精品解析:江苏无锡市梁溪区(市北高级中学)2026-2027学年高三上学期10月月考物理试题
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内容正文:
无锡市市北高级中学2026—2027学年第一学期
高三年级物理学科阶段检测卷
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题),全卷满分100分,考试时间75分钟。
第Ⅰ卷(选择题共44分)
一、选择题:本大题共11小题,每小题4分,共44分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的,请把正确答案涂在答题卡上。
1. 达因()是厘米克秒制中的一个常用单位,已知,从单位制角度分析,达因是下列哪个物理量的单位( )
A. 功率 B. 力 C. 能量 D. 速度
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据公式
可得功率的国际单位为,故A错误;
B.根据牛顿第二定律
力的国际单位为
题目给出,故B正确;
C.功为衡量能量转化的物理量,根据公式
可得能量的国际单位为,故C错误;
D.速度的单位为,故D错误。
故选B。
2. 2026年7月10日,长征十号乙运载火箭首飞成功,其一子级与二子级分离后,经过姿态调整、减速和返回飞行,最后精准降落到南海海上回收平台,被平台张开的柔性网成功捕获。则一子级( )
A. 在姿态调整时可看作质点
B. 在减速上升时处于失重状态
C. 在返回飞行途中点火减速时处于失重状态
D. 被柔性网捕获时对网的作用力大于网对火箭的作用力
【答案】B
【解析】
【详解】A.在姿态调整时,一子级的大小和形状不能忽略,不可以看作质点。故A错误;
B.在减速上升时,一子级的加速度向下,处于失重状态。故B正确;
C.在返回飞行途中点火减速时,一子级的加速度向上,处于超重状态。故C错误;
D.被柔性网捕获时,根据牛顿第三定律可知,一子级对网的作用力等于网对火箭的作用力。故D错误。
故选B。
3. 地球质量约为月球质量的81倍,某月球探测器飞向月球途中,当地球对它的引力和月球对它的引力大小相等时,该探测器距月心与距地心的距离之比约为( )
A. 81:1 B. 1:81 C. 9:1 D. 1:9
【答案】D
【解析】
【详解】设探测器质量为m,距地心距离为,距月心距离为,地球质量为,月球质量为,由题可知
根据万有引力定律,地球对探测器的引力为
月球对探测器的引力为
当两引力大小相等时,有
联立可得
即探测器距月心与距地心的距离之比为1:9。
故选D。
4. 如图所示,光滑斜面高度一定,斜面倾角θ可调节。物体从斜面顶端由静止释放,沿斜面下滑到斜面底端,下列物理量与斜面倾角无关的是( )
A. 物体受到支持力的大小
B. 物体加速度的大小
C. 合力对物体做的功
D. 物体重力的冲量
【答案】C
【解析】
【详解】设斜面倾角为,斜面的高度为:
A.垂直斜面方向,根据平衡条件可得物体受到支持力大小
则物体受到支持力的大小与斜面倾角有关,故A错误;
B.沿着斜面方向,根据牛顿第二定律
可得
则物体加速度的大小与斜面倾角有关,故B错误;
C.物体下滑过程中只有重力做功,则合力对物体做的功都为,与斜面倾角无关,故C正确;
D.沿着斜面方向,根据运动学公式
解得
物体重力的冲量
与斜面倾角有关,故D错误。
故选C。
5. 一小朋友在游乐园玩“套圈”游戏,从同一位置先后水平抛出两个相同的套环,分别套中水平地面上A、B两个玩具,如图所示。不计空气阻力,则( )
A. 套中A的套环落地速度更大
B. 套中B的套环落地速度更大
C. 套中A的套环在空中运动时间更长
D. 套中B的套环在空中运动时间更长
【答案】A
【解析】
【详解】CD.平抛运动可以分解为:水平方向匀速直线运动,竖直方向自由落体运动。
竖直方向公式:
,高度h相同,所以运动时间t相等,故 CD 错误;
AB.水平方向:,A 的水平位移更大,时间t相同,说明套中A的初速度更大。
竖直落地分速度,t相同,故相同;
由,A 的水平初速度更大,套中 A 的落地合速度更大,故A正确,B错误。
故选A。
6. 以不同初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时,一个物体所受空气阻力可以忽略,另一个物体所受空气阻力大小与物体速率成正比,下列用虚线和实线描述两物体运动的v-t图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】设空气阻力大小为。无阻力物体只受重力,做匀变速直线运动,图为斜率等于的直线
受阻力物体上升时
即,且随v减小a逐渐减小到g
最高点,阻力为零,,切线与虚线平行
下降时,即,斜率绝对值比虚线小。
A.实线下降阶段斜率绝对值又增大,即加速度变大,不符合下降时且逐渐减小,故A错误;
B.实线在上升阶段穿过虚线后又在t轴处与虚线重合同速,而上升阶段受阻力物体加速度始终大于g,速度差在最高点前不应重新缩小到零,故B错误;
C.实线在未到达最高点时就与虚线拉开间距,且最高点位置和切线关系不符合上升阶段加速度由大于g逐渐减小到g的规律,故C错误;
D.实线上升阶段斜率比虚线陡且逐渐变缓,最高点切线与虚线平行,下降阶段斜率比虚线平缓,符合阻力随速率变化的加速度规律,故D正确。
故选D。
7. 如图所示,一只鸭子想从点游到河对岸,处是个圆形漩涡,点和漩涡边缘连线与河岸的最大夹角为,河水流速为,鸭子游动速度大小恒定,鸭子经过漩涡边缘视为安全。则( )
A. 若鸭子能安全渡河,其游动的最小速度为
B. 若鸭子能安全渡河,其游动的最小速度为
C. 若鸭子游动的速度小于,鸭子也能垂直河岸渡河
D. 若鸭子游动的速度小于,鸭子无法安全渡河
【答案】A
【解析】
【详解】ABD.要使鸭子从A点以恒定的速度安全到达对岸,当鸭子的速度与合速度垂直时鸭子的速度最小,如图所示
由图示可知,鸭子在静水中的最小速度为
只要鸭子的合速度与河岸的夹角,鸭子就可以安全渡河,
故A正确,BD错误;
C.设鸭子在静水中的速度大小为,只要在沿河岸方向分量等于河水速度,即,鸭子的合速度方向才可能垂直于河岸,鸭子才可以垂直河岸渡河,故C错误。
故选A。
8. 2024年6月,“嫦娥六号”探测器成功着陆在月球背面预选着陆区,开启人类探测器首次在月球背面实施的样品采集任务。“嫦娥六号”被月球捕获进入月球轨道的部分过程如图所示:探测器在椭圆轨道1运行经过P点时变轨进入椭圆轨道2、在轨道2上经过P点时再次变轨进入圆轨道3。三个轨道相切于P点,Q点是轨道2上离月球最远的点。下列说法正确的是( )
A. 探测器从轨道1进入轨道2的过程中,需点火加速
B. 探测器在轨道2上从P点运行到Q点的过程中,机械能越来越大
C. 探测器分别沿着轨道2和轨道3运行,经过P点时的加速度相同
D. 探测器在轨道3上运行的周期大于其在轨道1上运行的周期
【答案】C
【解析】
【详解】A.由轨道1变到轨道2,半径减小,做近心运动,因此需要在P点减速,故A错误;
B.探测器在轨道2上从P点运行到Q点的过程中,只有万有引力做功,机械能守恒,故B错误;
C.根据牛顿第二定律,有
由于探测器分别沿着轨道2和轨道3运行,经过P点的距离r相同,所以经过P点时的加速度相同,故C正确;
D.根据开普勒第三定律
可知,轨道1的半长轴大于轨道3的半长轴,所以在轨道1上运行的周期比在轨道3上运行的周期大,故D错误。
故选C。
9. 质量为的汽车从静止开始沿平直公路运动,发动机功率随时间变化的关系如图所示。整个过程汽车所受阻力恒为,0~时间内汽车前进距离为,则该汽车( )
A. 时刻前做加速度减小的加速运动,时刻后做匀速运动
B. 时刻前做匀加速运动,时刻后做匀速运动
C. 时刻汽车的速度大小为
D. 时刻汽车的速度大小为
【答案】D
【解析】
【详解】AB.由图可知0~内发动机功率随时间线性增大,即
根据功率公式
牛顿第二定律
整理得
由于k,m,f都为定值,故加速度a不变,汽车做匀加速直线运动。t1后功率保持恒定,此时汽车仍有加速度,汽车会继续加速,直到牵引力等于阻力后才做匀速运动,因此时刻后不会立刻进入匀速状态,AB错误;
CD.0~内根据动能定理
整理得,C错误,D正确。
故选D。
10. 某新型超音速无人机在高空沿水平方向匀速巡航,其机身保持水平姿态。已知在该巡航状态下,飞机的升阻比(即垂直机身向上的升力与平行机身向后的阻力之比)恒为k,飞行器受到的重力为G。为了最大限度地节省燃料,要求发动机提供的推力F最小,该飞行器配备了推力矢量技术,可以将发动机尾喷流方向调整至与水平飞行方向成角θ(斜向后下方喷射)。则此时夹角θ应满足的关系式为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】飞机水平匀速巡航,合力为0,受力分析如下
竖直方向:垂直机身向上的升力、推力的竖直向上分量与向下的重力平衡,即
水平方向:推力的水平向前分量与平行机身向后的阻力平衡,即
由升阻比定义得
将、代入竖直方向平衡方程,整理得
要使最小,需分母取最大值。对该三角函数求极值,导数为0时分母取最大值,即
化简得
故选A。
11. 如图所示,轻弹簧竖直放置在水平地面上,物块静置于弹簧上端,物块从物块正上方高处由静止释放,与物块碰撞后一起向下运动。以的初始位置为原点,竖直向下为正方向建立轴。以地面为重力势能的零势能面,物块、均可视为质点,不计空气阻力。则下列哪幅图能反映物体的机械能随坐标的变化情况( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】在物块自由下落、未与碰撞的阶段,只受重力作用,仅重力做功,的机械能守恒,因此机械能不随变化,是一段水平直线。在与碰撞后一起向下运动的阶段,由机械能守恒定律可知,除重力外其他力对物体做的功等于物体机械能的变化量,即
该阶段对有向上的支持力,且该力对做负功,故物块的机械能不断减小,图像斜率的绝对值等于对向上的支持力的大小;碰撞后、共同向下运动时,弹簧弹力随形变量增大而逐渐变大,对、整体由牛顿第二定律可知,的加速度向下不断减小直至向上逐渐增大,受到对它的向上的支持力大小满足
整理得
可知对的支持力逐渐增大,因此图像的斜率绝对值会逐渐变大,也就是曲线向下弯曲。
故选D。
第Ⅱ卷(非选择题共56分)
二、填空题:本大题共5小题,每小题3分,共15分。请把正确答案填在答题卷横线上。
12. 某同学用图-1所示实验装置测量弹簧的劲度系数k,实验操作步骤如下:
①按图-1连接好实验装置,并调整气垫导轨水平;
②细线下端挂上质量为m的钩码,并通过导轨左端滑轮与滑块左端相连;
③将弹簧悬挂于固定在铁架台上的支架上,另一细线通过气垫导轨右侧滑轮与滑块右端相连;
④调整弹簧下端细线竖直,调整滑块与滑轮间的细线平行于导轨;
⑤调整滑块初位置横坐标为使连接弹簧的细线刚好伸直;
⑥由静止释放钩码和滑块,并测出滑块位移最大时的横坐标;
⑦不改变滑块释放位置,更换不同质量的钩码重复以上实验多次;
⑧将数据填入下表,并绘制滑块最大位移—钩码质量()图像,计算得出劲度系数k;
钩码质量(g)
最大位移(cm)
10
5.55
20
13.01
30
23.01
40
31.07
50
▲
60
50.86
根据上述实验操作过程,回答下列问题:
(1)不连接细线时,将滑块轻轻放在导轨中央,发现滑块向图中导轨左侧运动,则应该将图中导轨的单脚调平螺丝______(选填“升高”或“降低”);
(2)图-2和图-3是某次实验中滑块刚释放时和位移最大时在气垫导轨刻度尺上的位置,计算此次实验滑块的最大位移并填入表格;
(3)根据数据表中得到的数据在坐标纸上描绘数据点并拟合出图像;
(4)已知弹簧的弹性势能,x为弹簧的形变量。图像斜率为a,重力加速度为g,则可得弹簧劲度系数为______(用a和g表示);
(5)某同学认为气垫导轨不水平会使得劲度系数测量值偏大,你是否同意,并说明理由______。
【答案】(1)升高 (2)40.93(40.90-40.95)
(3) (4)
(5)不同意,不水平只会影响图像解析式的截距,并不影响斜率,劲度系数测量值不变。
【解析】
【小问1详解】
滑块向导轨左侧运动,说明导轨左侧偏低、右侧偏高,因此需要将左侧的单脚调平螺丝升高,使导轨左右端高度一致,调整至水平。
【小问2详解】
图-2是滑块刚释放的位置,读数为88.80 cm;图-3是位移最大时的位置,读数为47.87cm,两者差值为最大位移
【小问3详解】
描绘数据点并拟合出图像如图
【小问4详解】
从滑块初始位置到位移最大的过程中,滑块和钩码初末速度均为0,气垫导轨无摩擦,系统机械能守恒
整理得
图像的斜率
因此劲度系数
【小问5详解】
不同意。若导轨不水平,设滑块质量为M,斜面与水平面夹角为,则机械能守恒式变为
左侧低为加,右侧低为减,整理得
图像的斜率不变,所以不水平只会影响图像解析式的截距,并不影响斜率,劲度系数测量值不变。
三、综合题:本大题共4小题,共41分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
13. 2025年9月3日,中国“东风—5C”重型洲际导弹首次亮相,震撼了全球军事领域。如图所示,导弹发射后从点飞出大气层,靠惯性沿椭圆轨道飞行,经远地点后从点返回大气层,地心为椭圆轨道的一个焦点,近地点(未画出)恰贴近地面。已知地球半径为,。
(1)求导弹在、两点所受到的万有引力大小之比;
(2)若导弹沿椭圆轨道运动,不计空气阻力,求导弹由经到点的时间(已知地球近地卫星的周期为)。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
由万有引力定律可得,
所以
【小问2详解】
设导弹在椭圆轨道上的运行周期为,由开普勒第三定律有
又
解得
14. 如图所示为投石机简化模型,配重固定在长臂一端,石块放置在长臂另一端的弹兜内。释放后配重向下转动,带动长臂绕固定轴在竖直平面内转动,当配重落地时石块恰好脱离弹兜,以垂直长臂且与竖直方向成角的速度飞出。已知石块到转轴距离为配重到转轴距离的4倍,石块、配重均视为质点,石块脱离弹兜时、离地高度,不计空气阻力,重力加速度(,)。求:
(1)配重落地时速度大小v;
(2)石块落地点距抛出点的水平位移大小。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】
【小问1详解】
设石块到转轴距离为,配重到转轴距离为。
有
解得
【小问2详解】
石块飞出后做斜抛运动
竖直方向
水平方向
解得
【点睛】
15. 一游戏装置的竖直截面如图所示,足够长的倾斜轨道AB、半径为的竖直圆轨道(稍错开)、水平轨道BC和连接成一个抛体装置。高台右侧有一水平地面FG,与高台的高度差为,F右侧的Q处有一圆环S,圆环平面面向高台,圆环圆心与轨道在同一竖直面内,圆心离地,半径。现将一质量为的滑块1从AB上距BC高度h处静止释放,运动到C点时,与静止在C点、质量为的滑块2发生弹性碰撞,碰后滑块2进入圆轨道绕行一周后从E点水平飞出。只要滑块2从圆环S穿出,游戏就成功。已知,轨道BC与滑块1的动摩擦因数从B点开始均匀减小,B点处,C点处,其余各段均光滑,。滑块1、2均可视为质点,,弹性碰撞质量相等速度互换,不计空气阻力,不计各衔接处的机械能损失,重力加速度为。
(1)若滑块2恰能通过D点,求滑块2在圆心等高处P点时的加速度大小和对轨道的压力大小;
(2)要使游戏成功,求满足条件的释放高度h。
【答案】(1);
(2)
【解析】
【小问1详解】
各处均取指向圆心为径向正方向。滑块2恰能通过最高点时,轨道支持力为零,重力提供向心力,由牛顿第二定律得,所以
从点到点,滑块2上升的高度为,轨道光滑,支持力不做功,由机械能守恒定律得
解得
在点,轨道支持力水平指向圆心,重力竖直向下,两力相互垂直。受力方向如下图
径向加速度大小为
取竖直向下为切向正方向,重力是切向合力,由牛顿第二定律得,所以
加速度大小为
沿径向应用牛顿第二定律得
由牛顿第三定律,滑块2对轨道的压力与轨道对滑块2的支持力等大,故压力大小为
【小问2详解】
设滑块1碰撞前在点的速度大小为,粗糙段长度为。水平段支持力大小恒等于滑块1的重力,动摩擦因数随位移均匀减小,因此摩擦力也随位移均匀减小,可用初、末摩擦力的平均值计算做功。摩擦力做功为
对滑块1从静止释放到碰撞前的全过程应用动能定理,有
整理得
由题给条件,等质量滑块发生弹性碰撞后速度互换,故滑块2碰后速度大小为。滑块2此后在光滑轨道上运动,只有重力做功,且圆轨道入口与抛出点等高,由机械能守恒可知,从点水平抛出时的速度大小仍为。要完成圆周运动,最高点处的支持力必须非负,沿指向圆心的方向有
由支持力非负可得
滑块2由点到点的过程中,机械能守恒,有
所以完成圆周运动需要
代入释放高度与速度的关系,得到
再分析平抛穿环条件。下图实线表示通过环心的轨迹,上、下虚线分别表示到达圆环上、下沿的边界轨迹,竖直虚线标示圆环所在平面
设滑块2到达圆环所在平面所用时间为,此时离地高度为,取水平向右、竖直向下分别为两个方向的正方向。水平方向做匀速运动,竖直方向做自由落体运动,有,
消去,并代入速度与释放高度的关系,得到
滑块视为质点,要从圆环内部穿出而不碰环边,其离地高度须满足
代入题给数据,转化为下落高度的条件,有
再代入,解得
与完成圆周运动的条件取交集,得到
当时,滑块2恰能通过点,并从环心穿出,可以取等号;当时,滑块2到达圆环所在平面处的离地高度为,恰好碰到圆环上沿,不能从环内穿出,故上限不取等号。
16. 如图所示,长度倾斜传送带与水平方向的夹角,底端C与两个紧挨放置的水平货架D、E平滑连接。传送带以速率沿顺时针方向转动,物块与传送带之间的动摩擦因数,从A点以初速度水平抛出一质量的小物块(可视为质点),物块以的速度从B点刚好无碰撞滑上传送带。两货架的质量均为,货架D的长度,小物块与货架之间的动摩擦因数均为,货架与地面之间的动摩擦因数均为。重力加速度g取,。求:
(1)小物块初速度大小;
(2)小物块到达传送带底端C点时的动能;
(3)为保证小物块最终停留在货架E上,货架E的最小长度L。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【详解】(1)物块从A点抛出后做平抛运动,到达B点时速度方向沿传送带向下、与水平方向成53°角,水平方向分速度等于抛出时的初速度,故
(2)物块滑上传送带后沿传送带向下运动,传送带速度大于物块速度,故物块相对传送带向上滑动,所受滑动摩擦力沿传送带向下。
对物块由牛顿第二定律得
解得。物块速度增大到传送带速度前已离开传送带,故加速度不变,由运动学公式得
解得,故物块到达C点时的动能
(3)物块滑上货架D后做减速运动。D、E紧挨放置,物块对D的摩擦力,小于地面对D、E的最大静摩擦力之和,故物块在D上滑动时D、E均静止,物块的加速度
物块滑到D右端时速度的平方
物块滑上货架E后,E受到物块的摩擦力仍为,大于地面对E的最大静摩擦力,故E开始向右加速,其加速度
物块在E上以减速,当物块与E速度相同时,物块相对E滑行的距离最大,由
此后物块与E共速,二者一起减速直至停止,物块不再相对E滑动,故货架E的最小长度
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无锡市市北高级中学2026—2027学年第一学期
高三年级物理学科阶段检测卷
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题),全卷满分100分,考试时间75分钟。
第Ⅰ卷(选择题共44分)
一、选择题:本大题共11小题,每小题4分,共44分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的,请把正确答案涂在答题卡上。
1. 达因()是厘米克秒制中的一个常用单位,已知,从单位制角度分析,达因是下列哪个物理量的单位( )
A. 功率 B. 力 C. 能量 D. 速度
2. 2026年7月10日,长征十号乙运载火箭首飞成功,其一子级与二子级分离后,经过姿态调整、减速和返回飞行,最后精准降落到南海海上回收平台,被平台张开的柔性网成功捕获。则一子级( )
A. 在姿态调整时可看作质点
B. 在减速上升时处于失重状态
C. 在返回飞行途中点火减速时处于失重状态
D. 被柔性网捕获时对网的作用力大于网对火箭的作用力
3. 地球质量约为月球质量的81倍,某月球探测器飞向月球途中,当地球对它的引力和月球对它的引力大小相等时,该探测器距月心与距地心的距离之比约为( )
A. 81:1 B. 1:81 C. 9:1 D. 1:9
4. 如图所示,光滑斜面高度一定,斜面倾角θ可调节。物体从斜面顶端由静止释放,沿斜面下滑到斜面底端,下列物理量与斜面倾角无关的是( )
A. 物体受到支持力的大小
B. 物体加速度的大小
C. 合力对物体做的功
D. 物体重力的冲量
5. 一小朋友在游乐园玩“套圈”游戏,从同一位置先后水平抛出两个相同的套环,分别套中水平地面上A、B两个玩具,如图所示。不计空气阻力,则( )
A. 套中A的套环落地速度更大
B. 套中B的套环落地速度更大
C. 套中A的套环在空中运动时间更长
D. 套中B的套环在空中运动时间更长
6. 以不同初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时,一个物体所受空气阻力可以忽略,另一个物体所受空气阻力大小与物体速率成正比,下列用虚线和实线描述两物体运动的v-t图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
7. 如图所示,一只鸭子想从点游到河对岸,处是个圆形漩涡,点和漩涡边缘连线与河岸的最大夹角为,河水流速为,鸭子游动速度大小恒定,鸭子经过漩涡边缘视为安全。则( )
A. 若鸭子能安全渡河,其游动的最小速度为
B. 若鸭子能安全渡河,其游动的最小速度为
C. 若鸭子游动的速度小于,鸭子也能垂直河岸渡河
D. 若鸭子游动的速度小于,鸭子无法安全渡河
8. 2024年6月,“嫦娥六号”探测器成功着陆在月球背面预选着陆区,开启人类探测器首次在月球背面实施的样品采集任务。“嫦娥六号”被月球捕获进入月球轨道的部分过程如图所示:探测器在椭圆轨道1运行经过P点时变轨进入椭圆轨道2、在轨道2上经过P点时再次变轨进入圆轨道3。三个轨道相切于P点,Q点是轨道2上离月球最远的点。下列说法正确的是( )
A. 探测器从轨道1进入轨道2的过程中,需点火加速
B. 探测器在轨道2上从P点运行到Q点的过程中,机械能越来越大
C. 探测器分别沿着轨道2和轨道3运行,经过P点时的加速度相同
D. 探测器在轨道3上运行的周期大于其在轨道1上运行的周期
9. 质量为的汽车从静止开始沿平直公路运动,发动机功率随时间变化的关系如图所示。整个过程汽车所受阻力恒为,0~时间内汽车前进距离为,则该汽车( )
A. 时刻前做加速度减小的加速运动,时刻后做匀速运动
B. 时刻前做匀加速运动,时刻后做匀速运动
C. 时刻汽车的速度大小为
D. 时刻汽车的速度大小为
10. 某新型超音速无人机在高空沿水平方向匀速巡航,其机身保持水平姿态。已知在该巡航状态下,飞机的升阻比(即垂直机身向上的升力与平行机身向后的阻力之比)恒为k,飞行器受到的重力为G。为了最大限度地节省燃料,要求发动机提供的推力F最小,该飞行器配备了推力矢量技术,可以将发动机尾喷流方向调整至与水平飞行方向成角θ(斜向后下方喷射)。则此时夹角θ应满足的关系式为( )
A. B. C. D.
11. 如图所示,轻弹簧竖直放置在水平地面上,物块静置于弹簧上端,物块从物块正上方高处由静止释放,与物块碰撞后一起向下运动。以的初始位置为原点,竖直向下为正方向建立轴。以地面为重力势能的零势能面,物块、均可视为质点,不计空气阻力。则下列哪幅图能反映物体的机械能随坐标的变化情况( )
A. B.
C. D.
第Ⅱ卷(非选择题共56分)
二、填空题:本大题共5小题,每小题3分,共15分。请把正确答案填在答题卷横线上。
12. 某同学用图-1所示实验装置测量弹簧的劲度系数k,实验操作步骤如下:
①按图-1连接好实验装置,并调整气垫导轨水平;
②细线下端挂上质量为m的钩码,并通过导轨左端滑轮与滑块左端相连;
③将弹簧悬挂于固定在铁架台上的支架上,另一细线通过气垫导轨右侧滑轮与滑块右端相连;
④调整弹簧下端细线竖直,调整滑块与滑轮间的细线平行于导轨;
⑤调整滑块初位置横坐标为使连接弹簧的细线刚好伸直;
⑥由静止释放钩码和滑块,并测出滑块位移最大时的横坐标;
⑦不改变滑块释放位置,更换不同质量的钩码重复以上实验多次;
⑧将数据填入下表,并绘制滑块最大位移—钩码质量()图像,计算得出劲度系数k;
钩码质量(g)
最大位移(cm)
10
5.55
20
13.01
30
23.01
40
31.07
50
▲
60
50.86
根据上述实验操作过程,回答下列问题:
(1)不连接细线时,将滑块轻轻放在导轨中央,发现滑块向图中导轨左侧运动,则应该将图中导轨的单脚调平螺丝______(选填“升高”或“降低”);
(2)图-2和图-3是某次实验中滑块刚释放时和位移最大时在气垫导轨刻度尺上的位置,计算此次实验滑块的最大位移并填入表格;
(3)根据数据表中得到的数据在坐标纸上描绘数据点并拟合出图像;
(4)已知弹簧的弹性势能,x为弹簧的形变量。图像斜率为a,重力加速度为g,则可得弹簧劲度系数为______(用a和g表示);
(5)某同学认为气垫导轨不水平会使得劲度系数测量值偏大,你是否同意,并说明理由______。
三、综合题:本大题共4小题,共41分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
13. 2025年9月3日,中国“东风—5C”重型洲际导弹首次亮相,震撼了全球军事领域。如图所示,导弹发射后从点飞出大气层,靠惯性沿椭圆轨道飞行,经远地点后从点返回大气层,地心为椭圆轨道的一个焦点,近地点(未画出)恰贴近地面。已知地球半径为,。
(1)求导弹在、两点所受到的万有引力大小之比;
(2)若导弹沿椭圆轨道运动,不计空气阻力,求导弹由经到点的时间(已知地球近地卫星的周期为)。
14. 如图所示为投石机简化模型,配重固定在长臂一端,石块放置在长臂另一端的弹兜内。释放后配重向下转动,带动长臂绕固定轴在竖直平面内转动,当配重落地时石块恰好脱离弹兜,以垂直长臂且与竖直方向成角的速度飞出。已知石块到转轴距离为配重到转轴距离的4倍,石块、配重均视为质点,石块脱离弹兜时、离地高度,不计空气阻力,重力加速度(,)。求:
(1)配重落地时速度大小v;
(2)石块落地点距抛出点的水平位移大小。
15. 一游戏装置的竖直截面如图所示,足够长的倾斜轨道AB、半径为的竖直圆轨道(稍错开)、水平轨道BC和连接成一个抛体装置。高台右侧有一水平地面FG,与高台的高度差为,F右侧的Q处有一圆环S,圆环平面面向高台,圆环圆心与轨道在同一竖直面内,圆心离地,半径。现将一质量为的滑块1从AB上距BC高度h处静止释放,运动到C点时,与静止在C点、质量为的滑块2发生弹性碰撞,碰后滑块2进入圆轨道绕行一周后从E点水平飞出。只要滑块2从圆环S穿出,游戏就成功。已知,轨道BC与滑块1的动摩擦因数从B点开始均匀减小,B点处,C点处,其余各段均光滑,。滑块1、2均可视为质点,,弹性碰撞质量相等速度互换,不计空气阻力,不计各衔接处的机械能损失,重力加速度为。
(1)若滑块2恰能通过D点,求滑块2在圆心等高处P点时的加速度大小和对轨道的压力大小;
(2)要使游戏成功,求满足条件的释放高度h。
16. 如图所示,长度倾斜传送带与水平方向的夹角,底端C与两个紧挨放置的水平货架D、E平滑连接。传送带以速率沿顺时针方向转动,物块与传送带之间的动摩擦因数,从A点以初速度水平抛出一质量的小物块(可视为质点),物块以的速度从B点刚好无碰撞滑上传送带。两货架的质量均为,货架D的长度,小物块与货架之间的动摩擦因数均为,货架与地面之间的动摩擦因数均为。重力加速度g取,。求:
(1)小物块初速度大小;
(2)小物块到达传送带底端C点时的动能;
(3)为保证小物块最终停留在货架E上,货架E的最小长度L。
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