内容正文:
赤峰第四中学2025-2026学年第二学期5月月考试题
高一物理
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,是钢架雪车运动员参加比赛的场景,雪道是具有阻力的倾斜冰面,沿途有若干弯道,运动员匍匐在钢架雪车上,随雪车一起下滑。关于运动员的运动,下列说法正确的是( )
A. 运动员在转弯时加速度为零
B. 运动员和钢架雪车整体机械能守恒
C. 钢架雪车所受重力对钢架雪车做正功
D. 钢架雪车对赛道的摩擦力对赛道做正功
2. 如图所示,“套圈”活动中,某同学将相同套环分两次从同一位置水平抛出,分别套中Ⅰ、Ⅱ号物品。若套环可近似视为质点,不计空气阻力,则( )
A. 套中Ⅰ号物品时,套环的速度较小
B. 套中Ⅰ号物品时,重力对套环做功的功率较小
C. 套中Ⅱ号物品,套环飞行时间较长
D. 套中Ⅱ号物品,套环动能变化量较小
3. 如图所示,在地球赤道上的人a某时刻用仪器观测到他的正上方恰好有三颗卫星排成一条直线,分别是近地轨道卫星b、地球静止同步轨道卫星c和高空探测卫星d。已知它们均做匀速圆周运动,地表重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. a的线速度最大 B. b的加速度等于g
C. c可能出现在赤峰的夜空 D. d的周期可能是20小时
4. 如图,为双层立体泊车装置示意图。欲将静止在①号车位的轿车移至④号泊车位,需先通过①号车位下方的移动板托举着轿车竖直抬升至③号位,再水平右移停至④号车位。两次移动过程中,轿车均从静止先加速再减速至静止。轿车质量为,重力加速度为,下列说法正确的是( )
A. 竖直抬升过程中,移动板对车的支持力做功为
B. 水平右移过程中,移动板对车的摩擦力做功为
C. 整个过程中,移动板对车做的总功为
D. 整个过程中,车的机械能增加量为
5. 蹦极是极具冒险和刺激的娱乐项目,深受年轻人的喜爱。图甲为蹦极的实拍照片,开始下落时,弹性绳是松弛的,人可以看成是自由落体运动,之后,绳子绷直,直到人下落到最低点。这个过程可以简化成图乙。P点是下落起点,a处弹性绳刚好绷直,b处为最低点,不计空气阻力。以下说法正确的是:( )
A. 人到达a处时动能最大
B. 人在b处时重力势能最小
C. 下落过程中,人的机械能守恒
D. 从a到b的过程中,弹性绳的弹性势能先增大后减小
6. 如图,半径为R的圆弧轨道与水平轨道平滑连接,一根光滑的细杆,长度也为R,下端在圆弧的最低点,不计一切摩擦和阻力,重力加速度为g。细杆在外力作用下处于静止状态。现撤去外力,细杆下滑,当整根细杆都滑到水平轨道上时,细杆的速度大小为:( )
A. B. C. D.
7. 很多国家发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆形轨道1运行,然后在Q点点火,使其沿椭圆轨道“2”运行,最后在P点再次点火,将卫星送入同步圆形轨道“3”运行,如图所示。已知地球半径为R,同步轨道半径为6R,地表重力加速度为g。取距离地球无穷远处引力势能为零,质量为m的物体在离地心的距离为r的位置的引力势能,其中M为地球的质量。忽略地球自转和卫星受到的大气阻力,根据以上信息计算,正确的是:( )
A. 卫星在轨道“1”上运动时具有的机械能为
B. 卫星在轨道“3”上的机械能为
C. 卫星从轨道“1”变轨到轨道“3”的过程中,发动机对卫星做的功为
D. 卫星从轨道“1”变轨到轨道“3”的过程中,发动机对卫星做的功为
8. 有以下物理过程:甲图中跳伞运动员匀速下落;乙图中水平地面上固定一光滑斜面B,物块A从B上由静止下滑:丙图中小球先自由下落然后把弹簧压缩到最低点;丁图为不计任何阻力和定滑轮质量时,A加速下落,B加速上升过程中。关于这几个物理过程,下列判断正确的是( )
A. 甲图中跳伞运动员的机械能守恒
B. 乙图中物块A的机械能守恒
C. 丙图中小球机械能守恒
D. 丁图中A、B组成的系统机械能守恒
9. 如图,电机带动水平传送带顺时针匀速转动,速度;一质量的木块(可视为质点)由静止轻放在传送带上(传送带足够长),木块与传送带之间粗糙。当木块与传送带相对静止时,下列计算正确的是( )
A. 摩擦力对木块做的功为50J
B. 摩擦力对传送带做的功为100J
C. 木块与传送带因摩擦产生的热量为50J
D. 木块与传送带因摩擦产生的热量为100J
10. 如图所示,光滑斜面固定在桌面上,斜面倾角,在斜面底端固定一个与斜面垂直的挡板,在斜面顶端安装一个定滑轮,物块和用劲度系数为的轻弹簧连接,将放置在挡板上,物块在斜面上处于静止状态。与斜面平行的轻绳一端连接物块,跨过定滑轮后另一端连接物块,轻绳恰好伸直且无拉力时,由静止释放物块。已知物块的质量为,的质量为,的质量为,斜面足够长,重力加速度为,,下列说法正确的是( )
A. 释放物块的瞬间,物块的加速度大小为
B. 释放物块的瞬间,物块的加速度大小为
C. 物块刚离开挡板时,物块的速度大小为
D. 物块刚离开挡板时,物块的速度大小为
二、实验题(共16分)
11. 在“验证机械能守恒定律”的实验中,装置如图所示。让带夹子的铁质重锤夹住纸带,纸带通过打点计时器限位孔,让纸带自由下落,记录重锤下落的情况,从而验证自由落体运动机械能守恒。
(1)下图操作正确的是______。
A. B. C.
(2)实验获得一条纸带,如图所示,某同学要验证从起点“O”到打下“3”号点的机械能守恒,已知打点的频率为50Hz,重锤的质量为200g,重力加速度取,则打点“3”时,重锤的动能为______J,从“O”点到“3”号点。重力势能的减少量为______J(保留三位有效数字)。
(3)该同学经过对多个计数点的验证发现,重力势能的减少量总大于动能的增加量,关于此误差说法正确的是:______。
A. 此误差属于偶然误差,可以通过多次测量取平均值的方法来减少
B. 此误差是由于质量的测量值偏大引起的
C. 此误差是系统误差,是由于空气阻力和摩擦阻力引起的
D. 换用质量相同的塑料球,会减少此误差
12. 某同学利用传感器验证向心力与角速度间的关系。如图甲,电动机的竖直轴与水平放置的圆盘中心相连,将力传感器和光电门固定,圆盘边缘上固定一竖直的遮光片,将光滑小定滑轮固定在圆盘中心,用一根细绳跨过定滑轮连接小滑块和力传感器。实验时电动机带动水平圆盘匀速转动,滑块随圆盘一起转动,力传感器可以实时测量绳的拉力的大小。
(1)圆盘转动时,宽度为d的遮光片从光电门的狭缝中经过,测得遮光时间为,则遮光片的线速度大小为___________,圆盘半径为R,可计算出滑块做圆周运动的角速度为___________。(用所给物理量的符号表示)
(2)保持滑块质量和其做圆周运动的半径不变,改变滑块角速度,并记录数据,做出图线如图乙所示,从而验证与关系。该同学发现图乙中的图线不过坐标原点,且图线在横轴上的截距为,滑块做圆周运动的半径为,重力加速度为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则滑块与圆盘间的动摩擦因数为___________。(用所给物理量的符号表示)
三、计算题(共38分)
13. 在2026年央视春晚中,机器人表演了空翻、醉拳等武术动作,展现出中国智造的硬核实力和中华武术的千年神韵。如图,在空翻表演中,机器人借助弹射踏板从地面斜向上弹出,在空中其重心的运动轨迹可视为抛物线。机器人的重心从最高点运动到点的过程中,下降高度,水平方向运动距离,该过程中机器人未触地。机器人质量,取重力加速度大小,求:
(1)机器人重心从点运动到点所用的时间;
(2)机器人重心在点时的速度大小;
(3)机器人重心从点运动到点的过程中,机器人重力做功的平均功率。
14. 新能源汽车的研发和使用是近几年的热门话题,一辆试验用的小型电动汽车质量,额定功率为,在水平的公路上由静止开始匀加速启动,加速度大小为。时,匀加速运动结束,此时的速度为;时,速度达到最大值。该车运动的速度与时间的关系如图所示,汽车在运动过程中所受阻力不变,重力加速度g取,求:
(1)该车在运动过程中所受阻力大小f
(2)该车在此路面上行驶的最大速度
(3)从静止开始到18s末,该车所受牵引力所做的功W
15. 赤峰市出土的红山文化玉龙是中华龙文化起源的重要象征,其造型呈C形卷曲状,如图甲所示。为呈现“龙吐玉珠”景观,设计图乙中的形如“玉龙”的细管轨道ABCDEF,轨道由半径为R的两段圆弧ABC、DEF及连接两圆弧的竖直细管CD组成,其中CD长为,、为两圆弧的圆心。轨道在竖直平面内,最高点E和水平出口点F的高度差为,轨道内壁光滑且各部分平滑连接,细管的内径远小于R,小球略小于管的内径,质量为m,重力加速度为g,不计空气阻力。
(1)若将小球由A口静止释放,求小球运动到轨道最低点B时对轨道的压力的大小
(2)若将小球由A口以不同的速度连续不断的射入,使所有小球都能从F口射出即可呈现“龙吐玉珠”景观。求小球落在水平地面上水平位移的最小值x。
(3)若小球到达与F点在同一水平面上的点时对轨道内外壁均无压力,求小球在A点进入时的初速度的大小
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赤峰第四中学2025-2026学年第二学期5月月考试题
高一物理
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,是钢架雪车运动员参加比赛的场景,雪道是具有阻力的倾斜冰面,沿途有若干弯道,运动员匍匐在钢架雪车上,随雪车一起下滑。关于运动员的运动,下列说法正确的是( )
A. 运动员在转弯时加速度为零
B. 运动员和钢架雪车整体机械能守恒
C. 钢架雪车所受重力对钢架雪车做正功
D. 钢架雪车对赛道的摩擦力对赛道做正功
【答案】C
【解析】
【详解】A.运动员转弯时速度方向发生变化,速度是矢量,方向改变就意味着运动状态改变,因此一定存在向心加速度,加速度不为零,故A错误;
B.题干明确说明雪道是具有阻力的冰面,运动过程中阻力对运动员和雪车的整体做负功,会消耗机械能转化为内能,因此整体机械能不守恒,故B错误;
C.雪车沿倾斜冰面下滑的过程中,竖直方向的位移分量向下,与钢架雪车的重力方向一致,因此重力对钢架雪车做正功,故C正确;
D.赛道是固定不动的,位移为零,根据功的定义,钢架雪车对赛道的摩擦力作用在赛道上,赛道的位移为0,因此该摩擦力对赛道做功为0,故D错误
故选C 。
2. 如图所示,“套圈”活动中,某同学将相同套环分两次从同一位置水平抛出,分别套中Ⅰ、Ⅱ号物品。若套环可近似视为质点,不计空气阻力,则( )
A. 套中Ⅰ号物品时,套环的速度较小
B. 套中Ⅰ号物品时,重力对套环做功的功率较小
C. 套中Ⅱ号物品,套环飞行时间较长
D. 套中Ⅱ号物品,套环动能变化量较小
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据平抛运动规律,水平方向和竖直方向的位移公式为,
可得 ,
两次水平位移满足,套中Ⅱ的水平位移更大、飞行时间更短,因此套中Ⅱ的初速度更大,但套环落到物品上的合速度是初速度与竖直分速度的合速度,无法直接判定套中Ⅰ的合速度更小,故A错误;
B.重力的瞬时功率公式为,飞行时间越长,重力的瞬时功率越大,由分析已知套中Ⅱ号的飞行时间短,套中Ⅰ号的飞行时间长。因此套中Ⅰ时重力的瞬时功率更大,故B错误;
C.设抛出点高度为,目标物品高度为,则套环竖直下落的距离为。Ⅰ号物品高度更低,因此套中Ⅰ时竖直下落距离更大,由可知套中Ⅰ的飞行时间更长,套中Ⅱ的飞行时间更短,故C错误;
D.据动能定理,套环的动能变化量等于重力做的功,套中Ⅱ时竖直下落的距离更小,因此重力做功更少,动能变化量更小,故D正确。
故选D 。
3. 如图所示,在地球赤道上的人a某时刻用仪器观测到他的正上方恰好有三颗卫星排成一条直线,分别是近地轨道卫星b、地球静止同步轨道卫星c和高空探测卫星d。已知它们均做匀速圆周运动,地表重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. a的线速度最大 B. b的加速度等于g
C. c可能出现在赤峰的夜空 D. d的周期可能是20小时
【答案】B
【解析】
【详解】A.a是赤道上随地球自转的人,和同步卫星c角速度相同,由线速度公式,c的轨道半径远大于a的转动半径,因此;
卫星绕地球圆周运动,可得
轨道越小线速度越大,近地卫星b的线速度大于c,因此线速度最大的是近地卫星b,故A错误;
B.近地卫星b的轨道半径近似等于地球半径,万有引力全部提供向心力,在地表附近万有引力近似等于重力,因此其向心加速度等于地表重力加速度g,故B正确;
C.c是地球静止同步轨道卫星,轨道固定在赤道正上方,赤峰位于北半球不在赤道上,因此同步卫星不可能出现在赤峰的夜空,故C错误;
D.根据开普勒第三定律,卫星轨道半径越大,运行周期越长。同步卫星c的轨道半径小于d,同步卫星周期为24小时,因此d的周期一定大于24小时,不可能是20小时,故D错误。
故选B 。
4. 如图,为双层立体泊车装置示意图。欲将静止在①号车位的轿车移至④号泊车位,需先通过①号车位下方的移动板托举着轿车竖直抬升至③号位,再水平右移停至④号车位。两次移动过程中,轿车均从静止先加速再减速至静止。轿车质量为,重力加速度为,下列说法正确的是( )
A. 竖直抬升过程中,移动板对车的支持力做功为
B. 水平右移过程中,移动板对车的摩擦力做功为
C. 整个过程中,移动板对车做的总功为
D. 整个过程中,车的机械能增加量为
【答案】A
【解析】
【详解】A.由能量关系可知,竖直抬升过程中,车的重力势能增加了mgh,则移动板对车的支持力做功为,A正确;
B.水平右移过程中,车的动能变化量为零,因重力和支持力对车都不做功,可知移动板对车的摩擦力做功为零,B错误;
CD.整个过程中,最终车的动能不变,重力势能增加mgh,则机械能增加了mgh,即移动板对车做的总功为,CD错误。
故选A。
5. 蹦极是极具冒险和刺激的娱乐项目,深受年轻人的喜爱。图甲为蹦极的实拍照片,开始下落时,弹性绳是松弛的,人可以看成是自由落体运动,之后,绳子绷直,直到人下落到最低点。这个过程可以简化成图乙。P点是下落起点,a处弹性绳刚好绷直,b处为最低点,不计空气阻力。以下说法正确的是:( )
A. 人到达a处时动能最大
B. 人在b处时重力势能最小
C. 下落过程中,人的机械能守恒
D. 从a到b的过程中,弹性绳的弹性势能先增大后减小
【答案】B
【解析】
【详解】A.人到达a处时,弹性绳刚好绷直,则人受重力作用,有竖直向下的加速度,将继续加速运动,故动能不是最大,故A错误;
B.由于b处为最低点,根据重力势能(为相对0参考面的高度),所以人在b处时重力势能最小,故B正确;
C.下落过程中,除了重力做功以外,有弹力做功,因此,人的机械能不守恒,故C错误;
D.从a到b的过程中,弹性绳不断伸长,弹力一直做负功,弹性势能一直增大,故D错误。
故选B。
6. 如图,半径为R的圆弧轨道与水平轨道平滑连接,一根光滑的细杆,长度也为R,下端在圆弧的最低点,不计一切摩擦和阻力,重力加速度为g。细杆在外力作用下处于静止状态。现撤去外力,细杆下滑,当整根细杆都滑到水平轨道上时,细杆的速度大小为:( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】设圆弧圆心为,细杆质量为,初始时细杆下端为点,上端为点。由
可知三角形为等边三角形,点到水平轨道的高度为,故细杆重心初始高度为,细杆全部滑到水平轨道上时,细杆上各点速度相同,故细杆做平动。运动过程中轨道的支持力不做功,由机械能守恒定律有
解得
故选D。
7. 很多国家发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆形轨道1运行,然后在Q点点火,使其沿椭圆轨道“2”运行,最后在P点再次点火,将卫星送入同步圆形轨道“3”运行,如图所示。已知地球半径为R,同步轨道半径为6R,地表重力加速度为g。取距离地球无穷远处引力势能为零,质量为m的物体在离地心的距离为r的位置的引力势能,其中M为地球的质量。忽略地球自转和卫星受到的大气阻力,根据以上信息计算,正确的是:( )
A. 卫星在轨道“1”上运动时具有的机械能为
B. 卫星在轨道“3”上的机械能为
C. 卫星从轨道“1”变轨到轨道“3”的过程中,发动机对卫星做的功为
D. 卫星从轨道“1”变轨到轨道“3”的过程中,发动机对卫星做的功为
【答案】D
【解析】
【详解】万有引力提供圆周运动向心力,
动能,势能
机械能
A.轨道1是近地圆轨道,轨道半径
代入机械能公式得 ,故A错误;
B.轨道3是同步圆轨道,轨道半径
代入机械能公式得 ,故B错误;
CD.卫星从轨道1变轨到轨道3的过程中,发动机做的功等于卫星机械能的增量
,故C错误,D正确。
故选D 。
8. 有以下物理过程:甲图中跳伞运动员匀速下落;乙图中水平地面上固定一光滑斜面B,物块A从B上由静止下滑:丙图中小球先自由下落然后把弹簧压缩到最低点;丁图为不计任何阻力和定滑轮质量时,A加速下落,B加速上升过程中。关于这几个物理过程,下列判断正确的是( )
A. 甲图中跳伞运动员的机械能守恒
B. 乙图中物块A的机械能守恒
C. 丙图中小球机械能守恒
D. 丁图中A、B组成的系统机械能守恒
【答案】BD
【解析】
【详解】A.甲图中跳伞运动员匀速下落,动能不变,重力势能减小,运动员的总机械能减少,A错误;
B.乙图中斜面固定且光滑,没有摩擦力,物块A下滑时,支持力不做功,只有重力做功,因此A的机械能守恒,B正确;
C.丙图中,小球压缩弹簧过程中,弹簧弹力对小球做负功,小球的机械能转化为弹簧的弹性势能,小球的机械能不守恒(小球和弹簧组成的系统才守恒),C错误;
D.丁图中,不计任何阻力和定滑轮质量,对A、B组成的系统,绳子拉力是内力,总功为零,只有重力做功,因此系统的机械能守恒,D正确。
故选BD 。
9. 如图,电机带动水平传送带顺时针匀速转动,速度;一质量的木块(可视为质点)由静止轻放在传送带上(传送带足够长),木块与传送带之间粗糙。当木块与传送带相对静止时,下列计算正确的是( )
A. 摩擦力对木块做的功为50J
B. 摩擦力对传送带做的功为100J
C. 木块与传送带因摩擦产生的热量为50J
D. 木块与传送带因摩擦产生的热量为100J
【答案】AC
【解析】
【详解】A.当木块与传送带相对静止时,根据动能定理可得摩擦力对木块做的功为,故A正确;
B.设经过时间木块与传送带共速,则有,
则摩擦力对木块做的功为
摩擦力对传送带做的功为,故B错误;
CD.木块与传送带发生的相对位移为
则木块与传送带因摩擦产生的热量为,故C正确,D错误。
故选AC。
10. 如图所示,光滑斜面固定在桌面上,斜面倾角,在斜面底端固定一个与斜面垂直的挡板,在斜面顶端安装一个定滑轮,物块和用劲度系数为的轻弹簧连接,将放置在挡板上,物块在斜面上处于静止状态。与斜面平行的轻绳一端连接物块,跨过定滑轮后另一端连接物块,轻绳恰好伸直且无拉力时,由静止释放物块。已知物块的质量为,的质量为,的质量为,斜面足够长,重力加速度为,,下列说法正确的是( )
A. 释放物块的瞬间,物块的加速度大小为
B. 释放物块的瞬间,物块的加速度大小为
C. 物块刚离开挡板时,物块的速度大小为
D. 物块刚离开挡板时,物块的速度大小为
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.释放瞬间,对、整体由牛二律:
解得,故A错误,B正确;
CD.未释放时,物体有;物体刚要离开挡板时,有,所以物体B沿斜面位移
,此过程弹性势能变化为0,由能量守恒:
解得,故C正确,D错误。
故选BC。
二、实验题(共16分)
11. 在“验证机械能守恒定律”的实验中,装置如图所示。让带夹子的铁质重锤夹住纸带,纸带通过打点计时器限位孔,让纸带自由下落,记录重锤下落的情况,从而验证自由落体运动机械能守恒。
(1)下图操作正确的是______。
A. B. C.
(2)实验获得一条纸带,如图所示,某同学要验证从起点“O”到打下“3”号点的机械能守恒,已知打点的频率为50Hz,重锤的质量为200g,重力加速度取,则打点“3”时,重锤的动能为______J,从“O”点到“3”号点。重力势能的减少量为______J(保留三位有效数字)。
(3)该同学经过对多个计数点的验证发现,重力势能的减少量总大于动能的增加量,关于此误差说法正确的是:______。
A. 此误差属于偶然误差,可以通过多次测量取平均值的方法来减少
B. 此误差是由于质量的测量值偏大引起的
C. 此误差是系统误差,是由于空气阻力和摩擦阻力引起的
D. 换用质量相同的塑料球,会减少此误差
【答案】(1)B (2) ①. 0.221 ②. 0.240 (3)C
【解析】
【小问1详解】
实验要求:纸带竖直、重物靠近打点计时器,手捏住纸带上端,先通电再释放。
故选B。
【小问2详解】
[1]两个计数点之间的时间间隔
点“3”的速度
此时,重锤的动能为
[2]从“O”点到“3”号点。重力势能的减少量为
注意
【小问3详解】
AC.偶然误差会随机偏大或偏小,可以通过多次测量取平均值的方法来减少。
实验结果显示,重力势能的减少量总大于动能的增加量,这个误差是系统误差,主要由于存在空气阻力和摩擦阻力引起的,故A错误,C正确;
B.验证机械能守恒时有
质量被约掉,对实验无影响,故B错误;
D.存在空气阻力和摩擦阻力,根据能量守恒得
换用质量相同的塑料球,体积增大,空气阻力增大,阻力做功增大,误差增大,故D错误。
故选C。
12. 某同学利用传感器验证向心力与角速度间的关系。如图甲,电动机的竖直轴与水平放置的圆盘中心相连,将力传感器和光电门固定,圆盘边缘上固定一竖直的遮光片,将光滑小定滑轮固定在圆盘中心,用一根细绳跨过定滑轮连接小滑块和力传感器。实验时电动机带动水平圆盘匀速转动,滑块随圆盘一起转动,力传感器可以实时测量绳的拉力的大小。
(1)圆盘转动时,宽度为d的遮光片从光电门的狭缝中经过,测得遮光时间为,则遮光片的线速度大小为___________,圆盘半径为R,可计算出滑块做圆周运动的角速度为___________。(用所给物理量的符号表示)
(2)保持滑块质量和其做圆周运动的半径不变,改变滑块角速度,并记录数据,做出图线如图乙所示,从而验证与关系。该同学发现图乙中的图线不过坐标原点,且图线在横轴上的截距为,滑块做圆周运动的半径为,重力加速度为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则滑块与圆盘间的动摩擦因数为___________。(用所给物理量的符号表示)
【答案】(1) ①. ②.
(2)
【解析】
【小问1详解】
[1] 遮光片的线速度大小为
[2]根据线速度与角速度公式可知
【小问2详解】
根据图像可知时,,此时有
解得
三、计算题(共38分)
13. 在2026年央视春晚中,机器人表演了空翻、醉拳等武术动作,展现出中国智造的硬核实力和中华武术的千年神韵。如图,在空翻表演中,机器人借助弹射踏板从地面斜向上弹出,在空中其重心的运动轨迹可视为抛物线。机器人的重心从最高点运动到点的过程中,下降高度,水平方向运动距离,该过程中机器人未触地。机器人质量,取重力加速度大小,求:
(1)机器人重心从点运动到点所用的时间;
(2)机器人重心在点时的速度大小;
(3)机器人重心从点运动到点的过程中,机器人重力做功的平均功率。
【答案】(1)0.6s
(2)
(3)900W
【解析】
【小问1详解】
机器人重心从点运动到点的过程,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做自由落体运动,竖直方向有
解得
【小问2详解】
机器人重心在点时的速度大小
【小问3详解】
机器人重心从点运动到点的过程中,机器人重力做功的平均功率
14. 新能源汽车的研发和使用是近几年的热门话题,一辆试验用的小型电动汽车质量,额定功率为,在水平的公路上由静止开始匀加速启动,加速度大小为。时,匀加速运动结束,此时的速度为;时,速度达到最大值。该车运动的速度与时间的关系如图所示,汽车在运动过程中所受阻力不变,重力加速度g取,求:
(1)该车在运动过程中所受阻力大小f
(2)该车在此路面上行驶的最大速度
(3)从静止开始到18s末,该车所受牵引力所做的功W
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【详解】(1)匀加速阶段结束时,汽车功率恰好达到额定功率,此时速度为,由可得该阶段的牵引力
由牛顿第二定律得,解得阻力
(2)汽车速度达到最大时加速度为零,牵引力与阻力平衡,即,此时汽车仍以额定功率行驶,由可得最大速度
(3)到内汽车做匀加速直线运动,位移,该阶段牵引力做的功
到内汽车以额定功率行驶,牵引力做的功
故从静止开始到18s末,该车所受牵引力所做的功
15. 赤峰市出土的红山文化玉龙是中华龙文化起源的重要象征,其造型呈C形卷曲状,如图甲所示。为呈现“龙吐玉珠”景观,设计图乙中的形如“玉龙”的细管轨道ABCDEF,轨道由半径为R的两段圆弧ABC、DEF及连接两圆弧的竖直细管CD组成,其中CD长为,、为两圆弧的圆心。轨道在竖直平面内,最高点E和水平出口点F的高度差为,轨道内壁光滑且各部分平滑连接,细管的内径远小于R,小球略小于管的内径,质量为m,重力加速度为g,不计空气阻力。
(1)若将小球由A口静止释放,求小球运动到轨道最低点B时对轨道的压力的大小
(2)若将小球由A口以不同的速度连续不断的射入,使所有小球都能从F口射出即可呈现“龙吐玉珠”景观。求小球落在水平地面上水平位移的最小值x。
(3)若小球到达与F点在同一水平面上的点时对轨道内外壁均无压力,求小球在A点进入时的初速度的大小
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
小球从A静止释放到B的过程,由动能定理
在B点,由向心力公式
联立解得
由牛顿第三定律,
【小问2详解】
小球沿轨道运动,需先经过最高点E才能从F射出。E点的最小速度时,小球到F点的速度最小,从E到F,由机械能守恒定律
解得
小球从F水平射出做平抛运动,竖直方向
水平方向
【小问3详解】
由几何关系得,在点,由于小球对轨道内外壁均无压力,则
解得
从A到,由动能定理
解得
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