精品解析:福建厦门大学附属科技中学2026-2027学年高三上学期11月期中检测物理试卷
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内容正文:
福建厦门大学附属科技中学2026-2027学年高三上学期11月期中检测
物理试题
(考试日期:11月6日 考试时长:75分钟 满分:100分)
注意事项:
1.答题前,考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号在答题卡上填写清楚。
2.每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,在试卷上作答无效。
一、单项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 光滑水平面上有一质量为的物块,初速度为,在与初速度方向相同的水平拉力作用下运动了,随位移变化的关系如图所示。重力加速度大小取,则物块运动时的速度为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】在图像中,图线与横轴围成的面积表示拉力做的功,由于水平面光滑,物块运动过程合外力做功等于拉力做功。
计算拉力做功
对物块运动的过程,由动能定理有
代入、、
解得 ,故选 D。
2. 2023年10月30日,神舟十六号乘组返回地面前先在轨道①做匀速圆周运动,在点变轨后进入椭圆轨道②,忽略变轨前后飞船质量的变化,则飞船在点变轨后与变轨前相比( )
A. 线速度变小 B. 加速度变小 C. 机械能变大 D. 受地球的引力变大
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据变轨原理,飞船在轨道①点减速,做向心运动进入椭圆轨道②,则飞船在点变轨后与变轨前相比变小,故A正确;
BD.根据万有引力公式以及牛顿第二定律有
飞船在点变轨后与变轨前相比加速度不变,受地球的引力不变,故BD错误;
C.飞船运动轨道越高,飞船的机械能越大,则飞船在点变轨后与变轨前相比,机械能变小,故C错误。
故选A。
3. 如图所示,做海上风电机组塔筒维护时,一台磁吸式巡检机器人静止吸附在固定竖直钢壁上。为防止坠落,一根可视为轻弹簧的安全绳将机器人与塔筒外侧检修支臂上的固定点A相连,此时安全绳的伸长量为,安全绳与竖直方向的夹角为。已知电磁吸附模块对机器人产生垂直并指向钢壁的吸附力,机器人与钢壁间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,动摩擦因数为,安全绳的劲度系数为,机器人质量为,重力加速度大小,。现缓慢减小吸附力,机器人始终保持静止,直到恰好要沿钢壁下滑。则维持机器人静止所需吸附力的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】机器人静止吸附在竖直钢壁上,受到以下力:重力,竖直向下;安全绳拉力,方向沿绳指向A,与竖直方向夹角;电磁吸附力,水平指向钢壁;钢壁支持力,水平背离钢壁;静摩擦力,竖直向上。
安全绳拉力的分量为,
竖直方向平衡
解得
水平方向平衡
机器人恰好要下滑时,摩擦力达到最大静摩擦力
解得,
因此维持机器人静止所需吸附力的最小值为
故选C。
4. “娱乐风洞”是一项新型娱乐项目,在一个特定的空间内通过风机制造的气流把人“吹”起来,使人产生在天空翱翔的感觉。其简化模型如图,一质量为m的游客恰好静止在半径为R的圆柱形竖直风洞内,已知气流密度为ρ,游客在这种姿势下的受风面积(游客在垂直于风力方向的投影面积)为S,风洞内气流竖直向上“吹”出且速度恒定。假设气流吹到人身上后速度变为零,重力加速度为g,不考虑气体重力,下列说法正确的是( )
A. 风速不变,游客在受风面积变化时仍能静止
B. 气流速度大小为
C. 若风速变为原来的,则游客向下加速,加速度大小为
D. 若风速变为原来的2倍,则游客向上加速,加速度大小为3g
【答案】D
【解析】
【详解】B.对时间内吹向游客的空气,设气体质量为,则
则风的动量变化为
以时间内吹向游客的空气为研究对象,由动量定理可得
由于游客处于静止状态,则
F=mg
联立得
故B错误;
A.由B项解析可知,游客静止时,风速
可知游客在受风面积变化时,要使游客静止,风速一定要发生变化,故A错误;
C.若风速变为原来的,则风力为,则
由动量定理可知
根据牛顿第二定律可知
联立解得
游客向下加速,故C错误;
D.若风速变为原来的2倍,则风力为,则
由动量定理可知
根据牛顿第二定律可知
联立解得
游客向上加速,故D正确。
故选D。
二、双项选择题:本题共4小题,每小题6分,共24分。每小题有两项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
5. 陶瓷是中华瑰宝,是中华文明的重要名片。在陶瓷制作过程中有一道工序叫利坯,如图(a)所示,将陶瓷粗坯固定在绕竖直轴转动的水平转台上,用刀旋削,使坯体厚度适当,表里光洁。对应的简化模型如图(b)所示,粗坯的对称轴与转台转轴OO′重合。当转台转速恒定时,关于粗坯上P、Q两质点,下列说法正确的是( )
A. P、Q的角速度比为2∶1 B. P、Q的线速度比为2∶1
C. P、Q的周期之比为1∶1 D. P、Q的向心加速度之比为1∶1
【答案】BC
【解析】
【详解】A.P、Q属于同轴转动的质点,角速度ω相等,同轴转动角速度相同,角速度之比为1∶1,故A错误。
B.由图可知P的转动半径,Q的转动半径,根据线速度公式
线速度之比等于半径之比,为2∶1,故B正确;
C.周期公式
因ω相同,故周期之比为1∶1,故C正确。
D.向心加速度公式
向心加速度之比等于半径之比为2∶1,故D错误。
故选BC 。
6. 如图所示,光滑水平面上分别放着两块质量、形状相同的硬木和软木,两颗完全相同的子弹均以相同的初速度分别打进两种木头中,最终均留在木头内,已知软木对子弹的摩擦力较小,以下判断正确的是( )
A. 子弹在硬木中打入深度较大 B. 子弹在软木中打入深度较大
C. 摩擦力对硬木块做功更多 D. 两个系统产生的内能一样多
【答案】BD
【解析】
【详解】CD.设子弹质量为m,木块质量为M,由于最终都达到共同速度,根据动量守恒定律
可知,共同速度v相同,则根据
可知子弹与硬木或子弹与软木构成的系统机械能减小量相同,故摩擦力对两个木块做功一样多,两个系统产生的内能Q一样多,故C错误,D正确。
AB.根据功能关系可知产生的内能Q相同时,摩擦力越小,子弹打入深度d越大,所以子弹在软木中打入深度较大,故B正确,A错误;
故选BD。
7. 投石机是我国古代人民智慧的结晶,《范蕗兵法》中记载:“飞石重十二斤,为机发行三百步。”如图所示为某小组自制的投石机,轻质长杆可绕光滑转轴在竖直面内转动,长为,BO长为。将一质量的石块放在A端网袋中,另一质量的重物固定于端,初始时A端位于地面上,杆与水平面的夹角为。由静止释放后,杆转到竖直位置时将石块沿水平方向抛出。石块与重物均可视为质点,不计空气阻力,已知,重力加速度取,则( )
A. 石块被抛出瞬间的速度大小为 B. 石块被抛出瞬间的速度大小为
C. 石块落地前瞬间重力的功率为 D. 石块落地前瞬间重力的功率为
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.根据机械能守恒可知,B减少的重力势能转化成A、B的动能与A的重力势能之和,既
A、B绕轴做同轴转动,则速度关系为
联立可得石块被抛出瞬间的速度大小为
故A错误,B正确;
CD.石块抛出后做平抛运动,由
可得石块落地前瞬间的竖直速度为
则石块落地前瞬间重力的功率为
故C错误,D正确。
故选BD。
8. 如图所示,倾角为的光滑斜面固定在水平地面上,质量的长木板A置于斜面上,质量的小物块B置于长木板上,轻绳的一端连接长木板,另一端绕过光滑轻质定滑轮与质量的重物C连接,C距离地面高度。开始时,整个系统处于静止状态。释放物块C,C落地后立即静止。已知A与B间的动摩擦因数,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,B、C均可视为质点,运动过程中B始终没有离开A,A不与滑轮相碰,轻绳始终与斜面平行,重力加速度大小g取,则( )
A. 释放瞬间,C的加速度大小为
B. C落地瞬间,B的速度大小为
C. 木板A上滑过程中,B在A上留下的划痕长度为
D. A、B组成的系统机械能的最大增加量为
【答案】BC
【解析】
【详解】A.当A、B相对滑动时,B有沿斜面向上的最大加速度,记为,有
可得
假设A、B不相对打滑,则C拉着A、B一起有共同的加速度a,有
可得
可知A、B已经相对打滑。对A、C分析
得A、C一起加速度为,故A错误;
B.C落地时间记为,有
解得
此时A的速度
B的速度,故B正确;
C.该过程B运动位移
而A运动位移
B相对A向下滑动
C落地后,B的加速度
对A分析
得,沿斜面向下。
设经过时间A、B共速,有
解得,
该过程B相对A向下滑动
之后A、B一起向上运动。故B在A上留下的划痕,故C正确;
D.C刚落地时,A、B系统机械能增加量最大,为,故D错误。
故选BC。
三、非选择题:共60分,其中9-11题为填空题,12-13题为实验题,14-16题为计算题。考生根据要求作答。
9. 如图所示,质量为m的物体P置于倾角为θ1的固定光滑斜面上,轻细绳跨过光滑定滑轮分别连接着P与小车,P与滑轮间的细绳平行于斜面,小车以速率v水平向右做匀速直线运动。已知重力加速度为g,则当小车与滑轮间的细绳和水平方向的夹角为θ2时,P的速率为________,绳的拉力________mgsinθ1(填“大于”“等于”或“小于”)。
【答案】 ①. ②. 大于
【解析】
【详解】[1]将小车的速度v分解为沿绳子方向的速度和垂直绳子方向的速度,如图
则沿绳方向的速度等于P的速度,即
[2]对物体P,根据牛顿第二定律可知
可知绳的拉力大于。
10. 如图所示,同学踩着轻质滑板(可整体视为质点)以的速度冲上一足够高的固定光滑斜面,则该同学可以冲到的最高点高度为__________m。若解除斜面的固定,假设斜面与地面之间光滑,斜面质量与同学质量相等,那么该同学冲到的最高点高度为__________m(本题中g取)。该模型动量是否守恒__________(填“是”或“否”)。
【答案】 ①. 0.8 ②. 0.4 ③. 否
【解析】
【详解】[1]斜面固定,接触面光滑,由机械能守恒可得
解得
[2]斜面解除固定后,斜面与地面光滑,同学冲到最高点时,同学与斜面水平共速。对同学和斜面组成的系统:
水平方向不受外力,水平动量守恒,设两者质量均为,共速为,则有
解得
系统机械能守恒
代入数据解得
[3]动量守恒的条件是系统总合外力为零。本系统中,同学上滑过程竖直方向存在加速度,系统竖直方向合外力不为零,总动量不守恒(仅水平分量动量守恒)。
11. 如图甲所示,北宋曾公亮在《武经总要》中记载了一种古代运输装备,名为“绞车”,其原理如图乙所示,将一根圆轴削成同心而半径不同的两部分,其中,两点分别是大小辘轳边缘上的两点,其上绕以绳索,绳下加一动滑轮,滑轮下挂上重物,人转动把手带动其轴旋转便可轻松将重物吊起,考虑绳子与滑轮之间、辘轳与轴之间存在摩擦,考虑滑轮与辘轳的质量,不计空气阻力。则在起吊过程中,点的向心加速度________点的向心加速度,人对把手做的功________重物机械能的增加量(均选填“大于”“小于”或“等于”),滑轮会________转动(选填“顺时针”、“逆时针”)。
【答案】 ①. 大于 ②. 大于 ③. 顺时针
【解析】
【详解】[1]根据题意可知,点的半径大于点的半径,但两点由于是同轴转动,角速度相同,根据向心加速度的计算公式,可知故点的向心加速度大于点的向心加速度;
[2]由能量守恒定律,可知人对把手做功除了转化为重物的机械能外,还有轮轴的动能及摩擦生热等,所以人对把手做的功大于重物机械能的增加量;
[3]若把手顺时针转动则大轴上绕绳收紧,滑轮左侧的绳向上,小轴上绕绳放松,滑轮右侧的绳向下,故滑轮会顺时针转动。
12. 如图所示是探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间关系的实验装置。转动手柄,可使两侧变速塔轮以及长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在左右两塔轮上的不同圆盘上,可使两个槽内的小球分别以各自的角速度做匀速圆周运动,其向心力由挡板对小球的支持力提供,球对挡板的反作用力使弹簧测力筒下降,从而露出标尺,根据标尺上露出的红白相间等分标记,可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。
(1)下列实验中,利用到与本实验相同思想方法的是______。
A. 探究两个互成角度的力的合成规律
B. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系
C. 探究平抛运动的特点
(2)一组同学欲探究向心力大小与角速度关系。下列三个情境图2中,正确的操作是______。(选填“甲”、“乙”、“丙”)
(3)某同学利用图3所示的装置探究滑块做圆周运动时向心力和周期的关系。力传感器可记录细线对滑块拉力的大小,光电门可记录滑块做圆周运动的周期,获得多组数据,画出了如图4所示的线性图像,则图像横坐标代表的是______。
A. B. C. D.
(4)图4中的图线没有通过坐标原点,其原因是______。
【答案】(1)B (2)甲 (3)D
(4)滑块受到摩擦力的作用
【解析】
【小问1详解】
本实验所用的研究方法是控制变量法。
A.探究两个互成角度的力的合成规律,采用了等效替代法,故A错误;
B.探究加速度与物体受力、物体质量的关系,采用了控制变量法,故B正确;
C.探究平抛运动的特点,采用了运动的合成与分解,故C错误。
故选B。
【小问2详解】
在探究向心力的大小F与角速度的关系时,要保持小球质量m和小球做匀速圆周运动的半径r不变,故选甲。
【小问3详解】
绳拉力和摩擦力提供向心力,根据向心力公式有
即
结合图像可知横坐标x代表的是。
故选D。
【小问4详解】
由(3)中函数表达式可知图4中的图线没有通过坐标原点,其原因是滑块受到摩擦力的作用。
13. 某物理兴趣小组利用如图甲所示的实验装置研究质量为、的重物A、B组成的系统的机械能。A和B通过轻质细绳连接,细绳跨过滑轮。B由静止开始下落,A上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可研究此系统动能与重力势能的转化关系。如图乙给出的是实验中获取的一条纸带,O是打下的第一个点,打点计时器的工作频率为50Hz。A、B、C为纸带上标注的三个计数点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)。各计数点到O点的距离已在图中标出。已知、,重力加速度为g。
(1)关于上述实验,下列说法中正确的是( )
A. 重物最好选择密度较大的物块
B. 重物的质量可以不测量
C. 实验中应先释放纸带,后接通电源
D. 可以利用公式来求解瞬时速度
(2)在打计数点O至B过程中系统动能的增加量________J(保留2位有效数字),再通过系统重力势能的减少量计算,对比分析得出数据验证机械能是否守恒。
(3)某同学根据所选取纸带的打点情况做进一步分析,作出速度的平方随下落的高度h的变化图像如图所示。如果忽略系统所受的阻力,据此可计算出当地的重力加速度________(保留3位有效数字)。
【答案】(1)A (2)0.60~0.63
(3)9.78
【解析】
【小问1详解】
A.为了减小空气阻力的影响,重物最好选择密度较大的物块,故A正确;
B.由于图中装置是验证两物体组成系统机械能守恒,验证的表达式中质量不能约去,所以需要测量重物的质量,故B错误;
C.为了充分利用纸带,实验中应先接通电源,后释放纸带,故C错误;
D.图中装置是验证两物体组成系统机械能守恒,存在绳子拉力,不可以利用公式来求解瞬时速度,故D错误。
故选A。
【小问2详解】
每相邻两计数点间还有4个点,则相邻计数点的时间间隔为
根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度,则在纸带上打下计数点B时的速度为
在打计数点O至B过程中系统动能的增加量
【小问3详解】
根据系统机械能守恒可得
可得
可知图像的斜率为
解得
14. 2024年6月2日,“嫦娥六号”探测器在月球背面艾特肯盆地着陆。如图所示,假设探测器在反推发动机作用下距月面处悬停,选定着陆点后,开始以加速度竖直下降,当四条“缓冲腿”接触月面时,反推发动机立即停止工作,探测器经速度减为0,探测器质量,月球表面重力加速度。求
(1)探测器竖直下降过程中反推发动机推力的大小F;
(2)探测器竖直下降过程中反推发动机推力的冲量大小I;
(3)接触月球的过程中月面对探测器的平均作用力大小。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)根据牛顿运动定律得
解得
(2)设匀加速下落时间为,由运动学公式得
反推发动机推力的冲量大小为
可得
(3)设“缓冲腿”接触月面前瞬间,飞探测器速度大小为,由运动学公式得
从“缓冲腿”接触月面到探测器速度减为0的过程中,以竖直向下为正方向,根据动量定理
解得
15. 如图所示,一轻支架由水平段和竖直段组成。轻弹簧一端固定于点,另一端与套在水平杆上的球相连,一根长为的轻绳连接A、B两球。球质量,B球质量,球与水平杆的动摩擦因数,弹簧原长,劲度系数。初始时使球尽量压缩弹簧并恰好处于静止状态。现使系统绕轴缓慢转动起来,转动过程中保持A、B两球始终与在同一竖直平面内。当系统以某角速度稳定转动时,细绳与竖直方向成37°角,此时弹簧的弹力大小恰好与初始时相同。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,不计空气阻力。,,,求:
(1)初始时弹簧的长度;
(2)细绳与竖直方向成37°角时,系统转动的角速度;
(3)整个过程中驱动力对系统所做的总功。
【答案】(1)0.16m;(2);(3)
【解析】
【详解】(1)初始时弹簧处于压缩状态,球恰好处于静止状态,设初始时弹簧的压缩量为,
则
解得
则初始时弹簧的长度为
(2)当系统以某角速度稳定转动,弹簧的弹力大小与初始时相同时,弹簧处于拉伸状态,拉伸量与初始状态的压缩量相等,对B球有
,
解得
(3)根据能量守恒,整个过程中驱动力对系统所做的功等于A、B球的动能增加,B球的重力势能增加,球与水平横杆间摩擦产生的内能,则有
其中
,,
解得
16. 如图所示,一足够长的水平传送带,传送带左侧顶端与光滑平台平滑相连。初始时刻,传送带被锁定处于静止状态,物块A、B用轻弹簧连接静止于传送带上,A位于传送带左侧顶端,轻弹簧处于原长状态,物体A、B可视为质点,质量分别为、 ,与传送带的动摩擦因数分别为、。质量为 的物体C以向右运动,与A发生弹性碰撞,碰撞时间极短。碰后瞬间,解除传送带锁定,传送带立刻以的恒定速率顺时针转动。从C与A碰后瞬间开始计时,经过一段时间t,A与传送带第一次共速,此时A对地的位移为,B对地的位移 。已知重力加速度g取,求:
(1)C与A碰撞后A物块的速度大小;
(2)A与传送带第一次共速时,弹簧的弹性势能;
(3)从开始计时到A与传送带第一次共速的过程所经历的时间t。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
取水平向右为正方向,各物块质量分别记为,和,碰后瞬间物块A与C的速度分别为和。碰撞时间极短,摩擦力及弹簧弹力的冲量可忽略,物块C与A组成的系统动量守恒,有
碰撞为弹性碰撞,系统动能守恒,有
得 ,
故物块A碰后的速度大小为 。
【小问2详解】
物块A首次与传送带共速前,其速度始终大于带速,受到的滑动摩擦力向左,大小为
物块B受到的滑动摩擦力向右,大小为
因此A、B组成的系统在水平方向上所受合外力为0,动量守恒。
设A首次与传送带共速时B的速度为,还未和传送带共速,由
解得
刚好同时和传送带共速。设此过程中弹簧弹力对物块A与B所做的功分别为和,对物块A、B应用动能定理,有,
代入数据得 ,
弹簧对两物块做功之和等于弹性势能增加量的负值,故
所以
【小问3详解】
设物块A首次与传送带共速前任意时刻两物块的速度分别为和,由水平动量守恒,则
上述动量守恒关系适用于所求全过程。对上式两边同乘并求和,有
解得
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福建厦门大学附属科技中学2026-2027学年高三上学期11月期中检测
物理试题
(考试日期:11月6日 考试时长:75分钟 满分:100分)
注意事项:
1.答题前,考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号在答题卡上填写清楚。
2.每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,在试卷上作答无效。
一、单项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 光滑水平面上有一质量为的物块,初速度为,在与初速度方向相同的水平拉力作用下运动了,随位移变化的关系如图所示。重力加速度大小取,则物块运动时的速度为( )
A. B. C. D.
2. 2023年10月30日,神舟十六号乘组返回地面前先在轨道①做匀速圆周运动,在点变轨后进入椭圆轨道②,忽略变轨前后飞船质量的变化,则飞船在点变轨后与变轨前相比( )
A. 线速度变小 B. 加速度变小 C. 机械能变大 D. 受地球的引力变大
3. 如图所示,做海上风电机组塔筒维护时,一台磁吸式巡检机器人静止吸附在固定竖直钢壁上。为防止坠落,一根可视为轻弹簧的安全绳将机器人与塔筒外侧检修支臂上的固定点A相连,此时安全绳的伸长量为,安全绳与竖直方向的夹角为。已知电磁吸附模块对机器人产生垂直并指向钢壁的吸附力,机器人与钢壁间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,动摩擦因数为,安全绳的劲度系数为,机器人质量为,重力加速度大小,。现缓慢减小吸附力,机器人始终保持静止,直到恰好要沿钢壁下滑。则维持机器人静止所需吸附力的最小值为( )
A. B. C. D.
4. “娱乐风洞”是一项新型娱乐项目,在一个特定的空间内通过风机制造的气流把人“吹”起来,使人产生在天空翱翔的感觉。其简化模型如图,一质量为m的游客恰好静止在半径为R的圆柱形竖直风洞内,已知气流密度为ρ,游客在这种姿势下的受风面积(游客在垂直于风力方向的投影面积)为S,风洞内气流竖直向上“吹”出且速度恒定。假设气流吹到人身上后速度变为零,重力加速度为g,不考虑气体重力,下列说法正确的是( )
A. 风速不变,游客在受风面积变化时仍能静止
B. 气流速度大小为
C. 若风速变为原来的,则游客向下加速,加速度大小为
D. 若风速变为原来的2倍,则游客向上加速,加速度大小为3g
二、双项选择题:本题共4小题,每小题6分,共24分。每小题有两项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
5. 陶瓷是中华瑰宝,是中华文明的重要名片。在陶瓷制作过程中有一道工序叫利坯,如图(a)所示,将陶瓷粗坯固定在绕竖直轴转动的水平转台上,用刀旋削,使坯体厚度适当,表里光洁。对应的简化模型如图(b)所示,粗坯的对称轴与转台转轴OO′重合。当转台转速恒定时,关于粗坯上P、Q两质点,下列说法正确的是( )
A. P、Q的角速度比为2∶1 B. P、Q的线速度比为2∶1
C. P、Q的周期之比为1∶1 D. P、Q的向心加速度之比为1∶1
6. 如图所示,光滑水平面上分别放着两块质量、形状相同的硬木和软木,两颗完全相同的子弹均以相同的初速度分别打进两种木头中,最终均留在木头内,已知软木对子弹的摩擦力较小,以下判断正确的是( )
A. 子弹在硬木中打入深度较大 B. 子弹在软木中打入深度较大
C. 摩擦力对硬木块做功更多 D. 两个系统产生的内能一样多
7. 投石机是我国古代人民智慧的结晶,《范蕗兵法》中记载:“飞石重十二斤,为机发行三百步。”如图所示为某小组自制的投石机,轻质长杆可绕光滑转轴在竖直面内转动,长为,BO长为。将一质量的石块放在A端网袋中,另一质量的重物固定于端,初始时A端位于地面上,杆与水平面的夹角为。由静止释放后,杆转到竖直位置时将石块沿水平方向抛出。石块与重物均可视为质点,不计空气阻力,已知,重力加速度取,则( )
A. 石块被抛出瞬间的速度大小为 B. 石块被抛出瞬间的速度大小为
C. 石块落地前瞬间重力的功率为 D. 石块落地前瞬间重力的功率为
8. 如图所示,倾角为的光滑斜面固定在水平地面上,质量的长木板A置于斜面上,质量的小物块B置于长木板上,轻绳的一端连接长木板,另一端绕过光滑轻质定滑轮与质量的重物C连接,C距离地面高度。开始时,整个系统处于静止状态。释放物块C,C落地后立即静止。已知A与B间的动摩擦因数,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,B、C均可视为质点,运动过程中B始终没有离开A,A不与滑轮相碰,轻绳始终与斜面平行,重力加速度大小g取,则( )
A. 释放瞬间,C的加速度大小为
B. C落地瞬间,B的速度大小为
C. 木板A上滑过程中,B在A上留下的划痕长度为
D. A、B组成的系统机械能的最大增加量为
三、非选择题:共60分,其中9-11题为填空题,12-13题为实验题,14-16题为计算题。考生根据要求作答。
9. 如图所示,质量为m的物体P置于倾角为θ1的固定光滑斜面上,轻细绳跨过光滑定滑轮分别连接着P与小车,P与滑轮间的细绳平行于斜面,小车以速率v水平向右做匀速直线运动。已知重力加速度为g,则当小车与滑轮间的细绳和水平方向的夹角为θ2时,P的速率为________,绳的拉力________mgsinθ1(填“大于”“等于”或“小于”)。
10. 如图所示,同学踩着轻质滑板(可整体视为质点)以的速度冲上一足够高的固定光滑斜面,则该同学可以冲到的最高点高度为__________m。若解除斜面的固定,假设斜面与地面之间光滑,斜面质量与同学质量相等,那么该同学冲到的最高点高度为__________m(本题中g取)。该模型动量是否守恒__________(填“是”或“否”)。
11. 如图甲所示,北宋曾公亮在《武经总要》中记载了一种古代运输装备,名为“绞车”,其原理如图乙所示,将一根圆轴削成同心而半径不同的两部分,其中,两点分别是大小辘轳边缘上的两点,其上绕以绳索,绳下加一动滑轮,滑轮下挂上重物,人转动把手带动其轴旋转便可轻松将重物吊起,考虑绳子与滑轮之间、辘轳与轴之间存在摩擦,考虑滑轮与辘轳的质量,不计空气阻力。则在起吊过程中,点的向心加速度________点的向心加速度,人对把手做的功________重物机械能的增加量(均选填“大于”“小于”或“等于”),滑轮会________转动(选填“顺时针”、“逆时针”)。
12. 如图所示是探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间关系的实验装置。转动手柄,可使两侧变速塔轮以及长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在左右两塔轮上的不同圆盘上,可使两个槽内的小球分别以各自的角速度做匀速圆周运动,其向心力由挡板对小球的支持力提供,球对挡板的反作用力使弹簧测力筒下降,从而露出标尺,根据标尺上露出的红白相间等分标记,可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。
(1)下列实验中,利用到与本实验相同思想方法的是______。
A. 探究两个互成角度的力的合成规律
B. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系
C. 探究平抛运动的特点
(2)一组同学欲探究向心力大小与角速度关系。下列三个情境图2中,正确的操作是______。(选填“甲”、“乙”、“丙”)
(3)某同学利用图3所示的装置探究滑块做圆周运动时向心力和周期的关系。力传感器可记录细线对滑块拉力的大小,光电门可记录滑块做圆周运动的周期,获得多组数据,画出了如图4所示的线性图像,则图像横坐标代表的是______。
A. B. C. D.
(4)图4中的图线没有通过坐标原点,其原因是______。
13. 某物理兴趣小组利用如图甲所示的实验装置研究质量为、的重物A、B组成的系统的机械能。A和B通过轻质细绳连接,细绳跨过滑轮。B由静止开始下落,A上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可研究此系统动能与重力势能的转化关系。如图乙给出的是实验中获取的一条纸带,O是打下的第一个点,打点计时器的工作频率为50Hz。A、B、C为纸带上标注的三个计数点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)。各计数点到O点的距离已在图中标出。已知、,重力加速度为g。
(1)关于上述实验,下列说法中正确的是( )
A. 重物最好选择密度较大的物块
B. 重物的质量可以不测量
C. 实验中应先释放纸带,后接通电源
D. 可以利用公式来求解瞬时速度
(2)在打计数点O至B过程中系统动能的增加量________J(保留2位有效数字),再通过系统重力势能的减少量计算,对比分析得出数据验证机械能是否守恒。
(3)某同学根据所选取纸带的打点情况做进一步分析,作出速度的平方随下落的高度h的变化图像如图所示。如果忽略系统所受的阻力,据此可计算出当地的重力加速度________(保留3位有效数字)。
14. 2024年6月2日,“嫦娥六号”探测器在月球背面艾特肯盆地着陆。如图所示,假设探测器在反推发动机作用下距月面处悬停,选定着陆点后,开始以加速度竖直下降,当四条“缓冲腿”接触月面时,反推发动机立即停止工作,探测器经速度减为0,探测器质量,月球表面重力加速度。求
(1)探测器竖直下降过程中反推发动机推力的大小F;
(2)探测器竖直下降过程中反推发动机推力的冲量大小I;
(3)接触月球的过程中月面对探测器的平均作用力大小。
15. 如图所示,一轻支架由水平段和竖直段组成。轻弹簧一端固定于点,另一端与套在水平杆上的球相连,一根长为的轻绳连接A、B两球。球质量,B球质量,球与水平杆的动摩擦因数,弹簧原长,劲度系数。初始时使球尽量压缩弹簧并恰好处于静止状态。现使系统绕轴缓慢转动起来,转动过程中保持A、B两球始终与在同一竖直平面内。当系统以某角速度稳定转动时,细绳与竖直方向成37°角,此时弹簧的弹力大小恰好与初始时相同。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,不计空气阻力。,,,求:
(1)初始时弹簧的长度;
(2)细绳与竖直方向成37°角时,系统转动的角速度;
(3)整个过程中驱动力对系统所做的总功。
16. 如图所示,一足够长的水平传送带,传送带左侧顶端与光滑平台平滑相连。初始时刻,传送带被锁定处于静止状态,物块A、B用轻弹簧连接静止于传送带上,A位于传送带左侧顶端,轻弹簧处于原长状态,物体A、B可视为质点,质量分别为、 ,与传送带的动摩擦因数分别为、。质量为 的物体C以向右运动,与A发生弹性碰撞,碰撞时间极短。碰后瞬间,解除传送带锁定,传送带立刻以的恒定速率顺时针转动。从C与A碰后瞬间开始计时,经过一段时间t,A与传送带第一次共速,此时A对地的位移为,B对地的位移 。已知重力加速度g取,求:
(1)C与A碰撞后A物块的速度大小;
(2)A与传送带第一次共速时,弹簧的弹性势能;
(3)从开始计时到A与传送带第一次共速的过程所经历的时间t。
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