精品解析:安徽阜阳市临泉田家炳实验中学(临泉县教师进修学校)2025-2026学年高一上学期2月期末物理试题
2026-09-04
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内容正文:
高一物理
(75分钟 100分)
一、单项选择题:本题共8小题,每小题4分,共32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. 一航天员在国际空间站外部进行维护作业时,一个工具包滑落并漂离了空间站。专家预计,工具包将一边绕地球公转一边下降,直至坠入大气层解体。关于工具包,下列说法正确的是( )
A. 观测并记录工具包的下降轨迹时,不能将工具包看成质点
B. 工具包在下降至坠入大气层之前没有惯性
C. 工具包在下降过程中,其路程等于位移大小
D. 工具包在下降至坠入大气层之前,处于完全失重状态
2. 在某次足球比赛的伤停补时阶段,替补球员甲将静止的足球以12m/s的速度踢出,足球沿草地做减速直线运动,加速度大小恒为3m/s2。同时,甲身旁的运动员乙以2m/s的初速度加速追球,加速度大小恒为2m/s2。下列说法正确的是( )
A. 足球的位移大小为24m
B. 运动员乙的速度与足球的速度相同,需历时3s
C. 运动员乙在足球停下之前就已追上
D. 运动员乙追上足球所需的时间为5s
3. 关于物体所受的力,下列说法正确的是( )
A. 物体只有受到大小相等、方向相反、作用在同一直线上的两个力作用时,才处于平衡状态
B. 合力的作用效果与其每一个分力的作用效果都是相同的
C. 当两个分力F1、F2的大小一定时,增大两个分力的夹角,合力F会变小
D. 作用在物体上的三个共点力,其大小分别为4N、5N、6N,则其合力最小值是3N
4. 某品牌最新推出的懒人神器——喷雾微湿平板拖把如图所示,使用该拖把拖地,既能润湿地面还能保护地板。日常使用过程中,某人单手持握拖把杆,沿着拖把杆用与水平方向成θ角的推力F推动拖把,在θ逐渐减小到零的过程中,拖把一直沿水平地面移动(可近似看成匀速直线运动)。关于拖把的受力,下列说法正确的是( )
A. 推力F一直增大
B. 推力F先减小后增大
C. 拖把受到的摩擦力先增大后减小
D. 拖把受到的摩擦力一直减小
5. 据中国载人航天工程办公室消息,神舟十七号载人飞船入轨后,于北京时间2023年10月26日17时46分,成功与空间站天和核心舱前向端口完成对接。如图所示,在飞船与空间站对接后,若飞船的推进器工作0.2s,飞船和空间站的速度变化了0.002m/s。已知推进器的平均推力F=1000N,飞船的质量m=6×103kg,则飞船对空间站的推力大小为( )
A. 1000N B. 940N C. 800N D. 740N
6. 在园林花艺方面,十字吊桶结比较稳定结实,而且方便吊、拎、挑、抬。如图所示,一质量为m的容器通过十字吊桶结悬吊于空中,四根轻绳的长度相等,与竖直方向均成30°角。容器中装有质量为M的液体,重力加速度为g,则每根轻绳的拉力大小为( )
A. (m+M)g B. (m+M)g C. (m+M)g D. (m+M)g
7. 一质量为m的游客在某景区体验蹦极,该游客系着弹性绳从高台跳下(初速度不计),直至最后在空中静止。已知弹性绳原长为L,劲度系数为k,重力加速度为g。整个运动过程中,弹性绳未超出弹性限度,空气阻力不计,下列说法正确的是( )
A. 游客第一次下落至绳子恰好伸直时速度达到最大
B. 游客最终静止时,到高台的距离为
C. 游客下落至最低点时处于失重状态
D. 游客在从最低点上升的过程中,速度先增大后减小
8. 在某届消防技能大赛中,各地消防员进行负重爬杆比赛。滑杆等长且底端固定,滑杆的重力为56N,杆的底端装有压力传感器,可以显示杆对底端的压力大小。从消防员爬至滑杆顶端开始计时,第一轮,某消防员(视为质点)在杆上先静止了0.2s,然后沿杆下滑,4.2s末刚好滑到杆底端,且速度恰好为0。第二轮,该消防员在2.2s末开始通过改变握杆力度,使得自己先做匀速直线运动,再做匀减速直线运动,且滑到杆底端时,速度也恰好为0,最终比第一轮提前0.8s完成比赛。第一轮比赛的整个过程,该消防员的v-t关系图像和传感器显示的压力随时间的变化情况分别如图甲、乙所示,当地重力加速度g=10m/s2。下列说法正确的是( )
A. 该消防员(含负重)的质量为90.6kg
B. 滑杆长为9.6m
C. 第二轮比赛中,消防员做匀速直线运动的时间为0.8s
D. 第二轮比赛中,传感器显示的最大压力为1360N
二、多项选择题:本题共2小题,每小题5分,共10分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
9. 某汽车进行性能检测时,以30m/s的速度做匀速直线运动,驾驶员突然发现前方设有施工路障,立即刹车。刹车时,汽车做匀减速直线运动。已知汽车在刹车过程中的第1个2s内,位移是52m,则下列说法正确的是( )
A. 汽车刹车时的加速度大小为3.75m/s2
B. 汽车刹车时的加速度大小为4m/s2
C. 汽车在2s末的速度大小为22.5m/s
D. 汽车开始刹车时,距离施工路障至少112.5m,方能安全完成检测
10. 如图所示,质量分别为4.5kg和0.5kg的两物块A、B叠放在倾角θ=37°的固定斜面上,物块A、B间的动摩擦因数μ1=0.5,物块B与斜面间的动摩擦因数μ2=0.2。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。物块A受到沿斜面向上的拉力F,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 当物块A、B共速且沿斜面向下做匀速直线运动时,F=22N
B. 当物块A、B静止且与斜面无相对运动趋势时,F=38N
C. 当F=68N时,物块B的加速度大小为6m/s2
D. 当F=126N时,物块A的加速度大小为20m/s2
三、实验探究题:本题共2小题,共16分。将符合题意的内容填写在题目中的横线上或按题目要求作答。
11. 某人在月球上利用玻璃球测量所处位置的重力加速度。实验时,他相隔固定时间由静止释放1个玻璃球,且每秒释放5个,调整拍照的频率,使拍照的频率与释放玻璃球的频率相同,结果从照片中观察到下落的玻璃球好像静止在空中,则释放玻璃球的周期为____s;得到的一张清晰照片如图所示,图中A、B、C、D、E到O点的距离已标出,已知照片与实物的比例为1∶20,则玻璃球经过D点时的速度大小为____m/s,月球表面的重力加速度大小为____m/s2。(后两空的结果均保留3位有效数字)
12. 某同学利用如图甲所示的实验装置来探究加速度与力、质量的关系。实验器材有打点计时器、低压交流电源、纸带、细线、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码、沙和小桶、天平。实验过程中,用沙和小桶的总重力代替小车受到的拉力F,滑轮与细线间的摩擦忽略不计。
(1)下列实验操作符合要求的是 。(选填字母代号)
A. 实验时,先释放小车再接通电源
B. 该实验需要补充的器材有刻度尺
C. 补偿摩擦力时,应将悬挂小桶的细线系在小车上
D. 实验中,应确保沙和小桶的总质量远小于小车和砝码的总质量
(2)在实验中,得到如图乙所示的部分纸带,A、B、C、D、E、F、G为计数点,相邻两计数点间还有4个点未画出,所用交流电源的频率为50Hz。则小车运动的加速度a=____m/s2;打下G点时,小车的速度大小vG=____m/s。(计算结果均保留2位有效数字)
(3)质量一定时,探究加速度与力的关系,根据多次实验所得的数据作出的加速度a与拉力F的关系图线如图丙所示。该同学发现图线未过原点,则接下来的操作是____(选填“增大”或“减小”)木板倾角,并重新进行实验。
四、计算题:本题共3小题,共42分。解答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. 如图所示,某人乘坐滑板从倾斜轨道的A点由静止滑下,经过底端B点后沿水平轨道滑行。已知倾斜轨道AB长LAB=150m,水平轨道BC长LBC=180m,倾斜轨道的倾角θ=30°,滑板与倾斜轨道间的动摩擦因数μ1=,B点处两轨道平滑连接,空气阻力忽略不计,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)滑板经过B点时的速度大小。
(2)人与滑板最终静止在水平轨道BC上,滑板与水平轨道间的动摩擦因数的最小值。
14. 如图所示,物块A静置于倾角为37°的固定粗糙斜面上,一足够长的轻绳一端连接物块A,另一端绕过定滑轮、动滑轮(质量不计)后固定在天花板上,动滑轮下悬挂着物块B。现由静止释放物块A、B,运动中,物块A不与定滑轮发生碰撞,物块B未落地。已知mA=2kg,mB=7kg,物块A与斜面间的动摩擦因数为0.5,重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,不计轻绳与滑轮间的摩擦。求:
(1)物块A、B的加速度大小之比。
(2)轻绳的拉力大小。
(3)物块B下落4m时,物块A的速度大小。
15. 如图所示,位于空中同一竖直线上、完全相同的甲、乙两球,离水平地面的高度分别为h甲=20m、h乙=10m。两球同时由静止释放,甲、乙两球与地面碰撞前后速率不变,碰撞时间不计,重力加速度g=10m/s2,空气阻力不计。
(1)求甲、乙两球第一次碰撞时距离地面的高度。
(2)若在乙球第一次反弹过程中,两球刚好在乙球原释放的位置发生碰撞,则甲球比乙球滞后多长时间释放?
(3)若甲球由静止释放的同时,乙球以速度v0竖直向上抛出,两球刚好在释放点连线的中点发生碰撞,求速度v0的大小。
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高一物理
(75分钟 100分)
一、单项选择题:本题共8小题,每小题4分,共32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. 一航天员在国际空间站外部进行维护作业时,一个工具包滑落并漂离了空间站。专家预计,工具包将一边绕地球公转一边下降,直至坠入大气层解体。关于工具包,下列说法正确的是( )
A. 观测并记录工具包的下降轨迹时,不能将工具包看成质点
B. 工具包在下降至坠入大气层之前没有惯性
C. 工具包在下降过程中,其路程等于位移大小
D. 工具包在下降至坠入大气层之前,处于完全失重状态
【答案】D
【解析】
【详解】A.观测并记录下降轨迹时,关注的是工具包的整体运动路径,其形状和大小对轨迹研究无影响,故可将工具包视为质点,A错误;
B.惯性是物体的固有属性,只与质量有关,与运动状态或位置无关,B错误;
C.路程是运动路径的长度,位移是起点到终点的直线距离。工具包绕地球公转,轨迹为曲线,路程必大于位移大小。C错误;
D.工具包在坠入大气层前,只受地球引力作用,绕地球公转,处于类似卫星的轨道运动状态,满足完全失重条件。D正确。
故选D。
2. 在某次足球比赛的伤停补时阶段,替补球员甲将静止的足球以12m/s的速度踢出,足球沿草地做减速直线运动,加速度大小恒为3m/s2。同时,甲身旁的运动员乙以2m/s的初速度加速追球,加速度大小恒为2m/s2。下列说法正确的是( )
A. 足球的位移大小为24m
B. 运动员乙的速度与足球的速度相同,需历时3s
C. 运动员乙在足球停下之前就已追上
D. 运动员乙追上足球所需的时间为5s
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据速度位移公式可知,足球的位移大小,故A正确;
B.运动员乙的速度与足球的速度相同,所需时间
解得,故B错误;
C.足球停下来时间
运动员乙位移大小
所以乙在球刚好停下时追上,但是并未在停下之前追上,故C错误;
D.根据C选项可知,运动员乙追上足球所需的时间为4s,故D错误。
故选A。
3. 关于物体所受的力,下列说法正确的是( )
A. 物体只有受到大小相等、方向相反、作用在同一直线上的两个力作用时,才处于平衡状态
B. 合力的作用效果与其每一个分力的作用效果都是相同的
C. 当两个分力F1、F2的大小一定时,增大两个分力的夹角,合力F会变小
D. 作用在物体上的三个共点力,其大小分别为4N、5N、6N,则其合力最小值是3N
【答案】C
【解析】
【详解】A.物体处于平衡状态的条件是合力为零,不限于两个力作用。多个共点力作用下,合力为零时,物体也能平衡,A错误;
B.合力的作用效果等效于所有分力的共同作用效果,但与每个分力的单独作用效果不同,B错误;
C.根据力的合成公式 ,当 和 大小一定时,增大夹角时,减小,导致合力 F 减小,C正确;
D.三个共点力合力最小值取决于能否平衡。力的大小 4N、5N、6N 满足三角形不等式,可构成闭合三角形,合力最小值为 0N, D错误。
故选C。
4. 某品牌最新推出的懒人神器——喷雾微湿平板拖把如图所示,使用该拖把拖地,既能润湿地面还能保护地板。日常使用过程中,某人单手持握拖把杆,沿着拖把杆用与水平方向成θ角的推力F推动拖把,在θ逐渐减小到零的过程中,拖把一直沿水平地面移动(可近似看成匀速直线运动)。关于拖把的受力,下列说法正确的是( )
A. 推力F一直增大
B. 推力F先减小后增大
C. 拖把受到的摩擦力先增大后减小
D. 拖把受到的摩擦力一直减小
【答案】D
【解析】
【详解】对拖把进行受力分析,由平衡条件,得Fcos θ-f=0,FN-(mg+Fsin θ)=0
又f=μFN
联立可得F=
当θ减小时,F一直减小;摩擦力f=μFN=μ(mg+Fsin θ)
当θ、F减小时,f一直减小。
故选D。
5. 据中国载人航天工程办公室消息,神舟十七号载人飞船入轨后,于北京时间2023年10月26日17时46分,成功与空间站天和核心舱前向端口完成对接。如图所示,在飞船与空间站对接后,若飞船的推进器工作0.2s,飞船和空间站的速度变化了0.002m/s。已知推进器的平均推力F=1000N,飞船的质量m=6×103kg,则飞船对空间站的推力大小为( )
A. 1000N B. 940N C. 800N D. 740N
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意可知,飞船的质量m=6×103 kg,在推进器的平均推力F的作用下,整体获得加速度
设空间站的质量为M,根据牛顿第二定律,可得F=(M+m)a
代入数据解得M=9.4×104 kg
飞船对空间站的推力大小F'=Ma=940 N
故选B。
6. 在园林花艺方面,十字吊桶结比较稳定结实,而且方便吊、拎、挑、抬。如图所示,一质量为m的容器通过十字吊桶结悬吊于空中,四根轻绳的长度相等,与竖直方向均成30°角。容器中装有质量为M的液体,重力加速度为g,则每根轻绳的拉力大小为( )
A. (m+M)g B. (m+M)g C. (m+M)g D. (m+M)g
【答案】C
【解析】
【详解】装有液体的容器受力平衡,则四根轻绳竖直向上的合力应等于容器和液体的重力之和,根据共点力的平衡条件可知,4F拉cos θ=(m+M)g
解得F拉=(m+M)g
故选C。
7. 一质量为m的游客在某景区体验蹦极,该游客系着弹性绳从高台跳下(初速度不计),直至最后在空中静止。已知弹性绳原长为L,劲度系数为k,重力加速度为g。整个运动过程中,弹性绳未超出弹性限度,空气阻力不计,下列说法正确的是( )
A. 游客第一次下落至绳子恰好伸直时速度达到最大
B. 游客最终静止时,到高台的距离为
C. 游客下落至最低点时处于失重状态
D. 游客在从最低点上升的过程中,速度先增大后减小
【答案】D
【解析】
【详解】A.当游客第一次下落至绳子恰好伸直时,弹性绳的拉力为零,此时游客仅受重力的作用,其加速度向下大小为与速度同向,所以游客的速度仍在增加。当游客的重力等于弹性绳的拉力时(即平衡位置),其速度达到最大值。故A错误;
B.游客最终静止时,重力与弹性绳的拉力平衡,即
其中为此时弹性绳的伸长量,解得
已知弹性绳的原长为L,所以游客最终静止时,到高台的距离为,故B错误;
C.游客下落至最低点时,速度为零,但加速度向上(因弹性绳拉力大于重力),所以处于超重状态,而非失重状态。故C错误;
D.游客从最低点上升的过程中,初始阶段弹性绳的拉力大于重力,其合力向上,加速度向上,速度增大;当上升至弹性绳的拉力等于重力(平衡位置)时,速度达到最大;之后弹性绳的拉力小于重力,合力向下,加速度向下,速度减小。所以游客在从最低点上升的过程中,速度先增大后减小,故D正确。
故选D。
8. 在某届消防技能大赛中,各地消防员进行负重爬杆比赛。滑杆等长且底端固定,滑杆的重力为56N,杆的底端装有压力传感器,可以显示杆对底端的压力大小。从消防员爬至滑杆顶端开始计时,第一轮,某消防员(视为质点)在杆上先静止了0.2s,然后沿杆下滑,4.2s末刚好滑到杆底端,且速度恰好为0。第二轮,该消防员在2.2s末开始通过改变握杆力度,使得自己先做匀速直线运动,再做匀减速直线运动,且滑到杆底端时,速度也恰好为0,最终比第一轮提前0.8s完成比赛。第一轮比赛的整个过程,该消防员的v-t关系图像和传感器显示的压力随时间的变化情况分别如图甲、乙所示,当地重力加速度g=10m/s2。下列说法正确的是( )
A. 该消防员(含负重)的质量为90.6kg
B. 滑杆长为9.6m
C. 第二轮比赛中,消防员做匀速直线运动的时间为0.8s
D. 第二轮比赛中,传感器显示的最大压力为1360N
【答案】C
【解析】
【详解】A.第一轮比赛中,消防员(含负重)静止在滑杆上时,传感器显示的压力等于消防员和滑杆的重力之和,即F1=G人+G杆=906 N
解得消防员(含负重)的质量m人==85 kg,A错误;
B.在第一轮比赛的v-t图像中,由图线与时间轴围成的面积,可得滑杆的长度L=×(4.2-0.2)×3.6 m=7.2 m,B错误;
C.第一轮比赛中,0.2 s~1.2 s内,消防员的加速度
由牛顿第二定律,可得m人g-f1=m人a1
解得f1=544 N
结合牛顿第三定律,传感器显示的压力FN1=f1+G杆=600 N
1.2 s~4.2 s内,消防员的加速度大小
由牛顿第二定律,可得f2-m人g=m人a2
解得f2=952 N
结合牛顿第三定律,传感器显示的压力FN2=f2+G杆=1008 N
第二轮比赛中,消防员在2.2 s末的速度v0=3.6 m/s-1.2×(2.2-1.2) m/s=2.4 m/s
且在2.2 s~4.2 s内,消防员的位移x1=×(4.2-2.2)×2.4 m=2.4 m
设消防员在第二轮比赛中做匀速直线运动的时间为Δt,则位移x2=v0Δt+×(4.2-0.8-2.2-Δt)v0
其中x2=x1
解得Δt=0.8 s,C正确;
D.匀速直线运动阶段f3=mg=850 N
传感器显示的压力FN3=f3+G杆=906 N
根据以上分析可得,匀减速直线运动的加速度a3= m/s2=6 m/s2
由牛顿第二定律,可得f4-mg=ma3
解得f4=1360 N
结合牛顿第三定律,此时传感器显示的压力FN4=f4+G杆=1416 N
故传感器显示的最大压力为1416 N,D错误。
故选C。
二、多项选择题:本题共2小题,每小题5分,共10分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
9. 某汽车进行性能检测时,以30m/s的速度做匀速直线运动,驾驶员突然发现前方设有施工路障,立即刹车。刹车时,汽车做匀减速直线运动。已知汽车在刹车过程中的第1个2s内,位移是52m,则下列说法正确的是( )
A. 汽车刹车时的加速度大小为3.75m/s2
B. 汽车刹车时的加速度大小为4m/s2
C. 汽车在2s末的速度大小为22.5m/s
D. 汽车开始刹车时,距离施工路障至少112.5m,方能安全完成检测
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.设汽车刹车时的加速度大小为a,根据
得,故A错误、B正确;
C.汽车在2s末的速度,故C错误;
D.汽车的速度减为0的过程中,总位移
汽车开始刹车时,距离施工路障至少112.5m,方能安全完成检测,故D正确。
故选BD。
10. 如图所示,质量分别为4.5kg和0.5kg的两物块A、B叠放在倾角θ=37°的固定斜面上,物块A、B间的动摩擦因数μ1=0.5,物块B与斜面间的动摩擦因数μ2=0.2。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。物块A受到沿斜面向上的拉力F,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 当物块A、B共速且沿斜面向下做匀速直线运动时,F=22N
B. 当物块A、B静止且与斜面无相对运动趋势时,F=38N
C. 当F=68N时,物块B的加速度大小为6m/s2
D. 当F=126N时,物块A的加速度大小为20m/s2
【答案】AC
【解析】
【详解】A.物块A、B之间的最大静摩擦力fAB=μ1mAgcos θ=18N
物块B与斜面间的最大静摩擦力fB=μ2(mA+mB)gcos θ=8N
若F较小,物块A、B将沿斜面向下运动,当物块A、B共速且沿斜面向下做匀速直线运动时,对A、B整体进行受力分析,可得(mA+mB)gsin θ=F+μ2(mA+mB)gcos θ
解得F=22N,A项正确;
B.当物块A、B静止且与斜面无相对运动趋势时,对B进行受力分析,可得A、B之间的摩擦力fAB'=mBgsin θ=3N
对A进行受力分析,可得fAB'+mAgsin θ=F
解得F=30N,B项错误;
C.若F较大,物块A、B将沿斜面向上运动,设物块B沿斜面向上运动的最大加速度为am,则有fAB-fB-mBgsin θ=mBam
解得am=14m/s2
对A进行受力分析,当物块A的加速度等于am时,A、B刚好发生相对滑动,设此时拉力为F0,则F0-fAB-mAgsin θ=mAam
解得F0=108N
当F=68N时,F<F0,A、B以共同的加速度沿斜面向上运动,此时加速度a共1==6m/s2,C项正确;
D.当F=126N时,F>F0,物块A、B一定发生相对滑动,对A进行受力分析,由牛顿第二定律,可得F-fAB-mAgsin θ=mAa'
解得a'=18m/s2,D项错误。
故选AC。
三、实验探究题:本题共2小题,共16分。将符合题意的内容填写在题目中的横线上或按题目要求作答。
11. 某人在月球上利用玻璃球测量所处位置的重力加速度。实验时,他相隔固定时间由静止释放1个玻璃球,且每秒释放5个,调整拍照的频率,使拍照的频率与释放玻璃球的频率相同,结果从照片中观察到下落的玻璃球好像静止在空中,则释放玻璃球的周期为____s;得到的一张清晰照片如图所示,图中A、B、C、D、E到O点的距离已标出,已知照片与实物的比例为1∶20,则玻璃球经过D点时的速度大小为____m/s,月球表面的重力加速度大小为____m/s2。(后两空的结果均保留3位有效数字)
【答案】 ①. 0.20 ②. 1.92 ③. 1.64
【解析】
【详解】[1]由题意可知,每秒释放5个,则释放玻璃球的周期T=0.20 s
[2]根据匀变速运动,中间时刻瞬时速度等于全程平均速度,玻璃球经过D点时的速度vD=×20=1.92 m/s
[3]由匀变速直线运动的推论Δx=gt2可知,月球表面的重力加速度g月=×20=1.64 m/s2
12. 某同学利用如图甲所示的实验装置来探究加速度与力、质量的关系。实验器材有打点计时器、低压交流电源、纸带、细线、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码、沙和小桶、天平。实验过程中,用沙和小桶的总重力代替小车受到的拉力F,滑轮与细线间的摩擦忽略不计。
(1)下列实验操作符合要求的是 。(选填字母代号)
A. 实验时,先释放小车再接通电源
B. 该实验需要补充的器材有刻度尺
C. 补偿摩擦力时,应将悬挂小桶的细线系在小车上
D. 实验中,应确保沙和小桶的总质量远小于小车和砝码的总质量
(2)在实验中,得到如图乙所示的部分纸带,A、B、C、D、E、F、G为计数点,相邻两计数点间还有4个点未画出,所用交流电源的频率为50Hz。则小车运动的加速度a=____m/s2;打下G点时,小车的速度大小vG=____m/s。(计算结果均保留2位有效数字)
(3)质量一定时,探究加速度与力的关系,根据多次实验所得的数据作出的加速度a与拉力F的关系图线如图丙所示。该同学发现图线未过原点,则接下来的操作是____(选填“增大”或“减小”)木板倾角,并重新进行实验。
【答案】(1)BD (2) ①. 0.40 ②. 0.42
(3)增大
【解析】
【小问1详解】
A.实验时,应先接通电源再释放小车,A项错误;
B.处理纸带数据得出加速度的过程中,需要刻度尺,B项正确;
C.补偿摩擦力是平衡小车和纸带所受的摩擦力,应该让小车与纸带单独做匀速直线运动,不能将悬挂小桶的细线系在小车上,C项错误;
D.用沙和小桶的总重力代替小车受到的拉力,为了减小实验误差,需要确保沙和小桶的总质量远小于小车和砝码的总质量,D项正确。
故选BD。
【小问2详解】
[1]相邻两计数点间有4个点未画出,则打下相邻两计数点的时间间隔T=5× s=0.1 s
根据逐差法,小车的加速度a==0.40 m/s2
[2]根据匀变速运动,中间时刻瞬时速度等于全程平均速度,打下F点时,小车的速度大小vF==0.38 m/s
打下G点时,小车的速度大小vG=vF+aT=0.42 m/s
【小问3详解】
图线未过原点,说明细线有较小的拉力时,小车的加速度仍然为0,表明实验前平衡摩擦力不够,故接下来应该增大木板倾角。
四、计算题:本题共3小题,共42分。解答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. 如图所示,某人乘坐滑板从倾斜轨道的A点由静止滑下,经过底端B点后沿水平轨道滑行。已知倾斜轨道AB长LAB=150m,水平轨道BC长LBC=180m,倾斜轨道的倾角θ=30°,滑板与倾斜轨道间的动摩擦因数μ1=,B点处两轨道平滑连接,空气阻力忽略不计,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)滑板经过B点时的速度大小。
(2)人与滑板最终静止在水平轨道BC上,滑板与水平轨道间的动摩擦因数的最小值。
【答案】(1)30m/s
(2)0.25
【解析】
【小问1详解】
设人和滑板在倾斜轨道上下滑的加速度为a1,由牛顿第二定律可得mgsin θ-f=ma1,FN-mgcos θ=0
其中f=μFN
联立解得a1=3 m/s2
由匀变速直线运动中,位移与速度的关系v2-=2ax
可得vB=30 m/s
【小问2详解】
人与滑板刚好滑到水平轨道的C端静止,人与滑板的加速度最小,滑板与水平轨道间的动摩擦因数最小,由匀变速直线运动中,位移与速度的关系v2-=2ax
其中初速度vB=30 m/s,末速度为0,解得人与滑板在水平轨道上的最小加速度a2==2.5 m/s2
由牛顿第二定律,可得FN'-mg=0,f'=ma2
其中f'=μ2FN'
联立解得μ2=0.25
故滑板与水平轨道间的动摩擦因数的最小值为0.25。
14. 如图所示,物块A静置于倾角为37°的固定粗糙斜面上,一足够长的轻绳一端连接物块A,另一端绕过定滑轮、动滑轮(质量不计)后固定在天花板上,动滑轮下悬挂着物块B。现由静止释放物块A、B,运动中,物块A不与定滑轮发生碰撞,物块B未落地。已知mA=2kg,mB=7kg,物块A与斜面间的动摩擦因数为0.5,重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,不计轻绳与滑轮间的摩擦。求:
(1)物块A、B的加速度大小之比。
(2)轻绳的拉力大小。
(3)物块B下落4m时,物块A的速度大小。
【答案】(1)2:1 (2)28N
(3)8m/s
【解析】
【小问1详解】
物块B下落h,物块A需要沿斜面运动2h
即
由于两物块都是由静止开始运动,故有
解得
【小问2详解】
对物块A进行受力分析,有
对物块B进行受力分析,有
联立解得,
【小问3详解】
对物块B,根据速度-位移公式,有
解得
根据动滑轮的特点,有
所以。
15. 如图所示,位于空中同一竖直线上、完全相同的甲、乙两球,离水平地面的高度分别为h甲=20m、h乙=10m。两球同时由静止释放,甲、乙两球与地面碰撞前后速率不变,碰撞时间不计,重力加速度g=10m/s2,空气阻力不计。
(1)求甲、乙两球第一次碰撞时距离地面的高度。
(2)若在乙球第一次反弹过程中,两球刚好在乙球原释放的位置发生碰撞,则甲球比乙球滞后多长时间释放?
(3)若甲球由静止释放的同时,乙球以速度v0竖直向上抛出,两球刚好在释放点连线的中点发生碰撞,求速度v0的大小。
【答案】(1)m
(2)s
(3)10m/s
【解析】
【小问1详解】
乙球做自由落体运动,则有
解得
乙球落地时,甲球的速度大小
乙球反弹后做竖直上抛运动,设经过时间t1与甲球发生第一次碰撞,则有
解得
则此时两球距地面的高度
【小问2详解】
若两球在乙球的释放点相遇,则乙球运动的时间
甲球下落至乙球的释放点所用的时间
所以甲球比乙球滞后释放的时间
【小问3详解】
两球在两抛出点的中点处发生碰撞,对甲、乙两球分别有,
解得v0=10 m/s。
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