内容正文:
上师大附中高三物理10月练习
(时间:60分钟 满分:100分)
一、轨道上的小车(20分)
实验室中的小车配合直轨道,可以研究多个问题。小车在轨道上运动时,受到的滑动摩擦力比较小。
1. 传感器一般是将非电学量转换成易于传输或测量的______量。分体式位移传感器由发射器和接收器组成,研究小车在轨道上的运动情况时,固定在小车上的发射器同时向接收器发射红外线脉冲和______脉冲。
2. 选取一段时间内小车沿倾斜轨道向下滑动的位移-时间图像,如图1所示。对测量点用二次函数y=ax2+bx+c进行拟合,得到函数对应的常数:a=0.236,b=0.203,c=0.0424(物理量所用单位均为国际单位制基本单位),则小车在该段时间内运动的加速度为______m/s2。
3. 根据小车沿倾斜轨道运动的x-t图像(如图2上),定性画出对应的速度-时间图像(如图2下)。
4. 根据第3题中的x-t图像、v-t图像,猜测小车下滑过程中的速度-位移图像为图3中的_____(选填“甲”或“乙”)。为判断小车是否为匀变速直线运动,可将v-x图像的纵坐标设置为_____,从而使v-x图像“化曲为直”。
5. 如图4所示,小车静止在水平轨道上,在桌上放一根柱子标记小车中间的初始位置。快速将水平轨道向左拉动一下的瞬间,小车将在柱子的______(选填“左边”“中间”或“右边”)其理由是:__________________。
二、弹弓(32分)
弹弓是一种传统非遗技艺项目的器械。图(a)是一种“Y”形弹弓,两根完全相同的皮筋一端和弹兜相连,另一端分别固定在Y形支架的两个弓眼上,弹兜和皮筋质量均可忽略不计。使用者先拉伸皮筋,并保持弹丸静止,此时两皮筋长度相同,如图(b)所示,然后释放弹丸,让其弹出。
6. 用力拉皮筋使弹丸处于静止状态时,两侧皮筋间夹角为。若仅增大弓眼间距,再用力拉皮筋使弹丸处于静止状态,此时两皮筋间的夹角仍为,则( )
A. B. C.
7. 某同学探究一条皮筋的弹力和伸长量之间的关系,实验时使用了一条拉伸一定长度后粗细会明显变化的皮筋。利用弹簧秤测出皮筋弹力的大小,利用刻度尺测出皮筋的长度。
(1)某次测皮筋的弹力时,弹簧秤的示数如图甲所示,读数为______。
(2)该同学根据实验测得的皮筋的弹力F与皮筋伸长量△x的数据作出F-△x图像,如图乙所示。从图上可以看出,在弹力较小时,皮筋的弹力与伸长量的关系______(选填“遵循”或者“不遵循”)胡克定律,这时皮筋的劲度系数为______。
(3)由上图可以看出,当拉力较大时,皮筋的弹力与伸长量的比值发生了明显的变化,这时拉力越大,皮筋越______(填“容易”或“不容易”)发生形变。
8. 把弹丸向上射出,已知弹丸在运动过程中所受空气阻力大小f与其速率v的关系满足。则弹丸从射出到运动至最高点的过程中,其图线可能为( )
A. B.
C. D.
9. 在离地高h处,沿竖直方向同时向上和向下射出两个小弹丸,它们的初速度大小均为v,不计空气阻力,两弹丸落地的时间差为______
10. 根据高中所学知识可知,做自由落体运动的弹丸,将落在正下方位置。但实际上,赤道上方200 m处无初速下落的弹丸将落在正下方位置偏东约6 cm处。这一现象可解释为,除重力外,由于地球自转,下落过程弹丸还受到一个水平向东的“力”,该“力”与竖直方向的速度大小成正比。现把弹丸从赤道地面竖直上抛,考虑对称性,上升过程该“力”水平向西,则弹丸( )
A. 到最高点时,水平方向的加速度和速度均为零
B. 到最高点时,水平方向的加速度和速度均不为零
C. 落地点在抛出点东侧
D. 落地点在抛出点西侧
11. 在地面上方某一点将一弹丸以一定的初速度沿水平方向抛出,不计空气阻力,则弹丸在随后的运动中( )
A. 速度和加速度的方向都在不断变化
B. 速度与加速度方向之间的夹角一直减小
C. 在相等的时间间隔内,速率的改变量相等
D. 在相等的时间间隔内,动能的改变量相等
12. (多选)如图,一粗糙斜面固定在地面上,斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮,其一端悬挂弹丸N。另一端与斜面上的物块M相连,系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动N至细绳与竖直方向成45°。已知M始终保持静止,则在此过程中( )
A. 水平拉力的大小可能保持不变
B. M所受细绳的拉力大小一定一直增加
C. M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加
D. M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加
三、自驾游(23分)
自驾游属于自助旅游的一种类型。自驾游在选择对象、参与程序和体验自由等方面,给旅游者提供了自由自在的空间。
13. 高速公路路旁有许多交通标志,图甲是限速标志,图乙是路线指示标志。80 km/h 和 100 km 分别代表的是( )
A. 平均速度、位移 B. 平均速度、路程
C. 瞬时速度、位移 D. 瞬时速度、路程
14. 汽车紧急刹车后,停止运动的车轮在水平地面上滑动直至停止,在地面上留下的痕迹称为刹车线。由刹车线的长短可知汽车刹车前的速度。已知汽车轮胎与地面之间的动摩擦因数为0.80,测得刹车线长25 m。汽车在刹车前的瞬间的速度大小为(重力加速度g取10m/s2)( )
A. 10 m/s B. 20 m/s C. 30 m/s D. 40 m/s
15. 汽车以10m/s的速度在马路上匀速行驶,驾驶员发现正前方15m处的斑马线上有行人,于是刹车礼让,汽车恰好停在斑马线前,假设驾驶员反应时间为0.5s。汽车运动的v-t图如图所示,则汽车的加速度大小为( )
A. B. C. D.
16. 重力为的汽车沿倾角为的斜坡匀速上行,当司机发现前方障碍物后便开始刹车,自刹车开始计时,汽车运动的位移与时间的关系为,则汽车在前内的平均速度大小为____________,该汽车在刹车过程中所受合力大小为__________。(取)
17. 汽车里也有电容器,电容器电容用国际单位制中基本单位可表示为( )
A. B.
C. D.
18. 在一次“飞车过黄河”的表演中,汽车在空中飞过最高点后在对岸着地,已知汽车从最高点至着地点经历时间约1s,两点间的水平距离约为30m,忽略空气阻力,则最高点与着地点间的高度差约是______,汽车恰要落地时速度大小为______(取g=10m/s2)
四、综合题(25分)
19. 在用DIS研究小车加速度与外力的关系时,某实验小组先用如图(a)所示的实验装置,重物通过滑轮用细线拉小车,在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器,位移传感器(发射器)随小车一起沿水平轨道运动,位移传感器(接收器)固定在轨道一端。实验中力传感器的拉力为F,保持小车(包括位移传感器发射器)的质量不变,改变重物重力重复实验若干次,得到加速度与外力的关系如图(b)所示,则:
(1)小车与轨道的滑动摩擦力f=________N。
(2)从图像中分析,小车(包括位移传感器发射器)的质量为________kg。
(3)该实验小组为得到a与F成正比的关系,应将斜面的倾角θ调整到tanθ=________。
20. 要求摩托车由静止开始在尽量短的时间内走完一段直道,然后驶入一段半圆形的弯道,但在弯道上行驶时车速不能太快,以免因离心作用而偏出车道.求摩托车在直道上行驶所用的最短时间.有关数据见表格.
启动加速度a1
4m/s2
制动加速度a2
8m/s2
直道最大速度v1
40m/s
弯道最大速度v2
20m/s
直道长度s
218m
某同学是这样解的:要使摩托车所用时间最短,应先由静止加速到最大速度v1=40m/s,然后再减速到v2=20m/s,t1==…; t2==…; t=t1+t2
你认为这位同学的解法是否合理?若合理,请完成计算;若不合理,请说明理由,并用你自己的方法算出正确结果.
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上师大附中高三物理10月练习
(时间:60分钟 满分:100分)
一、轨道上的小车(20分)
实验室中的小车配合直轨道,可以研究多个问题。小车在轨道上运动时,受到的滑动摩擦力比较小。
1. 传感器一般是将非电学量转换成易于传输或测量的______量。分体式位移传感器由发射器和接收器组成,研究小车在轨道上的运动情况时,固定在小车上的发射器同时向接收器发射红外线脉冲和______脉冲。
2. 选取一段时间内小车沿倾斜轨道向下滑动的位移-时间图像,如图1所示。对测量点用二次函数y=ax2+bx+c进行拟合,得到函数对应的常数:a=0.236,b=0.203,c=0.0424(物理量所用单位均为国际单位制基本单位),则小车在该段时间内运动的加速度为______m/s2。
3. 根据小车沿倾斜轨道运动的x-t图像(如图2上),定性画出对应的速度-时间图像(如图2下)。
4. 根据第3题中的x-t图像、v-t图像,猜测小车下滑过程中的速度-位移图像为图3中的_____(选填“甲”或“乙”)。为判断小车是否为匀变速直线运动,可将v-x图像的纵坐标设置为_____,从而使v-x图像“化曲为直”。
5. 如图4所示,小车静止在水平轨道上,在桌上放一根柱子标记小车中间的初始位置。快速将水平轨道向左拉动一下的瞬间,小车将在柱子的______(选填“左边”“中间”或“右边”)其理由是:__________________。
【答案】1. ①. 电学 ②. 超声波
2. 0.472 3.
4. ①. 甲 ②. 速度的平方
5. ①. 中间 ②. 小车因惯性而保持原来的静止状态
【解析】
【1题详解】
[1]电学量易于传输或测量,所以传感器一般是将非电学量转换成易于传输或测量的电学量。
[2]固定在小车上的发射器同时向接收器发射红外线脉冲和超声波脉冲。
【2题详解】
根据位移公式
对应关系可知
【3题详解】
分5段:第1段速度为0,第2段大致为匀加速直线运动,第3段速度减小,第4段速度反向加速再减速,第5段速度为0,如图所示
【4题详解】
[1]小车下滑过程中,若为匀加速直线运动,其位移公式为
这是关于时间t的二次函数,因此x-t图像为抛物线。由x-t图像的弯曲趋势可知,小车速度随时间增大,即做加速运动。对于初速度为0的匀加速直线运动,速度与位移的关系满足
可得
这表明v与成正比,因此v-x图像是一条幂函数曲线,且随着x增大,v的增长速率逐渐减小(即图像切线斜率逐渐减小)。对比甲、乙两图,甲图曲线斜率逐渐减小,符合上述规律。
[2]根据
由此可知和x成正比,所以可将v-x图像的纵坐标设置为。
【5题详解】
[1][2]快速向左拉动水平轨道的瞬间,作用时间极短,且小车受到的滑动摩擦力很小,小车整体因惯性保持原来的静止状态,因此仍位于柱子的中间位置。
二、弹弓(32分)
弹弓是一种传统非遗技艺项目的器械。图(a)是一种“Y”形弹弓,两根完全相同的皮筋一端和弹兜相连,另一端分别固定在Y形支架的两个弓眼上,弹兜和皮筋质量均可忽略不计。使用者先拉伸皮筋,并保持弹丸静止,此时两皮筋长度相同,如图(b)所示,然后释放弹丸,让其弹出。
6. 用力拉皮筋使弹丸处于静止状态时,两侧皮筋间夹角为。若仅增大弓眼间距,再用力拉皮筋使弹丸处于静止状态,此时两皮筋间的夹角仍为,则( )
A. B. C.
7. 某同学探究一条皮筋的弹力和伸长量之间的关系,实验时使用了一条拉伸一定长度后粗细会明显变化的皮筋。利用弹簧秤测出皮筋弹力的大小,利用刻度尺测出皮筋的长度。
(1)某次测皮筋的弹力时,弹簧秤的示数如图甲所示,读数为______。
(2)该同学根据实验测得的皮筋的弹力F与皮筋伸长量△x的数据作出F-△x图像,如图乙所示。从图上可以看出,在弹力较小时,皮筋的弹力与伸长量的关系______(选填“遵循”或者“不遵循”)胡克定律,这时皮筋的劲度系数为______。
(3)由上图可以看出,当拉力较大时,皮筋的弹力与伸长量的比值发生了明显的变化,这时拉力越大,皮筋越______(填“容易”或“不容易”)发生形变。
8. 把弹丸向上射出,已知弹丸在运动过程中所受空气阻力大小f与其速率v的关系满足。则弹丸从射出到运动至最高点的过程中,其图线可能为( )
A. B.
C. D.
9. 在离地高h处,沿竖直方向同时向上和向下射出两个小弹丸,它们的初速度大小均为v,不计空气阻力,两弹丸落地的时间差为______
10. 根据高中所学知识可知,做自由落体运动的弹丸,将落在正下方位置。但实际上,赤道上方200 m处无初速下落的弹丸将落在正下方位置偏东约6 cm处。这一现象可解释为,除重力外,由于地球自转,下落过程弹丸还受到一个水平向东的“力”,该“力”与竖直方向的速度大小成正比。现把弹丸从赤道地面竖直上抛,考虑对称性,上升过程该“力”水平向西,则弹丸( )
A. 到最高点时,水平方向的加速度和速度均为零
B. 到最高点时,水平方向的加速度和速度均不为零
C. 落地点在抛出点东侧
D. 落地点在抛出点西侧
11. 在地面上方某一点将一弹丸以一定的初速度沿水平方向抛出,不计空气阻力,则弹丸在随后的运动中( )
A. 速度和加速度的方向都在不断变化
B. 速度与加速度方向之间的夹角一直减小
C. 在相等的时间间隔内,速率的改变量相等
D. 在相等的时间间隔内,动能的改变量相等
12. (多选)如图,一粗糙斜面固定在地面上,斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮,其一端悬挂弹丸N。另一端与斜面上的物块M相连,系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动N至细绳与竖直方向成45°。已知M始终保持静止,则在此过程中( )
A. 水平拉力的大小可能保持不变
B. M所受细绳的拉力大小一定一直增加
C. M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加
D. M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加
【答案】6. C 7. ①. 1.30N##1.3N ②. 遵循 ③. 12.0N/m##12N/m ④. 不容易 8. A
9. 10. D 11. B 12. BD
【解析】
【6题详解】
保持两皮筋间的夹角不变,仅增大弓眼间距,根据几何关系可知,两皮筋变长,则皮筋上的弹力变大,而两力夹角不变,根据力的合成可知,合力变大,弹丸处于静止状态,则外力与两皮筋合力等大反向,所以外力变大,则有。故AB错误,C正确。
故选C。
【7题详解】
[1]弹簧秤每格为0.05N,则读数为1.30N
[2]根据图象可以看出,在弹力较小时,皮筋的弹力与伸长量成正比关系,所以遵循胡克定律。
[3]由图像求出劲度系数为
[4]根据图像可知斜率变大,劲度系数变大,拉力越大,橡皮筋越不容易变形。
【8题详解】
弹丸竖直上升做减速运动,速度逐渐减小,因为
所以f在减小,根据牛顿第二定律
可知随着速度减小,加速度在不断减小。图线中斜率表示加速度,故A正确,BCD错误。
故选A。
【9题详解】
分析可知,竖直上抛的小球与竖直下落的小球的时间差为竖直上抛的小球先往上减速到0,然后下落加速到v的时间,所以。
【10题详解】
AB.上升过程中一直受到向西的力,故到最高点时,水平方向的速度向西不为零。由于竖直方向的速度为零,且竖直方向的速度与水平方向的力成正比,故水平方向的力为零,水平方向的加速度为零,故AB错误;
CD.上升时受向西的力,下落时受向东的力,考虑对称性,水平方向上先向西加速,后向西减速,水平方向一直向西运动。故落地点在抛出点西侧,故C错误,D正确。
故选D。
【11题详解】
A.平抛运动为匀变速运动,加速度为a=g,方向不变,故A错误;
B.速度与加速度方向之间的夹角θ满足
则θ随时间增大而减小,故B正确;
C.在相等时间内,速度变化量(矢量差)相等
但速率变化量(代数差)不相等,故C错误;
D.在相同时间内,下落的高度不同,重力做功不同,则动能增量不同,故D错误。
故选B。
【12题详解】
AB.如图所示,以物块N为研究对象,它在水平向左拉力F作用下,缓慢向左移动直至细绳与竖直方向夹角为45°的过程中,水平拉力F逐渐增大,绳子拉力T逐渐增大,M所受细绳的拉力大小一定一直增加。
故A错误,B正确;
CD.对M受力分析如图所示
若起初M受到的摩擦力斜面向下,则随着绳子拉力T的增加,则摩擦力也逐渐增大;若起初M受到的摩擦力沿斜面向上,则随着绳子拉力T的增加,摩擦力可能先减小后增加。
故C错误,D正确。
故选BD。
三、自驾游(23分)
自驾游属于自助旅游的一种类型。自驾游在选择对象、参与程序和体验自由等方面,给旅游者提供了自由自在的空间。
13. 高速公路路旁有许多交通标志,图甲是限速标志,图乙是路线指示标志。80 km/h 和 100 km 分别代表的是( )
A. 平均速度、位移 B. 平均速度、路程
C. 瞬时速度、位移 D. 瞬时速度、路程
14. 汽车紧急刹车后,停止运动的车轮在水平地面上滑动直至停止,在地面上留下的痕迹称为刹车线。由刹车线的长短可知汽车刹车前的速度。已知汽车轮胎与地面之间的动摩擦因数为0.80,测得刹车线长25 m。汽车在刹车前的瞬间的速度大小为(重力加速度g取10m/s2)( )
A. 10 m/s B. 20 m/s C. 30 m/s D. 40 m/s
15. 汽车以10m/s的速度在马路上匀速行驶,驾驶员发现正前方15m处的斑马线上有行人,于是刹车礼让,汽车恰好停在斑马线前,假设驾驶员反应时间为0.5s。汽车运动的v-t图如图所示,则汽车的加速度大小为( )
A. B. C. D.
16. 重力为的汽车沿倾角为的斜坡匀速上行,当司机发现前方障碍物后便开始刹车,自刹车开始计时,汽车运动的位移与时间的关系为,则汽车在前内的平均速度大小为____________,该汽车在刹车过程中所受合力大小为__________。(取)
17. 汽车里也有电容器,电容器电容用国际单位制中基本单位可表示为( )
A. B.
C. D.
18. 在一次“飞车过黄河”的表演中,汽车在空中飞过最高点后在对岸着地,已知汽车从最高点至着地点经历时间约1s,两点间的水平距离约为30m,忽略空气阻力,则最高点与着地点间的高度差约是______,汽车恰要落地时速度大小为______(取g=10m/s2)
【答案】13. D 14. B 15. C
16. ①. 8 ②. 7000 17. A
18. ①. 5m ②. 31.6m/s
【解析】
【13题详解】
限速标志的80km/h是要求车辆每一时刻的速度都不能超过该值,对应瞬时速度;
路线指示标志的100km是从当前位置到杭州的行驶路径总长度,是实际轨迹的长度,对应路程。
故选D。
【14题详解】
汽车刹车后滑动时,滑动摩擦力提供加速度,由牛顿第二定律得
解得刹车加速度
汽车做匀减速直线运动到末速度为0,由运动学公式得
故选B。
【15题详解】
v-t图的面积对应总位移,驾驶员反应时间0.5s内汽车匀速行驶的位移为
剩余的刹车位移为
匀减速阶段满足
解得
故选C。
【16题详解】
[1]对比匀减速直线运动的位移公式与
得,
解得刹车加速度大小
汽车刹车到停止的总时间
即5s内汽车实际仅前4s在运动,总位移
因此前5s平均速度
[2]汽车质量
由牛顿第二定律得刹车过程合力
【17题详解】
由电容定义
结合Q=It、、、
可得
所以电容的基本单位表达式为。
故选A。
【18题详解】
汽车从最高点飞出后做平抛运动,竖直方向自由下落,高度差
水平方向匀速运动,最高点的水平初速度
落地时竖直分速度
合速度大小
四、综合题(25分)
19. 在用DIS研究小车加速度与外力的关系时,某实验小组先用如图(a)所示的实验装置,重物通过滑轮用细线拉小车,在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器,位移传感器(发射器)随小车一起沿水平轨道运动,位移传感器(接收器)固定在轨道一端。实验中力传感器的拉力为F,保持小车(包括位移传感器发射器)的质量不变,改变重物重力重复实验若干次,得到加速度与外力的关系如图(b)所示,则:
(1)小车与轨道的滑动摩擦力f=________N。
(2)从图像中分析,小车(包括位移传感器发射器)的质量为________kg。
(3)该实验小组为得到a与F成正比的关系,应将斜面的倾角θ调整到tanθ=________。
【答案】 ①. 0.50 ②. 0.67 ③. 0.075
【解析】
【详解】(1)[1]根据图(b)可知,当重物的重力为0.50N时小车才将要开始运动,因此可知小车与轨道的滑动摩擦力
(2)[2]根据图(b),结合牛顿第二定律,对小车(包括位移传感器发射器)有
代入坐标数据(4.5,6),可得
(3)[3]在小车没有挂重物的情况下,轻推小车让小车在斜面上做匀速直线运动,则有
可得
而
联立解得
20. 要求摩托车由静止开始在尽量短的时间内走完一段直道,然后驶入一段半圆形的弯道,但在弯道上行驶时车速不能太快,以免因离心作用而偏出车道.求摩托车在直道上行驶所用的最短时间.有关数据见表格.
启动加速度a1
4m/s2
制动加速度a2
8m/s2
直道最大速度v1
40m/s
弯道最大速度v2
20m/s
直道长度s
218m
某同学是这样解的:要使摩托车所用时间最短,应先由静止加速到最大速度v1=40m/s,然后再减速到v2=20m/s,t1==…; t2==…; t=t1+t2
你认为这位同学的解法是否合理?若合理,请完成计算;若不合理,请说明理由,并用你自己的方法算出正确结果.
【答案】不合理
【解析】
【详解】如果摩托车由静止开始加速到直道最大速度v1,则有:t1=40/4=10s,
这段时间内的位移为:x1=×40×10=200m,
然后再减速到:v2=20m/s,t2=(40−20)/8=2.5s,
这段时间内的位移为:x2=×(20+40)×2.5=75m,
则x1+x2=275m>218m,说明汽车不能加速到40m/s.
设摩托车加速的最大速度为vm,
则加速阶段的位移为:.
随后减速到v2发生的位移为:.
且
代入数据解得:vm=36m/s
所以:,
,
摩托车在直道上行驶所用的最短时间为:t==11s.
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