内容正文:
江西省宜春市宜春中学2024年高一物理下学
期期末统考试题
一、单选题(本题共7小题,每题4分,共28分)
1. 甲乙两辆汽车在平直的公路上沿同一方向做直线运动,t=0时刻甲车在乙车前方9m处.在描述两车运动的v-t图像中(如图),直线a、b分别描述了甲乙两车在0~20s时间内的运动情况.关于两车之间的位置关系,下列说法正确的是( )
A. 在0~10s内两车逐渐靠近
B. 在0~20s内两车相遇两次
C. 在5~15s内甲车发生的位移大于乙车发生的位移
D. 在t=10s时两车间距最小
2. 以下四组共点力分别作用在物体上,能使物体平衡的一组是( )
A. 2N、4N、7N B. 6N、22N 、15N C. 5N、10N、13N D. 10N、12N、30N
3. 描述一个物体的运动时,关于运动与参考系,以下说法正确的是( )
A. 诗句“满眼波光多闪灼,看山恰似走来迎,仔细看山山不动,是船行”中,“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别是山和船
B. 诗人陈与义写到:“飞花两岸照船红,百里榆堤半日风,卧看满天云不动,不知云与我俱东.”在这首诗当中,“云与我俱东”是以两岸的红花为参考系的
C. “坐地日行八万里,巡天遥看一千河.”这一句诗表明坐在地上的人是绝对静止的
D. 在夜晚,发现“月亮在白莲花般的云朵里穿行”,这时选定的参考系是月亮
4. 关于物理量和物理量的单位,下列说法中正确的是
A. 在力学范围内,国际单位制规定长度、质量、力为三个基本物理量
B. 后人为了纪念牛顿,把“牛顿”作为力学中的基本单位
C. 1m/s2和1 N/kg是等价的
D. “秒”“克”“米”都属于国际单位制中的力学基本单位
5. 将静止在地面的货物竖直吊起至最高点的过程中,货物的v(速度)-t(时间)图像如图所示。由图可知( )
A. 货物在前3s内的加速度小于最后2s内的加速度
B. 货物在前3s内的平均速度小于最后2s内的平均速度
C. 在第3s末至第5s末的过程中,货物保持静止
D. 最后2s内货物只受重力作用
6. 把物体以初速度水平抛出,不计空气阻力,当抛出后竖直位移和水平位移相等时,物体运动的时间是(重力加速度为g)( )
A. B. C. D.
7. 如图所示,质量分别为1kg和2kg的物体A、B放在光滑水平面上并用轻质弹簧相连,现用大小为30N的水平恒力F作用在A上,使A、B向左一起做匀加速直线运动,运动过程中A、B相对静止。现将恒力撤去的瞬间,A、B的加速度大小分别是
A. 30m/s2,10m/s2 B. 0, 10m/s2 C. 30m/s2,0 D. 20m/s2,10m/s2
二、多选题(本题共3小题,每题4分,共12分)
8. 如图所示,劲度系数为k的轻弹簧竖直放置,下端固定在水平地面上.一质量为m的小球,从离弹簧上端高h处自由下落,接触弹簧后继续向下运动.小球从开始下落到小球第一次运动到最低点的过程中,下列关于小球的速度v、加速度a随时间t变化的图象中符合实际情况的是( )
A. B. C. D.
9. 如图所示,A、B两小球的质量相等,弹簧的质量不计,倾角为θ的斜面光滑,系统静止时,弹簧与细线均平行于斜面,在细线被烧断的瞬间,已知重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. B球的受力情况未变,瞬时加速度为零
B. 两个小球的瞬时加速度均沿斜面向下,大小均为gsinθ
C. A球的瞬时加速度沿斜面向下,大小为2gsinθ
D. 弹簧有收缩的趋势,B球的瞬时加速度向上,A球的瞬时加速度向下,A、B两球瞬时加速度都不为零
10. 关于物体的平抛运动,下列说法正确的是( )
A. 由于物体受力的大小和方向不变,因此平抛运动是匀变速运动;
B. 由于物体速度的方向不断变化,因此平抛运动不是匀变速运动;
C. 物体的运动时间只由抛出时的初速度决定,与高度无关;
D. 平抛运动的水平距离由抛出点的高度和初速度共同决定.
三、填空题(本题共5小题,每题2分,共10分)
11. 某同学利用如图(a)所示的实验装置,探究物块在水平桌面上的运动规律.物块在重物的牵引下开始运动,重物落地后,物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑轮处),从纸带上便于测量的点开始,每5个点取1个计数点,相邻计数点间的距离如图(b)所示,打点计时器电源的频率为50 Hz.
(1)通过分析纸带数据,可判断物块开始减速的时刻位于________
A.计数点5和6之间某时刻
B.计数点6和7之间某时刻
C.计数点7和8之间某时刻
(2)计数点6对应的速度大小为________m/s.(保留三位有效数字)
12. 某实验小组利用图甲所示装置“探究加速度与物体受力的关系”,已知小车的质量为M,砝码及砝码盘的总质量为m,打点计时器所接的交流电的频率为50Hz。
(1)实验中m__________(填“需要”或“不需要”)满足远小于M。
(2)实验中,将长木板左端垫高,其目的是__________。
(3)若实验中打出的一条纸带如图乙所示,点1、2、3、4为相邻的计数点,且相邻两计数点间还有四个计时点未画出,则小车的加速度大小为__________(结果保留一位有效数字)。
(4)根据本实验得到的数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图像,下图中可能与本实验相符合的是__________。
A. B. C.
13. 在做完“验证力的平行四边形定则”实验后,某同学将其实验操作过程进行了回顾,并在笔记本上记下如下几条体会,其中正确的是_________和_________。(填序号字母)
A.用弹簧测力计拉橡皮条时,必须使弹簧测力计的弹簧与木板平面平行
B.用两只弹簧测力计拉橡皮条时,必须使两细绳套间的夹角为
C.用两只弹簧测力计拉时合力的图示F和用一只弹簧测力计拉时拉力的图示F'虽不完全重合,但在误差允许范围内仍可以说明“力的平行四边形定则”成立
D.若用两只弹簧测力计拉时,拉力F1、F2方向不变,大小各增加1N,则合力F的方向不变,大小必增加1N
14. 某同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则:在竖直木板上固定白纸,三根细线打一个结点 O,其中两根绕过定滑轮 A 和 B,三根细线挂上钩码,每个钩码的重量相等,当系统达 到平衡时,根据钩码个数可知三根细线的拉力 TOA、TOB、TOC,回答下列问题:
(1)改变钩码个数,实验能完成的是_________.
A.钩码的个数 N1=N2=1,N3=2
B.钩码的个数 N1=N3=3,N2=5
C.钩码的个数 N1=N2=N3=4
D.钩码的个数 N1=3,N2=4,N3=5
(2)在实验过程中,下面步骤正确且必要的是_________
A.量出 OA、OB、OC 三段细线的长度
B.用量角器量出三段细线之间的夹角
C.结点 O 的位置不能变
D.标记结点 O 的位置,并记录 OA、OB、OC 三段细线的方向
(3)在作图时,你认为_________图是正确的(填“甲”或“乙”)
15. 用如图所示装置探究加速度与力、质量的关系。将小车置于水平木板上,通过滑轮与槽码相连。小车可以在槽码的牵引下运动
(1)为达到实验目的,下列说法正确的是( )
A. 用天平测物体的质量
B. 探究的是槽码的加速度与力、质量的关系
C. 同时研究某个物理量和另外两个物理量的关系,可采用控制变量的方法
(2)为了测出物体运动的加速度的值,同学们还提出了以下三种方案,其中可行的是_____.
A. 小车做初速度为0匀加速直线运动,用刻度尺测量其移动的位移,用秒表测出发生这段位移所用的时间t,由计算出加速度
B. 将打点计时器的纸带连在小车上,通过纸带上打出的点来测量加速度
C. 让两辆相同的小车同时做初速度为0且加速度不同的匀加速直线运动,并同时停下,那么它们的位移之比就等于加速度之比,测量加速度就转换为测量位移了
(3)在此实验中,通过测力计用手直接给小车施加一个恒力是否可行?并分析原因______.
四、解答题(本题共5小题,每题10分,共50分)
16. M99是我国生产的性能先进、精度高、射程远的重型狙击步枪.M99 的枪管长度为1.48m.射击时,在火药的推力下,子弹在枪管中由静止开始匀加速运动;射出枪口时,子弹的速度为 800m/ s.已知子弹的质量为 50g,求:
(1)子弹在枪管中加速度a的大小;
(2)子弹在枪管中受到的合力的大小.(结果都保留两位有效数字)
17. 如图所示,光滑的水平面上有一质量M=0.2kg的长木板,另一质量m=0.1kg的小滑块以v0 =2.4m/s的水平初速度从长木板的左端滑上长木板(此时开始计时).已知小滑块与长木板间的动摩擦因数μ =0.4,重力加速度g =10m/s2.
(1)若长木板长L=0.7m且固定在水平面上,求小滑块从长木板上滑离时的速度大小;
(2)若长木板足够长且不固定,则经过多长时间小滑块与长木板的速度相等?求此时间内小滑块运动的位移大小?
18. 将一劲度系数k=100N/m的轻质橡皮筋的上端固定在天花板上O点,在其下端A点用细线悬挂重为8N的木块.在A点施加一水平向右的拉力F,使橡皮筋与竖直方向成37°,并保持静止.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)所加外力F的大小;
(2)此时橡皮筋的伸长量x.
19. 物体A的质量M=1kg,静止在光滑水平面上,平板车B的质量为、长,某时刻A以向右的初速度滑上木板B的上表面,在A滑上B的同时,给B施加一个水平向右的拉力忽略物体A的大小,已知A与B之间的动摩擦因数,取重力加速度,试求:
(1)若,物体A在小车B上相对小车B滑行的时间和最大距离;
(2)如果要使A不至于从B上滑落,拉力F的大小应满足的条件。
20. 如图所示,一个质量为m的物体静止在水平地面上,证明物体对地面的压力与物体所受的重力大小相等,方向相同。
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江西省宜春市宜春中学2024年高一物理下学
期期末统考试题
一、单选题(本题共7小题,每题4分,共28分)
1. 甲乙两辆汽车在平直的公路上沿同一方向做直线运动,t=0时刻甲车在乙车前方9m处.在描述两车运动的v-t图像中(如图),直线a、b分别描述了甲乙两车在0~20s时间内的运动情况.关于两车之间的位置关系,下列说法正确的是( )
A. 在0~10s内两车逐渐靠近
B. 在0~20s内两车相遇两次
C. 在5~15s内甲车发生的位移大于乙车发生的位移
D. 在t=10s时两车间距最小
【答案】B
【解析】
【分析】根据两车的速度大小分析它们之间的位置关系.根据图象的“面积”分析两车何时相遇和位移关系.
【详解】A、B、D、前10s内乙比甲多行的位移为,故在10s前乙已经追上甲车并超过,而10s前后两车可以通过相等的位移,则20s前甲车可再次追上乙车,即两车相遇两次,两车的距离最小为零在10s前;0~10s内两车先靠近后远离;故B正确,A,D错误.
C、在5~15秒内两车图线的“面积”相等,则通过的位移相等;故C错误.
故选B.
【点睛】本题根据速度图象分析两车的运动情况,抓住“面积”等于位移大小,确定两车的位置关系,本题需要注意开始时甲车在乙车前方9m.
2. 以下四组共点力分别作用在物体上,能使物体平衡的一组是( )
A. 2N、4N、7N B. 6N、22N 、15N C. 5N、10N、13N D. 10N、12N、30N
【答案】C
【解析】
【详解】A.2N和4N的合力范围为[2N,6N],7N不在两个力的合力范围之内,则三个力的合力不能为零,不能使物体处于平衡状态。故A错误。
B.6N、22N的合力范围为[16N,28N],15N不在两个力的合力范围之内,则三个力的合力不可能为零,不能处于平衡状态。故B错误。
C.5N、10N的合力范围为[5N,15N],13N在两个力的合力范围之内,则三个力的合力可能为零,能处于平衡状态。故C正确。
D.10N、12N的合力范围为[2N,22N],30N不在两个力的合力范围之内,则三个力的合力不能为零,不能使物体处于平衡状态。故D错误。
故选C。
3. 描述一个物体的运动时,关于运动与参考系,以下说法正确的是( )
A. 诗句“满眼波光多闪灼,看山恰似走来迎,仔细看山山不动,是船行”中,“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别是山和船
B. 诗人陈与义写到:“飞花两岸照船红,百里榆堤半日风,卧看满天云不动,不知云与我俱东.”在这首诗当中,“云与我俱东”是以两岸的红花为参考系的
C. “坐地日行八万里,巡天遥看一千河.”这一句诗表明坐在地上的人是绝对静止的
D. 在夜晚,发现“月亮在白莲花般的云朵里穿行”,这时选定的参考系是月亮
【答案】B
【解析】
【分析】一个物体相对于参考系的位置变化,叫做机械运动,参考系的选择是任意的,可以是相对地面不动的物体,也可以是相对地面运动的物体.
【详解】A、“看山恰似走来迎”,山好像迎面而来,是以船为参考系;“是船行”,是以山为参考系,A 错误;
B、“云与我俱东”,是以两岸或两岸的红花为参考系,B正确;
C、没有绝对静止的物体,静止是相对的,运动是绝对的,C错误;
D、在夜晚,发现“月亮在白莲花般的云朵里穿行”,这时选定的参考系是云朵为参考系,D错误.
故B正确.
【点睛】只有掌握了参考系的概念我们才能顺利解决此类题目,所以我们要加强基本概念的理解和掌握.
4. 关于物理量和物理量的单位,下列说法中正确的是
A. 在力学范围内,国际单位制规定长度、质量、力为三个基本物理量
B. 后人为了纪念牛顿,把“牛顿”作为力学中的基本单位
C. 1m/s2和1 N/kg是等价的
D. “秒”“克”“米”都属于国际单位制中的力学基本单位
【答案】C
【解析】
【详解】A.在力学范围内,国际单位制规定长度、质量、时间为三个基本物理量,选项A错误;
B.后人为了纪念牛顿,把“牛顿”作为力学中的导出单位,选项B错误;
C.根据牛顿第二定律a=F/m可知,1m/s2和1 N/kg是等价的,选项C正确;
D.“秒”“千克”“米”都属于国际单位制中的力学基本单位,“克”不是,选项D错误;
故选C.
5. 将静止在地面的货物竖直吊起至最高点的过程中,货物的v(速度)-t(时间)图像如图所示。由图可知( )
A. 货物在前3s内的加速度小于最后2s内的加速度
B. 货物在前3s内的平均速度小于最后2s内的平均速度
C. 在第3s末至第5s末的过程中,货物保持静止
D. 最后2s内货物只受重力作用
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据v-t图象的斜率表示加速度,斜率绝对值越大,加速度越大,知货物在前3s内的加速度小于最后2s内的加速度,故A正确;
B.根据v-t图象,可知货物在前3s内做匀加速直线运动,最后2s内做匀减速直线运动,根据匀变速直线运动的平均速度公式
分析知这两段时间内货物的平均速度相等,都是3m/s,故B错误;
C.根据v-t图象,可知在第3s末至第5s末的过程中,货物做匀速直线运动,故C错误;
D.根据v-t图象的斜率表示加速度,可知,最后2s内货物的加速度大小为3m/s2,小于g,所以货物除受重力外,还受其他力,故D错误。
故选A。
6. 把物体以初速度水平抛出,不计空气阻力,当抛出后竖直位移和水平位移相等时,物体运动的时间是(重力加速度为g)( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】物体做平抛运动,水平方向上做匀速直线运动,竖直方向上做自由落体运动,据题有:
v0t=gt2
解得
故选B.
7. 如图所示,质量分别为1kg和2kg的物体A、B放在光滑水平面上并用轻质弹簧相连,现用大小为30N的水平恒力F作用在A上,使A、B向左一起做匀加速直线运动,运动过程中A、B相对静止。现将恒力撤去的瞬间,A、B的加速度大小分别是
A. 30m/s2,10m/s2 B. 0, 10m/s2 C. 30m/s2,0 D. 20m/s2,10m/s2
【答案】D
【解析】
【详解】恒力撤去前,对AB两物体由牛顿第二定律有
此时弹簧弹力为
恒力撤去瞬间弹簧弹力不变,则有
故选D。
二、多选题(本题共3小题,每题4分,共12分)
8. 如图所示,劲度系数为k的轻弹簧竖直放置,下端固定在水平地面上.一质量为m的小球,从离弹簧上端高h处自由下落,接触弹簧后继续向下运动.小球从开始下落到小球第一次运动到最低点的过程中,下列关于小球的速度v、加速度a随时间t变化的图象中符合实际情况的是( )
A. B. C. D.
【答案】AD
【解析】
【详解】在小球下落的开始阶段,小球做自由落体运动,加速度为g;接触弹簧后,开始时重力大于弹力,加速度方向向下,随着小球的不断下降,弹力逐渐变大,故小球做加速度减小的加速运动,某时刻加速度可减小到零,此时速度最大;小球继续下落时,弹力大于重力,加速度方向变为向上,且加速度逐渐变大,直到速度减小到零,到达最低点,由对称知识可知,到达最低点的加速度大于g,故AD正确,BC错误。
故选AD。
9. 如图所示,A、B两小球的质量相等,弹簧的质量不计,倾角为θ的斜面光滑,系统静止时,弹簧与细线均平行于斜面,在细线被烧断的瞬间,已知重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. B球的受力情况未变,瞬时加速度为零
B. 两个小球的瞬时加速度均沿斜面向下,大小均为gsinθ
C. A球的瞬时加速度沿斜面向下,大小为2gsinθ
D. 弹簧有收缩的趋势,B球的瞬时加速度向上,A球的瞬时加速度向下,A、B两球瞬时加速度都不为零
【答案】AC
【解析】
【详解】细线被烧断的瞬间,细线的拉力立即减为零,但弹簧的弹力不会瞬间发生改变;系统静止时,根据平衡条件可知:对B球
对A球
细线被烧断的瞬间,细线的拉力立即减为零,但弹簧的弹力不发生改变,则B球受力情况未变,瞬时加速度为零;
对A球根据牛顿第二定律得加速度大小为
方向沿斜面向下。
故选AC。
10. 关于物体的平抛运动,下列说法正确的是( )
A. 由于物体受力的大小和方向不变,因此平抛运动是匀变速运动;
B. 由于物体速度的方向不断变化,因此平抛运动不是匀变速运动;
C. 物体的运动时间只由抛出时的初速度决定,与高度无关;
D. 平抛运动的水平距离由抛出点的高度和初速度共同决定.
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】AB.平抛运动所受的合力大小和方向不变,则加速度不变,可知平抛运动是匀变速曲线运动,故A正确,B错误;
C.根据
t=
知,平抛运动的时间由高度决定,与初速度无关,故C错误.
D.根据
知,平抛运动的水平距离由高度和初速度共同决定,故D正确。
故选AD。
三、填空题(本题共5小题,每题2分,共10分)
11. 某同学利用如图(a)所示的实验装置,探究物块在水平桌面上的运动规律.物块在重物的牵引下开始运动,重物落地后,物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑轮处),从纸带上便于测量的点开始,每5个点取1个计数点,相邻计数点间的距离如图(b)所示,打点计时器电源的频率为50 Hz.
(1)通过分析纸带数据,可判断物块开始减速的时刻位于________
A.计数点5和6之间某时刻
B.计数点6和7之间某时刻
C.计数点7和8之间某时刻
(2)计数点6对应的速度大小为________m/s.(保留三位有效数字)
【答案】 ①. B ②. 1.16
【解析】
【详解】(1)[1]从纸带上的数据分析得知:在点计数点6之前,两点之间的位移逐渐增大,是加速运动,在计数点7之后,两点之间的位移逐渐减小,是减速运动,所以物块在相邻计数点6和7之间某时刻开始减速;故B正确。
(2)[2]根据平均速度等于中间时刻的速度,则有:
。
12. 某实验小组利用图甲所示装置“探究加速度与物体受力的关系”,已知小车的质量为M,砝码及砝码盘的总质量为m,打点计时器所接的交流电的频率为50Hz。
(1)实验中m__________(填“需要”或“不需要”)满足远小于M。
(2)实验中,将长木板左端垫高,其目的是__________。
(3)若实验中打出的一条纸带如图乙所示,点1、2、3、4为相邻的计数点,且相邻两计数点间还有四个计时点未画出,则小车的加速度大小为__________(结果保留一位有效数字)。
(4)根据本实验得到的数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图像,下图中可能与本实验相符合的是__________。
A. B. C.
【答案】 ①. 不需要 ②. 平衡摩擦力 ③. 6 ④. A
【解析】
【详解】(1)[1]弹簧测力计可以测出绳子拉力,不需要。
(2)[2]将长木板左端垫高的目的是平衡摩擦力,即小车自身重力沿斜面向下的分力和滑动摩擦力等大反向,这样在实验过程中绳子的拉力就可以作为小车受到的合外力。
(3)[3]根据逐差法求解加速度
小车的加速度大小为。
(4)[4]根据牛顿第二定律变形
小车质量不变,可知图像是过原点的直线,A正确,BC错误。
故选A。
13. 在做完“验证力的平行四边形定则”实验后,某同学将其实验操作过程进行了回顾,并在笔记本上记下如下几条体会,其中正确的是_________和_________。(填序号字母)
A.用弹簧测力计拉橡皮条时,必须使弹簧测力计的弹簧与木板平面平行
B.用两只弹簧测力计拉橡皮条时,必须使两细绳套间的夹角为
C.用两只弹簧测力计拉时合力的图示F和用一只弹簧测力计拉时拉力的图示F'虽不完全重合,但在误差允许范围内仍可以说明“力的平行四边形定则”成立
D.若用两只弹簧测力计拉时,拉力F1、F2方向不变,大小各增加1N,则合力F的方向不变,大小必增加1N
【答案】 ①. A ②. C
【解析】
【详解】[1][2]A.保证拉力的方向为在纸面上画出的方向,弹簧秤一定要与木板平行,故A正确;
B.用两只弹簧秤拉橡皮条时,之间的夹角不一定要等于,故B错误;
C.由于实验总存在误差,用两只弹簧秤拉时合力的图示F与用一只弹簧秤拉时图示不完全重合,只要在误差允许范围内,就可以说明“力的平行四边形定则”成立,故C正确;
D.若F1、F2方向不变,而大小各增加1N,根据平行四边形定则知,合力的方向可能改变,大于不一定增加1N,故D错误。
故选AC。
14. 某同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则:在竖直木板上固定白纸,三根细线打一个结点 O,其中两根绕过定滑轮 A 和 B,三根细线挂上钩码,每个钩码的重量相等,当系统达 到平衡时,根据钩码个数可知三根细线的拉力 TOA、TOB、TOC,回答下列问题:
(1)改变钩码个数,实验能完成的是_________.
A.钩码的个数 N1=N2=1,N3=2
B.钩码的个数 N1=N3=3,N2=5
C.钩码的个数 N1=N2=N3=4
D.钩码的个数 N1=3,N2=4,N3=5
(2)在实验过程中,下面步骤正确且必要的是_________
A.量出 OA、OB、OC 三段细线的长度
B.用量角器量出三段细线之间的夹角
C.结点 O 的位置不能变
D.标记结点 O 的位置,并记录 OA、OB、OC 三段细线的方向
(3)在作图时,你认为_________图是正确的(填“甲”或“乙”)
【答案】 ①. A ②. D ③. 乙
【解析】
【详解】(1)[1]因为三个力平衡的条件是:任意两力之和大于等于第三力,任意两力之差小于等于第三力,所以此题中的四个都能平衡,但是由于实验装置中的三个力不能共线,故答案A不能完成实验
(2)[2]在拆下钩码和绳子前,最重要的一个步骤是:标记结点O的位置,并记录OA、OB、OC三段绳子的方向,以便画出平行四边形
(3)[3]图中的F3应该在竖直方向,所以乙正确
15. 用如图所示装置探究加速度与力、质量的关系。将小车置于水平木板上,通过滑轮与槽码相连。小车可以在槽码的牵引下运动
(1)为达到实验目的,下列说法正确的是( )
A. 用天平测物体的质量
B. 探究的是槽码的加速度与力、质量的关系
C. 同时研究某个物理量和另外两个物理量的关系,可采用控制变量的方法
(2)为了测出物体运动的加速度的值,同学们还提出了以下三种方案,其中可行的是_____.
A. 小车做初速度为0匀加速直线运动,用刻度尺测量其移动的位移,用秒表测出发生这段位移所用的时间t,由计算出加速度
B. 将打点计时器的纸带连在小车上,通过纸带上打出的点来测量加速度
C. 让两辆相同的小车同时做初速度为0且加速度不同的匀加速直线运动,并同时停下,那么它们的位移之比就等于加速度之比,测量加速度就转换为测量位移了
(3)在此实验中,通过测力计用手直接给小车施加一个恒力是否可行?并分析原因______.
【答案】 ①. AC ②. BC ③. 不行
【解析】
【详解】(1)[1] A.由于本实验是探究小车的加速度与质量、力的关系,必须改变小车的质量,所以要用天平测量小车的质量,故A正确,B错误;
C. 同时研究某个物理量和另外两个物理量的关系,可采用控制变量的方法,故C正确;
故选AC。
(2)[2] A.利用公式求解加速度,用刻度尺测量其移动的位移,由于存在打点计时器可以用其记录时间,不用秒表记录时间,秒表记录时间误差较大,故A不可行;
B. 将打点计时器的纸带连在小车上,通过纸带上打出的点来测量利用求解加速度,故B可行;
C. 让两辆相同的小车同时做初速度为0且加速度不同的匀加速直线运动,并同时停下,那么根据可知它们的位移之比就等于加速度之比,测量加速度就转换为测量位移了,故C可行;
故选BC。
(3)[3]不行,在质量一定的情况下,找合力F与加速度a的关系,要多次改变力F,通过纸带求出多个加速度a,然后做的图像,从而找出加速度与合力的关系,仅仅用手施加一个恒力则无法找到这个关系,故不行。
四、解答题(本题共5小题,每题10分,共50分)
16. M99是我国生产的性能先进、精度高、射程远的重型狙击步枪.M99 的枪管长度为1.48m.射击时,在火药的推力下,子弹在枪管中由静止开始匀加速运动;射出枪口时,子弹的速度为 800m/ s.已知子弹的质量为 50g,求:
(1)子弹在枪管中加速度a的大小;
(2)子弹在枪管中受到的合力的大小.(结果都保留两位有效数字)
【答案】(1)2.2×105m/s2;(2)1.1×104N
【解析】
【详解】(1)由于子弹在枪管中做匀加速直线运动,根据速度位移关系式得:,代入数据解得:a=2.2×105m/s2;
(2)根据牛顿第二定律得:F=ma,代入数据解得F=1.1×104N
17. 如图所示,光滑的水平面上有一质量M=0.2kg的长木板,另一质量m=0.1kg的小滑块以v0 =2.4m/s的水平初速度从长木板的左端滑上长木板(此时开始计时).已知小滑块与长木板间的动摩擦因数μ =0.4,重力加速度g =10m/s2.
(1)若长木板长L=0.7m且固定在水平面上,求小滑块从长木板上滑离时的速度大小;
(2)若长木板足够长且不固定,则经过多长时间小滑块与长木板的速度相等?求此时间内小滑块运动的位移大小?
【答案】(1) (2)
【解析】
【分析】(1)根据牛顿第二定律分别求出m的加速度,根据运动学公式求出速度;
(2)根据牛顿第二定律分别求出M和m的加速度,根据速度与时间关系求解当速度相等的时间,根据运动的时间运用运动学公式求出小滑块运动的距离;
【详解】(1)小滑块在摩擦力作用下做匀减速直线运动,由牛顿第二定律,得:
又因
解得:
又
解得;
(2)长木板在水平方向只受向右的滑动摩擦动力,且
由牛顿第二定律,得
解得
设经过时间,两者速度相同,则有,解得
由,得此时间内小滑块运动的位移.
【点睛】解决本题的关键理清滑块和木板的运动情况,结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解.
18. 将一劲度系数k=100N/m的轻质橡皮筋的上端固定在天花板上O点,在其下端A点用细线悬挂重为8N的木块.在A点施加一水平向右的拉力F,使橡皮筋与竖直方向成37°,并保持静止.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)所加外力F的大小;
(2)此时橡皮筋的伸长量x.
【答案】(1)6N;(2)0.1m
【解析】
【分析】
【详解】(1)对A点受力分析如图所示:
得
解得
(2)对A点受力分析得
代入数据得
由胡克定律
得
【点睛】胡克定律和平衡条件的应用,解题的关键是找出对应的拉力大小,再代入胡克定律计算,计算时要注意各量的单位.
19. 物体A的质量M=1kg,静止在光滑水平面上,平板车B的质量为、长,某时刻A以向右的初速度滑上木板B的上表面,在A滑上B的同时,给B施加一个水平向右的拉力忽略物体A的大小,已知A与B之间的动摩擦因数,取重力加速度,试求:
(1)若,物体A在小车B上相对小车B滑行的时间和最大距离;
(2)如果要使A不至于从B上滑落,拉力F的大小应满足的条件。
【答案】(1)0.4s,0.8m ;(2)1N≤F≤3N
【解析】
【详解】(1)物体A滑上木板B以后,作匀减速运动,由牛顿第二定律得
µMg=maA
解得
aA=µg=0.2×10 m/s2=2m/s2
木板B作加速运动,由牛顿第二定律得
F+µMg=maB
代入数据解得
aB=8m/s2
两者速度相同时
v0-aAt=aBt
解得
t=0.4s
A滑行距离
代入数据解得
B滑行距离
代入数据解得
代入数据解得,最大距离
△x=xA-xB=0.8m
(2)物体A不滑落的临界条件是A到达B的右端时,A、B具有共同的速度v1,有
又有
代入数据解得
aB=6m/s2
由牛顿第二定律得
F+µMg=maB
解得
F=maB-µMg=0.5×6-0.2×1×10=1N
若F<1N,则A滑到B的右端时,速度仍大于B的速度,于是将从B上滑落,所以F必须大于等于1N;
当F较大时,在A到达B的右端之前,就与B具有相同的速度,之后,A必须相对B静止,才不会从B的左端滑落.由牛顿第二定律得
µmg=ma
可得
a=μg=0.2×10 m/s2=2m/s2
则有
F=(M+m)a=(1+0.5)×2N=3N
若F大于3N,A就会相对B向左滑下;
综上所述,力F应满足的条件是
1N≤F≤3N
20. 如图所示,一个质量为m的物体静止在水平地面上,证明物体对地面的压力与物体所受的重力大小相等,方向相同。
【答案】见解析
【解析】
【分析】对物体受力分析得出重力大小与支持力大小等大反向,根据牛顿第三定律得出地面对物体的支持力与物体对地面的压力等大反向,最终得出物体对地面的压力与物体所受的重力大小相等,方向相同。
【详解】对物体受力分析,重力与地面对物体的支持力,由于物体静止,所以重力大小与支持力大小等大反向,地面对物体的支持力与物体对地面的压力为一对作用力与反作用力,由牛顿第三定律可知,地面对物体的支持力与物体对地面的压力等大反向,所以物体对地面的压力与物体所受的重力大小相等,方向相同。
【点睛】解决本题关键理解作用力与反作用力和平衡力的区别。
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