1.答題前,考生務(wù)必用黑色簽字筆將自己的姓名、準(zhǔn)考證號(hào)、座位號(hào)在答題卡上填寫清楚;
2.每小題選出答案后,用2B鉛筆把答題卡上對(duì)應(yīng)題目的答案標(biāo)號(hào)涂黑,在試卷上作答無(wú)效;
3.考試結(jié)束后,請(qǐng)將本試卷和答題卡一并交回。
一、選擇題:本題共10小題,共40分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第1至7小題只有一項(xiàng)符合題目要求,每小題4分。第8至10小題有多項(xiàng)符合題目的要求,全部選對(duì)的得4分,選對(duì)但不全的得2分,有選錯(cuò)或不答的得0分。
1.如圖所示,帶支架的平板小車沿水平面向右做直線運(yùn)動(dòng),質(zhì)量為m的小球A用輕質(zhì)細(xì)線懸掛于支架,小車右端質(zhì)量為M的物塊B始終相對(duì)于小車靜止。物塊B與小車平板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。若某段時(shí)間內(nèi)觀察到輕質(zhì)細(xì)線與豎直方向夾角為θ,且保持不變,則在這段時(shí)間內(nèi)( )
A.小車一定正在做加速運(yùn)動(dòng)
B.輕質(zhì)細(xì)線對(duì)小球A的拉力大小為
C.物塊B所受摩擦力大小為μmg,方向水平向右
D.小車對(duì)物塊B的作用力大小為,方向?yàn)樾毕蜃笊戏?br>2.2023年12月8日,濟(jì)鄭高鐵全線正式開通運(yùn)營(yíng),首發(fā)列車復(fù)興號(hào)G4821從濟(jì)南長(zhǎng)清站出站時(shí)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),途中連續(xù)經(jīng)過(guò)三個(gè)測(cè)試點(diǎn)A、B、C,已知AB段距離為BC段的一半,AB段平均速度為108km/h,BC段平均速度為216km/h,如圖所示,則列車經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)速度大小為( )
A.85m/sB.75m/sC.65m/sD.55m/s
3.生活中晾衣服隨處可見,某處有兩晾衣桿A和B,A桿豎直固定,B桿向右側(cè)傾斜。不可伸長(zhǎng)的輕繩一端a固定在桿A上,另一端b可以沿B桿移動(dòng),衣服用光滑掛鉤掛在繩子上。則下列說(shuō)法正確的是( )
A.將b端從B1移到B2,繩子張力不變
B.將b端從B1移到B2,繩子張力變大
C.將b端從B2移到B1,繩子張力變大
D.b端在桿B上位置不變,將桿B再向右傾斜一點(diǎn),繩子張力不變
4.質(zhì)量為m的物體P置于傾角為θ1的固定光滑斜面上,輕質(zhì)細(xì)繩跨過(guò)光滑定滑輪分別連接著P與小車,P與滑輪間的細(xì)繩平行于斜面,小車以速率v水平向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)。已知重力加速度為g。當(dāng)小車和滑輪間的細(xì)繩與水平方向成θ2夾角時(shí)(如圖所示),下列判斷正確的是( )
A.P的速率為vcsθ1
B.P的速率為vsinθ2
C.運(yùn)動(dòng)過(guò)程中P處于超重狀態(tài)
D.繩的拉力始終等于mgsinθ1
5.木星沖日就是指木星、地球和太陽(yáng)依次排列大致形成一條直線時(shí)的天象。已知木星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的318倍,木星半徑約為地球半徑的11倍,木星到太陽(yáng)的距離大約是地球到太陽(yáng)距離的5倍,則下列說(shuō)法正確的是( )
A.木星繞日運(yùn)行速度比地球繞日運(yùn)行速度大
B.木星表面的重力加速度比地球表面的重力加速度小
C.木星第一宇宙速度比地球第一宇宙速度小
D.每?jī)纱巍澳拘菦_日”的時(shí)間間隔約為400天
6.如圖所示,兩物塊A、B套在水平粗糙的CD桿上,并用不可伸長(zhǎng)的輕繩連接,整個(gè)裝置能繞過(guò)CD中點(diǎn)的軸轉(zhuǎn)動(dòng),已知兩物塊質(zhì)量相等,桿CD對(duì)物塊A、B的最大靜摩擦力大小相等。開始靜止時(shí)繩子處于自然長(zhǎng)度(繩子恰好仲直但無(wú)彈力),物塊B到軸的距離為物塊A到軸距離的兩倍?,F(xiàn)讓該裝置開始轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)速緩慢增大,在從繩子處于自然長(zhǎng)度到兩物塊A、B即將滑動(dòng)的過(guò)程中,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.A受到的合外力一直在增大
B.B受到的靜摩擦力先增大后保持不變
C.A受到的靜摩擦力先增大后減小
D.進(jìn)一步增加轉(zhuǎn)速,最終A、B將一起向D點(diǎn)滑動(dòng)
7.歐洲木星探測(cè)器于2023年4月發(fā)射,將于2031年7月抵達(dá)木星,如圖所示,假設(shè)歐洲木星探測(cè)器進(jìn)入木星表面前,在木衛(wèi)一與木衛(wèi)四之間先繞木星做勻速圓周運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是( )
A.歐洲木星探測(cè)器做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度大于木衛(wèi)一的角速度
B.歐洲木星探測(cè)器做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度小于木衛(wèi)四的線速度
C.若使歐洲木星探測(cè)器能被木星捕獲,必須減小其機(jī)械能
D.若使歐洲木星探測(cè)器能被木衛(wèi)四捕獲,必須減小其機(jī)械能
8.如圖甲所示,小球用不可伸長(zhǎng)的輕繩連接后繞固定點(diǎn)在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),小球經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的速度大小為,此時(shí)繩子的拉力大小為,拉力與速度的平方的關(guān)系如圖乙所示。已知重力加速度為,以下說(shuō)法正確的是( )
A.圓周運(yùn)動(dòng)半徑
B.小球的質(zhì)量
C.圖乙圖線的斜率只與小球的質(zhì)量有關(guān),與圓周運(yùn)動(dòng)半徑無(wú)關(guān)
D.若小球恰好能做完整圓周運(yùn)動(dòng),則經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)的速度
9.如圖甲所示,將質(zhì)量為M的物塊A和質(zhì)量為m的物塊B放在水平轉(zhuǎn)盤上,兩者用長(zhǎng)為L(zhǎng)的水平輕繩連接,物塊與轉(zhuǎn)盤間的最大靜摩擦力均為各自重力的k倍,物塊A與轉(zhuǎn)軸的距離等于輕繩長(zhǎng)度,整個(gè)裝置能繞通過(guò)轉(zhuǎn)盤中心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)。開始時(shí),輕繩恰好伸直但無(wú)彈力,現(xiàn)讓該裝置從靜止開始轉(zhuǎn)動(dòng),使角速度緩慢增大,繩中張力與轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的平方的關(guān)系如圖乙所示,當(dāng)角速度的平方超過(guò)時(shí),物塊A、B開始滑動(dòng)。若圖乙中的、及重力加速度均為已知,下列說(shuō)法正確的是( )
A.B.C.D.
10.據(jù)報(bào)道,科學(xué)家近期在寶瓶座 NGC7727星系中發(fā)現(xiàn)一個(gè)超大質(zhì)量的“雙星”黑洞,在這個(gè)“雙星”黑洞中,較大黑洞的質(zhì)量約是太陽(yáng)的1.54億倍。“雙星”黑洞示意圖如圖所示,兩黑洞 A、B以連線上的某一點(diǎn)O為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng),兩黑洞間距離保持不變。黑洞 A和黑洞 B均可看成質(zhì)點(diǎn),OA>OB。關(guān)于黑洞 A、B組成的系統(tǒng),下列說(shuō)法正確的是( )
A.黑洞 A的質(zhì)量大于黑洞 B的質(zhì)量
B.黑洞 A 的角速度等于黑洞 B 的角速度
C.黑洞 A受到的萬(wàn)有引力大于黑洞 B受到的萬(wàn)有引力
D.黑洞 A所需的向心力等于黑洞B所需的向心力
二、非選擇題:本題共6小題,共70分。
11.(6分)某興趣小組基于胡克定律和牛頓第二定律制作了一個(gè)水平加速度測(cè)量?jī)x。其基本結(jié)構(gòu)如圖所示,配重塊中心固定一輕質(zhì)指針,兩端分別連接兩相同輕質(zhì)彈簧,將其和彈簧一起穿在一光滑桿上;彈簧兩端固定在桿兩端,且彈簧處于原長(zhǎng)時(shí),輕質(zhì)指針正對(duì)著上方刻度尺的零刻度線。配重塊質(zhì)量為m,彈簧勁度系數(shù)為k。
(1)此儀器還需將長(zhǎng)度值重新標(biāo)注為對(duì)應(yīng)加速度值,若指針對(duì)應(yīng)的刻度值為x,則此刻度對(duì)應(yīng)的加速度a= 。
(2)若m=1 kg,k=500 N/m,則該加速度測(cè)量?jī)x的分度值為 m/s2
(3)在第(2)問(wèn)的基礎(chǔ)上,若將此水平加速度測(cè)量?jī)x改裝成豎直加速度測(cè)量?jī)x,則此時(shí)的0刻度線應(yīng)標(biāo)注的加速度值為 m/s2(已知重力加速度g取10 m/s2)。
12.(9分)在“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中,某學(xué)習(xí)小組用如圖所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)。將白紙和復(fù)寫紙對(duì)齊重疊并固定在豎直的硬板上。鋼球沿斜槽軌道PQ滑下后從Q點(diǎn)飛出,落在水平擋板MN上。由于擋板靠近硬板一側(cè)較低,鋼球落在擋板上時(shí),鋼球側(cè)面會(huì)在白紙上擠壓出一個(gè)痕跡點(diǎn)。移動(dòng)擋板,重新釋放鋼球,如此重復(fù),白紙上將留下一系列痕跡點(diǎn)。
(1)下列實(shí)驗(yàn)條件必須滿足的有__________。
A.斜槽軌道光滑
B.斜槽軌道末段水平
C.每次從斜槽上相同位置無(wú)初速度釋放鋼球
D.圖中檔條MN每次必須等間距下移
(2)為了得到平拋物體的運(yùn)動(dòng)軌跡,同學(xué)們還提出了以下三種方案,其中不可行的是__________。
A.從細(xì)管水平噴出穩(wěn)定的細(xì)水柱,拍攝照片,即可得到平拋運(yùn)動(dòng)軌跡
B.將鉛筆垂直于豎直的白紙板放置,筆尖緊靠白紙板,鉛筆以一定初速度水平拋出,將會(huì)在白紙上留下筆尖的平拋運(yùn)動(dòng)軌跡
C.用頻閃照相在同一底片上記錄平拋小球在不同時(shí)刻的位置,平滑連接各位置,即可得到平拋運(yùn)動(dòng)軌跡
(3)在某次實(shí)驗(yàn)中,甲同學(xué)每次都將小球從斜槽的同一位置無(wú)初速釋放,并從斜槽末端水平飛出。改變水平擋板的高度,就改變了小球在板上落點(diǎn)的位置,從而可描繪出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡。某同學(xué)設(shè)想小球先后三次做平拋,將水平板依次放在如圖中1、2、3的位置,且1與2的間距等于2與3的間距。若三次實(shí)驗(yàn)中,小球從拋出點(diǎn)到落點(diǎn)的水平位移依次為、、忽略空氣阻力的影響,下面分析正確的是__________。
A.B.
C.D.無(wú)法判斷
(4)乙同學(xué)利用圖所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。實(shí)驗(yàn)時(shí)該同學(xué)使用頻閃儀和照相機(jī)對(duì)做平拋運(yùn)動(dòng)的小球進(jìn)行拍攝,頻閃儀每隔發(fā)出一次閃光,某次拍攝后得到的照片如圖所示(圖中未包括小球剛離開軌道的影像)。圖中的背景是放在豎直平面內(nèi)的帶有方格的紙板,紙板與小球軌跡所在平面平行,其上每個(gè)方格的邊長(zhǎng)為。該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的小球影像的高度差已經(jīng)在圖中標(biāo)出。則小球運(yùn)動(dòng)到圖中位置A時(shí),其速度的水平分量大小為________;根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可得,當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮開_______。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
13.(10分)如圖甲所示,一定長(zhǎng)度、質(zhì)量為M=2 kg的長(zhǎng)木板放在水平面上,質(zhì)量為m=1 kg且可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊放在長(zhǎng)木板的最右端,現(xiàn)在長(zhǎng)木板上施加一水平向右的外力(大小未知),使長(zhǎng)木板和物塊均由靜止開始運(yùn)動(dòng),將此刻記為t=0時(shí)刻,0~2 s內(nèi)長(zhǎng)木板和物塊的速度隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示,t=2 s時(shí)將外力大小改為,物塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,長(zhǎng)木板與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,整個(gè)過(guò)程中物塊始終未離開長(zhǎng)木板,重力加速度。求:
(1)以及的大?。?br>(2)長(zhǎng)木板最終的速度大小。
14.(12分)傾角為30°的斜面固定在水平地面上,質(zhì)量為2kg的物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù),已知最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)如圖甲所示,若將物體輕放在斜面上,其受到的摩擦力;
(2)如圖乙所示,若對(duì)物體施加沿斜面向上的恒定外力F,物體沿斜面向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),則外力F的大小;
(3)如圖丙所示,若對(duì)物體施加與斜面平行且沿圖中虛線(虛線與斜面的底邊AD平行)的恒定外力F,物體在斜面內(nèi)沿某方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),則物體運(yùn)動(dòng)方向與虛線之間夾角θ的正切值為多少?(結(jié)果可帶根號(hào))
15.(15分)如圖是由弧形軌道、圓軌道(軌道底端B略錯(cuò)開,圖中未畫出)、水平直軌道平滑連接而成的力學(xué)探究裝置。水平軌道AC右端裝有理想輕彈簧(右端固定),圓軌道與水平直軌道相交于B點(diǎn),且B點(diǎn)位置可改變,現(xiàn)將B點(diǎn)置于AC中點(diǎn),質(zhì)量m=2kg的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從弧形軌道高H=0.6m處?kù)o止釋放。已知圓軌道半徑R=0.1m,水平軌道長(zhǎng)LAC=1.0m,滑塊與AC間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,弧形軌道和圓軌道均視為光滑,不計(jì)其他阻力與能量損耗,求:
(1)滑塊第一次滑至圓軌道最高點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大?。?br>(2)輕彈簧獲得的最大彈性勢(shì)能;
(3)若H=0.4m,改變B點(diǎn)位置,使滑塊在整個(gè)滑動(dòng)過(guò)程中不脫離軌道,求BC長(zhǎng)度滿足的條件。
16.(18分)如圖所示,半徑R=1.0m的光滑圓弧軌道固定在豎直平面內(nèi),軌道的一個(gè)端點(diǎn)B和圓心的連線與水平方向間的夾角,另一端點(diǎn)C為軌道的最低點(diǎn),C點(diǎn)右側(cè)的水平面上緊挨C點(diǎn)靜止放置一木板,木板質(zhì)量M=1kg、長(zhǎng)L=4.75m,上表面與C點(diǎn)等高。質(zhì)量為m=1kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從空中A點(diǎn)以的速度水平拋出,恰好從軌道的B端沿切線方向進(jìn)入軌道。已知物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù),木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù),取,求:
(1)A和C的高度差;
(2)物塊經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)對(duì)底部的壓力;
(3)若物塊恰好不滑離木板,求木板運(yùn)動(dòng)的總距離。
參考答案
一、選擇題
1.【答案】D
【解析】A.對(duì)A受力分析,由牛頓第二定律得,解得,方向水平向左,則小車向右做減速運(yùn)動(dòng),A錯(cuò)誤;
B.細(xì)繩的拉力為,B錯(cuò)誤;
C.由題意可知,A與小車相對(duì)靜止,則小車與A具有相同的加速度,即小車的加速度大小為,方向水平向左,此刻物塊B的加速度與小車相同,根據(jù)牛頓第二定律可知,方向水平向左,小車對(duì)物體B的作用力為,方向?yàn)樾毕蜃笊戏?,C錯(cuò)誤,D正確。選D。
2.【答案】B
【解析】設(shè)AB段距離為x,BC段距離為2x,AB段平均速度為
BC段平均速度為,AC段的平均速度為,由勻變速直線運(yùn)動(dòng)平均速度等于初末速度之和除以2可知AB、BC、AC段平均速度可表示為,,,聯(lián)立可得,選B。
3.【答案】C
【解析】AB.對(duì)光滑掛鉤受力分析,設(shè)繩子與豎直方向夾角為θ,根據(jù)平衡條件有2Tcsθ=mg,將b端從B1移到B2,相當(dāng)于兩桿間距減小,繩子總長(zhǎng)度不變,所以θ變小,張力變小,AB錯(cuò)誤;
C.將b端從B2移到B1,相當(dāng)于兩桿間距增大,繩子總長(zhǎng)度不變,所以θ變大,張力變大,C正確;
D.b端在桿B上位置不變,將桿B再向右傾斜一點(diǎn),相當(dāng)于兩桿間距增大,θ變大,張力變大,D錯(cuò)誤。選C。
4.【答案】C
【解析】AB.將小車的速度沿細(xì)繩和垂直細(xì)繩方向分解,可知當(dāng)小車和滑輪間的細(xì)繩與水平方向成夾角時(shí),沿細(xì)繩方向分速度為,由于細(xì)繩不可伸長(zhǎng),P的速率等于小車速度沿繩方向分速度的大小,則有,AB錯(cuò)誤;
CD.小車向右勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程,P的速率表達(dá)式為,由于不變,小車和滑輪間的細(xì)繩與水平方向的夾角逐漸減小,則P的速度變大,P沿斜面向上做加速運(yùn)動(dòng),P的加速度方向沿斜面向上,由牛頓第二定律得,可知繩的拉力大于,P在豎直方向上有向上的加速度分量,處于超重狀態(tài),C正確,D錯(cuò)誤。選C。
5.【答案】D
【解析】A.在天體的環(huán)繞模型中,由太陽(yáng)和行星之間的萬(wàn)有引力提供行星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力得,整理得,由于木星的環(huán)繞半徑大于地球的環(huán)繞半徑,則木星繞日運(yùn)行速度比地球繞日運(yùn)行速度小,A錯(cuò)誤;
B.在星球表面,忽略自轉(zhuǎn)影響時(shí),整理得,由題意可得木星和地球的重力加速度之比近似為,可知木星表面的重力加速度比地球表面的重力加速度大,B錯(cuò)誤;
C.由第一宇宙速度是衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度,此時(shí)環(huán)繞半徑為星球半徑,整理得第一宇宙速度,由題意可得,可知木星第一宇宙速度比地球第一宇宙速度大,C錯(cuò)誤;
D.根據(jù)開普勒第三定律,又根據(jù)兩次“木星沖日”時(shí),解得,D正確。選D。
6.【答案】C
【解析】A.將該過(guò)程分為兩個(gè)階段:第一階段轉(zhuǎn)速較小,繩上無(wú)拉力的過(guò)程以及第二階段轉(zhuǎn)速較大繩上有拉力的時(shí)候。在第一階段隨著轉(zhuǎn)速逐漸增大,則,可知角速度不斷增加。向心力,向心力增加,合力提供向心力,則A受到的合外力一直在增大,A正確;
BC.在繩子沒有拉力之前,靜摩擦力提供向心力。臨界角速度符合,解得,B物體轉(zhuǎn)動(dòng)半徑大,摩擦力增大的比A更快,先到達(dá)最大靜摩擦力,角速度繼續(xù)增大,B物體靠繩子的拉力和最大靜摩擦力提供向心力,即,,角速度增大,B所受最大靜摩擦力不變,拉力增大得比A物體圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力增大得快,則A物體的摩擦力減小,當(dāng)拉力增大到一定程度,A物體所受的摩擦力減小到零后反向,角速度繼續(xù)增大,A物體的摩擦力反向增大,所以A所受的摩擦力先增大后減小,又反向增大,先指向圓心,然后背離圓心,B物體的靜摩擦力一直增大達(dá)到最大靜摩擦力后不變,B正確,C錯(cuò)誤;
D.由上述分析可知在兩物塊A、B即將滑動(dòng)時(shí)繼續(xù)進(jìn)一步增加轉(zhuǎn)速,則最大靜摩擦力將不足以提供AB做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力時(shí)會(huì)與繩之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),B的摩擦力指向圓心,A的摩擦力背離圓心,則會(huì)一起向D點(diǎn)滑動(dòng),D正確。題目要求選擇錯(cuò)誤的,選C。
7.【答案】C
【解析】AB.根據(jù)公式有,解得,,歐洲木星探測(cè)器的公轉(zhuǎn)軌道半徑大于木衛(wèi)一的公轉(zhuǎn)軌道半徑,則歐洲木星探測(cè)器的角速度小于木衛(wèi)一的角速速;木星探測(cè)器的公轉(zhuǎn)軌道半徑小于木衛(wèi)四的公轉(zhuǎn)軌道半徑,線速度大于木衛(wèi)四的線速度,AB錯(cuò)誤;
CD.若要讓歐洲木星探測(cè)器被木星捕獲,必須減小其機(jī)械能,讓其做近心運(yùn)動(dòng);若要讓歐洲木星探測(cè)器被木衛(wèi)四捕獲,必須增大其機(jī)械能,讓其做離心運(yùn)動(dòng),C正確,D錯(cuò)誤。選C。
8.【答案】AB
【解析】A.當(dāng)時(shí),此時(shí)繩子的拉力為零,物體的重力提供向心力,則,解得,,圓周運(yùn)動(dòng)半徑為,A正確;
B.當(dāng)時(shí),對(duì)物體受力分析,根據(jù)向心力方程得,解得小球的質(zhì)量為,B正確;
C.小球經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí),根據(jù)向心力方程得,解得,圖乙圖線的斜率為,與小球的質(zhì)量和圓周軌道半徑有關(guān),C錯(cuò)誤;
D.若小球恰好能做完整圓周運(yùn)動(dòng),即小球在最高點(diǎn)有,由圖知,即
D錯(cuò)誤。選AB。
9.【答案】BD
【解析】由題圖乙可知,當(dāng)轉(zhuǎn)盤角速度的二次方為時(shí),A、B間的細(xì)繩開始出現(xiàn)拉力,可知此時(shí)B達(dá)到最大靜摩擦力,有,當(dāng)轉(zhuǎn)盤角速度的二次方為時(shí),A達(dá)到最大靜摩擦力,對(duì)A有,對(duì)B有,聯(lián)立以上三式解得,,,選BD。
10.【答案】BD
【解析】AB.設(shè)兩黑洞之間的距離為L(zhǎng),A、B兩黑洞繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑分別為R1、R2,兩黑洞繞O點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的角速度相等,則,黑洞 A受到的萬(wàn)有引力等于黑洞 B受到的萬(wàn)有引力,由于,則可知,A錯(cuò)誤,B正確;
C.由上述公式知,黑洞 A受到的萬(wàn)有引力等于黑洞 B受到的萬(wàn)有引力,C錯(cuò)誤;
D.由于向心力由萬(wàn)有引力提供,所以黑洞 A所需的向心力等于黑洞B所需的向心力,D正確。選BD。
二、非選擇題
11.(6分)【答案】(1) (2)1 (3)10
【解析】(1)若指針對(duì)應(yīng)的刻度值為x,滑塊受到左、右側(cè)彈簧的彈力大小均為kx,
且方向相同,由牛頓第二定律有,解得。
(2)若m=1 kg,k=500 N/m,則該加速度測(cè)量?jī)x的分度值為。
(3)若將此水平加速度測(cè)量?jī)x改裝成豎直加速度測(cè)量?jī)x,0刻度線應(yīng)標(biāo)注的加速度值為。
12.(9分)【答案】(1)BC (2)B (3)A (4) 1.0 9.7
【解析】(1)AC.為了獲得相同的初速度,需要每次從斜槽上相同的位置無(wú)初速度釋放鋼球,斜槽軌道不需要光滑,A錯(cuò)誤,C正確;
B.為保證小球飛出時(shí)速度水平,所以斜槽軌道末段需要水平,B正確;
D.擋板只要能記錄下小球在不同高度時(shí)的不同位置,不需要等間距變化,D錯(cuò)誤。選BC。
(2)A.從細(xì)管水平噴出穩(wěn)定的細(xì)水柱,拍攝照片,即可得到平拋運(yùn)動(dòng)軌跡,此方案是可行的,不滿足題意要求;
B.將鉛筆垂直于豎直的白紙板放置,筆尖緊靠白紙板,鉛筆以一定初速度水平拋出,由于鉛筆和紙之間沒有壓力,不會(huì)形成運(yùn)動(dòng)軌跡,此方案是不可行的,滿足題意要求;
C.用頻閃照相在同一底片上記錄平拋小球在不同時(shí)刻的位置,平滑連接各位置,即可得到平拋運(yùn)動(dòng)軌跡,此方案是可行的,不滿足題意要求。選B。
(3)因?yàn)槠綊佭\(yùn)動(dòng)在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng),下落的速度越來(lái)越快,則下落相等位移的時(shí)間越來(lái)越短,水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),所以,故選A。
(4)[1][2]由題意,根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可得,小球運(yùn)動(dòng)到圖中位置A時(shí),水平方向上有,可得其速度的水平分量大小為,根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可得在豎直方向上,根據(jù)逐差法可得
13.(10分)【答案】(1),;(2)
【解析】(1)由圖像可知,木板的加速度大小為,物塊的加速度大小為,分別對(duì)木板、物塊根據(jù)牛頓第二定律可得,,聯(lián)立解得,。
(2),由圖像可知,此時(shí)木板和物塊的速度分別為,
此時(shí)將外力大小改為,物塊繼續(xù)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),木板開始做勻減速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律可知,木板加速度大小變?yōu)椋O(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間木板和物塊達(dá)到共速,則有,,聯(lián)立解得,,由于,則共速后,木板和物塊一起做勻速直線運(yùn)動(dòng),所以長(zhǎng)木板最終的速度大小為。
14.(12分)【答案】(1),方向沿斜面向上;(2);(3)
【解析】(1)物體輕放在斜面上時(shí),將在斜面上保持靜止?fàn)顟B(tài);對(duì)物體有,方向沿斜面向上。
(2)物體沿斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),有,又,則有,代入數(shù)據(jù)解得
(3)物體在斜面內(nèi)沿某方向勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),如圖所示
沿斜面方向,物體所受合力為0,外力F和重力沿斜面向下的分力垂直且兩者的合力與滑動(dòng)摩擦力f等大反向。其中,,則有,可得
15.(15分)【答案】(1)100N;(2)8J;(3)
【解析】(1)從出發(fā)到第一次滑至圓軌道最高點(diǎn)過(guò)程,由動(dòng)能定理可得,在圓軌道最高點(diǎn),由牛頓第二定律可得,聯(lián)立解得,由牛頓第三定律得:滑塊對(duì)軌道的壓力大小為100N;
(2)彈射器第一次壓縮時(shí)彈性勢(shì)能有最大值,有能量守恒可知:,解得
(3)①若滑塊恰好到達(dá)圓軌道的最高點(diǎn),,從開始到圓軌道最高點(diǎn),有動(dòng)能定理可知,解得,,要使滑塊不脫離軌道,BC之間的距離應(yīng)該滿足
②若滑塊剛好達(dá)到圓軌道的圓心等高處,此時(shí)的速度為零有動(dòng)能定理可知,解得,,,即反彈時(shí)恰好上到圓心等高處,如果反彈距離更大,則上升的高度更小,更不容易脫離軌道,所以,考慮到AC的總長(zhǎng)度等于1m,所以,結(jié)合①②兩種情況,符合條件的BC長(zhǎng)度L為
16.(18分)【答案】(1)2.4m;(2)67N;(3)或1.1875m
【解析】(1)從A到B物體做平拋運(yùn)動(dòng),有


從B到C

聯(lián)立①②③可求A和C的高度差
(2)從A到C,根據(jù)動(dòng)能定理有

在C點(diǎn)

聯(lián)立④⑤,再由牛頓第三定律可得:物塊經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)對(duì)底部的壓力為67N
(3)若物塊恰好不滑離木板即物塊在木板上相對(duì)滑動(dòng)過(guò)程中由于摩擦力作用,最終將一起共同運(yùn)動(dòng)。達(dá)到共同運(yùn)動(dòng)速度為,然后一起做勻減速直線運(yùn)動(dòng)至停止,設(shè)木板運(yùn)動(dòng)的總距離為x,則
物塊與木板由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的熱

木板與地面由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的熱

根據(jù)能量守恒定律有

聯(lián)立⑥⑦⑧可得

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