精品解析:福建厦门市同安第一中学2026-2027学年高三第一学期质量监测物理试题
2026-10-13
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内容正文:
同安一中2026—2027学年第一学期高三年第一次质量监测
物理试题
(满分100分 考试时间:75分钟)
注意事项:
1、本试卷分选择题和非选择题两部分。答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2、回答选择题时,选出每小题的答案后,用2B铅笔在答题卡上将对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。
3、回答非选择题时,用0.5 mm黑色签字笔作答,将答案写在答题卡上,写在本试卷上无效。
一、单项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 全球首场“人机共跑”21.0975公里的半程马拉松赛事中,人形机器人“天工Ultra”以2小时40分24秒夺冠,“天工Ultra”身高约1.8米、体重约55公斤。下列说法正确的是( )
A. 21.0975公里表示的是位移大小
B. 2小时40分24秒表示的是时刻
C. 计算“天工Ultra”的平均速率时可以将其视为质点
D. 机器人冲过终点线时的瞬时速度一定小于其全程的平均速度
2. 如图所示,某人骑着平衡车正对圆弧形减速带并缓慢通过,在车轮离开地面爬升至减速带最高点的过程中(不计轮胎和减速带的形变),下列说法正确的是( )
A. 车轮受到减速带的摩擦力逐渐减小 B. 车轮受到减速带的摩擦力保持不变
C. 车轮受到减速带的支持力逐渐减小 D. 车轮受到减速带的支持力保持不变
3. 如图所示为某次模拟山区救援时无人机竖直起飞过程,无人机携带救援物资(视为质点)从地面上以1.25 m/s2的加速度匀加速竖直起飞,飞行16 s时,打开悬挂物资锁扣,物资与无人机脱离,脱离后无人机保持匀加速状态不变,一定时间后物资落地。不计空气阻力,重力加速度g=10 m/s2,以下说法正确的是( )
A. 物资距离地面最大高度为160 m
B. 物资脱离无人机后在空中运动的时间为8 s
C. 物资落在地面时速度大小为80 m/s
D. 物资落地时,无人机距离地面高度为380 m
4. 如图所示,用轻绳a将质量为m的小球A悬挂于质量为4m的木箱顶部。小球A通过一根轻弹簧与质量同为m的小球B相连。小球B底部与木箱接触而不挤压。木箱通过轻绳b悬挂于天花板。小球和木箱均为静止状态。已知重力加速度为g,现仅剪断其中一根轻绳,则( )
A. 剪断轻绳a瞬间,轻绳b的拉力为6mg
B. 剪断轻绳a瞬间,小球A的加速度大小为2g
C. 剪断轻绳b瞬间,轻绳a的拉力为0.8mg
D. 剪断轻绳b瞬间,小球A的加速度大小为1.25g
二、双项选择题:本题共4小题,每小题6分,共24分。每小题有两个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
5. 陶瓷是中华瑰宝,是中华文明的重要名片。在陶瓷制作过程中有一道工序叫利坯,如图(a)所示,将陶瓷粗坯固定在绕竖直轴转动的水平转台上,用刀旋削,使坯体厚度适当,表里光洁。对应的简化模型如图(b)所示,粗坯的对称轴与转台转轴OO′重合。当转台转速恒定时,关于粗坯上P、Q两质点,下列说法正确的是( )
A. P、Q的角速度比为2∶1 B. P、Q的线速度比为2∶1
C. P、Q的周期之比为1∶1 D. P、Q的向心加速度之比为1∶1
6. 同一水平线上相距为L的两位置沿相同方向水平抛出两小球甲和乙,两球在空中相遇,运动轨迹如图所示。不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 甲、乙两球同时抛出才能相遇 B. 甲球要先抛出才能相遇
C. 相遇时,两球的速度变化量相等 D. 相遇时,乙球的速度更大
7. 如图所示,倾角为θ的传送带以v0的速率逆时针转动,t=0时刻在顶端A无初速地放一个质量m=1kg的黑色煤块,煤块运动的v-t图像如图所示。取重力加速度大小g=10m/s2,下列说法正确的是( )
A. 传送带速度大小v0=8m/s
B. 煤块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2
C. 传送带的倾角θ=37°
D. 煤块从A运动到B的过程中,传送带上黑色痕迹的长度为6m
8. 如图所示,倾角为θ=30°的光滑固定斜面上有两个质量均为2m的物块A、B,A通过劲度系数为k的轻弹簧拴接在斜面底端的固定挡板上,B通过一根跨过定滑轮的轻绳与物块C相连,C的质量为m,弹簧、轻绳均与斜面平行。初始时,用手托住物块C,使轻绳恰好伸直但无拉力。释放物块C,直到A、B分离时,C恰好落地。已知弹簧始终在弹性限度内,重力加速度大小为g,不计滑轮质量及摩擦,忽略空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 初始时,弹簧的形变量为
B. 释放C的瞬间,物块B的加速度大小为
C. 释放C的瞬间,A对B的作用力大小为
D. 开始时,C距离地面的高度为
三、非选择题:共60分。其中第9~11小题为填空题,第12、13小题为实验题,第14~16小题为计算题。考生根据要求作答。
9. 物体在直角坐标系所在的平面内由O点开始运动,其沿坐标轴方向的两个分速度、随时间变化的图像如图所示,则该物体在0-3s内做______(选填“直线”、“曲线”)运动,第3s末的速度大小是_______。
10. 影视作品中的武林高手展示轻功时都是吊威亚(钢丝)的。如图所示通过细钢丝跨过滑轮拉着特技演员上升,便可呈现出演员飞檐走壁的效果。轨道车沿水平地面以速度大小向左匀速前进,某时刻连接轨道车的钢丝与水平方向的夹角为,连接特技演员的钢丝竖直,,,该时刻特技演员的速度大小为____________,该时刻特技演员处于____________状态(填“失重”或“超重”)。
11. 质量为m的物体静止放置在平板上,平板倾角θ从0°缓慢增大到90°,如图A.所示,物体所受摩擦力f与θ的关系如图B.所示,已知最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,则θ1值为___,物体与板间的动摩擦因数为___。
12. 某同学用如图甲所示的装置测量弹簧的劲度系数。主要步骤如下:将弹簧的一端固定在竖直放置的透明玻璃管中,再将单个质量为的小球(直径略小于玻璃管内径)逐个从管口放入,每放入一个小球后待弹簧静止,测出弹簧到玻璃管底端的距离。在坐标纸上画出与小球个数的关系图像,如图乙所示。重力加速度,弹簧始终处于弹性限度内。
(1)由图乙可知,未放入小球时弹簧的长度为______cm,弹簧的劲度系数为______N/m;
(2)最后分析实验结论时,A同学认为实验时未考虑弹簧自重的影响,故算出的劲度系数不准确,B同学认为弹簧的自重会影响弹簧原长的测量结果,但不影响劲度系数的结果,你认为______(填“A”或“B”)同学说法正确。
13. 某实验小组用如图甲所示的实验装置探究滑块加速度与滑块所受合力之间的关系。滑块上有两个宽度均为d的遮光片,滑块与遮光片总质量为M,两遮光片中心间的距离为L。
(1)用游标卡尺测量一个遮光片的宽度d,结果如图乙所示,则遮光片的宽度d=______mm。
(2)将滑块置于光电门右侧的气垫导轨上,打开气泵电源,轻推滑块,遮光片1、2通过光电门的挡光时间分别为t和t′,发现t>t′,应将支脚B适当调______(填“高”或“低”)。
(3)气垫导轨调至水平后,将细线一端拴在滑块上,另一端跨过光滑轻质定滑轮后悬挂一沙桶,紧接着下列操作步骤错误的是______。
A. 调节气垫导轨左端的定滑轮,使定滑轮和滑块之间的细线与气垫导轨平行
B. 将滑块在光电门右侧释放,光电门记录遮光片1、2通过时的挡光时间,根据运动学相关规律算出滑块加速度大小
C. 沙桶和桶内细沙的总质量m应远大于滑块的质量M
(4)某次实验中,光电门记录遮光片1、2通过时的挡光时间分别为t1和t2,则滑块的加速度大小为a=______。(用题目中的物理量符号表示)
(5)多次改变沙桶和桶内细沙的总质量m,并记录遮光片1、2的挡光时间,计算相应的加速度a,根据计算的数据描绘加速度a与沙桶和桶内细沙的总重力mg之间的关系图像如图丙所示,图像没有过原点的原因是______。
A. 气垫导轨左端垫高了 B. 气垫导轨右端垫高了
C. 沙桶和桶内细沙的总质量太大 D. 沙桶和桶内细沙的总质量太小
14. 某款国产民用无人机已实现全自动作业。质量为1 kg的无人机完成某次任务后开始返航,此时无人机正处于悬停状态,与降落点的水平距离为75 m。返航过程中,无人机在水平方向上沿直线运动:先做加速度大小为a1=1.0 m/s2的匀加速运动,当运动到适当距离处,再以大小为a2=2.0 m/s2的加速度做匀减速运动,无人机恰好悬停在降落点的正上方。重力加速度g=10 m/s2,求:
(1)无人机水平运动的最大速度和总时间;
(2)匀加速时无人机受到空气的作用力大小。
15. 如图所示,从点以的水平速度抛出一质量的小物块(可视为质点),当物块运动至点时,恰好无碰撞的进入半径,圆心角为的粗糙圆弧轨道,与圆心在同一竖直线上,与的高度差。小物块从点进入半径为的光滑小圆周轨道。重力加速度取,求:
(1)小物块到达点的速度大小;
(2)若小物块恰好通过小圆周的最高点,求通过小圆周轨道最高点时的速度大小;
(3)若小物块运动过程中能够到达点且未脱离小圆周轨道,求在粗糙圆弧轨道上运动时,小物块克服阻力所做的功满足的条件。
16. 一长木板在粗糙水平地面上向右运动,在时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板的右端,此时木板的速度大小为,物块恰好不能滑下木板,物块与木板间动摩擦因数为,木板与地面间动摩擦因数为,物块和木板质量均为1kg,物块可视为质点,取重力加速度,求:
(1)物块刚放到木板上时,物块和木板的加速度大小;
(2)从0时刻到物块静止,物块相对木板的位移大小;
(3)若在物块与木板共速时,对木板施加一水平向右的恒力F,使物块不再相对木板滑动,求F的取值范围。
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同安一中2026—2027学年第一学期高三年第一次质量监测
物理试题
(满分100分 考试时间:75分钟)
注意事项:
1、本试卷分选择题和非选择题两部分。答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2、回答选择题时,选出每小题的答案后,用2B铅笔在答题卡上将对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。
3、回答非选择题时,用0.5 mm黑色签字笔作答,将答案写在答题卡上,写在本试卷上无效。
一、单项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 全球首场“人机共跑”21.0975公里的半程马拉松赛事中,人形机器人“天工Ultra”以2小时40分24秒夺冠,“天工Ultra”身高约1.8米、体重约55公斤。下列说法正确的是( )
A. 21.0975公里表示的是位移大小
B. 2小时40分24秒表示的是时刻
C. 计算“天工Ultra”的平均速率时可以将其视为质点
D. 机器人冲过终点线时的瞬时速度一定小于其全程的平均速度
【答案】C
【解析】
【详解】A.21.0975公里表示的是路程,故A错误;
B.2小时40分24秒表示的是时间间隔,故B错误;
C.计算“天工Ultra”的平均速率时,形状和大小相对于路程可忽略,可以将其视为质点,故C正确;
D.机器人冲过终点线时的瞬时速度和全程的平均速度无法比较,故D错误。
故选C。
2. 如图所示,某人骑着平衡车正对圆弧形减速带并缓慢通过,在车轮离开地面爬升至减速带最高点的过程中(不计轮胎和减速带的形变),下列说法正确的是( )
A. 车轮受到减速带的摩擦力逐渐减小 B. 车轮受到减速带的摩擦力保持不变
C. 车轮受到减速带的支持力逐渐减小 D. 车轮受到减速带的支持力保持不变
【答案】A
【解析】
【详解】车轮受重力G、支持力N和摩擦力f三力平衡(支持力始终与摩擦力垂直,为摩擦力方向与水平方向夹角),如图所示。
由平衡条件可知,
在车轮从地面爬升至减速带最高点的过程中,夹角由逐渐减小到,逐渐减小,逐渐增大,故A正确,BCD错误。
故选A。
3. 如图所示为某次模拟山区救援时无人机竖直起飞过程,无人机携带救援物资(视为质点)从地面上以1.25 m/s2的加速度匀加速竖直起飞,飞行16 s时,打开悬挂物资锁扣,物资与无人机脱离,脱离后无人机保持匀加速状态不变,一定时间后物资落地。不计空气阻力,重力加速度g=10 m/s2,以下说法正确的是( )
A. 物资距离地面最大高度为160 m
B. 物资脱离无人机后在空中运动的时间为8 s
C. 物资落在地面时速度大小为80 m/s
D. 物资落地时,无人机距离地面高度为380 m
【答案】B
【解析】
【详解】飞行16s时的速度为
离地高度为
代入数据得,
由于惯性物资继续向上运动的高度
继续上升的时间为
物资从最高点落地需要时间
A.物资离地最大高度为,故A错误;
B.物资脱离无人机后在空中运动的时间,故B正确;
C.物资落地时的速度,故C错误;
D.物资脱离无人机至落地期间,无人机继续上升的高度为
物资落地时无人机离地面高度
代入数据得,故D错误。
故选B。
4. 如图所示,用轻绳a将质量为m的小球A悬挂于质量为4m的木箱顶部。小球A通过一根轻弹簧与质量同为m的小球B相连。小球B底部与木箱接触而不挤压。木箱通过轻绳b悬挂于天花板。小球和木箱均为静止状态。已知重力加速度为g,现仅剪断其中一根轻绳,则( )
A. 剪断轻绳a瞬间,轻绳b的拉力为6mg
B. 剪断轻绳a瞬间,小球A的加速度大小为2g
C. 剪断轻绳b瞬间,轻绳a的拉力为0.8mg
D. 剪断轻绳b瞬间,小球A的加速度大小为1.25g
【答案】BC
【解析】
【详解】A.初始时小球不挤压箱底,支持力为零。设弹簧拉力大小为,小球静止,由受力平衡得
剪断轻绳的瞬间,弹簧形变量来不及改变,弹力保持不变,小球所受重力与弹簧拉力仍平衡,对箱底的压力仍为零。木箱顶部不再受到轻绳的拉力,轻绳未断,木箱仍静止。设轻绳的拉力为,由木箱受力平衡得,故A错误;
B.取竖直向下为正方向。剪断轻绳的瞬间,小球受到重力及竖直向下的弹簧拉力。设其加速度大小为,由牛顿第二定律得
代入前述弹簧拉力得,故B正确;
CD.剪断轻绳的瞬间,弹簧拉力仍为。木箱底部向下离开小球,对它的支持力为零,小球瞬时合力为零。轻绳未断且保持绷紧,小球与木箱具有相同的加速度,设其大小为,轻绳的拉力为。仍取竖直向下为正方向,对小球,由牛顿第二定律得
对木箱有
两式相加并代入弹簧拉力得
木箱向下加速,而小球瞬时加速度为零,二者随即分离,与支持力为零一致。由小球的方程得,故C正确,D错误。
故选BC。
二、双项选择题:本题共4小题,每小题6分,共24分。每小题有两个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
5. 陶瓷是中华瑰宝,是中华文明的重要名片。在陶瓷制作过程中有一道工序叫利坯,如图(a)所示,将陶瓷粗坯固定在绕竖直轴转动的水平转台上,用刀旋削,使坯体厚度适当,表里光洁。对应的简化模型如图(b)所示,粗坯的对称轴与转台转轴OO′重合。当转台转速恒定时,关于粗坯上P、Q两质点,下列说法正确的是( )
A. P、Q的角速度比为2∶1 B. P、Q的线速度比为2∶1
C. P、Q的周期之比为1∶1 D. P、Q的向心加速度之比为1∶1
【答案】BC
【解析】
【详解】A.P、Q属于同轴转动的质点,角速度ω相等,同轴转动角速度相同,角速度之比为1∶1,故A错误。
B.由图可知P的转动半径,Q的转动半径,根据线速度公式
线速度之比等于半径之比,为2∶1,故B正确;
C.周期公式
因ω相同,故周期之比为1∶1,故C正确。
D.向心加速度公式
向心加速度之比等于半径之比为2∶1,故D错误。
故选BC 。
6. 同一水平线上相距为L的两位置沿相同方向水平抛出两小球甲和乙,两球在空中相遇,运动轨迹如图所示。不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 甲、乙两球同时抛出才能相遇 B. 甲球要先抛出才能相遇
C. 相遇时,两球的速度变化量相等 D. 相遇时,乙球的速度更大
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.将平抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动,两球开始时在同一水平线平抛,相遇时竖直下落的高度相同,故两球要同时抛出,故A正确,B错误;
C.由于两球运动时间相等,则相遇时两球的速度变化量均为
即两球的速度变化量相等,故C正确;
D.两球同时抛出,在竖直方向做自由落体运动,下落相同的高度,相遇时竖直方向的分速度相同;在水平方向做匀速直线运动,由图可知,甲球的水平位移大于乙球的水平位移,故甲球的水平速度大于乙球的水平速度,根据运动的合成与规律可知,两球相遇时,甲球的速度更大,故D错误。
故选AC。
7. 如图所示,倾角为θ的传送带以v0的速率逆时针转动,t=0时刻在顶端A无初速地放一个质量m=1kg的黑色煤块,煤块运动的v-t图像如图所示。取重力加速度大小g=10m/s2,下列说法正确的是( )
A. 传送带速度大小v0=8m/s
B. 煤块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2
C. 传送带的倾角θ=37°
D. 煤块从A运动到B的过程中,传送带上黑色痕迹的长度为6m
【答案】AC
【解析】
【详解】A.由图可知,当煤块的速度增大到8m/s时,加速度发生变化,说明此时煤块与传送带达到共速,即传送带速度大小为,故A正确;
BC.v-t图线的斜率表示加速度,由图可知,
根据牛顿第二定律可得,
联立解得,,故B错误,C正确;
D.由上述分析可知,在0~1s时间内,煤块速度小于传送带速度,煤块相对于传送带向上运动,该过程中划痕长度为
在1~2s时间内,煤块速度大于传送带速度,煤块相对于传送带向下运动,该过程中划痕长度为
由于第二个时间段煤块速度大于传送带速度,划痕存在重合,因此应取两段划痕较大值,所以传送带上黑色痕迹的长度为,故D错误。
故选AC。
8. 如图所示,倾角为θ=30°的光滑固定斜面上有两个质量均为2m的物块A、B,A通过劲度系数为k的轻弹簧拴接在斜面底端的固定挡板上,B通过一根跨过定滑轮的轻绳与物块C相连,C的质量为m,弹簧、轻绳均与斜面平行。初始时,用手托住物块C,使轻绳恰好伸直但无拉力。释放物块C,直到A、B分离时,C恰好落地。已知弹簧始终在弹性限度内,重力加速度大小为g,不计滑轮质量及摩擦,忽略空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 初始时,弹簧的形变量为
B. 释放C的瞬间,物块B的加速度大小为
C. 释放C的瞬间,A对B的作用力大小为
D. 开始时,C距离地面的高度为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.初始时轻绳无拉力,A和B保持静止,设弹簧压缩量为x0,根据平衡条件可得
解得,故A正确;
BC.释放C的瞬间,对AB整体、C分别根据牛顿第二定律可得,
解得,
对B,有
解得,故BC错误;
D.A、B分离时,C恰好落地,对A、B、C,分别根据牛顿第二定律可得,,
联立解得
C距离地面的高度等于C的位移大小,即,故D正确。
故选AD。
三、非选择题:共60分。其中第9~11小题为填空题,第12、13小题为实验题,第14~16小题为计算题。考生根据要求作答。
9. 物体在直角坐标系所在的平面内由O点开始运动,其沿坐标轴方向的两个分速度、随时间变化的图像如图所示,则该物体在0-3s内做______(选填“直线”、“曲线”)运动,第3s末的速度大小是_______。
【答案】 ①. 曲线 ②. 5
【解析】
【详解】[1]根据图像可知物体在x方向做匀速直线运动,在y轴方向做匀加速运动,所以物体的加速度方向沿y轴正方向,物体的合速度方向不沿y轴方向,所以物体做曲线运动。
[2]根据图乙可知在第3s末的速度为
10. 影视作品中的武林高手展示轻功时都是吊威亚(钢丝)的。如图所示通过细钢丝跨过滑轮拉着特技演员上升,便可呈现出演员飞檐走壁的效果。轨道车沿水平地面以速度大小向左匀速前进,某时刻连接轨道车的钢丝与水平方向的夹角为,连接特技演员的钢丝竖直,,,该时刻特技演员的速度大小为____________,该时刻特技演员处于____________状态(填“失重”或“超重”)。
【答案】 ①. 4 ②. 超重
【解析】
【详解】[1]将车速v沿着细钢丝方向和垂直于细钢丝的方向分解可知,在沿着细钢丝方向的速度为
由于细钢丝不可拉伸,细钢丝上所有点速度大小相同,所以特技演员上升的速度大小为
[2]轨道车向左匀速运动,不变,减小,则增大,特技演员加速上升,加速度向上,拉力大于重力,处于超重状态。
11. 质量为m的物体静止放置在平板上,平板倾角θ从0°缓慢增大到90°,如图A.所示,物体所受摩擦力f与θ的关系如图B.所示,已知最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,则θ1值为___,物体与板间的动摩擦因数为___。
【答案】 ①. 30° ②.
【解析】
【详解】[1]由图可知,0~θ1物体静止,当倾角为θ1时
则
[2]当=1时
代入数据,物体与板间的动摩擦因数
12. 某同学用如图甲所示的装置测量弹簧的劲度系数。主要步骤如下:将弹簧的一端固定在竖直放置的透明玻璃管中,再将单个质量为的小球(直径略小于玻璃管内径)逐个从管口放入,每放入一个小球后待弹簧静止,测出弹簧到玻璃管底端的距离。在坐标纸上画出与小球个数的关系图像,如图乙所示。重力加速度,弹簧始终处于弹性限度内。
(1)由图乙可知,未放入小球时弹簧的长度为______cm,弹簧的劲度系数为______N/m;
(2)最后分析实验结论时,A同学认为实验时未考虑弹簧自重的影响,故算出的劲度系数不准确,B同学认为弹簧的自重会影响弹簧原长的测量结果,但不影响劲度系数的结果,你认为______(填“A”或“B”)同学说法正确。
【答案】(1) ①. 50 ②. 15
(2)B
【解析】
【小问1详解】
[1]由图可知,n=0时弹簧长度为原长,大小为50cm。
[2]设原长为L0,则有
解得
结合图像有
解得
【小问2详解】
结合(1)中结论可知,若考虑自重只会影响图乙纵截距的位置,即影响原长的测量结果,但图像斜率不变,故劲度系数的测量结果不受影响,则B同学说法正确。
13. 某实验小组用如图甲所示的实验装置探究滑块加速度与滑块所受合力之间的关系。滑块上有两个宽度均为d的遮光片,滑块与遮光片总质量为M,两遮光片中心间的距离为L。
(1)用游标卡尺测量一个遮光片的宽度d,结果如图乙所示,则遮光片的宽度d=______mm。
(2)将滑块置于光电门右侧的气垫导轨上,打开气泵电源,轻推滑块,遮光片1、2通过光电门的挡光时间分别为t和t′,发现t>t′,应将支脚B适当调______(填“高”或“低”)。
(3)气垫导轨调至水平后,将细线一端拴在滑块上,另一端跨过光滑轻质定滑轮后悬挂一沙桶,紧接着下列操作步骤错误的是______。
A. 调节气垫导轨左端的定滑轮,使定滑轮和滑块之间的细线与气垫导轨平行
B. 将滑块在光电门右侧释放,光电门记录遮光片1、2通过时的挡光时间,根据运动学相关规律算出滑块加速度大小
C. 沙桶和桶内细沙的总质量m应远大于滑块的质量M
(4)某次实验中,光电门记录遮光片1、2通过时的挡光时间分别为t1和t2,则滑块的加速度大小为a=______。(用题目中的物理量符号表示)
(5)多次改变沙桶和桶内细沙的总质量m,并记录遮光片1、2的挡光时间,计算相应的加速度a,根据计算的数据描绘加速度a与沙桶和桶内细沙的总重力mg之间的关系图像如图丙所示,图像没有过原点的原因是______。
A. 气垫导轨左端垫高了 B. 气垫导轨右端垫高了
C. 沙桶和桶内细沙的总质量太大 D. 沙桶和桶内细沙的总质量太小
【答案】(1)0.75
(2)低 (3)C
(4) (5)B
【解析】
【小问1详解】
由图乙可知,该游标卡尺精度为0.05mm,故遮光片的宽度
【小问2详解】
遮光片1、2通过光电门的挡光时间分别为t和,发现,说明滑块向左做加速运动,即气垫导轨左低右高,所以应将支脚B适当调低。
【小问3详解】
A.实验中应调节气垫导轨左端的定滑轮,使定滑轮和滑块之间的细线与气垫导轨平行,故A正确,不符合题意;
B.悬挂一沙桶后,滑块将做匀加速直线运动,光电门记录遮光片1、2通过时的挡光时间,根据运动学相关规律可以算出滑块加速度大小,故B正确,不符合题意;
C.由于没有测力的工具,所以滑块所受合力即绳拉力需要用沙和沙桶的总重力代替,所以沙桶和桶内细沙的质量应远小于滑块的质量M,故C错误,符合题意。
故选C。
【小问4详解】
根据速度位移关系可得
其中,代入解得
【小问5详解】
由图可知,当沙和沙桶的重力为零时,滑块已经具有加速度,说明气垫导轨不水平,右端高了。
故选B。
14. 某款国产民用无人机已实现全自动作业。质量为1 kg的无人机完成某次任务后开始返航,此时无人机正处于悬停状态,与降落点的水平距离为75 m。返航过程中,无人机在水平方向上沿直线运动:先做加速度大小为a1=1.0 m/s2的匀加速运动,当运动到适当距离处,再以大小为a2=2.0 m/s2的加速度做匀减速运动,无人机恰好悬停在降落点的正上方。重力加速度g=10 m/s2,求:
(1)无人机水平运动的最大速度和总时间;
(2)匀加速时无人机受到空气的作用力大小。
【答案】(1),
(2)
【解析】
【小问1详解】
设总时间为,加速时间为,最大速度为,依题意有
由速度公式得
联立解得,
【小问2详解】
由牛顿第二定律知匀加速时无人机受到空气的作用力
代入数据得
15. 如图所示,从点以的水平速度抛出一质量的小物块(可视为质点),当物块运动至点时,恰好无碰撞的进入半径,圆心角为的粗糙圆弧轨道,与圆心在同一竖直线上,与的高度差。小物块从点进入半径为的光滑小圆周轨道。重力加速度取,求:
(1)小物块到达点的速度大小;
(2)若小物块恰好通过小圆周的最高点,求通过小圆周轨道最高点时的速度大小;
(3)若小物块运动过程中能够到达点且未脱离小圆周轨道,求在粗糙圆弧轨道上运动时,小物块克服阻力所做的功满足的条件。
【答案】(1)
(2)
(3)或
【解析】
【小问1详解】
小物块到达点的过程 ,在竖直方向
解得
小物块到达点时,速度满足
【小问2详解】
若小物块恰好通过小圆周的最高点,根据牛顿第二定律可得
解得
【小问3详解】
小物块不脱离小圆周轨道有两种情况:①能通过最高点,则小物块在小圆周轨道最高点的速度,则小物块从B点到小圆周轨道最高点的过程,根据动能定理
解得
②小物块不超过小圆周轨道与圆心等高处,则根据动能定理可得
解得
同时,物块必须能到达C点,则根据动能定理可得
解得
综上所述,小物块克服阻力所做的功满足的条件或。
16. 一长木板在粗糙水平地面上向右运动,在时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板的右端,此时木板的速度大小为,物块恰好不能滑下木板,物块与木板间动摩擦因数为,木板与地面间动摩擦因数为,物块和木板质量均为1kg,物块可视为质点,取重力加速度,求:
(1)物块刚放到木板上时,物块和木板的加速度大小;
(2)从0时刻到物块静止,物块相对木板的位移大小;
(3)若在物块与木板共速时,对木板施加一水平向右的恒力F,使物块不再相对木板滑动,求F的取值范围。
【答案】(1)物块和木板的加速度大小分别是、
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
对物块,由牛顿第二定律得
对木板,由牛顿第二定律得
代入数据解得
【小问2详解】
经过时间两者共速,共速时的速度
代入数据解得
物块的位移
木板的位移
代入数据解得
共速后,假设物块与木板一起减速,对系统,由牛顿第二定律得
代入数据解得
大于物块减速时具有的最大加速度,所以物块减速慢,物块相对木板向右滑动。
对木板,由牛顿第二定律得
解得
对物块,由牛顿第二定律得
解得
物块减速到零的位移
木板减速到零的位移
物块相对木板的位移大小
代入数据解得
即相对位移大小为,负号表示方向
【小问3详解】
物块加速度的最大值
如果加速度方向向左,由牛顿第二定律得
代入数据解得
如果加速度方向都向右,由牛顿第二定律得
代入数据解得
则拉力的范围是
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