精品解析:辽宁葫芦岛市第一高级中学2026-2027学年高三上学期10月限时训练(一)物理试题
2026-10-14
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内容正文:
市一高中2026-2027学年度上学期10月限时训练(一)
物理试题
考试范围:(高三一轮第一章到第六章)
(考试时间:75分钟 试卷满分:100分)
第Ⅰ卷(选择题 共46分)
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、多选或不选的得0分。
1. 圆柱形弹簧的劲度系数k与弹簧处于原长时的长度L、横截面积S有关,理论与实践都表明,其中Y是一个由材料决定的常数,材料学上称之为杨氏模量。在国际单位制中,杨氏模量Y的单位可表示为( )
A. B. C. N D. N/m
【答案】A
【解析】
【详解】根据
可得
则Y的单位是
故选A。
2. 唐代《耒耜经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力,设牛用大小相等的拉力F通过耕索分别拉两种犁,F与竖直方向的夹角分别为和,,如图所示,忽略耕索质量,耕地过程中,下列说法正确的是( )
A. 耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大
B. 耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大
C. 曲辕犁匀速前进时,耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力
D. 直辕犁加速前进时,耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A.将拉力F正交分解如下图所示
则在x方向可得出
Fx曲 = Fsinα
Fx直 = Fsinβ
在y方向可得出
Fy曲 = Fcosα
Fy直 = Fcosβ
由题知α < β则
sinα < sinβ
cosα > cosβ
则可得到
Fx曲 < Fx直
Fy曲 > Fy直
A错误、B正确;
CD.耕索对犁的拉力与犁对耕索的拉力是一对相互作用力,它们大小相等,方向相反,无论是加速还是匀速,则CD错误。
故选B。
【点睛】
3. 有关中国载人航天工程30年建设发展的风雨征程,下列说法正确的是( )
A. 神舟五号的发射速度小于
B. 在太空授课时,王亚平可以通过单摆测定重力加速度
C. 为完成飞船与空间站的对接任务,神舟八号应先到达天宫一号所在的轨道,再进行点火加速
D. 距地球表面390公里的“天宫”空间站的线速度大于赤道上物体随地球自转的线速度
【答案】D
【解析】
【详解】A.为第一宇宙速度,第一宇宙速度为最小发射速度,最大环绕速度,环绕地球表面做圆周运动的速度,而神舟五号并非环绕地球表面做圆周运动,因此,神舟五号的发射速度一定要大于第一宇宙速度,故A错误;
B.处于太空中的人和物都处于失重状态,因此不能通过单摆测定重力加速度,故B错误;
C.为完成对接任务,神舟八号应在低于天宫一号所在的轨道且落后于天宫一号的情况下进行加速变轨,从而完成与天宫一号的对接,或在高轨道进行减速,变轨后完成与天宫一号的对接,但目前的变轨对接技术都是从低轨道加速,向高轨道变轨从而完成对接,若从同一轨道加速,则神舟八号会变往更高轨道,不能完成对接任务,故C错误;
D.根据万有引力充当向心力,有
可得
可知,环绕半径越大,线速度越小,因此“天宫”空间站的线速度大于地球静止卫星的线速度,而地球赤道上物体的角速度等于地球静止卫星的角速度,但环绕半径小于地球静止卫星的轨道半径,因此,地球赤道上物体随地球一起做圆周运动的线速度小于静止卫星的线速度,由此可知,“天宫”空间站的线速度大于赤道上物体随地球自转的线速度,故D正确。
故选D。
4. 一物块在粗糙水平面上沿直线自由滑行,物块运动的位移为,运动时间为,绘制的图像如图所示,则物块在前6 s内的位移为( )
A. 25 m B. 30 m C. 48 m D. 50 m
【答案】D
【解析】
【详解】根据匀变速直线运动位移时间公式
化解得
解得
所以
物块停止的时间
解得
所以物块在前6 s内的位移等于前5s的位移
故D正确,ABC错误。
故选D。
5. 新疆是我国最大的产棉区,在新疆超出70%棉田都是通过机械自动化采收,自动采棉机将棉花打包成圆柱形棉包,然后平稳将其放下。放下棉包的过程可以简化为如图所示模型,质量为m的棉包放在V形挡板上,两板间夹角为120°固定不变,V形挡板可绕P轴在竖直面内转动,使BP板由水平位置逆时针缓慢转动,忽略V形挡板对棉包的摩擦力,已知重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 棉包对AP板的压力一直减小
B. 棉包始终受到三个力的作用
C. 在AP板转到水平前,BP板与AP板对棉包的作用力的合力不变
D. 当BP板转过60°时,棉包对BP板的作用力大小为mg
【答案】C
【解析】
【详解】A.如下图所示,在BP板由水平位置逆时针缓慢转动过程中,两个挡板对棉包的支持力的合力与重力等大、反向,设BP板转动的角度为θ(0<θ<60°),棉包的重力为mg,在三角形OQD中根据正弦定理有
==
当θ从0增大到60°的过程中,AP板对棉包的支持力F2一直增大,则根据牛顿第三定律,棉包对AP板的压力一直增大,A错误;
B.当BP板或AP板处于水平状态时,棉包受重力和支持力这两个力作用,B错误;
C.在AP板转到水平前,BP板与AP板对棉包的作用力的合力始终与棉包的重力平衡,C正确;
D.当BP板转过60°时,AP处于水平状态,此时棉包对BP板的作用力大小为零,D错误。
故选C。
6. 一质量为的物体,假设在火星“两极”宇航员用弹簧测力计测得其所受的重力为,在火星“赤道”上宇航员用同一弹簧测力计测得其所受的重力为,通过天文观测测得火星的自转角速度为,设引力常量为,将火星看成是质量分布均匀的球体。以下说法正确的是( )
A. 则火星的密度为 B. 则火星半径为
C. 该物体在火星赤道上所受向心力为 D. 该物体在火星赤道上所受向心力为
【答案】A
【解析】
【详解】CD.物体在火星“两极”时,万有引力大小等于重力大小,物体在赤道上所受向心力大小等于万有引力减去重力,即,选项C D错误;
AB.在“两极”有
在“赤道”上有
联立解得
根据密度公式
可得火星的密度为
A正确,B错误。
故选A。
7. 如图甲,某轻弹簧两端系着质量均为的小球A、B。小球A用细线悬挂于天花板上,整个系统处于静止状态。初始时刻将细线烧断。A、B两小球运动的图线如图乙所示,0到时间内A的图线与横轴所围面积大小为,重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. 烧断绳瞬间,球A的加速度瞬时值
B. 时刻,A、B两小球速度之差为
C. 时刻,A、B两小球的速度差最大
D. 时刻,弹簧处于拉伸形变且弹性势能最大
【答案】C
【解析】
【详解】A.剪断细线前,对B受力分析有
对A受力分析有
剪断细线瞬间,细线拉力消失,但弹簧弹力不能突变,仍为,方向对A向下
对A根据牛顿第二定律有
解得,故A错误;
B.时间内A的图线与横轴所围面积大小为,即时刻A的速度
从到,以A、B两球整体为研究对象,取向下为正方向,合外力为,由动量定理有
解得
所以A、B两球速度之差为,不是,故B错误;
C.由图乙可知,两图线的面积差代表两者的速度差,从到时刻两者速度差一直在增大,时刻达到最大,故C正确;
D.时刻A、B两球速度相等,弹簧形变量最大,此时弹簧处于压缩状态,并非拉伸形变,故D错误。
故选C。
8. 以下是我们所研究的有关圆周运动的基本模型,如图所示,下列说法正确的是( )
A. 如图甲,火车转弯小于规定速度行驶时,外轨对轮缘会有挤压作用
B. 如图乙,汽车通过拱桥的最高点时受到的支持力大于重力
C. 如图丙,两个圆锥摆摆线与竖直方向夹角不同,但圆锥高相同,则两圆锥摆的角速度大小相等
D. 如图丁,同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动,则在A、B两位置小球角速度大小不相等
【答案】CD
【解析】
【详解】A.图甲中,火车转弯小于规定速度行驶时,重力和轨道支持力的合力大于所需的向心力,内轨对轮缘会有挤压作用,故A错误;
B.图乙中,汽车通过拱桥的最高点时,加速度方向向下,汽车处于失重状态,汽车受到的支持力小于重力,故B错误;
C.设圆锥高为,根据牛顿第二定律可得
可得
两个圆锥摆摆线与竖直方向夹角不同,但圆锥高相同,则两圆锥摆的角速度大小相等,故C正确;
D.同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动,设圆锥筒的母线与水平方向的夹角为,水平方向根据牛顿第二定律可得
可得
由于同一小球在A、B位置做匀速圆周运动的半径不同,则角速度大小不相等,故D正确。
故选CD。
9. 如图(),物块和木板叠放在实验台上,物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连,细绳水平。t=0时,木板开始受到水平外力F的作用,在t=4s时撤去外力。细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图(b)所示,木板的速度v与时间t的关系如图(c)所示。木板与实验台之间的摩擦可以忽略,重力加速度取。由题给数据可以得出
A. 木板的质量为1kg
B. 2s~4s内,力F的大小为0.4N
C. 0~2s内,力F的大小保持不变
D. 物块与木板之间的动摩擦因数为0.2
【答案】AB
【解析】
【详解】AB.由图(c)可以看出,在2-5s内木板与物块发生相对滑动,此时物块与木板间的摩擦力为滑动摩擦力,结合图(b)可知滑动摩擦力的大小为
设2-4s内木板的加速度为,4-5s内木板的加速度为,结合图像由
可得2-4s内木板的加速度为
同理可得4-5s内木板的加速度为
木板在4-5s内的牛顿第二定律方程为
代入数据解得木板的质量为
木板在2-4s内的牛顿第二定律方程为
解得在2-4s内力F的大小为,故AB正确;
C.结合图(b)、图(c)两图像可判断出0-2s内物块和木板还未发生相对滑动,它们之间的摩擦力为静摩擦力,此过程力F的大小等于细线对物块的拉力f的大小,观察图象可知,这段时间内是变化的,所以F在此过程中是变力,故C错误;
D.根据动摩擦因数的计算公式
可知物块与木板之间的动摩擦因数为
由于不知道物块的质量,所以无法计算它们之间的动摩擦因数,故D错误。
故选AB。
10. 如图,轻质弹簧一端与垂直固定在斜面上的板C相连,另一端与物体A相连。物体A置于光滑固定斜面上,斜面的倾角。A上端连接一轻质细线,细线绕过光滑的定滑轮与物体B相连且始终与斜面平行。开始时托住B,A静止且细线恰好伸直,然后由静止释放B。已知物体A、B的质量均为m,弹簧的劲度系数为k,当地重力加速度为g,B始终未与地面接触。从释放B到B第一次下落至最低点的过程中,下列说法正确的是( )。
A. 刚释放物体B时,物体A受到细线的拉力大小为
B. 物体A到最高点时,A所受合力大小为
C. 物体B下落至最低点时,A和弹簧组成系统的机械能最大
D. 物体A的最大速度为
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.刚释放物体B时,以A、B组成的系统为研究对象,有
解得
对B研究
解得
故物体A受到细线的拉力大小为,故A正确;
BC.对于A、B物体以及弹簧组成的系统,只有弹簧的弹力和重力做功,系统机械能守恒,B减小的机械能转化为A的机械能以及弹簧的弹性势能,故当B下落至最低点时,A和弹簧组成系统的机械能最大,且此时A上升到最高位置,根据对称性可知B产生的加速度大小也为
故对B受力分析,根据牛顿第二定律可知
解得
故AB整体研究,可得
解得
对A研究,A受到弹簧拉力、重力和绳子的拉力,则
故B错误,C正确;
D.手拖住物块B时,物块A静止,设此时弹簧的压缩量为,对物块A根据平衡条件可得
解得
当物体A上升过程中,当A和B整体的加速度为0时速度达到最大值,此时细线对A的拉力大小刚好等于,设此时弹簧的伸长量为,则
解得
所以此时弹簧的弹性势能与初始位置时相同,对A、B和弹簧组成的系统,根据机械能守恒定律得
解得
故D正确。
故选ACD。
第Ⅱ卷(非选择题 共54分)
二、实验题(本题共2小题,11题6分,12题8分,每空2分,共14分。)
11. 某同学在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,采用如图所示装置进行实验。
(1)安装实验器材,用垫木把长木板的右端垫高来平衡摩擦力;
将电火花打点计时器接到交流电源上;
保持小车质量不变,改变槽码个数,多次实验后,该同学根据实验数据作出的图像(为槽码重力)如图所示,发现该图线不通过坐标原点且段明显偏离直线,分析其产生的原因,下列说法正确的是___________(多选)。
A. 不通过坐标原点可能是因为平衡摩擦力不足
B. 不通过坐标原点可能是因为平衡摩擦力过度
C. 图线段弯曲可能是悬挂物总质量不满足远小于小车质量的条件
(2)某次实验中得到如图所示纸带,相邻计数点间的时间间隔为,则小车的加速度大小___________。(用、、、、表示)
(3)某次实验中小车质量为、砝码质量为,根据实验数据作出图像如图丙所示。该同学利用最初的几组数据拟合了一条直线。一条与纵轴平行的直线和这两条图线以及横轴的交点分别为、、。若已知,则此时对应的___________。
【答案】(1)AC (2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
AB.从图中可以看出图线不通过坐标原点,即当F为某一值时,但加速度却为零,是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足导致的,故A正确,B错误;
C.该实验当悬挂重物的质量远小于小车质量时,将悬挂物的总重力近似认为等于小车的牵引力,但随着悬挂重物的质量不断增加,悬挂重物的质量不再满足远小于小车质量时,图像会出现弯曲现象,即小车图线BC段弯曲可能是悬挂物总质量不满足远小于小车质量的条件,故C正确。
故选AC。
【小问2详解】
根据第m段位移与第n段位移之差可得
解得
【小问3详解】
根据牛顿第二定律,图中PN对应小车合力为砝码的重力时的加速度
图中QN对应小车的实际加速度,设此时细线的拉力为,则对小车有
对砝码有
解得
所以
可解得
12. 某实验小组用力传感器和光电门等器材设计实验,探究向心力与线速度的关系。实验装置如图甲所示,半径为R的半圆弧体固定在水平面上,在圆弧的最低点的小凹槽里安装一个力传感器(与圆弧面平滑相接),用来测量小球运动到圆弧最低点时对半圆弧体的压力大小,圆弧最低点的侧面安装光电门,可以记录小球经过圆弧最低点时的挡光时间。已知小球的质量为m,重力加速度的大小为g。
(1)实验前先测量出小球直径为d。将小球在圆弧面上某一位置由静止释放,记录力传感器的示数和小球的挡光时间,则小球经过最低点时小球的线速度大小________(用d、表示)。
(2)改变小球在圆弧上的释放位置,多次实验测得小球的挡光时间t及力传感器的示数F,为了能直观地研究实验规律,作F—________图像(选填“”或“”或“”或“”,如果图像是一条倾斜的直线,图像与纵轴的截距为________,图像的斜率为________(以上两空均用题目给出的物理量的字母表示),则表明向心力与线速度的平方成正比。
【答案】 ①. ②. ③. ④.
【解析】
【详解】(1)[1]小球经过最低点时的速度大小
(2)[2]由向心力公式得
整理得
为了能直观地研究实验规律,作F—
[3][4]如果图像是一条倾斜的直线,国像与纵轴的截距为mg,图像的斜率为。则表明向心力与线速度的平方成正比。
三、计算题(本题共3小题,13题12分,14题12分,15题16分,共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不给分。有数字计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。)
13. 如图所示,用一根长为的细线,一端系一质量为的小球(可视为质点),另一端固定在一光滑锥体顶端,锥面与竖直方向的夹角,小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动,圆锥体固定不动。(取)
(1)若小球对圆锥面恰好没有压力时,求小球的角速度值;
(2)当时细线拉力T的大小。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
当小球对圆锥面恰好没有压力时,设角速度为,则有,
解得
【小问2详解】
当,小球离开锥面,设绳子与竖直方向夹角为,则,
解得
14. 质量不计的直角形支架两直角边长度分别为2L和L,支架两端分别连接质量为2m的小球A和质量为3m的小球B。支架可绕固定轴O在竖直平面内无摩擦转动,如图所示。开始时OA边处于水平位置,现将小球A由静止释放,求:
(1)小球A到达最低点时的速度大小;
(2)小球A到达最低点的过程中,杆对小球A所做的功。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
选取开始时OA边处于水平位置的平面为零势能参考面,A、B和杆组成的系统机械能守恒,有
由于两者角速度相等
联立解得
【小问2详解】
以球A为研究对象,根据动能定理
解得
15. 如图,质量m1= 1kg的木板静止在光滑水平地面上,右侧的竖直墙面固定一劲度系数k = 20N/m的轻弹簧,弹簧处于自然状态。质量m2= 4kg的小物块以水平向右的速度滑上木板左端,两者共速时木板恰好与弹簧接触。木板足够长,物块与木板间的动摩擦因数μ = 0.1,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。弹簧始终处在弹性限度内,弹簧的弹性势能Ep与形变量x的关系为。取重力加速度g = 10m/s2,结果可用根式表示。
(1)求木板刚接触弹簧时速度的大小及木板运动前右端距弹簧左端的距离x1;
(2)求木板与弹簧接触以后,物块与木板之间即将相对滑动时弹簧的压缩量x2及此时木板速度v2的大小;
(3)已知木板向右运动的速度从v2减小到0所用时间为t0。求木板从速度为v2时到之后与物块加速度首次相同时的过程中,系统因摩擦转化的内能U(用t0表示)。
【答案】(1)1m/s;0.125m;(2)0.25m;;(3)
【解析】
【详解】(1)由于地面光滑,则m1、m2组成的系统动量守恒,则有
m2v0= (m1+m2)v1
代入数据有
v1= 1m/s
对m1受力分析有
则木板运动前右端距弹簧左端的距离有
v12= 2a1x1
代入数据解得
x1= 0.125m
(2)木板与弹簧接触以后,对m1、m2组成的系统有
kx = (m1+m2)a共
对m2有
a2= μg = 1m/s2
当a共 = a2时物块与木板之间即将相对滑动,解得此时的弹簧压缩量
x2= 0.25m
对m1、m2组成的系统列动能定理有
代入数据有
(3)木板从速度为v2时到之后与物块加速度首次相同时的过程中,由于木板即m1的加速度大于木块m2的加速度,则当木板与木块的加速度相同时即弹簧形变量为x2时,则说明此时m1的速度大小为v2,共用时2t0,且m2一直受滑动摩擦力作用,则对m2有
-μm2g∙2t0= m2v3-m2v2
解得
则对于m1、m2组成的系统有
U = Wf
联立有
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市一高中2026-2027学年度上学期10月限时训练(一)
物理试题
考试范围:(高三一轮第一章到第六章)
(考试时间:75分钟 试卷满分:100分)
第Ⅰ卷(选择题 共46分)
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、多选或不选的得0分。
1. 圆柱形弹簧的劲度系数k与弹簧处于原长时的长度L、横截面积S有关,理论与实践都表明,其中Y是一个由材料决定的常数,材料学上称之为杨氏模量。在国际单位制中,杨氏模量Y的单位可表示为( )
A. B. C. N D. N/m
2. 唐代《耒耜经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力,设牛用大小相等的拉力F通过耕索分别拉两种犁,F与竖直方向的夹角分别为和,,如图所示,忽略耕索质量,耕地过程中,下列说法正确的是( )
A. 耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大
B. 耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大
C. 曲辕犁匀速前进时,耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力
D. 直辕犁加速前进时,耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力
3. 有关中国载人航天工程30年建设发展的风雨征程,下列说法正确的是( )
A. 神舟五号的发射速度小于
B. 在太空授课时,王亚平可以通过单摆测定重力加速度
C. 为完成飞船与空间站的对接任务,神舟八号应先到达天宫一号所在的轨道,再进行点火加速
D. 距地球表面390公里的“天宫”空间站的线速度大于赤道上物体随地球自转的线速度
4. 一物块在粗糙水平面上沿直线自由滑行,物块运动的位移为,运动时间为,绘制的图像如图所示,则物块在前6 s内的位移为( )
A. 25 m B. 30 m C. 48 m D. 50 m
5. 新疆是我国最大的产棉区,在新疆超出70%棉田都是通过机械自动化采收,自动采棉机将棉花打包成圆柱形棉包,然后平稳将其放下。放下棉包的过程可以简化为如图所示模型,质量为m的棉包放在V形挡板上,两板间夹角为120°固定不变,V形挡板可绕P轴在竖直面内转动,使BP板由水平位置逆时针缓慢转动,忽略V形挡板对棉包的摩擦力,已知重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 棉包对AP板的压力一直减小
B. 棉包始终受到三个力的作用
C. 在AP板转到水平前,BP板与AP板对棉包的作用力的合力不变
D. 当BP板转过60°时,棉包对BP板的作用力大小为mg
6. 一质量为的物体,假设在火星“两极”宇航员用弹簧测力计测得其所受的重力为,在火星“赤道”上宇航员用同一弹簧测力计测得其所受的重力为,通过天文观测测得火星的自转角速度为,设引力常量为,将火星看成是质量分布均匀的球体。以下说法正确的是( )
A. 则火星的密度为 B. 则火星半径为
C. 该物体在火星赤道上所受向心力为 D. 该物体在火星赤道上所受向心力为
7. 如图甲,某轻弹簧两端系着质量均为的小球A、B。小球A用细线悬挂于天花板上,整个系统处于静止状态。初始时刻将细线烧断。A、B两小球运动的图线如图乙所示,0到时间内A的图线与横轴所围面积大小为,重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. 烧断绳瞬间,球A的加速度瞬时值
B. 时刻,A、B两小球速度之差为
C. 时刻,A、B两小球的速度差最大
D. 时刻,弹簧处于拉伸形变且弹性势能最大
8. 以下是我们所研究的有关圆周运动的基本模型,如图所示,下列说法正确的是( )
A. 如图甲,火车转弯小于规定速度行驶时,外轨对轮缘会有挤压作用
B. 如图乙,汽车通过拱桥的最高点时受到的支持力大于重力
C. 如图丙,两个圆锥摆摆线与竖直方向夹角不同,但圆锥高相同,则两圆锥摆的角速度大小相等
D. 如图丁,同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动,则在A、B两位置小球角速度大小不相等
9. 如图(),物块和木板叠放在实验台上,物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连,细绳水平。t=0时,木板开始受到水平外力F的作用,在t=4s时撤去外力。细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图(b)所示,木板的速度v与时间t的关系如图(c)所示。木板与实验台之间的摩擦可以忽略,重力加速度取。由题给数据可以得出
A. 木板的质量为1kg
B. 2s~4s内,力F的大小为0.4N
C. 0~2s内,力F的大小保持不变
D. 物块与木板之间的动摩擦因数为0.2
10. 如图,轻质弹簧一端与垂直固定在斜面上的板C相连,另一端与物体A相连。物体A置于光滑固定斜面上,斜面的倾角。A上端连接一轻质细线,细线绕过光滑的定滑轮与物体B相连且始终与斜面平行。开始时托住B,A静止且细线恰好伸直,然后由静止释放B。已知物体A、B的质量均为m,弹簧的劲度系数为k,当地重力加速度为g,B始终未与地面接触。从释放B到B第一次下落至最低点的过程中,下列说法正确的是( )。
A. 刚释放物体B时,物体A受到细线的拉力大小为
B. 物体A到最高点时,A所受合力大小为
C. 物体B下落至最低点时,A和弹簧组成系统的机械能最大
D. 物体A的最大速度为
第Ⅱ卷(非选择题 共54分)
二、实验题(本题共2小题,11题6分,12题8分,每空2分,共14分。)
11. 某同学在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,采用如图所示装置进行实验。
(1)安装实验器材,用垫木把长木板的右端垫高来平衡摩擦力;
将电火花打点计时器接到交流电源上;
保持小车质量不变,改变槽码个数,多次实验后,该同学根据实验数据作出的图像(为槽码重力)如图所示,发现该图线不通过坐标原点且段明显偏离直线,分析其产生的原因,下列说法正确的是___________(多选)。
A. 不通过坐标原点可能是因为平衡摩擦力不足
B. 不通过坐标原点可能是因为平衡摩擦力过度
C. 图线段弯曲可能是悬挂物总质量不满足远小于小车质量的条件
(2)某次实验中得到如图所示纸带,相邻计数点间的时间间隔为,则小车的加速度大小___________。(用、、、、表示)
(3)某次实验中小车质量为、砝码质量为,根据实验数据作出图像如图丙所示。该同学利用最初的几组数据拟合了一条直线。一条与纵轴平行的直线和这两条图线以及横轴的交点分别为、、。若已知,则此时对应的___________。
12. 某实验小组用力传感器和光电门等器材设计实验,探究向心力与线速度的关系。实验装置如图甲所示,半径为R的半圆弧体固定在水平面上,在圆弧的最低点的小凹槽里安装一个力传感器(与圆弧面平滑相接),用来测量小球运动到圆弧最低点时对半圆弧体的压力大小,圆弧最低点的侧面安装光电门,可以记录小球经过圆弧最低点时的挡光时间。已知小球的质量为m,重力加速度的大小为g。
(1)实验前先测量出小球直径为d。将小球在圆弧面上某一位置由静止释放,记录力传感器的示数和小球的挡光时间,则小球经过最低点时小球的线速度大小________(用d、表示)。
(2)改变小球在圆弧上的释放位置,多次实验测得小球的挡光时间t及力传感器的示数F,为了能直观地研究实验规律,作F—________图像(选填“”或“”或“”或“”,如果图像是一条倾斜的直线,图像与纵轴的截距为________,图像的斜率为________(以上两空均用题目给出的物理量的字母表示),则表明向心力与线速度的平方成正比。
三、计算题(本题共3小题,13题12分,14题12分,15题16分,共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不给分。有数字计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。)
13. 如图所示,用一根长为的细线,一端系一质量为的小球(可视为质点),另一端固定在一光滑锥体顶端,锥面与竖直方向的夹角,小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动,圆锥体固定不动。(取)
(1)若小球对圆锥面恰好没有压力时,求小球的角速度值;
(2)当时细线拉力T的大小。
14. 质量不计的直角形支架两直角边长度分别为2L和L,支架两端分别连接质量为2m的小球A和质量为3m的小球B。支架可绕固定轴O在竖直平面内无摩擦转动,如图所示。开始时OA边处于水平位置,现将小球A由静止释放,求:
(1)小球A到达最低点时的速度大小;
(2)小球A到达最低点的过程中,杆对小球A所做的功。
15. 如图,质量m1= 1kg的木板静止在光滑水平地面上,右侧的竖直墙面固定一劲度系数k = 20N/m的轻弹簧,弹簧处于自然状态。质量m2= 4kg的小物块以水平向右的速度滑上木板左端,两者共速时木板恰好与弹簧接触。木板足够长,物块与木板间的动摩擦因数μ = 0.1,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。弹簧始终处在弹性限度内,弹簧的弹性势能Ep与形变量x的关系为。取重力加速度g = 10m/s2,结果可用根式表示。
(1)求木板刚接触弹簧时速度的大小及木板运动前右端距弹簧左端的距离x1;
(2)求木板与弹簧接触以后,物块与木板之间即将相对滑动时弹簧的压缩量x2及此时木板速度v2的大小;
(3)已知木板向右运动的速度从v2减小到0所用时间为t0。求木板从速度为v2时到之后与物块加速度首次相同时的过程中,系统因摩擦转化的内能U(用t0表示)。
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