時(shí)量:75分鐘 滿分:100分
得分__________
一、單選題(本題共6小題,每小題4分,共24分。每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一個(gè)選項(xiàng)正確)
1.2022年6月,我國(guó)完全自主設(shè)計(jì)并建造的首艘彈射型航空母艦“福建艦”正式下水?!案=ㄅ灐毕滤螅瑢⒃谀虾_M(jìn)行一系列航行和系泊試驗(yàn)。下列說(shuō)法正確的是( )
A.“福建艦”受到的重力方向一定指向地心
B.“福建艦”在碼頭補(bǔ)給充足后,它的慣性將變大
C.“福建艦”大角度轉(zhuǎn)彎時(shí),艦上各點(diǎn)的速度相同
D.研究戰(zhàn)斗機(jī)在航母上的起落時(shí),可以將“福建艦”看成質(zhì)點(diǎn)
2.如圖,時(shí),甲乙兩汽車從相距的兩地開(kāi)始相向行駛,它們的圖像如圖所示,忽略汽車掉頭所需時(shí)間,下列對(duì)汽車運(yùn)動(dòng)狀況的描述正確的是( )
A.在第1小時(shí)末,乙車改變運(yùn)動(dòng)方向
B.在第2小時(shí)末,甲乙兩車相距
C.在前4小時(shí)內(nèi),乙車運(yùn)動(dòng)加速度的大小總比甲車的小
D.在第4小時(shí)末,甲乙兩車相遇
3.乘坐纜車觀光岳麓山已經(jīng)是一條非常熱門又成熟的旅游線路,如圖,質(zhì)量為M的纜車車廂通過(guò)合金懸臂固定懸掛在纜繩上,車廂水平底板上放置一質(zhì)量為m的貨物,在纜繩牽引下貨物隨車廂一起斜向上加速運(yùn)動(dòng)。若運(yùn)動(dòng)過(guò)程中懸臂和車廂始終處于豎直方向,重力加速度為g,則( )
A.車廂對(duì)貨物的摩擦力方向平行于纜繩向上
B.車廂對(duì)貨物的作用力方向平行于纜繩向上
C.懸臂對(duì)車廂的作用力方向沿懸臂豎直向上
D.懸臂對(duì)車廂的作用力大于
4.如圖所示,用一段輕繩把輕質(zhì)滑輪吊裝在A點(diǎn),一根輕繩跨過(guò)滑輪,繩的一端拴在井中的水桶上,人用力拉繩的另一端,滑輪中心為O點(diǎn),人拉繩沿水平面向左運(yùn)動(dòng),把井中質(zhì)量為m的水桶勻速提上來(lái),人的質(zhì)量為M,重力加速度為g,在此過(guò)程中,以下說(shuō)法正確的是( )
A.人對(duì)繩的拉力變大B.吊裝滑輪的繩子上的拉力逐漸變大
C.地面對(duì)人的摩擦力逐漸變大D.地面對(duì)人的支持力逐漸變小
5.如圖所示,滾筒洗衣機(jī)脫水時(shí),滾筒繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng),滾筒上有很多漏水孔,附著在潮濕衣服上的水從漏水孔中被甩出,達(dá)到脫水的目的。某一階段,如果認(rèn)為濕衣服在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),已知滾筒半徑為R,取重力加速度為g,那么下列說(shuō)法正確的是( )
A.衣物通過(guò)最高點(diǎn)和最低點(diǎn)時(shí)線速度和加速度均相同
B.脫水過(guò)程中滾筒對(duì)衣物作用力始終指向圓心
C.增大滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)的周期,水更容易被甩出
D.為了保證衣物在脫水過(guò)程中能做完整的圓周運(yùn)動(dòng),滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度至少為
6.如圖所示,水平輕彈簧一端固定,另一端與滑塊連接,當(dāng)滑塊輕放在順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的水平傳送帶上瞬間,彈簧恰好無(wú)形變。在滑塊向右運(yùn)動(dòng)至速度為零的過(guò)程中,下列關(guān)于滑塊的速度v隨時(shí)間t、滑塊受到的摩擦力f隨位移x變化的關(guān)系圖像中,一定錯(cuò)誤的是( )
A.B.
C.D.
二、多選題(本大題共4小題,共20分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題目要求,全部選對(duì)得5分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分)
7.北京冬奧會(huì)開(kāi)幕式24節(jié)氣倒計(jì)時(shí)驚艷全球,如圖是地球沿橢圓軌道繞太陽(yáng)運(yùn)行所處不同位置對(duì)應(yīng)的節(jié)氣,下列說(shuō)法正確的是( )
A.從冬至到春分的運(yùn)行時(shí)間小于地球公轉(zhuǎn)周期的
B.夏至?xí)r地球的運(yùn)行速度最大
C.太陽(yáng)既在地球公轉(zhuǎn)軌道的焦點(diǎn)上,也在火星公轉(zhuǎn)軌道的焦點(diǎn)上
D.若用a代表橢圓軌道的半長(zhǎng)軸,T代表公轉(zhuǎn)周期,,則地球和火星對(duì)應(yīng)的k值不同
8.如圖所示,質(zhì)量均為M的A、B兩滑塊放在粗糙水平面上,兩輕桿等長(zhǎng),桿與滑塊、桿與桿間均用光滑鉸鏈連接,在兩桿鉸合處懸掛一質(zhì)量為m的重物C,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),設(shè)桿與水平面間的夾角為。下列說(shuō)法正確的是( )
A.當(dāng)m一定時(shí),越大,輕桿受力越大
B.當(dāng)M、m一定時(shí),滑塊對(duì)地面的壓力與無(wú)關(guān)
C.當(dāng)m和一定時(shí),M越大,滑塊與地面間的摩擦力越大
D.若,則無(wú)論m多么大,M一定不會(huì)滑動(dòng)
9.某次野外拍攝時(shí)拍到了青蛙捕食昆蟲(chóng)的有趣畫(huà)面:如圖所示,一只青蛙在離水面高的C洞潛伏。某時(shí)刻,一只昆蟲(chóng)喝完水后從B點(diǎn)開(kāi)始沿著一根與水面之間夾角為的樹(shù)干AB以勻速上行,A點(diǎn)在C點(diǎn)正上方且比水面高;與此同時(shí),青蛙以水平跳出。已知青蛙捕食時(shí),舌頭能伸出。取重力加速度大小,空氣阻力不計(jì),,則下列說(shuō)法正確的是( )
A.青蛙此次捕食能成功
B.青蛙落水點(diǎn)到B點(diǎn)的距離等于
C.若青蛙與昆蟲(chóng)恰好在樹(shù)干相遇,則昆蟲(chóng)速度大于
D.青蛙捕到昆蟲(chóng)時(shí),青蛙速度的最小值為
10.如圖所示,在光滑的圓柱體內(nèi)表面距離底面高為h處,給一質(zhì)量為m的小滑塊沿水平切線方向的初速度,小滑塊將沿圓柱體內(nèi)表面旋轉(zhuǎn)滑下。假設(shè)滑塊下滑過(guò)程中表面與圓柱體內(nèi)表面緊密貼合,重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是( )
A.小滑塊滑落到圓柱體底面時(shí)速度大小為
B.小滑塊滑落到圓柱體底面所用時(shí)間
C.若圓柱體內(nèi)表面是粗糙的,小滑塊在圓柱體內(nèi)表面所受到的摩擦力f正比于兩者之間的正壓力N,則小滑塊在水平方向做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)
D.在C選項(xiàng)情景的基礎(chǔ)上,若圓柱體足夠高,小滑塊最終沿豎直方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)
三、實(shí)驗(yàn)題(本大題共2小題,共14分)
11.(6分)如圖甲所示是用輕桿、小球和硬紙板等制作而成的一個(gè)簡(jiǎn)易加速度計(jì),可以粗略測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的加速度。在輕桿上端裝上轉(zhuǎn)軸,固定于豎直紙板上的O點(diǎn),輕桿下端固定一小球,桿可在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。將此裝置固定于運(yùn)動(dòng)物體上,當(dāng)物體向右加速(減速)運(yùn)動(dòng)時(shí),桿便向左(向右)擺動(dòng)。忽略摩擦及空氣阻力。
為了制作加速度計(jì)的刻度盤(pán),同學(xué)們進(jìn)行了如下操作:
(1)讓重錘做自由落體運(yùn)動(dòng),利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(使用的電源頻率為)打出的紙帶測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。?shí)驗(yàn)中得到一條較理想的紙帶,如圖乙所示。在紙帶上取7個(gè)連續(xù)計(jì)時(shí)點(diǎn)。根據(jù)數(shù)據(jù)求出重力加速度大小為_(kāi)_________。(保留三位有效數(shù)字)
(2)測(cè)量當(dāng)?shù)刂亓铀俣群筮€應(yīng)測(cè)量的物理量是__________。(填入所選物理量前的字母)
A.小球的質(zhì)量mB.輕桿的長(zhǎng)度L
C.輕桿與豎直方向的夾角D.小球的直徑d
(3)物體運(yùn)動(dòng)的加速度a與上述所測(cè)物理量之間的關(guān)系式為_(kāi)_________。(用所測(cè)物理量的字母表示)
12.(8分)為探究“合力與分力的關(guān)系”,小魯同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)。如圖甲,在相距為D的兩根豎直桿之間用一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的不可伸長(zhǎng)的輕繩連接(打結(jié))一物體C,在繩的兩端分別連接兩個(gè)拉力傳感器P和Q,保持P、Q的位置不變,且Q高于P,不計(jì)拉力傳感器的重力。改變懸掛點(diǎn)C到P點(diǎn)的距離(不相對(duì)滑動(dòng)),測(cè)得兩傳感器的拉力大小隨的變化圖像如圖乙中Ⅰ、Ⅱ圖線所示,試回答下列問(wèn)題。
(1)C點(diǎn)的軌跡在一個(gè)__________上(選填“圓”“拋物線”或“橢圓”)。
(2)圖線Ⅰ表示的是__________處傳感器的拉力(選填“P”或“Q”)。
(3)根據(jù)圖像可求得交點(diǎn)的縱坐標(biāo)為_(kāi)_________N,物體的重力為_(kāi)_________(用圖中傳感器的讀數(shù),及繩長(zhǎng)L和兩桿間距D表示)。
四、解答題(本大題共3小題,共42分)
13.(12分)如圖為某景觀水車模型,水從槽口水平流出,某時(shí)刻正好垂直落在與水平面成角的輪葉邊緣上,輪葉在水流不斷沖擊下轉(zhuǎn)動(dòng),穩(wěn)定時(shí)輪葉邊緣線速度與水流沖擊的速度大小近似相等。已知槽口到水車軸O所在的水平面距離為2R,水車輪軸到輪葉邊緣的距離為R。忽略空氣阻力,取重力加速度為g。求:
(1)水流的初速度的大?。?br>(2)穩(wěn)定時(shí)輪葉轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度;
(3)輪葉邊緣上質(zhì)量為m的釘子,隨水車轉(zhuǎn)動(dòng)到與水平軸O等高的P點(diǎn)時(shí),水車對(duì)釘子作用力F的大小。
14.(14分)如圖,傾角為的斜面與水平面相連,有一質(zhì)量的物塊,從斜面上A點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑后恰好停在水平面上的C點(diǎn),已知AB長(zhǎng),BC長(zhǎng)。物塊與各接觸面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,且不計(jì)物塊在B點(diǎn)的能量損失。g取,,。求:
(1)物塊與接觸面之間的動(dòng)摩擦因數(shù);
(2)若從A點(diǎn)開(kāi)始對(duì)物體施加豎直向下的恒力作用,到達(dá)斜面底端時(shí)立即撤去F,求物塊運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間;
(3)若改變(2)中豎直向下恒力F的大小,求物塊運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間。
15.(16分)如圖所示,裝置可繞豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng),可視為質(zhì)點(diǎn)的小球A與兩細(xì)線連接后分別系于B、C兩點(diǎn),裝置靜止時(shí)細(xì)線AB水平,細(xì)線AC與豎直方向的夾角,已知小球A的質(zhì)量,細(xì)線AC長(zhǎng),B點(diǎn)距C點(diǎn)的水平和豎直距離相等(重力加速度g取,,)。
(1)若裝置勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為時(shí),細(xì)線AB上的張力為零而細(xì)線AC與豎直方向夾角仍為,求角速度的大小;
(2)若裝置勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度,求細(xì)線AC與豎直方向的夾角;
(3)裝置可以以不同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),試通過(guò)計(jì)算在坐標(biāo)圖中畫(huà)出細(xì)AC上張力T隨角速度的平方變化的關(guān)系圖像。
長(zhǎng)沙市第一中學(xué)2023-2024學(xué)年度高二第二學(xué)期第二次階段性檢測(cè)
物理參考答案
一、二選擇題(1~6小題每小題4分;7~10小題每小題5分,選不全得3分)
1.B
2.B【解析】由圖可知,2小時(shí)內(nèi)乙車一直做反方向的運(yùn)動(dòng),1小時(shí)末開(kāi)始減速但方向沒(méi)有變,故A錯(cuò)誤;
圖像與時(shí)間軸圍成的面積為汽車運(yùn)動(dòng)的位移,則可知,2小時(shí)內(nèi),甲車正向運(yùn)動(dòng)的位移為,而乙車反向運(yùn)動(dòng),其位移大小為,因兩車相向運(yùn)動(dòng),且初始時(shí)刻相距,則2小時(shí)末時(shí),兩車還相距,故B正確;
圖像的斜率表示加速度,由圖可知,乙車圖像斜率的絕對(duì)值總是大于甲車圖像斜率的絕對(duì)值,故乙車的加速度總比甲車的大,故C錯(cuò)誤;
4小時(shí)內(nèi)甲車的總位移為,而乙車的總位移為,即乙車的位移為正方向的,兩車原來(lái)相距,4小時(shí)末時(shí),甲車離出發(fā)點(diǎn),而乙車離甲車的出發(fā)點(diǎn),故此時(shí)甲乙兩車不相遇,故D錯(cuò)誤。
3.D【解析】摩擦力的方向只能平行于接觸面,A錯(cuò)誤;
加速度沿纜繩向上,所以車廂對(duì)貨物的作用力與貨物的重力的合力沿纜繩向上,則車廂對(duì)貨物的作用力方向不可能平行于纜繩向上,B錯(cuò)誤;
因?yàn)檐噹毕蛏霞铀龠\(yùn)動(dòng),所以懸臂對(duì)車廂的作用力與車廂重力的合力沿纜繩向上,根據(jù)力的合成法則可知,此時(shí)懸臂對(duì)車廂的作用力方向不可能沿懸臂豎直向上,而是其中的一個(gè)分力與整個(gè)車廂重力平衡,另外一個(gè)力沿纜繩方向向上產(chǎn)生加速運(yùn)動(dòng),所以整個(gè)懸臂對(duì)車廂的作用力有,C錯(cuò)誤,D正確。
4.C【解析】由水桶勻速運(yùn)動(dòng),可知繩子中的拉力不變?yōu)閙g,人對(duì)繩的拉力和繩子對(duì)人的拉力為作用力與反作用力,大小相等,所以人對(duì)繩的拉力不變,A錯(cuò)誤;
以滑輪為結(jié)點(diǎn)進(jìn)行受力分析,左右繩子中的拉力和吊裝滑輪的繩子上的拉力平衡,隨著人向左運(yùn)動(dòng),左右兩段繩子拉力不變,夾角變大,根據(jù)力的合成法則可知,左右兩段繩子拉力的合力減小,所以吊裝滑輪的繩子上的拉力逐漸減小,B錯(cuò)誤;
設(shè)左邊繩子與水平面的夾角為,繩子中拉力為,對(duì)人進(jìn)行受力分析,豎直方向上有,因?yàn)殡S著人向左運(yùn)動(dòng)在減小,所以有在增大,對(duì)人進(jìn)行受力分析,人的速度與繩子的速度關(guān)系為。因?yàn)槔K子的速度不變,在變小,所以人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為速度逐漸減小,且越來(lái)越接近繩子的速度,因此加速度方向向右,且加速度越來(lái)越小最后趨于零,對(duì)人進(jìn)行受力分析,水平方向上有,在變小,繩子拉力不變,所以在變大,同時(shí)Ma在減小,得摩擦力在增大,C正確,D錯(cuò)誤。
5.D【解析】衣服在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),在最高點(diǎn)與最低點(diǎn)線速度大小相同方向不同,加速度大小相同方向不同,故A錯(cuò)誤;
滾筒對(duì)衣物的作用力與重力的合力大小不變且始終指向圓心,故脫水過(guò)程中滾筒對(duì)衣物的作用力不始終指向圓心,故B錯(cuò)誤;
當(dāng)衣物做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),衣物上的水由于所受合外力不足以提供向心力而做離心運(yùn)動(dòng),因此需要的向心力越大,脫水效果越好。又有,因此周期越小,水越容易被甩出,故C錯(cuò)誤;
為了保證衣物在脫水過(guò)程中能做完整的圓周運(yùn)動(dòng),則在最高點(diǎn)重力提供向心力,可知滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度至少為,故D正確。
6.C【解析】物塊滑上傳送帶,受到向右的滑動(dòng)摩擦力,開(kāi)始摩擦力大于彈簧的彈力,向右做加速運(yùn)動(dòng),在此過(guò)程中,彈簧的彈力逐漸增大,根據(jù)牛頓第二定律,加速度逐漸減小,當(dāng)彈簧的彈力與滑動(dòng)摩擦力相等時(shí),速度達(dá)到最大,然后彈力大于摩擦力,加速度方向與速度方向相反,物體做減速運(yùn)動(dòng),彈簧彈力繼續(xù)增大,根據(jù)牛頓第二定律知,加速度逐漸增大且方向向左,速度逐漸減小到0,故B正確;
物塊在向右加速過(guò)程中,若彈簧彈力還未等于滑動(dòng)摩擦力時(shí),物塊的速度就已經(jīng)等于傳送帶的速度,物塊與傳送帶相對(duì)靜止且彈簧彈力小于最大靜摩擦力(即滑動(dòng)摩擦力),物塊開(kāi)始勻速運(yùn)動(dòng),彈力繼續(xù)增大,當(dāng)彈簧的拉力大于最大靜摩擦力時(shí)滑塊做減速運(yùn)動(dòng),彈簧彈力繼續(xù)增大,根據(jù)牛頓第二定律知,加速度逐漸增大且方向向左,速度逐漸減小到0,故A正確;
根據(jù)題意,結(jié)合AB分析可知,若物塊先加速緊接著減速,則整個(gè)過(guò)程受滑動(dòng)摩擦力保持不變,若物塊先加速后勻速再減速,則物塊先受滑動(dòng)摩擦力,再受靜摩擦力,且開(kāi)始小于滑動(dòng)摩擦力,隨著彈力的增大,靜摩擦力增大,最后等于滑動(dòng)摩擦力,保持不變到物塊減速到0,故D正確,C錯(cuò)誤。
7.AC【解析】由開(kāi)普勒第二定律可知地球在近日點(diǎn)運(yùn)行速度最大在遠(yuǎn)日點(diǎn)速度最小,夏至?xí)r地球在遠(yuǎn)日點(diǎn)運(yùn)行速度最小,根據(jù)對(duì)稱性可知,從冬至到夏至的運(yùn)行時(shí)間為周期的一半,由開(kāi)普勒第二定律可知從冬至到春分的運(yùn)行速度大于春分到夏至的運(yùn)行速度,故從冬至到春分的運(yùn)行時(shí)間小于地球公轉(zhuǎn)周期的,A正確;B錯(cuò)誤;
地球和火星都是繞太陽(yáng)運(yùn)行的行星,由開(kāi)普勒第一定律可知太陽(yáng)既在地球公轉(zhuǎn)軌道的焦點(diǎn)上,也在火星公轉(zhuǎn)軌道的焦點(diǎn)上,C正確;
若用a代表橢圓軌道的半長(zhǎng)軸,T代表公轉(zhuǎn)周期,由開(kāi)普勒第三定律可知,所有繞太陽(yáng)運(yùn)行的行星軌道半長(zhǎng)軸的三次方與公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等,即,地球和火星都是繞太陽(yáng)運(yùn)行的行星對(duì)應(yīng)的k值相同,D錯(cuò)誤。
8.BD【解析】將C的重力按照作用效果分解,如圖所示。根據(jù)平行四邊形定則,有,故m一定時(shí),越大,輕桿受力越小,故A錯(cuò)誤;
對(duì)A、B、C整體進(jìn)行受力分析可知,對(duì)地壓力為,與無(wú)關(guān),故B正確;
對(duì)A分析,受重力、桿的推力、支持力和向右的摩擦力,根據(jù)平衡條件有,與M無(wú)關(guān),故C錯(cuò)誤;
以整體為研究對(duì)象,豎直方向上根據(jù)平衡條件可得A受到的支持力為,無(wú)論m多么大,都不能使M沿地面滑動(dòng)時(shí)滿足即,解得,故D正確。
9.ACD【解析】以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn),OB、OA為x、y軸建立坐標(biāo)系。AB直線方程為。青蛙從C洞平拋至速度方向與AB平行,得,又平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上是自由落體運(yùn)動(dòng),則,故,平拋運(yùn)動(dòng)下降高度,水平位移,則青蛙在平拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程中過(guò)點(diǎn)。M點(diǎn)在AB上且平拋軌跡在M點(diǎn)的切線恰與AB平行故曲線與AB相切于M點(diǎn)。昆蟲(chóng)從B沿BA方向爬行距離。直角中,,。故時(shí)青蛙和昆蟲(chóng)都在AB直線上相距,在青蛙捕食舌頭伸長(zhǎng)范圍內(nèi),故可以捕食成功,選項(xiàng)A正確;
落水點(diǎn)與B點(diǎn)的距離小于,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;
若青蛙與昆蟲(chóng)恰好在樹(shù)干相遇于M點(diǎn),則昆蟲(chóng)速度大于,C正確;
青蛙在M點(diǎn)的速度大小,選項(xiàng)D正確。
10.ABC【解析】小滑塊在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng),則有,解得。
小滑塊滑落至底面時(shí),豎直方向的分速度大小為,小滑塊水平方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng),
故滑落至底面時(shí),水平方向的分速度大小為,
小滑塊滑落至底面時(shí)的速度大小為。
將小滑塊的運(yùn)動(dòng)分解為水平方向和豎直方向兩個(gè)分運(yùn)動(dòng),
設(shè)水平方向和豎直方向的分速度分別為和;小滑塊的合速度與水平方向的夾角為,則有,
水平方向小滑塊做圓周運(yùn)動(dòng),圓柱體內(nèi)表面對(duì)小滑塊的彈力N提供向心力,即,
水平方向小滑塊在摩擦力的水平分量作用下逐漸減小,所以N也逐漸減小,
由于摩擦力f正比于正壓力N,可知小滑塊與圓柱體之間的摩擦力逐漸減??;
由于小滑塊在豎直方向的分速度逐漸增大,可知小滑塊的合速度與水平方向的夾角逐漸增大;
則摩擦力在水平方向上的分量逐漸減小,所以小滑塊在水平方向做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)。
由于小滑塊在水平方向做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng),若圓柱體足夠高,
最終小滑塊在水平方向的分速度為零,圓柱體內(nèi)表面對(duì)小滑塊的彈力N為零,
小滑塊與圓柱體之間的摩擦力為零,小滑塊只受到重力作用,
小滑塊沿豎直方向做加速度為g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。
三、實(shí)驗(yàn)題(本大題共2小題,共14分)
11.(6分,每空2分)
(1)9.78(2)C(3)
【解析】(1)由逐差法得
。
(2)由牛頓第二定律可知,解得,可知為了在表盤(pán)上標(biāo)上對(duì)應(yīng)的加速度,
還需要測(cè)量輕桿與豎直方向的夾角。故選C。
(3)由第(2)問(wèn)分析可知,加速度與被測(cè)物理量之間的關(guān)系式為。
12.(8分,每空2分)(1)橢圓(2)Q(3)4.30
【解析】(1)橢圓是到兩焦點(diǎn)距離之和等于常數(shù)的所有點(diǎn)的集合,題中為繩長(zhǎng)L是常數(shù),所以C點(diǎn)的軌跡是橢圓;
(2)圖像中Ⅰ、Ⅱ交點(diǎn)即為兩繩拉力相等的位置,此時(shí)選取結(jié)點(diǎn)C為研究對(duì)象,
受力如下圖所示,兩段繩與桿的夾角分別為和,水平方向,
當(dāng)時(shí),,當(dāng)C點(diǎn)繼續(xù)向右移動(dòng)如下圖所示
增大,減小,水平方向還是有,
由上式可知會(huì)增大,減小,結(jié)合題圖,在圖像相交后,Ⅰ線力大于Ⅱ線力,故Ⅰ線表示Q處傳感器的力。
(3)圖像中Ⅰ、Ⅱ交點(diǎn)可以讀出此時(shí)P、Q處拉力都為,
此時(shí)CP、CQ與豎直方向的夾角相等延長(zhǎng)QC到,由幾何關(guān)系有,
過(guò)Q作水平線與左桿交于A點(diǎn),在中有,
C點(diǎn)受力平衡有,整理得。
四、解答題(本大題共3小題,共42分)
13.(12分)【解析】(1)豎直方向根據(jù),
可得水流沖擊輪葉邊緣的豎直分速度,
由幾何關(guān)系,解得水流的初速度大小為。
(2)由幾何關(guān)系,可得水流沖擊輪葉的速度大小為,
穩(wěn)定時(shí)輪葉邊緣線速度與水流沖擊的速度大小近似相等,
則穩(wěn)定時(shí)輪葉轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度,解得。
(3)輪葉邊緣上一個(gè)質(zhì)量為m的釘子,隨水車轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)需要的向心力大小為,
解得,水車對(duì)釘子的作用力大小為,解得。
14.(14分)【解析】(1)從A到B:,,
B到C:,,聯(lián)立解得。
(2)當(dāng)時(shí),在斜面上勻加速運(yùn)動(dòng),
由牛頓第二定律得:,解得。
由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式:,解得下滑時(shí)間,到達(dá)B點(diǎn)速度:,
從B到C勻減速運(yùn)動(dòng),加速度大小為:,
從B到C時(shí)間:,總時(shí)間:。
(3)設(shè)此時(shí)物塊在斜面上的加速度為a,斜面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為:,B點(diǎn)速度為:,
從B到C的時(shí)間為:,總時(shí)間:,
當(dāng)時(shí),總時(shí)間有最小值,且最小值為。
15.(16分)【解析】(1)細(xì)線AB上張力恰為零時(shí)有,,,
由以上各式得,解得。
(2)由幾何關(guān)系可得,當(dāng)AB上有拉力時(shí),細(xì)線AB處于豎直方向,細(xì)線AC與豎直方向的夾角。
設(shè)細(xì)線AB恰好豎直,但張力為零時(shí)有,
由B點(diǎn)到C點(diǎn)的水平距離和豎直距離相等,
根據(jù)幾何關(guān)系計(jì)算,可得,故有。
又,可得此時(shí)細(xì)線AB恰好豎直,細(xì)線AC與豎直方向的夾角。
(3)時(shí),細(xì)線AB水平,細(xì)線AC上張力的豎直分量等于小球的重力,
有解得。
時(shí)細(xì)線AB松他,細(xì)線AC上張力的水平分量等于小球做圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力,
有,解得,
時(shí),細(xì)線AB在豎直方向繃直,仍然由細(xì)線AC上張力的水平分量提供小球做圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力,
有,解得。
綜上所述有時(shí),不變;時(shí),;
關(guān)系圖像如圖所示:
題號(hào)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
B
B
D
C
D
C
AC
BD
ACD
ABC

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