内容正文:
物理期末试题
一、选择题(1-7为单选题,每个4分;8-10为多选题,每题6分,选不全得3分,选错不得分,共46分)
1.17班李政晨同学在教室练习跳韵律操时,他黄色短袖校服领口的一颗扣子随他一起匀速转动(视为匀速圆周运动),该扣子在匀速转动过程中,没有发生变化的物理量( )
A.速度 B.动量 C.动能 D.加速度
2.第24届冬奥会将于2022年2月在北京和张家口举行冬奥会冰壶项目深受观众喜爱。某次冰壶训练中,冰壶乙静止在圆形区域内,运动员用冰壶甲撞击冰壶乙如图为冰壶甲与冰壶乙碰撞前、后的v-t图像,已知冰壶质量均为20 kg,两冰壶发生正碰,碰撞时间极短,则在该次碰撞中损失的机械能为( )
A.1.0 J B.1.2 J C.1.6 J D.2.0 J
3.如图所示,相同的P、Q两球距地面高度相等,以相同的速率抛出,P斜向上抛,Q斜向下抛出,且两球与水平方向夹角大小相等,不计空气阻力,关于P、Q两球从抛出到落地过程,下列说法正确的是( )
A.两球落地的水平位移一样大 B.重力做功的平均功率一样大
C.重力做功大小不一样,重力对P球做功多 D.两球落地时重力的瞬时功率相等
4.从地面竖直向上抛出一物体,其机械能等于动能与重力势能之和。取地面为重力势能零点,在上升过程中,该物体的和随它离地面的高度h的变化关系如图所示。重力加速度取。由图中数据可得( )
A.物体的质量为2 kg
B.时,物体的速率为10 m/s
C.时,物体的动能
D.从地面至离地面高处的过程中,物体的动能减少40 J
5.济南市长清区南部一带山体常年风力较大,为风力发电创造了有利条件。如图,风力推动三个叶片转动,叶片带动转子(磁极)转动,在定子(线圈)中产生电流,实现风能向电能的转化。已知叶片长为r,风速为v,空气密度为,流到叶片旋转形成的圆面的空气中约有质量的空气速度减速为0,有质量的空气原速率穿过,如果不考虑其他能量损耗,下列说法正确的是
A.一台风力发电机的发电功率约为
B.一台风力发电机的发电功率约为
C.空气对风力发电机一个叶片的平均作用力约为
D.空气对风力发电机一个叶片的平均作用力约为
6.如图所示,半径为R的四分之一圆弧支架竖直放置,与圆心O等高的圆弧边缘C点处有一小滑轮,一轻绳两端系着质量分别为与的小球和物块,挂在定滑轮两边,且,开始时小球和物块均静止,且均可视为质点,不计一切摩擦,重力加速度为g。小球从C点静止释放直到小球到达圆弧的A点的过程中,下列说法正确的是( )
A.小球的机械能守恒 B.到达A点时小球的速度大小为
C.轻绳对物块所做的功比轻绳对小球所做的功多 D.轻绳对物块做功为
7.如图所示,竖直放置的轻弹簧下端固定在地上,上端与质量为m的钢板连接,钢板处于静止状态。一个质量也为m的物块从钢板正上方h处的P点自由落下,与钢板碰撞后粘在一起向下运动后到达最低点Q,设物块与钢板碰撞的时间极短。下列说法正确的是( )
A.物块与钢板碰后的速度大小为
B.在时间内,钢板对物块的冲量大小为
C.从P到Q的过程中,整个系统重力势能的减少量为
D.从P到Q的过程中,弹性势能的增加量为
8.中国预计在2028年实现载人登月计划,把月球作为登上更遥远行星的一个落脚点。图是“嫦娥一号奔月”的示意图,“嫦娥一号”卫星发射后经多次变轨,进入地月转移轨道,最终被月球引力捕获,成为绕月卫星。关于“嫦娥一号”,以下说法正确的是( )
A.发射速度必须达到第三宇宙速度
B.轨道Ⅲ变轨到轨道Ⅱ时,需点火加速
C.轨道Ⅲ上Q点的速度大于轨道Ⅱ上Q点的速度
D.16 h轨道与24 h轨道半长轴的立方与公转周期的平方之比相等
9.如图,质量均为m的木块A和B,并排放在光滑水平面上,A上固定一竖直轻杆,轻杆上端的O点系一长为l的轻细线,细线另一端系一质量为的球C,现将球C拉起使细线水平伸直,并由静止释放球C,重力加速度为g,不计空气阻力,在小球运动过程中( )
A.A、C组成的系统水平方向动量守恒
B.A、B、C组成的系统机械能守恒
C.球C第一次达到最大高度时速度为零
D.球C第一次摆到最低点时,木块A向右移动的距离为
10.如图所示,一光滑弹射轨道由足够长的水平直轨道AB和竖直固定的半圆形轨道BC组成,半圆形轨道的直径BC竖直且半径可调,左端固定的水平轻弹簧自然伸直时最右端在O处。滑块a固定在弹簧上并压缩弹簧至D处,由静止释放后,与静止在O点的滑块b发生弹性碰撞(碰撞时间极短),碰撞后b从B点滑入BC轨道,从C点水平飞出,落地点到B点的距离x与轨道半径r有关,x最大时对应的。已知滑块a的质量为,滑块b的质量为,重力加速度g取,不计空气阻力,滑块a和滑块b均可视为质点,则( )
A.滑块b在B处的速度大小为4 m/s B.碰撞前瞬间,滑块a的速度大小为6 m/s
C.x最大为0.8 m D.滑块a在D处时,弹簧的弹性势能为3 J
二、实验题(16分,每空2分)
11.用如图甲所示的实验装置验证、组成的系统机械能守恒。绕过定滑轮的轻质细线的下端悬挂质量分别为、的重物A、B,B从高处由静止开始下落,A上连接的纸带通过固定的电火花打点计时器打出一系列的点。乙图是实验中获取的一条纸带:0是打下的第一个点,打点计时器所用交流电的频率为50 Hz,每相邻两计数点间还有4个点未标出,计数点间的距离如图乙所示。已知、,则:
(1)为完成此实验,除了所给的器材,还需要的器材有( )
A.刻度尺 B.秒表 C.8 V的交流电源 D.220 V的交流电源
(2)在打点0-5过程中系统动能的增加量_______J。(结果保留3位有效数字)
(3)若重物A上升的高度为h,A、B两重物的速度大小为v,作出的图线。若机械能守恒,图线_______(填是或不是)经过原点的一条直线,已知图线的斜率为k,则重力加速度为_______(用k表示)。
12.某同学用气垫导轨装置验证动量守恒定律,如图所示。其中、为两个光电门,它们与数字计时器相连。两个滑块A、B(包含挡光片)质量分别为、,当它们通过光电门时,计时器可测得挡光片被遮挡的时间。
(1)下列调节导轨水平的两种做法中,较好的是________(选填“A”或“B”)。
A.将气垫导轨平放在桌上,先打开气源充气,再将滑块放到导轨上,轻推滑块,若滑块先后通过两个光电门时的挡光时间相等,则导轨水平
B.将气垫导轨平放在桌上,不打开气源充气,将滑块放到导轨上,若滑块不动,则导轨水平
(2)将B静置于两光电门之间,将A置于光电门右侧,用手轻推一下A,使其向左运动,与B发生碰撞。为了使A碰后不返回,则_______(选填“小于”“等于”或“大于”)。
(3)若挡光片的宽度均为d,光电门记录的挡光时间为,滑块B、A先后通过光电门时,记录的挡光时间分别为、,为了减小误差,挡光片的宽度应选择_______(选填“窄”或者“宽”)的,实验中若等式_______(用、、、和表示)成立,则可验证动量守恒定律。
三、解答题
13.(9分)如图(a)所示,质量为的物体静止在水平地面上,时刻,对物体施加一个水平向右的作用力,作用力随时间的变化关系如图(b)所示。已知物体与地面间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小。求
(1)0-4 s内力F做的功;
(2)物体运动速度最大的时刻及最大速度的大小。
14.(12分)2023年哈工大建成的“地面空间站”可以模拟月球重力场,某实验员在里面完成了圆周和平抛一系列实验。实验装置如图所示,水平圆盘可绕过圆心O的竖直转轴转动,圆盘半径,离水平月面高度。在圆盘边缘放置一质量m的小物块,物块与圆盘间的动摩擦因数,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。圆盘从静止开始缓慢加速转动,当角速度时,物块恰好与圆盘发生相对滑动并滑离圆盘后落至“月球表面”。求:(计算结果可保留根式)
(1)“月球表面”的重力加速度;
(2)落地点与O在“月面”上的投影的距离S;
(3)已知月球的半径,引力常量,计算月球质量。
15.(17分)如图所示,长木板c静止在光滑的水平面上,长木板的右端有一竖直挡板,一轻弹簧固定在挡板上,轻弹簧处于自然长度时其左端位于长木板上的O点,O点到长木板左端的距离为,O点左侧上表面粗糙,O点右侧上表面光滑,滑块b放在长木板的左端,光滑曲面轨道的底端与长木板的上表面平滑紧靠。滑块a从曲面上距离底端高度处以的初速度滑下,经过一段时间与滑块b发生弹性碰撞,碰后滑块a刚好返回释放点并立即锁定。已知滑块b的质量为,木板的质量为,重力加速度,两滑块均可视为质点。
(1)求滑块a的质量;
(2)若长木板固定不动,碰后滑块b恰好能返回长木板的左端,求滑块b与长木板间的动摩擦因数以及弹簧的最大弹性势能;
(3)滑块b与长木板间的动摩擦因数与第(2)问中的相同,若长木板不固定,求弹簧的最大弹性势能以及二者相对静止时滑块b到O点的距离x。
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