点对应时刻的加速度
【答案】C
【解析】
【详解】A.开始时人处于平衡状态,人对传感器的压力约为900N,则人的重力也约为900N,故A错误;
B.由图乙可知,从b到c的过程中,人对力板的压力先小于自身重力后大于自身重力,因此人先处于失重状态再处于超重状态,故B错误;
C.人在双脚离开力板的过程压力为零,即为共0.5s的时间,则重力的冲量约为,故C正确;
D.由图乙可知,在b点人对力板的压力约为300N,力板对人的支持力约为300N,人所受合力约为
在c点,人对力板的压力约为2000N,力板对人的支持力约为2000N,人受到的合力约为
可知人在b点受到的合力小于在c点受到的合力,由牛顿第二定律可知,人在b点对应时刻的加速度小于在c点对应时刻的加速度,故D错误。
故选C。
6. 如图(a)所示,利用超声波可以检测飞机机翼内部缺陷。在某次检测实验中,入射波为连续的正弦信号,探头先后探测到机翼表面和缺陷表面的反射信号,分别如图(b)、(c)所示。已知超声波在机翼材料中的波速为。关于这两个反射信号在探头处的叠加效果和缺陷深度d,下列选项正确的是( )
A. 振动减弱; B. 振动加强;
C. 振动减弱; D. 振动加强;
【答案】A
【解析】
【详解】根据反射信号图像可知,超声波的传播周期为
又波速v=6300m/s,则超声波在机翼材料中的波长
结合题图可知,两个反射信号传播到探头处的时间差为
故两个反射信号的路程差
解得
两个反射信号在探头处振动减弱,A正确。
故选A。
7. 如图所示,U形长木板置于光滑水平桌面上,两端各固定一轻质弹簧,A、B为弹簧原长处,A、B之间粗糙,两侧光滑。现将一木块放置于A、B间某处,某时刻给木块一个水平向右的初速度,则从该时刻起,关于木块、木板及弹簧组成的系统,下列说法正确的是( )
A. 系统最终速度为0,动量不守恒,木块动能全部转化为内能
B. 系统最终速度不为0,动量守恒,木块减小的动能转化为内能
C. 系统最终速度不为0,动量不守恒,木块减小的动能转化为内能和弹性势能
D. 系统最终速度不为0,动量守恒,木块减小的动能转化为内能和弹性势能
【答案】B
【解析】
【详解】系统不受外力,故系统动量守恒,因系统初动量不为零,故系统最终速度不为零。因A、B之间粗糙,两侧光滑,最终弹簧处于原长状态,弹簧弹性势能为零,故木块减小的动能转化为内能。
故选B。
8. 如图甲所示,没有空气阻力时,物体做抛体运动的轨迹为抛物线,由于空气阻力的影响,实际物体的轨迹与抛物线存在较大的差异,称为弹道曲线。图乙为一个可视为质点的物体由水平地面上斜向上抛出,在重力和空气阻力作用下的运动轨迹。已知物体的质量为m,其所受空气阻力的大小与速度成正比,比例系数为k,重力加速度大小为g,抛出瞬间速度大小为v1,与水平方向的夹角为α,落地瞬间速度大小为v2,与水平方向的夹角为β,由以上物理量可表示物体在空中飞行的时间为t和水平射程为x,下列表达式正确的( )
A. ,
B. ,
C. ,
D. ,
【答案】D
【解析】
【详解】设物体上升的最大高度为h,上升时间为,下落时间为,水平方向,根据动量定理可得
即
解得
竖直方向,根据动量定理,则有,
整理可得,
解得物体在空中飞行的时间
故选D。
二、多选题
9. 在如图所示的直角坐标系中,y轴为介质Ⅰ和Ⅱ的分界面,机械波在介质Ⅰ和Ⅱ中传播的速度比为1∶2。振幅为2cm的波源在处,振幅为2cm的波源在处,振动频率相同。时刻两波源同时开始沿y轴方向振动,在与原点O之间存在点P,点P处质点在0-8s内的振动图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 波源的起振方向沿y轴负方向 B. 机械波在介质Ⅱ的传播速度为4m/s
C. 点P所在的位置坐标是 D. 0-8s时间内,点P处质点振动的路程为12cm
【答案】BD
【解析】
【详解】C.机械波在介质I和II传播的速度比为1:2,设在介质I中的传播速度为v,则在介质II中的传播速度为2v,设点P所在的位置坐标为x,由图乙可知波源S2发出的波时传到点P,由图乙可知波源S2发出的波时传到点P,之后两列波发生干涉,引起的位移的矢量和等于零,故有,
解得,故C错误;
B.机械波在介质II的传播速度为,故B正确;
D.0~8s时间内,原点P处质点振动的路程为,故D正确;
A.波源S2发出的波,在时P处质点经过平衡位置向轴负方向振动,波源S1发出的波,在刚好传到P处质点,之后两列波使P处质点位移始终为零,故波源S1发出的波,在刚好传到P处使P处质点经平衡位置向向轴正方向振动,P处质点起振方向与波源S1的起振方向相同,故波源S1的起振方向沿y轴正方向,故A错误。
故选BD。
10. 如图所示,直立的劲度系数为k的轻质弹簧一端固定在水平地面,另一端与绝缘的木板Q拴接。带电量为+q的物块P放置在木板Q上,处于静止状态。现在系统所处空间施加一竖直向上的匀强电场,此后P、Q一起运动到最高点时恰好未分离。已知P的质量为2m,Q的质量为m,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 匀强电场的场强大小为
B. 匀强电场刚施加的瞬间,P、Q间弹力大小为1.6mg
C. 物块P的速度最大时,P、Q间弹力大小为0.6mg
D. 施加电场后,弹簧、木板Q和物块P组成的系统机械能的最大增量为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.由题可知,由于P、Q一起运动到最高点时恰好未分离,所以P、Q全程在做简谐运动,因此在最高点和最低点的加速度大小相同,方向相反,大小设为a,则对于最低点,弹簧弹力F弹1和P、Q重力相等,即
设施加电场后,P所受电场力大小为F,则
在最高点,由于P、Q刚要分离,设此时弹簧弹力为F弹2,分别对P和Q进行分析,可得
联立解得
又因为电场力
解得匀强电场的场强大小为
故A错误;
B.电场刚施加时,设P、Q间弹力大小为N1,以P为研究对象,则
解得
故B正确;
C.物块P的速度最大时,P、Q整体处于简谐运动平衡点,即加速度为0,设P、Q间弹力大小为N2,对P则有
解得
故C错误;
D.从最低到最高系统向上运动位移为
系统机械能增加等于电场力对系统做功,即
故D正确。
故选BD。
11. 如图,倾角为且足够长的光滑斜劈固定在水平面上,两个物体通过轻绳跨过光滑定滑轮连接,的另一端与固定在水平面的轻弹簧连接,和的质量分别为和。初始时,控制使轻绳伸直且无拉力,滑轮左侧轻绳与斜劈上表面平行,右侧轻绳竖直,弹簧始终在弹性限度范围内,弹簧劲度系数为,重力加速度为。现无初速释放,则在物体沿斜劈下滑过程中( )
A. 轻绳拉力大小一直增大
B. 物体的加速度大小一直减小
C. 物体沿斜劈下滑的最大距离为
D. 物体的最大动能为
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.设物体P向下运动过程中的位移为x,弹簧的形变量为,开始时弹簧的弹力表现为支持力,从释放P到弹簧恢复原长过程中,对P、Q整体分析,根据牛顿第二定律可得
解得
随着x增大减小,则加速度逐渐减小,当弹簧恢复原长后,弹簧表现为拉伸状态,弹簧弹力为拉力,随着x增大增大,根据牛顿第二定律可得
解得
随着x增大增大,当时,随着x增大,加速度逐渐减小,当时,随着x增大,加速度反向增大,所以物体P的加速度大小先减小后反向增大,以P为研究对象,设绳子拉力为T,根据牛顿第二定律可得
可得弹簧恢复原长前
随着减小T增大;弹簧恢复原长后
随着增大T增大,因此轻绳拉力大小一直增大,故A正确,B错误;
C.没有释放物体P前,根据平衡条件可得
解得
物体P沿斜劈下滑的最大距离为,根据系统机械能守恒可得
解得,故C错误;
D.当P的加速度为零时,速度最大,动能最大,此时根据平衡条件则有
解得
可知P动能最大时,弹簧的弹性势能与初始状态相等,设P的动能为
则Q的动能为
根据动能定理可得
解得,故D正确。
故选AD。
12. 如图所示,滑块Q与半径为R的半圆弧轨道P靠在一起静止放置在光滑水平面上,O为圆心,A、B为水平直径的两个端点。现将小球S从A点正上方高R处由静止释放,小球恰好从A点滑入光滑半圆弧轨道。已知S、Q、P的质量分别为m、2m、2m,重力加速度为g,不计一切阻力。下列说法正确的是( )
A. S第一次运动到最低点时的速度大小为
B. S由静止释放到第一次运动到最低点的过程中,滑块Q的位移大小为
C. S第一次向右运动到最高点时距O点的竖直高度为
D. 滑块Q最终的速度大小为
【答案】BD
【解析】
【详解】ABD.设小球由静止释放到第一次经过最低点的过程中,小球的水平位移大小为,轨道P的位移大小为,小球运动到最低点时的速度大小为,P、Q的速度为;小球由静止释放进入轨道后沿圆弧向下滑动的过程中,对P有弹力,使得P、Q之间有弹力,P、Q不会分离,当S运动到最低点时,P、Q间弹力为零,P、Q将要分离,二者分离时速度相等,S、P、Q系统水平方向不受外力,系统水平方向动量守恒,取水平向右为正方向,由系统水平方向动量守恒得
则
由几何关系得
由机械能守恒定律得
解得,,,故A错误,BD正确;
C.小球S向右运动至最高点时,S、P水平速度相同,设为,水平向右为正方向,
由水平方向动量守恒得
由S、P系统能量守恒得
解得
则小球S第一次到达右侧最高处距O点的竖直高度为,故C错误。
故选BD。
第II卷(非选择题)
三、实验题
13. 如图1所示为小朋友玩的不倒翁玩具,某兴趣小组想测量该不倒翁重心的位置, 设计如图 2 所示实验,轻质细绳上端连接一力传感器,可测摆绳上的张力,力传感器连接电脑可描绘出的关系如图 3 所示,忽略空气阻力。
(1)该单摆的周期与的大小关系为___________;
A. B. C.
(2)该兴趣小组的同学测量了摆线长度,改变摆线长并测出对应的周期,绘制(纵轴)关于(横轴)变化的图线,图线的纵截距大小为,斜率为,则重力加速度___________,不倒翁重心到它顶端的距离___________。
【答案】(1)C (2) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
最高点绳子拉力最小,最低点绳子拉力最大,所以,即
故选C。
【小问2详解】
[1][2]设不倒翁重心到不倒翁顶部的距离为,由单摆周期
可得
图像的纵截距的大小为,可得不倒翁重心到它顶部的距离
斜率为
可得重力加速度
14. 某同学用图甲所示装置通过M、N两弹性小球的碰撞来验证动量守恒定律,图甲中是斜槽导轨,固定在水平桌面上,斜面顶端点与斜槽导轨的水平末端相接。实验时先使球从斜槽上某一固定位置静止释放,落到斜面上时记录纸上留下痕迹,重复上述操作10次,得到球的10个落点痕迹,如图乙所示,刻度尺贴近斜面且零刻度线与点对齐。再把球放在斜槽导轨水平末端,让球仍从原位置静止释放,和球碰撞后两球分别在斜面记录纸上留下各自的落点痕迹,重复这种操作10次。(不考虑小球对斜面的二次碰撞)
(1)为了更精确地做好该实验,要求两个碰撞小球的半径相等,M球的质量_____球的质量(填“小于”“等于”或“大于”)
(2)由图乙可得M球不与N球碰撞时在斜面上的平均落点位置到点的距离为_____cm,设平均落点的位置到点的距离为,则M球从点抛出时的速度与_____成正比(填)“”“”或“”)
(3)若利用天平测出M球的质量,N球的质量,利用刻度尺测量平均落点位置、、到的距离分别为、、,由上述测量的实验数据,验证动量守恒定律的表达式是_____(用所给物理量的字母表示)。
(4)如果两球碰撞为弹性碰撞,则需要验证的表达式为_____(用所给物理量的字母表示)。
【答案】(1)大于 (2) ①. 54.2(53.7~54.7) ②.
(3)
(4)
【解析】
【小问1详解】
为了保证碰撞后入射小球不反弹,应使M球的质量大于N球的质量。
【小问2详解】
[1]画一个尽可能小的圆将所有落点圈住,圆心即为平均落点,由图乙平均落点位置到B点的距离为54.2cm;
[2]设平均落点的位置到点的距离为,设斜面倾角为,则有,
可得
【小问3详解】
根据(2)问分析可得,,
若系统动量守恒则有
联立可得
【小问4详解】
如果两球碰撞为弹性碰撞,则机械能也守恒,还需验证
联立整理可得
四、解答题
15. 将一质量的小球在距水平地面高的点处以的初速度水平抛出,小球与地面碰撞后反弹,反弹后运动到距地面最大高度的点处,小球从点运动到点的时间,其运动轨迹如图所示。已知小球碰撞后平行于地面的速度分量不变,不计空气阻力,重力加速度,求:
(1)小球与地面第一次碰撞后损失的机械能;
(2)小球与地面第一次碰撞过程中,地面对小球的平均作用力大小。
【答案】(1)75J (2)320N
【解析】
【小问1详解】
根据题意,
竖直方向,
根据能量守恒定律可知小球与地面第一次碰撞后损失的机械能
【小问2详解】
小球与地面接触时间
规定向上为正方向,有
解得小球与地面第一次碰撞过程中,地面对小球的平均作用力大小为
16. 普通水加压,可以制成水枪、水刀,在生产生活中有着广泛的用途。如图所示,用高压水枪冲洗物体时,在物体表面能够产生一定的压力,从而达到洗去污垢的作用。若水从横截面积为S的枪口喷出时的速度大小不变,忽略水从枪口喷出后的发散效应,近距离垂直喷射到某物体表面,速度在短时间内变为零。已知水的密度为,重力加速度为,水枪的流量为(即单位时间内水枪口喷出的水的体积)。求:
(1)经过(已知)时间,水枪喷出的水的质量;
(2)水从枪口喷出时的速度大小;
(3)水枪在物体表面产生的冲击力大小。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【分析】
【详解】(1)水枪喷出的水的质量
(2)水从枪口喷出时的速度大小
(3)由动量定理可得
得
17. 如图所示,水平面上固定有一竖直的弹簧,劲度系数为k,质量为m的物体A拴接于弹簧上方,一开始物体与弹簧处于静止状态.在物体A上方高度静止释放一个和物体A完全相同的物体B,B下落后与A发生完全非弹性碰撞但不粘连.碰撞完毕后,A与B一同继续下降至最低点后回弹.重力加速度为g。(注:质量为m劲度系数为k的弹簧振子周期为,弹簧的弹性势能为)求:
(1)第一次下降过程中,A和B的最大速度;
(2)物体A第一次下降的最大位移大小;
(3)B、A两物体先后第一次达到最高点时,时间差.
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
物体B先做自由落体运动,与A发生碰撞前,根据动能定理有
而后A与B发生完全非弹性碰撞,有,
物体A和B下降过程中受力为0时速度最大,初态时弹簧压缩量为
A与B受力为0时,弹簧压缩量为
对碰后共速的A和B物体可列出机械能守恒方程(设弹簧原长为重力势能零点),有
解得
【小问2详解】
当物体A和B下降至最低点时,速度应当变为0,根据机械能守恒,有
解得
所以物体A下降距离为
【小问3详解】
当物体A和B反弹至弹簧原长时,两物体分离,根据机械能守恒,有
对于物体B来说,分离后做竖直上抛运动,从分离至最高点的时间
对于物体A来说,分离后继续做简谐振动,能到达的最高点在弹簧原长的上方,根据机械能守恒,有
解得
结合A物体在弹簧上的平衡位置为弹簧下方
可知分离瞬间物体A处于简谐振动振幅的一半位置,即相位为,最高点位移为振幅处,相位为,所以时间
所以时间差
18. 如图甲所示,质量为2m的A环套在光滑足够长的水平杆上,通过长为L的轻绳与质量为m的球B相连,球B与光滑地面间恰好无作用力,与球B体积相同、质量为 的球C以速度 向左运动,球C 和球 B发生弹性碰撞后,B球从O点开始运动,轨迹(部分)如图乙所示,O、M、N为轨迹最低点,P、Q为轨迹最高点,球B从O 运动到 P 的时间 重力加速度大小为g,求:
(1)球B、C碰后瞬间球B速度的大小;
(2)球B运动到 M 点时绳子拉力大小 F;
(3)O、P两点间的水平距离。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
球B、C发生弹性碰撞瞬间,根据动量守恒和机械能守恒有,
联立解得
【小问2详解】
球B由O点运动到 M 点的过程,球B和环A相当于发生了一次弹性碰撞,设球B运动到M点时球B和球A的速度大小分别为和,根据动量守恒和机械能守恒有,
联立解得,
此时对球B根据牛顿第二定律有
解得
【小问3详解】
球B和环A第一次共速时,球B上升的高度最大,根据动量守恒和机械能守恒有,
根据水平方向动量守恒,球B和环A相互作用的任意时刻都满足
两边分别对时间求和得
其中
联立解得
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上学期第三次质量检测--物理试卷
第I卷(选择题)
一、单选题
1. 露天音乐会现场,主音箱发出的声波遇到舞台前方的大型立柱发生明显衍射。下列关于衍射后声波变化的说法正确的是( )
A. 声波波长变短,导致高频声音更容易被观众区接收
B. 声波频率升高,使后排听众感觉音调突然变化
C. 声波在空气中的传播速度保持不变,仍约为
D. 声波振幅显著增大,使得立柱后面各处观众感觉音量增强
2. 如图所示,悬挂于竖直弹簧下端的小球质量为m=1kg,某时刻速度的大小为v=5m/s,方向向下。经时间t=1s,小球的速度方向变为向上,大小仍为v。忽略空气阻力,重力加速度,则在该运动过程中小球所受弹簧弹力的冲量( )
A. 大小为10N·s,方向向上
B. 大小为10N·s,方向向下
C. 大小为20N·s,方向向上
D. 大小为20N·s,方向向下
3. 一列沿x轴负方向传播的简谐横波在时刻波形如图所示,质点P、Q的平衡位置分别位于和处,时质点P第一次到达波峰,下列判断正确的是( )
A. 时,质点Q通过平衡位置向y轴负方向运动
B. 该波的波速为
C. 时,质点P的加速度最大
D. 0 ~ 1.2s的时间内,质点P运动的路程为15cm
4. 如图,圆心为O1的光滑半圆环固定于竖直面,轻弹簧上端固定在O1正上方的O2点,c是O1O2和圆环的交点;将系于弹簧下端且套在圆环上的小球从a点静止释放,此后小球在a、b间做往复运动。若小球在a点时弹簧被拉长,在c点时弹簧被压缩, 。则下列判断正确的是( )
A. 小球在b点受到的合力为零
B. 弹簧在a点的伸长量可能小于弹簧在c点的压缩量
C. 弹簧处于原长时,小球的速度最大
D. 在a、b之间,小球机械能最大的位置有两处
5. 图甲是某人站在接有传感器的力板上做下蹲、起跳和回落动作的示意图,图中的小黑点表示人的重心。图乙是力板所受压力随时间变化的图像,取重力加速度。根据图像分析可知( )
A. 人的重力可由b点读出,约为300N
B. b到c的过程中,人先处于超重状态再处于失重状态
C. 人在双脚离开力板的过程中,重力的冲量约为450N·s
D. 人在b点对应时刻的加速度大于在c点对应时刻的加速度
6. 如图(a)所示,利用超声波可以检测飞机机翼内部缺陷。在某次检测实验中,入射波为连续的正弦信号,探头先后探测到机翼表面和缺陷表面的反射信号,分别如图(b)、(c)所示。已知超声波在机翼材料中的波速为。关于这两个反射信号在探头处的叠加效果和缺陷深度d,下列选项正确的是( )
A. 振动减弱; B. 振动加强;
C. 振动减弱; D. 振动加强;
7. 如图所示,U形长木板置于光滑水平桌面上,两端各固定一轻质弹簧,A、B为弹簧原长处,A、B之间粗糙,两侧光滑。现将一木块放置于A、B间某处,某时刻给木块一个水平向右的初速度,则从该时刻起,关于木块、木板及弹簧组成的系统,下列说法正确的是( )
A. 系统最终速度为0,动量不守恒,木块动能全部转化为内能
B. 系统最终速度不为0,动量守恒,木块减小的动能转化为内能
C. 系统最终速度不为0,动量不守恒,木块减小的动能转化为内能和弹性势能
D. 系统最终速度不为0,动量守恒,木块减小的动能转化为内能和弹性势能
8. 如图甲所示,没有空气阻力时,物体做抛体运动的轨迹为抛物线,由于空气阻力的影响,实际物体的轨迹与抛物线存在较大的差异,称为弹道曲线。图乙为一个可视为质点的物体由水平地面上斜向上抛出,在重力和空气阻力作用下的运动轨迹。已知物体的质量为m,其所受空气阻力的大小与速度成正比,比例系数为k,重力加速度大小为g,抛出瞬间速度大小为v1,与水平方向的夹角为α,落地瞬间速度大小为v2,与水平方向的夹角为β,由以上物理量可表示物体在空中飞行的时间为t和水平射程为x,下列表达式正确的( )
A. ,
B. ,
C. ,
D. ,
二、多选题
9. 在如图所示的直角坐标系中,y轴为介质Ⅰ和Ⅱ的分界面,机械波在介质Ⅰ和Ⅱ中传播的速度比为1∶2。振幅为2cm的波源在处,振幅为2cm的波源在处,振动频率相同。时刻两波源同时开始沿y轴方向振动,在与原点O之间存在点P,点P处质点在0-8s内的振动图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 波源的起振方向沿y轴负方向 B. 机械波在介质Ⅱ的传播速度为4m/s
C. 点P所在的位置坐标是 D. 0-8s时间内,点P处质点振动的路程为12cm
10. 如图所示,直立的劲度系数为k的轻质弹簧一端固定在水平地面,另一端与绝缘的木板Q拴接。带电量为+q的物块P放置在木板Q上,处于静止状态。现在系统所处空间施加一竖直向上的匀强电场,此后P、Q一起运动到最高点时恰好未分离。已知P的质量为2m,Q的质量为m,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 匀强电场的场强大小为
B. 匀强电场刚施加的瞬间,P、Q间弹力大小为1.6mg
C. 物块P的速度最大时,P、Q间弹力大小为0.6mg
D. 施加电场后,弹簧、木板Q和物块P组成的系统机械能的最大增量为
11. 如图,倾角为且足够长的光滑斜劈固定在水平面上,两个物体通过轻绳跨过光滑定滑轮连接,的另一端与固定在水平面的轻弹簧连接,和的质量分别为和。初始时,控制使轻绳伸直且无拉力,滑轮左侧轻绳与斜劈上表面平行,右侧轻绳竖直,弹簧始终在弹性限度范围内,弹簧劲度系数为,重力加速度为。现无初速释放,则在物体沿斜劈下滑过程中( )
A. 轻绳拉力大小一直增大
B. 物体的加速度大小一直减小
C. 物体沿斜劈下滑的最大距离为
D. 物体的最大动能为
12. 如图所示,滑块Q与半径为R的半圆弧轨道P靠在一起静止放置在光滑水平面上,O为圆心,A、B为水平直径的两个端点。现将小球S从A点正上方高R处由静止释放,小球恰好从A点滑入光滑半圆弧轨道。已知S、Q、P的质量分别为m、2m、2m,重力加速度为g,不计一切阻力。下列说法正确的是( )
A. S第一次运动到最低点时的速度大小为
B. S由静止释放到第一次运动到最低点的过程中,滑块Q的位移大小为
C. S第一次向右运动到最高点时距O点的竖直高度为
D. 滑块Q最终的速度大小为
第II卷(非选择题)
三、实验题
13. 如图1所示为小朋友玩的不倒翁玩具,某兴趣小组想测量该不倒翁重心的位置, 设计如图 2 所示实验,轻质细绳上端连接一力传感器,可测摆绳上的张力,力传感器连接电脑可描绘出的关系如图 3 所示,忽略空气阻力。
(1)该单摆的周期与的大小关系为___________;
A. B. C.
(2)该兴趣小组的同学测量了摆线长度,改变摆线长并测出对应的周期,绘制(纵轴)关于(横轴)变化的图线,图线的纵截距大小为,斜率为,则重力加速度___________,不倒翁重心到它顶端的距离___________。
14. 某同学用图甲所示装置通过M、N两弹性小球的碰撞来验证动量守恒定律,图甲中是斜槽导轨,固定在水平桌面上,斜面顶端点与斜槽导轨的水平末端相接。实验时先使球从斜槽上某一固定位置静止释放,落到斜面上时记录纸上留下痕迹,重复上述操作10次,得到球的10个落点痕迹,如图乙所示,刻度尺贴近斜面且零刻度线与点对齐。再把球放在斜槽导轨水平末端,让球仍从原位置静止释放,和球碰撞后两球分别在斜面记录纸上留下各自的落点痕迹,重复这种操作10次。(不考虑小球对斜面的二次碰撞)
(1)为了更精确地做好该实验,要求两个碰撞小球的半径相等,M球的质量_____球的质量(填“小于”“等于”或“大于”)
(2)由图乙可得M球不与N球碰撞时在斜面上的平均落点位置到点的距离为_____cm,设平均落点的位置到点的距离为,则M球从点抛出时的速度与_____成正比(填)“”“”或“”)
(3)若利用天平测出M球的质量,N球的质量,利用刻度尺测量平均落点位置、、到的距离分别为、、,由上述测量的实验数据,验证动量守恒定律的表达式是_____(用所给物理量的字母表示)。
(4)如果两球碰撞为弹性碰撞,则需要验证的表达式为_____(用所给物理量的字母表示)。
四、解答题
15. 将一质量的小球在距水平地面高的点处以的初速度水平抛出,小球与地面碰撞后反弹,反弹后运动到距地面最大高度的点处,小球从点运动到点的时间,其运动轨迹如图所示。已知小球碰撞后平行于地面的速度分量不变,不计空气阻力,重力加速度,求:
(1)小球与地面第一次碰撞后损失的机械能;
(2)小球与地面第一次碰撞过程中,地面对小球的平均作用力大小。
16. 普通水加压,可以制成水枪、水刀,在生产生活中有着广泛的用途。如图所示,用高压水枪冲洗物体时,在物体表面能够产生一定的压力,从而达到洗去污垢的作用。若水从横截面积为S的枪口喷出时的速度大小不变,忽略水从枪口喷出后的发散效应,近距离垂直喷射到某物体表面,速度在短时间内变为零。已知水的密度为,重力加速度为,水枪的流量为(即单位时间内水枪口喷出的水的体积)。求:
(1)经过(已知)时间,水枪喷出的水的质量;
(2)水从枪口喷出时的速度大小;
(3)水枪在物体表面产生的冲击力大小。
17. 如图所示,水平面上固定有一竖直的弹簧,劲度系数为k,质量为m的物体A拴接于弹簧上方,一开始物体与弹簧处于静止状态.在物体A上方高度静止释放一个和物体A完全相同的物体B,B下落后与A发生完全非弹性碰撞但不粘连.碰撞完毕后,A与B一同继续下降至最低点后回弹.重力加速度为g。(注:质量为m劲度系数为k的弹簧振子周期为,弹簧的弹性势能为)求:
(1)第一次下降过程中,A和B的最大速度;
(2)物体A第一次下降的最大位移大小;
(3)B、A两物体先后第一次达到最高点时,时间差.
18. 如图甲所示,质量为2m的A环套在光滑足够长的水平杆上,通过长为L的轻绳与质量为m的球B相连,球B与光滑地面间恰好无作用力,与球B体积相同、质量为 的球C以速度 向左运动,球C 和球 B发生弹性碰撞后,B球从O点开始运动,轨迹(部分)如图乙所示,O、M、N为轨迹最低点,P、Q为轨迹最高点,球B从O 运动到 P 的时间 重力加速度大小为g,求:
(1)球B、C碰后瞬间球B速度的大小;
(2)球B运动到 M 点时绳子拉力大小 F;
(3)O、P两点间的水平距离。
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