内容正文:
物理试题
本试题共6页,15 小题
一、单选题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1.如图甲所示为一战士从悬停在高空的直升机中跳下的画面,某同学画出该战士从跳离飞机到落地的过程中在空中沿竖直方向运动的v-t图象,如图乙所示,若规定向下的方向为正方向,则在竖直方向上,关于该战士下列说法正确的是
A.0~15s内先向上运动,再向下运动
B.0~15s内先向下加速运动,再向下减速运动,15s末开始做匀速直线运动
C.10s末打开降落伞,以后做匀减速运动至15s末
D.10~15s内加速度方向竖直向上,加速度的增减趋势无法判断
2.如图所示,在某次壁球训练时,运动员在同一位置以不同的角度斜向上发球,最后球都能恰好垂直击打在竖直墙面的不同高度。忽略空气阻力,关于球在这两次从飞出到恰好击打墙壁的运动过程,下列说法正确的是
A.飞出时的初速度竖直分量不相等
B.在空中的时间相等
C.击打墙壁的速度相等
D.飞出时的初速度大小一定不相等
3.如图所示,材料相同的甲、乙两个盘子放置在匀速旋转的餐桌上,并相对餐桌保持静止,其中甲盘比乙盘距离餐桌中心远。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列说法正确的是
A.甲、乙两个盘子的线速度大小相等
B.若甲、乙两个盘子的质量相等,则两盘受到的摩擦力大小相等
C.若餐桌的转速逐渐增加,甲盘先相对餐桌滑动
D.盘子的质量越小,越容易相对餐桌滑动
4.手机中有加速度传感器,能通过图像显示加速度情况。用手掌托着质量为m的手机,打开加速度传感器,把手机向上抛出,然后又在抛出点接住手机,得到如图所示的加速度随时间变化的图像,图中 t₃=0.66s, t₄=1.26s,取重力加速度. 由此可判断出
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A.t₁时刻手掌对手机的作用力2mg B.t₂时刻手机刚好离开手掌
C.t₃时刻手机的速度为3 m/s D.手机离开手掌后上升的高度为0.45m
5.我国“嫦娥四号探月工程”实现了人类飞行器第一次在月球背面着陆,为此发射了提供通信中继服务的“鹊桥”卫星,并定点在如图所示的地月连线外侧的位置 L 处。“鹊桥”卫星与月球保持相对静止一起绕地球运动。“鹊桥”卫星、月球绕地球运动的加速度大小分别为 a₁、a₂,线速度大小分别为 v₁、v₂,周期分别为 T₁、T₂,轨道半径分别为r₁、r₂,下列关系正确的是
A. T₁<T₂
B. v₁> v₂
C.
D.
6.有位质量为m的同学从静止下跨状态向上起跳,经△t时间以速度 v离开地面,重力加速度大小为g,该同学的重心升高了 h,在此过程中
A.地面弹力对他的冲量大小为mg△t
B.地面弹力对他的冲量大小为 mv+mg△t
C.地面弹力对他的冲量大小为 mv
D.地面弹力对他的冲量大小为 mv-mg△t
7.水下深度h=2m处水平放置一条直线型发光灯带(不考虑宽度),灯带总长L=6m,灯带可向四周均匀发光。水的折射率 水面上方为空气。则水面上能看到灯带透光区域的总面积约为(π取3.14)
A.12.56m² B.30.28m² C.36.56m² D.24.56m²
二、多选题: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6分,部分选对得3分,有选错得0分。
8.如图所示,质量为m的小球a与质量为2m的小球b通过不可伸长的轻绳相连,小球a还与固定在 O点的另一根轻绳连接,现在小球b上作用一拉力 F,保持O、a间轻绳与竖直方向的夹角始终为60°,重力加速度大小为g,关于两小球平衡时,下列说法正确的是
A.拉力F的最小值为
B. a、b间轻绳中的最小张力为
C.当两根轻绳中的张力相等时,轻绳中的张力大小为 mg
D.当两根轻绳中的张力相等时,轻绳中的张力大小为2mg
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9.如图所示,劲度系数为k的轻弹簧的一端固定在墙上,另一端与置于水平面上质量为m的物体接触(未连接),弹簧水平且无形变。用水平力 F缓慢推动物体,在弹性限度内弹簧长度被压缩了x₀,此时物体静止。撤去F后,物体开始向左运动,运动的最大距离为4x₀,物体与水平面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,则
A.撤去F后,物体先做匀加速运动,再做匀减速运动
B.撤去F后,物体刚运动时的加速度大小为
C.弹簧被压缩了x₀时具有的弹性势能为4μmgx₀
D.物体开始向左运动到速度最大的过程中克服摩擦力做的功为
10.如图甲所示,一小木块以某一初速度冲上倾角为θ=53°,且足够长的固定斜面。若以斜面底端为位移初始点,乙图为小木块在斜面上运动的动能Eₓ随位移x变化关系图像。忽略空气阻力的影响,重力加速度g=10m/s², sin53°=0.8, cos53°=0.6,则下列判断正确的
A.小木块与斜面间的动摩擦因数为0.2
B. 小木块的质量为0.75kg
C.小木块从斜面底端冲到最高点的过程中,损失的机械能为40J
D.小木块从斜面底端出发再回到底端的过程中,系统产生的内能为20J
三、填空题:每空2分,共16分。
11.(8分)实验小组用如图甲所示的实验装置来探究加速度与质量、合外力的关系。
(1)下列实验操作中,哪些是正确的 ;
A.调节滑轮的高度,使牵引小车的细线与长木板保持平行
B.每次实验,都要先释放小车,再接通打点计时器的电源
C.补偿阻力时,应将悬挂小桶的细线系在小车上
D.实验中需要保证小车质量远大于小桶和砂的总质量
(2)某次实验纸带的记录如图所示,打点计时器使用50Hz交流电源,纸带上A、B、C、D、E为计数点,每相邻两个计数点间还有4个点没有画出,由图可知在打B点时纸带的速度为 m/s,纸带的加速度
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a= m/s²(计算结果均保留两位有效数字)。
(3)为了减小实验系统误差,某实验小组设计了如图乙、丙两种实验装置。其中图乙方案使用弹簧测力计直接测量细绳对钩码的拉力;图丙方案使用力传感器直接测量细绳对小车的拉力。
下列说法正确的有
A.图乙方案需要平衡摩擦力
B.图丙方案需满足“小车质量远大于所挂钩码的质量”
C.图乙方案改变钩码质量,得到多组弹簧测力计示数F和小车加速度a,以F为横轴、a为纵轴作出a-F图像,该图像的斜率为k,则小车质量
D.图丙方案改变钩码质量,得到多组力传感器示数F和小车加速度a,以F为横轴、a为纵轴作出a-F图像,该图像的斜率为k,则小车质量
12.(8分)实验小组使用双线摆(等效为单摆)测量当地的重力加速度,实验装置如图所示,小球的直径为3.0cm,小球与两悬点的距离分别为36.0cm、48.0cm, 两个悬点的距离为60.0cm。2
(1)将小球垂直纸面向外拉离平衡位置一个小角度后由静止释放,小球某次经过 时开始计时(选填“最低点”或“最高点”),记为第1次经过该位置;
(2)该双线摆的等效单摆摆长L= cm(保留三位有效数字);
(3)在单摆右侧悬点处安装力传感器,记录传感器的力与时间的关系图像如图所示,则单摆的周期为 s;
(4)由于实验过程无法保证细杆绝对水平,这可能会对测量结果带来误差,使测量的重力加速度 (选填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
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四、解答题:本大题3小题,共38分
13.(10分)一列沿x轴负方向传播的简谐横波,在t=0时刻的波形如图所示,此时坐标为(2,0)的质点刚好开始振动,已知在 时刻,坐标为(4,0)的质点P 首次位于波谷位置,Q点的坐标是(-3, 0) 。求:
(1)从图中你能得出这列波的哪些基本信息?(写出两个即可得分)
(2)这列波的传播速度大小;
时,质点Q相对于平衡位置的位移。
14.(12分)如图所示,一倾角θ=37°的粗糙斜面底端与一传送带左端平滑相连于 P点。有一可视为质点的物块从斜面顶端A 点静止开始下滑,当物块滑到斜面底端P点后会继续滑上传送带(设经过P 点前后的速度大小不变)。已知斜面长度S=1.25m,传动带长度L=4m,物块与斜面的动摩擦因数 物块与传送带间的动摩擦因数 (g取10m/s²,sin37°=0.6,cos37°=0.8),求:
(1)物块滑到P 点时的速度大小;
(2)当传送带静止不动时,物块在传送带能滑行的距离;
(3)当传送带以恒定速率v=2m/s逆时针转动时,试判断物体能否向右滑离出传送带?若能,试求出滑离速度;若不能,则求出物体在传送带上第一次做往返运动的总时间。
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15.(16分)如图所示,某一游戏装置由轻弹簧发射器、长为L=4m的粗糙水平直轨道AB和竖直放置的半径可调的 光滑圆弧状细管轨道CD组成。质量为 的滑块1被轻弹簧弹出后,与静置于距离B点 处、质量为 的滑块2发生碰撞后粘合为滑块组(碰撞时间极短)。已知轻弹簧储存的弹性势能 两 滑块与AB间的动摩擦因数均为μ=0.4,两滑块均可视为质点,各轨道间平滑连接且间隙不计。若滑块组从D飞出落到直轨道AB上时不反弹且静止,不计空气阻力,重力加速度g取10m/s²,求:
(1)两滑块碰撞后瞬间滑块组的速度大小;
(2)若滑块组进入圆弧轨道后恰好能到达D 点,则轨道CD的半径;
(3)改变CD的半径R,滑块组静止时离B点的最远距离s。
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$物理参考答案及评分标准
1.【答案】B【详解】A.0-15s内一直在向下运动,故A错误;B正确C.由于图象的斜率在减小,则
运动员在10s末打开降落伞后做变减速运动至15s末,故C错误:D.10s~15s内速度向下做减速直线运动,
加速度方向竖直向上,加速度的大小在逐渐减小,故D错误。故选B。
2.【答案】A【详解】A.壁球反向做平抛运动,在竖直方向上做自由落体运动,高度较小的,抛出时速度
的竖直分量较小,故A正确:B.将壁球的运动反向处理,即为平抛运动,竖直方向上为自由落体运动,由
题意可知,运动过程中高度较小的,运动时间较短,因此球在这两次从飞出到撞击墙壁前的过程中,在空
中的时间不相等,故B错误;C.壁球反向做平抛运动,在水平方向做匀速直线运动,水平射程相等,高度
较小的,运动时间短,水平分速度较大,即壁球撞击墙壁的速度较大,故C错误;D.根据速度的合成可知,
高度较小的,水平速度大,竖直速度小,故抛出时的初速度大小不能确定,有可能相等,故D错误。故选A。
3.【答案】C【详解】A.根据线速度v=Or由于甲的转动半径更大,所以甲的线速度更大,故A错误;
B.盘子做匀速圆周运动,甲、乙角速度⊙相同,甲的转动半径r更大,分析可知二者的静摩擦力提供向心
力,则有f=mor可知若二者质量相等,甲受到的摩擦力更大,故B错误;D.当盘子即将滑动时,最大静
摩擦力提供向心力,即4mg=mor解得临界角速度@。=
8上可见临界角速度与质量m无关,因此盘子是
r
否容易滑动与质量无关,故D错误;C.因为临界角速度,=
8上可知转动半径r越大,临界角速度越小。
甲的转动半径更大,所以当餐桌转速逐渐增加时,甲先达到临界角速度,先相对餐桌滑动,故D正确。故
选D。
4.【答案】D【详解】A.t时刻手机的加速度最大为于20m/s=2g,方向向上,由牛顿第二定律得
F-mg=mF2mg解得F=3mg故A错误;B.t时刻加速度为零,则手机处于平衡,故手机没有离开手掌,故B
错误:CD.手机在0.66s离开手后做竖直上抛,在1.26s接住,则升的高度为
方)8对x10x26-0.6G2m=0.45m时刻手机的速度为v=2gh=3ms故C错误,D正确。故D
2
2
5.【答案】B【详解】AD.鹊桥卫星在月球外侧与月球一起绕地球圆周运动,与月球保持相对静止,其周期
月球绕地周期相同,故D均错误;C。由A分析知,据a一r。=7可知,鹊桥卫星的轨道半径大
球的轨道半径,故其向心加速度大于月球向心加速度,即a>a,故C错误;B.据=rω可知,鹊桥卫星
的轨道半径大,线速度大,巧>,故B正确。故选B。
6.【答案】B【详解】.设竖直向上为正方向,由动量定理可知I-mg△t=mv-0解得I=mg△t+mv
B正确;
7.【答案】C详解:灯带形状为中间矩形+两边半圆(类似于操场跑道)圆形半径r=htanC=2m,矩形部分长
L=6m,宽2r=4mS=S+S圆=L2r+Tr°=(24+4r)m=36.56m故选C
8.【答案】ABC【详解】A.画出力的矢量图如图所示,把b看成一个整体,当F与虚线垂直时有最小值,
最小值为Fn=(m+2m)gsin60=35mg
mg故A正确;B.单独对a物块,当a、b间轻绳与虚线垂直时,a、
2
6间轻绳中的张力有最小值,同理可得到最小值为了。=5,
mg故B正确:C.D.当两根轻绳中的张力相等
2
时,即满足两绳与竖直方向夹角都为60°,对a2Tcos60°=mg从而得到T=mg故C正确,D错误
9.【答案】CD【详解】AB.撤去F后,设物体刚运动时的加速度大小为a,根据牛顿第二定律有ma=kc,-mg
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解得a=-g由于弹簧弹力会随压缩量的减小而减小,所以撤去F后,物体先做变加速运动,再做变减
速运动,故AB错误,C.根据能量守恒定律可知弹簧被压缩了x时具有的弹性势能为E。=4gx
故C正确:D.物体速度最大时弹力与滑动摩擦力大小相等,则此时弹簧压缩量为x=mS
k
所以物体开始向左运动到速度最大的过程中克服摩擦力做的功为克服摩擦力做的功为W=4gx。
umg
k
故D正确。故选CD。
10.【答案】BD对AB.从乙图可知,小木块初动能为40J,上滑到最高点(位移5m)时动能减为0,
滑回底端时动能变为20J。往返过程动能总共减少20J,全部转化为内能,所以系统产生的内能为20J,
B正确;上滑过程损失的机械能只有10J,不是40J,A错误。
CD.再算质量和动摩擦因数:
上滑:重力做功+摩擦力做功=-40J-mgxsin53°-umgxcos53°=-40J
(1)
下滑:重力做功-摩擦力做功=20 J mgxsing53°-umg℃os53°=20J
(2)
(1)(2)两式联立得m=0.75kg,μ=4/9≈0.44,C错误,D正确
11题:【答案】(1)AD(2)0.260.40(3)AC
【详解】(1)A.调节滑轮高度使牵引细线与长木板平行,可以保证小车运动过程中合外力恒定,故A正确:
B.实验应先接通打点计时器电源,待打点稳定后再释放小车,故B错误:
C.补偿阻力时,不应悬挂小桶,只需要让小车自身重力分力平衡阻力即可,故C错误:
D.实验中把小桶和砂的总重力近似等于绳子拉力,只有小车质量远大于小桶和砂总质量时,该近似才成立,
故D正确。故选AD。
(2)[1]每相邻两个计数点间还有4个点未画出,因此相邻计数点的时间间隔T=0.02×5s=0.1s
B点速度等于AC段的平均速度y,=-52,0x10m
2T
0.26m/s
2×0.1s
[2]由逐差法得a=-七c=
(120.0-52.0)-52.0×10
m/s2=0.40m/s2
4×T2
4×0.12
(3)A.乙、丙方案中均需要使绳子对小车的拉力(或其合力)等于小车所受合力,故需要平衡摩擦力。故A
正确。
B.根据牛顿第二定律可得F=Ma,mg-F=ma
联立可得F=g
14m
M
由此可知,当小车质量M远大于所挂钩码的质量m时,钩码的重力等于小车受到的拉力,而乙、丙均有测
力的工具,不需要满足小车质量M远大于所挂钩码的质量m。故B错误。
CD.乙方案弹簧测力计读数为小车所受拉力的一半,对小车由牛顿第二定律有2F=Ma,即a=之F,由题
M
意可知斜率长名,则M一是。而丙方案力传感器直接测量小车所受拉力,故C正确,D错误。
12题【答案】(1)最低点(2)30.3(3)0.8π(4)偏小
【详解】(1)小球经过最低点时开始计时误差较小,所以选填“最低点”。
(2)由几何关系可知双线摆对应的单摆摆长为小球重心到细杆的距离,即
L=36.0cm×48.0cm+1.5cm=30.3cm
60.0cm
(3)小球每经过最低点一次,拉力出现一个峰值。可知相邻两次拉力最大值之间的时间间隔为半个周期,
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根据图丙可知相邻峰值间时间为0.4π,故单摆周期为0.8π。
(4)小球做单摆运动时,摆动平面始终垂直于细杆,当细杆倾斜时,提供等效重力的是小球所受重力在摆
动平面内的分力,测量的重力加速度值实际为重力加速度在摆动平面的分量,所以总是偏小。
13.【详解】(1)波长4m、振幅3cm、波源的起振方向向上,P点在此时候的运动方向向下;(答对任意两个
得2分)
(2)由波形图可知,这列波的波长为入=4m1分
波沿x轴负方向传播,根据波形平移法知1=0时刻P点向下振动,经!个周期首次到达波谷位置,由此可
知4-=06
1分
可得周期为T=1.6s1分
1分
24
则波速为v=不1.6
m/s=2.5m/s
1分
(3)波传到Q点的时间为1==5
v258=2s1分
则在6,=2.4s时,Q点振动时间为△1=4-1=04s=4
1分
而质点的起振方向向上,所以t,=2.4s时刻质点Q恰好处于波峰,质点Q相对于平衡位置的位移为3cm。
1分
14.【详解】(1)从A到P匀加速过程,根据动能定理有:
mgssin 370-mmgscos 3701
1分
下滑到P点时的速度:v。=3/s
1分
(2)当传送带静止时,物块做匀减速运动,由动能定理得:
4ngs0=0-」
1分
解得:5=2.2511分
(3)当传送带以y=2/s逆时针转动时,物块滑上传送带后仍做匀减速运动。由(2)可知向右减速为零
过程位移5,=2.25<L,故物块不能从向右滑离出传送带。
1分
设物块向右匀减速至速度为零的时间为t,则0=V。一t
1分
a=ug
1分
解得t=1.5s
1分
物块反向匀加速到与传送带共速的时间为5=”=15
1分
a
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对应的位移51=。t=1
1分
2
物块与传送带共速后还有一段匀速运动的时间5,=,-4=0.625
1分
物块第一次在传送带往返运动的总时间:t=t+t,+t?=3.1255
1分
1点解新(1)研块1球灌前的速度为,有名,一叫时+mg头1分
1
解得y,=6m/s1分
碰撞过程中动量守恒,有mY=(m,+m2)y共1分
解得V共=4m/s1分
(2)若恰好到达D点,则在D点速度为零,从碰撞处到D点过程有
4%+%)84m+m)g2R=0-
20m+u,
1分
解得R=0.2m1分
(3)①当圆弧轨道半径小于0.2m时滑块组能从D点飞出,之后其做平抛运动,继续调节圆弧轨道,其从
D点飞出的速度不同,落在水平轨道上距离B点的距离不同,有
-u(+2)
)g2R=(+2)2-5(+
2分
4
其做平抛运动,竖直方向,有2R=281分
水平方向,有S=vDt1分
解得S=V3.2R-16R
1分
由数学知识可知,当R=0.1m时,1分
s取得最大值,其值为0.4m1分
②当圆弧轨道半径大于0.2m时,滑块组不能从D点飞出,沿轨道滑回水平轨道,最终静止在水平轨道上,
设在水平轨道滑动路程为s1,有-(m+m)8=0-2m+m,1分
解得51=2m1分
则滑块组静止时离B点的最远距离为5三5一久三1m
1分
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