内容正文:
惠州市实验中学2026届高三(上)10月阶段性检测
物理
考试时间:(75分钟)
一、选择题:本题共10小题,其中1~7题为单项选择,每小题4分,共28分;8~10题为多项选择,每小题6分,全部选对得6分,少选得3分,错误得0分。
1. 如图所示,拖车的缆绳将违章车与拖车拴在一起,使违章车停在倾斜坡道上保持静止状态。下列说法正确的是( )
A. 缆绳对违章车的拉力与违章车对缆绳的拉力是一对平衡力
B. 违章车对坡道的作用力的方向一定与坡道垂直
C. 违章车可能受四个力的作用
D. 缆绳断裂后车辆一定沿坡道下滑
【答案】C
【解析】
【详解】A.缆绳对违章车的拉力与违章车对缆绳的拉力是一对作用力与反作用力,故A错误;
B.违章车对坡道的作用力可能是支持力和摩擦力的合力,这个合力与坡道不垂直,若违章车只受坡道的支持力,没有摩擦力,则违章车对坡道的作用力的方向与坡道垂直,故B错误;
C.违章车除了受重力、支持力、拉力之外还可能受到摩擦力,故C正确;
D.缆绳断裂后如果摩擦力与重力的沿坡道的分力平衡,则违章车静止,故D错误。
故选C。
2. 质量为
的同学,双手抓住单杠做引体向上,他的重心的运动速率随时间变化的图像如图所示。取
,由图像可知( )
A.
时他的加速度为
B.
时他处于超重状态
C.
时他受到单杠的作用力的大小是
D.
时他处于下降状态
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据
图像的斜率表示加速度,由图乙可知
时加速度为
,故A错误;
B.由图乙可知,
时他向上加速运动,加速度方向向上,处于超重状态,故B正确;
C.
时他的速度达到最大值,
图像的斜率为0,可知此时的加速度为0,则他受到的单杠作用力大小为
,故C错误;
D.由图乙可知,
时速度为正方向,所以他处于上升状态,故D错误;
故选B。
3. 如图,一束单色光a(黄色)在真空和玻璃的分界面发生反射和折射,入射光a与界面夹角为
,反射光b和折射光c刚好垂直,下列说法正确的是( )
A. 界面上方为玻璃,下方为真空
B. 该玻璃折射率为tan
C. 若把入射光a换成紫色的单色光,则光线b和c依然会垂直
D. 若入射光换成白光,则光线b和c都变成彩色带
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据折射定律可知,在真空中光线与法线的夹角较大,则界面上方为真空,下方为玻璃,故A错误;
B.入射光a与界面夹角为
,则入射角和反射角为
反射光b和折射光c刚好垂直,则折射角
根据折射定律有
,故B正确;
C.若把入射光a换成紫色的单色光,则光线c与界面夹角变小,反射角不变,光线b和c不会垂直,故C错误;
D.若入射光换成白光,则光线b是白光,c变成彩色带,故D错误;
故选B。
4. 如图,在光滑的水平地面上,一辆小车在水平恒力F作用下向右运动。小车内部固定有垂直顶部的带光滑定滑轮的轻杆,ABC为弹性轻绳,其一端固定在顶部,另一端与光滑底板上的物块相连。物块的质量为m,车和滑轮的总质量为M,物块与车保持相对静止。B点紧挨滑轮,AB为弹性轻绳的原长,BC的长度为x,物块与B点正下方D点的距离为d,弹性轻绳的劲度系数为k,则F的大小为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】
【详解】对物块受力分析可得,根据牛顿第二定律
整体法,根据牛顿第二定律F=(M+m)a
联立两式可得
故选B。
5. 下列各图都绕竖直轴在水平面内做匀速圆周运动,说法正确的是( )
A. 甲图中若绳长相等,2球的线速度小于1球的线速度
B. 乙图中若两球轨道在同一水平面上,1球周期大于2球的周期
C. 丙图中,A球角速度大小小于B球角速度大小
D. 丁图中,当制陶工作台角速度ω逐渐增大,A、B所受的摩擦力始终指向轴
【答案】C
【解析】
【详解】A.甲图为圆锥摆,设绳与竖直方向夹角为
,绳长为
,根据
其中圆周运动的半径
可得周期
线速度
联立可得
若两球绳长相等,2球的摆角
更大,因此2球线速度大于1球,故A错误;
B.这是圆锥摆模型,对1球受力分析如图所示
设悬点到轨道面竖直高度为
,则
其中
可得
两球轨道在同一水平面,
相同,因此周期
相等,故B错误;
C.丙图中,设杆与竖直转轴夹角为
,对
球受力分析,如图所示
设小球到V形顶点的距离为
,则转动半径
由合力提供向心力有
可得
A球到顶点的距离
因此
,故C正确;
D.只有当工作台匀速转动时,A、B所受的摩擦力充当向心力,其方向才指向圆心;则工作台角速度
逐渐增大,物体不仅需要径向摩擦力提供向心力,还需要切向摩擦力提供切向加速度,因此合摩擦力方向不指向转轴,故D错误。
故选C。
6. 如图(a),砝码置于水平桌面的薄钢板上,用水平向右的恒定拉力迅速将钢板抽出,得到砝码和钢板的速度随时间变化图像如图(b)。已知砝码最终没有脱离桌面,各接触面间的动摩擦因数均相同,则( )
A.
与
时间内,砝码的位移不同
B.
与
时间内,砝码的加速度相同
C.
时间内,摩擦力对砝码做的功等于砝码动能的变化量
D.
时间内,拉力做的功等于砝码和钢板总动能的增加量
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据
图像与时间轴所围结合图形的面积表示位移,根据图(b)可知,
与
时间内,砝码的位移相同,故A错误;
B.根据
图像的斜率表示加速度,根据图(b)可知,
与
时间内,砝码的加速度大小相等方向相反,故B错误;
C.砝码所受外力的合力等于摩擦力,根据动能定理可知,
时间内,摩擦力对砝码做的功等于砝码动能的变化量,故C正确;
D.根据功能关系与能量守恒定律有
即
时间内,拉力做的功等于砝码和钢板总动能的增加量与因摩擦产生的热量之和,故D错误。
故选C。
7. 生活中人们经常用滑轮提升重物,如图所示,两人站在地上不动,通过跨过两个固定定滑轮的轻绳拉动物体,使之以v匀速上升,已知悬挂重物的两侧绳子a和b与竖直方向的夹角始终相等,用
表示,则在重物上升的过程中( )
A. 人手中绳子下降的速度为
B. 绳子a拉力逐渐变小
C. 人对地面的压力逐渐增大
D. 绳子a拉力对物体做功的瞬时功率保持不变
【答案】D
【解析】
【详解】A.将物体上升的速度
分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向的分速度,沿绳子方向的分速度即为人手中绳子下降的速度(绳端速度),根据几何关系可得
,故A错误;
B.对重物受力分析,重物受重力和两根绳子的拉力,根据平衡条件有
解得
在重物上升过程中,
增大,
减小,则绳子拉力
逐渐增大,故B错误;
C.以人为研究对象,人受重力、地面的支持力和绳子的拉力,设人手中绳子与竖直方向夹角
,在竖直方向上有
解得
由于
增大,
不变,则地面对人的支持力
减小。
根据牛顿第三定律可知,人对地面的压力逐渐减小,故C错误;
D.绳子
拉力对物体做功的瞬时功率
根据
可得
,所以功率保持不变,故D正确。
故选D。
8. 两颗相距足够远的行星a、b,半径均为
,两行星各自卫星的公转速度的平方
与公转半径的倒数
个的关系图像如图所示.则关于两颗行星及它们的卫星的描述,正确的是( )
A. 行星a的质量较大
B. 行星a的第一宇宙速度较大
C. 取相同公转半径,行星a的卫星向心加速度较小
D. 取相同公转速度,行星a的卫星周期较小
【答案】AB
【解析】
【详解】A.根据万有引力提供向心力可知
得
可知
图线的斜率表示GM,a的斜率大,则行星a的质量较大,故A正确;
B.根据
得第一宇宙速度
因为行星a的质量较大,则行星a的第一宇宙速度较大,故B正确;
C.根据
得
取相同的公转半径,由于行星a的质量较大,则行星a的卫星向心加速度较大,故C错误;
D.根据
得
取相同的公转速度,由于行星a的质量较大,可知行星a的卫星轨道半径较大,根据
知,行星a的卫星周期较大,故D错误。
故选AB。
9. 如图所示,绷紧的水平传送带始终以恒定速率
顺时针运行,质量
的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处以初速度
向左滑上传送带,若传送带足够长,已知物块与传送带间的动摩擦因数为0.4,
,下列说法正确的是( )
A. 物块离开传送带时的速度大小为2m/s
B. 物块先受到滑动摩擦力,后受到静摩擦力
C. 摩擦力对物块做的功为-12J
D. 物块与传送带间因摩擦产生了12J的内能
【答案】AC
【解析】
【分析】首先分析物块运动过程:滑动摩擦力始终向右,加速度大小
向左匀减速阶段:物块以初速度向左减速到0,用时
向左位移
向右匀加速阶段:物块从0向右加速,直到速度等于传送带速度
后匀速,用时
加速位移
之后匀速向右运动,最终从传送带右端离开
【详解】A.物块加速到
后匀速,离开传送带时速度为
,故A正确;
B.只有物块和传送带存在相对运动时,受滑动摩擦力;共速后无相对运动/相对趋势,不受摩擦力,不是静摩擦力,故B错误;
C.根据动能定理,摩擦力做功等于物块动能变化
,故C正确;
D.摩擦内能
总相对位移
摩擦力
,得
,故D错误。
故选AC。
10. 如图甲所示,质量均为m的A、B两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止。用恒力F向上拉B,分离前,A、B运动的加速度随位移变化如图乙所示,运动距离h时,B与A分离。重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 在B与A分离之前,它们做匀变速直线运动
B. 弹簧的劲度系数等于
C. F作用后瞬间,B对A的压力大小为
D. B和A分离后,B还能继续上升
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.由图乙可知在B与A分离之前,它们的加速度在变化,故它们做的不是匀变速直线运动,故A错误;
B.F未作用时,对AB,由平衡条件有
(
为压缩量)
图乙可知F作用瞬间,AB加速度大小为
此时对AB有
联立解得
AB分离瞬间,AB间弹力为0,二者加速度相等,对B有
对A有
联立解得
,故B正确;
C.F作用后瞬间,对B有
联立解得A对B的支持力
根据牛顿第三定律,可知B对A的压力大小为
,故C正确;
D.从F作用到AB分离过程,结合图乙,由动能定理有
联立解得AB分离时的速度
AB分离后,对B有
联立解得B和A分离后,B还能继续上升的距离
,故D正确。
故选BCD。
二、实验题:本题共2小题,共14分。
11. “天宫”空间站建设,是中国航天事业的伟大进步。太空舱绕地球做匀速圆周运动,由于不能使用天平,为了测量太空舱中物体的质量,宇航员设置了如图所示装置:将待测物体(可视为质点)与细线(质量可忽略不计)一端相连,把物体放在桌面上,细线的另一端通过桌面上的光滑小孔O与弹簧秤的挂钩相连,弹簧秤再用细线与飞船壁相连。给待测物体一个初速度,使它在桌面上做匀速圆周运动,利用太空舱中基本测量工具就可以间接地测量计算物体的质量了。
(1)可测量记录的物理量有以下内容,实验时真正需要测量的物理量有( )(填写字母序号)。
A. 圆周运动半径R
B. 待测物体与弹簧秤钩间细线长度L
C. 圆周运动周期T
D. 桌面与某面太空舱壁夹角
E. 弹簧秤读数F
F. 太空舱内温度t
(2)计算待测物体质量的表达式为m=______撤去弹簧秤,改用悬挂已知质量的钩码,以钩码重力提供物体圆周运动的向心力,此测量实验______(填“可以”或“不可以”)在太空舱内完成。
(3)物体与桌面间的摩擦力可以忽略不计,原因是________________________。
(4)随着技术进步,为使宇航员更加适应长期的外太空生活,可以考虑将太空舱建成一个半径足够大的环形结构,绕着中心轴做匀速圆周运动来模拟重力。假定太空舱到中心轴半径为100m,为模拟地球10m/s2的重力加速度,太空舱的角速度为______rad/s。此时宇航员的脚应站在______(填“内”或“外”)舱壁上。
【答案】(1)ACE (2) ①.
②. 不可以
(3)物体处于完全失重状态,对桌面无压力,因此摩擦力为零
(4) ①.
②. 外
【解析】
【小问1详解】
太空舱中物体做匀速圆周运动,拉力提供向心力,由向心力公式
可得需要测量弹簧拉力
、圆周运动半径
、周期
,故ACE正确。
故选ACE。
【小问2详解】
[1][2]由
变形得质量表达式
太空舱内处于完全失重状态,钩码不会对细线产生拉力,因此无法用钩码重力提供向心力,实验不可以完成
【小问3详解】
摩擦力大小与正压力成正比,完全失重环境下物体对水平桌面没有挤压,正压力为零,摩擦力为零,因此可忽略
【小问4详解】
[1][2]模拟重力时,环形太空舱的向心加速度等于地球重力加速度,由
代入
、
,得
人随太空舱做匀速圆周运动,需要指向圆心的向心力,该力由外舱壁对人的支持力提供。在太空舱参考系中,人感受到背离圆心的离心力(模拟重力),故脚应站在外舱壁上。
12. 图(a)为测量滑块与长木板之间的动摩擦因数的实验装置,实验中利用了力传感器来测量细线的拉力大小F,所用电源的频率为50Hz。
(1)根据本实验的测量原理,下列说法中正确的是______。
A.应当先接通电源,待打点稳定后再释放滑块
B.需要平衡摩擦力
C.滑块在加速运动的过程中,力传感器的示数等于沙桶的重力大小
D.一定要保证沙桶的总质量远小于滑块的质量
(2)图(b)的纸带中相邻两点间有四个点未画出,则滑块的加速度
=__________(结果保留两位小数)。
(3)保持滑块质量不变,根据多组数据,绘制出加速度a与拉力F的图像,如图(c)所示.由图像______(选填“能”或“不能”)算出滑块的质量;取重力加速度
则滑块与长木板间的动摩擦因数μ=______。(结果均保留两位小数)
【答案】 ①. A ②. 0.40 ③. 能 ④. 0.20
【解析】
【详解】(1)[1]
A.为充分利用纸带,应当先接通电源后释放滑块。故A正确;
B.本实验目的是测量动摩擦因数,不需要平衡摩擦力。故B错误;
C.弹簧测力计的示数等于绳的拉力,对于沙桶和动滑轮,根据牛顿第二定律有
mg-2F= ma
可知滑块在加速运动的过程中,弹簧测力计的示数不等于沙桶的重力,故C错误;
D.滑块受到的拉力可以由测力计测出,不需要保证沙桶的总质量远小于滑块的质量。故D错误。
故选A。
(2)[2]依题意,纸带上相邻计数点间的时间间隔为
根据逐差法,可得
(3)[3][4]对滑块受力分析,根据牛顿第二定律可知
整理可得
结合图像的斜率和截距,可得
解得
即由图像能算出滑块的质量。滑块与长木板间的动摩擦因数μ=0.20。
三、计算题:本题共3小题,共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
13. 受台风影响,导致城市内涝。如图所示为某城市下水管道中侧面剖面图,由于井盖上的泄水孔因故堵塞,在井盖与水面之间封闭一定气体。当下水道内水位不断上升时,井盖可能会被顶起。设井盖质量m=25kg,圆柱形竖直井内水面面积S=0.25m2,图示时刻井盖到水面间距h=2m,此时封闭气体压强与外界大气压强相等,若环境温度不变,已知
,
,求
(1)密闭空气的压强为多大时井盖刚好被顶起;
(2)水井盖刚好被顶起时,水位上升的高度。
(3)设井盖下落后,封闭气体的压强又变为p0。求井盖被顶起逸出的空气质量与原来空气质量之比.
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
设密闭空气的压强为
时井盖刚好被顶起,对井盖受力分析可知
解得
【小问2详解】
水位上升前封闭气体压强为
,体积为
,水井盖刚好被顶起时,压强为
,体积为
,水位上升过程封闭气体温度不变,由理想气体状态方程可知
解得
水位上升的高度为
【小问3详解】
井盖被顶起前,由理想气体方程可知
井盖下落后,由理想气体方程可知
井盖被顶起逸出的空气质量与原来空气质量之比
14. 在沟谷深壑、地形险峻的山区,由于暴雨暴雪极易引发山体滑坡,并携带大量泥沙石块形成泥石流,发生泥石流常常会冲毁公路铁路等交通设施,甚至村镇等,造成巨大损失。现将泥石流运动过程进行简化,如图所示,假设一段泥石流(视为质量不变的滑块)从A点由静止开始沿坡体匀加速直线下滑,坡体倾角
,泥石流与坡体间的动摩擦因数
,A点距离坡体底端B点的长度为108m,泥石流经过B点时没有能量的损失,然后在水平面上做匀减速直线运动,加速度大小为
。一辆汽车停在距离B点右侧80m的C处,当泥石流到达B点时,司机发现险情,立即启动车辆并以
加速度向右做匀加速直线运动,以求逃生。重力加速度g取
,(已知
,
)。求:
(1)泥石流经过B点时的速度大小及由A点运动到B点所用的时间;
(2)通过计算判断泥石流能否追上汽车。
【答案】(1)
,
;(2)泥石流追不上汽车。
【解析】
【详解】(1)设泥石流质量为
,从A到B,根据牛顿第二定律可得
解得
根据运动学公式可得
解得
根据运动学公式
可得
(2)设汽车开始运动到与泥石流速度相等所用时间为
,则有
解得
泥石流在水平面上运动的位移为
解得
汽车在水平面上运动的位移为
解得
共速时二者的距离为
所以泥石流追不上汽车。
15. 如图所示,半径
的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内,轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向间的夹角
,另一端点C为轨道的最低点,其切线水平。一质量为
、板长
的滑板静止在粗糙水平地面上,左端紧靠C点,其上表面所在平面与圆弧轨道C点和右侧固定平台D等高。质量为
的物块(可视为质点)从空中A点以一定的初速度
水平抛出,恰好从轨道的B端以
沿切线方向进入圆弧轨道,然后沿圆弧轨道滑下经C点滑上滑板。滑板运动到平台D时被牢固粘连。已知物块与滑板间的动摩擦因数
,滑板与地面间的动摩擦因数
,滑板右端到平台D左侧的距离
。取
,求:
(1)物块从A点运动到B的时间;
(2)物块经过B点时对圆弧轨道的压力大小及经过C点时的速度大小;
(3)从物块滑上滑板到滑板右端刚接触平台D整个过程所用的时间。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
从A到B,物块做平抛运动,由几何关系得
,
联立解得
【小问2详解】
在B点由牛顿第二定律,可得
解得
从B到C过程有
解得
【小问3详解】
对物块
对滑板
设经t1时间板块共速,速度为
,则
解得
,
滑板和物块位移分别为
,
知共速时,滑板未运动到平台D,物块相对滑板的位移
知共速时未滑落,之后由于
板块相对静止一起匀减速,有
又
解得
则有
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惠州市实验中学2026届高三(上)10月阶段性检测
物理
考试时间:(75分钟)
一、选择题:本题共10小题,其中1~7题为单项选择,每小题4分,共28分;8~10题为多项选择,每小题6分,全部选对得6分,少选得3分,错误得0分。
1. 如图所示,拖车的缆绳将违章车与拖车拴在一起,使违章车停在倾斜坡道上保持静止状态。下列说法正确的是( )
A. 缆绳对违章车的拉力与违章车对缆绳的拉力是一对平衡力
B. 违章车对坡道的作用力的方向一定与坡道垂直
C. 违章车可能受四个力的作用
D. 缆绳断裂后车辆一定沿坡道下滑
2. 质量为
的同学,双手抓住单杠做引体向上,他的重心的运动速率随时间变化的图像如图所示。取
,由图像可知( )
A.
时他的加速度为
B.
时他处于超重状态
C.
时他受到单杠的作用力的大小是
D.
时他处于下降状态
3. 如图,一束单色光a(黄色)在真空和玻璃的分界面发生反射和折射,入射光a与界面夹角为
,反射光b和折射光c刚好垂直,下列说法正确的是( )
A. 界面上方为玻璃,下方为真空
B. 该玻璃折射率为tan
C. 若把入射光a换成紫色的单色光,则光线b和c依然会垂直
D. 若入射光换成白光,则光线b和c都变成彩色带
4. 如图,在光滑的水平地面上,一辆小车在水平恒力F作用下向右运动。小车内部固定有垂直顶部的带光滑定滑轮的轻杆,ABC为弹性轻绳,其一端固定在顶部,另一端与光滑底板上的物块相连。物块的质量为m,车和滑轮的总质量为M,物块与车保持相对静止。B点紧挨滑轮,AB为弹性轻绳的原长,BC的长度为x,物块与B点正下方D点的距离为d,弹性轻绳的劲度系数为k,则F的大小为( )
A.
B.
C.
D.
5. 下列各图都绕竖直轴在水平面内做匀速圆周运动,说法正确的是( )
A. 甲图中若绳长相等,2球的线速度小于1球的线速度
B. 乙图中若两球轨道在同一水平面上,1球周期大于2球的周期
C. 丙图中,A球角速度大小小于B球角速度大小
D. 丁图中,当制陶工作台角速度ω逐渐增大,A、B所受的摩擦力始终指向轴
6. 如图(a),砝码置于水平桌面的薄钢板上,用水平向右的恒定拉力迅速将钢板抽出,得到砝码和钢板的速度随时间变化图像如图(b)。已知砝码最终没有脱离桌面,各接触面间的动摩擦因数均相同,则( )
A.
与
时间内,砝码的位移不同
B.
与
时间内,砝码的加速度相同
C.
时间内,摩擦力对砝码做的功等于砝码动能的变化量
D.
时间内,拉力做的功等于砝码和钢板总动能的增加量
7. 生活中人们经常用滑轮提升重物,如图所示,两人站在地上不动,通过跨过两个固定定滑轮的轻绳拉动物体,使之以v匀速上升,已知悬挂重物的两侧绳子a和b与竖直方向的夹角始终相等,用
表示,则在重物上升的过程中( )
A. 人手中绳子下降的速度为
B. 绳子a拉力逐渐变小
C. 人对地面的压力逐渐增大
D. 绳子a拉力对物体做功的瞬时功率保持不变
8. 两颗相距足够远的行星a、b,半径均为
,两行星各自卫星的公转速度的平方
与公转半径的倒数
个的关系图像如图所示.则关于两颗行星及它们的卫星的描述,正确的是( )
A. 行星a的质量较大
B. 行星a的第一宇宙速度较大
C. 取相同公转半径,行星a的卫星向心加速度较小
D. 取相同公转速度,行星a的卫星周期较小
9. 如图所示,绷紧的水平传送带始终以恒定速率
顺时针运行,质量
的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处以初速度
向左滑上传送带,若传送带足够长,已知物块与传送带间的动摩擦因数为0.4,
,下列说法正确的是( )
A. 物块离开传送带时的速度大小为2m/s
B. 物块先受到滑动摩擦力,后受到静摩擦力
C. 摩擦力对物块做的功为-12J
D. 物块与传送带间因摩擦产生了12J的内能
10. 如图甲所示,质量均为m的A、B两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止。用恒力F向上拉B,分离前,A、B运动的加速度随位移变化如图乙所示,运动距离h时,B与A分离。重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 在B与A分离之前,它们做匀变速直线运动
B. 弹簧的劲度系数等于
C. F作用后瞬间,B对A的压力大小为
D. B和A分离后,B还能继续上升
二、实验题:本题共2小题,共14分。
11. “天宫”空间站建设,是中国航天事业的伟大进步。太空舱绕地球做匀速圆周运动,由于不能使用天平,为了测量太空舱中物体的质量,宇航员设置了如图所示装置:将待测物体(可视为质点)与细线(质量可忽略不计)一端相连,把物体放在桌面上,细线的另一端通过桌面上的光滑小孔O与弹簧秤的挂钩相连,弹簧秤再用细线与飞船壁相连。给待测物体一个初速度,使它在桌面上做匀速圆周运动,利用太空舱中基本测量工具就可以间接地测量计算物体的质量了。
(1)可测量记录的物理量有以下内容,实验时真正需要测量的物理量有( )(填写字母序号)。
A. 圆周运动半径R
B. 待测物体与弹簧秤钩间细线长度L
C. 圆周运动周期T
D. 桌面与某面太空舱壁夹角
E. 弹簧秤读数F
F. 太空舱内温度t
(2)计算待测物体质量的表达式为m=______撤去弹簧秤,改用悬挂已知质量的钩码,以钩码重力提供物体圆周运动的向心力,此测量实验______(填“可以”或“不可以”)在太空舱内完成。
(3)物体与桌面间的摩擦力可以忽略不计,原因是________________________。
(4)随着技术进步,为使宇航员更加适应长期的外太空生活,可以考虑将太空舱建成一个半径足够大的环形结构,绕着中心轴做匀速圆周运动来模拟重力。假定太空舱到中心轴半径为100m,为模拟地球10m/s2的重力加速度,太空舱的角速度为______rad/s。此时宇航员的脚应站在______(填“内”或“外”)舱壁上。
12. 图(a)为测量滑块与长木板之间的动摩擦因数的实验装置,实验中利用了力传感器来测量细线的拉力大小F,所用电源的频率为50Hz。
(1)根据本实验的测量原理,下列说法中正确的是______。
A.应当先接通电源,待打点稳定后再释放滑块
B.需要平衡摩擦力
C.滑块在加速运动的过程中,力传感器的示数等于沙桶的重力大小
D.一定要保证沙桶的总质量远小于滑块的质量
(2)图(b)的纸带中相邻两点间有四个点未画出,则滑块的加速度
=__________(结果保留两位小数)。
(3)保持滑块质量不变,根据多组数据,绘制出加速度a与拉力F的图像,如图(c)所示.由图像______(选填“能”或“不能”)算出滑块的质量;取重力加速度
则滑块与长木板间的动摩擦因数μ=______。(结果均保留两位小数)
三、计算题:本题共3小题,共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
13. 受台风影响,导致城市内涝。如图所示为某城市下水管道中侧面剖面图,由于井盖上的泄水孔因故堵塞,在井盖与水面之间封闭一定气体。当下水道内水位不断上升时,井盖可能会被顶起。设井盖质量m=25kg,圆柱形竖直井内水面面积S=0.25m2,图示时刻井盖到水面间距h=2m,此时封闭气体压强与外界大气压强相等,若环境温度不变,已知
,
,求
(1)密闭空气的压强为多大时井盖刚好被顶起;
(2)水井盖刚好被顶起时,水位上升的高度。
(3)设井盖下落后,封闭气体的压强又变为p0。求井盖被顶起逸出的空气质量与原来空气质量之比.
14. 在沟谷深壑、地形险峻的山区,由于暴雨暴雪极易引发山体滑坡,并携带大量泥沙石块形成泥石流,发生泥石流常常会冲毁公路铁路等交通设施,甚至村镇等,造成巨大损失。现将泥石流运动过程进行简化,如图所示,假设一段泥石流(视为质量不变的滑块)从A点由静止开始沿坡体匀加速直线下滑,坡体倾角
,泥石流与坡体间的动摩擦因数
,A点距离坡体底端B点的长度为108m,泥石流经过B点时没有能量的损失,然后在水平面上做匀减速直线运动,加速度大小为
。一辆汽车停在距离B点右侧80m的C处,当泥石流到达B点时,司机发现险情,立即启动车辆并以
加速度向右做匀加速直线运动,以求逃生。重力加速度g取
,(已知
,
)。求:
(1)泥石流经过B点时的速度大小及由A点运动到B点所用的时间;
(2)通过计算判断泥石流能否追上汽车。
15. 如图所示,半径
的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内,轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向间的夹角
,另一端点C为轨道的最低点,其切线水平。一质量为
、板长
的滑板静止在粗糙水平地面上,左端紧靠C点,其上表面所在平面与圆弧轨道C点和右侧固定平台D等高。质量为
的物块(可视为质点)从空中A点以一定的初速度
水平抛出,恰好从轨道的B端以
沿切线方向进入圆弧轨道,然后沿圆弧轨道滑下经C点滑上滑板。滑板运动到平台D时被牢固粘连。已知物块与滑板间的动摩擦因数
,滑板与地面间的动摩擦因数
,滑板右端到平台D左侧的距离
。取
,求:
(1)物块从A点运动到B的时间;
(2)物块经过B点时对圆弧轨道的压力大小及经过C点时的速度大小;
(3)从物块滑上滑板到滑板右端刚接触平台D整个过程所用的时间。
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