内容正文:
贵州师范大学附属中学2025-2026学年度高2025级高一上期末适应性考试物理试卷
注意事项:
1.开考前、请先将自己姓名、准考证号等个人信息填写在答题卷的相应区域;
2.选择题部分请按照考试规范,用2B铅笔进行填涂;非选择题部分请用0.5mm黑色墨迹签字笔进行书写;不允许使用红笔、蓝笔、由此导致的扫描问题由学生自负。
3.考试结束后,由监考人员回收试卷,答题卡和草稿纸。
一、单选题:本大题共7小题,共28分。
1. 2025年中国高铁CR450动车组试验速度,是目前全球最快的高铁列车。在试验中,列车在某路段做直线运动,速度从增加到,位移为。其图像如图所示,下列说法正确的是( )
A. 列车做匀加速直线运动 B. 列车的加速度逐渐减小
C. 列车的行驶时间为 D. 列车的平均速度小于
2. 小洋同学在一次观看跳水比赛时,想到了一些问题。他做了如下假设:比赛时,将运动员看作1.6m长的竖直细杆,离开跳台后在空中做竖直上抛运动(不考虑起跳时跳台的形变,且下落过程中运动员不会与跳台相撞),整个运动过程中始终保持竖直方向,不转动。运动员在距水面10m的跳台向上跳起,离开跳台时速度。该同学上网查得重力加速度大小,且运动员从接触水面到身体全部入水过程视为做减速直线运动,其速度与入水深度关系为,(其中l为运动员的身长,h为入水的长度,为入水时的速度);身体全部入水后做匀减速直线运动,加速度大小为,直到停止时触底。下列说法正确的是( )
A. 运动员到达最高点时离跳台的距离为1m
B. 运动员身体全部入水时的速度为7m/s
C. 运动员起跳到最高点的时间0.2s
D. 运动员从起跳至到达池底的过程中,全程的平均速度约为5.17m/s
3. 如图a、b、c、d为光滑斜面上的四个点,一小滑块自a点由静止开始下滑,通过 ab、bc、cd各段所用时间均为T。现让该滑块自b点由静止开始下滑,则该滑块( )
A. 通过bc、cd段的位移之比为 B. 通过bc、cd段的时间均大于T
C. 通过c、d点的速度之比为 D. 通过c点的速度小于通过bd段的平均速度
4. 请认真分析下列图中的情景:图中,物体、、叠放在水平桌面上,水平力作用于物体上,使、、以共同速度向右匀速运动;图中,弹簧一端与地面连接,另一端与斜面体连接,与固定挡板接触且处于静止状态;图中,小车在恒力作用下,沿水平地面光滑、粗糙情况未知做直线运动;图中,连接与天花板之间的细绳沿竖直方向,、均静止,下列说法中错误的是( )
A. 图中受个力作用,受个力作用,受个力作用
B. 图中受到的外力个数可能为个或者个
C. 图中若小车做匀速运动,则小车一定受个力作用
D. 图中、间一定存在静摩擦力
5. 拱是一种重要的力学结构,我国的赵州桥就是世界上现存最早,保存最完整的古代石拱桥。拱桥结构的特点是利用石块的楔形结构,将受到的重力和压力分解为向两边的压力,最后由拱桥两端的基石来承受(如图甲)。现有六块大小、形状、质量都相同的楔形石块组成一个半圆形实验拱桥(如图乙),如果每个楔形石块的质量,假设在中间两楔形石块正上方静置一个质量为的长方形石块,重力加速度g取,静摩擦力方向与接触面相切。则( )
A. 地面对楔形石块1的弹力大小为1400N
B. 楔形石块3对楔形石块4的静摩擦力大小为400N
C. 楔形石块2对楔形石块3的弹力大小一定小于500N
D. 楔形石块2对楔形石块3的静摩擦力大小一定小于
6. 如图所示,在水平面上放置着两个横截面为梯形的物体P和Q,,P和Q质量之比为,所有接触面均光滑。若把大小为、方向向左的水平推力作用在P上,P和Q恰好相对静止;若把大小为、方向向右的水平推力作用在Q上,和Q恰好相对静止,,,则为( )
A. B. C. 1 D. 3
7. 如图所示,一弹簧一端固定在倾角为 的光滑固定斜面的底端,另一端拴住质量为 的物体,为一质量为 的物体,弹簧的质量不计,劲度系数k ,系统处于静止状态。现给物体施加一个方向沿斜面向上的力F,使它从静止开始沿斜面向上做匀加速运动,已知在前 时间内,F为变力, 以后F为恒力, , ,取。下列说法正确的是( )
A. 前 内F一直减小
B. 时刻两物体分离,此时弹簧处于伸长状态
C. 时刻两物体分离时,弹簧的形变量为
D. 物体从静止开始沿斜面向上做匀加速运动的加速度大小
二、多选题:本大题共3小题,共18分。(全选对得6分,选对但不全得3分,有选错得0分)
8. 春节期间,有长辈给小朋友压岁钱的习俗,为了增添年味,现在发压岁钱的方式也是越来越有趣,其中有一种叫做“滚钱”,具体操作是在桌面放置不同金额的纸币,瓶子滚到哪张纸币上就可以赢取此金额,如图所示。为了便于分析,我们用图来描述这个模型,滚瓶从水平桌面上O点出发,途中经过A、B、C、D、E,个放钱的位置,A、B、C、D、E相邻两个位置的距离均为,滚瓶停在哪里就获得对应的压岁钱,滚瓶掉下桌子就没有。现设滚瓶(可视为质点)从O点出发后做匀减速直线运动,张强同学以推出滚瓶,最后刚好停在E处,已知滚瓶在D和E之间滑行的时间为,则下列说法正确的是( )
A. 滚瓶在B点的速度等于它在AC之间的平均速度
B. 滚瓶在AB段和DE段的速度变化量之比为
C. 滚瓶由A到E的滑行时间是
D. OA两点间的距离为
9. 如图,右侧面光滑的斜面体放在水平面上,质量相等的物块M、N分别放在斜面体的左右两个面上,M、N拴接在跨过光滑定滑轮的轻质细绳两端,整个系统处于静止状态。现对N施加一始终与右侧轻绳垂直的外力,使N缓慢移动至右侧细绳水平,该过程斜面体和M始终保持静止。在物块N缓慢移动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 外力逐渐减小
B. 轻绳的拉力逐渐减小
C. M所受摩擦力逐渐增大
D. 斜面对地面的摩擦力先增大后减小
10. 如图甲所示,倾角θ(未知)、足够长的传送带以初速率沿顺时针方向转动。一小煤块以初速度从传送带的底部冲上传送带,规定沿传送带斜向上为煤块运动的正方向,该煤块运动的位移x随时间t的变化关系如图乙所示。已知前1.0s内的图线和1.0s∼内的图线,分别对应两段不同的二次函数,时刻图线对应的切线正好水平,已知重力加速度,下列说法正确的是( )
A. 传送带转动速率 B. 图乙中的数值为2
C. 煤块与传送带之间的动摩擦因数为0.5 D. 0∼内煤块在传送带上的划痕长度为5m
三、实验题:本大题共2小题,共16分。
11. 打点计时器是一种测量__________(填“时间”、“位移”、“速度”、或“加速度”)的工具。实验室常用的电磁打点计时器是一种使用__________(填“交流”或“直流”)电源,当电源的频率是 时,它每隔__________秒打一次点。在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,如图所示是一条记录小车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E为相邻的计时点,交流电的频率为 。在打点计时器打B、C点时,小车的速度分别为__________;__________
12. 实验小组利用如图甲所示的装置测量当地重力加速度。用螺旋测微器测量遮光条的宽度d,将遮光条安装在滑块上,用天平测出遮光条和滑块的总质量M=200.0g,砝码和挂钩的总质量m=50.0g。主要的实验操作如下:
(1)螺旋测微器测量遮光条宽度如图乙所示,其宽度d=______mm。
(2)打开气泵,待气流稳定后,放上滑块,为调整气垫导轨处于水平,给滑块一个初速度,使滑块通过两光电门的遮光时间______(填“相等”或“不相等”)。将滑块系在细线的一端,细线另一端绕过定滑轮系在槽码挂钩上。
(3)再将滑块由静止释放,记录遮光条先后经过两光电门的遮光时间t1、t2,用米尺量出光电门1、2间的距离L,则g=______(用题中测量的物理量的符号m、M、L、d、t1、t2表示)。若操作无误,考虑到轻绳与滑轮之间的摩擦及空气阻力,则g的测量值______(填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
(4)多次改变光电门1的位置重复实验,设滑块通过光电门1、2的速度v1、v2平方的增量,测量得到多组∆v2和L的数据,根据数据在方格纸上作出如图丙所示的∆v2-L图线,则测得的重力加速度g=______m/s2。(结果保留3位有效数字)
四、计算题:本大题共3小题,共38分。(请写出详细的解答过程、不能只写出最后答案)
13. 如图所示,一滑块从固定斜面顶端A由静止下滑,最终停在C点。已知AD的高度h=3m,BD的长度L1=4m,AD⊥BD,斜面与水平面在B点平滑连接,BC的长度L2=10m,小滑块从A点运动至C点的总时间为5s,假定小滑块在AB上做匀加速直线运动,在BC上做匀减速直线运动,求:
(1)小滑块滑至B点时的速度大小vB;
(2)小滑块从A运动到C点的平均速度的大小(可用根式表示);
(3)若在C点正上方H=20m处有一小球,某时刻将小球由静止释放,不计空气阻力,取g=10m/s2,小球恰好与刚刚停下的滑块在C点相遇,求释放小球瞬间滑块离B点的距离。
14. 如图所示,两个质量均为m的小环套在一水平放置的粗糙长杆上,两根长度均为l的轻绳一端系在小环上,另一端系在质量为M的木块上,两个小环之间的距离也为l,小环保持静止。 (设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
(1)求轻绳的拉力大小;
(2)求小环对杆的压力的大小;
(3)问小环与杆之间的动摩擦因数μ至少为多大?
15. 如图甲所示,倾角θ=30°的斜面体固定在水平地面上,斜面长L=3m。质量m=1kg的物体Q锁定在斜面底端,与斜面间的动摩擦因数,通过轻细绳跨过光滑定滑轮与物体P相连接,连接Q的细绳与斜面平行,P距地面高度为h=1.8m(P被释放着地后立即停止运动)。P、Q可视为质点,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2。
(1)若P的质量M=4kg,对Q解除锁定后在P下落过程中,求物块Q的加速度大小a0;
(2)解除锁定后为使Q能够向上运动且不从斜面顶端滑出,求P质量的取值范围;
(3)当Q向上运动恰好到达斜面顶端时,剪断细绳并开始计时,物体Q受到沿斜面向下的外力F1和沿斜面向上的外力F2作用,F1、F2随时间t变化的规律如图乙所示(沿斜面向下的方向为正方向),求物体Q运动到斜面底端的时间t。
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贵州师范大学附属中学2025-2026学年度高2025级高一上期末适应性考试物理试卷
注意事项:
1.开考前、请先将自己姓名、准考证号等个人信息填写在答题卷的相应区域;
2.选择题部分请按照考试规范,用2B铅笔进行填涂;非选择题部分请用0.5mm黑色墨迹签字笔进行书写;不允许使用红笔、蓝笔、由此导致的扫描问题由学生自负。
3.考试结束后,由监考人员回收试卷,答题卡和草稿纸。
一、单选题:本大题共7小题,共28分。
1. 2025年中国高铁CR450动车组试验速度,是目前全球最快的高铁列车。在试验中,列车在某路段做直线运动,速度从增加到,位移为。其图像如图所示,下列说法正确的是( )
A. 列车做匀加速直线运动 B. 列车的加速度逐渐减小
C. 列车的行驶时间为 D. 列车的平均速度小于
【答案】D
【解析】
【详解】AB.图中取大小为的两段相等位移,其初末速度为、、,由图像可知
整理得
可见
又因为图像中图线与坐标轴围成的面积表示运动时间,从图中可以看出经过第一段的时间大于经过第二段的时间,有
根据,可知列车的加速度增大,AB错误;
C.图像的“面积”表示运动时间,则,C错误;
D.若是匀变速直线运动
而匀变速直线运动的位移,因此列车平均速度小于,D正确。
故选D。
2. 小洋同学在一次观看跳水比赛时,想到了一些问题。他做了如下假设:比赛时,将运动员看作1.6m长的竖直细杆,离开跳台后在空中做竖直上抛运动(不考虑起跳时跳台的形变,且下落过程中运动员不会与跳台相撞),整个运动过程中始终保持竖直方向,不转动。运动员在距水面10m的跳台向上跳起,离开跳台时速度。该同学上网查得重力加速度大小,且运动员从接触水面到身体全部入水过程视为做减速直线运动,其速度与入水深度关系为,(其中l为运动员的身长,h为入水的长度,为入水时的速度);身体全部入水后做匀减速直线运动,加速度大小为,直到停止时触底。下列说法正确的是( )
A. 运动员到达最高点时离跳台的距离为1m
B. 运动员身体全部入水时的速度为7m/s
C. 运动员起跳到最高点的时间0.2s
D. 运动员从起跳至到达池底的过程中,全程的平均速度约为5.17m/s
【答案】D
【解析】
【详解】A.运动员竖直上抛到最高点时速度为0,由竖直上抛速度位移公式
解得,故A错误;
B.最高点到水面的距离
运动员刚入水时速度
全部入水时入水长度
代入题给速度公式得,故B错误;
C.起跳到最高点的时间由
得,故C错误;
D.全程总位移:跳台到水面10m+身长1.6m+全部入水后匀减速位移,其中
总位移大小
上升时间,最高点到水面时间
入水过程,由
则入水过程的时间为
入水后匀减速时间
总时间。
平均速度大小,故D正确。
故选D。
3. 如图a、b、c、d为光滑斜面上的四个点,一小滑块自a点由静止开始下滑,通过 ab、bc、cd各段所用时间均为T。现让该滑块自b点由静止开始下滑,则该滑块( )
A. 通过bc、cd段的位移之比为 B. 通过bc、cd段的时间均大于T
C. 通过c、d点的速度之比为 D. 通过c点的速度小于通过bd段的平均速度
【答案】B
【解析】
【详解】A.一小滑块自a点由静止开始下滑,通过ab、bc、cd各段所用时间均为T,根据初速度为0的匀加速直线运动的比例关系知
所以
故A错误;
B.由题意可知,当小滑块自b点由静止开始下滑时滑块经过b、c两点时的速度均小于小滑块自a点由静止开始下滑时经过b、c两点的速度,由
可知,通过段的时间均大于T,故B正确;
C.设,则,匀加速运动的加速度为a,从b点静止开始下滑,通过c点时有
解得
同理,通过d点时有
解得
则有
故C错误;
D.b到d的时间为
则bd段的平均速度为
故D错误。
故选B。
4. 请认真分析下列图中的情景:图中,物体、、叠放在水平桌面上,水平力作用于物体上,使、、以共同速度向右匀速运动;图中,弹簧一端与地面连接,另一端与斜面体连接,与固定挡板接触且处于静止状态;图中,小车在恒力作用下,沿水平地面光滑、粗糙情况未知做直线运动;图中,连接与天花板之间的细绳沿竖直方向,、均静止,下列说法中错误的是( )
A. 图中受个力作用,受个力作用,受个力作用
B. 图中受到的外力个数可能为个或者个
C. 图中若小车做匀速运动,则小车一定受个力作用
D. 图中、间一定存在静摩擦力
【答案】D
【解析】
【详解】A.题图中, 、、以共同速度向右匀速运动。以为研究对象,分析受力:重力和的支持力,共两个力,不受摩擦力。以为研究对象,分析受力:重力、的压力、的压力和施加的摩擦力、地面的支持力和地面施加向左的摩擦力,可知施加的摩擦力必然向右,共个力。以为研究对象,分析其受力:重力、拉力和对向上的支持力和对向左的静摩擦力,共四个力,故A正确;
B.题图中,对物体受力分析如图甲。如果,物体受力可以平衡,故可能受个力的作用。如果,不可能平衡。如果,物体会受到挡板的弹力和摩擦力,受力分析如图乙。故可能受个力的作用。综上所述可能的受力个数是个或个,故B正确;
C.题图中,若小车做匀速运动,则小车受力平衡,所以小车受重力、支持力、拉力和摩擦力,共四个力,故C正确;
D.题图中,若受到绳的拉力与受到的重力大小相等,则、之间既无弹力,又无摩擦力,故D错误。
本题要选说法中错误的,故选D。
5. 拱是一种重要的力学结构,我国的赵州桥就是世界上现存最早,保存最完整的古代石拱桥。拱桥结构的特点是利用石块的楔形结构,将受到的重力和压力分解为向两边的压力,最后由拱桥两端的基石来承受(如图甲)。现有六块大小、形状、质量都相同的楔形石块组成一个半圆形实验拱桥(如图乙),如果每个楔形石块的质量,假设在中间两楔形石块正上方静置一个质量为的长方形石块,重力加速度g取,静摩擦力方向与接触面相切。则( )
A. 地面对楔形石块1的弹力大小为1400N
B. 楔形石块3对楔形石块4的静摩擦力大小为400N
C. 楔形石块2对楔形石块3的弹力大小一定小于500N
D. 楔形石块2对楔形石块3的静摩擦力大小一定小于
【答案】D
【解析】
【详解】A.取整体分析,六块楔块和长方形石块受到的总重力
由平衡条件知地面对楔形石块1的弹力大小为
故A错误;
B.对楔形石块4、5、6及的石块看成整体,对整体进行受力分析,如图所示
根据平衡条件
解得楔形石块3对楔形石块4的静摩擦力大小为
故B错误;
CD.由对称性可知,2对3的弹力大小与5对4的弹力大小相等,2对3的摩擦力大小与5对4的摩擦力大小相等。设2对3的弹力大小为,2对3的摩擦力大小为,4对3的弹力为(将看成已知力),把楔形石块3和质量为的石块看成整体,对整体进行受力分析,如图所示
由平衡条件可得
联立解得
故C错误, D正确。
故选D。
6. 如图所示,在水平面上放置着两个横截面为梯形的物体P和Q,,P和Q质量之比为,所有接触面均光滑。若把大小为、方向向左的水平推力作用在P上,P和Q恰好相对静止;若把大小为、方向向右的水平推力作用在Q上,和Q恰好相对静止,,,则为( )
A. B. C. 1 D. 3
【答案】A
【解析】
【详解】由题意,设P和Q的质量分别为7m和2m。当把大小为、方向向左的水平推力作用在P上时,设整体的加速度大小为,则根据牛顿第二定律有
单独对Q分析,因为P和Q恰好相对静止,根据力的合成与分解以及牛顿第二定律有
联立解得
当把大小为、方向向右的水平推力作用在Q上时,设整体的加速度大小为,则根据牛顿第二定律有
设Q对P的弹力大小为T,则
根据牛顿第三定律可知P对Q的弹力大小为
单独对Q分析,因为P和Q恰好相对静止,在竖直方向上根据平衡条件有
联立解得
所以
故选A。
7. 如图所示,一弹簧一端固定在倾角为 的光滑固定斜面的底端,另一端拴住质量为 的物体,为一质量为 的物体,弹簧的质量不计,劲度系数k ,系统处于静止状态。现给物体施加一个方向沿斜面向上的力F,使它从静止开始沿斜面向上做匀加速运动,已知在前 时间内,F为变力, 以后F为恒力, , ,取。下列说法正确的是( )
A. 前 内F一直减小
B. 时刻两物体分离,此时弹簧处于伸长状态
C. 时刻两物体分离时,弹簧的形变量为
D. 物体从静止开始沿斜面向上做匀加速运动的加速度大小
【答案】C
【解析】
【详解】BCD.前 时间内为变力,之后为恒力,则 时刻两物体分离,此时、之间的弹力为零且加速度大小相等。设此时弹簧的压缩量为,对物体,由牛顿第二定律得
前时间内两物体的位移
又未加拉力时平衡时
联立解得,
故BD错误,C正确;
A.对两物体受力分析知,开始运动时拉力最小,分离时拉力最大,开始时拉力
分离时对应用牛顿第二定律得
解得分离时拉力,故A错误。
故选C。
二、多选题:本大题共3小题,共18分。(全选对得6分,选对但不全得3分,有选错得0分)
8. 春节期间,有长辈给小朋友压岁钱的习俗,为了增添年味,现在发压岁钱的方式也是越来越有趣,其中有一种叫做“滚钱”,具体操作是在桌面放置不同金额的纸币,瓶子滚到哪张纸币上就可以赢取此金额,如图所示。为了便于分析,我们用图来描述这个模型,滚瓶从水平桌面上O点出发,途中经过A、B、C、D、E,个放钱的位置,A、B、C、D、E相邻两个位置的距离均为,滚瓶停在哪里就获得对应的压岁钱,滚瓶掉下桌子就没有。现设滚瓶(可视为质点)从O点出发后做匀减速直线运动,张强同学以推出滚瓶,最后刚好停在E处,已知滚瓶在D和E之间滑行的时间为,则下列说法正确的是( )
A. 滚瓶在B点的速度等于它在AC之间的平均速度
B. 滚瓶在AB段和DE段的速度变化量之比为
C. 滚瓶由A到E的滑行时间是
D. OA两点间的距离为
【答案】BC
【解析】
【详解】已知反向过程中,从E到D的位移,滑行时间,由初速度为0的匀加速位移公式,代入数据,则
解得加速度大小
A.匀变速直线运动中,某段位移的平均速度等于该段时间中点的瞬时速度;而B点是AC段的位移中点。对于匀变速直线运动,位移中点的速度始终大于对应时间段的时间中点速度,因此B点速度不等于AC段的平均速度,故A错误;
B.初速度为0的匀加速直线运动中,通过连续相等位移的时间比为
因此反向看E到D、E到C、E到B、E到A的时间比为
DE段滑行时间,可得AB段滑行时间
由速度变化量,因此AB段和DE段速度变化量之比为,故B正确;
C.反向看从E到A的总位移为
由得滚瓶由A到E的滑行时间,故C正确;
D.正向全过程初速度、末速度为0、加速度大小,总滑行距离
已知,因此,故D错误。
故选BC。
9. 如图,右侧面光滑的斜面体放在水平面上,质量相等的物块M、N分别放在斜面体的左右两个面上,M、N拴接在跨过光滑定滑轮的轻质细绳两端,整个系统处于静止状态。现对N施加一始终与右侧轻绳垂直的外力,使N缓慢移动至右侧细绳水平,该过程斜面体和M始终保持静止。在物块N缓慢移动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 外力逐渐减小
B. 轻绳的拉力逐渐减小
C. M所受摩擦力逐渐增大
D. 斜面对地面的摩擦力先增大后减小
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.对N的分析,设外力与竖直方向夹角为,对N进行受力分析,N受重力、拉力、轻绳拉力,如图
因为始终与右侧轻绳垂直,根据平衡条件可得,
在N缓慢移动至右侧细绳水平过程中,减小,减小,增大,所以外力逐渐增大,轻绳的拉力逐渐减小,N缓慢移动至右侧细绳水平时,轻绳的拉力大小为0,故错误,正确;
C.对M的分析:对M进行受力分析,M受重力、斜面支持力、轻绳拉力和摩擦力,M的重力沿斜面向下的分力为
解得
开始时系统静止
M有沿斜面向上运动趋势,摩擦力方向沿斜面向下,有
由于减小,则减小;当继续减小到时,摩擦力为零;当轻绳的拉力小于时,M所受摩擦力沿斜面体向上,则
随着轻绳的拉力减小,摩擦力增大,所以M所受摩擦力先减小后增大,故C错误;
D.对整体的分析,把M、N和斜面看成整体,整体受重力、地面支持力、外力、地面摩擦力,在水平方向上
则
当从减小到0时,从120减小到0,则先增大后减小,所以先增大后减小,根据牛顿第三定律,斜面对地面的摩擦力先增大后减小,故D正确。
故选BD。
10. 如图甲所示,倾角θ(未知)、足够长的传送带以初速率沿顺时针方向转动。一小煤块以初速度从传送带的底部冲上传送带,规定沿传送带斜向上为煤块运动的正方向,该煤块运动的位移x随时间t的变化关系如图乙所示。已知前1.0s内的图线和1.0s∼内的图线,分别对应两段不同的二次函数,时刻图线对应的切线正好水平,已知重力加速度,下列说法正确的是( )
A. 传送带转动速率 B. 图乙中的数值为2
C. 煤块与传送带之间的动摩擦因数为0.5 D. 0∼内煤块在传送带上的划痕长度为5m
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.根据图乙所示,煤块在传送带上先做匀减速直线运动,当速度减小到与传送带速度相等后,由于重力沿斜面的分力大于滑动摩擦力,煤块继续向上做匀减速运动直至速度为零。在0~1.0s时间内,煤块的位移
根据位移公式,解得加速度
再根据速度公式,解得1.0s时煤块的速度
此时图线斜率发生改变,表明煤块速度与传送带速率相同,因此传送带转动速率,故A正确;
B.在1.0s~t0时间内,煤块的位移
末速度v=0,由运动学公式,解得加速度
由公式,解得运动时间
因此,故B错误;
C.第一阶段煤块速度大于传送带速度,滑动摩擦力方向沿斜面向下,根据牛顿第二定律有
第二阶段煤块速度小于传送带速度,滑动摩擦力方向沿斜面向上,根据牛顿第二定律有
联立两式,解得,
代入后可求得动摩擦因数,故C正确;
D.在0~1.0s内,煤块相对于传送带向上滑动的位移
在1.0s~3.0s内,煤块相对于传送带向下滑动的位移
两段划痕有重叠,则煤块在传送带上留下的划痕长度等5m,故D正确。
故选ACD。
三、实验题:本大题共2小题,共16分。
11. 打点计时器是一种测量__________(填“时间”、“位移”、“速度”、或“加速度”)的工具。实验室常用的电磁打点计时器是一种使用__________(填“交流”或“直流”)电源,当电源的频率是 时,它每隔__________秒打一次点。在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,如图所示是一条记录小车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E为相邻的计时点,交流电的频率为 。在打点计时器打B、C点时,小车的速度分别为__________;__________
【答案】 ①. 时间 ②. 交流 ③. ④. ⑤.
【解析】
【详解】[1]打点计时器是一种测量时间的工具
[2][3]实验中常用的电磁打点计时器是一种使用交流电源,当电源的频率是 时,它每隔秒打一次点;
[4][5]根据匀变速直线运动中间时刻速度等于这段时间的平均速度,可得 ,
12. 实验小组利用如图甲所示的装置测量当地重力加速度。用螺旋测微器测量遮光条的宽度d,将遮光条安装在滑块上,用天平测出遮光条和滑块的总质量M=200.0g,砝码和挂钩的总质量m=50.0g。主要的实验操作如下:
(1)螺旋测微器测量遮光条宽度如图乙所示,其宽度d=______mm。
(2)打开气泵,待气流稳定后,放上滑块,为调整气垫导轨处于水平,给滑块一个初速度,使滑块通过两光电门的遮光时间______(填“相等”或“不相等”)。将滑块系在细线的一端,细线另一端绕过定滑轮系在槽码挂钩上。
(3)再将滑块由静止释放,记录遮光条先后经过两光电门的遮光时间t1、t2,用米尺量出光电门1、2间的距离L,则g=______(用题中测量的物理量的符号m、M、L、d、t1、t2表示)。若操作无误,考虑到轻绳与滑轮之间的摩擦及空气阻力,则g的测量值______(填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
(4)多次改变光电门1的位置重复实验,设滑块通过光电门1、2的速度v1、v2平方的增量,测量得到多组∆v2和L的数据,根据数据在方格纸上作出如图丙所示的∆v2-L图线,则测得的重力加速度g=______m/s2。(结果保留3位有效数字)
【答案】(1)18.746~18.749
(2)相等 (3) ①. ②. 小于
(4)
【解析】
【小问1详解】
螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和,所以遮光条宽度为
【小问2详解】
为调整气垫导轨处于水平,给滑块一个初速度,使滑块通过两光电门的遮光时间相等,即滑块做匀速直线运动。
【小问3详解】
[1]对系统,根据机械能守恒定律可得,,
解得
[2]若考虑到轻绳与滑轮之间的摩擦及空气阻力,则
由此可知,g的测量值小于真实值。
【小问4详解】
根据以上分析可得
变形可得
根据图线可得
解得
四、计算题:本大题共3小题,共38分。(请写出详细的解答过程、不能只写出最后答案)
13. 如图所示,一滑块从固定斜面顶端A由静止下滑,最终停在C点。已知AD的高度h=3m,BD的长度L1=4m,AD⊥BD,斜面与水平面在B点平滑连接,BC的长度L2=10m,小滑块从A点运动至C点的总时间为5s,假定小滑块在AB上做匀加速直线运动,在BC上做匀减速直线运动,求:
(1)小滑块滑至B点时的速度大小vB;
(2)小滑块从A运动到C点的平均速度的大小(可用根式表示);
(3)若在C点正上方H=20m处有一小球,某时刻将小球由静止释放,不计空气阻力,取g=10m/s2,小球恰好与刚刚停下的滑块在C点相遇,求释放小球瞬间滑块离B点的距离。
【答案】(1)6m/s
(2)
(3)6.4m
【解析】
【小问1详解】
设小滑块滑至B点时的速度大小是vB,则有
,
又
,
联立,解得
,,
【小问2详解】
由几何知识,可得
小滑块从A运动到C点的平均速度的大小
【小问3详解】
小球做自由落体运动,可得
解得
可知,释放小球瞬间滑块已经开始匀减速直线运动了,把小滑块在BC之间的匀减速直线运动,看作反方向的匀加速直线运动,可得
,
则释放小球瞬间滑块离B点的距离
联立,解得
14. 如图所示,两个质量均为m的小环套在一水平放置的粗糙长杆上,两根长度均为l的轻绳一端系在小环上,另一端系在质量为M的木块上,两个小环之间的距离也为l,小环保持静止。 (设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
(1)求轻绳的拉力大小;
(2)求小环对杆的压力的大小;
(3)问小环与杆之间的动摩擦因数μ至少为多大?
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)以木块为研究对象,受重力和两根绳子拉力,如图所示
根据几何知识可知绳子拉力和竖直方向夹角为,由平衡条件有
解得
(2)以两个小环和木块为研究对象,竖直方向受重力和杆的支持力,根据平衡条件有
解得
根据牛顿第三定律可知小环对杆的压力大小为
(2)以小环为研究对象,受重力、绳子拉力和杆的支持力和摩擦力。如图所示
根据平衡条件有
解得
15. 如图甲所示,倾角θ=30°的斜面体固定在水平地面上,斜面长L=3m。质量m=1kg的物体Q锁定在斜面底端,与斜面间的动摩擦因数,通过轻细绳跨过光滑定滑轮与物体P相连接,连接Q的细绳与斜面平行,P距地面高度为h=1.8m(P被释放着地后立即停止运动)。P、Q可视为质点,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2。
(1)若P的质量M=4kg,对Q解除锁定后在P下落过程中,求物块Q的加速度大小a0;
(2)解除锁定后为使Q能够向上运动且不从斜面顶端滑出,求P质量的取值范围;
(3)当Q向上运动恰好到达斜面顶端时,剪断细绳并开始计时,物体Q受到沿斜面向下的外力F1和沿斜面向上的外力F2作用,F1、F2随时间t变化的规律如图乙所示(沿斜面向下的方向为正方向),求物体Q运动到斜面底端的时间t。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
根据牛顿第二定律,对P有
对Q有
解得
【小问2详解】
为了使P能下落,必须满足
解得
P着地后,设Q继续上滑的加速度大小为,上滑距离为x,对Q受力分析,由牛顿第二运动定律得
解得
P着地前瞬间,设Q速度大小为v,对Q分析,由运动学公式可得
Q恰好不从斜面顶端滑出需满足
联立代入数据,解得
对于P、Q组成的系统,根据牛顿第二定律可得
联立可得
为使Q能够向上运动且不从斜面顶端滑出,P的质量需满足的条件为。
【小问3详解】
内物体Q受到沿斜面向下的外力F1,由牛顿第二定律
解得
此时,
内物体Q受到沿斜面向上的外力F2,由牛顿第二定律
解得
减速时间,物体静止
减速距离
物体继续加速
故
解得
所以Q运动到斜面底端的时间
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