精品解析:河北廊坊市固安县2026-2027学年高三上学期10月阶段检测物理试题
2026-10-13
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内容正文:
高三物理
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 无风天气下,直升机在距水平地面一定高度处沿直线水平匀速飞行并投放救援物资(相对直升机静止)。忽略空气阻力。关于物资的运动,下列说法正确的是( )
A. 物资的实际运动轨迹为曲线
B. 物资的合速度大小恒定、方向时刻改变
C. 直升机飞行的速度越大,物资竖直下落的速度越大
D. 增大直升机飞行的速度,物资在空中运动的时间减小
【答案】A
【解析】
【详解】投放前物资随直升机水平匀速运动,投放后忽略空气阻力,物资水平方向不受力,保持与直升机相同的水平初速度做匀速直线运动,竖直方向初速度为0、仅受重力,做自由落体运动,故物资的合运动为平抛运动。
A.平抛运动的加速度(重力加速度)竖直向下,与水平方向的初速度方向不在同一直线,因此实际运动轨迹是曲线,故A正确;
B.物资水平分速度恒定,竖直分速度随下落时间逐渐增大,合速度大小会持续变大,速度方向时刻改变,故B错误;
C.物资竖直下落的速度仅由重力加速度和下落时间决定,和直升机的水平飞行速度无关,故C错误;
D.物资在空中的运动时间由竖直方向的下落高度决定,满足
解得物资在空中运动的时间
和直升机的水平飞行速度无关,增大飞行速度不会改变运动时间,故D错误。
故选A。
2. 在我国东北寒冷的冬季,有些地方用雪橇作为运输工具。一个带有木制滑板的雪橇,连同所载木料,总质量为。已知木制滑板与冰面间的动摩擦因数为,取重力加速度大小。马要在水平的冰道上拉着雪橇匀速前进,对雪橇施加的水平拉力的大小为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】雪橇水平匀速前进时处于平衡状态,水平方向上马的拉力与滑动摩擦力大小相等,满足
故选D。
3. 2026年7月,我国天问二号探测器成功抵达小行星2016HO3附近,开启近距离科学探测与取样任务。探测器绕小行星(视为质量分布均匀的球体)做匀速圆周运动,不计其他天体对探测器的影响,下列说法正确的是( )
A. 探测器轨道半径越大,线速度越大
B. 若探测器贴近小行星表面飞行,运行周期越大,则小行星的密度越大
C. 探测器轨道半径增大时,绕行角速度减小
D. 探测器轨道半径增大时,探测器做匀速圆周运动所需的向心力增大
【答案】C
【解析】
【详解】探测器绕小行星做匀速圆周运动时,万有引力提供向心力,即
A.由公式推导得探测器绕小行星做匀速圆周运动的线速度满足
可知探测器轨道半径越大,线速度越小,故A错误;
C.由公式推导得探测器绕小行星做匀速圆周运动的角速度满足
可知探测器轨道半径增大时,绕行角速度减小,故C正确;
D.万有引力提供向心力,向心力
可知探测器轨道半径增大时,探测器做匀速圆周运动所需的向心力减小,故D错误;
B.若探测器贴近小行星表面飞行,轨道半径等于小行星半径,小行星密度
结合
联立得小行星的密度
故探测器贴近小行星表面飞行,运行周期越大,则小行星的密度越小,故B错误。
故选C。
4. 唐山之光摩天轮是当地标志性游乐设施,摩天轮匀速转动时,座舱可视为在做匀速圆周运动。忽略座舱大小,关于座舱,下列说法正确的是( )
A. 线速度大小与转动周期一定成正比
B. 角速度大小与转动周期一定成反比
C. 转动的向心加速度与半径一定成反比
D. 转动过程中向心力保持恒定不变
【答案】B
【解析】
【详解】A.匀速圆周运动的线速度与周期关系满足
只有半径不变时,线速度大小与转动周期成反比,故A错误;
B.匀速圆周运动的角速度与周期关系满足
可知座舱随摩天轮转动的角速度大小和转动周期成反比,故B正确;
C.向心加速度满足
本题中相同,因此向心加速度和半径成正比,故C错误;
D.向心力是矢量,匀速圆周运动向心力大小不变,但方向一直指向圆心,因此向心力是变化的,故D错误。
故选B。
5. 如图所示,一劲度系数为的轻弹簧竖直放置,下端固定在水平地面上。现将质量为的物块从弹簧正上方、距弹簧上端高度为处由静止释放,物块自由下落后与弹簧接触并将其向下压缩。不计空气阻力,弹簧始终在弹性限度内,弹簧的弹性势能,其中为弹簧的形变量。重力加速度大小为。物块运动到最低点时,弹簧的压缩量为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】物块下落全过程只有重力和弹簧弹力做功,系统的机械能守恒。设物块运动到最低点时,弹簧的压缩量为,规定释放位置的重力势能为0,则有
整理为一元二次方程形式
解得或
取正根(压缩量为正)得弹簧的压缩量为
故选B。
6. 如图所示,质量均为的小球、分别用轻质细线、悬挂于点,小球、用轻质细线连接。给小球施加水平向右的拉力,静止时,细线与竖直方向的夹角为,细线与竖直方向的夹角为,细线刚好水平,已知,,重力加速度大小为,则拉力的大小为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】隔离分析小球的受力如图所示
先对小球受力分析,可知细线的拉力竖直分量等于小球的重力,满足
细线的拉力水平分量等于细线的拉力,满足
联立解得
再对小球受力分析,可知细线的拉力竖直分量等于小球的重力,满足
细线拉力(根据牛顿第三定律)和细线拉力的水平分量之和与拉力大小相等,满足
联立解得
故选C。
7. 金星是太阳系中八大行星之一。已知金星的半径为地球半径的,质量为地球质量的,引力常量为,地球半径为,地球表面的重力加速度大小为,忽略星球自转的影响,下列说法正确的是( )
A. 金星的质量为
B. 金星表面的重力加速度大小为
C. 金星的平均密度为
D. 金星的第一宇宙速度为
【答案】D
【解析】
【详解】A.忽略星球自转时,星球表面物体的重力等于万有引力,即对地球有
可知地球的质量
金星的质量为地球质量的,故有,故A错误;
B.由题意知金星的半径为
忽略星球自转时,星球表面物体的重力等于万有引力,即对金星有
解得,故B错误;
C.金星的平均密度满足
联立
解得,故C错误;
D.近地卫星的环绕速度为第一宇宙速度,金星的第一宇宙速度大小满足
解得
联立
解得金星的第一宇宙速度,故D正确。
故选D。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 赵州桥是河北省石家庄市的标志性古建筑,桥身石拱结构千年稳固。为研究桥梁受力特点,可建立简化模型,如图所示,在桥拱侧面斜向固定一根轻质刚性支柱,支柱向外斜伸、顶端悬空,顶端结点处连接两根绳索,一根绳索竖直向下悬挂静止的配重石块,另一根绳索水平拉紧且另一端固定于桥拱,结点保持静止,结点受到水平绳索的拉力、刚性支柱的作用力、竖直绳索的拉力(大小等于石块所受重力)。下列说法正确的是( )
A. 水平绳索的拉力方向一定沿绳索的收缩方向
B. 刚性支柱的作用力方向一定沿支柱方向向上
C. 与的合力大小等于,方向竖直向上
D. 若水平绳索的拉力缓慢增大,则支柱的作用力一定减小
【答案】AC
【解析】
【详解】A.绳索的拉力属于弹力,绳索只能发生拉伸形变,拉力方向一定沿绳索指向绳索收缩的方向,因此水平绳索的拉力方向沿绳索收缩方向,故A正确;
B.轻质刚性支柱固定在桥拱侧面上,属于固定支座杆,其对结点的作用力方向完全由结点的受力平衡条件决定,不一定沿支柱方向向上;只有两端自由的轻杆(例如铰链连接的杆)弹力才沿杆,故B错误;
C.结点始终静止,处于三力平衡状态,三个力分别是水平拉力、支柱作用力、竖直向下的拉力。根据三力平衡的特点,任意两个力的合力与第三个力等大反向,因此与的合力大小等于,方向竖直向上,故C正确;
D.结点受到的合力为0,由平衡条件可得,支柱的作用力的水平分量始终与等大反向,的竖直分量始终与等大反向,即,
故
若水平绳索的拉力缓慢增大,则支柱的作用力一定缓慢增大,故D错误。
故选AC。
9. 水平平直道路上,甲、乙两车在相邻车道上同向行驶,某时刻甲车车头超前乙车车头,此时两车同时刹车,做匀减速直线运动直至静止。两车刹车过程的图像如图所示,下列说法正确的是( )
A. 甲、乙两车刹车后的加速度大小之比为
B. 乙车的刹车总时间更长
C. 甲车停止时,两车车头相距
D. 整个刹车过程中,两车车头仅相遇一次
【答案】BC
【解析】
【详解】A.根据匀变速直线运动的速度与位移关系
变形得,因此图像的斜率
结合图像可知甲、乙两车的速度和加速度分别为,,,
故甲、乙两车刹车后的加速度大小之比为,故A错误;
B.甲、乙两车匀减速到静止的总时间满足,
可见乙车刹车总时间更长,故B正确;
C.由图可知,甲车匀减速到静止的位移为,此时乙车的位移为
初始时刻甲车车头超前乙车车头,因此甲车停止时,两车车头相距,故C正确;
D.设两车速度相同所需的时间为,则
解得
该段时间内,甲、乙两车的位移分别为,
此时两车车头间距最大,为
之后乙车速度将大于甲车,两车车头间距逐渐缩小,直至甲车停止时,两车车头仍相距,乙车尚未追上甲车;由图可知两车匀减速直线运动直至静止时位移分别为,
故最终乙车无法追上甲车,乙车车头与甲车间距为
两车车头不会相遇,故D错误。
故选BC。
10. 某品牌轻量化新能源汽车整车质量(不含司机)为,车顶搭载有效采光面积为的砷化镓太阳能电池板,汽车动力系统最大输出功率为。已知汽车在水平公路上行驶时所受总阻力为汽车总重力的,太阳辐射总功率,太阳与地球间的距离,太阳光到达地面的能量损耗为,砷化镓太阳能电池板的光电转化效率为,取重力加速度大小。下列说法正确的是( )
A. 一质量为的司机驾车行驶时,汽车匀速行驶的最大速度为
B. 汽车以恒定功率启动的过程中,速度增大,牵引力逐渐减小,做加速度减小的加速运动,直到速度达到最大
C. 汽车匀速行驶时,发动机输出功率与汽车行驶速度成反比
D. 仅依靠车顶太阳能电池板供电,无法使汽车以的最大输出功率持续工作
【答案】BD
【解析】
【详解】A.由题意可知,司机和汽车总质量
在水平公路上行驶时所受总阻力
汽车达到最大速度时牵引力等于阻力,由
解得汽车匀速行驶的最大速度,故A错误;
B.汽车以恒定功率启动时,由可知速度增大则牵引力减小;根据牛顿第二定律
牵引力减小时,汽车的加速度逐渐减小,汽车做加速度减小的加速运动,直到汽车达到最大速度、牵引力等于阻力,汽车的加速度减小为0,故B正确;
C.汽车匀速行驶时牵引力等于阻力,由于汽车所受总阻力为汽车总重力的(恒定不变),故输出功率
即输出功率与速度成正比,故C错误;
D.太阳辐射均匀分布在半径为的球面上,考虑的能量损耗后,入射到电池板的单位面积功率为
太阳能电池板面积为,光电转化效率为,故电池板的最大输出电功率
故仅依靠车顶太阳能电池板供电,无法使汽车以的最大输出功率持续工作,故D正确。
故选BD。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某实验小组探究两个互成角度的力的合成规律,将橡皮条的一端固定,另一端通过小圆环拴接两根细绳套,用两个弹簧测力计通过细绳套互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长至某一结点位置,如图甲所示;记录相关数据后,再用一个弹簧测力计拉橡皮条,使结点拉至同一位置,如图乙所示。
(1)实验中先后两次必须将橡皮条的结点拉至同一点,目的是保证两次拉力的_________相同。
(2)本实验采用的物理研究方法是_________;通过平行四边形作出的合力理论值与弹簧测力计直接测出的合力实际值略有偏差,该误差属于_________(填“系统误差”或“偶然误差”)。
【答案】(1)作用效果
(2) ①. 等效替代法 ②. 系统误差
【解析】
【小问1详解】
两次将结点拉到同一点,是为了让两个分力共同作用对橡皮条产生的形变效果,和单个拉力单独作用的形变效果完全一致,保证两次拉力的作用效果相同。
【小问2详解】
[1]本实验的核心思路是用一个拉力等效替代两个互成角度拉力的共同作用效果,该研究方法为等效替代法。
[2]基于平行四边形定则作出的理论合力,和实际直接测量的合力存在偏差,这类由实验原理本身的近似性、作图方法的固有局限等实验系统因素带来的偏差,属于系统误差。
12. 小明同学用如图丙所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验,重物由静止开始下落,打出一条纸带。
(1)下列操作或者说法正确的是_________。
A. 实验中需要用天平测量出重物的质量
B. 安装器材时,重物应靠近打点计时器
C. 应先释放重物,后接通电源
(2)选取纸带上某两个点,测得这两点间的距离为,对应初、末两点的瞬时速度分别为、,若机械能守恒,则应满足的关系式为____________;实验过程中发现重力势能的减少量总是略大于动能的增加量,造成该误差的原因是_____________(任写一条即可)。
【答案】(1)B (2) ①. ②. 打点计时器与纸带之间存在摩擦力(或空气阻力)
【解析】
【小问1详解】
A.重物的质量在机械能守恒关系中会约去,不需要用天平测量,故A错误;
B.安装器材时使重物靠近打点计时器,可使重物有较长的下落距离,便于在纸带上取得足够多的点,故B正确;
C.应先接通电源,待打点计时器稳定工作后再释放重物,故C错误。
故选B。
【小问2详解】
[1]重物从初态到末态下落高度为,初、末速度分别为和。若机械能守恒,重力势能的减少量等于动能的增加量,所以
约去重物质量,得
[2]纸带与打点计时器之间存在摩擦力(或空气阻力),使一部分重力势能转化为内能,因此重力势能的减少量略大于动能的增加量。
13. 某小组利用频闪照相法探究平抛运动规律,如图甲所示,足够大的方格坐标纸竖直放在平台右侧(未画出),将小球从平台边缘点水平抛出,用频闪相机(闪光频率)拍摄到小球的部分运动轨迹,该轨迹显示在方格坐标纸上,轨迹上的、、、四点如图乙所示。取重力加速度大小。计算结果均保留三位有效数字。
(1)根据图乙,算出方格纸每一小格的边长_________,小球平抛的初速度大小_________;小球经过点时的竖直分速度大小_________。
(2)可算出小球在点的竖直分速度大小_________。
(3)若改变平台的高度,保持小球水平抛出的初速度不变,下列说法正确的是_________。
A. 频闪照片上相邻点的水平间距变大
B. 频闪照片上相邻点的竖直间距差不变
C. 运动总时间不变
D. 落地速度大小不变
【答案】(1) ①. 1.25 ②. 0.250 ③. 1.25
(2)0.250 (3)B
【解析】
【小问1详解】
[1]闪光频率,闪光时间间隔
平抛水平匀速;竖直自由落体,,
竖直方向相邻两点位移差
[2]水平方向相邻两点水平位移,
[3]匀变速运动中,中间时刻瞬时速度等于这段的平均速度,C点竖直分速度等于bd段竖直平均速度
b到d竖直位移,时间,
【小问2详解】
,
【小问3详解】
A.水平间距,,不变,水平间距不变。故A错误;
B.竖直方向相邻相等时间内的位移差,,均不变,故相邻两点位移差不变。故B正确;
C.平台高度改变,下落总高度改变,运动总时间也改变。故C错误;
D.落地竖直速度改变,合落地速度大小改变。故D错误。
故选B。
14. 我国计划在2030年前实现中国人首次登陆月球。若宇航员登陆月球后,将一物体从高处由静止释放,已知月球的半径,月球的质量,引力常量。忽略月球自转影响,计算结果均保留两位有效数字。
(1)求月球表面的重力加速度大小;
(2)求物体下落的时间;
(3)若月球上空有近月卫星绕月球做匀速圆周运动,求近月卫星的环绕速度大小(取)。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
忽略月球自转时,月球表面物体的重力等于月球对物体的万有引力,即
解得
【小问2详解】
物体从高处由静止释放,落地所需时间满足
解得
【小问3详解】
近月卫星的轨道半径近似等于月球半径,根据万有引力提供圆周运动向心力可知
解得
15. 如图所示,倾角的倾斜传送带长度,传送带以的速度顺时针匀速转动。现将包裹无初速度地轻放在传送带底端,包裹视为质点,包裹与传送带间的动摩擦因数,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取重力加速度大小,,。
(1)求包裹刚放在传送带底端时的加速度大小;
(2)求包裹从刚放在传送带上至到达传送带顶端所用的时间;
(3)若传送带初始静止,工作人员给包裹一个沿传送带向下、大小的速度,使包裹从传送带顶端滑下。当包裹下滑时,传送带突然启动,以的速度逆时针匀速转动。求包裹从顶端出发到抵达底端的整个过程所用的时间。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
因传送带顺时针匀速转动,包裹无初速度释放时受到的滑动摩擦力沿传送带向上。由牛顿第二定律得
解得
【小问2详解】
包裹先以匀加速到与传送带共速,匀加速时间
包裹的位移为
由于最大静摩擦力
与传送带共速后,包裹与传送带相对静止,以匀速向上运动,到达传送带顶端还需用时
故包裹从刚放上传送带至到达传送带顶端所用的时间
【小问3详解】
包裹从传送带顶端以滑下,以沿斜面向下为正方向,由牛顿第二定律可知,包裹的加速度满足
解得
当包裹下滑时,速度大小变为
包裹位移
传送带突然启动,以的速度逆时针匀速转动,由于,故包裹受到的滑动摩擦力仍沿传送带斜向上,包裹继续做的减速运动,与传送带共速所需时间满足
包裹位移
此时,包裹距离传送带底端的距离
由于最大静摩擦力
与传送带共速后,包裹与传送带相对静止,以匀速向下运动,到达传送带底端还需用时
包裹从顶端出发到抵达底端的整个过程所用的时间
16. 如图所示,轻质刚性细杆可绕固定光滑转轴在竖直平面内自由转动,杆两端分别固定小球P,Q。小球P的质量,小球Q的质量;P到转轴的距离,Q到转轴的距离。现将细杆置于杆与竖直方向的夹角处由静止释放,杆开始转动,当杆转动到竖直位置瞬间,小球P与杆脱离,脱离时小球P的速度不变,小球P恰好无碰撞地进入同一竖直平面内的光滑圆弧轨道;圆弧轨道的圆心为,A为小球P的进入点,与竖直方向的夹角;B为圆弧轨道的最低点,点为圆弧轨道上和圆心等高的点,为圆弧轨道的最高点。小球P最终没有到达最高点,在沿轨道向上运动的过程中从圆弧轨道上的点(未画出)脱离轨道。取重力加速度大小,,,不计空气阻力,两小球均视为质点。求:
(1)杆转动至竖直位置瞬间,杆对小球Q的作用力大小;
(2)从释放杆到杆转到竖直位置,杆对小球P做的功;
(3)圆弧轨道半径的取值范围(保留根式)。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
释放后,小球下降、小球上升,杆转至竖直位置时,位于转轴正上方,位于正下方。由初、末位置的竖直投影,小球上升的高度为
同理,小球下降的高度为
设杆到竖直位置时的角速度为,两球的速度大小分别为,。两球具有相同的角速度,由线速度与角速度的关系可得,
取两球和轻杆组成的系统,固定光滑转轴不做功,系统机械能守恒,因此
联立速度关系并代入数据,得
两球的速度大小分别为,
设杆对小球的作用力竖直向上,其受力关系如图所示。
取指向转轴、即竖直向上为正方向,由牛顿第二定律得
所以杆的作用力大小为
【小问2详解】
设从释放到杆转至竖直位置,杆对小球做的功为。小球上升,重力做负功,由动能定理得
利用第(1)问的结果,得
【小问3详解】
小球离杆后做平抛运动。无碰撞进入轨道要求点的速度沿圆弧切线,垂直于半径,因此该速度与水平方向的夹角为。下图补出入轨速度、脱轨点及其重力方向,表示与竖直向上方向的夹角。
以水平向右、竖直向下分别为分速度的正方向,水平分速度保持不变,故点的水平分速度为
由切向入轨的方向及,得竖直分速度
根据两个分速度合成,入轨速度满足
轨道下半部分的重力径向分量背离圆心,正在运动的小球必须受到正的支持力才能获得向心加速度;在点,运动中的小球也需要支持力。因此向上运动时的脱轨点位于点与点之间,角度满足
设小球在点的速度大小为,轨道支持力为,脱轨时。取指向圆心为径向正方向,由牛顿第二定律得
由图中的竖直投影,点比圆心低,点比圆心高。从到的过程中,轨道支持力不做功,机械能守恒,故
联立两个方程并利用支持力为零的脱轨条件,得
由的取值范围可知,严格介于0和1之间,于是
代入数据并整理,得
当等于左端值时,小球恰在最高点脱轨;当等于右端值时,小球恰在点速度减为零,随后沿轨道返回,不能在向上运动中脱轨。因此两个端点均不取。
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高三物理
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 无风天气下,直升机在距水平地面一定高度处沿直线水平匀速飞行并投放救援物资(相对直升机静止)。忽略空气阻力。关于物资的运动,下列说法正确的是( )
A. 物资的实际运动轨迹为曲线
B. 物资的合速度大小恒定、方向时刻改变
C. 直升机飞行的速度越大,物资竖直下落的速度越大
D. 增大直升机飞行的速度,物资在空中运动的时间减小
2. 在我国东北寒冷的冬季,有些地方用雪橇作为运输工具。一个带有木制滑板的雪橇,连同所载木料,总质量为。已知木制滑板与冰面间的动摩擦因数为,取重力加速度大小。马要在水平的冰道上拉着雪橇匀速前进,对雪橇施加的水平拉力的大小为( )
A. B. C. D.
3. 2026年7月,我国天问二号探测器成功抵达小行星2016HO3附近,开启近距离科学探测与取样任务。探测器绕小行星(视为质量分布均匀的球体)做匀速圆周运动,不计其他天体对探测器的影响,下列说法正确的是( )
A. 探测器轨道半径越大,线速度越大
B. 若探测器贴近小行星表面飞行,运行周期越大,则小行星的密度越大
C. 探测器轨道半径增大时,绕行角速度减小
D. 探测器轨道半径增大时,探测器做匀速圆周运动所需的向心力增大
4. 唐山之光摩天轮是当地标志性游乐设施,摩天轮匀速转动时,座舱可视为在做匀速圆周运动。忽略座舱大小,关于座舱,下列说法正确的是( )
A. 线速度大小与转动周期一定成正比
B. 角速度大小与转动周期一定成反比
C. 转动的向心加速度与半径一定成反比
D. 转动过程中向心力保持恒定不变
5. 如图所示,一劲度系数为的轻弹簧竖直放置,下端固定在水平地面上。现将质量为的物块从弹簧正上方、距弹簧上端高度为处由静止释放,物块自由下落后与弹簧接触并将其向下压缩。不计空气阻力,弹簧始终在弹性限度内,弹簧的弹性势能,其中为弹簧的形变量。重力加速度大小为。物块运动到最低点时,弹簧的压缩量为( )
A. B. C. D.
6. 如图所示,质量均为的小球、分别用轻质细线、悬挂于点,小球、用轻质细线连接。给小球施加水平向右的拉力,静止时,细线与竖直方向的夹角为,细线与竖直方向的夹角为,细线刚好水平,已知,,重力加速度大小为,则拉力的大小为( )
A. B. C. D.
7. 金星是太阳系中八大行星之一。已知金星的半径为地球半径的,质量为地球质量的,引力常量为,地球半径为,地球表面的重力加速度大小为,忽略星球自转的影响,下列说法正确的是( )
A. 金星的质量为
B. 金星表面的重力加速度大小为
C. 金星的平均密度为
D. 金星的第一宇宙速度为
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 赵州桥是河北省石家庄市的标志性古建筑,桥身石拱结构千年稳固。为研究桥梁受力特点,可建立简化模型,如图所示,在桥拱侧面斜向固定一根轻质刚性支柱,支柱向外斜伸、顶端悬空,顶端结点处连接两根绳索,一根绳索竖直向下悬挂静止的配重石块,另一根绳索水平拉紧且另一端固定于桥拱,结点保持静止,结点受到水平绳索的拉力、刚性支柱的作用力、竖直绳索的拉力(大小等于石块所受重力)。下列说法正确的是( )
A. 水平绳索的拉力方向一定沿绳索的收缩方向
B. 刚性支柱的作用力方向一定沿支柱方向向上
C. 与的合力大小等于,方向竖直向上
D. 若水平绳索的拉力缓慢增大,则支柱的作用力一定减小
9. 水平平直道路上,甲、乙两车在相邻车道上同向行驶,某时刻甲车车头超前乙车车头,此时两车同时刹车,做匀减速直线运动直至静止。两车刹车过程的图像如图所示,下列说法正确的是( )
A. 甲、乙两车刹车后的加速度大小之比为
B. 乙车的刹车总时间更长
C. 甲车停止时,两车车头相距
D. 整个刹车过程中,两车车头仅相遇一次
10. 某品牌轻量化新能源汽车整车质量(不含司机)为,车顶搭载有效采光面积为的砷化镓太阳能电池板,汽车动力系统最大输出功率为。已知汽车在水平公路上行驶时所受总阻力为汽车总重力的,太阳辐射总功率,太阳与地球间的距离,太阳光到达地面的能量损耗为,砷化镓太阳能电池板的光电转化效率为,取重力加速度大小。下列说法正确的是( )
A. 一质量为的司机驾车行驶时,汽车匀速行驶的最大速度为
B. 汽车以恒定功率启动的过程中,速度增大,牵引力逐渐减小,做加速度减小的加速运动,直到速度达到最大
C. 汽车匀速行驶时,发动机输出功率与汽车行驶速度成反比
D. 仅依靠车顶太阳能电池板供电,无法使汽车以的最大输出功率持续工作
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某实验小组探究两个互成角度的力的合成规律,将橡皮条的一端固定,另一端通过小圆环拴接两根细绳套,用两个弹簧测力计通过细绳套互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长至某一结点位置,如图甲所示;记录相关数据后,再用一个弹簧测力计拉橡皮条,使结点拉至同一位置,如图乙所示。
(1)实验中先后两次必须将橡皮条的结点拉至同一点,目的是保证两次拉力的_________相同。
(2)本实验采用的物理研究方法是_________;通过平行四边形作出的合力理论值与弹簧测力计直接测出的合力实际值略有偏差,该误差属于_________(填“系统误差”或“偶然误差”)。
12. 小明同学用如图丙所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验,重物由静止开始下落,打出一条纸带。
(1)下列操作或者说法正确的是_________。
A. 实验中需要用天平测量出重物的质量
B. 安装器材时,重物应靠近打点计时器
C. 应先释放重物,后接通电源
(2)选取纸带上某两个点,测得这两点间的距离为,对应初、末两点的瞬时速度分别为、,若机械能守恒,则应满足的关系式为____________;实验过程中发现重力势能的减少量总是略大于动能的增加量,造成该误差的原因是_____________(任写一条即可)。
13. 某小组利用频闪照相法探究平抛运动规律,如图甲所示,足够大的方格坐标纸竖直放在平台右侧(未画出),将小球从平台边缘点水平抛出,用频闪相机(闪光频率)拍摄到小球的部分运动轨迹,该轨迹显示在方格坐标纸上,轨迹上的、、、四点如图乙所示。取重力加速度大小。计算结果均保留三位有效数字。
(1)根据图乙,算出方格纸每一小格的边长_________,小球平抛的初速度大小_________;小球经过点时的竖直分速度大小_________。
(2)可算出小球在点的竖直分速度大小_________。
(3)若改变平台的高度,保持小球水平抛出的初速度不变,下列说法正确的是_________。
A. 频闪照片上相邻点的水平间距变大
B. 频闪照片上相邻点的竖直间距差不变
C. 运动总时间不变
D. 落地速度大小不变
14. 我国计划在2030年前实现中国人首次登陆月球。若宇航员登陆月球后,将一物体从高处由静止释放,已知月球的半径,月球的质量,引力常量。忽略月球自转影响,计算结果均保留两位有效数字。
(1)求月球表面的重力加速度大小;
(2)求物体下落的时间;
(3)若月球上空有近月卫星绕月球做匀速圆周运动,求近月卫星的环绕速度大小(取)。
15. 如图所示,倾角的倾斜传送带长度,传送带以的速度顺时针匀速转动。现将包裹无初速度地轻放在传送带底端,包裹视为质点,包裹与传送带间的动摩擦因数,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取重力加速度大小,,。
(1)求包裹刚放在传送带底端时的加速度大小;
(2)求包裹从刚放在传送带上至到达传送带顶端所用的时间;
(3)若传送带初始静止,工作人员给包裹一个沿传送带向下、大小的速度,使包裹从传送带顶端滑下。当包裹下滑时,传送带突然启动,以的速度逆时针匀速转动。求包裹从顶端出发到抵达底端的整个过程所用的时间。
16. 如图所示,轻质刚性细杆可绕固定光滑转轴在竖直平面内自由转动,杆两端分别固定小球P,Q。小球P的质量,小球Q的质量;P到转轴的距离,Q到转轴的距离。现将细杆置于杆与竖直方向的夹角处由静止释放,杆开始转动,当杆转动到竖直位置瞬间,小球P与杆脱离,脱离时小球P的速度不变,小球P恰好无碰撞地进入同一竖直平面内的光滑圆弧轨道;圆弧轨道的圆心为,A为小球P的进入点,与竖直方向的夹角;B为圆弧轨道的最低点,点为圆弧轨道上和圆心等高的点,为圆弧轨道的最高点。小球P最终没有到达最高点,在沿轨道向上运动的过程中从圆弧轨道上的点(未画出)脱离轨道。取重力加速度大小,,,不计空气阻力,两小球均视为质点。求:
(1)杆转动至竖直位置瞬间,杆对小球Q的作用力大小;
(2)从释放杆到杆转到竖直位置,杆对小球P做的功;
(3)圆弧轨道半径的取值范围(保留根式)。
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