精品解析:山东省济宁市汶上圣泽中学2025-2026学年高三上学期第三次月考物理试题
2026-09-01
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内容正文:
汶上圣泽补习学校第三次月考物理试题
一、单选题(共24分每小题3分)
1. 如图所示,半圆柱放于粗糙水平地面,圆心O的正上方固定一个光滑小定滑轮,轻质绳一端拴一光滑小球,置于半圆柱面上的A点,另一端绕过定滑轮并用拉力T拉住,现缓慢地将小球从A点拽到B点,在此过程中,半圆柱对小球的支持力N以及细线对小球的拉力T的大小变化情况,以下说法正确的是( )
A. 细线对小球拉力T变大,半圆柱对小球支持力N不变
B. 细线对小球拉力T变小,半圆柱对小球支持力N变小
C. 地面对半圆柱的支持力变小
D. 地面对半圆柱的摩擦力变小
【答案】D
【解析】
【详解】AB.对小球受力分析
由相似可得
得
,
缓慢地将小球从A点拽到B点过程中,、不变,变小,所以细线对小球拉力T变小,半圆柱对小球支持力N不变,A、B项错误;
CD.小球从A到B过程中,T竖直分量减小,T水平分量减小,由整体法得地面对半圆柱支持力变大,地面对半圆柱的摩擦力变小,C项错误,D项正确。
故选D。
2. 如图,接通电动机电源,它通过细绳开始拉动平板小车,小车上的长方体木块随小车一起向左运动,到一定程度,小车继续向左运动而木块却不再运动。下列说法正确的是( )
A. 木块开始随小车一起向左运动过程,木块受到的摩擦力为动摩擦力
B. 小车继续向左运动而木块却不再运动,木块受到的摩擦力为静摩擦力
C. 保持木块与小车间接触面的粗糙程度不变,在木块上方增加砝码,重复上述实验,木块最后静止下来时仍在原来的位置
D. 保持压力不变,换用接触面更粗糙的木块,重复上述实验,木块最后静止下来时位置离定滑轮更远
【答案】D
【解析】
【详解】A.木块开始随小车一起向左运动过程,木块相对小车静止,受到的摩擦力为静摩擦力,故A错误;
B.小车继续向左运动而木块却不再运动,木块相对小车滑动,受到的摩擦力为动摩擦力,故B错误;
C.保持木块与小车间接触面的粗糙程度不变,在木块上方增加砝码,导致最大静摩擦力增大,重复上述实验,木块最后静止下来时,弹簧弹力增大,则弹簧形变量增大,木块静止在原来的位置的左侧,故C错误;
D.保持压力不变,换用接触面更粗糙的木块,也会导致最大静摩擦力增大,重复上述实验,木块最后静止下来时位置离定滑轮更远,故D正确。
故选D。
3. 一抛物线形状的光滑固定导轨竖直放置,O为抛物线导轨的顶点,O点离地面的高度为h,A、B两点相距2h,轨道上套有一个小球M,小球M通过轻杆与光滑地面上的小球N相连,两小球的质量均为m,轻杆的长度为2h。现将小球M从距地面竖直高度为处静止释放,下列说法错误的是( )
A. 小球M即将落地时,它的速度方向与水平面的夹角为
B. 小球M即将落地时,它的速度大小为
C. 从静止释放到小球M即将落地,轻杆对小球N做的功为
D. 若小球M落地后不反弹,则地面对小球M的作用力的冲量大小为
【答案】D
【解析】
【详解】A.小球M即将落地时,它的速度方向与抛物线轨道相切,根据平抛运动知识可知,小球M的速度方向与水平方向的夹角满足
可得
故A正确;
B.设小球M即将落地时,它的速度大小为,小球N的速度大小为,根据系统机械能守恒有
小球M与小球N沿杆方向的速度相等,有
解得
,
故B正确;
C.根据动能定理可得,从静止释放到小球M即将落地,轻杆对小球N做的功为
故C正确;
D.小球M落地不反弹,即小球竖直方向速度为零,与地面相互作用的过程中,在竖直方向,根据动量定理有
且由于轨道、轻杆对小球有作用力,小球M也有重力,则地面对小球M的作用力的冲量大小与大小不相等,即也不等于,故D错误。
此题选择错误选项,故选D。
4. 如图所示,表面光滑的圆锥固定在水平面上,底面半径为,顶角为60°。有一个质量为的弹性圆环,弹性圆环的弹力与形变量之间满足胡克定律,且始终在弹性限度内。弹性圆环处于自然状态时半径为,现将弹性圆环套在圆锥上,稳定时弹性圆环处于水平状态,且到底面的距离为圆锥高线的,重力加速度为。则弹性圆环的劲度系数为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】取圆环上很小的一段分析,设对应圆心角为θ,分析微元受力有重力m0g、支持力N、两边圆环其余部分对微元的拉力T,由平衡条件有
α = 60°
由于微元很小,则对应圆心角很小,则
sin =
m0 =
其中r为圆环拉伸后的半径,代入数据有
T = =
由题知,稳定时弹性圆环处于水平状态,且到底面的距离为圆锥高线的,则有
h = Rtan60° = R
r =
根据胡克定律有
T = kx
x = 2π(r - )
计算有
k =
故选C。
5. 类比方法在物理学的发展中起着及其重要的作用,其主要有因果类比、数学类比、概念类比和模型类比。请同学们类比利用图像的面积来推导匀变速直线运动位移公式的方法,解决下面情境中的问题。如图所示,水平面由光滑和粗糙两方形区域组成,质量为m,长为L的长方体匀质物块,从光滑面以速度垂直于分界线进入到粗糙面,已知物块与粗糙面间的动摩擦因数为,重力加速度为g,则该过程中物块刚好有一半进入粗糙面时的速度为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】均质长方体物块进入粗糙面长度为x()时,其加速度大小为,由牛顿第二定律可得
即与进入长度成正比,其图像如图所示
若把物块从开始进入粗糙面到恰好有一半进入得过程均匀分割n段,n趋向无穷大,则每一小段可看成匀减速直线运动,则有
即每小段得加速度和位移乘积(即图像对应得面积)等于该段得初末速度平方差。所有乘积段累加起来刚好等于上图图线围城得三角形面积,即
解得
6. 如图所示,原长为的轻质弹簧,一端固定在点,另一端与一质量为的小球相连。小球套在竖直固定、足够长的光滑杆上。杆上两点与点的距离均为点到点的距离为与杆垂直。当小球在点下方弹簧与竖直方向夹角为时恰好平衡,小球以某一初速度从点开始向上运动,到达点时速度恰好为0。整个运动过程中,弹簧始终在弹性限度内,重力加速度大小为。下列说法正确的是( )
A. 从点到点的运动过程中,小球受到的弹力一定先做正功后做负功
B. 小球在点时的动能为
C. 弹簧的劲度系数为
D. 小球从点向下运动到最低点的过程中增加的弹性势能为
【答案】C
【解析】
【详解】A.从N点到P点的运动过程中,弹簧弹力一直做正功,故A错误;
B.从N点到M点的运动过程中,弹簧做的总功为零,根据动能定理有
解得N点的动能为
故小球在P点时的动能小于,故B错误;
C.形变量
对小球受力分析
得
故C正确;
D.小球从N点向下运动到最低点的过程中,根据能量守恒有
解得
故D错误。
故选C。
7. 如图甲所示,质量为2kg的物体静止在水平地面上,与地面间的动摩擦因数为0.4,与地面间的最大静摩擦力为9N。t=0时刻起,物体受到一个水平向右的力F作用,其大小随时间变化的关系如图乙所示,重力加速度g取10m/s2,则( )
A. 0~4s内物体做匀速直线运动
B. 0~4s内摩擦力对物体的冲量大小为36N·s
C. 8s时物体的速度大小为6.125m/s
D. 8s时物体的速度大小为7.875m/s
【答案】D
【解析】
【详解】A.0~4s内拉力F=8N,即拉力小于最大静摩擦力,物体处于静止状态,故A错误;
B.0~4s内摩擦力等于拉力的大小,所以摩擦力对物体的冲量为
故B错误;
CD.由图可知4.5s时拉力F=9N,物体开始运动,运动后摩擦力变为滑动摩擦力
0~8s内,根据动量定理有
解得8s时物体的速度大小为
故C错误,D正确。
故选D。
8. 如图所示,光滑水平面上两小车中间夹一压缩了的轻弹簧,左右两手分别按住左右两小车,使它们静止,若以两车及弹簧组成系统,则下列说法中不正确的是( )
A. 两手同时放开后,系统总动量始终为零
B. 先放开左手后放开右手,两手都放开后动量不守恒
C. 先放开左手,后放开右手,总动量向左
D. 无论何时放手,只要从两手都放开后到弹簧恢复原长的过程中,系统总动量都保持不变,但系统的总动量不一定为零
【答案】B
【解析】
【详解】A.当两手同时放开时,系统的合外力为零,所以系统的动量守恒,又因为开始时总动量为零,故系统总动量始终为零,故A正确,不符合题意;
BC.先放开左手,左边的小车就向左运动,右手给系统一个向左的冲量,根据动量定理,系统的总动量向左,当再放开右手后,系统所受合外力为零,故系统的动量守恒,且开始时总动量方向向左,放开右手后总动量方向也向左,故B错误符合题意,C正确不符合题意;
D.如果同时放开两手,系统动量守恒,总动量为零,如果不同时放手,两手放开后,系统合外力为零,动量守恒,总动量不为零,故D正确,不符合题意。
故选B。
二、多选题(共6分少选得2分)
9. 如图所示,质量分别为m1、m2的A、B两个滑块放在斜面上,中间用一个轻杆相连,A、B与斜面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2,它们在斜面上加速下滑.关于杆的受力情况,下列分析正确的是( )
A. 若μ1>μ2,m1=m2,则杆受到压力
B. 若μ1=μ2,m1>m2,则杆受到拉力
C. 若μ1=μ2,m1≠m2,则杆不受到作用力
D. 若μ1<μ2,m1<m2,则杆受到压力
【答案】AC
【解析】
【详解】假设杆无弹力,滑块受重力,支持力和滑动摩擦力,对滑块A根据牛顿第二定律
可得
同理对滑块B有
A.若,则,B的加速度较大,杆受到压力,A正确;
BC.若,则,两滑块的加速度相同,说明没有相对滑动的趋势,故杆不受到作用力,B错误,C正确;
D.若,则,A的加速度较大,杆受到拉力,D错误。
故选AC。
10. 如图所示,半径R=0.8m、竖直固定的光滑圆弧轨道与水平传送带相切于B点,水平传送带B、C间的距离L=24m,传送带在电动机的带动下以v0=8m/s的恒定速率顺时针运行。现将质量m=2kg、可视为质点的小物块从圆弧轨道的最高点A由静止释放,不计空气阻力,物块与传送带间的动摩擦因数,重力加速度,下列说法正确的是( )
A. 小物块刚滑至圆弧轨道最低点B时,对轨道的压力大小为
B. 小物块在传送带B、C间的运动时间为
C. 小物块在传送带上运动时,因摩擦而产生的热量为
D. 整个过程中电动机多消耗的电能为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.根据机械能守恒定律得
解得
根据牛顿第二定律得
解得
根据牛顿第三定律可知,对轨道的压力大小为,故A正确;
B.由于,小物块在传送带上先做加速运动,根据牛顿第二定律可得
解得加速度大小为
小物块匀加速的时间为
小物块匀加速运动的位移
小物块匀速运动的时间
小物块在传送带B、C间的运动时间为,故B错误;
C.小物块与传送带的相对位移为
因摩擦而产生的热量为,C正确;
D.根据能量守恒可知,整个过程中电动机多消耗的电能为,故D错误。
故选AC。
11. 如图甲所示,长木板A放在光滑的水平面上,质量为的另一物体B(可看成质点)以水平速度滑上原来静止的长木板A的上表面。此过程长木板A的动能随位移变化的图像如图乙所示,长木板和物体的速度随时间变化的图像如图丙所示。已知A、B间存在摩擦力,g取10m/s。下列说法正确的是( )
A. 木板A的质量为4kg B. 系统损失的机械能为1J
C. 木板A的最小长度为0.5m D. AB间的动摩擦因数为0.1
【答案】BD
【解析】
【详解】A.根据图丙可知
解得
故A错误;
B.系统损失的机械能为
故B正确;
C.A在做匀加速直线运动,则
解得
在达到共同速度之时,A、B的位移差为
即木板A的最小长度为1m,才能使物块B不会掉下来,故C错误;
D.根据运动学公式
解得
故D正确。
故选BD。
12. 有a、b、c、d四颗地球卫星,a还未发射,在赤道表面上随地球一起转动,b是近地轨道卫星,c是地球静止卫星,d是高空探测卫星,它们均做匀速圆周运动,各卫星排列位置如图所示,则( )
A. a的向心加速度等于重力加速度g,c的向心加速度大于d的向心加速度
B. 在相同时间内b转过的弧长最长,a、c转过的弧长对应的角度相等
C. c在4小时内转过的圆心角是,a在2小时内转过的圆心角是
D. b的周期一定小于d的周期,d的周期一定小于24小时
【答案】BC
【解析】
【详解】A.a在地球表面随地球一起转动,其万有引力等于重力与向心力之和,且重力远大于向心力,故a的向心加速度远小于重力加速度g,根据牛顿第二定律,万有引力提供向心力
解得向心加速度
由于卫星d的轨道半径大于卫星c的轨道半径,所以卫星c的向心加速度大于d的向心加速度,故A错误;
B.地球静止卫星c绕地球运动的角速度与地球自转角速度相同,相同时间内a、c转过的弧长对应的角度相等,由
可得
轨道半径越小速度越大,则vb > vc > vd,又a与c角速度相等,且a的轨道半径小于c的轨道半径,故vc > va,即b的速度最大,所以在相同时间内b转过的弧长最长,a、c转过的弧长对应的角度相等,故B正确;
C.a、c角速度相同,在4小时内转过的圆心角都为,在2小时内转过的圆心角都为,故C正确;
D.c和b的轨道半径都小于d的轨道半径,由开普勒第三定律可知,b的运动周期一定小于d的运动周期,d的运动周期一定大于c的运动周期(24小时),故D错误。
故选BC。
三、实验题
13. 利用如图甲所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验.所用的钩码每只的质量为30 g.实验中,先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将5个钩码逐个加挂在弹簧下端,稳定后依次测出相应的弹簧总长度,将数据填在表中.(弹力始终未超过弹性限度,取g=10 m/s2)
记录数据组
1
2
3
4
5
6
钩码总质量(g)
0
30
60
90
120
150
弹簧总长(cm)
6.00
7.11
8.20
9.31
10.40
11.52
(1)实验需要的器材,除铁架台、弹簧、钩码若干、坐标纸、重垂线、铅笔之外,还需要的一件器材是_____________.
(2)根据表中所列6组数据,在图乙坐标系中作出弹簧弹力大小F跟弹簧总长度x之间的函数关系的图线_________.
(3)根据所画函数图线,求出弹簧的劲度系数为______N/m.(保留两位有效数字)
(4)某同学画图象时横轴没取弹簧总长,而是取了弹簧的伸长量,结果其图线仍然没有经过坐标原点,如图所示,请你帮他分析图线不过坐标原点的原因是___________.
【答案】 ①. 刻度尺(或米尺) ②. 如图所示 ③. 27 ④. 弹簧自身重力的影响
【解析】
【详解】(1)[1]需要刻度尺测量弹簧的总长,故答案为刻度尺
(2)[2]弹簧弹力与弹簧总长度L的关系图线如图所示:
(3)[3]图线的斜率表示弹簧的劲度系数
(4)[4]图线不过原点的原因是弹簧自身有重力,竖直悬挂时的长度大于水平放置时的长度
14. 利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置示意图如图所示。实验步骤如下:
①将气垫导轨放在水平桌面上,将导轨调至水平。
②测出遮光条的宽度和两光电门中心之间的距离。
③将滑块移至光电门1右侧某处,待槽码静止不动时,释放滑块(要求槽码落地前遮光条已通过光电门。
④从数字计数器上分别读出遮光条通过光电门1和光电门2所用的时间和。
⑤用天平称出滑块和遮光条的总质量,再称出槽码的质量。(已知当地重力加速度为)
(1)(单选)使用气垫导轨的主要目的是_____。(填正确答案标号)
A. 减小滑块和导轨之间的摩擦力
B. 喷出的压缩空气减小滑块速度
C. 使滑块与导轨不直接接触,减小噪声
(2)在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统(包括滑块、遮光条、槽码)的总动能增加量为_____。(结果用、、、、表示)
(3)(单选)在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统势能的减少量等于_____。(填正确答案标号)
A. Mgs B. mgs C.
(4)(单选)如果在误差允许的范围内,则可认为验证了机械能守恒定律。比较与的大小,发现,出现这一结果的原因可能是_____。(填正确答案标号)
A. 滑轮质量较大
B. 存在空气阻力和摩擦力
C. 遮光条宽度的测量值偏大
【答案】(1)A (2) (3)B (4)C
【解析】
【小问1详解】
气垫导轨的原理是利用从导轨表面小孔喷出的压缩空气,在滑块与导轨之间形成很薄的空气膜,使滑块与导轨不直接接触,可以有效减小滑块和导轨之间的摩擦力,从而达到减小实验误差的目的。
故选A。
【小问2详解】
因遮光条宽度很小,可将遮光条通过光电门时的平均速度当作瞬时速度,可得滑块经过光电门1的速度为
滑块经过光电门2的速度为
在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统(包括滑块、遮光条、槽码)的总动能增加量为
【小问3详解】
在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统势能的减少量
故选;
【小问4详解】
A.滑轮质量较大,考虑到滑轮转动消耗的系统机械能,有小于,故A错误;
B.存在空气阻力和摩擦力,导致小于,故错误;
C.遮光条宽度的测量值偏大,根据
可知滑块通过光电门的速度偏大,会导致稍大于,故C正确。
故选C。
四、计算题(共44分)
15. 消防队正在进行消防演练。如图所示,消防车出弹口O与高楼着火处P的连线与水平面的夹角θ=30°,O、P间的高度差为h。重力加速度大小为g,不计空气阻力,将从出弹口O射出的灭火弹(图中未画出)视为质点。
(1)若灭火弹恰好垂直击中P处,求灭火弹从出弹口O射出时的速度大小v1;
(2)若灭火弹击中P处时的速度方向恰好垂直OP向下,求:
①灭火弹从出弹口O射出时的速度大小v2及其方向与OP的夹角α的正切值;
②灭火弹在空中运动的过程中到OP的最大距离d。
【答案】(1)
(2)①,;②
【解析】
【小问1详解】
根据逆向思维可知,灭火弹从P到O的运动为平抛运动,设灭火弹在空中运动的时间为t,有
灭火弹从出弹口O射出时的竖直分速度大小
灭火弹从出弹口O射出时的水平分速度大小
又
解得
【小问2详解】
①将灭火弹从O到P的运动分解为沿OP方向的匀减速直线运动和垂直OP方向的类竖直上抛运动,设灭火弹在空中运动的时间为t',灭火弹从出弹口O射出时,在垂直OP方向的分速度大小
根据逆向思维可知,沿OP方向有
灭火弹从出弹口O射出时,在OP方向的分速度大小
又
解得
经分析可知
解得
②由(2)①可得
当灭火弹在垂直OP方向上的分速度为零时,灭火弹到OP的距离最大,有
解得
16. 如图所示,一个可视为质点的质量为的小物块,从光滑平台上的点以的初速度水平抛出,到达点时,恰好沿点的切线方向进入固定在水平地面上的光滑圆弧轨道,最后小物块滑上紧靠轨道末端点的质量为的长木板.已知木板上表面与圆弧轨道末端切线相平,木板下表面与水平地面之间光滑,小物块与长木板间的动摩擦因数,圆弧轨道的半径为,点和圆弧的圆心连线与竖直方向的夹角,不计空气阻力,取.求:
(1)小物块刚要到达圆弧轨道末端点时对轨道的压力.
(2)要使小物块不滑出长木板,木板的长度至少多大?
【答案】(1),方向竖直向下 (2)
【解析】
【详解】(1)小物块在C点时的速度大小
小物块由C到D的过程中,由机械能守恒定律得
代入数据解得
小物块在D点时由牛倾第二定律得
代入数据解得
由牛顿第三定律得
方向竖直向下.
(2)设小物块刚好滑到木板左端且达到共同速度的大小为,滑行过程中,小物块加速度大小为
长木板的加速度
小物块与长木板的速度分别为
,
对小物块和木板组成的系统,由能量守恒定律得:
解得
即木板的长度至少2.5m.
17. 倾角为的足够长斜面,上面有一质量为2kg,长8m的长木板Q,木板上下表面与斜面平行。木板Q最上端放置一质量为1kg的小滑块P。P、Q间光滑,Q与斜面间的动摩擦因数为。若P、Q同时从静止释放,P、Q两个物体加速度分别为多少?滑块P在Q上的运动时间是多少?(取,,g取)
【答案】,,
【解析】
【详解】对P受力分析,受重力和Q对P的支持力,根据牛顿第二定律有
解得
对Q受力分析,受重力、斜面对Q的支持力、摩擦力和P对Q的压力,根据牛顿第二定律有
解得
设P在Q上面滑动的时间为,因为
故P比Q运动得更快,根据位移关系有
解得
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汶上圣泽补习学校第三次月考物理试题
一、单选题(共24分每小题3分)
1. 如图所示,半圆柱放于粗糙水平地面,圆心O的正上方固定一个光滑小定滑轮,轻质绳一端拴一光滑小球,置于半圆柱面上的A点,另一端绕过定滑轮并用拉力T拉住,现缓慢地将小球从A点拽到B点,在此过程中,半圆柱对小球的支持力N以及细线对小球的拉力T的大小变化情况,以下说法正确的是( )
A. 细线对小球拉力T变大,半圆柱对小球支持力N不变
B. 细线对小球拉力T变小,半圆柱对小球支持力N变小
C. 地面对半圆柱的支持力变小
D. 地面对半圆柱的摩擦力变小
2. 如图,接通电动机电源,它通过细绳开始拉动平板小车,小车上的长方体木块随小车一起向左运动,到一定程度,小车继续向左运动而木块却不再运动。下列说法正确的是( )
A. 木块开始随小车一起向左运动过程,木块受到的摩擦力为动摩擦力
B. 小车继续向左运动而木块却不再运动,木块受到的摩擦力为静摩擦力
C. 保持木块与小车间接触面的粗糙程度不变,在木块上方增加砝码,重复上述实验,木块最后静止下来时仍在原来的位置
D. 保持压力不变,换用接触面更粗糙的木块,重复上述实验,木块最后静止下来时位置离定滑轮更远
3. 一抛物线形状的光滑固定导轨竖直放置,O为抛物线导轨的顶点,O点离地面的高度为h,A、B两点相距2h,轨道上套有一个小球M,小球M通过轻杆与光滑地面上的小球N相连,两小球的质量均为m,轻杆的长度为2h。现将小球M从距地面竖直高度为处静止释放,下列说法错误的是( )
A. 小球M即将落地时,它的速度方向与水平面的夹角为
B. 小球M即将落地时,它的速度大小为
C. 从静止释放到小球M即将落地,轻杆对小球N做的功为
D. 若小球M落地后不反弹,则地面对小球M的作用力的冲量大小为
4. 如图所示,表面光滑的圆锥固定在水平面上,底面半径为,顶角为60°。有一个质量为的弹性圆环,弹性圆环的弹力与形变量之间满足胡克定律,且始终在弹性限度内。弹性圆环处于自然状态时半径为,现将弹性圆环套在圆锥上,稳定时弹性圆环处于水平状态,且到底面的距离为圆锥高线的,重力加速度为。则弹性圆环的劲度系数为( )
A. B. C. D.
5. 类比方法在物理学的发展中起着及其重要的作用,其主要有因果类比、数学类比、概念类比和模型类比。请同学们类比利用图像的面积来推导匀变速直线运动位移公式的方法,解决下面情境中的问题。如图所示,水平面由光滑和粗糙两方形区域组成,质量为m,长为L的长方体匀质物块,从光滑面以速度垂直于分界线进入到粗糙面,已知物块与粗糙面间的动摩擦因数为,重力加速度为g,则该过程中物块刚好有一半进入粗糙面时的速度为( )
A. B.
C. D.
6. 如图所示,原长为的轻质弹簧,一端固定在点,另一端与一质量为的小球相连。小球套在竖直固定、足够长的光滑杆上。杆上两点与点的距离均为点到点的距离为与杆垂直。当小球在点下方弹簧与竖直方向夹角为时恰好平衡,小球以某一初速度从点开始向上运动,到达点时速度恰好为0。整个运动过程中,弹簧始终在弹性限度内,重力加速度大小为。下列说法正确的是( )
A. 从点到点的运动过程中,小球受到的弹力一定先做正功后做负功
B. 小球在点时的动能为
C. 弹簧的劲度系数为
D. 小球从点向下运动到最低点的过程中增加的弹性势能为
7. 如图甲所示,质量为2kg的物体静止在水平地面上,与地面间的动摩擦因数为0.4,与地面间的最大静摩擦力为9N。t=0时刻起,物体受到一个水平向右的力F作用,其大小随时间变化的关系如图乙所示,重力加速度g取10m/s2,则( )
A. 0~4s内物体做匀速直线运动
B. 0~4s内摩擦力对物体的冲量大小为36N·s
C. 8s时物体的速度大小为6.125m/s
D. 8s时物体的速度大小为7.875m/s
8. 如图所示,光滑水平面上两小车中间夹一压缩了的轻弹簧,左右两手分别按住左右两小车,使它们静止,若以两车及弹簧组成系统,则下列说法中不正确的是( )
A. 两手同时放开后,系统总动量始终为零
B. 先放开左手后放开右手,两手都放开后动量不守恒
C. 先放开左手,后放开右手,总动量向左
D. 无论何时放手,只要从两手都放开后到弹簧恢复原长的过程中,系统总动量都保持不变,但系统的总动量不一定为零
二、多选题(共6分少选得2分)
9. 如图所示,质量分别为m1、m2的A、B两个滑块放在斜面上,中间用一个轻杆相连,A、B与斜面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2,它们在斜面上加速下滑.关于杆的受力情况,下列分析正确的是( )
A. 若μ1>μ2,m1=m2,则杆受到压力
B. 若μ1=μ2,m1>m2,则杆受到拉力
C. 若μ1=μ2,m1≠m2,则杆不受到作用力
D. 若μ1<μ2,m1<m2,则杆受到压力
10. 如图所示,半径R=0.8m、竖直固定的光滑圆弧轨道与水平传送带相切于B点,水平传送带B、C间的距离L=24m,传送带在电动机的带动下以v0=8m/s的恒定速率顺时针运行。现将质量m=2kg、可视为质点的小物块从圆弧轨道的最高点A由静止释放,不计空气阻力,物块与传送带间的动摩擦因数,重力加速度,下列说法正确的是( )
A. 小物块刚滑至圆弧轨道最低点B时,对轨道的压力大小为
B. 小物块在传送带B、C间的运动时间为
C. 小物块在传送带上运动时,因摩擦而产生的热量为
D. 整个过程中电动机多消耗的电能为
11. 如图甲所示,长木板A放在光滑的水平面上,质量为的另一物体B(可看成质点)以水平速度滑上原来静止的长木板A的上表面。此过程长木板A的动能随位移变化的图像如图乙所示,长木板和物体的速度随时间变化的图像如图丙所示。已知A、B间存在摩擦力,g取10m/s。下列说法正确的是( )
A. 木板A的质量为4kg B. 系统损失的机械能为1J
C. 木板A的最小长度为0.5m D. AB间的动摩擦因数为0.1
12. 有a、b、c、d四颗地球卫星,a还未发射,在赤道表面上随地球一起转动,b是近地轨道卫星,c是地球静止卫星,d是高空探测卫星,它们均做匀速圆周运动,各卫星排列位置如图所示,则( )
A. a的向心加速度等于重力加速度g,c的向心加速度大于d的向心加速度
B. 在相同时间内b转过的弧长最长,a、c转过的弧长对应的角度相等
C. c在4小时内转过的圆心角是,a在2小时内转过的圆心角是
D. b的周期一定小于d的周期,d的周期一定小于24小时
三、实验题
13. 利用如图甲所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验.所用的钩码每只的质量为30 g.实验中,先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将5个钩码逐个加挂在弹簧下端,稳定后依次测出相应的弹簧总长度,将数据填在表中.(弹力始终未超过弹性限度,取g=10 m/s2)
记录数据组
1
2
3
4
5
6
钩码总质量(g)
0
30
60
90
120
150
弹簧总长(cm)
6.00
7.11
8.20
9.31
10.40
11.52
(1)实验需要的器材,除铁架台、弹簧、钩码若干、坐标纸、重垂线、铅笔之外,还需要的一件器材是_____________.
(2)根据表中所列6组数据,在图乙坐标系中作出弹簧弹力大小F跟弹簧总长度x之间的函数关系的图线_________.
(3)根据所画函数图线,求出弹簧的劲度系数为______N/m.(保留两位有效数字)
(4)某同学画图象时横轴没取弹簧总长,而是取了弹簧的伸长量,结果其图线仍然没有经过坐标原点,如图所示,请你帮他分析图线不过坐标原点的原因是___________.
14. 利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置示意图如图所示。实验步骤如下:
①将气垫导轨放在水平桌面上,将导轨调至水平。
②测出遮光条的宽度和两光电门中心之间的距离。
③将滑块移至光电门1右侧某处,待槽码静止不动时,释放滑块(要求槽码落地前遮光条已通过光电门。
④从数字计数器上分别读出遮光条通过光电门1和光电门2所用的时间和。
⑤用天平称出滑块和遮光条的总质量,再称出槽码的质量。(已知当地重力加速度为)
(1)(单选)使用气垫导轨的主要目的是_____。(填正确答案标号)
A. 减小滑块和导轨之间的摩擦力
B. 喷出的压缩空气减小滑块速度
C. 使滑块与导轨不直接接触,减小噪声
(2)在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统(包括滑块、遮光条、槽码)的总动能增加量为_____。(结果用、、、、表示)
(3)(单选)在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统势能的减少量等于_____。(填正确答案标号)
A. Mgs B. mgs C.
(4)(单选)如果在误差允许的范围内,则可认为验证了机械能守恒定律。比较与的大小,发现,出现这一结果的原因可能是_____。(填正确答案标号)
A. 滑轮质量较大
B. 存在空气阻力和摩擦力
C. 遮光条宽度的测量值偏大
四、计算题(共44分)
15. 消防队正在进行消防演练。如图所示,消防车出弹口O与高楼着火处P的连线与水平面的夹角θ=30°,O、P间的高度差为h。重力加速度大小为g,不计空气阻力,将从出弹口O射出的灭火弹(图中未画出)视为质点。
(1)若灭火弹恰好垂直击中P处,求灭火弹从出弹口O射出时的速度大小v1;
(2)若灭火弹击中P处时的速度方向恰好垂直OP向下,求:
①灭火弹从出弹口O射出时的速度大小v2及其方向与OP的夹角α的正切值;
②灭火弹在空中运动的过程中到OP的最大距离d。
16. 如图所示,一个可视为质点的质量为的小物块,从光滑平台上的点以的初速度水平抛出,到达点时,恰好沿点的切线方向进入固定在水平地面上的光滑圆弧轨道,最后小物块滑上紧靠轨道末端点的质量为的长木板.已知木板上表面与圆弧轨道末端切线相平,木板下表面与水平地面之间光滑,小物块与长木板间的动摩擦因数,圆弧轨道的半径为,点和圆弧的圆心连线与竖直方向的夹角,不计空气阻力,取.求:
(1)小物块刚要到达圆弧轨道末端点时对轨道的压力.
(2)要使小物块不滑出长木板,木板的长度至少多大?
17. 倾角为的足够长斜面,上面有一质量为2kg,长8m的长木板Q,木板上下表面与斜面平行。木板Q最上端放置一质量为1kg的小滑块P。P、Q间光滑,Q与斜面间的动摩擦因数为。若P、Q同时从静止释放,P、Q两个物体加速度分别为多少?滑块P在Q上的运动时间是多少?(取,,g取)
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