精品解析:【点石联考】辽宁多校2026-2027学年第一学期高三开学考试物理试卷
2026-09-03
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内容正文:
高三期初学情调研
物理
本卷满分100分,考试时间75分钟。
注意事项:
1、答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡的指定位置。考试结束后,将答题卡交回。
2、回答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。
3、回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 如图所示,健身爱好者保持靠墙静蹲姿势静止不动,背部竖直贴紧光滑的墙面,双脚踩在粗糙水平地面上。下列说法正确的是( )
A. 墙面对人的弹力是由于墙面的形变产生的
B. 地面对人的摩擦力可能为零
C. 地面对人的作用力与人的重力大小相等,方向相反
D. 墙面和地面对人的合力的大小和方向均无法确定
2. 夏日清晨,学生将自行车停放于黑色沥青路面,经过正午烈日暴晒数小时后,取车时发现橡胶轮胎明显发烫,周边空气中弥漫刺鼻的沥青挥发气味,忽略轮胎体积变化,下列说法正确的是( )
A. 轮胎升温是由于沥青通过热传导把热量传给轮胎
B. 沥青散发刺鼻气味,说明只有高温条件下分子才做无规则热运动
C. 轮胎内部密闭气体温度升高,气体分子平均动能增大,胎内气体的压强变大
D. 沥青吸热由硬变软的过程,分子平均动能不变
3. 如图所示,一轻弹簧上端固定,下端连接一个小球。现将小球自弹簧原长O位置由静止释放,以竖直向下为正方向,弹簧始终处于弹性限度范围内。在小球下落至最低点过程中,其加速度a、速度v和位移x随时间t变化的关系图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
4. 如图所示为氢原子能级的示意图,现有大量氢原子处于能级的激发态,当向低能级跃迁时辐射出多种频率的光,用辐射光照射逸出功的钾金属板,下列说法正确的是( )
A. 大量氢原子从能级向低能级跃迁一共可辐射出3种不同频率的光
B. 能够使该钾金属板发生光电效应的光共有2种
C. 从该钾金属板逸出光电子的最大初动能为10.50 eV
D. 若增大入射光的光照强度,光电子的最大初动能将变大
5. 辽宁沈阳沈北新区大学城内顺丰开始利用无人机配送快递包裹,如图所示是无人机定点悬停在配送空域某一高度,先后间隔释放两件快递包裹,不计空气阻力,包裹在空中下落的过程中,下列说法正确的是( )
A. 质量大的包裹在空中下落的时间长 B. 两包裹的加速度之差逐渐增大
C. 两包裹的速度之差逐渐增大 D. 两包裹之间的距离逐渐增大
6. 如图所示为倾角为、足够长的粗糙直滑道,一滑块从滑道底端以初速度 沿斜面向上滑动,其加速度大小为,经过 该滑块的位移大小可能为( )
A. 10 m B. 11 m C. 12 m D. 50 m
7. 如图所示,物流分拣平台上,质量为的货物A叠放在质量为的长木板B上,货物A与木板B间的动摩擦因数为,木板B与水平地面间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为。现用水平向右的拉力拉动木板B,下列说法正确的是( )
A. 当时,货物A、木板B均保持静止状态
B. 只要,货物A、木板B就会发生相对滑动
C. 当时,木板B的加速度为
D. 无论拉力多大,货物A能达到的最大加速度为
8. 央视曝光某款商家赋予各种健康功能的“能量石”核辐射严重超标,该“能量石”含有放射性元素钍,其连续衰变方程为,下列说法正确的是( )
A. 方程式中的,
B. 射线的电离能力与穿透能力均比射线更强
C. 升温、加压或者把钍做成化合物,能够缩短钍的半衰期
D. 的比结合能大于的比结合能
9. 如图甲所示为两分子间的作用力与两分子间距离的关系。分子固定在坐标原点处,分子从处以某一速度向分子运动(运动过程中仅考虑分子间作用力);图乙是一定质量理想气体经历的某种循环过程,过程是等压过程,过程是等温过程,过程中气体与外界无热量交换。则下列说法正确的是( )
A. 图甲中分子间距从到,分子间作用力增大
B. 若图甲中阴影面积,则两分子间的最小距离小于
C. 图乙中过程,气体分子的平均速率先变大后不变
D. 图乙中过程,气体从外界吸收的热量小于放出的热量
10. 如图所示,竖直立杆顶端固定着光滑轻质定滑轮,一根不可伸长的细线跨过定滑轮,细线右端与静置在水平地面上、质量为的物块A相连;细线左端与另外两段细线在结点打结形成“死结”,点下方的细线悬挂着质量为的重物B,初始时拉力水平向左拉住细线,使重物B保持静止,段细线与水平方向的夹角为,此时物块A刚好在地面上静止不动,段细线与水平地面间的夹角为。现使重物B始终处于平衡状态、保持细线方向固定不变,将拉力从初始水平位置沿顺时针缓慢转动至竖直方向。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为,下列说法正确的是( )
A. 物块A与地面间的动摩擦因数为
B. 拉力缓慢转动至竖直方向的过程中,物块A将缓慢向左移动
C. 拉力缓慢转动至竖直方向的过程中,地面对物块A的摩擦力逐渐变小
D. 拉力缓慢转动至竖直方向的过程中,拉力先减小后增大,最小值为
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某同学利用如图甲所示的实验装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验,操作过程中有以下实验步骤:
A.将小车移至靠近打点计时器处,先放开小车,再接通电源
B.将打点计时器固定在长木板上,并连接好电路
C.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下边吊着适当重的钩码,放手后看小车能否在木板上做平稳的加速运动
D.断开电源,取下纸带
E.把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上,并使附有定滑轮的一端伸出桌面
F.将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔
G.换上新纸带,重复操作两次
(1)其中有一处错误的步骤是___________ (填步骤前字母);应改正为_____________________。
(2)将改正后的步骤按合理的顺序排列为:EB______________DG:
(3)该同学在规范操作下得到一条点迹清晰的纸带如图乙所示,在纸带上依次选出7个计数点,分别标上A、B、C、D、E、F和G,每相邻的两个计数点间还有四个点未画出,已知打点计时器所用电源的频率是50 Hz,请回答:
①打下D点时小车的速度vD=__________ cm/s。
②小车运动的加速度a=_________m/s2。(结果保留两位小数)
12. 某同学利用如图甲所示的装置做“探究加速度与力、质量的关系”的实验,操作如下:
(1)探究滑块加速度与滑块所受拉力的关系时,需保持滑块(含加速度传感器,下同)质量不变,这种实验方法是_________。
(2)实验时,调节定滑轮高度,使连接滑块的细绳与轨道平面保持_________。
(3)该实验中,滑块的质量M和重物的质量m_________(填“需满足”或“不需满足”)。
(4)用该装置探究滑块加速度a和所受拉力F的关系时,由于平衡摩擦力的操作不当,导致获得的a-F图像如图乙所示,其图像的斜率为k,纵截距为-b,细绳与水平方向的夹角为,重力加速度为g,则滑块的质量M=_________;滑块与木板间的动摩擦因数μ=_________(用题目所给的符号表示)。
13. 如图所示,竖直放置、内壁光滑的绝热气缸固定在水平地面上,气缸内部用厚度不计的轻质绝热活塞AB(留有可遥控打开的通气孔,初始时关闭)分隔出上下两部分理想气体P、Q;气缸顶端开口,开口处配有轻质导热活塞CD,活塞上静置有质量为m的物块。已知外界大气压强为p0,温度为T0,活塞的横截面积为S,重力加速度为g。初始时气体P、Q的气柱长度均为L,气体Q的温度为2T0。现用电阻丝(体积可忽略不计)缓慢加热气体Q,停止加热并稳定后活塞AB向上移动了,之后打开活塞AB的通气孔,同时取走物块。求:
(1)加热前气体P的压强p1;
(2)加热结束稳定后,气体Q的温度T;
(3)最终稳定后,活塞CD相对初始位置移动的距离∆L。
14. 校园科技节上,某同学用如图所示装置演示力的相关实验。质量为的仿真小球模拟挂件,一端连接轻质细绳固定于顶部支架处,另一端用轻质细绳水平拴在竖直挡板上,装置保持静止。细绳与竖直方向的夹角,已知,,重力加速度为,求:
(1)细绳、的拉力、的大小;
(2)若突然剪断细绳,求剪断瞬间小球的加速度大小和细绳的拉力大小;
(3)若整个装置向右做匀加速直线运动,细线均处于伸直状态,求小球的加速度的最大值。
15. 平直乡村公路上,初始相距的甲、乙两车静止在道路两端,同时启动、相向而行。甲车启动加速度,在该路段允许达到的最大速度;乙车启动加速度,在该路段允许达到的最大速度。初始,两车先匀加速行驶,此后乙车立即以大小的加速度减速,当乙车减速至掉头安全速度时,以该恒定低速完成掉头,掉头耗时;掉头全程乙车的位移可忽略不计,掉头结束后乙车立即以反向匀加速行驶。两车达到最大速度后均匀速行驶。求:
(1)乙车完成掉头时,两车间的距离;
(2)甲车追上乙车时,甲车的总位移;
(3)甲车达到最大速度后匀速行驶时,两车同时开始匀减速,甲、乙两车减速的加速度大小分别为、,试判断两车是否会再次相遇,若相遇求出相遇时间,若不相遇说明理由。
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高三期初学情调研
物理
本卷满分100分,考试时间75分钟。
注意事项:
1、答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡的指定位置。考试结束后,将答题卡交回。
2、回答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。
3、回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 如图所示,健身爱好者保持靠墙静蹲姿势静止不动,背部竖直贴紧光滑的墙面,双脚踩在粗糙水平地面上。下列说法正确的是( )
A. 墙面对人的弹力是由于墙面的形变产生的
B. 地面对人的摩擦力可能为零
C. 地面对人的作用力与人的重力大小相等,方向相反
D. 墙面和地面对人的合力的大小和方向均无法确定
【答案】A
【解析】
【详解】A.墙面对人水平向左的弹力,墙面是施力物体,人是受力物体,施力物体形变对受力物体产生弹力,故A正确;
B.墙面对人水平向左的弹力和地面对人向右的静摩擦力等大反向,摩擦力一定不为零,故B错误;
C.根据平衡状态可知,地面对人的支持力和人的重力等大反向,而地面对人的作用力是支持力和摩擦力的合力,故C错误;
D.人处于静止的平衡状态,自身重力与墙面、地面对人的总合力是一对平衡力,因此墙面和地面对人的合力大小一定等于人的重力大小,方向竖直向上,是确定的,故D错误。
故选A。
2. 夏日清晨,学生将自行车停放于黑色沥青路面,经过正午烈日暴晒数小时后,取车时发现橡胶轮胎明显发烫,周边空气中弥漫刺鼻的沥青挥发气味,忽略轮胎体积变化,下列说法正确的是( )
A. 轮胎升温是由于沥青通过热传导把热量传给轮胎
B. 沥青散发刺鼻气味,说明只有高温条件下分子才做无规则热运动
C. 轮胎内部密闭气体温度升高,气体分子平均动能增大,胎内气体的压强变大
D. 沥青吸热由硬变软的过程,分子平均动能不变
【答案】C
【解析】
【详解】A.轮胎升温的能量来源主要是太阳辐射,也可能有路面对轮胎的热传导等。把升温完全归因于沥青通过热传导传热,原因不完整,故A错误;
B.扩散现象说明分子永不停息地做无规则运动,常温下沥青分子也在运动,并非只有高温时才做无规则热运动,故B错误;
C.轮胎内气体密闭且体积不变,温度升高时,气体分子的平均动能增大。由查理定律,在气体质量和体积不变时有,因此压强增大,故C正确;
D.沥青是非晶体,软化、熔化等物态变化需要吸热,吸收的热量会使分子平均动能增大,故D错误。
故选C。
3. 如图所示,一轻弹簧上端固定,下端连接一个小球。现将小球自弹簧原长O位置由静止释放,以竖直向下为正方向,弹簧始终处于弹性限度范围内。在小球下落至最低点过程中,其加速度a、速度v和位移x随时间t变化的关系图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】AB.小球刚释放时,由于小球受到的重力大于弹簧的弹力,小球具有向下的加速度,加速度为正值,小球向下做加速运动,随着弹簧的形变量x增大,弹力逐渐增大,根据牛顿第二定律可得
由此可知,此阶段小球做加速度逐渐减小的加速运动,当小球受到的弹力等于小球的重力时,小球的速度达到最大,加速度为零,小球继续向下运动,此时弹力大于重力,小球具有向上的加速度,加速度为负值,根据牛顿第二定律可得
由此可知,此阶段小球做加速度逐渐增大的减速运动,结合v-t图像的斜率表示物体的加速度可知,v-t图像的斜率应先减小后反向增大,故A错误,B正确;
CD.由以上分析可知,小球的位移随时间逐渐增大,由于x-t图像的斜率表示小球运动的速度,所以切线的斜率先增大后减小,故CD错误。
故选B。
4. 如图所示为氢原子能级的示意图,现有大量氢原子处于能级的激发态,当向低能级跃迁时辐射出多种频率的光,用辐射光照射逸出功的钾金属板,下列说法正确的是( )
A. 大量氢原子从能级向低能级跃迁一共可辐射出3种不同频率的光
B. 能够使该钾金属板发生光电效应的光共有2种
C. 从该钾金属板逸出光电子的最大初动能为10.50 eV
D. 若增大入射光的光照强度,光电子的最大初动能将变大
【答案】C
【解析】
【详解】A.大量处在能级的氢原子跃迁可辐射出种类为种不同频率的光,故A错误;
B.能使该钾金属板发生光电效应的光,其光子能量,由能级跃迁规律可得
结合能级示意图计算可知,有4种光子能量符合要求,故B错误;
C.辐射的最大光子能量为
结合光电效应方程,故C正确;
D.光电子的最大初动能只由入射光频率与逸出功决定,与光照强度无关,故D错误。
故选C。
5. 辽宁沈阳沈北新区大学城内顺丰开始利用无人机配送快递包裹,如图所示是无人机定点悬停在配送空域某一高度,先后间隔释放两件快递包裹,不计空气阻力,包裹在空中下落的过程中,下列说法正确的是( )
A. 质量大的包裹在空中下落的时间长 B. 两包裹的加速度之差逐渐增大
C. 两包裹的速度之差逐渐增大 D. 两包裹之间的距离逐渐增大
【答案】D
【解析】
【详解】A.忽略空气阻力,包裹都做自由落体运动,高度相同,下落时间相同,与质量无关,A项错误;
B.由A项分析可知,两包裹的加速度之差为零,B项错误;
C.设后投放的包裹下落时间,则先投放的包裹下落时间,下落的速度,
故
即两包裹的速度之差保持不变,C项错误;
D.前、后投放的包裹下落位移分别为,
故间距
固定,变大,持续变大,D项正确。
故选D。
6. 如图所示为倾角为、足够长的粗糙直滑道,一滑块从滑道底端以初速度 沿斜面向上滑动,其加速度大小为,经过 该滑块的位移大小可能为( )
A. 10 m B. 11 m C. 12 m D. 50 m
【答案】B
【解析】
【详解】滑块刚好减速到零时,用时
此时向上滑行的位移
若此后滑块与滑道间的动摩擦因数
滑块将静止不动,则时间内的位移为
若滑块与滑道间的动摩擦因数 ,滑块速度减到零后再沿滑道下滑的时间
此时下滑的位移大小
由力学知识可知
则
此种情况下滑块的位移为
联立可知,滑块运动的位移范围为
故选B。
7. 如图所示,物流分拣平台上,质量为的货物A叠放在质量为的长木板B上,货物A与木板B间的动摩擦因数为,木板B与水平地面间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为。现用水平向右的拉力拉动木板B,下列说法正确的是( )
A. 当时,货物A、木板B均保持静止状态
B. 只要,货物A、木板B就会发生相对滑动
C. 当时,木板B的加速度为
D. 无论拉力多大,货物A能达到的最大加速度为
【答案】D
【解析】
【详解】A.地面对木板的最大静摩擦力,
整体滑动,故A错误;
B.当货物、木板刚要相对滑动时,有,
解得发生相对滑动的临界拉力
临界拉力大于才相对滑动,故B错误;
C.当时,货物、木板相对静止一起滑动,有整体加速度,故C错误;
D.货物的加速度由货物、木板间摩擦力产生,滑动摩擦力对应最大加速度,故D正确。
故选D。
8. 央视曝光某款商家赋予各种健康功能的“能量石”核辐射严重超标,该“能量石”含有放射性元素钍,其连续衰变方程为,下列说法正确的是( )
A. 方程式中的,
B. 射线的电离能力与穿透能力均比射线更强
C. 升温、加压或者把钍做成化合物,能够缩短钍的半衰期
D. 的比结合能大于的比结合能
【答案】AD
【解析】
【详解】A.由质量数和电荷数守恒得,
解得,,故A正确;
B.射线的电离能力强于射线,但穿透能力弱于射线,故B错误;
C.半衰期由原子核内部结构决定,外界温度、压强、化学状态均不能改变半衰期,故C错误;
D.因为该反应放出能量,生成无更加稳定,比结合能更大,所以的比结合能大于的比结合能,故D正确。
故选AD。
9. 如图甲所示为两分子间的作用力与两分子间距离的关系。分子固定在坐标原点处,分子从处以某一速度向分子运动(运动过程中仅考虑分子间作用力);图乙是一定质量理想气体经历的某种循环过程,过程是等压过程,过程是等温过程,过程中气体与外界无热量交换。则下列说法正确的是( )
A. 图甲中分子间距从到,分子间作用力增大
B. 若图甲中阴影面积,则两分子间的最小距离小于
C. 图乙中过程,气体分子的平均速率先变大后不变
D. 图乙中过程,气体从外界吸收的热量小于放出的热量
【答案】BCD
【解析】
【详解】AB.由-图像可知,当分子间距离由减小到时,分子间的吸引力逐渐减小到0。设运动分子在处的速率为,从到,分子力做正功;从到,分子力做负功。当两个阴影面积相等时,分子力的总功为
由动能定理,可知,运动分子到达处时的速率仍为,之后还会继续靠近固定分子,故A错误,B正确;
CD.一定质量的理想气体满足状态方程,为等压膨胀,气体温度升高;为等温过程,气体温度不变。因此过程中气体分子的平均速率先增大后不变。在-图像中,该循环沿逆时针方向,图线围成的面积表明一个循环中外界对气体做净功。由热力学第一定律,气体回到初态时有,所以气体从外界吸收的总热量小于向外界放出的总热量,故CD正确。
故选BCD。
10. 如图所示,竖直立杆顶端固定着光滑轻质定滑轮,一根不可伸长的细线跨过定滑轮,细线右端与静置在水平地面上、质量为的物块A相连;细线左端与另外两段细线在结点打结形成“死结”,点下方的细线悬挂着质量为的重物B,初始时拉力水平向左拉住细线,使重物B保持静止,段细线与水平方向的夹角为,此时物块A刚好在地面上静止不动,段细线与水平地面间的夹角为。现使重物B始终处于平衡状态、保持细线方向固定不变,将拉力从初始水平位置沿顺时针缓慢转动至竖直方向。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为,下列说法正确的是( )
A. 物块A与地面间的动摩擦因数为
B. 拉力缓慢转动至竖直方向的过程中,物块A将缓慢向左移动
C. 拉力缓慢转动至竖直方向的过程中,地面对物块A的摩擦力逐渐变小
D. 拉力缓慢转动至竖直方向的过程中,拉力先减小后增大,最小值为
【答案】CD
【解析】
【详解】A.结点和物块的受力分析图分别如图甲和乙所示
刚开始时,重物静止不动,由平衡条件可得
对A,同理得,,
联立解得,故A错误;
BC.假设拉力在缓慢转动时,物块、重物均在原位置保持静止,由图甲受力分析图可知,段细线的张力逐渐减小,即段细线的张力逐渐减小。由可知,此过程物块与地面间的摩擦力减小,不会超过最大静摩擦力,故假设成立,因此物块在地面上静止不动,故B错误,C正确;
D.由图甲可知,拉力先减小后增大,最小值,故D正确。
故选CD。
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某同学利用如图甲所示的实验装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验,操作过程中有以下实验步骤:
A.将小车移至靠近打点计时器处,先放开小车,再接通电源
B.将打点计时器固定在长木板上,并连接好电路
C.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下边吊着适当重的钩码,放手后看小车能否在木板上做平稳的加速运动
D.断开电源,取下纸带
E.把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上,并使附有定滑轮的一端伸出桌面
F.将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔
G.换上新纸带,重复操作两次
(1)其中有一处错误的步骤是___________ (填步骤前字母);应改正为_____________________。
(2)将改正后的步骤按合理的顺序排列为:EB______________DG:
(3)该同学在规范操作下得到一条点迹清晰的纸带如图乙所示,在纸带上依次选出7个计数点,分别标上A、B、C、D、E、F和G,每相邻的两个计数点间还有四个点未画出,已知打点计时器所用电源的频率是50 Hz,请回答:
①打下D点时小车的速度vD=__________ cm/s。
②小车运动的加速度a=_________m/s2。(结果保留两位小数)
【答案】(1) ①. ②. 先接通电源,再放开小车
(2)CFA (3) ①. 26.3 ②. 0.50
【解析】
【小问1详解】
[1]记录纸带时应先接通电源,待打点稳定后再放开小车,因此错误步骤为。
[2]步骤应改为“将小车移至靠近打点计时器处,先接通电源,再放开小车”。
【小问2详解】
实验时应先安装器材并接好电路,再连接纸带和细绳、检查小车运动;之后接通电源、放开小车,结束后断开电源、取下纸带并重复实验。因此完整顺序为EBCFADG,空内应填CFA。
【小问3详解】
[1]每相邻两个计数点间有四个点未画出,故相邻计数点间的时间间隔为
由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于相邻一段时间内的平均速度得
[2]由逐差法,分别取前、后三段相邻计数点间的位移,得
代入图中数据得
12. 某同学利用如图甲所示的装置做“探究加速度与力、质量的关系”的实验,操作如下:
(1)探究滑块加速度与滑块所受拉力的关系时,需保持滑块(含加速度传感器,下同)质量不变,这种实验方法是_________。
(2)实验时,调节定滑轮高度,使连接滑块的细绳与轨道平面保持_________。
(3)该实验中,滑块的质量M和重物的质量m_________(填“需满足”或“不需满足”)。
(4)用该装置探究滑块加速度a和所受拉力F的关系时,由于平衡摩擦力的操作不当,导致获得的a-F图像如图乙所示,其图像的斜率为k,纵截距为-b,细绳与水平方向的夹角为,重力加速度为g,则滑块的质量M=_________;滑块与木板间的动摩擦因数μ=_________(用题目所给的符号表示)。
【答案】(1)控制变量法
(2)平行 (3)不需满足
(4) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
在探究滑块加速度与滑块所受拉力的关系时,需保持滑块(含加速度传感器)质量不变,这种实验方法是控制变量法。
【小问2详解】
实验时,为使滑块受到的合外力等于细绳的拉力,要调节定滑轮高度,使连接滑块的细绳与轨道平面保持平行,保证细绳对滑块的拉力方向与滑块运动方向一致,减小实验误差。
【小问3详解】
有力传感器可以直接测出拉力大小,不需用重物的重力代替拉力,故不需满足。
【小问4详解】
由牛顿第二定律可知
可得
可知,
解得,
13. 如图所示,竖直放置、内壁光滑的绝热气缸固定在水平地面上,气缸内部用厚度不计的轻质绝热活塞AB(留有可遥控打开的通气孔,初始时关闭)分隔出上下两部分理想气体P、Q;气缸顶端开口,开口处配有轻质导热活塞CD,活塞上静置有质量为m的物块。已知外界大气压强为p0,温度为T0,活塞的横截面积为S,重力加速度为g。初始时气体P、Q的气柱长度均为L,气体Q的温度为2T0。现用电阻丝(体积可忽略不计)缓慢加热气体Q,停止加热并稳定后活塞AB向上移动了,之后打开活塞AB的通气孔,同时取走物块。求:
(1)加热前气体P的压强p1;
(2)加热结束稳定后,气体Q的温度T;
(3)最终稳定后,活塞CD相对初始位置移动的距离∆L。
【答案】(1)
(2)3T0 (3)
【解析】
【小问1详解】
初始时,活塞静止不动,有
解得
【小问2详解】
由于活塞质量不计,因此气体P、Q的压强始终相等,气体Q做等压变化,有
解得
【小问3详解】
由于活塞CD导热,最终稳定后,气体P、Q的压强和大气压强相等,温度均与外界环境相同,有
活塞CD移动的距离
联立解得
14. 校园科技节上,某同学用如图所示装置演示力的相关实验。质量为的仿真小球模拟挂件,一端连接轻质细绳固定于顶部支架处,另一端用轻质细绳水平拴在竖直挡板上,装置保持静止。细绳与竖直方向的夹角,已知,,重力加速度为,求:
(1)细绳、的拉力、的大小;
(2)若突然剪断细绳,求剪断瞬间小球的加速度大小和细绳的拉力大小;
(3)若整个装置向右做匀加速直线运动,细线均处于伸直状态,求小球的加速度的最大值。
【答案】(1),
(2),
(3)
【解析】
【小问1详解】
小球静止,处于共点力平衡,竖直方向有
水平方向有
联立解得,
【小问2详解】
剪断细绳,细绳的拉力立刻消失;细绳弹力瞬间发生突变,小球将以为圆心沿圆弧摆动。沿细绳半径方向,瞬时速度为0,向心力为0,沿细绳方向合力等于0。将重力沿细绳方向(径向)和垂直细绳方向(切向)分解:径向细绳的拉力大小为
切向由牛顿第二定律
解得剪断瞬间小球的加速度大小为
【小问3详解】
小球向右做匀加速直线运动,合力水平向右。当加速度增大时,细绳的拉力减小;加速度达到最大值时,细绳的张力为
若加速度继续增大,细绳松弛,小球不再保持图示位置。则当时为临界状态:小球只受重力和细绳的拉力。小球的加速度水平向右,竖直方向有
水平方向有
解得小球的加速度的最大值为
15. 平直乡村公路上,初始相距的甲、乙两车静止在道路两端,同时启动、相向而行。甲车启动加速度,在该路段允许达到的最大速度;乙车启动加速度,在该路段允许达到的最大速度。初始,两车先匀加速行驶,此后乙车立即以大小的加速度减速,当乙车减速至掉头安全速度时,以该恒定低速完成掉头,掉头耗时;掉头全程乙车的位移可忽略不计,掉头结束后乙车立即以反向匀加速行驶。两车达到最大速度后均匀速行驶。求:
(1)乙车完成掉头时,两车间的距离;
(2)甲车追上乙车时,甲车的总位移;
(3)甲车达到最大速度后匀速行驶时,两车同时开始匀减速,甲、乙两车减速的加速度大小分别为、,试判断两车是否会再次相遇,若相遇求出相遇时间,若不相遇说明理由。
【答案】(1)
(2)
(3)不会
甲车达到最大速度后匀速,即从匀速至此时甲车位置,速度为
乙车:掉头结束后,至位置,速度
之后匀速至,时间,位移
乙车位置,速度为
时甲车在前,距离,且甲车速度,甲车仍在前方并远离。
两车同时减速,甲车加速度大小,停车时间,停车位移
甲车最终位置
乙车加速度大小,停车时间,停车位移
乙车最终位置
因为,甲车最终仍在乙车前方,故两车不会再次相遇。
【解析】
【小问1详解】
前:
甲车位移,速度
乙车位移,速度(方向向左)
乙车位置为,甲车位置为
:乙车减速至,减速时间
减速位移
乙车位置变为
:乙车以匀速掉头,位置仍为
此段时间内甲车继续加速。甲车达到最大速度需,故在时甲车位移
之后匀速,至,位移增量,甲车位置为。
故乙车完成掉头时两车距离
【小问2详解】
掉头结束后乙车以向右加速,从加速至最大速度需
加速位移
此时乙车位置
时间
同一时刻甲车位置:,甲车仍在乙车后方,此时甲车速度,乙车速度,相对速度,追上还需
故追上时间为
甲车从到匀速行驶时间,位移,总位移
【小问3详解】
见答案
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