内容正文:
高二月考物理试题
一、单选题
1. 某简谐振动的图像如图所示,则以下说法正确的是( )
A. 振幅2cm B. 频率2.5Hz
C. 0.1s时速度为0 D. 0.2s时加速度方向竖直向下
2. 如图甲所示为以O点为平衡位置,在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子,图乙为这个弹簧振子的振动图像,以向右为x的正方向,由图可知下列说法中正确的是( )
A. 此振动的振幅为10cm,振动周期为0.8s
B. 从t=0到t=0.2s时间内,弹簧振子做加速度减小的减速运动
C. 在t=0.2s与t=0.6s两个时刻,振子的动能都为零
D. 在t=0.6s时,弹簧振子的弹性势能最小
3. 如图所示,两个质量相等的物体在同一高度沿倾角不同的两个光滑固定斜面由静止自由滑下,到达斜面底端的过程中,下列说法正确的是( )
A. 两个物体重力的冲量大小相等
B. 两个物体合力的冲量大小相等
C. 刚到达底端时两个物体的动量相同
D. 到达斜面底端时两个物体的运动时间相同
4. 如图所示,在光滑水平面上有一装有炮弹的火炮,其总质量为,炮弹的质量为,炮弹射出炮口时对地的速率为,若炮弹与水平面的夹角为θ,则火炮后退的速度大小为( )
A. B. C. D.
5. 如图所示,大气球质量为100kg,载有质量为50kg的人,静止在空气中距地面20m高的地方,气球下方悬一根质量可忽略不计的绳子,此人想从气球上沿绳慢慢下滑至地面,为了安全到达地面,则这绳长至少应为(不计人的高度,可以把人看作质点)( )
A. 10m B. 30m C. 40m D. 60m
6. 如图所示,木块B与水平弹簧相连放在光滑水平面上,子弹A沿水平方向射入木块后留在木块B内,入射时间极短,而后木块将弹簧压缩到最短,关于子弹和木块组成的系统,下列说法中正确的是( )
①子弹射入木块的过程中系统动量守恒
②子弹射入木块的过程中系统机械能守恒
③木块压缩弹簧过程中,系统总动量守恒
④木块压缩弹簧过程中,子弹、木块和弹簧组成的系统机械能守恒
A. ①② B. ②③ C. ①④ D. ②④
7. 弹簧振子做简谐运动,O为平衡位置,当它经过点O时开始时时,经过0.5s,第一次到达点M,再经过0.2s第二次到达点M,则弹簧振子的周期可能为( )
A. 0.6s B. 0.8s C. 1.2s D. 1.8s
二、多选题
8. 如图一质量为m的物体静止在水平地面上,物体与地面间动摩擦因数为,物体受到与水平方向成角的恒定拉力F作用时间t后,物体仍保持静止,下列分析正确的是( )
A. 物体所受拉力F的冲量大小为
B. 物体所受拉力F的冲量大小是
C. 物体所受摩擦力的冲量大小为
D. 物体所受摩擦力的冲量大小为
9. 竖直悬挂的弹簧振子由最低点B开始作简谐运动,O为平衡位置,C为最高点,规定竖直向上为正方向,振动图像如图所示。则以下说法中正确的是( )
A. 弹簧振子的振动周期为2.0s
B. t=0.5s时,振子的合力为零
C. t=1.5s时,振子的速度最大,且竖直向下
D. t=2.0s时,振子的加速度最大,且竖直向下
10. 两球A、B在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动,、、、。当球A追上球B并发生碰撞后,两球A、B速度的可能值是(取两球碰撞前的运动方向为正)( )
A. ,
B. ,
C. ,
D. ,
三、实验题
11. 如图所示,斜槽末端水平,小球m1从斜槽某一高度由静止滚下,落到水平面上的P点。今在槽口末端放一与m1半径相同的球m2,仍让球m1从斜槽同一高度滚下,并与球m2正碰后使两球落地,球m1和m2的落地点分别是M、N。已知槽口末端在白纸上的投影位置为O点。则:
(1)两小球质量的关系应满足_________。
A. m1=m2 B. m1>m2 C. m1<m2
(2)实验必须满足的条件_________。
A. 轨道末端的切线必须是水平的
B. 入射球m1每次必须从同一高度滚下
C. 斜槽轨道必须光滑
D. 入射球m1和被碰球m2的球心在碰撞瞬间必须在同一高度
(3)实验中必须测量的是_________。
A. 两小球的质量m1和m2 B. 两小球的半径r1和r2
C. 桌面离地的高度H D. 小球起始高度
E. 从两球相碰到两球落地的时间 F. 小球m1单独飞出的水平距离
G. 两小球m1和m2相碰后飞出的水平距离
12. 如图所示,某同学利用气垫导轨做“验证动量守恒定律”的实验,所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成。
实验步骤:
①安装好气垫导轨,调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平;
②向气垫导轨通入压缩空气;
③接通数字计时器;
④把滑块2静止放在气垫导轨的中间;
⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳;
⑥释放滑块1,滑块1通过光电门1后与左侧带有固定弹簧(未画出)的滑块2碰撞,碰后滑块2和滑块1依次通过光电门2,两滑块通过光电门2后依次被制动;
⑦读出滑块通过光电门的挡光时间,滑块1通过光电门1的挡光时间Δt1=10.01ms,通过光电门2的挡光时间Δt2=49.99ms,滑块2通过光电门2的挡光时间Δt3=8.35ms;(注:1秒=1000毫秒)
⑧测出挡光板的宽度d=5mm,测得滑块1的质量为m1=300g,滑块2(包括弹簧)的质量为m2=200g。
(1)实验中气垫导轨的作用是________________________________________;
(2)碰撞前滑块1的速度v1为___________m/s,碰撞后滑块2的速度v3为___________m/s;(结果均保留两位有效数字)
(3)碰撞前系统的总动量为m1v1=___________;碰撞后系统的总动量为m1v2+m2v3=___________;由此可得实验结论在实验误差允许的范围内,两滑块相互作用的过程,系统的动量守恒。
四、解答题
13. 如图所示,在光滑的水平面上有两个并排放置的木块A和B,已知木块A、B的质量分别为mA=500 g、mB=300 g。有一个质量为80 g的小铜块C以25 m/s的水平初速度开始在A表面滑动。由于C与A、B之间有摩擦,铜块最后停在B上,B和C一起以2.5 m/s的速度共同前进。求:
(1)木块A的最后速度vA';
(2)小铜块C离开A时,小铜块C的速度vC'。
14. 如图所示,A、B两木块质量分别是mA=0.2 kg,mB=0.3 kg,弹簧的劲度系数k=50 N/m,A和B间最大静摩擦力是0.6 N,B与水平面的摩擦力不计.求:
(1)若两物体一起做简谐运动的位移是2 cm时,A与B间的摩擦力是多大?
(2)在A和B之间没有相对滑动的条件下,它们的最大振幅是多大?
15. 如图所示,在光滑的水平面上有一长为L的木板B,上表面粗糙,在其左端有一光滑的圆弧槽C,与长木板接触但不粘连,圆弧槽的下端与木板上表面相平,B、C静止在水平面上。现有滑块A以初速度v0从右端滑上B,并以滑离B,恰好能到达C的最高点。A、B、C的质量均为m,重力加速度为g。求:
(1)A与木板B上表面间的动摩擦因数μ;
(2)圆弧槽C的半径R;
(3)当A滑离C时,C的速度大小。
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高二月考物理试题
一、单选题
1. 某简谐振动的图像如图所示,则以下说法正确的是( )
A. 振幅2cm B. 频率2.5Hz
C. 0.1s时速度为0 D. 0.2s时加速度方向竖直向下
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据图像可知,振幅为,A错误;
B.根据图像可知,周期为,则频率为
B正确;
C.根据图像可知,0.1s时质点处于平衡位置,此时速度最大,C错误;
D.根据图像可知,0.2s时质点处于负向最大位置处,则此时加速度方向竖直向上,D错误。
故选B。
2. 如图甲所示为以O点为平衡位置,在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子,图乙为这个弹簧振子的振动图像,以向右为x的正方向,由图可知下列说法中正确的是( )
A. 此振动的振幅为10cm,振动周期为0.8s
B. 从t=0到t=0.2s时间内,弹簧振子做加速度减小的减速运动
C. 在t=0.2s与t=0.6s两个时刻,振子的动能都为零
D. 在t=0.6s时,弹簧振子的弹性势能最小
【答案】C
【解析】
【详解】A.此振动的振幅为5cm,振动周期为0.8s,选项A错误;
B.从t=0到t=0.2s时间内,弹簧振子的位移增大,加速度增加,速度减小,所以弹簧振子做加速度增大的减速运动。故B错误;
C.在t=0.2s与t=0.6s两个时刻,振子的速度为零,则动能都为零,选项C正确;
D.在t=0.6s时,弹簧振子的位移最大,速度最小,由机械能守恒知,弹簧振子有最大的弹性势能,故D错误。
故选C。
3. 如图所示,两个质量相等的物体在同一高度沿倾角不同的两个光滑固定斜面由静止自由滑下,到达斜面底端的过程中,下列说法正确的是( )
A. 两个物体重力的冲量大小相等
B. 两个物体合力的冲量大小相等
C. 刚到达底端时两个物体的动量相同
D. 到达斜面底端时两个物体的运动时间相同
【答案】B
【解析】
【详解】AD.物体下滑的加速度
a=gsinθ
根据
知
知运动的时间不等,根据I=mgt,则两个物体重力的冲量大小不等。故AD错误;
C.根据动能定理知
mgh=mv2
知到达底端时两个物体的速度大小相等,但是方向不同,所以到达底端时的动量不同,故C错误;
B.因为初动量都为零,末状态动量大小相等,根据动量定理知,合力的冲量大小相等,故B正确。
故选B。
4. 如图所示,在光滑水平面上有一装有炮弹的火炮,其总质量为,炮弹的质量为,炮弹射出炮口时对地的速率为,若炮弹与水平面的夹角为θ,则火炮后退的速度大小为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】由于炮弹的重力作用,火炮发射炮弹的过程只有水平方向动量守恒,以向右为正方向,根据动量守恒定律可得
解得
故选B。
5. 如图所示,大气球质量为100kg,载有质量为50kg的人,静止在空气中距地面20m高的地方,气球下方悬一根质量可忽略不计的绳子,此人想从气球上沿绳慢慢下滑至地面,为了安全到达地面,则这绳长至少应为(不计人的高度,可以把人看作质点)( )
A. 10m B. 30m C. 40m D. 60m
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】人与气球组成的系统动量守恒,设人的质量为,速度,气球的质量为,速度,运动时间为t,以人与气球组成的系统为研究对象,以向下为正方向,由动量守恒得
则
即
可得
则绳子长度
L=s气球+s人=10m+20m=30m
即绳子至少长30m,故选B。
【点睛】本题为动量守恒定律的应用,属于人船模型的类别,关键要找出人和气球的速度关系和绳子长度与运动路程的关系。
6. 如图所示,木块B与水平弹簧相连放在光滑水平面上,子弹A沿水平方向射入木块后留在木块B内,入射时间极短,而后木块将弹簧压缩到最短,关于子弹和木块组成的系统,下列说法中正确的是( )
①子弹射入木块的过程中系统动量守恒
②子弹射入木块的过程中系统机械能守恒
③木块压缩弹簧过程中,系统总动量守恒
④木块压缩弹簧过程中,子弹、木块和弹簧组成的系统机械能守恒
A. ①② B. ②③ C. ①④ D. ②④
【答案】C
【解析】
【详解】子弹射入木块的过程时间极短,弹簧尚未形变,系统合力为零,所以动量守恒,故①正确;在子弹射入木块的过程中,子弹与木块之间有摩擦力,子弹将一部分机械能转化为系统的内能,即系统的机械能不守恒,故②错误;木块压缩弹簧过程中,系统受到水平向右的弹力作用,合外力不为零,系统的总动量不守恒,故③错误;木块压缩弹簧过程中,由子弹、木块和弹簧组成的系统,只有系统内的弹力做功,所以系统的机械能守恒,故④正确.故C正确,ABC错误.
故选C
7. 弹簧振子做简谐运动,O为平衡位置,当它经过点O时开始时时,经过0.5s,第一次到达点M,再经过0.2s第二次到达点M,则弹簧振子的周期可能为( )
A. 0.6s B. 0.8s C. 1.2s D. 1.8s
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】如图甲所示
若振子从O点开始向右振动,则振子的振动周期为
如图乙所示
若振子从O点开始向左振动,令从O到M的时间为t,则有
则可解得
振子的振动周期为
故选B。
二、多选题
8. 如图一质量为m的物体静止在水平地面上,物体与地面间动摩擦因数为,物体受到与水平方向成角的恒定拉力F作用时间t后,物体仍保持静止,下列分析正确的是( )
A. 物体所受拉力F的冲量大小为
B. 物体所受拉力F的冲量大小是
C. 物体所受摩擦力的冲量大小为
D. 物体所受摩擦力的冲量大小为
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.根据恒力冲量的定义可知,冲量等于力与时间的乘积,物体所受拉力F的冲量大小为 ,故A正确,B错误;
CD.物体保持静止,物体所受摩擦力大小为
由冲量定义可知,物体所受摩擦力的冲量大小为
故C正确,D错误。
故选AC。
9. 竖直悬挂的弹簧振子由最低点B开始作简谐运动,O为平衡位置,C为最高点,规定竖直向上为正方向,振动图像如图所示。则以下说法中正确的是( )
A. 弹簧振子的振动周期为2.0s
B. t=0.5s时,振子的合力为零
C. t=1.5s时,振子的速度最大,且竖直向下
D. t=2.0s时,振子的加速度最大,且竖直向下
【答案】ABC
【解析】
【详解】A.周期是振子完成一次全振动的时间,根据图像可知振子的周期是,A正确;
B.由图可知,时,振子位于平衡位置处,所以受到的合力为零,B正确;
C.由图可知,时,振子位于平衡位置处,对应的速度最大;此时刻振子的位移方向从上向下,即振子的速度方向竖直向下,C正确;
D.由图可知,弹簧振子在时位移负的最大位移处,所以回复力最大,方向向上,则振子的加速度最大,且竖直向上,D错误。
故选ABC。
10. 两球A、B在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动,、、、。当球A追上球B并发生碰撞后,两球A、B速度的可能值是(取两球碰撞前的运动方向为正)( )
A. ,
B. ,
C. ,
D. ,
【答案】BC
【解析】
【详解】AD.考虑实际情况,碰撞后A球速度不可能大于B球的速度,故AD错误;
BC.碰撞过程满足动量守恒,即,碰后总动能不大于碰前总动能,即,将,与,代入均满足,故BC正确。
故选BC。
三、实验题
11. 如图所示,斜槽末端水平,小球m1从斜槽某一高度由静止滚下,落到水平面上的P点。今在槽口末端放一与m1半径相同的球m2,仍让球m1从斜槽同一高度滚下,并与球m2正碰后使两球落地,球m1和m2的落地点分别是M、N。已知槽口末端在白纸上的投影位置为O点。则:
(1)两小球质量的关系应满足_________。
A. m1=m2 B. m1>m2 C. m1<m2
(2)实验必须满足的条件_________。
A. 轨道末端的切线必须是水平的
B. 入射球m1每次必须从同一高度滚下
C. 斜槽轨道必须光滑
D. 入射球m1和被碰球m2的球心在碰撞瞬间必须在同一高度
(3)实验中必须测量的是_________。
A. 两小球的质量m1和m2 B. 两小球的半径r1和r2
C. 桌面离地的高度H D. 小球起始高度
E. 从两球相碰到两球落地的时间 F. 小球m1单独飞出的水平距离
G. 两小球m1和m2相碰后飞出的水平距离
【答案】(1)B (2)ABD (3)AFG
【解析】
【小问1详解】
设入射小球与被碰小球碰撞前瞬间的速度为v1,碰后瞬间二者的速度分别为v1′和v2′,根据动量守恒定律和机械能守恒定律分别得
①
②
联立①②解得
③
由③式可知为了使入射小球碰后不反弹,即,应使,故选B。
【小问2详解】
A.为了使小球离开轨道末端后都能做平抛运动,轨道末端的切线必须是水平的,故A正确;
BC.实验中无论入射球m1是单独抛出还是与m2碰撞后抛出,都要求入射球m1每次到达末端时的速度相同,所以入射球m1每次必须从同一高度滚下,而斜槽轨道是否光滑对上述要求无影响,故B正确,C错误;
D.为使两球发生对心碰撞,入射球m1和被碰球m2的球心在碰撞瞬间必须在同一高度,故D正确。
故选ABD。
【小问3详解】
设小球m1单独飞出的水平距离为,两小球m1和m2相碰后飞出的水平距离分别为、,由于两小球做平抛运动的高度相同,所以平抛运动时间相同,均设为t,则
④
⑤
⑥
联立①④⑤⑥可得
⑦
则⑦式就是实验最后要验证的表达式,所以实验中必须测量的是两小球的质量m1和m2,小球m1单独飞出的水平距离,两小球m1和m2相碰后飞出的水平距离。
故选AFG。
12. 如图所示,某同学利用气垫导轨做“验证动量守恒定律”的实验,所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成。
实验步骤:
①安装好气垫导轨,调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平;
②向气垫导轨通入压缩空气;
③接通数字计时器;
④把滑块2静止放在气垫导轨的中间;
⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳;
⑥释放滑块1,滑块1通过光电门1后与左侧带有固定弹簧(未画出)的滑块2碰撞,碰后滑块2和滑块1依次通过光电门2,两滑块通过光电门2后依次被制动;
⑦读出滑块通过光电门的挡光时间,滑块1通过光电门1的挡光时间Δt1=10.01ms,通过光电门2的挡光时间Δt2=49.99ms,滑块2通过光电门2的挡光时间Δt3=8.35ms;(注:1秒=1000毫秒)
⑧测出挡光板的宽度d=5mm,测得滑块1的质量为m1=300g,滑块2(包括弹簧)的质量为m2=200g。
(1)实验中气垫导轨的作用是________________________________________;
(2)碰撞前滑块1的速度v1为___________m/s,碰撞后滑块2的速度v3为___________m/s;(结果均保留两位有效数字)
(3)碰撞前系统的总动量为m1v1=___________;碰撞后系统的总动量为m1v2+m2v3=___________;由此可得实验结论在实验误差允许的范围内,两滑块相互作用的过程,系统的动量守恒。
【答案】(1)减小滑块与导轨间摩擦引起的误差,并使两滑块沿同一直线碰撞
(2) ①. 0.50 ②. 0.60
(3) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
气垫导轨使滑块与导轨间的摩擦很小,从而减小外力对系统动量的影响;导轨还约束两滑块沿同一直线运动,使碰撞可按一维过程研究。
【小问2详解】
[1]挡光板较窄,可用挡光板宽度与挡光时间之比近似滑块经过光电门时的瞬时速度。滑块1碰撞前经过光电门1,故
[2]滑块2碰撞后经过光电门2,故
【小问3详解】
[1]取沿导轨向右为正方向。碰撞前滑块2静止,系统总动量为
[2]碰撞后滑块1经过光电门2,同理可得
两滑块碰后均向右运动,系统总动量为
碰撞前后系统总动量在实验误差允许范围内相等,因此实验结果支持动量守恒定律。
四、解答题
13. 如图所示,在光滑的水平面上有两个并排放置的木块A和B,已知木块A、B的质量分别为mA=500 g、mB=300 g。有一个质量为80 g的小铜块C以25 m/s的水平初速度开始在A表面滑动。由于C与A、B之间有摩擦,铜块最后停在B上,B和C一起以2.5 m/s的速度共同前进。求:
(1)木块A的最后速度vA';
(2)小铜块C离开A时,小铜块C的速度vC'。
【答案】(1)2.1 m/s
(2)4 m/s
【解析】
【小问1详解】
C在A上滑动时,选A、B、C作为一个系统,其总动量守恒,则
mCv0=mCvC'+(mA+mB)vA'
C滑到B上后A做匀速运动,再选B、C作为一个系统,其总动量也守恒,则
mCvC'+mBvA'=(mB+mC)vBC
联立求解即可得到
vA'=2.1 m/s
vC'=4 m/s
【小问2详解】
由以上解析可知,小铜块C离开A时,小铜块C的速度vC'=4m/s。
14. 如图所示,A、B两木块质量分别是mA=0.2 kg,mB=0.3 kg,弹簧的劲度系数k=50 N/m,A和B间最大静摩擦力是0.6 N,B与水平面的摩擦力不计.求:
(1)若两物体一起做简谐运动的位移是2 cm时,A与B间的摩擦力是多大?
(2)在A和B之间没有相对滑动的条件下,它们的最大振幅是多大?
【答案】(1)0.4 N;(2)3cm。
【解析】
【分析】
【详解】(1)以A、B整体为研究对象,有
kx=(mA+mB)a
对物体A,有
f静=mAa
所以A、B间摩擦力为
当x=0.02 m时
f静=20×0.02 N=0.4 N
(2)A与B没有相对滑动时,物体A的最大加速度
所以
a最大=
对A、B整体
a最大=
所以A、B不发生滑动的最大振幅为
x最大=
15. 如图所示,在光滑的水平面上有一长为L的木板B,上表面粗糙,在其左端有一光滑的圆弧槽C,与长木板接触但不粘连,圆弧槽的下端与木板上表面相平,B、C静止在水平面上。现有滑块A以初速度v0从右端滑上B,并以滑离B,恰好能到达C的最高点。A、B、C的质量均为m,重力加速度为g。求:
(1)A与木板B上表面间的动摩擦因数μ;
(2)圆弧槽C的半径R;
(3)当A滑离C时,C的速度大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【详解】(1)当A在B上滑动时,A与整体发生作用,由于水平面光滑,A与B、C组成的系统动量守恒,取水平向左为正方向,则有
解得
系统动能的减少量等于滑动过程中产生的内能,则
而
联立解得
(2)当A滑上C,B与C分离,A与C发生作用,设到达最高点时速度相等为v2,由于水平面光滑,A与C组成的系统水平方向动量守恒,有
A与C组成的系统机械能守恒,有
联立解得
(3)当A滑离C时,设A的速度为,C的速度为,A与C组成的系统水平方向动量守恒,则有
A与C组成的系统机械能守恒,则有
联立解得
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