内容正文:
2025-2026学年福建省泉州实验中学高一(下)期中物理试卷
一、单选题:本大题共6小题,共24分。
1. 利用风洞实验室可以模拟运动员比赛时所受风阻情况,帮助运动员提高成绩。为了更加直观的研究风洞里的流场环境,可以借助烟尘辅助观察,如图甲所示。在某次实验中获得烟尘颗粒做曲线运动的轨迹,如图乙所示,下列说法中正确的是( )
A. 烟尘颗粒速度可能不变 B. 烟尘颗粒可能做匀变速曲线运动
C. P点处的加速度方向可能水平向左 D. Q点处的合力方向可能竖直向下
2. 某科技小组利用弹性绳网模拟火箭回收。如图所示,“口”字形的绳网四个角各用一根弹性绳索拉住,绳索另一端固定在立柱上。将火箭模型从某高处释放,在接触绳网后下降直至最低点的过程中,下列说法中正确的是( )
A. 火箭模型接触绳网立即减速 B. 火箭模型在最低点所受合力为0
C. 火箭模型接触绳网后先失重后超重 D. 绳网对火箭模型先做正功后做负功
3. 在一端封闭、长约1m的玻璃管内注满清水,水中放一个红蜡块,将玻璃管的开口端用橡皮塞塞紧。快速将玻璃管转至图示竖直位置,管内红蜡块以的速度匀速上升到顶部。若在红蜡块匀速上升的同时使玻璃管以速度沿x轴正方向移动,则当玻璃管沿x轴( )
A. 匀速运动时,红蜡块的轨迹是一条直线
B. 以匀速运动时,红蜡块的速度大小是
C. 以匀速运动,2s内红蜡块的位移大小是12cm
D. 玻璃管沿x轴运动的速度会影响红蜡块匀速上升到顶部的时间
4. 冬季北方有很多人喜欢玩冰滑梯。两个坡度不同、高度相同的冰滑梯可简化成如图所示的两个固定光滑斜面为斜面底端且位于同一水平面上,斜面的倾角。小明从点先后沿由静止下滑到底端,该过程中下列判断正确的是( )
A. 沿面下滑时重力做功比沿面下滑时多
B. 沿面下滑时重力做功比沿面下滑时少
C. 滑至点时重力的功率大于滑至点时重力的功率
D. 滑至点时重力的功率小于滑至点时重力的功率
5. 如图所示,质量为M、长度为L的小车静止在光滑水平面上,质量为m的物块(视为质点)放在小车的最左端,现用一大小为F的水平恒力作用在物块上,使物块从静止开始运动,当物块滑到小车的最右端时,小车运动的距离为,物块运动的距离为,物块和小车之间的滑动摩擦力大小为f,在此过程中,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 物块动能增加
B. 系统因摩擦产生的热量为fL
C. 小车的动能增加
D. 物块和小车组成的系统机械能增加量为
6. 物块在水平面上以初速度v0直线滑行,前进x0后恰好停止运动,已知物块与水平面之间的动摩擦因数为μ,且μ的大小与物块滑行的距离x的关系为μ=kx(k为常数),重力加速度为g,则( )
A. B. C. D.
二、多选题:本大题共4小题,共16分。
7. 如图所示,在世界山地极限运动会“高山斜面平抛精准赛”中,某运动员在固定倾角的高山斜面顶端,分别以、的初速度将标准投掷器材(视为质点)水平抛出,投掷器材以抛出刚好落在斜面底端。若忽略空气阻力,两次投掷器材从抛出到落在斜面的过程中,下列说法正确的是( )
A. 运动时间
B. 水平位移
C. 落到斜面时重力的瞬时功率
D. 落到斜面时的速度与竖直方向的夹角
8. 篮球比赛开始前,双方球员在中场进行跳球争夺第一次进攻球权,裁判在两名跳球运动员之间将篮球以一初速度竖直向上抛起,球在达到最高点后才被运动员合法拍击。若篮球的质量为m,竖直上抛的初速度为,由于空气阻力作用,篮球上升过程的加速度大小为,篮球上升的最大高度为h,在此过程中,下列说法正确的是( )
A. 篮球重力势能的变化量为 B. 空气阻力对篮球做的功为
C. 篮球克服阻力做功为 D. 篮球机械能减少了
9. 如图甲所示,传送带是物料搬运系统机械化和自动化传送用具。如图乙所示,传送带与水平面间的夹角,逆时针匀速转动。某次将静止的物体从高处传送至低处的过程中,以水平地面为重力势能的零势能面,物体的机械能E和传送距离s的关系如图丙所示。已知物体与传送带之间的动摩擦因数为,物体可视为质点,重力加速度为,,,下列说法中正确的是( )
A. 物体的质量为10kg
B. 物体的速度先变大后不变
C. 在 内与 内,物体与传送带之间产生的热量不相等
D. 传送带的运行速度为
10. 如图所示,一根轻质弹簧一端固定于光滑竖直杆上,另一端与质量为m的滑块P连接,P穿在杆上,一根轻绳跨过定滑轮将滑块P和重物Q连接起来,重物Q的质量,把滑块从图中A点由静止释放后沿竖直杆上下运动,当它经过A、B两点时弹簧对滑块的弹力大小相等,已知OA与水平面的夹角,OB长为L,与AB垂直,不计滑轮的摩擦力,重力加速度为g,,,滑块P从A到B的过程中,下列说法正确的是( )
A. 对于重物Q,其重力的功率一直增大
B. P与Q的机械能之和先增加后减小
C. 轻绳对滑块P做功为6mgL
D. 滑块P运动到位置B处速度大小为
三、填空题:本大题共2小题,共8分。
11. 如图所示,某段江面宽d=80m,水流速度v1=2.5m/s,有一小船要在A处过江。
(1)若小船相对静水速度v2=2m/s,则小船最短渡江时间为t0=__________s;
(2)若A处下游110m的B区是一片与江岸垂直的险滩,小船仍以(1)的方式渡江,小船__________(选填“能”或“不能”)在进入险滩前到达对岸。
12. 均匀铁链全长为L,质量为m,其中一半平放在光滑水平桌面上,其余悬垂于桌边,如图所示,此时链条的重力势能为______,如果由图示位置无初速释放铁链,直到当铁链刚挂直,此时速度大小为______(重力加速度为g,桌面高度大于链条长度,取桌面所在平面为零势能面)
四、实验题:本大题共2小题,共12分。
13. 利用如图甲所示的装置研究平抛运动的特点。实验前,先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上。钢球落到挡板上后,就会挤压复写纸,在白纸上留下印迹。上下调节挡板N,通过多次实验,在白纸上记录钢球所经过的多个位置。用平滑曲线把这些印迹连接起来,就得到钢球做平抛运动的轨迹。
(1)实验时每次必须由斜槽上的同一位置由静止释放钢球,目的是________;
(2)如图乙,以钢球放在斜槽末端时球心在白纸上的投影点O为坐标原点,建立直角坐标系xOy,、为轨迹上的两点,钢球从O到A、A到B的时间分别为、,则________(填“>”、“<”或“=”);
(3)若已知重力加速度为g,则钢球做平抛运动的初速度为 。
A. B. C. D.
14. 某实验小组用落体法验证机械能守恒定律,打点计时器固定在铁架台上,使重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置验证机械能守恒定律。
(1)本实验中,不同组学生在操作过程中出现如图的四种情况,其中操作正确的是_______(填序号)。
(2)进行正确操作后,打下的纸带如图所示,在选定的纸带上依次取计数点,相邻计数点间的时间间隔为T,那么纸带的________(填“左”或“右”)端与重锤相连。设重锤质量为m,根据测得的、、、,在打B点到D点的过程中,重锤动能增加量的表达式为________。
(3)换用两个质量分别为、的重物分别进行实验,多次记录下落高度h和相应的速度大小v,作出的图像如图所示。对比图像分析正确的是________(填序号)。
A.阻力可能为零 B.阻力不可能为零 C.可能等于 D.一定小于
五、计算题:本大题共4小题,共40分。
15. 滑板运动由冲浪运动演变而来,已被列为奥运会正式比赛项目。如图所示,某滑板爱好者从斜坡上距平台高处由静止开始下滑,水平离开A点后越过壕沟落在水平地面的B点,A、B两点高度差,水平距离。已知人与滑板的总质量,取重力加速度,不计空气阻力,求:
(1)人与滑板从A点离开时的速度大小;
(2)人与滑板从斜坡下滑到A点过程克服阻力做的功。
16. 如图,质量为的玩具车通过轻绳拖着质量为的物块在水平面上做匀速直线运动。某时刻轻绳断裂,经过,玩具车已做匀速直线运动。整个过程中玩具车功率恒为,玩具车和物块所受阻力均为自身重力的k倍,已知,重力加速度g取。求:
(1)轻绳断裂前,玩具车和物块的速度大小;
(2)轻绳断裂后再经过,求该过程玩具车所受阻力和运动的距离。
17. 如图所示,倾角的固定光滑斜面上固定着挡板,轻弹簧下端与挡板相连,弹簧处于原长时上端位于D点,用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑定滑轮连接物体A和B,使滑轮左侧绳子始终与斜面平行,初始时用手按住物体A,使其静止在斜面的C点,C、D两点间的距离为L,现由静止释放物体A,物体A沿斜面向下运动,将弹簧压缩到最短的位置为E点,D、E两点间距离为,若物体A、B的质量分别为4m和m,不计空气阻力,重力加速度为g,整个过程中,轻绳始终处于伸直状态,求:
(1)物体A从静止释放后下滑到D点时的速度大小;
(2)弹簧被压缩后的最大弹性势能;
(3)查阅资料可知弹性限度内,弹簧弹性势能的表达式为,其中k为劲度系数,x为弹簧的形变量。若物体A下滑到E点时剪断细绳,请通过计算判断物体A能否脱离弹簧,若能脱离弹簧,求离开弹簧后距离D点的最远距离。
18. 如图为某快递智能分拣系统示意图。AB是半径、圆心角的光滑圆弧轨道,与其平滑连接的水平传送带长,以大小的速度顺时针方向匀速转动,在传送带下方相距有一水平平台DE,平台长,在平台末端E处紧靠停放一平板车,平板车上表面与平台在同一水平面,传送带末端C点与平台D点处在同一竖直线上。设质量的包裹(可视为质点)从A点静止滑下。已知包裹与传送带间的动摩擦因数,忽略空气阻力和传送带转轮半径大小的影响,,重力加速度g取。求:
(1)包裹到达B点时的速度大小;
(2)传送带对包裹所做的功W;
(3)若包裹从A点滑下时初速度为,为使包裹都能刚好落在E点,的大小需满足什么条件;
(4)为了防止易碎品包裹在运输中的损坏,进一步优化系统,可在DF之间固定一倾角的斜面(图中未画出),让包裹离开传送带后恰能无碰撞地落在斜面上,斜面末端离E点的水平距离x多大?
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2025-2026学年福建省泉州实验中学高一(下)期中物理试卷
一、单选题:本大题共6小题,共24分。
1. 利用风洞实验室可以模拟运动员比赛时所受风阻情况,帮助运动员提高成绩。为了更加直观的研究风洞里的流场环境,可以借助烟尘辅助观察,如图甲所示。在某次实验中获得烟尘颗粒做曲线运动的轨迹,如图乙所示,下列说法中正确的是( )
A. 烟尘颗粒速度可能不变 B. 烟尘颗粒可能做匀变速曲线运动
C. P点处的加速度方向可能水平向左 D. Q点处的合力方向可能竖直向下
【答案】D
【解析】
【详解】A.烟尘颗粒做曲线运动,速度方向不断变化,故烟尘颗粒速度不断变化,故A错误;
B.做曲线运动的物体,所受合力总是指向轨迹凹侧,由乙图可知,烟尘颗粒受力发生变化,不可能做匀变速曲线运动,故B错误;
CD.做曲线运动的物体,所受合力总是指向轨迹凹侧,所以P点处的合力(加速度)指向右上方,不可能水平向左,Q点处的合力方向可能竖直向下,故C错误,D正确。
故选D。
2. 某科技小组利用弹性绳网模拟火箭回收。如图所示,“口”字形的绳网四个角各用一根弹性绳索拉住,绳索另一端固定在立柱上。将火箭模型从某高处释放,在接触绳网后下降直至最低点的过程中,下列说法中正确的是( )
A. 火箭模型接触绳网立即减速 B. 火箭模型在最低点所受合力为0
C. 火箭模型接触绳网后先失重后超重 D. 绳网对火箭模型先做正功后做负功
【答案】C
【解析】
【详解】A.火箭模型接触绳网时重力大于弹力,继续向下加速,故A错误;
B.火箭模型在最低点弹力大于重力,所受合力向上,故B错误;
C.火箭模型接触绳网后先向下加速,后向下减速,所以先失重后超重,故C正确;
D.绳网对火箭模型的力始终向上,接触绳网后下降直至最低点的过程中,在一直做负功,故D错误。
故选C。
3. 在一端封闭、长约1m的玻璃管内注满清水,水中放一个红蜡块,将玻璃管的开口端用橡皮塞塞紧。快速将玻璃管转至图示竖直位置,管内红蜡块以的速度匀速上升到顶部。若在红蜡块匀速上升的同时使玻璃管以速度沿x轴正方向移动,则当玻璃管沿x轴( )
A. 匀速运动时,红蜡块的轨迹是一条直线
B. 以匀速运动时,红蜡块的速度大小是
C. 以匀速运动,2s内红蜡块的位移大小是12cm
D. 玻璃管沿x轴运动的速度会影响红蜡块匀速上升到顶部的时间
【答案】A
【解析】
【详解】A.红蜡块竖直方向匀速上升,水平方向也做匀速运动,两个分运动的合加速度为零,合运动为匀速直线运动,轨迹是一条直线,故A正确;
B.红蜡块的竖直分速度与水平分速度相互垂直,合速度需用勾股定理计算,即
代入数据可得,并非两分速度直接相加,故B错误;
C.2秒内红蜡块的竖直位移与水平位移相互垂直,合位移需用勾股定理计算,即,,
代入数据可得,故C错误;
D.分运动具有独立性,红蜡块竖直方向的运动时间仅由玻璃管长度和竖直分速度决定,与水平分运动的速度无关,故D错误。
故选A。
4. 冬季北方有很多人喜欢玩冰滑梯。两个坡度不同、高度相同的冰滑梯可简化成如图所示的两个固定光滑斜面为斜面底端且位于同一水平面上,斜面的倾角。小明从点先后沿由静止下滑到底端,该过程中下列判断正确的是( )
A. 沿面下滑时重力做功比沿面下滑时多
B. 沿面下滑时重力做功比沿面下滑时少
C. 滑至点时重力的功率大于滑至点时重力的功率
D. 滑至点时重力的功率小于滑至点时重力的功率
【答案】C
【解析】
【详解】AB.设点到所在平面的高度差为,小明的重力为,小明沿面下滑时重力做功和沿面下滑时重力做功均为,故AB错误;
CD.设的长度分别为、,由牛顿第二定律,小明沿由静止下滑到底端时加速度大小分别为、
得,
小明沿由静止下滑到底端时的速度大小分别为、
,
得
小明滑至点时重力的功率
小明滑至点时重力的功率
由于,
所以
得
故C正确,D错误。
故选C。
5. 如图所示,质量为M、长度为L的小车静止在光滑水平面上,质量为m的物块(视为质点)放在小车的最左端,现用一大小为F的水平恒力作用在物块上,使物块从静止开始运动,当物块滑到小车的最右端时,小车运动的距离为,物块运动的距离为,物块和小车之间的滑动摩擦力大小为f,在此过程中,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 物块动能增加
B. 系统因摩擦产生的热量为fL
C. 小车的动能增加
D. 物块和小车组成的系统机械能增加量为
【答案】B
【解析】
【详解】A.对物块,根据动能定理,有
得物块动能的增量,A错误;
B.对物块和小车组成的系统,根据功能关系,系统因摩擦产生的热量等于滑动摩擦力与相对位移的乘积,有,B正确;
C.对小车,根据动能定理,小车动能的增量,C错误;
D.根据功能关系,系统机械能的增加量等于外力做的功减去摩擦产生的热量,有,D错误。
故选B。
6. 物块在水平面上以初速度v0直线滑行,前进x0后恰好停止运动,已知物块与水平面之间的动摩擦因数为μ,且μ的大小与物块滑行的距离x的关系为μ=kx(k为常数),重力加速度为g,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据μ=kx及得
可知物块受到的滑动摩擦力f与x成正比。
物块在前进x0的过程中,滑动摩擦力的平均值为
根据动能定理有
解得
选项C正确,ABD错误。
故选C。
二、多选题:本大题共4小题,共16分。
7. 如图所示,在世界山地极限运动会“高山斜面平抛精准赛”中,某运动员在固定倾角的高山斜面顶端,分别以、的初速度将标准投掷器材(视为质点)水平抛出,投掷器材以抛出刚好落在斜面底端。若忽略空气阻力,两次投掷器材从抛出到落在斜面的过程中,下列说法正确的是( )
A. 运动时间
B. 水平位移
C. 落到斜面时重力的瞬时功率
D. 落到斜面时的速度与竖直方向的夹角
【答案】AD
【解析】
【详解】A.设斜面倾角为,对于初速度为的一次平抛,落点在斜面上,有、及
整理得
因,所以,故A正确;
B.落点的水平位移
随增大而增大,因此,故B错误;
C.对于初速度为的一次平抛,落到斜面时竖直分速度
重力的瞬时功率
随增大而增大,因此,故C错误;
D.设落到斜面时速度与竖直方向的夹角为,由落点条件有
则
仅由斜面倾角决定,因此,故D正确。
故选AD。
8. 篮球比赛开始前,双方球员在中场进行跳球争夺第一次进攻球权,裁判在两名跳球运动员之间将篮球以一初速度竖直向上抛起,球在达到最高点后才被运动员合法拍击。若篮球的质量为m,竖直上抛的初速度为,由于空气阻力作用,篮球上升过程的加速度大小为,篮球上升的最大高度为h,在此过程中,下列说法正确的是( )
A. 篮球重力势能的变化量为 B. 空气阻力对篮球做的功为
C. 篮球克服阻力做功为 D. 篮球机械能减少了
【答案】BC
【解析】
【详解】A.篮球重力做负功,重力势能增大,重力势能的变化量为,故A错误;
B.上升过程对篮球受力分析,由牛顿第二定律可得
解得空气阻力大小
空气阻力对篮球做的功为,故B正确;
C.对上升过程应用动能定理可得
整理得篮球克服阻力做功为,故C正确;
D.机械能的减少量等于除重力外其他力做功的绝对值,即等于篮球克服阻力做功,大小为,故D错误。
故选BC。
9. 如图甲所示,传送带是物料搬运系统机械化和自动化传送用具。如图乙所示,传送带与水平面间的夹角,逆时针匀速转动。某次将静止的物体从高处传送至低处的过程中,以水平地面为重力势能的零势能面,物体的机械能E和传送距离s的关系如图丙所示。已知物体与传送带之间的动摩擦因数为,物体可视为质点,重力加速度为,,,下列说法中正确的是( )
A. 物体的质量为10kg
B. 物体的速度先变大后不变
C. 在 内与 内,物体与传送带之间产生的热量不相等
D. 传送带的运行速度为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.在0~0.2m段机械能增加248J-240J=8J,因摩擦力做功等于机械能变化量,可知
解得
故A正确;
B.传送带逆时针匀速,物体从高处静止释放,重力分力
最大静摩擦力
故刚开始加速下滑,由于,故共速后仍然加速下滑,故B错误;
CD.共速前,物体加速到,加速度
位移
可得传送带的速度
相对位移
产生的热量
共速后,物体继续加速,加速度
位移
根据
解得(负值舍掉)
相对位移
所以,热量不相等,故C正确,D错误。
故选AC。
10. 如图所示,一根轻质弹簧一端固定于光滑竖直杆上,另一端与质量为m的滑块P连接,P穿在杆上,一根轻绳跨过定滑轮将滑块P和重物Q连接起来,重物Q的质量,把滑块从图中A点由静止释放后沿竖直杆上下运动,当它经过A、B两点时弹簧对滑块的弹力大小相等,已知OA与水平面的夹角,OB长为L,与AB垂直,不计滑轮的摩擦力,重力加速度为g,,,滑块P从A到B的过程中,下列说法正确的是( )
A. 对于重物Q,其重力的功率一直增大
B. P与Q的机械能之和先增加后减小
C. 轻绳对滑块P做功为6mgL
D. 滑块P运动到位置B处速度大小为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.依据速度关联关系,重物Q的速度可表示为,其中为轻绳与竖直方向的夹角
在A点释放瞬间,在B点
此时,故,由此可知Q的速度先增大后减小,其重力功率亦先增大后减小,故A错误;
B.P、Q及弹簧构成的系统无非保守力做功,系统机械能守恒,设P与Q的机械能之和为E,弹簧弹性势能为,则有常数
滑块从A运动至B的过程中,弹簧形变量先减小后增大,因此弹性势能先减小后增大,进而P与Q的机械能之和E先增加后减小,故B正确;
C.运动到B点时Q的速度恰好为零,对重物Q应用动能定理,有
解得轻绳对滑块P所做的功,故C错误;
D.由几何关系可得
从A到B过程系统能量守恒,且因两点弹簧弹力大小相等,弹性势能变化量为零,故能量守恒方程为
代入数据解得滑块P在B处的速度大小为,故D正确。
故选BD。
三、填空题:本大题共2小题,共8分。
11. 如图所示,某段江面宽d=80m,水流速度v1=2.5m/s,有一小船要在A处过江。
(1)若小船相对静水速度v2=2m/s,则小船最短渡江时间为t0=__________s;
(2)若A处下游110m的B区是一片与江岸垂直的险滩,小船仍以(1)的方式渡江,小船__________(选填“能”或“不能”)在进入险滩前到达对岸。
【答案】(1)40 (2)能
【解析】
【小问1详解】
小船最短渡江时间为
【小问2详解】
小船沿江岸的运动的距离为
小船能在进入险滩前到达对岸。
12. 均匀铁链全长为L,质量为m,其中一半平放在光滑水平桌面上,其余悬垂于桌边,如图所示,此时链条的重力势能为______,如果由图示位置无初速释放铁链,直到当铁链刚挂直,此时速度大小为______(重力加速度为g,桌面高度大于链条长度,取桌面所在平面为零势能面)
【答案】 ①. ②.
【解析】
【详解】[1]平放在光滑水平桌面上的一半铁链的重力势能为0,悬挂在桌下面的一半铁链的重心距离桌面的距离为,其重力势能为
所以此时链条的重力势能为。
[2]从无初速释放铁链,到铁链刚挂直,整个过程机械能守恒。铁链刚挂直时,其重力势能为
根据机械能守恒
解得
四、实验题:本大题共2小题,共12分。
13. 利用如图甲所示的装置研究平抛运动的特点。实验前,先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上。钢球落到挡板上后,就会挤压复写纸,在白纸上留下印迹。上下调节挡板N,通过多次实验,在白纸上记录钢球所经过的多个位置。用平滑曲线把这些印迹连接起来,就得到钢球做平抛运动的轨迹。
(1)实验时每次必须由斜槽上的同一位置由静止释放钢球,目的是________;
(2)如图乙,以钢球放在斜槽末端时球心在白纸上的投影点O为坐标原点,建立直角坐标系xOy,、为轨迹上的两点,钢球从O到A、A到B的时间分别为、,则________(填“>”、“<”或“=”);
(3)若已知重力加速度为g,则钢球做平抛运动的初速度为 。
A. B. C. D.
【答案】(1)使小球做平抛运动的初速度相同
(2)= (3)C
【解析】
【小问1详解】
根据实验原理,实验时每次必须由斜槽上的同一位置由静止释放钢球,目的是使小球做平抛运动的初速度相同。
【小问2详解】
平抛运动在水平方向做匀速直线运动,由于
根据匀速直线运动公式可知,球从O到A、A到B的时间
【小问3详解】
根据匀变速直线运动的推论
解得
平抛运动的初速度
故选C。
14. 某实验小组用落体法验证机械能守恒定律,打点计时器固定在铁架台上,使重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置验证机械能守恒定律。
(1)本实验中,不同组学生在操作过程中出现如图的四种情况,其中操作正确的是_______(填序号)。
(2)进行正确操作后,打下的纸带如图所示,在选定的纸带上依次取计数点,相邻计数点间的时间间隔为T,那么纸带的________(填“左”或“右”)端与重锤相连。设重锤质量为m,根据测得的、、、,在打B点到D点的过程中,重锤动能增加量的表达式为________。
(3)换用两个质量分别为、的重物分别进行实验,多次记录下落高度h和相应的速度大小v,作出的图像如图所示。对比图像分析正确的是________(填序号)。
A.阻力可能为零 B.阻力不可能为零 C.可能等于 D.一定小于
【答案】 ①. B ②. 左 ③. ④. BC##CB
【解析】
【详解】(1)[1]打点计时器应接交流电源,操作时应用手提住纸带的上端,让重物尽量靠近打点计时器。故选B。
(2)[2][3]纸带上的点迹从左向右间距逐渐变大,则纸带的左端与重物相连。打点计时器打B点时的速度为
打点计时器打D点时的速度为
在打B点到D点的过程中,重锤动能增加量的表达式为
(3)[4]AB.根据题意,设阻力为f,由动能定理有
整理可得
可知,若阻力为零,则两次实验的图像斜率相等,由图可知,斜率不等,则阻力不为零,故A错误,B正确;
CD.虽然斜率不相等,但不知道两物体所受阻力的情况,则两物体的质量关系不确定,即可能等于,故C正确,D错误。
故选BC。
五、计算题:本大题共4小题,共40分。
15. 滑板运动由冲浪运动演变而来,已被列为奥运会正式比赛项目。如图所示,某滑板爱好者从斜坡上距平台高处由静止开始下滑,水平离开A点后越过壕沟落在水平地面的B点,A、B两点高度差,水平距离。已知人与滑板的总质量,取重力加速度,不计空气阻力,求:
(1)人与滑板从A点离开时的速度大小;
(2)人与滑板从斜坡下滑到A点过程克服阻力做的功。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
人和滑板离开点后做平抛运动,设运动时间为,竖直方向有
解得
水平方向有
解得
【小问2详解】
设阻力对人和滑板做功为,人和滑板从斜坡顶端滑至点的过程中,由动能定理得
解得
因此克服阻力做功为
16. 如图,质量为的玩具车通过轻绳拖着质量为的物块在水平面上做匀速直线运动。某时刻轻绳断裂,经过,玩具车已做匀速直线运动。整个过程中玩具车功率恒为,玩具车和物块所受阻力均为自身重力的k倍,已知,重力加速度g取。求:
(1)轻绳断裂前,玩具车和物块的速度大小;
(2)轻绳断裂后再经过,求该过程玩具车所受阻力和运动的距离。
【答案】(1)
(2);
【解析】
【小问1详解】
将玩具车和物块视为整体,轻绳断裂前整体做匀速直线运动,所受阻力之和为
由匀速运动条件和功率关系有
解得
【小问2详解】
轻绳断裂后,玩具车所受阻力为
玩具车再次做匀速直线运动时,由功率关系有
解得
在内,对玩具车应用动能定理,有
解得
17. 如图所示,倾角的固定光滑斜面上固定着挡板,轻弹簧下端与挡板相连,弹簧处于原长时上端位于D点,用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑定滑轮连接物体A和B,使滑轮左侧绳子始终与斜面平行,初始时用手按住物体A,使其静止在斜面的C点,C、D两点间的距离为L,现由静止释放物体A,物体A沿斜面向下运动,将弹簧压缩到最短的位置为E点,D、E两点间距离为,若物体A、B的质量分别为4m和m,不计空气阻力,重力加速度为g,整个过程中,轻绳始终处于伸直状态,求:
(1)物体A从静止释放后下滑到D点时的速度大小;
(2)弹簧被压缩后的最大弹性势能;
(3)查阅资料可知弹性限度内,弹簧弹性势能的表达式为,其中k为劲度系数,x为弹簧的形变量。若物体A下滑到E点时剪断细绳,请通过计算判断物体A能否脱离弹簧,若能脱离弹簧,求离开弹簧后距离D点的最远距离。
【答案】(1)
(2)
(3)能,
【解析】
【小问1详解】
物体A从静止释放后下滑到D点的过程中,对物体A、B,根据机械能守恒定律得
解得
【小问2详解】
物体A从静止释放后下滑到E点的过程中,对物体A、B和弹簧组成系统,根据机械能守恒定律得
解得
【小问3详解】
根据题意,物体A在E点时有
解得
所以物体A能够回弹,设物体A回弹过程能离开弹簧,根据机械能守恒定律有
解得
18. 如图为某快递智能分拣系统示意图。AB是半径、圆心角的光滑圆弧轨道,与其平滑连接的水平传送带长,以大小的速度顺时针方向匀速转动,在传送带下方相距有一水平平台DE,平台长,在平台末端E处紧靠停放一平板车,平板车上表面与平台在同一水平面,传送带末端C点与平台D点处在同一竖直线上。设质量的包裹(可视为质点)从A点静止滑下。已知包裹与传送带间的动摩擦因数,忽略空气阻力和传送带转轮半径大小的影响,,重力加速度g取。求:
(1)包裹到达B点时的速度大小;
(2)传送带对包裹所做的功W;
(3)若包裹从A点滑下时初速度为,为使包裹都能刚好落在E点,的大小需满足什么条件;
(4)为了防止易碎品包裹在运输中的损坏,进一步优化系统,可在DF之间固定一倾角的斜面(图中未画出),让包裹离开传送带后恰能无碰撞地落在斜面上,斜面末端离E点的水平距离x多大?
【答案】(1)
(2)12J (3)
(4)
【解析】
【小问1详解】
包裹从A点到B点过程,根据动能定理可得
得
【小问2详解】
由于
可知包裹滑上传送带后做加速运动,加速度大小为
包裹滑上传送带到与传送带共速所用时间为
包裹加速阶段通过的位移大小为
可知包裹刚好运动到传送带右端时与传送带共速,则传送带对包裹所做的功为
解得
【小问3详解】
若包裹都能刚好落在E点,则从C点到E点过程,有,
解得
若包裹在传送带一直做匀减速直线运动,即包裹在传送带上,摩擦力一直对包裹做负功,则包裹从A点到C点过程,根据动能定理可得
解得
则为使包裹都能刚好落在E点,的大小需满足
【小问4详解】
在DF间固定一倾角的斜面,让包裹离开传送带后恰能无碰撞地落在斜面上,可知包裹到达斜面顶端时,速度方向与水平方向的夹角为,则有,
解得
包裹到达斜面顶端时,下落高度和通过的水平位移分别为
解得
由,解得
根据几何关系可知斜面的水平长度为
解得
可知末端离E点的水平距离为
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