内容正文:
日照一中2024级高三开学考模拟检测物理试题
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 赵凯华教授说过“加速度是人类认识史上最难建立的概念之一,也是每个初学物理的人最不易真正掌握的概念……”。所以对加速度的认识应该引起大家的重视。下列说法正确的是( )
A. 速度变化越快,加速度越大
B. 速度变化得越快,加速度就变化得越快
C. 物体的加速度变大,则速度也一定是在变大
D. 加速度是描述速度变化快慢的物理量,速度大,加速度也一定大
【答案】A
【解析】
【详解】A.加速度是描述速度变化快慢的物理量,则速度变化越快,加速度越大,故A正确;
B.速度变化得越快,说明加速度越大,但加速度变化快慢由力的变化快慢决定,与速度变化快慢无直接关系,故B错误;
C.物体的加速度变大,若加速度方向与速度方向反向,则速度减小,因此速度不一定变大,故C错误;
D.速度大小与加速度大小无必然联系,例如高速匀速运行的列车加速度为0,故D错误。
故选A。
2. 一块石头从距水面20m高的桥上静止开始自由下落,与此同时,一艘以1m/s匀速前进的小船的前端恰位于其正下方。若石头落入小船,则小船的长度至少为(不考虑宽度,g取)( )
A. 2m B. 4m C. 6m D. 8m
【答案】A
【解析】
【详解】根据自由落体位移公式
代入、
解得
石头水平方向速度为0,下落过程水平位置固定,小船匀速运动,要使石头落入小船,小船最小长度等于下落时间内小船的位移,由匀速位移公式得
故选A。
3. 如图,固定半球面由两种材料做成,球右侧是光滑的,而左侧是粗糙的,点为其球心,、为两个完全相同的小物块可视为质点,小物块静止在球面的左侧,小物块在水平力作用下静止在球的右侧,两小物块处在同一高度,两小物块与球心连线和水平方向的夹角均为,则左右两物块对球面的压力大小之比为( )
A. : B. : C. : D. :
【答案】A
【解析】
【详解】分别对、两个相同的小物块受力分析,如图
由平衡条件得
同理
故
根据牛顿第三定律,球面对滑块的支持力等于滑块对球面的压力,故左右两物块对球面的压力大小之比为:。
故选A。
4. 如图所示,小钢球从斜槽轨道末端以v0的水平速度飞出,经过时间t落在斜靠的挡板AB中点。若钢球以2v0的速度水平飞出,则( )
A. 下落时间仍为t
B. 下落时间为
C. 落在AB间某点
D. 落在挡板底端B点
【答案】B
【解析】
【详解】CD.钢球以的水平速度飞出后落在AB挡板中点,假设挡板与水平地面的夹角为,挡板长度为。钢球做平抛运动水平方向
竖直方向
若钢球恰好落在B点,则水平方向
竖直方向
解得
因为,所以钢球以水平飞出,会落在地面上B点右侧,故CD错误。
AB.钢球以水平飞出,会落在地面上B点右侧,则竖直方向由
解得下落时间,故A错误,B正确。
故选B.
5. 中国空间站“天宫”自2021年4月29日发射至今已稳定在轨运行接近5年经过不断建造空间站的功能越来越强大。若空间站绕地球运行近似为匀速圆周运动,运动周期为,地球半径为,地球表面的重力加速度为,地球的自转周期为,则下列说法正确的是( )
A. 空间站运动的轨道半径与同步卫星的轨道半径之比为
B. 随着空间站的建设,“天宫”的质量越来越大,所受地球的引力也逐渐变大,需要调整其轨道半径不断减小才能维持其做圆周运动
C. 地球的质量为
D. 地球的密度大于
【答案】D
【解析】
【详解】A.设空间站轨道半径为,同步卫星轨道半径,由开普勒第三定律可知,
解得
即空间站运动的轨道半径与同步卫星的轨道半径之比为,故A错误;
B.空间站绕地球做匀速圆周运动,万有引力提供向心加速度
解得,可知空间站做圆周运动与空间站的质量无关,故B错误;
C.空间站绕地球做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,其中
解得,式中为空间站轨道半径,不是地球半径,故C错误;
D.地球密度,其中,
解得,故D正确。
故选D。
6. 一列波速为、沿轴正方向传播的简谐波,时刻的波形如图所示。A、B、C为传播方向上的三个质点,B、C所在的位置分别为和。则( )
A. 波的频率为0.5 Hz
B. 图示时刻,向轴正方向运动
C. 当波从点传播到点,运动了1 m
D. 的振动方程为
【答案】D
【解析】
【详解】A.从波形图可得波长,根据波速公式得频率,故A错误;
B.波沿轴正方向传播,用上下坡法,质点A振动方向为轴负方向,故B错误;
C.波从B传到C的距离
传播时间
该波周期
因此
质点B仅在平衡位置附近振动,半个周期内运动的路程为,故C错误;
D.角频率,振幅;
图示时刻C点在平衡位置,波向右传播,可知此时C点向轴负方向振动,由于周期也为,故时的运动状态与图示时刻相同,则C的振动方程为,故D正确。
故选D。
7. 如图所示,一半径为R的光滑圆环竖直放置,AB为其竖直直径。一根细绳一端固定在A点,另一端连接一个质量为m的小球,小球套在圆环上并处于静止状态,细绳与AB夹角为30°。圆环现以角速度绕AB轴匀速转动,重力加速度为g,则( )
A. 小球一定受三个力的作用
B. 绳中拉力为0时,
C. 圆环对小球的弹力为0时,
D. 若小球不相对圆环滑动,则不超过
【答案】B
【解析】
【详解】ABC.初始状态时,小球受重力、拉力和圆环弹力的作用,当圆环以角速度ω匀速转动时,由正交分解可知
水平方向有
竖直方向有
解得 ,
当时,圆环对小球的弹力
当时,细绳拉力
可见小球不是一定受三个力作用的。故A、C错误,B正确;
D.由以上可知,小球做圆周运动的向心力是由和的合力来提供的,当较小时,所需向心力也较小,则和方向相反,由于绳上只要有拉力,拉力方向就不变,始终沿绳指向,故弹力方向应沿半径向外;当时,恰好为圆周运动提供向心力,此时,弹力正好为零。若继续增大,所需向心力也要继续增大,则和方向相同,即弹力方向应沿半径向内。若再进一步增大,小球就要上滑。因此,当 ,小球不滑动。 ,支持力沿半径向外; ,支持力沿半径向内。故B正确。
故选B。
8. 如图所示,一轻弹簧的两端与质量分别为0.9 kg、2 kg的两物块A、B相拴接,并静止在光滑的水平面上,一颗质量为0.1 kg的子弹C以速度射入物块A并留在A中(时间极短),在以后的运动中,下列说法正确的是( )
A. 子弹在射入物块A的过程中,子弹与物块A组成的系统机械能守恒
B. 当子弹射入物块A的过程中,摩擦力对子弹和物块A做功之和为150J
C. 当物块A和子弹一起压缩弹簧的过程中,弹簧最大弹性势能等于12J
D. 当物块A和子弹一起压缩弹簧的过程中,弹簧对物块B做功16J
【答案】C
【解析】
【详解】A.子弹射入物块A是完全非弹性碰撞过程,有摩擦生热,系统的动能部分转化为内能,机械能不守恒,故A错误;
B.由于作用时间极短,弹簧弹力的冲量可忽略,子弹C和物块A组成的系统动量守恒,则
解得共速速度
子弹射入物块A过程中,摩擦力做功之和等于系统动能损失,即,故B错误;
C.子弹C和物块A一起压缩弹簧的过程中,当物块A(含子弹C)和物块B的速度相等时,弹簧压缩量最大,弹性势能最大。此时对A(含子弹C)、B和弹簧组成的系统,水平方向不受外力,动量守恒,则由动量守恒定律有
解得共速速度
由能量守恒定律可得
解得,故C正确;
D.当物块A和子弹一起压缩弹簧的过程是弹簧开始形变到压缩至最短的过程,根据动能定理,弹簧对物块B做的功等于物块B动能的增加量。压缩弹簧到最大的过程中,物块B的初动能为0,末动能为
可知该过程弹簧对物块B做的功为4J,故D错误。
故选C。
二、多项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9. 如图所示,质量为的物体2放在车厢的水平底板上,用竖直细绳通过光滑定滑轮与质量为的物体1相连,车厢沿水平直轨道向右行驶,某一段时间内与物体1相连的细绳与竖直方向成θ角,重力加速度为g。由此可知( )
A. 车厢的加速度大小为gtanθ
B. 细绳对m1的拉力大小为
C. 底板对物体2的支持力为
D. 底板对物体2的摩擦力大小为
【答案】AB
【解析】
【详解】A.以物体1为研究对象,受力分析如图甲所示,由牛顿第二定律得:
解得
则车厢的加速度也为gtan θ,故A正确。
B.如图甲所示,细绳的拉力,故B正确。
C.以物体2为研究对象,受力分析如图乙所示,在竖直方向上,由平衡条件得,故C错误。
D.在水平方向上,由牛顿第二定律得:,故D错误。
故选AB。
10. 如图所示,小物块A通过一不可伸长的轻绳悬挂在天花板下,初始时静止。从发射器(图中未画出)射出的小物块B沿水平方向与A相撞,碰撞前B的速度大小为v,碰撞后二者粘在一起,并摆起一个较小角度。已知A和B的质量分别为mA和mB,重力加速度大小为g,碰撞时间极短且忽略空气阻力。下列选项正确的是( )
A. B与A碰撞过程动量守恒、机械能不守恒
B. B与A碰撞前后轻绳的拉力大小不变
C. 碰撞后AB一起上升的最大高度与轻绳的长度有关
D. 碰撞后AB一起上升的最大高度为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.由于碰撞时间极短,故碰撞过程中内力远远大于外力,所以B与A碰撞过程满足动量守恒。碰撞后二者粘在一起,发生完全非弹性碰撞,机械能有损失,故A正确;
B.设碰撞后瞬间AB的共同速度为。取水平向右为正方向,由动量守恒定律得
解得
碰撞前,对A有
碰撞后,对AB整体,有
解得轻绳的拉力大小
则B与A碰撞前后轻绳的拉力大小发生了改变,故B错误;
CD.碰撞后AB一起上升的过程,根据机械能守恒得
解得
故碰撞后AB一起上升的最大高度与轻绳的长度无关,故C错误,D正确。
故选AD。
11. 如图所示,质量为m的半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上,其水平直径AB长度为2R,现将质量也为m的小球从距A点正上方h高处由静止释放,然后由A点经过半圆轨道后从B冲出,在空中能上升的最大高度为(不计空气阻力),则该过程中下列说法不正确的是( )
A. 小球和小车组成的系统满足动量守恒
B. 小车向左运动的最大距离为R
C. 小球离开小车后做斜上抛运动
D. 该过程小球克服摩擦做功为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.小球与小车组成的系统在水平方向所受合外力为零,在水平方向上系统动量守恒,但竖直方向合力不为零,所以系统动量不守恒,故A错误;
B.系统水平方向动量守恒,以向右为正方向,在水平方向,由动量守恒定律得
则有
解得,小车的位移,故B正确;
C.小球与小车组成的系统在水平方向动量守恒,小球由B点离开小车时系统水平方向动量为零,小球与小车水平方向速度为零,小球离开小车后做竖直上抛运动,故C错误;
D.小球在车中运动过程中,由动能定理得
该过程小球克服摩擦做功为,故D正确。
故选AC。
12. 如图所示,一根轻质弹簧一端固定于光滑竖直杆上,另一端与质量为m的滑块连接,穿在杆上,一根轻绳跨过定滑轮将滑块和重物连接起来,的质量为4m。将从图中A点由静止释放后沿竖直杆上下运动,当它经过A、B两点时弹簧对滑块的弹力大小相等。已知OA与水平面的夹角(,),OB长为3L,与AB垂直,不计滑轮的摩擦,重力加速度为g。则从A点到B点的过程中( )
A. 重物的速度一直增大
B. 弹簧的弹性势能先增大后减小
C. 运动至B点时的速度大小为
D. 轻绳对做的功为
【答案】CD
【解析】
【详解】A.滑块和重物由轻绳相连,初始时,。滑块到达点时,绳段水平,而滑块的速度沿竖直方向,其沿绳方向的速度分量为零,由绳长约束得。重物的初、末速度均为零,速度不可能在全过程中一直增大,故A错误;
B.设弹簧形变量为,伸长时为正。由胡克定律,弹簧弹力大小为;题给,两点的弹力大小相等,因此
滑块从点上升到点,弹簧长度增大,因此
联立可得
弹簧自然长度对应的位置在,之间。弹性势能为,故弹性势能先减小后增大,故B错误;
CD.在直角三角形中,由几何关系得
再由几何关系得
滑块上升,绳段由缩短为,所以重物下降。由前述绳长约束判断,在点。取滑块、重物、弹簧、轻绳和地球为系统,固定支点及竖直杆支持力均不做功,系统机械能守恒;题给两端弹力大小相等,故两端弹性势能相等。设滑块在点的速度大小为,由机械能守恒得
解得
对重物应用动能定理,设轻绳对它做功为,其初、末动能均为零,重力做功为,则
解得
轻绳不可伸长且质量不计,张力对滑块和重物做功的代数和为零,因此,故CD正确。
故选CD。
三、非选择题:本题共6小题,共60分。
13. 某实验小组用如图甲所示的装置研究平抛运动的特点。
(1)小球A、B在同一高度,用小锤轻击弹性金属片,使A球水平飞出,同时B球被松开下落。观察到小球A、B总是同时落地,该现象说明平抛运动在竖直方向的分运动为________。
(2)用图乙装置探究小球做平抛运动的规律时,下列实验条件与操作要求正确的是________。(填正确选项前的字母)
A. 小球每次从斜槽不同位置由静止释放
B. 斜槽轨道必须光滑
C. 为使轨迹贴合实际,记录的落点应适当多取几组
D. 描绘轨迹时需用平滑曲线逐一连接全部测量点
(3)某同学通过实验得到小球做平抛运动的轨迹如图丙所示,a、b、c为轨迹上三点,重力加速度,则小球经过b点时瞬时速度的大小为________m/s。
【答案】(1)自由落体运动
(2)C (3)2.5
【解析】
【小问1详解】
图甲中小球A被水平击出做平抛运动,小球B同时从同一高度由静止释放做竖直下落运动。两球总是同时落地,说明小球A在竖直方向上的运动与小球B相同,即平抛运动在竖直方向的分运动为自由落体运动。
【小问2详解】
A.为了保证小球每次做平抛运动的初速度相同,小球应每次从斜槽同一位置由静止释放,A错误;
B.斜槽轨道不一定必须光滑,只要小球每次从同一位置由静止释放,到达槽口时速度相同即可,B错误;
C.为使描出的平抛运动轨迹更接近实际轨迹,应适当多记录几组落点,C正确;
D.描绘轨迹时应使用平滑曲线拟合各测量点,舍去其中误差较大的点,不能机械地逐一连接全部测量点,D错误。
【小问3详解】
由图丙可知,、、三点的水平间距相等,均为,由于平抛运动水平方向做匀速直线运动,所以相邻两点间运动时间相等,设为。
竖直方向做自由落体运动,相等时间内竖直位移之差满足。由图可知,间竖直位移为,间竖直位移为,故,则,解得。
水平方向速度为。点处竖直方向瞬时速度等于到这一段竖直方向的平均速度,即。
因此小球经过点时瞬时速度大小为。
14. 如图甲所示为某同学用气垫导轨装置验证动量守恒定律,其中、为两个光电门,它们与数字计时器相连两个滑块、(含相同的遮光片)质量分别为、,当它们通过光电门时,计时器可测得遮光片的遮光时间。
(1)用螺旋测微器测得遮光片宽度如图乙所示,则__________。
(2)调节气垫导轨水平时,仅放在导轨左端,给一个向右初速度,经光电门和时,记录的遮光时间分别为和,若__________(填“”“”或“”),则说明气垫导轨水平。
(3)将静置于两光电门之间,将置于光电门左侧,给一个向右的初速度,经光电门后,与发生碰撞,为了使碰后不返回,则要满足__________(填“”“”或“”)。
(4)在(3)问中光电门记录的时间为,滑块、先后通过光电门时,记录的遮光时间分别为、,若、、、、满足关系式__________,则可验证动量守恒定律;若、、又满足关系式__________,则说明、发生的是弹性碰撞。
【答案】(1)2.150##2.149##2.151
(2)= (3)>
(4) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
由螺旋测微器的读数规则有 。
【小问2详解】
若气垫导轨调节水平,则滑块做匀速直线运动有,则有。
【小问3详解】
弹性碰撞中,动量守恒
机械能守恒
解得碰后A的速度
滑块A碰后不返回,要求,即。
【小问4详解】
[1]滑块A经过光电门的速度为,A经过光电门的速度为,经过光电门的速度为,
由动量守恒有
整理得,
[2]若为弹性碰撞则有,
联立解得,则有
可得。
15. 如图所示为一列简谐横波沿轴传播的波形图,图中实线和虚线分别对应和时的波形曲线,介质中的质点沿轴方向做简谐运动。
(1)如果波沿轴正方向传播,求周期的大小;
(2)如果波沿轴负方向传播,求波速的大小;
【答案】(1)(n=0,1,2,3…)
(2)(n=0,1,2,3…)
【解析】
【小问1详解】
波沿轴正方向传播,由实线到虚线波传播的时间(n=0,1,2,3…)
其中
解得(n=0,1,2,3…)
【小问2详解】
波沿轴负方向传播,由实线到虚线波传播的距离(n=0,1,2,3…)
其中波长
波传播速度
解得(n=0,1,2,3…)
16. 如图所示,质量的滑块B静止放置于光滑平台上,B的左端固定一轻质弹簧。平台右侧有一质量的小车C,其上表面与平台等高,小车与水平面间的摩擦不计。光滑圆弧轨道半径,连线与竖直方向夹角为,另一与B完全相同的滑块A从点由静止开始沿圆弧下滑。A滑至平台上挤压弹簧,弹簧恢复原长后滑块B离开平台滑上小车C且恰好未滑落,滑块B与小车C之间的动摩擦因数取,AB可视为质点,求:
(1)滑块A刚到平台上的速度大小;
(2)该过程中弹簧弹性势能的最大值;
(3)小车C的长度。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
由动能定理有
解得,滑块A刚到平台上的速度大小为
【小问2详解】
当A、B速度大小相等时弹簧弹性势能最大,由动量守恒定律有
由能量守恒定律有
代入数据联立解得,该过程中弹簧弹性势能的最大值为
【小问3详解】
弹簧恢复原长时B与A分离,设分离时A的速度为,B的速度为,由动量守恒和机械能守恒有 ,
解得,
B恰好未从小车C上滑落,即B到小车C右端时二者共速,有
解得,B到小车C右端时二者相同的速度为
由能量守恒有
又
可得小车C的长度为
17. 如图所示,从A点水平抛出的小物块,到达斜面顶端B处时,其速度方向恰好沿斜面向下,然后沿倾角为的固定斜面滑下,小物块到达C点时速度恰好为0,因受到微小扰动,小物块滑上与斜面平滑对接的四分之一光滑圆弧轨道上。已知圆弧轨道的半径,圆心O在C点的正下方,小物块的质量,平抛运动的水平初速度v0=2m/s,斜面BC长L=2.5m,取,,,不计空气阻力,求:
(1)小物块平抛运动中水平位移的大小;
(2)小物块与斜面BC间的动摩擦因数(保留两位小数);
(3)若小物块沿圆弧轨道滑到P点时脱离轨道,求小物块滑到P点时的速度大小。
【答案】(1)0.3m
(2)0.91 (3)2m/s
【解析】
【小问1详解】
小物块平抛到点时,其速度方向恰好沿斜面向下即
小物块从运动到,水平方向
解得
【小问2详解】
小物块平抛到点的速度
小物块从点运动到点,由动能定理可知
解得
【小问3详解】
小物块运动到点时刚与轨道分离,对圆弧轨道的压力为0,此时
小物块由点运动到点,由动能定理可知
由几何关系可知
解得
18. 在游乐场内有这样一个大型滑梯,可看成一个倾角为的斜面,如图甲所示,在斜面上某处固定一个与斜面垂直的充气护板,护板与斜面底端边缘间的夹角也为。质量的游客从滑梯顶端的某一位置点由静止下滑后抵达护板,并与护板发生碰撞,撞击护板前后沿护板方向的分速度不变、垂直护板方向的分速度减为零,撞击结束后游客紧贴护板运动后滑离斜面,运动过程中可将游客视为质点,垂直斜面的视图如图乙所示。已知游客与斜面间的动摩擦因数为,游客和护板间的动摩擦因数均为,取,,。求在下滑过程中:
(1)游客撞击护板时的速度大小;
(2)游客紧贴护板运动时,游客与斜面和护板间的滑动摩擦力、分别多大;
(3)游客滑离斜面时速度大小。
【答案】(1)
(2);
(3)
【解析】
【小问1详解】
游客在撞击护板前,受力分析如图甲所示:
根据牛顿第二定律,沿斜面方向有
解得下滑的加速度为
从释放到撞击护板,由速度位移公式
解得
【小问2详解】
游客紧贴护板运动时,受力分析如图乙所示:
根据摩擦力的公式知,游客与斜面间的摩擦力为
与护板间的滑动摩擦力为
【小问3详解】
如图乙所示,在撞击护板后,根据牛顿第二定律有
解得
根据速度与位移关系式有
代入数据解得
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日照一中2024级高三开学考模拟检测物理试题
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 赵凯华教授说过“加速度是人类认识史上最难建立的概念之一,也是每个初学物理的人最不易真正掌握的概念……”。所以对加速度的认识应该引起大家的重视。下列说法正确的是( )
A. 速度变化越快,加速度越大
B. 速度变化得越快,加速度就变化得越快
C. 物体的加速度变大,则速度也一定是在变大
D. 加速度是描述速度变化快慢的物理量,速度大,加速度也一定大
2. 一块石头从距水面20m高的桥上静止开始自由下落,与此同时,一艘以1m/s匀速前进的小船的前端恰位于其正下方。若石头落入小船,则小船的长度至少为(不考虑宽度,g取)( )
A. 2m B. 4m C. 6m D. 8m
3. 如图,固定半球面由两种材料做成,球右侧是光滑的,而左侧是粗糙的,点为其球心,、为两个完全相同的小物块可视为质点,小物块静止在球面的左侧,小物块在水平力作用下静止在球的右侧,两小物块处在同一高度,两小物块与球心连线和水平方向的夹角均为,则左右两物块对球面的压力大小之比为( )
A. : B. : C. : D. :
4. 如图所示,小钢球从斜槽轨道末端以v0的水平速度飞出,经过时间t落在斜靠的挡板AB中点。若钢球以2v0的速度水平飞出,则( )
A. 下落时间仍为t
B. 下落时间为
C. 落在AB间某点
D. 落在挡板底端B点
5. 中国空间站“天宫”自2021年4月29日发射至今已稳定在轨运行接近5年经过不断建造空间站的功能越来越强大。若空间站绕地球运行近似为匀速圆周运动,运动周期为,地球半径为,地球表面的重力加速度为,地球的自转周期为,则下列说法正确的是( )
A. 空间站运动的轨道半径与同步卫星的轨道半径之比为
B. 随着空间站的建设,“天宫”的质量越来越大,所受地球的引力也逐渐变大,需要调整其轨道半径不断减小才能维持其做圆周运动
C. 地球的质量为
D. 地球的密度大于
6. 一列波速为、沿轴正方向传播的简谐波,时刻的波形如图所示。A、B、C为传播方向上的三个质点,B、C所在的位置分别为和。则( )
A. 波的频率为0.5 Hz
B. 图示时刻,向轴正方向运动
C. 当波从点传播到点,运动了1 m
D. 的振动方程为
7. 如图所示,一半径为R的光滑圆环竖直放置,AB为其竖直直径。一根细绳一端固定在A点,另一端连接一个质量为m的小球,小球套在圆环上并处于静止状态,细绳与AB夹角为30°。圆环现以角速度绕AB轴匀速转动,重力加速度为g,则( )
A. 小球一定受三个力的作用
B. 绳中拉力为0时,
C. 圆环对小球的弹力为0时,
D. 若小球不相对圆环滑动,则不超过
8. 如图所示,一轻弹簧的两端与质量分别为0.9 kg、2 kg的两物块A、B相拴接,并静止在光滑的水平面上,一颗质量为0.1 kg的子弹C以速度射入物块A并留在A中(时间极短),在以后的运动中,下列说法正确的是( )
A. 子弹在射入物块A的过程中,子弹与物块A组成的系统机械能守恒
B. 当子弹射入物块A的过程中,摩擦力对子弹和物块A做功之和为150J
C. 当物块A和子弹一起压缩弹簧的过程中,弹簧最大弹性势能等于12J
D. 当物块A和子弹一起压缩弹簧的过程中,弹簧对物块B做功16J
二、多项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9. 如图所示,质量为的物体2放在车厢的水平底板上,用竖直细绳通过光滑定滑轮与质量为的物体1相连,车厢沿水平直轨道向右行驶,某一段时间内与物体1相连的细绳与竖直方向成θ角,重力加速度为g。由此可知( )
A. 车厢的加速度大小为gtanθ
B. 细绳对m1的拉力大小为
C. 底板对物体2的支持力为
D. 底板对物体2的摩擦力大小为
10. 如图所示,小物块A通过一不可伸长的轻绳悬挂在天花板下,初始时静止。从发射器(图中未画出)射出的小物块B沿水平方向与A相撞,碰撞前B的速度大小为v,碰撞后二者粘在一起,并摆起一个较小角度。已知A和B的质量分别为mA和mB,重力加速度大小为g,碰撞时间极短且忽略空气阻力。下列选项正确的是( )
A. B与A碰撞过程动量守恒、机械能不守恒
B. B与A碰撞前后轻绳的拉力大小不变
C. 碰撞后AB一起上升的最大高度与轻绳的长度有关
D. 碰撞后AB一起上升的最大高度为
11. 如图所示,质量为m的半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上,其水平直径AB长度为2R,现将质量也为m的小球从距A点正上方h高处由静止释放,然后由A点经过半圆轨道后从B冲出,在空中能上升的最大高度为(不计空气阻力),则该过程中下列说法不正确的是( )
A. 小球和小车组成的系统满足动量守恒
B. 小车向左运动的最大距离为R
C. 小球离开小车后做斜上抛运动
D. 该过程小球克服摩擦做功为
12. 如图所示,一根轻质弹簧一端固定于光滑竖直杆上,另一端与质量为m的滑块连接,穿在杆上,一根轻绳跨过定滑轮将滑块和重物连接起来,的质量为4m。将从图中A点由静止释放后沿竖直杆上下运动,当它经过A、B两点时弹簧对滑块的弹力大小相等。已知OA与水平面的夹角(,),OB长为3L,与AB垂直,不计滑轮的摩擦,重力加速度为g。则从A点到B点的过程中( )
A. 重物的速度一直增大
B. 弹簧的弹性势能先增大后减小
C. 运动至B点时的速度大小为
D. 轻绳对做的功为
三、非选择题:本题共6小题,共60分。
13. 某实验小组用如图甲所示的装置研究平抛运动的特点。
(1)小球A、B在同一高度,用小锤轻击弹性金属片,使A球水平飞出,同时B球被松开下落。观察到小球A、B总是同时落地,该现象说明平抛运动在竖直方向的分运动为________。
(2)用图乙装置探究小球做平抛运动的规律时,下列实验条件与操作要求正确的是________。(填正确选项前的字母)
A. 小球每次从斜槽不同位置由静止释放
B. 斜槽轨道必须光滑
C. 为使轨迹贴合实际,记录的落点应适当多取几组
D. 描绘轨迹时需用平滑曲线逐一连接全部测量点
(3)某同学通过实验得到小球做平抛运动的轨迹如图丙所示,a、b、c为轨迹上三点,重力加速度,则小球经过b点时瞬时速度的大小为________m/s。
14. 如图甲所示为某同学用气垫导轨装置验证动量守恒定律,其中、为两个光电门,它们与数字计时器相连两个滑块、(含相同的遮光片)质量分别为、,当它们通过光电门时,计时器可测得遮光片的遮光时间。
(1)用螺旋测微器测得遮光片宽度如图乙所示,则__________。
(2)调节气垫导轨水平时,仅放在导轨左端,给一个向右初速度,经光电门和时,记录的遮光时间分别为和,若__________(填“”“”或“”),则说明气垫导轨水平。
(3)将静置于两光电门之间,将置于光电门左侧,给一个向右的初速度,经光电门后,与发生碰撞,为了使碰后不返回,则要满足__________(填“”“”或“”)。
(4)在(3)问中光电门记录的时间为,滑块、先后通过光电门时,记录的遮光时间分别为、,若、、、、满足关系式__________,则可验证动量守恒定律;若、、又满足关系式__________,则说明、发生的是弹性碰撞。
15. 如图所示为一列简谐横波沿轴传播的波形图,图中实线和虚线分别对应和时的波形曲线,介质中的质点沿轴方向做简谐运动。
(1)如果波沿轴正方向传播,求周期的大小;
(2)如果波沿轴负方向传播,求波速的大小;
16. 如图所示,质量的滑块B静止放置于光滑平台上,B的左端固定一轻质弹簧。平台右侧有一质量的小车C,其上表面与平台等高,小车与水平面间的摩擦不计。光滑圆弧轨道半径,连线与竖直方向夹角为,另一与B完全相同的滑块A从点由静止开始沿圆弧下滑。A滑至平台上挤压弹簧,弹簧恢复原长后滑块B离开平台滑上小车C且恰好未滑落,滑块B与小车C之间的动摩擦因数取,AB可视为质点,求:
(1)滑块A刚到平台上的速度大小;
(2)该过程中弹簧弹性势能的最大值;
(3)小车C的长度。
17. 如图所示,从A点水平抛出的小物块,到达斜面顶端B处时,其速度方向恰好沿斜面向下,然后沿倾角为的固定斜面滑下,小物块到达C点时速度恰好为0,因受到微小扰动,小物块滑上与斜面平滑对接的四分之一光滑圆弧轨道上。已知圆弧轨道的半径,圆心O在C点的正下方,小物块的质量,平抛运动的水平初速度v0=2m/s,斜面BC长L=2.5m,取,,,不计空气阻力,求:
(1)小物块平抛运动中水平位移的大小;
(2)小物块与斜面BC间的动摩擦因数(保留两位小数);
(3)若小物块沿圆弧轨道滑到P点时脱离轨道,求小物块滑到P点时的速度大小。
18. 在游乐场内有这样一个大型滑梯,可看成一个倾角为的斜面,如图甲所示,在斜面上某处固定一个与斜面垂直的充气护板,护板与斜面底端边缘间的夹角也为。质量的游客从滑梯顶端的某一位置点由静止下滑后抵达护板,并与护板发生碰撞,撞击护板前后沿护板方向的分速度不变、垂直护板方向的分速度减为零,撞击结束后游客紧贴护板运动后滑离斜面,运动过程中可将游客视为质点,垂直斜面的视图如图乙所示。已知游客与斜面间的动摩擦因数为,游客和护板间的动摩擦因数均为,取,,。求在下滑过程中:
(1)游客撞击护板时的速度大小;
(2)游客紧贴护板运动时,游客与斜面和护板间的滑动摩擦力、分别多大;
(3)游客滑离斜面时速度大小。
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