内容正文:
高一物理学科练习
注意事项:
1.本卷共8页,满分100分,考试时间90分钟。
2.答题前,在答题卡指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号。
3.所有答案必须写在答题卡上,写在试题卷上无效。
4.结束后,只需上交答题卡。
选择题部分
一、选择题(本题共10小题,每小题3分,共30分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题意的)
1. 在高中物理学习中,单位制不仅是计算的工具,更是理解物理规律的重要桥梁。某物理量的单位用国际单位制表示为,该物理量可能是( )
A. 功率 B. 重力势能 C. 力 D. 速度变化率
2. 2026年3月15日,2026穿越山海·海屿岛越野赛在玉环成功举办。在运动员比赛的过程中,以下描述运动员比赛的物理量中运算法则均适用于平行四边形定则的是( )
A. 路程、时间、位移 B. 速度、质量、加速度
C. 加速度、力、速度变化量 D. 位移、时间、速度变化量
3. 2025年全国田径大奖赛在嘉兴市体育中心举行,浙江名将徐惠琴在女子撑竿跳高决赛中以4.40米的成绩夺冠,如图为徐惠琴撑竿跳高的英姿,则徐惠琴双手脱杆后( )
A. 调整空中姿态时可被视为质点
B. 下降过程处于失重状态
C. 在空中运动时所受合力与速度方向一致
D. 在运动轨迹的最高点处于平衡状态
4. 在物理研究的过程中,涌现出许多科学家,并形成了多种重要的思想方法,以下关于科学发展史和物理学研究方法的叙述说法正确的是( )
A. 在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中,主要用了控制变量法
B. 光电门测速是利用极短时间的平均速度替代瞬时速度,是运用了“等效替代”思想
C. 牛顿基于开普勒的行星观测数据,总结提出行星运动三大定律,揭示了行星的运动规律
D. 伽利略利用斜面实验得到自由落体运动规律是运用了实验和逻辑推理相结合的方法
5. 2021年6月17日,搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭成功发射。载人飞船与天和核心舱顺利自主快速交会对接,中国人首次进入自己的空间站。下列说法不正确的是( )
A. 火箭点火发射瞬间,火箭速度为零,加速度不为零
B. 火箭发射时,火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力,空气的反作用力使火箭获得飞行的动力
C. 在考虑相对论效应的情况下,空间站上的宇航员发现地球上的时钟变慢
D. 宇航员在空间站中可以正常使用弹簧拉力器
6. 2025年1月9日,高铁梁山站、郓城站进行新建旅客天桥吊装。如图,4根起吊绳(吊绳的质量忽略不计)通过机械抓手把质量为的郓城站的旅客天桥静止吊在空中,每根绳与竖直方向的夹角为37°(下图其他2根绳示意图没有画出),,。则下列说法正确的是( )
A. 每根绳的拉力为
B. 旅客天桥所受的合力为
C. 若不改变吊绳的长度,减小两个抓手之间距离,则每根绳的拉力变大
D. 若不改变两个抓手之间距离,通过增加吊绳的长度,则可以减小每根绳的拉力
7. 2026年3月16日,神舟二十一号航天员乘组在空间站第二次出舱活动圆满收官。张陆、武飞、张洪章三名航天员在太空中紧密配合,历经7小时鏖战,顺利完成空间碎片防护装置安装等关键任务。已知空间站离地高度约为400 km,地球半径约为6400 km,地球同步卫星离地高度约为36000 km,空间站和地球同步卫星的运动均可视为匀速圆周运动,下列说法正确的是( )
A. 宇航员绕地球一圈的时间约为1.5 h
B. 当宇航员与空间站相对静止时,受到的万有引力和向心力平衡
C. 宇航员随空间站一起环绕地球运动的速度大于7.9 km/s
D. 若出舱活动期间张陆自由释放手中的工具,工具会立即高速离开宇航员
8. 2022年2月北京冬奥会,滑雪运动员谷爱凌获得自由式滑雪大跳台和自由式滑雪U形场地技巧项目2枚金牌,如图,运动员谷爱凌穿戴滑雪装备在雪场沿倾斜的山坡下滑,下列说法正确的是( )
A. 滑雪板对赛道的压力是因为滑雪板的形变引起的
B. 下滑速度增大会导致谷爱凌惯性增大
C. 谷爱凌在匀速转弯时加速度为0
D. 谷爱凌(含滑雪装备)所受重力和赛道对滑雪板的支持力是一对平衡力
9. 甲、乙2位同学进行投壶游戏,为简化问题,将箭矢视为质点,甲、乙两人在离壶口同一水平位置处,从不同高度沿水平方向各射出一支箭,如图若箭尖插入壶口时与水平面的夹角分别为53°和37°。忽略空气阻力、箭长、壶口大小等因素的影响(,),下列说法正确的是( )
A. 甲的箭从射出到落入壶口的过程中速度变化较乙的箭更快
B. 甲的箭飞行时间较乙的箭更短
C. 甲、乙两人投射箭的位置到壶口的高度之比为16:9
D. 甲、乙两人的箭落入壶口时,速度大小之比为4:3
10. 如图所示是手提弹簧灯笼,拴连在弹簧顶部的公仔A的质量为2m,底座B(含灯泡)的质量为3m,连接A、B的弹簧质量忽略不计。某次通过提杆对细绳施加竖直向上、大小为6mg的恒力,一段时间后,A、B以相同加速度一起向上做匀加速直线运动,弹簧未超出弹性限度,且不考虑空气阻力。若细绳突然断开,则此瞬间( )
A. 公仔A处于超重状态 B. 底座B处于失重状态
C. 公仔A的加速度大小为2.5g D. 弹簧弹力大小为3.6mg
二、不定项选择题(本题共3小题,每小题4分,共12分。在每小题给出的四个选项中,至少有一个选项是符合题目要求的。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。)
11. 如图所示,有关圆周运动的情景,下列说法正确的是( )
A. 如图甲所示,将篮球放在指尖上稳定旋转,Q点的线速度比P点的大
B. 如图乙中若火车转弯时未达到规定速率,轮缘对外轨道有挤压作用
C. 如图丙“水流星”表演中,装满水的桶匀速转动到最低处,水对桶底的压力最大
D. 如图丁所示为大齿轮与小齿轮的齿数,则匀速转动时大齿轮的周期是小齿轮周期的3倍
12. 如图是2026年4月楚门中学新教学楼的建筑工地,一台吊车正将建筑材料吊起并送至指定区域。为了研究问题方便,把吊车简化成右图所示的模型,支撑硬杆OP的一端装有定滑轮,另一端固定在车体上。吊车通过质量不计的钢丝绳索绕过定滑轮吊着质量为200 kg的物件,以0.5 m/s的速度向前匀速运动,为将物体送往高处,从t=0开始以的加速度匀加速将物件向上吊起,不计定滑轮质量和滑轮与绳索及轴承之间的摩擦,绳索与OP的夹角如图所示,,,,,重力加速度。则下列说法中正确的是( )
A. 匀加速将物件向上吊起时,PO杆受到绳索的作用力大小为
B. 匀加速将物件向上吊起时,PO杆受到绳索的作用力大小为3440 N
C. 从t=0开始物件的运动轨迹将是一条直线
D. 在这段时间内,物件的位移大小为
13. 2025年9月1日,新版《电动自行车安全技术规范》正式实施,新国标的核心是限速。现某含驾驶员总质量为110 kg的电动自行车在平直公路上以额定功率加速,最终以的速度匀速行驶,若车辆行驶所受阻力恒为45 N。已知该车可将储存能量的72%转化为车的机械能,其余能量在系统内部转化为内能。若车辆一次能量补充后储存的总能量为,关于车辆行驶过程中,下列说法正确的是( )
A. 车辆以额定功率匀速行驶时,牵引力的功率约为1125 W
B. 车辆以额定功率匀速行驶时,每秒克服阻力所做的功约为312.5 J
C. 若车辆以的恒定加速度从静止开始做匀加速直线运动的时间约为13.9 s
D. 理论上该车辆最大匀速行驶里程约为57.6 km
非选择题部分
三、实验题(本题共2小题,共14分)
14. 下图甲为用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究小车速度随时间变化规律的实验装置。吊有钩码的细绳通过滑轮牵引轨道小车,由位移传感器可以得到小车运动的v-t图像。(本实验采用每个钩码均为0.01 kg)
(1)关于本实验中,下列措施必要的是
A. 垫高轨道一端以补偿阻力 B. 调整滑轮高度,使细线与轨道平行
C. 用光电门测量小车运动的时间 D. 尽量减少牵引用的钩码数量
(2)若用该实验装置研究加速度与力的关系,在该实验中,必须采用控制变量法,应保持____________(选填“钩码质量”或“小车质量”)不变,若用钩码所受的重力直接表示小车的拉力,将导致拉力的测量值 ____________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(3)某同学通过实验得到小车加速度与所使用的钩码个数间关系图像如图乙所示,造成这一结果的原因可能是
A. 补偿阻力时,长木板的倾角过大
B. 挂的钩码个数过多
C. 改变钩码个数时,没有重新补偿阻力
D. 小车没有从靠近位移传感器处由静止开始释放
15. 如图甲所示为向心力演示仪,可探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系,塔轮从上至下的层数与半径关系如图乙。
(1)在某次实验中,将传动皮带调至第一层塔轮,用两个质量相等的钢球,探究向心力的大小与质量、角速度和半径其中某一物理量之间的关系时,需把两球分别放在 ____________ 位置。(选填“A、B”、“A、C”或“B、C”)
(2)在另一次实验中,把两个质量分别为2m与m的钢球分别放在B、C位置,传动皮带位于第二层,转动手柄,当塔轮匀速转动时,左右两标尺露出的格子数之比约为 (填选项前的字母)
A. 1:1 B. 2:1 C. 4:1 D. 8:1
(3)用此装置做实验有较大的误差,误差产生的主要原因是 (多选)。
A. 钢球与铝球质量不相等
B. 无法做到塔轮的角速度相同
C. 弹簧测力套筒、横臂挡板、杠杆结构及轴承处存在摩擦
D. 摇动手柄时标尺露出的红白相间的等分格数不稳定
16.
(1)甲同学采用如图甲所示的装置,用小锤打击弹性金属片,金属片把球沿水平方向弹出,同时球被松开,自由下落,观察到两球落地,下列说法正确的是
A. 实验能说明平抛运动在水平、竖直方向上的运动性质
B. 减小铁锤打击金属片的力度,球落地的时间会变短
C. 小球与金属片之间的摩擦力过大,导致两球不能同时落地
D. 球处托板未调水平,导致两球不能同时落地
(2)乙同学用图乙所示的装置和频闪照相机探究平抛运动的特点,下列说法正确的是 (多选)
A. 安装斜槽时必须使其末端切线水平
B. 为消除斜槽摩擦力的影响,应使斜槽末端倾斜,直到小球能在斜槽末端做匀速运动
C. 实验时必须从斜槽上同一位置静止释放小球,才能更好地描出运动轨迹
D. 装有坐标纸的平板必须竖直且与斜槽轨道所在平面平行
E. 实验中应取斜槽末端紧贴槽口处为平抛运动的起始点,并以此作为建立的坐标系的原点
(3)乙同学用频闪照相机记录了钢球做平抛运动的过程中的三点,并取点为坐标原点,建立了如图丙所示的坐标系,三点坐标值如图所示。根据图中数据判断,点____________(填“是”或“不是”)平抛运动的抛出点,钢球平抛的初速度为____________(取,计算结果保留两位有效数字)。
四、计算题(本大题共44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。)
17. 一位同学为研究落体运动,将一可视为质点的弹性小球从离地面高H=3.6m的阳台无初速度掉落,落在水平地面时竖直方向反弹速度为落地前瞬时速度的,小球质量,空气阻力不计,取。求小球:
(1)自由下落的时间;
(2)落地第1次反弹后上升的最大高度h。
18. 新疆果子沟大桥是新疆伊犁河谷著名的交通枢纽工程,路线设计包含连续弯道与平直路段,其建设充分考虑了车辆行驶的安全性与舒适性。某段大桥简化如图所示,第一段水平圆弧弯道、平直路段和第二段水平圆弧弯道的组合模型,弯道半径均为,段平直路段长度,汽车(含车内乘客、饰品)总质量,车内悬挂饰品质量。重力加速度,汽车行驶时所受阻力恒为车重的倍,,取,忽略汽车尺寸的影响。
(1)汽车经过第一段弯道时,以半径做匀速圆周运动,车内悬挂的饰品偏离竖直方向的夹角。求此时汽车的加速度大小及行驶速度大小;
(2)汽车沿平直路段做直线运动前,车内乘客为欣赏果子沟风光,汽车从点开始以恒定加速度从匀减速至,再以匀速行驶至终点,求汽车在平直路段上减速时所受的牵引力大小及在段运动的总时间。
19. 如图所示,倾角的光滑直杆上,套有一质量为的圆环,另一质量为的小球用长度为的不可伸长轻绳悬挂于上。先让 系统从点上方某位置一起释放,沿斜面下滑至点时,与已相对静止,且速度为。此后系统继续沿斜面下滑 至斜面底端,当滑至点时被立即制动停止,而继续运动至圆弧最低点时,轻绳恰好被拉断,小球刚好从斜面顶点处水平抛出,最终落在倾角的足够长斜面上,不考虑碰撞和绳拉断时的能量损失。已知重力加速度,,忽略空气阻力影响。
(1)当系统滑至 点时,求间细绳拉力的大小;
(2)求轻绳恰好被拉断时,细绳此时承受最大拉力的大小;
(3)求小球从点抛出到落在斜面上的运动时间,以及飞行过程中离斜面的最远距离。
20. 如图所示,水平轨道段光滑,段为光滑竖直圆弧轨道,圆弧半径,点与水平面相切,点与倾角的倾斜传送带相切,传送带以的速度顺时针转动。初始时,弹簧处于压缩状态,质量为的物块与轻质弹簧相连接,质量为的物块紧靠于右侧,现从静止开始释放,两物块分离后,物块进入轨道,再从点无碰撞滑上倾斜传送带,沿传送带向下运动。已知物块在段摩擦因数为,传送带长为,弹簧弹性势能表达式,劲度系数,两物块均可视为质点,取,。
(1)若要求物块在段圆弧滑行过程中恰好不脱离圆弧轨道,求物块在点的最大速度;
(2)在满足第(1)问条件的基础上,求弹簧压缩量及弹簧刚释放瞬间物块间的弹力大小;
(3)在满足第(1)问条件的基础上,求物块在传送带上的运动过程中因摩擦产生的总热量。
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高一物理学科练习
注意事项:
1.本卷共8页,满分100分,考试时间90分钟。
2.答题前,在答题卡指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号。
3.所有答案必须写在答题卡上,写在试题卷上无效。
4.结束后,只需上交答题卡。
选择题部分
一、选择题(本题共10小题,每小题3分,共30分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题意的)
1. 在高中物理学习中,单位制不仅是计算的工具,更是理解物理规律的重要桥梁。某物理量的单位用国际单位制表示为,该物理量可能是( )
A. 功率 B. 重力势能 C. 力 D. 速度变化率
【答案】C
【解析】
【详解】A.功率的单位由公式推导,则有
与题干单位不符,故A错误;
B.重力势能的单位由公式推导,则有
与题干单位不符,故B错误;
C.力的单位由牛顿第二定律推导,则有
与题干单位一致,故C正确;
D.速度变化率即加速度,其单位为,与题干单位不符,故D错误。
故选C。
2. 2026年3月15日,2026穿越山海·海屿岛越野赛在玉环成功举办。在运动员比赛的过程中,以下描述运动员比赛的物理量中运算法则均适用于平行四边形定则的是( )
A. 路程、时间、位移 B. 速度、质量、加速度
C. 加速度、力、速度变化量 D. 位移、时间、速度变化量
【答案】C
【解析】
【详解】A.路程、时间是标量,运算不遵守平行四边形定则;位移是矢量,运算遵守平行四边形定则,故A错误;
B.质量是标量,运算不遵守平行四边形定则;速度、加速度是矢量,运算遵守平行四边形定则,故B错误;
C.加速度、力、速度变化量是矢量,运算遵守平行四边形定则,故C正确;
D.时间是标量,运算不遵守平行四边形定则;位移、速度变化量是矢量,运算遵守平行四边形定则,故D错误。
故选C。
3. 2025年全国田径大奖赛在嘉兴市体育中心举行,浙江名将徐惠琴在女子撑竿跳高决赛中以4.40米的成绩夺冠,如图为徐惠琴撑竿跳高的英姿,则徐惠琴双手脱杆后( )
A. 调整空中姿态时可被视为质点
B. 下降过程处于失重状态
C. 在空中运动时所受合力与速度方向一致
D. 在运动轨迹的最高点处于平衡状态
【答案】B
【解析】
【详解】A.调整空中姿态时,需要研究运动员身体各部分的动作和形状大小,不能将其视为质点,故A错误;
B.双手脱杆后的下降过程中,忽略空气阻力,运动员仅受重力作用,根据牛顿第二定律有
解得
加速度方向竖直向下,运动员处于完全失重状态,故B正确;
C.在空中运动时,运动员做曲线运动,所受合力为重力,方向竖直向下,而速度方向沿运动轨迹的切线方向,所受合力与速度方向不一致,故C错误;
D.在运动轨迹的最高点,运动员具有水平分速度,且只受重力作用,根据牛顿第二定律有
合外力不为零,并非处于平衡状态,故D错误。
故选B。
4. 在物理研究的过程中,涌现出许多科学家,并形成了多种重要的思想方法,以下关于科学发展史和物理学研究方法的叙述说法正确的是( )
A. 在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中,主要用了控制变量法
B. 光电门测速是利用极短时间的平均速度替代瞬时速度,是运用了“等效替代”思想
C. 牛顿基于开普勒的行星观测数据,总结提出行星运动三大定律,揭示了行星的运动规律
D. 伽利略利用斜面实验得到自由落体运动规律是运用了实验和逻辑推理相结合的方法
【答案】D
【解析】
【详解】A.在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中,通过保证两次拉橡皮筋的作用效果相同完成实验,使用的是等效替代法,并非控制变量法,故A错误;
B.光电门测速的原理是当时间间隔趋近于时,平均速度近似等于瞬时速度,运用的是极限思想,不是等效替代思想,故B错误;
C.行星运动三大定律是开普勒基于行星观测数据总结提出的,牛顿是在此基础上提出了万有引力定律,故C错误;
D.伽利略为解决自由落体运动时间难以直接测量的问题,设计斜面实验“冲淡重力”,再通过逻辑推理外推到斜面倾角为的情况,最终得到自由落体运动规律,是实验和逻辑推理相结合的研究方法,故D正确。
故选D。
5. 2021年6月17日,搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭成功发射。载人飞船与天和核心舱顺利自主快速交会对接,中国人首次进入自己的空间站。下列说法不正确的是( )
A. 火箭点火发射瞬间,火箭速度为零,加速度不为零
B. 火箭发射时,火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力,空气的反作用力使火箭获得飞行的动力
C. 在考虑相对论效应的情况下,空间站上的宇航员发现地球上的时钟变慢
D. 宇航员在空间站中可以正常使用弹簧拉力器
【答案】B
【解析】
【详解】A.火箭点火发射瞬间,火箭受到的推力大于重力,合外力不为零,根据牛顿第二定律有
解得
可知火箭的加速度不为零,而此时起飞的瞬间速度仍为零,故A正确;
B.火箭发射时,火箭尾部向下喷出气体,火箭对喷出的气体产生向下的作用力,根据牛顿第三定律可知,喷出的气体对火箭产生向上的反作用力,该反作用力使火箭获得飞行的动力,推力的产生不需要周围空气的参与,故B错误;
C.在考虑相对论效应的情况下,由于空间站相对地球高速运动,根据狭义相对论的钟慢效应可知,空间站上的宇航员观测相对其运动的地球时会发现地球上的时钟变慢,故C正确;
D.弹簧拉力器的工作原理基于胡克定律,其产生的弹力大小仅与弹簧的形变量有关,与重力及是否处于完全失重状态无关,因此宇航员在空间站中可以正常使用弹簧拉力器,故D正确。
本题选择不正确的,故选B。
6. 2025年1月9日,高铁梁山站、郓城站进行新建旅客天桥吊装。如图,4根起吊绳(吊绳的质量忽略不计)通过机械抓手把质量为的郓城站的旅客天桥静止吊在空中,每根绳与竖直方向的夹角为37°(下图其他2根绳示意图没有画出),,。则下列说法正确的是( )
A. 每根绳的拉力为
B. 旅客天桥所受的合力为
C. 若不改变吊绳的长度,减小两个抓手之间距离,则每根绳的拉力变大
D. 若不改变两个抓手之间距离,通过增加吊绳的长度,则可以减小每根绳的拉力
【答案】D
【解析】
【详解】A.对旅客天桥受力分析,设每根吊绳的拉力为,根据平衡条件有
代入已知数据解得,故A错误;
B.由于旅客天桥静止吊在空中,处于平衡状态,根据平衡条件可知旅客天桥所受的合力为,故B错误;
C.设吊绳与竖直方向的夹角为,根据受力平衡有
推导可得
若不改变吊绳的长度,减小两个抓手之间距离,根据几何关系可知吊绳与竖直方向的夹角减小,因此增大,可知每根绳的拉力变小,故C错误;
D.若不改变两个抓手之间距离,通过增加吊绳的长度,根据几何关系可知吊绳与竖直方向的夹角减小,因此增大,由推导结果可知每根绳的拉力减小,故D正确。
故选D。
7. 2026年3月16日,神舟二十一号航天员乘组在空间站第二次出舱活动圆满收官。张陆、武飞、张洪章三名航天员在太空中紧密配合,历经7小时鏖战,顺利完成空间碎片防护装置安装等关键任务。已知空间站离地高度约为400 km,地球半径约为6400 km,地球同步卫星离地高度约为36000 km,空间站和地球同步卫星的运动均可视为匀速圆周运动,下列说法正确的是( )
A. 宇航员绕地球一圈的时间约为1.5 h
B. 当宇航员与空间站相对静止时,受到的万有引力和向心力平衡
C. 宇航员随空间站一起环绕地球运动的速度大于7.9 km/s
D. 若出舱活动期间张陆自由释放手中的工具,工具会立即高速离开宇航员
【答案】A
【解析】
【详解】A.设地球半径为,空间站离地高度为,轨道半径为,地球同步卫星离地高度为,轨道半径为,空间站的运行周期为,同步卫星的运行周期为,根据开普勒第三定律有
其中,,,代入数据解得
可知宇航员绕地球一圈的时间约为,故A正确;
B.当宇航员与空间站相对静止时,受到的万有引力完全提供其随空间站一起做匀速圆周运动所需的向心力,万有引力与向心力是同一种力的不同表现形式,二者不是平衡力,故B错误;
C.设地球的质量为,宇航员的质量为,宇航员的运行速度为,轨道半径为,根据万有引力提供向心力有
解得
可知轨道半径越大线速度越小,而第一宇宙速度对应的轨道半径最小(等于地球半径),其线速度最大为,由于空间站的轨道半径大于地球半径,故宇航员随空间站一起环绕地球运动的速度小于,故C错误;
D.若出舱活动期间张陆自由释放手中的工具,工具具有与宇航员相同的速度,由于万有引力依然完全提供其绕地球做匀速圆周运动所需的向心力,工具将继续与宇航员保持相对静止,不会立即高速离开宇航员,故D错误。
故选A。
8. 2022年2月北京冬奥会,滑雪运动员谷爱凌获得自由式滑雪大跳台和自由式滑雪U形场地技巧项目2枚金牌,如图,运动员谷爱凌穿戴滑雪装备在雪场沿倾斜的山坡下滑,下列说法正确的是( )
A. 滑雪板对赛道的压力是因为滑雪板的形变引起的
B. 下滑速度增大会导致谷爱凌惯性增大
C. 谷爱凌在匀速转弯时加速度为0
D. 谷爱凌(含滑雪装备)所受重力和赛道对滑雪板的支持力是一对平衡力
【答案】A
【解析】
【详解】A.滑雪板对赛道的压力属于弹力,弹力是由施力物体发生弹性形变而产生的,所以该压力是因为施力物体(即滑雪板)的形变引起的,故A正确;
B.质量是量度物体惯性大小的唯一物理量,与物体的运动状态无关,下滑速度增大时谷爱凌的质量不变,其惯性不变,故B错误;
C.谷爱凌在匀速转弯时做曲线运动,速度的大小虽然不变,但速度的方向不断发生改变,一定具有向心加速度,加速度不为,故C错误;
D.谷爱凌(含滑雪装备)在倾斜的山坡上下滑,设山坡的倾角为,在垂直山坡斜面方向上有
可知滑雪板受到的支持力大小等于重力垂直于斜面的分力,小于总重力,且支持力与重力不在同一直线上,不是一对平衡力,故D错误。
故选A。
9. 甲、乙2位同学进行投壶游戏,为简化问题,将箭矢视为质点,甲、乙两人在离壶口同一水平位置处,从不同高度沿水平方向各射出一支箭,如图若箭尖插入壶口时与水平面的夹角分别为53°和37°。忽略空气阻力、箭长、壶口大小等因素的影响(,),下列说法正确的是( )
A. 甲的箭从射出到落入壶口的过程中速度变化较乙的箭更快
B. 甲的箭飞行时间较乙的箭更短
C. 甲、乙两人投射箭的位置到壶口的高度之比为16:9
D. 甲、乙两人的箭落入壶口时,速度大小之比为4:3
【答案】C
【解析】
【详解】A.箭做平抛运动,加速度均等于重力加速度,加速度描述速度变化快慢的物理量,所以甲的箭从射出到落入壶口的过程中速度变化快慢与乙的箭相同,故A错误;
B.设速度方向与水平方向夹角(锐角),水平位移s,初速度,有
由图可知,
则,故B错误;
C.根据
可得甲、乙两人投射箭的位置到壶口的高度之比为16:9,故C正确;
D.由于
二者水平位移相等,则
箭落入壶口时,速度大小为
代入数据可得甲、乙两人的箭落入壶口时,速度大小之比为1:1,故D错误。
故选C。
10. 如图所示是手提弹簧灯笼,拴连在弹簧顶部的公仔A的质量为2m,底座B(含灯泡)的质量为3m,连接A、B的弹簧质量忽略不计。某次通过提杆对细绳施加竖直向上、大小为6mg的恒力,一段时间后,A、B以相同加速度一起向上做匀加速直线运动,弹簧未超出弹性限度,且不考虑空气阻力。若细绳突然断开,则此瞬间( )
A. 公仔A处于超重状态 B. 底座B处于失重状态
C. 公仔A的加速度大小为2.5g D. 弹簧弹力大小为3.6mg
【答案】D
【解析】
【详解】ACD.细绳突然断开前,设拉力为,已知,对公仔和底座组成的整体,根据牛顿第二定律有
解得
方向竖直向上,对底座,设弹簧弹力为,根据牛顿第二定律有
解得
细绳突然断开瞬间,拉力消失,由于弹簧形变量来不及改变,弹簧弹力不发生突变,仍为,对公仔,根据牛顿第二定律有
解得公仔A的加速度大小为
方向竖直向下,则此时瞬间公仔A处于失重状态,故AC错误,D正确;
B.由对A选项的分析可知,细绳突然断开瞬间,底座的受力情况未发生改变,其加速度依然为0.2g,方向竖直向上,仍处于超重状态,故B错误。
故选D。
二、不定项选择题(本题共3小题,每小题4分,共12分。在每小题给出的四个选项中,至少有一个选项是符合题目要求的。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。)
11. 如图所示,有关圆周运动的情景,下列说法正确的是( )
A. 如图甲所示,将篮球放在指尖上稳定旋转,Q点的线速度比P点的大
B. 如图乙中若火车转弯时未达到规定速率,轮缘对外轨道有挤压作用
C. 如图丙“水流星”表演中,装满水的桶匀速转动到最低处,水对桶底的压力最大
D. 如图丁所示为大齿轮与小齿轮的齿数,则匀速转动时大齿轮的周期是小齿轮周期的3倍
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.篮球在指尖上稳定旋转时,篮球上各点绕同一中心轴做圆周运动,角速度相同,由于点的转动轨道半径大于点的转动轨道半径,根据圆周运动线速度与角速度的关系有
解得
可知点的线速度比点的大,故A正确;
B.火车转弯时若未达到规定速率,火车所受重力与轨道支持力的合力大于所需的向心力,火车有向内侧做向心运动的趋势,此时内轨道会对火车轮缘产生向外的侧向挤压力,根据牛顿第三定律可知轮缘对内轨道有挤压作用,故B错误;
C.“水流星”在最低点时,水做圆周运动的向心力由桶底的支持力和重力的合力提供,设水的质量为,运行速率为,运动半径为,根据牛顿第二定律有
解得
可见在最低点时水受到的支持力最大,根据牛顿第三定律可知水对桶底的压力也最大,故C正确;
D.大齿轮与小齿轮通过链条传动,边缘各点线速度大小相等,设齿轮半径为,周期为,根据线速度与周期的关系有
推导可得
由图可知大齿轮与小齿轮的齿数分别为42和14,齿数比即为半径比,则大齿轮与小齿轮的半径之比为3:1,解得大齿轮的周期是小齿轮周期的3倍,故D正确。
故选ACD。
12. 如图是2026年4月楚门中学新教学楼的建筑工地,一台吊车正将建筑材料吊起并送至指定区域。为了研究问题方便,把吊车简化成右图所示的模型,支撑硬杆OP的一端装有定滑轮,另一端固定在车体上。吊车通过质量不计的钢丝绳索绕过定滑轮吊着质量为200 kg的物件,以0.5 m/s的速度向前匀速运动,为将物体送往高处,从t=0开始以的加速度匀加速将物件向上吊起,不计定滑轮质量和滑轮与绳索及轴承之间的摩擦,绳索与OP的夹角如图所示,,,,,重力加速度。则下列说法中正确的是( )
A. 匀加速将物件向上吊起时,PO杆受到绳索的作用力大小为
B. 匀加速将物件向上吊起时,PO杆受到绳索的作用力大小为3440 N
C. 从t=0开始物件的运动轨迹将是一条直线
D. 在这段时间内,物件的位移大小为
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.设竖直段绳索的拉力大小为,物件在竖直方向上做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律有
代入数据解得
定滑轮受到两段绳索的拉力大小均为,根据题意及几何关系可知两段绳索之间的夹角为,则这两段绳索拉力的合力大小为
代入数据解得
因定滑轮处于平衡状态,所以PO杆受到绳索的作用力大小与这两段绳索拉力的合力大小相等,即为,故A正确,B错误;
C.从开始,物件在水平方向上随吊车以的速度做匀速直线运动,在竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动。因物件的合初速度沿水平方向,而合外力沿竖直方向,两者不在同一直线上,所以物件的运动轨迹是一条曲线,故C错误;
D.在这段时间内,物件在水平方向的位移大小为
代入数据解得
物件在竖直方向的位移大小为
代入数据解得
物件的总位移大小为
代入数据解得,故D正确。
故选AD。
13. 2025年9月1日,新版《电动自行车安全技术规范》正式实施,新国标的核心是限速。现某含驾驶员总质量为110 kg的电动自行车在平直公路上以额定功率加速,最终以的速度匀速行驶,若车辆行驶所受阻力恒为45 N。已知该车可将储存能量的72%转化为车的机械能,其余能量在系统内部转化为内能。若车辆一次能量补充后储存的总能量为,关于车辆行驶过程中,下列说法正确的是( )
A. 车辆以额定功率匀速行驶时,牵引力的功率约为1125 W
B. 车辆以额定功率匀速行驶时,每秒克服阻力所做的功约为312.5 J
C. 若车辆以的恒定加速度从静止开始做匀加速直线运动的时间约为13.9 s
D. 理论上该车辆最大匀速行驶里程约为57.6 km
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.电动自行车以额定功率加速,最终以最大速度的速度匀速行驶,此时牵引力等于阻力
则牵引力的额定功率
而每秒克服阻力所做的功在数值上等于克服阻力的功率,即,故A错误,B正确;
C.若车辆以的恒定加速度从静止开始做匀加速直线运动,则根据牛顿第二定律
得
当牵引力的瞬时功率达到额定功率时匀加速阶段结束,此时最大速度
则匀加速运动的时间由速度公式
得,故C错误;
D.该车可将储存能量的72%转化为车的机械能,其余能量在系统内部转化为内能。若车辆一次能量补充后储存的总能量为,则转化为车的机械能有,根据功的公式可得
故D正确。
故选BD。
非选择题部分
三、实验题(本题共2小题,共14分)
14. 下图甲为用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究小车速度随时间变化规律的实验装置。吊有钩码的细绳通过滑轮牵引轨道小车,由位移传感器可以得到小车运动的v-t图像。(本实验采用每个钩码均为0.01 kg)
(1)关于本实验中,下列措施必要的是
A. 垫高轨道一端以补偿阻力 B. 调整滑轮高度,使细线与轨道平行
C. 用光电门测量小车运动的时间 D. 尽量减少牵引用的钩码数量
(2)若用该实验装置研究加速度与力的关系,在该实验中,必须采用控制变量法,应保持____________(选填“钩码质量”或“小车质量”)不变,若用钩码所受的重力直接表示小车的拉力,将导致拉力的测量值 ____________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(3)某同学通过实验得到小车加速度与所使用的钩码个数间关系图像如图乙所示,造成这一结果的原因可能是
A. 补偿阻力时,长木板的倾角过大
B. 挂的钩码个数过多
C. 改变钩码个数时,没有重新补偿阻力
D. 小车没有从靠近位移传感器处由静止开始释放
【答案】(1)B (2) ①. 小车质量 ②. 偏大 (3)A
【解析】
【小问1详解】
A.本实验主要研究小车运动的加速度随时间变化的规律,并不探究加速度与力的定量关系,因此不需要垫高轨道一端以补偿阻力,故A错误;
B.为了保证小车在轨道上做加速运动时受到的细绳拉力方向与运动方向一致,必须调整滑轮高度,使细绳与轨道平行,故B正确;
C.实验中使用了位移传感器及数据采集器,可直接记录位移与时间的关系,不需要使用光电门测量时间,故C错误;
D.本实验不涉及利用钩码重力替代小车所受拉力来探究牛顿第二定律,故不需要满足钩码质量远小于小车质量的条件,也不需要尽量减少钩码数量,故D错误。
故选B。
【小问2详解】
[1]若用该实验装置研究加速度与力的关系,实验中包含加速度、力和质量三个变量,必须采用控制变量法,应保持小车质量不变。
[2]设钩码的总质量为,小车的质量为,细绳的拉力大小为,对钩码和小车分别根据牛顿第二定律有,
解得
可知实际细绳的拉力小于钩码受到的重力$mg$,因此若用钩码所受的重力直接表示小车的拉力,将导致拉力的测量值偏大。
【小问3详解】
A.由图乙可知,当所挂钩码个数时小车已经具有正向加速度,说明在细绳拉力为零时小车所受合力大于零,原因是补偿阻力时由于长木板的倾角过大,导致小车重力沿斜面向下的分力大于摩擦力,故A正确;
B.挂的钩码个数过多会导致质量不满足远小于小车质量的条件,从而使得图线末端向下发生弯曲,但不会导致在纵轴上出现正截距,故B错误;
C.补偿阻力时已经使得小车重力沿斜面的分力等于摩擦力,即,该平衡关系与牵引力无关,改变钩码个数时不需要重新补偿阻力,故C错误;
D.小车没有从靠近位移传感器处由静止释放,只会影响小车在轨道上的有效运动距离,不影响加速度与合外力的关系,故D错误。
故选A。
15. 如图甲所示为向心力演示仪,可探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系,塔轮从上至下的层数与半径关系如图乙。
(1)在某次实验中,将传动皮带调至第一层塔轮,用两个质量相等的钢球,探究向心力的大小与质量、角速度和半径其中某一物理量之间的关系时,需把两球分别放在 ____________ 位置。(选填“A、B”、“A、C”或“B、C”)
(2)在另一次实验中,把两个质量分别为2m与m的钢球分别放在B、C位置,传动皮带位于第二层,转动手柄,当塔轮匀速转动时,左右两标尺露出的格子数之比约为 (填选项前的字母)
A. 1:1 B. 2:1 C. 4:1 D. 8:1
(3)用此装置做实验有较大的误差,误差产生的主要原因是 (多选)。
A. 钢球与铝球质量不相等
B. 无法做到塔轮的角速度相同
C. 弹簧测力套筒、横臂挡板、杠杆结构及轴承处存在摩擦
D. 摇动手柄时标尺露出的红白相间的等分格数不稳定
【答案】(1)B、C (2)A (3)CD
【解析】
【小问1详解】
探究向心力的大小与质量、角速度和半径的关系时采用控制变量法,本次实验中将传动皮带调至第一层塔轮,由图乙可知此时左右两塔轮的半径相等,根据同皮带传动线速度大小相等可知左右两塔轮的角速度相等,实验使用两个质量相等的钢球,则此时实验目的是探究向心力与半径之间的关系,故需将两小球放在转动半径不同的位置,且为了便于观察左右标尺的格子数进行对比,两球需分别放置在左右挡板处,故应将两球分别放置在、位置。
【小问2详解】
传动皮带位于第二层,由图乙可知左右塔轮的半径之比为
根据同皮带传动线速度大小相等有
解得
把质量分别为2m与的钢球分别放在、位置,可知质量之比为
且两位置的转动半径之比为,根据向心力公式有
代入数据解得
因为左右两标尺露出的格子数之比等于向心力的大小之比,所以左右两标尺露出的格子数之比约为1:1。
故选A。
【小问3详解】
A.使用质量不等的钢球与铝球是为了探究向心力与质量之间的关系,这是正常的实验条件设置而非误差产生的原因,故A错误;
B.实验通过改变皮带所在的塔轮层数来获取不同的角速度比例关系,从而探究向心力与角速度的关系,不需要做到塔轮的角速度始终相同,故B错误;
C.实验装置中的弹簧测力套筒、横臂挡板、杠杆结构及轴承处存在的摩擦阻力会导致标尺显示的力与物体实际所需的向心力存在偏差,这是产生较大误差的主要原因,故C正确;
D.人工摇动手柄时难以保持完全的匀速转动,导致塔轮的角速度不断变化,从而使标尺露出的红白相间的等分格数不稳定,容易造成视觉读数误差,这是产生较大误差的主要原因,故D正确。
故选CD。
16.
(1)甲同学采用如图甲所示的装置,用小锤打击弹性金属片,金属片把球沿水平方向弹出,同时球被松开,自由下落,观察到两球落地,下列说法正确的是
A. 实验能说明平抛运动在水平、竖直方向上的运动性质
B. 减小铁锤打击金属片的力度,球落地的时间会变短
C. 小球与金属片之间的摩擦力过大,导致两球不能同时落地
D. 球处托板未调水平,导致两球不能同时落地
(2)乙同学用图乙所示的装置和频闪照相机探究平抛运动的特点,下列说法正确的是 (多选)
A. 安装斜槽时必须使其末端切线水平
B. 为消除斜槽摩擦力的影响,应使斜槽末端倾斜,直到小球能在斜槽末端做匀速运动
C. 实验时必须从斜槽上同一位置静止释放小球,才能更好地描出运动轨迹
D. 装有坐标纸的平板必须竖直且与斜槽轨道所在平面平行
E. 实验中应取斜槽末端紧贴槽口处为平抛运动的起始点,并以此作为建立的坐标系的原点
(3)乙同学用频闪照相机记录了钢球做平抛运动的过程中的三点,并取点为坐标原点,建立了如图丙所示的坐标系,三点坐标值如图所示。根据图中数据判断,点____________(填“是”或“不是”)平抛运动的抛出点,钢球平抛的初速度为____________(取,计算结果保留两位有效数字)。
【答案】(1)D (2)AD
(3) ①. 是 ②. 1.5
【解析】
【小问1详解】
A.该实验中,小球做平抛运动,小球做自由落体运动,两球同时落地,说明平抛运动在竖直方向上的运动规律与自由落体运动相同,但不能说明水平方向上的运动性质,故A错误;
B.平抛运动的下落时间仅由下落高度决定,与水平初速度无关,减小铁锤打击金属片的力度,只会减小小球的初速度,其落地时间不变,故B错误;
C.小球被松开后做自由落体运动,只要两球同时开始运动且下落高度相同,就会同时落地,与摩擦力无关,故C错误;
D.若小球处托板未调水平,则小球弹出的初速度不沿水平方向,其在竖直方向上的分运动不再是自由落体运动,导致两球在竖直方向的运动规律不同,因此两球不能同时落地,故D正确。
故选D。
【小问2详解】
A.为保证小球飞出后做平抛运动,其初速度必须水平,因此安装斜槽时必须使其末端切线水平,故A正确;
B.该实验只要保证小球从斜槽末端飞出时的水平初速度相同即可,无需消除斜槽摩擦力的影响,但需要使斜槽末端水平,故B错误;
C.由于本实验采用频闪照相机记录小球位置,小球只需一次运动即可在底片上留下多个位置的影像从而描出整个运动轨迹,不需要多次从同一位置静止释放小球,故C错误;
D.为防止小球在运动过程中与平板碰撞,并且保证相机拍摄到的画面能真实反映小球的二维运动轨迹,装有坐标纸的平板必须竖直且与斜槽轨道所在的平面平行,故D正确;
E.实验中应取小球在斜槽末端时球心在坐标纸上的投影点为平抛运动的起点,而不是紧靠斜槽末端槽口处,故E错误。
故选AD。
【小问3详解】
[1]由题图丙可知,小球在水平方向上经过连续相邻的两段位移均为,说明这两段运动的时间间隔相等。在竖直方向上,到的位移为,到的位移为
则两段连续相等时间内的竖直位移之比为
符合初速度为零的匀加速直线运动规律,说明小球在点的竖直分速度为零,故点是平抛运动的抛出点。
[2]在竖直方向上,设相邻点间的时间间隔为,根据初速度为零的匀加速直线运动规律有
解得
在水平方向上,根据匀速直线运动规律有
解得
四、计算题(本大题共44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。)
17. 一位同学为研究落体运动,将一可视为质点的弹性小球从离地面高H=3.6m的阳台无初速度掉落,落在水平地面时竖直方向反弹速度为落地前瞬时速度的,小球质量,空气阻力不计,取。求小球:
(1)自由下落的时间;
(2)落地第1次反弹后上升的最大高度h。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
小球做自由落体,由
代入数据解得
【小问2详解】
小球下落末速度
代入数据得
反弹速度为
由
代入数据解得
18. 新疆果子沟大桥是新疆伊犁河谷著名的交通枢纽工程,路线设计包含连续弯道与平直路段,其建设充分考虑了车辆行驶的安全性与舒适性。某段大桥简化如图所示,第一段水平圆弧弯道、平直路段和第二段水平圆弧弯道的组合模型,弯道半径均为,段平直路段长度,汽车(含车内乘客、饰品)总质量,车内悬挂饰品质量。重力加速度,汽车行驶时所受阻力恒为车重的倍,,取,忽略汽车尺寸的影响。
(1)汽车经过第一段弯道时,以半径做匀速圆周运动,车内悬挂的饰品偏离竖直方向的夹角。求此时汽车的加速度大小及行驶速度大小;
(2)汽车沿平直路段做直线运动前,车内乘客为欣赏果子沟风光,汽车从点开始以恒定加速度从匀减速至,再以匀速行驶至终点,求汽车在平直路段上减速时所受的牵引力大小及在段运动的总时间。
【答案】(1),
(2),或10.9375 s或10.94 s
【解析】
【小问1详解】
饰品随汽车做匀速圆周运动,合力提供向心力。对饰品受力分析,根据牛顿第二定律,有
代入数据解得
由向心加速度公式
代入数据解得
【小问2详解】
匀减速末速度
根据牛顿第二定律
代入数据解得
①匀减速阶段汽车从减至的时间
代入数据解得
匀减速阶段汽车的位移
② 匀速位移
匀速时间
故段总时间
代入数据解得、10.9375 s或10.94 s
19. 如图所示,倾角的光滑直杆上,套有一质量为的圆环,另一质量为的小球用长度为的不可伸长轻绳悬挂于上。先让 系统从点上方某位置一起释放,沿斜面下滑至点时,与已相对静止,且速度为。此后系统继续沿斜面下滑 至斜面底端,当滑至点时被立即制动停止,而继续运动至圆弧最低点时,轻绳恰好被拉断,小球刚好从斜面顶点处水平抛出,最终落在倾角的足够长斜面上,不考虑碰撞和绳拉断时的能量损失。已知重力加速度,,忽略空气阻力影响。
(1)当系统滑至 点时,求间细绳拉力的大小;
(2)求轻绳恰好被拉断时,细绳此时承受最大拉力的大小;
(3)求小球从点抛出到落在斜面上的运动时间,以及飞行过程中离斜面的最远距离。
【答案】(1)
(2)
(3),
【解析】
【小问1详解】
圆环与小球相对静止,整体沿光滑斜面向下滑动,根据牛顿第二定律有
解得整体的加速度大小为
对小球受力分析,设绳子的拉力为,在沿斜面方向根据牛顿第二定律有
可知绳子拉力的方向垂直于直杆,在垂直于直杆方向根据受力平衡有
代入已知数据解得
【小问2详解】
系统从点运动到点再到小球运动至点的全过程中,绳子拉力始终不做功。对小球,从点到点,根据动能定理有
代入已知数据解得小球在点的速度大小为
小球在点时,根据牛顿第二定律有
代入已知数据解得此时轻绳承受最大拉力的大小为
【小问3详解】
小球从点水平抛出后做平抛运动,设飞行时间为,水平方向和竖直方向的位移分别为和,根据平抛运动规律分别有,
根据几何关系有
联立代入已知数据解得飞行时间为
将小球在点的初速度及重力加速度分别沿垂直斜面方向进行分解,垂直斜面方向的初速度为
垂直斜面方向的加速度为
当小球在垂直斜面方向的分速度减小为零时距离斜面最远,设最远距离为,根据运动学公式有
联立代入已知数据解得飞行过程中离斜面的最远距离为
20. 如图所示,水平轨道段光滑,段为光滑竖直圆弧轨道,圆弧半径,点与水平面相切,点与倾角的倾斜传送带相切,传送带以的速度顺时针转动。初始时,弹簧处于压缩状态,质量为的物块与轻质弹簧相连接,质量为的物块紧靠于右侧,现从静止开始释放,两物块分离后,物块进入轨道,再从点无碰撞滑上倾斜传送带,沿传送带向下运动。已知物块在段摩擦因数为,传送带长为,弹簧弹性势能表达式,劲度系数,两物块均可视为质点,取,。
(1)若要求物块在段圆弧滑行过程中恰好不脱离圆弧轨道,求物块在点的最大速度;
(2)在满足第(1)问条件的基础上,求弹簧压缩量及弹簧刚释放瞬间物块间的弹力大小;
(3)在满足第(1)问条件的基础上,求物块在传送带上的运动过程中因摩擦产生的总热量。
【答案】(1)
(2),
(3)
【解析】
【小问1详解】
物块Q在点恰好不脱离轨道,即
代入数据解得
从运动到,由动能定理得
解得点最大速度
【小问2详解】
因段光滑,故
弹性势能
又
代入数据解得
刚释放时,整体加速度
对Q受力分析,根据牛顿第二定律有
【小问3详解】
物块在传送带上的加速度
加速到与传送带共速,加速时间
加速位移
相对位移
共速后一起匀速,不产生热量,故总热量
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