精品解析：河北衡水市第二中学2026-2027学年高三上学期开学物理试题

高三年级开学检测 物理 注意事项：1.本试卷考试时间为75分钟，满分100分。 2.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡相应的位置。 一、单选题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求的。 1. 秋日林间，一只松鼠静立在树枝上。当人缓步靠近时，松鼠在察觉到危险的极短时间内迅速窜向树干高处。该现象主要体现松鼠启动瞬间拥有较大的（ ） A. 加速度 B. 瞬时速度 C. 速度变化量 D. 位移 2. 如图甲所示，风力发电机是将风能（气流的动能）转化为电能的装置，其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等。如图乙所示为齿轮箱一级示意图，它由太阳轮（主动轮）、行星轮和齿圈组成，太阳轮和齿圈的半径分别为2R、3R。不考虑其它能量损耗，轮齿的尺寸相对于其圆的半径大小可忽略不计，当太阳轮绕圆心以角速度ω匀速转动时，则齿圈绕中心转动的角速度为（ ） A. B. C. D. 3. 质量为m的小球A和质量为2m的小球B之间用轻弹簧连接，然后用细绳悬挂起来，剪断细绳的瞬间，则A球和B球的加速度大小分别为（ ） A. 、 B. 、 C. 、 D. 、 4. 如图所示，两挂钩可沿固定水平横梁滑动到任意位置后锁定。一挎包质量为m，其轻质包带总长度为4d，a、b为包与包带的连接点，相距为d。将挎包悬挂在两挂钩上，当两挂钩相距x=2d时，锁定挂钩。挎包静止时，a、b在同一水平直线上，重力加速度为g，不计包带与挂钩之间的摩擦及两挂钩尺寸，则此时包带的张力大小为（ ） A. B. C. D. 5. 京雄快线（雄安R1线）是京津冀协同发展重要轨道交通线路，列车由中车唐山公司制造。若该车以恒定功率在水平路面上沿直线运动，在0~t时间内，速度从v1加速到v2，假定列车运行所受阻力恒定，列车的速度v、动能Ek、牵引力F、牵引力功率P、位移x、时间t之间的变化的关系图像可能正确的是（ ） A. B. C. D. 6. 已知某卫星绕月球做椭圆运动，周期为T，该卫星在近月点所受的月球引力为其在月球表面附近的，在远月点所受的月球引力为其在月球表面附近的。万有引力常量为，不考虑地球和太阳对卫星的影响，则月球的密度为（ ） A. B. C. D. 7. 我国的风洞技术处于世界领先地位，风洞中物体可受到大小和方向恒定的风力。如图所示，竖直平面内两平行虚线之间为风洞区域，区域的高度为d=5 m，长度足够长。现自该区域的下边界将一质量为m=1 kg的小球以速度大小v0=12 m/s斜向上抛出，小球从风洞上边界穿出，此后再次到达风洞上边界并进入风洞。已知小球在该风洞中受到竖直向上的恒定风力，大小为10 N，重力加速度大小g取10 m/s2，若小球斜向上抛出时与水平线间的角度可调，则小球从抛出到第二次到达风洞上边界的过程中经历的最短时间为（ ） A. 1.5 s B. 1.8 s C. 2 s D. 2.2 s 二、多选题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上正确答案，全部选对得6分，漏选得3分，错选0分。 8. 伽利略利用理想斜面实验，通过实验与逻辑推理相结合的方式，纠正了亚里士多德关于力和运动的错误认识并开启近代物理学研究。下列有关力和运动的说法正确的是（ ） A. 一物体做竖直上抛运动，其上升过程中处于超重状态，下降过程处于失重状态 B. 一个做匀速圆周运动的物体，所受合力不是恒力 C. 物体所受合力变小时，可能做加速运动 D. 物体所受合力的方向改变时，运动方向一定改变 9. 千斤顶在汽车维修、地震救灾中经常用到。如图所示，剪式（菱形）千斤顶是由四根长度均为L的轻细杆用铰链相连而成的，现摇动手柄，A、C间距离变小，若重物由静止开始匀加速上升，经过时间t，ABCD恰好构成一个正方形。已知开始时B、D两点重合，下列说法正确的是（　　） A. t时刻，重物的速度大小为 B. t时刻，A点的速度大小为 C. t时刻，A、C两点速度大小相等，方向相反 D. 重物上升过程中，AB、BC杆受到的弹力不断减小 10. 如图所示，木箱C放置在光滑水平面上，木箱内部固定有两个定滑轮，木箱和滑轮的总质量为M=4 kg，质量均为m=1 kg的小木块A、B通过跨过两定滑轮的轻质细绳相连，与A相连的细绳与箱底平行，小木块A与箱底间的动摩擦因数μ=0.5，其余摩擦均不计，整个系统在恒定外力F的作用下向右做加速运动且各物体之间保持相对静止。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10 m/s2.下列说法正确的是（ ） A. 地面对木箱的支持力为60 N B. 木块A所受到的摩擦力的方向可能向右 C. 绳子的拉力大小可能为 D. F的最小值为45 N 三、非选择题：本题共5道小题，共54分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分；有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位。 物理是一门以实验为基础的自然科学。 11. 某同学使用图甲所示的装置测量重物下落时的加速度。在重物下落的同时，打点计时器在纸带上打出点迹。打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz。 （1）选出点迹清晰的纸带，截取其中一部分如图乙所示（每相邻两个点间有1个点未画出），重物下落时的加速度大小为________m/s2（结果保留3位有效数字）。 （2）若上述实验中使用的交流电频率高于50 Hz，仍按50 Hz计算，则计算得到的重物下落时的加速度与真实值相比将_________（填“偏大”“偏小”或“相等”）； 12. 为验证向心力大小与角速度间的关系，某同学设计了如图所示的实验装置。其中AB是固定在竖直转轴OO′上的水平平台，A端固定的压力传感器可测出小物体对其压力的大小，B端固定一宽度为d的挡光片，光电门可测量挡光片每一次的挡光时间。 实验步骤如下： Ⅰ．测出挡光片与转轴间的距离L； Ⅱ．将小物体紧靠传感器放置在平台上，测出小物体中心与转轴的距离r； Ⅲ．使平台AB绕转轴OO′匀速转动； Ⅳ．记录压力传感器的示数F和对应的挡光时间Δt； Ⅴ．保持小物体质量m和距离r不变，多次改变转动角速度，记录压力传感器示数F和对应的挡光时间Δt。 （1）为了探究滑块的向心力Fn与角速度ω的关系，该科技小组需要采用的主要实验方法（　　） A. 比值法 B. 微元法 C. 控制变量法 D. 等效替代法 （2）小物体转动的角速度ω=________（用L、d、Δt表示）。 （3）若以压力传感器的示数F为纵坐标，以________（选填、∆t、）为横坐标，可在坐标纸上描绘数据点并作出一条过原点的直线，从而验证向心力Fn与ω2成正比。 13. 导体薄膜压力传感器（图甲）是一种易于网购、价格不贵的电学元件。它的工作原理是半导体材料的“压阻效应”。压阻效应是指当半导体材料沿某一方向受到外力作用时，其电阻率发生变化的现象。现利用如图乙所示的装置探究半导体材料电阻与其所受压力大小的关系。 实验步骤： ①取RFP602型半导体薄膜压力传感器一片，将其圆形敏感区域固定在铁架台支架平面上，用一个圆柱体质量块（砝码）压在该敏感面上。为使应变片受力均匀，在圆柱体与应变片之间垫一个面积相当于有效区域的聚氨酯橡胶垫片，把一个U形金属框架的上沿压在圆柱体上并固定，框架下端悬吊钩码；该装置可以测量不同压力下传感器的电阻值； ②调整U形金属框架、橡胶垫片和压在传感器敏感面上圆柱体的总质量，使其恰好为一只钩码的质量（即50 g）。重力加速度g取10 m/s2，所对应压力的大小为0.5 N； ③传感器的两根引线跟数字多用电表两表笔相连，数字多用电表选用电阻挡，可以直接测量传感器的电阻，改变钩码的数量，就改变了传感器所受的压力。在仅有U形金属框架、橡胶垫片和压在敏感面上的圆柱体时，压力F的大小为0.5 N，记录此时电阻的示数，作为第1组数据。然后每悬吊（增加）一个钩码得到一组对应数据，填在下表中。 RFP602型半导体薄膜压力传感器在不同压力下的电阻 压力F/N 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 电阻RN/kΩ 55.52 34.63 27.17 25.26 24.14 22.12 20.77 18.96 压力F/N 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 电阻RN/kΩ 18.32 17.65 17.00 15.33 15.09 14.74 13.98 13.58 数据分析： （1）以传感器所受的压力大小F为横轴、传感器电阻RN为纵轴建立直角坐标系，表中的16组数据已经在坐标系中画出（如图丙），请在图中描绘出RN—F图像； （2）从图中可以看出：随着压力的增大，传感器的电阻RN不断_________（选填“增大”“减小”或“不变”）；当压力不同时，传感器的电阻的灵敏度（即电阻值随压力的变化率）存在着较大的差异，要使传感器电阻比较灵敏，就应使之工作在灵敏度较大的区间。在下列压力区间中，灵敏度最大的是_________； A.0 N~1 N B.2 N~3 N C.4 N~5 N D.7 N~8 N 制作报警器： （3）将传感器接入如图丁所示电路中，R0为定值电阻，R为电阻箱。初始时传感器无压力作用。现逐渐增大压力，实现报警器两端电压大于等于某值时会发出警报，报警器应并联在_________（填“R0”或“RN”）两端； （4）长时间使用后，电源的电动势变小内阻变大，为使报警器正常工作，应将电阻箱R的接入阻值调_________（填“大”或“小”）。 14. 从动力学规律来看，地月系统可以等效为双星系统，它们在彼此的万有引力作用下，围绕连线上某点各自做匀速圆周运动。如图所示，地球与月球绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动。若地球的质量为m1，月球的质量为m2，地球做匀速圆周运动的半径为r1，地球、月球均可视为质点。求： （1）月球做匀速圆周运动的半径r2； （2）在相等时间内，地球与O点、月球与O点的连线扫过的面积之比S1∶S2。 15. 近年来，我国在人工智能领域取得重大突破，智能机器人技术已广泛应用于物流、仓储等领域。在某科技公司的测试场上对两个物流机器人A和B进行性能测试。在直线测试跑道上，A和B沿同一直线均以大小为4 m/s的速度同向匀速运动，测试开始时，B保持原来速度不变，A先匀加速后匀减速，最后恢复到原来的速度。从开始测试计时，机器人A每3s记录A、B之间的间距，采集的数据如下表所示。求： 时间（s） 0 3 6 9 12 15 18 21 距离（m） 2 4.25 11 21.8 30.8 36.2 38 38 （1）机器人A在加速阶段的加速度大小； （2）机器人A在该运动过程中的最大速度。 16. 如图所示，质量为m=1 kg、可视为质点的物块用长度为L1=1.5 m的细线悬挂在天花板上，物块在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角为θ=53°。质量也为m、长为L2=4 m的匀质木板静止在水平地面上，紧挨木板右侧有一固定在地面上的光滑斜面体，斜面底端与木板上端等高，斜面倾角为53°，斜面长度L3=1.5 m。木板左侧某处有一劲度系数为k=0.125 N/m的弹簧，开始弹簧处于原长，弹簧的左端固定，右端点位于O点，O点左侧地面光滑，右侧地面粗糙。某时刻，细线的悬挂点松动导致细线与竖直夹角变小，细线长度缓慢变长至L1′=2 m。稳定后，物块仍在水平面内做匀速圆周运动。当运动到P点时细线断裂，一段时间后，物块恰好无碰撞的从斜面体的顶端Q滑上斜面，从斜面上滑下后滑上木板（无动能损失），与木板共速时木板左端恰到达O点，此刻立即取走物块，木板压缩弹簧后进入光滑区域。已知物块与木板的动摩擦因数为μ1=0.4，木板与粗糙水平地面的动摩擦因数μ2=0.05，重力加速度g=10 m/s2，P、Q点在同一竖直面内且两点的高度差为h=0.8 m，sin53°=0.8，cos53°=0.6，弹簧长度足够长且始终处于弹性限度内，不计空气阻力，求： （1）物块落上斜面时速度的大小vQ； （2）悬挂点松动过程中，细线对物块做的功W； （3）木板恰好完全进入水平地面光滑区域时的速度大小v。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高三年级开学检测 物理 注意事项：1.本试卷考试时间为75分钟，满分100分。 2.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡相应的位置。 一、单选题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求的。 1. 秋日林间，一只松鼠静立在树枝上。当人缓步靠近时，松鼠在察觉到危险的极短时间内迅速窜向树干高处。该现象主要体现松鼠启动瞬间拥有较大的（ ） A. 加速度 B. 瞬时速度 C. 速度变化量 D. 位移 【答案】A 【解析】 【详解】松鼠初始静止，启动过程时间极短，在很短时间内速度迅速增大。根据加速度定义，短时间内实现速度变化，说明启动瞬间加速度较大，启动瞬间瞬时速度很小，速度变化量、位移也不大，故A正确，BCD错误。 故选A。 2. 如图甲所示，风力发电机是将风能（气流的动能）转化为电能的装置，其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等。如图乙所示为齿轮箱一级示意图，它由太阳轮（主动轮）、行星轮和齿圈组成，太阳轮和齿圈的半径分别为2R、3R。不考虑其它能量损耗，轮齿的尺寸相对于其圆的半径大小可忽略不计，当太阳轮绕圆心以角速度ω匀速转动时，则齿圈绕中心转动的角速度为（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】由几何关系，太阳轮半径，齿圈内半径。本题模型为行星架固定（定轴传动），太阳轮、行星轮、齿圈啮合处线速度大小相等。太阳轮边缘线速度大小。设齿圈角速度为，齿圈内侧啮合点线速度大小。 联立有 解得 故选D。 3. 质量为m的小球A和质量为2m的小球B之间用轻弹簧连接，然后用细绳悬挂起来，剪断细绳的瞬间，则A球和B球的加速度大小分别为（ ） A. 、 B. 、 C. 、 D. 、 【答案】B 【解析】 【详解】静止时，弹簧弹力等于球的重力，即 剪断细绳瞬间，弹簧弹力不会突变。对球分析，重力与弹簧弹力平衡，合力为0，故；对球，受到向下的重力和向下的弹簧弹力，则合力 由牛顿第二定律解得 故B正确。 4. 如图所示，两挂钩可沿固定水平横梁滑动到任意位置后锁定。一挎包质量为m，其轻质包带总长度为4d，a、b为包与包带的连接点，相距为d。将挎包悬挂在两挂钩上，当两挂钩相距x=2d时，锁定挂钩。挎包静止时，a、b在同一水平直线上，重力加速度为g，不计包带与挂钩之间的摩擦及两挂钩尺寸，则此时包带的张力大小为（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】由题意，轻质包带总长度为4d，挂钩间距，则到左挂钩绳长，到右挂钩绳长，间距，结合长度关系可得包带与水平方向夹角 对挎包受力分析，竖直方向合力为零，则 解得包带的张力大小 故选A。 5. 京雄快线（雄安R1线）是京津冀协同发展重要轨道交通线路，列车由中车唐山公司制造。若该车以恒定功率在水平路面上沿直线运动，在0~t时间内，速度从v1加速到v2，假定列车运行所受阻力恒定，列车的速度v、动能Ek、牵引力F、牵引力功率P、位移x、时间t之间的变化的关系图像可能正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】A．列车恒定功率加速，由可知速度增大，牵引力减小；根据，加速度减小，做加速度减小的加速运动。A项图像斜率代表加速度，斜率应逐渐减小，题图斜率变大，故A错误； B．由，牵引力与速度成反比，速度增大牵引力减小，故B错误； C．列车功率恒定，不随速度改变，图像应为水平直线，故C错误； D．依据动能定理 列车动能增加，图像斜率为合外力，合外力减小，故D正确。 故选D。 6. 已知某卫星绕月球做椭圆运动，周期为T，该卫星在近月点所受的月球引力为其在月球表面附近的，在远月点所受的月球引力为其在月球表面附近的。万有引力常量为，不考虑地球和太阳对卫星的影响，则月球的密度为（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】由题可知，在月球表面附近 在月球近月点则有 在月球远月点 联立可得轨道半长轴 椭圆轨道与半径为的圆轨道周期相同，万有引力提供向心力，则 解得 月球的密度 故选C。 7. 我国的风洞技术处于世界领先地位，风洞中物体可受到大小和方向恒定的风力。如图所示，竖直平面内两平行虚线之间为风洞区域，区域的高度为d=5 m，长度足够长。现自该区域的下边界将一质量为m=1 kg的小球以速度大小v0=12 m/s斜向上抛出，小球从风洞上边界穿出，此后再次到达风洞上边界并进入风洞。已知小球在该风洞中受到竖直向上的恒定风力，大小为10 N，重力加速度大小g取10 m/s2，若小球斜向上抛出时与水平线间的角度可调，则小球从抛出到第二次到达风洞上边界的过程中经历的最短时间为（ ） A. 1.5 s B. 1.8 s C. 2 s D. 2.2 s 【答案】C 【解析】 【详解】设小球在竖直方向速度大小为，则小球在风洞区域运动时间 小球在风洞区域之外的运动时间为 总时间 根据均值不等式可知 求得总时间的最小值为 则，符合题意。 故选C。 二、多选题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上正确答案，全部选对得6分，漏选得3分，错选0分。 8. 伽利略利用理想斜面实验，通过实验与逻辑推理相结合的方式，纠正了亚里士多德关于力和运动的错误认识并开启近代物理学研究。下列有关力和运动的说法正确的是（ ） A. 一物体做竖直上抛运动，其上升过程中处于超重状态，下降过程处于失重状态 B. 一个做匀速圆周运动的物体，所受合力不是恒力 C. 物体所受合力变小时，可能做加速运动 D. 物体所受合力的方向改变时，运动方向一定改变 【答案】BC 【解析】 【详解】A．竖直上抛运动全过程加速度均为重力加速度，方向竖直向下，物体全程处于失重状态，故A错误； B．匀速圆周运动的合力指向圆心，合力方向时刻变化，因此所受合力不是恒力，故B正确； C．当合力与速度同向时，即使合力变小，物体仍然做加速运动，只是加速度减小，故C正确； D．合力方向改变时，物体运动方向不一定改变，例如物体先加速运动，合力反向后物体先减速，速度方向暂时不变，故D错误。 故选BC。 9. 千斤顶在汽车维修、地震救灾中经常用到。如图所示，剪式（菱形）千斤顶是由四根长度均为L的轻细杆用铰链相连而成的，现摇动手柄，A、C间距离变小，若重物由静止开始匀加速上升，经过时间t，ABCD恰好构成一个正方形。已知开始时B、D两点重合，下列说法正确的是（　　） A. t时刻，重物的速度大小为 B. t时刻，A点的速度大小为 C. t时刻，A、C两点速度大小相等，方向相反 D. 重物上升过程中，AB、BC杆受到的弹力不断减小 【答案】BD 【解析】 【详解】A．初始、两点重合，时刻构成正方形，千斤顶D端始终在地面不动，重物从静止开始匀加速上升，上升高度 由匀变速直线运动 解得加速度 时刻重物速度 故A错误； B．时刻AB杆与水平方向夹角，轻杆两端沿杆分速度相等，对AD点由于D端速度始终为0，有 对、点有 A点的速度 故B正确； C．由对称性可知、两点水平分速度大小相等，方向相反，但竖直速度大小相等，方向相同，所以A、C两点的速度方向并不相反，故C错误； D．对点受力分析，设杆与水平夹角为，由牛顿第二定律 解得 重物上升过程增大，增大，杆的弹力不断减小，故D正确。 故选BD。 10. 如图所示，木箱C放置在光滑水平面上，木箱内部固定有两个定滑轮，木箱和滑轮的总质量为M=4 kg，质量均为m=1 kg的小木块A、B通过跨过两定滑轮的轻质细绳相连，与A相连的细绳与箱底平行，小木块A与箱底间的动摩擦因数μ=0.5，其余摩擦均不计，整个系统在恒定外力F的作用下向右做加速运动且各物体之间保持相对静止。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10 m/s2.下列说法正确的是（ ） A. 地面对木箱的支持力为60 N B. 木块A所受到的摩擦力的方向可能向右 C. 绳子的拉力大小可能为 D. F的最小值为45 N 【答案】ACD 【解析】 【详解】AB．对受力分析，设绳拉力为，设细绳与竖直方向的夹角为，系统加速度为，竖直方向 水平方向 得 对受力分析，水平方向满足 静摩擦力限制 解得加速度满足 整体竖直方向合力为零，地面对木箱支持力等于系统总重力 由 其中 则，即木块A所受到的摩擦力始终向左，故A正确，B错误； C．根据 其中 代入解得 因为满足，所以绳子的拉力大小可能为，故C正确； D．对整体由牛顿第二定律有 其中，则，故D正确。 故选ACD。 三、非选择题：本题共5道小题，共54分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分；有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位。 物理是一门以实验为基础的自然科学。 11. 某同学使用图甲所示的装置测量重物下落时的加速度。在重物下落的同时，打点计时器在纸带上打出点迹。打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz。 （1）选出点迹清晰的纸带，截取其中一部分如图乙所示（每相邻两个点间有1个点未画出），重物下落时的加速度大小为________m/s2（结果保留3位有效数字）。 （2）若上述实验中使用的交流电频率高于50 Hz，仍按50 Hz计算，则计算得到的重物下落时的加速度与真实值相比将_________（填“偏大”“偏小”或“相等”）； 【答案】（1）9.69 （2）偏小 【解析】 【小问1详解】 由逐差法公式可列 【小问2详解】 频率偏高带来的误差分析实际频率，则真实打点周期，真实计数点间隔。由逐差公式 可知代入值偏大，故算出的加速度偏小。 12. 为验证向心力大小与角速度间的关系，某同学设计了如图所示的实验装置。其中AB是固定在竖直转轴OO′上的水平平台，A端固定的压力传感器可测出小物体对其压力的大小，B端固定一宽度为d的挡光片，光电门可测量挡光片每一次的挡光时间。 实验步骤如下： Ⅰ．测出挡光片与转轴间的距离L； Ⅱ．将小物体紧靠传感器放置在平台上，测出小物体中心与转轴的距离r； Ⅲ．使平台AB绕转轴OO′匀速转动； Ⅳ．记录压力传感器的示数F和对应的挡光时间Δt； Ⅴ．保持小物体质量m和距离r不变，多次改变转动角速度，记录压力传感器示数F和对应的挡光时间Δt。 （1）为了探究滑块的向心力Fn与角速度ω的关系，该科技小组需要采用的主要实验方法（　　） A. 比值法 B. 微元法 C. 控制变量法 D. 等效替代法 （2）小物体转动的角速度ω=________（用L、d、Δt表示）。 （3）若以压力传感器的示数F为纵坐标，以________（选填、∆t、）为横坐标，可在坐标纸上描绘数据点并作出一条过原点的直线，从而验证向心力Fn与ω2成正比。 【答案】（1）C （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 为了探究滑块的向心力Fn与角速度ω的关系，需保持滑块的质量和转动半径不变，该同学需要采用的实验方法为控制变量法。 故选C。 【小问2详解】 挡光片经过光电门时的线速度表达式为 根据角速度与线速度的关系式可得 联立解得 【小问3详解】 由题意可知，压力传感器对物体的支持力提供物体做圆周运动的向心力，由牛顿第三定律可知，支持力与压力大小等大反向，则 故图像是一条过原点的直线。 13. 导体薄膜压力传感器（图甲）是一种易于网购、价格不贵的电学元件。它的工作原理是半导体材料的“压阻效应”。压阻效应是指当半导体材料沿某一方向受到外力作用时，其电阻率发生变化的现象。现利用如图乙所示的装置探究半导体材料电阻与其所受压力大小的关系。 实验步骤： ①取RFP602型半导体薄膜压力传感器一片，将其圆形敏感区域固定在铁架台支架平面上，用一个圆柱体质量块（砝码）压在该敏感面上。为使应变片受力均匀，在圆柱体与应变片之间垫一个面积相当于有效区域的聚氨酯橡胶垫片，把一个U形金属框架的上沿压在圆柱体上并固定，框架下端悬吊钩码；该装置可以测量不同压力下传感器的电阻值； ②调整U形金属框架、橡胶垫片和压在传感器敏感面上圆柱体的总质量，使其恰好为一只钩码的质量（即50 g）。重力加速度g取10 m/s2，所对应压力的大小为0.5 N； ③传感器的两根引线跟数字多用电表两表笔相连，数字多用电表选用电阻挡，可以直接测量传感器的电阻，改变钩码的数量，就改变了传感器所受的压力。在仅有U形金属框架、橡胶垫片和压在敏感面上的圆柱体时，压力F的大小为0.5 N，记录此时电阻的示数，作为第1组数据。然后每悬吊（增加）一个钩码得到一组对应数据，填在下表中。 RFP602型半导体薄膜压力传感器在不同压力下的电阻 压力F/N 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 电阻RN/kΩ 55.52 34.63 27.17 25.26 24.14 22.12 20.77 18.96 压力F/N 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 电阻RN/kΩ 18.32 17.65 17.00 15.33 15.09 14.74 13.98 13.58 数据分析： （1）以传感器所受的压力大小F为横轴、传感器电阻RN为纵轴建立直角坐标系，表中的16组数据已经在坐标系中画出（如图丙），请在图中描绘出RN—F图像； （2）从图中可以看出：随着压力的增大，传感器的电阻RN不断_________（选填“增大”“减小”或“不变”）；当压力不同时，传感器的电阻的灵敏度（即电阻值随压力的变化率）存在着较大的差异，要使传感器电阻比较灵敏，就应使之工作在灵敏度较大的区间。在下列压力区间中，灵敏度最大的是_________； A.0 N~1 N B.2 N~3 N C.4 N~5 N D.7 N~8 N 制作报警器： （3）将传感器接入如图丁所示电路中，R0为定值电阻，R为电阻箱。初始时传感器无压力作用。现逐渐增大压力，实现报警器两端电压大于等于某值时会发出警报，报警器应并联在_________（填“R0”或“RN”）两端； （4）长时间使用后，电源的电动势变小内阻变大，为使报警器正常工作，应将电阻箱R的接入阻值调_________（填“大”或“小”）。 【答案】（1） （2） ①. 减小 ②. A （3） （4）小 【解析】 【小问1详解】 以压力为横轴、电阻为纵轴，按题表标出16个数据点并用平滑曲线连接，图像如答案所示。 【小问2详解】 [1]由图像可知，随压力增大，传感器电阻不断减小。 [2]A．在压力从增至的区间内图像最陡，斜率绝对值最大，故A正确； B．在压力从增至的区间内图像斜率绝对值较小，故B错误； C．在压力从增至的区间内图像更平缓，故C错误； D．在压力从增至的区间内图像最平缓，故D错误。 故选A。 【小问3详解】 压力增大时，传感器电阻减小，串联电路的总电阻减小，电流增大。固定电阻两端的电压随电流增大而增大，而两端的电压减小。报警器应在压力增大时获得更大的电压，故应并联在两端。 【小问4详解】 电源电动势变小且内阻变大时，电路中的电流会减小。为使报警器仍能正常工作，应减小电阻箱接入电路的阻值以补偿电流的减小。 14. 从动力学规律来看，地月系统可以等效为双星系统，它们在彼此的万有引力作用下，围绕连线上某点各自做匀速圆周运动。如图所示，地球与月球绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动。若地球的质量为m1，月球的质量为m2，地球做匀速圆周运动的半径为r1，地球、月球均可视为质点。求： （1）月球做匀速圆周运动的半径r2； （2）在相等时间内，地球与O点、月球与O点的连线扫过的面积之比S1∶S2。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 地球、月球间万有引力提供彼此向心力；二者角速度相等；轨道半径之和等于 地月间距 对地球： 对月球：· 联立可得 解得 【小问2详解】 质点绕圆心匀速圆周运动，时间内扫过的扇形面积可表示为 设在这一时间内地球与月球扫过面积分别为、 则， 故 把代入上式，可得 15. 近年来，我国在人工智能领域取得重大突破，智能机器人技术已广泛应用于物流、仓储等领域。在某科技公司的测试场上对两个物流机器人A和B进行性能测试。在直线测试跑道上，A和B沿同一直线均以大小为4 m/s的速度同向匀速运动，测试开始时，B保持原来速度不变，A先匀加速后匀减速，最后恢复到原来的速度。从开始测试计时，机器人A每3s记录A、B之间的间距，采集的数据如下表所示。求： 时间（s） 0 3 6 9 12 15 18 21 距离（m） 2 4.25 11 21.8 30.8 36.2 38 38 （1）机器人A在加速阶段的加速度大小； （2）机器人A在该运动过程中的最大速度。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 分析表格数据可知，A相对B在内做初速度为0的匀加速运动，其位移大小 由运动学公式 解得 B做匀速运动，故A对地加速度大小也为 【小问2详解】 分析表格数据可知，A相对B在内做匀减速运动，18s末速度减为0，可视为初速为0的匀加速直线运动，其位移大小 由运动学公式 解得 A做变速运动的总时间为，设加速运动的总时间为，该过程中相对B的最大速度为，则 减速运动过程 由以上各式可解得· 则A的最大速度为 16. 如图所示，质量为m=1 kg、可视为质点的物块用长度为L1=1.5 m的细线悬挂在天花板上，物块在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角为θ=53°。质量也为m、长为L2=4 m的匀质木板静止在水平地面上，紧挨木板右侧有一固定在地面上的光滑斜面体，斜面底端与木板上端等高，斜面倾角为53°，斜面长度L3=1.5 m。木板左侧某处有一劲度系数为k=0.125 N/m的弹簧，开始弹簧处于原长，弹簧的左端固定，右端点位于O点，O点左侧地面光滑，右侧地面粗糙。某时刻，细线的悬挂点松动导致细线与竖直夹角变小，细线长度缓慢变长至L1′=2 m。稳定后，物块仍在水平面内做匀速圆周运动。当运动到P点时细线断裂，一段时间后，物块恰好无碰撞的从斜面体的顶端Q滑上斜面，从斜面上滑下后滑上木板（无动能损失），与木板共速时木板左端恰到达O点，此刻立即取走物块，木板压缩弹簧后进入光滑区域。已知物块与木板的动摩擦因数为μ1=0.4，木板与粗糙水平地面的动摩擦因数μ2=0.05，重力加速度g=10 m/s2，P、Q点在同一竖直面内且两点的高度差为h=0.8 m，sin53°=0.8，cos53°=0.6，弹簧长度足够长且始终处于弹性限度内，不计空气阻力，求： （1）物块落上斜面时速度的大小vQ； （2）悬挂点松动过程中，细线对物块做的功W； （3）木板恰好完全进入水平地面光滑区域时的速度大小v。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 小物块由P到Q做平抛运动，竖直方向 由此可解得 【小问2详解】 物块开始时做匀速圆周运动，由牛顿第二定律 可得 设稳定后继续做匀速圆周运动时细线与竖直的夹角为，由牛顿第二定律 由（ 1）可知 联立解得 松动过程由动能定理 由以上各式可得 【小问3详解】 小物块滑上木板速度为，物块从点到刚滑上木板的过程由动能定理 设木板与物块共速时间为，共速速度为，设物块的加速度大小为，由牛顿第二定律 设木板的加速度大小为，由牛顿第二定律 由运动学公式分析对物块 对木板 联立可得， 木板进入光滑区域长为，由牛顿第二定律 解得 由此可知木板加速度恒定，木板做匀减速运动，设完全进入时速度为，再由运动学公式 可得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $