注意事項:
1、考生要認真填寫姓名和考號。
2、本試卷分第一部分(選擇題)和第二部分(非選擇題),滿分100分,考試時間90分鐘。
3、試題所有答案必須填涂或書寫在答題卡的對應位置,在試卷上作答無效。第一部分必須用2B鉛筆作答;第二部分必須用黑色字跡的簽字筆作答。
4、考試結(jié)束后,考生應將試卷和答題卡放在桌面上,待監(jiān)考員收回。
第一部分(選擇題部分)
一、選擇題(本題共20小題,每小題2分,共40分。在每小題給出的四個選項中,只有一個選項是符合題意的)
學生利用以下裝置來研究曲線運動的規(guī)律和特點。請根據(jù)相關(guān)知識回答下列小題。
1. 如圖甲,在水平桌面上放一張白紙,白紙上固定一條由幾段弧形軌道組合而成的彎道.使表面沾有紅色印泥的鋼球以一定的初速度從彎道的C端滾入,鋼球從出口A離開后會在白紙上留下一條痕跡。如圖乙,拆去一段軌道,球仍從C端滾入,則球離開B端后留下的痕跡可能為( )
A. 痕跡①B. 痕跡②C. 痕跡③D. 痕跡④
2. 同學們對以上現(xiàn)象進行了分析,說法不正確的是( )
A. 速度方向沿切線方向
B. 速度可能不變
C. 做曲線運動的物體受到的合外力指向軌跡的凹側(cè)
D. 合外力的方向與速度方向一定不在同一直線上
某同學利用如圖所示裝置研究運動的合成與分解。豎直倒置的封閉玻璃管內(nèi)注滿清水,水中有一個蠟塊。請利用所學知識回答下列小題。
3. 若玻璃管以速度v0向右勻速移動,與此同時蠟塊R沿玻璃管以速度2v0勻速上浮,用虛線表示蠟塊相對地面移動的軌跡,可能是下面四幅圖中的哪一個( )
A. B.
C. D.
4. 這位同學稱量了蠟塊R的質(zhì)量為200g,蠟塊R能在玻璃管中從坐標原點以速度v0=1cm/s勻速上浮,如果此時玻璃管沿x軸正方向做初速度為零的勻加速直線運動,測出某時刻蠟塊R的x、y坐標值分別為2cm和2cm,則下列說法正確的是( )
A. 蠟塊做直線運動
B. 玻璃管的加速度大小為1cm/s2
C. 蠟塊受到的合力為0.2N
D. 可估算出該時刻蠟塊R速度大小約為2cm/s
5. 如圖所示,小物體M與水平圓盤保持相對靜止,跟著圓一起做勻速圓周運動,則M的受力情況是()
A. 受重力、支持力B. 受重力、向心力
C. 受重力、支持力、摩擦力D. 受重力、支持力、向心力、摩擦力
6. 如圖所示,在“神舟十一號”沿曲線從M點到N點的飛行過程中,速度逐漸減小。在此過程中“神舟十一號”所受合力F的方向可能是( )
A. B. C. D.
請閱讀下述文字,完成下面小題。
運動的合成和分解是我們研究復雜運動常用的方法,可以將復雜的運動分解成簡單的運動來研究。比如在研究平拋運動時,我們可以將平拋運動分解成豎直方向的自由落體運動和水平方向的勻速直線運動。
7. 飛機以某一速度在高空某一水平面上做勻速直線運動,某時刻從飛機上每相隔1s釋放一顆炸彈,忽略空氣阻力。在地面上觀察炸彈做平拋運動,下列說法正確的是( )
A. 炸彈的質(zhì)量影響炸彈的下落軌跡
B. 炸彈的速度大小和方向不斷變化,不可能是勻變速運動
C. 炸彈在空中任意兩段時間內(nèi)速度的變化量的方向相同
D. 釋放炸彈時,若飛機的速度越大,炸彈在空中運動的時間越長
8. 在地面上觀察這些炸彈落地前空中任一時刻的位置,下列說法正確的是( )
A. 炸彈排成拋物線,相鄰炸彈空間距離保持不變
B. 炸彈排成拋物線,相鄰炸彈空間距離隨時間的增加而增大
C. 炸彈排成豎直的一條直線,相鄰炸彈空間距離保持不變
D. 炸彈排成豎直一條直線,相鄰炸彈空間距離隨時間的增加而增大
9. 擲實心球比賽中,某同學將實心球斜向上拋出,軌跡如圖所示,不計空氣阻力。根據(jù)實心球的受力情況和運動情況,參考平拋運動的研究方法,實心球的運動可以看成哪兩個運動的合成( )
A. 水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動
B. 水平方向的勻速直線運動和豎直方向的勻變速直線運動
C. 水平方向的勻變速直線運動和豎直方向的勻變速直線運動
D. 水平方向的勻變速直線運動和豎直方向的勻速直線運動
10. 某一同學從相同高度拋出實心球A、B,拋出后再次落到拋出高度的軌跡如圖所示。兩球運動的最大高度相同。不計空氣阻力。此過程中下列說法正確的是( )
A. B球的加速度比A球的大
B. B球的飛行時間比A球的長
C. B球在最高點的速度比A球在最高點的大
D. B球的初速度比A球的初速度小
11. 如圖所示,“跳一跳”游戲需要操作者控制棋子離開平臺時的速度,使其能跳到旁邊等高平臺上。棋子在某次跳躍過程中的軌跡為拋物線,經(jīng)最高點時速度為v0,此時離平臺的高度為h。棋子質(zhì)量為m,空氣阻力不計,重力加速度為g。則此跳躍過程( )

A. 所用時間
B. 水平位移大小
C. 初速度的豎直分量大小為
D. 初速度大小為
12. 如圖所示,物體在力F的作用下在水平面發(fā)生了一段位移x,三種情形下力F和位移x的大小都是一樣的。角的大小、物體運動方向如圖。下列說法正確的是( )
A. 甲、丙兩種情形下,力F做功的大小相等
B. 甲、乙兩種情形下,力F都做負功
C. 乙、丙兩種情形下,力F都做正功
D. 不知道地面是否光滑,無法判斷F做功的大小關(guān)系
13. 如圖所示,質(zhì)量為m的小球從距桌面,高處的A點由靜止釋放,自由下落到地面上的B點,桌面離地高為。選擇桌面為參考平面,則小球( )
A. 在A點時的重力勢能為B. 在A點時的機械能為
C. 在B點時的重力勢能為D. 在B點時的機械能為
14. 復興號動車在世界上首次實現(xiàn)速度350km/h自動駕駛功能,成為我國高鐵自主創(chuàng)新的又一重大標志性成果。一列質(zhì)量為m的動車,初速度為v0,以恒定功率P在平直軌道上運動,經(jīng)過時間t達到該功率下的最大速度vm,設動車行駛過程所受到的阻力f保持不變。動車在時間t內(nèi)( )
A. 做勻加速直線運動B. 加速度逐漸增大
C. 恒定功率D. 牽引力做功
15 請閱讀下述文字,完成下題
2020年10月12日,我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功將“高分十三號”衛(wèi)星發(fā)射升空,衛(wèi)星順利進入預定軌道?!案叻质枴毙l(wèi)星是一顆光學遙感衛(wèi)星,這顆衛(wèi)星繞地球的運動可看做勻速圓周運動,其軌道與地球赤道在同一平面內(nèi),從地面上看,衛(wèi)星在一定高度處靜止不動。已知地球半徑為,“高分十三號”衛(wèi)星軌道半徑為。
(1)地球自轉(zhuǎn)的周期為,“高分十三號”衛(wèi)星運動的周期為,則( )
A. B. C. D.
(2)赤道上某點隨地球自轉(zhuǎn)的線速度大小為,“高分十三號”衛(wèi)星運動的線速度大小為,則為( )
A. B. C. D.
16. 如圖,在發(fā)射地球同步衛(wèi)星的過程中,衛(wèi)星首先進入橢圓軌道Ⅰ,然后在Q點通過改變衛(wèi)星速度,讓衛(wèi)星進入地球同步軌道Ⅱ。則下列說法正確的是( )
A. 在軌道Ⅱ上,衛(wèi)星的運行速度大于7.9km/s
B. 在軌道Ⅰ上,衛(wèi)星在P點速度小于在Q點的速度
C. 衛(wèi)星在Q點通過加速由軌道Ⅰ進入軌道Ⅱ
D. 衛(wèi)星從軌道Ⅰ經(jīng)過Q點時的加速度小于它從軌道Ⅱ經(jīng)過Q點時的加速度
17. 在物理學的研究中用到的思想方法很多,下列關(guān)于幾幅書本插圖的說法中不正確的是( )
A. 甲圖中,B點逐漸向A點靠近時,觀察AB割線的變化,運用了極限思想,說明質(zhì)點在A點的瞬時速度方向即為過A點的切線方向
B. 乙圖中,研究紅蠟塊的運動時,主要運用了理想化模型的思想
C. 丙圖中,探究向心力的大小與質(zhì)量、角速度和半徑之間的關(guān)系時運用了控制變量法
D. 丁圖中,卡文迪許測定引力常量的實驗運用了放大法測微小量
18. 有關(guān)圓周運動的基本模型,下列說法正確的是( )
A. 如圖a,汽車通過拱橋的最高點處于超重狀態(tài)
B. 如圖b所示是一圓錐擺,增大θ,但保持圓錐的高度不變,則圓錐擺的角速度不變
C. 如圖c,同一小球在光滑而固定的圓錐筒內(nèi)的A,B位置先后分別做勻速圓周運動,則在A位置小球所受筒壁的支持力要大于在B位置時的支持力
D. 如圖d,火車轉(zhuǎn)彎超過規(guī)定速度行駛時,車輪會對內(nèi)軌有擠壓作用
19. 如圖甲所示,用一輕質(zhì)繩拴著一質(zhì)量為m的小球,在豎直平面內(nèi)做圓周運動(不計一切阻力),小球運動到最高點時繩對小球的拉力為T,小球在最高點的速度大小為v,其圖像如圖乙所示,則下列說法不正確的是( )
A. 輕質(zhì)繩長為
B. 當?shù)氐闹亓铀俣葹?br>C. 當時,輕質(zhì)繩最高點拉力大小為
D. 若小球在最低點時的速度,小球運動到最低點時繩的拉力為mg
第二部分(非選擇題部分)
二、實驗題(22分)
20. 某同學探究平拋運動的特點。
用如圖所示裝置研究平拋運動的特點,將白紙和復寫紙對齊重疊并固定在豎直硬板上,小球沿斜槽軌道滑下后從斜槽末端飛出,落在水平擋板M上。由于擋板靠近硬板一側(cè)較低,鋼球落在擋板上時,小球會在白紙上擠壓出一個痕跡點。移動擋板,依次重復上述操作,白紙上將留下一系列痕跡點。
(1)在探究平拋運動的特點時,除硬板、小球、斜槽、鉛筆、白紙和復寫紙、刻度尺之外,下列器材中還需要的有______。
A. 重錘線B. 秒表C. 彈簧測力計D. 天平
(2)實驗中,下列說法正確的是______。
A. 斜槽軌道必須光滑
B. 斜槽軌道末端要保持水平
C. 擋板的高度需要等間距變化
D. 每次應該從斜槽上相同的位置無初速度釋放小球
(3)某同學用上圖的實驗裝置得到的痕跡點如圖所示,其中一個偏差較大的點產(chǎn)生的原因,可能是該次實驗______。
A. 小球釋放的高度偏高B. 小球釋放的高度偏低
C. 小球沒有被靜止釋放D. 擋板MN未水平放置
(4)如圖為一小球做平拋運動時用閃光照相的方法獲得的相片的一部分,圖中背景小方格的邊長為1.25cm,g取,則:
①小球運動初速度______m/s;
②小球運動至B點的豎直速度______m/s。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
21. 利用圖所示裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗。已知打點計時器打點周期,重力加速度為g。
(1)甲同學在做實驗時進行了如下操作,其中操作不當?shù)牟襟E是_______(選填選項前的字母)。
A.將打點計時器接到直流電源上 B.應選體積小、質(zhì)量大的重物 C.釋放紙帶前,紙帶應保持豎直
(2)甲同學從打出的紙帶中選出符合要求的一條紙帶,如下圖所示(其中一段紙帶圖中未畫出)。圖中O點為打出的起始點,且速度為零。選取在紙帶上連續(xù)打出的點A、B、C、D、E、F作為計數(shù)點。測出C、D、E點距起始點O的距離分別為、、,由此可計算出打點計時器打下D點時重物下落的瞬時速度________(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。用m表示重物的質(zhì)量,在誤差允許的范圍內(nèi),若滿足表達式________,則可認為重物下落過程中機械能守恒(用給出的已知物理量的符號表示)。
(3)乙同學在進行數(shù)據(jù)處理時不慎將紙帶前半部分損壞,找不到起始點了,于是他利用剩余的紙帶,用(2)中方法進行數(shù)據(jù)處理并進行驗證。如圖所示,重新任選某點為O,選取在紙帶上連續(xù)打出的點A、B、C、D、E、F作為計數(shù)點,測量出C、D、E點到O點的距離分別為、、,用(2)中表達式進行驗證。發(fā)現(xiàn)表達式左側(cè)的數(shù)值比表達式右側(cè)的數(shù)值小了很多,最可能的原因是________。
(4)丙同學設想采用另一種方法研究機械能是否守恒:在圖中的紙帶上,先分別測量出從O點到A、B、C、D、E、F點的距離h,再計算對應B、C、D、E各點的重物速度v。請幫助丙同學在圖中畫出圖像的示意圖_______,并說明如何利用該圖像判斷重物下落過程中機械能是否守恒______。
三、計算題(38分)
22. 如圖所示,用的水平恒力使質(zhì)量物體在水平地面上由靜止開始向右運動。運動過程中,物體受到的滑動摩擦力大小。求:
(1)在物體運動距離2.0m過程中,水平恒力F對物體做的功;
(2)在物體運動距離為2.0m時,物體具有的動能。
23. 汽車轉(zhuǎn)彎時如果速度過大,容易發(fā)生側(cè)滑。因此,汽車轉(zhuǎn)彎時不允許超過規(guī)定的速度。如圖所示,一輛質(zhì)量m=1.6×103kg的汽車(可視為質(zhì)點)在水平公路的彎道上行駛,速度大小v=10m/s,其軌跡可視為半徑R=40m的圓弧。
(1)求這輛汽車轉(zhuǎn)彎時需要的向心力大小F;
(2)在冬天如果路面出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象,為防止汽車側(cè)滑而發(fā)生危險,請給汽車駕駛員提出一條駕駛建議。
24. 某人站在水平地面上,手握不可伸長的輕繩一端,繩的另一端系有質(zhì)量為m的小球,轉(zhuǎn)動手腕,使球運動起來,最終在水平面內(nèi)做勻速圓周運動。已知輕繩存在最大拉力,小球離地面高度為2l,手與球之間的繩長為l,當繩子與豎直方向的夾角θ=60°時,輕繩剛好斷掉,此時小球速度為v,重力加速度為g,忽略空氣阻力。
(1)求繩的最大拉力T;
(2)求速度v的大??;
(3)求使繩剛好被拉斷后球的落地點與拋出位置的豎直投影點O的最大水平距離x。
25. 牛頓運用其運動定律并結(jié)合開普勒定律,通過建構(gòu)物理模型研究天體的運動,建立了偉大的萬有引力定律.請你選用恰當?shù)囊?guī)律和方法解決下列問題:
(1)某行星繞太陽運動的軌跡為橢圓,設太陽的質(zhì)量為M,行星質(zhì)量為,若行星在近日點與太陽中心的距離為,在遠日點與太陽中心的距離為.求行星在近日點和遠日點的加速度大小之比;
(2)行星繞太陽運動軌跡可近似看做勻速圓周運動.設行星質(zhì)量為m,繞太陽公轉(zhuǎn)的周期為T,行星的軌道半徑為r,請根據(jù)開普勒第三定律()及向心力的相關(guān)知識,證明太陽對行星的作用力F與r的平方成反比.
26. 一籃球質(zhì)量,一運動員將其從距地面高度處以水平速度扔出,籃球在距離拋出點水平距離處落地,落地后第一次彈起的最大高度。若運動員使籃球從距地面高度處由靜止下落,并在開始下落的同時向下拍球,運動員對球的作用時間,球落地后反彈的過程中運動員不再觸碰球,球反彈的最大高度。若該籃球與該區(qū)域內(nèi)地面碰撞時的恢復系數(shù)e恒定(物體與固定平面碰撞時的恢復系數(shù)e指:物體沿垂直接觸面方向上的碰后速度與碰前速度之比)。為了方便研究,我們可以假設運動員拍球時對球的作用力為恒力,取重力加速度,不計空氣阻力。求:
(1)運動員將籃球水平扔出時速度的大小;
(2)運動員拍球過程中對籃球所做的功W;
(3)運動員拍球時籃球所受的合外力與籃球自身重力的比值k。懷柔區(qū)2023—2024學年度第二學期高一質(zhì)量檢測
物 理
注意事項:
1、考生要認真填寫姓名和考號。
2、本試卷分第一部分(選擇題)和第二部分(非選擇題),滿分100分,考試時間90分鐘。
3、試題所有答案必須填涂或書寫在答題卡的對應位置,在試卷上作答無效。第一部分必須用2B鉛筆作答;第二部分必須用黑色字跡的簽字筆作答。
4、考試結(jié)束后,考生應將試卷和答題卡放在桌面上,待監(jiān)考員收回。
第一部分(選擇題部分)
一、選擇題(本題共20小題,每小題2分,共40分。在每小題給出的四個選項中,只有一個選項是符合題意的)
學生利用以下裝置來研究曲線運動的規(guī)律和特點。請根據(jù)相關(guān)知識回答下列小題。
1. 如圖甲,在水平桌面上放一張白紙,白紙上固定一條由幾段弧形軌道組合而成的彎道.使表面沾有紅色印泥的鋼球以一定的初速度從彎道的C端滾入,鋼球從出口A離開后會在白紙上留下一條痕跡。如圖乙,拆去一段軌道,球仍從C端滾入,則球離開B端后留下的痕跡可能為( )
A. 痕跡①B. 痕跡②C. 痕跡③D. 痕跡④
2. 同學們對以上現(xiàn)象進行了分析,說法不正確的是( )
A. 速度方向沿切線方向
B. 速度可能不變
C. 做曲線運動的物體受到的合外力指向軌跡的凹側(cè)
D. 合外力的方向與速度方向一定不在同一直線上
【答案】1. B 2. B
【解析】
【1題詳解】
小球沿著彎道做曲線運動,在B端的速度方向沿著該點的切線方向,所以球離開B端后留下的痕跡可能為痕跡②。
故選B。
【2題詳解】
A.物體做曲線運動的速度方向沿切線方向,故A正確,不滿足題意要求;
B.物體做曲線運動的速度方向時刻發(fā)生變化,故B錯誤,滿足題意要求;
C.做曲線運動的物體受到的合外力指向軌跡的凹側(cè),故C正確,不滿足題意要求;
D.做曲線運動的條件是合外力的方向與速度方向一定不在同一直線上,故D正確,不滿足題意要求。
故選B。
某同學利用如圖所示裝置研究運動的合成與分解。豎直倒置的封閉玻璃管內(nèi)注滿清水,水中有一個蠟塊。請利用所學知識回答下列小題。
3. 若玻璃管以速度v0向右勻速移動,與此同時蠟塊R沿玻璃管以速度2v0勻速上浮,用虛線表示蠟塊相對地面移動的軌跡,可能是下面四幅圖中的哪一個( )
A. B.
C. D.
4. 這位同學稱量了蠟塊R的質(zhì)量為200g,蠟塊R能在玻璃管中從坐標原點以速度v0=1cm/s勻速上浮,如果此時玻璃管沿x軸正方向做初速度為零的勻加速直線運動,測出某時刻蠟塊R的x、y坐標值分別為2cm和2cm,則下列說法正確的是( )
A. 蠟塊做直線運動
B. 玻璃管加速度大小為1cm/s2
C. 蠟塊受到的合力為0.2N
D. 可估算出該時刻蠟塊R速度大小約為2cm/s
【答案】3. A 4. B
【解析】
【3題詳解】
玻璃管以速度v0向右勻速移動,與此同時蠟塊R沿玻璃管以速度2v0勻速上浮,兩個勻速直線運動的合運動為勻速直線運動,蠟塊相對地面移動的軌跡為一條斜向右上方的傾斜的直線,令軌跡與水平方向的夾角為,則有
即有
可知,只有第一個選擇項符合要求。
故選A。
【4題詳解】
A.蠟塊的初速度向上,加速度向右。兩者方向不在同一直線上,可知,蠟塊做曲線運動,故A錯誤;
B.蠟塊向上做勻速直線運動,則有
根據(jù)位移公式有
解得
故B正確;
C.根據(jù)牛頓第二定律,蠟塊受到的合力為
故C錯誤;
D.該時刻蠟塊R速度大小
故D錯誤。
故選B。
5. 如圖所示,小物體M與水平圓盤保持相對靜止,跟著圓一起做勻速圓周運動,則M的受力情況是()
A. 受重力、支持力B. 受重力、向心力
C. 受重力、支持力、摩擦力D. 受重力、支持力、向心力、摩擦力
【答案】C
【解析】
【詳解】物塊受重力、支持力和摩擦力作用,其中摩擦力做為物塊做圓周運動的向心力。
故選C。
6. 如圖所示,在“神舟十一號”沿曲線從M點到N點的飛行過程中,速度逐漸減小。在此過程中“神舟十一號”所受合力F的方向可能是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【詳解】在“神舟十一號”沿曲線從M點到N點的飛行過程中,速度逐漸減小,可知合力F的方向處于軌跡的凹側(cè),且與速度方向的夾角大于。
故選C。
請閱讀下述文字,完成下面小題。
運動的合成和分解是我們研究復雜運動常用的方法,可以將復雜的運動分解成簡單的運動來研究。比如在研究平拋運動時,我們可以將平拋運動分解成豎直方向的自由落體運動和水平方向的勻速直線運動。
7. 飛機以某一速度在高空某一水平面上做勻速直線運動,某時刻從飛機上每相隔1s釋放一顆炸彈,忽略空氣阻力。在地面上觀察炸彈做平拋運動,下列說法正確的是( )
A. 炸彈的質(zhì)量影響炸彈的下落軌跡
B. 炸彈的速度大小和方向不斷變化,不可能是勻變速運動
C. 炸彈在空中任意兩段時間內(nèi)速度的變化量的方向相同
D. 釋放炸彈時,若飛機的速度越大,炸彈在空中運動的時間越長
8. 在地面上觀察這些炸彈落地前空中任一時刻的位置,下列說法正確的是( )
A. 炸彈排成拋物線,相鄰炸彈空間距離保持不變
B. 炸彈排成拋物線,相鄰炸彈空間距離隨時間的增加而增大
C. 炸彈排成豎直的一條直線,相鄰炸彈空間距離保持不變
D. 炸彈排成豎直的一條直線,相鄰炸彈空間距離隨時間的增加而增大
9. 擲實心球比賽中,某同學將實心球斜向上拋出,軌跡如圖所示,不計空氣阻力。根據(jù)實心球的受力情況和運動情況,參考平拋運動的研究方法,實心球的運動可以看成哪兩個運動的合成( )
A. 水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動
B. 水平方向的勻速直線運動和豎直方向的勻變速直線運動
C. 水平方向的勻變速直線運動和豎直方向的勻變速直線運動
D. 水平方向的勻變速直線運動和豎直方向的勻速直線運動
10. 某一同學從相同高度拋出實心球A、B,拋出后再次落到拋出高度的軌跡如圖所示。兩球運動的最大高度相同。不計空氣阻力。此過程中下列說法正確的是( )
A. B球的加速度比A球的大
B. B球的飛行時間比A球的長
C. B球在最高點的速度比A球在最高點的大
D. B球的初速度比A球的初速度小
【答案】7. C 8. D
9. B 10. C
【解析】
【7題詳解】
A.炸彈的質(zhì)量不影響炸彈的下落軌跡,A錯誤;
B.炸彈的速度大小和方向不斷變化,加速度是重力加速度,加速度的大小和方向均不變,是勻變速運動,B錯誤;
C.根據(jù) ,炸彈在空中任意兩段時間內(nèi)速度的變化量的方向相同,均是豎直向下的方向,C正確;
D.根據(jù) ,釋放炸彈時,若飛機的速度越大,炸彈在空中運動的時間不變,因為拋出點的高度不變,D錯誤。
故選C。
【8題詳解】
在水平方向上,每棵炸彈都做勻速直線運動,其速度都等于飛機的速度,每棵炸彈都在飛機的正下方,所以炸彈排成豎直的一條直線;在豎直方向上,每棵炸彈都做自由落體運動,在連續(xù)相等時間內(nèi)的位移逐漸增大,所以相鄰炸彈空間距離隨時間的增加而增大。ABC錯誤,D正確。
故選D。
【9題詳解】
小球在水平方向上合力等于零,加速度等于零,所以小球在水平方向做勻速直線運動;小球在豎直方向上受到重力的作用,加速度等于重力加速度,所以小球在豎直方向做勻變速直線運動。豎直方向的初速度不等于零,不是自由落體運動。綜上所述,小球的運動可以看成是水平方向的勻速直線運動和豎直方向的勻變速直線運動的合運動。ACD錯誤,B正確。
故選B。
【10題詳解】
A.B球的加速度等于A球的加速度,均等于重力加速度,A錯誤;
B.兩球在豎直方向上均做豎直上拋運動,兩球運動的最大高度相同,表明兩球上拋的初速度相同,運動時間也相同,所以B球的飛行時間等于A球的飛行時間,B錯誤;
C.兩球在水平方向均做勻速直線運動,其速度大小等于最高點的速度,還等于拋出點速度的水平分量;兩球初速度的豎直分量相等,B球初速度的方向與水平方向的夾角小,則B球初速度的水平分量大,所以B球在最高點的速度比A球在最高點的大,C正確;
D.兩球初速度的豎直分量相等,B球初速度的方向與水平方向的夾角小,則B球的合速度大,B球的初速度比A球的初速度大,D錯誤。
故選C。
11. 如圖所示,“跳一跳”游戲需要操作者控制棋子離開平臺時的速度,使其能跳到旁邊等高平臺上。棋子在某次跳躍過程中的軌跡為拋物線,經(jīng)最高點時速度為v0,此時離平臺的高度為h。棋子質(zhì)量為m,空氣阻力不計,重力加速度為g。則此跳躍過程( )

A 所用時間
B. 水平位移大小
C. 初速度的豎直分量大小為
D. 初速度大小為
【答案】B
【解析】
【詳解】A.豎直方向由
可得
該斜拋運動等效為兩個完全相同的平拋運動,時間是2,故A錯誤;
B.水平位移
故B正確;
C.初速度的豎直分量大小為
故C錯誤;
D.用速度的合成,即勾股定理可知初速度大小為
故D錯誤。
故選B
12. 如圖所示,物體在力F的作用下在水平面發(fā)生了一段位移x,三種情形下力F和位移x的大小都是一樣的。角的大小、物體運動方向如圖。下列說法正確的是( )
A. 甲、丙兩種情形下,力F做功的大小相等
B. 甲、乙兩種情形下,力F都做負功
C. 乙、丙兩種情形下,力F都做正功
D. 不知道地面是否光滑,無法判斷F做功的大小關(guān)系
【答案】A
【解析】
【詳解】甲圖中力F做功
乙圖中力F做功
丙圖中力F做功
則甲、丙兩種情形下,力F做功的大小相等,甲、丙兩種情形下,力F都做正功,乙中情況下力F做負功。
故選A。
13. 如圖所示,質(zhì)量為m的小球從距桌面,高處的A點由靜止釋放,自由下落到地面上的B點,桌面離地高為。選擇桌面為參考平面,則小球( )
A. 在A點時的重力勢能為B. 在A點時的機械能為
C. 在B點時的重力勢能為D. 在B點時的機械能為
【答案】D
【解析】
【詳解】AB.若選擇桌面為參考平面,點在參考平面上方處,所以小球在A點時的重力勢能為
由于小球在點時動能為零,故機械能為
故AB錯誤;
CD.由于點在參考平面的下方處,所以小球在點的重力勢能為
在點的機械能為
故C錯誤,D正確。
故選D。
14. 復興號動車在世界上首次實現(xiàn)速度350km/h自動駕駛功能,成為我國高鐵自主創(chuàng)新的又一重大標志性成果。一列質(zhì)量為m的動車,初速度為v0,以恒定功率P在平直軌道上運動,經(jīng)過時間t達到該功率下的最大速度vm,設動車行駛過程所受到的阻力f保持不變。動車在時間t內(nèi)( )
A. 做勻加速直線運動B. 加速度逐漸增大
C. 恒定功率D. 牽引力做功
【答案】C
【解析】
【分析】
【詳解】AB.動車以恒定功率P在平直軌道上運動,則根據(jù)
可知,隨速度的增加,動車做加速度減小的變加速運動,選項AB錯誤;
C.當速度最大時F=f,則此時
選項C正確;
D.根據(jù)動能定理
可知牽引力的功
選項D錯誤。
故選C。
15. 請閱讀下述文字,完成下題
2020年10月12日,我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功將“高分十三號”衛(wèi)星發(fā)射升空,衛(wèi)星順利進入預定軌道?!案叻质枴毙l(wèi)星是一顆光學遙感衛(wèi)星,這顆衛(wèi)星繞地球的運動可看做勻速圓周運動,其軌道與地球赤道在同一平面內(nèi),從地面上看,衛(wèi)星在一定高度處靜止不動。已知地球半徑為,“高分十三號”衛(wèi)星軌道半徑為。
(1)地球自轉(zhuǎn)的周期為,“高分十三號”衛(wèi)星運動的周期為,則( )
A. B. C. D.
(2)赤道上某點隨地球自轉(zhuǎn)的線速度大小為,“高分十三號”衛(wèi)星運動的線速度大小為,則為( )
A. B. C. D.
【答案】(1)C (2)A
【解析】
【小問1詳解】
從地面上看,衛(wèi)星在一定高度處靜止不動,所以“高分十三號”衛(wèi)星是地球的同步衛(wèi)星,周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同,所以。
故選C;
【小問2詳解】
赤道上某點隨地球自轉(zhuǎn)的線速度大小為
“高分十三號”衛(wèi)星運動的線速度大小為
所以
故選A。
16. 如圖,在發(fā)射地球同步衛(wèi)星的過程中,衛(wèi)星首先進入橢圓軌道Ⅰ,然后在Q點通過改變衛(wèi)星速度,讓衛(wèi)星進入地球同步軌道Ⅱ。則下列說法正確的是( )
A. 在軌道Ⅱ上,衛(wèi)星的運行速度大于7.9km/s
B. 在軌道Ⅰ上,衛(wèi)星在P點的速度小于在Q點的速度
C. 衛(wèi)星Q點通過加速由軌道Ⅰ進入軌道Ⅱ
D. 衛(wèi)星從軌道Ⅰ經(jīng)過Q點時的加速度小于它從軌道Ⅱ經(jīng)過Q點時的加速度
【答案】C
【解析】
【詳解】A.第一宇宙速度是所有環(huán)繞地球做圓周運動的衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度,可知在軌道Ⅱ上,衛(wèi)星的運行速度小于7.9km/s,選項A錯誤;
B.根據(jù)開普勒第二定律可知,在軌道Ⅰ上,衛(wèi)星在近地點P點的速度大于在遠地點Q點的速度,選項B錯誤;
C.衛(wèi)星在Q點通過加速做離心運動由軌道Ⅰ進入軌道Ⅱ,選項C正確;
D.根據(jù)
可知,衛(wèi)星從軌道Ⅰ經(jīng)過Q點時的加速度等于它從軌道Ⅱ經(jīng)過Q點時的加速度,選項D錯誤。
故選C。
17. 在物理學的研究中用到的思想方法很多,下列關(guān)于幾幅書本插圖的說法中不正確的是( )
A. 甲圖中,B點逐漸向A點靠近時,觀察AB割線的變化,運用了極限思想,說明質(zhì)點在A點的瞬時速度方向即為過A點的切線方向
B. 乙圖中,研究紅蠟塊的運動時,主要運用了理想化模型的思想
C. 丙圖中,探究向心力的大小與質(zhì)量、角速度和半徑之間的關(guān)系時運用了控制變量法
D. 丁圖中,卡文迪許測定引力常量的實驗運用了放大法測微小量
【答案】B
【解析】
【詳解】A.甲圖中,B點逐漸向A點靠近時,觀察AB割線的變化,運用了極限思想,質(zhì)點在A點的瞬時速度方向即為過A點的切線方向,A正確,不符合題意;
B.乙圖中,研究紅蠟塊的運動時,對于合運動和分運動之間,主要運用了等效替代,B錯誤,符合題意;
C.丙圖中,探究向心力的大小與質(zhì)量、角速度和半徑之間的關(guān)系時控制一些物理量不變,研究其他物理量之間的關(guān)系,運用了控制變量,C正確,不符合題意;
D.丁圖中,卡文迪許測定引力常量的實驗通過光線路徑將引力造成的微小影響放大,運用了放大法測微小量,D正確,不符合題意。
故選B。
18. 有關(guān)圓周運動的基本模型,下列說法正確的是( )
A. 如圖a,汽車通過拱橋的最高點處于超重狀態(tài)
B. 如圖b所示是一圓錐擺,增大θ,但保持圓錐的高度不變,則圓錐擺的角速度不變
C. 如圖c,同一小球在光滑而固定的圓錐筒內(nèi)的A,B位置先后分別做勻速圓周運動,則在A位置小球所受筒壁的支持力要大于在B位置時的支持力
D. 如圖d,火車轉(zhuǎn)彎超過規(guī)定速度行駛時,車輪會對內(nèi)軌有擠壓作用
【答案】B
【解析】
【詳解】A.汽車通過拱橋的最高點時,由牛頓第二定律
可知橋的支持力小于汽車的重力,汽車處于失重狀態(tài),故A錯誤;
B.設圓錐的高度為h,其運動半徑
由圓錐擺球受合力提供向心力,則有
代入R可得
可知圓錐擺的角速度與無關(guān),故B正確;
C.設圓錐筒的母線與豎直方向的夾角為,豎直方向根據(jù)受力平衡可得
因是同一小球,則有支持力相同,所以在A位置小球所受筒壁的支持力等于在B位置時的支持力,故C錯誤;
D.火車轉(zhuǎn)彎時,由于軌道傾斜,重力和軌道支持力的合力恰好提供火車轉(zhuǎn)彎的向心力,則有內(nèi)、外軌對內(nèi)、外輪緣都不會有擠壓作用,若火車轉(zhuǎn)彎超過規(guī)定速度行駛時,火車有做離心運動的趨勢,此時外軌對外輪緣會有擠壓作用,故D錯誤。
故選B。
19. 如圖甲所示,用一輕質(zhì)繩拴著一質(zhì)量為m的小球,在豎直平面內(nèi)做圓周運動(不計一切阻力),小球運動到最高點時繩對小球的拉力為T,小球在最高點的速度大小為v,其圖像如圖乙所示,則下列說法不正確的是( )
A. 輕質(zhì)繩長為
B. 當?shù)氐闹亓铀俣葹?br>C. 當時,輕質(zhì)繩最高點拉力大小為
D. 若小球在最低點時的速度,小球運動到最低點時繩的拉力為mg
【答案】D
【解析】
【詳解】AB.根據(jù)題圖乙,可得小球運動到最高點時繩對小球的拉力與小球的速度關(guān)系為
當小球經(jīng)過最高點時,根據(jù)牛頓第二定律
整理得
結(jié)合小球拉力的函數(shù)可知
,
解得

故AB正確;
C.把代入繩對小球拉力的函數(shù)可得
故C正確;
D.若小球在最低點時的速度,根據(jù)牛頓第二定律,小球運動到最低點時
解得繩的拉力
故D錯誤。
本題選錯誤的,故選D。
第二部分(非選擇題部分)
二、實驗題(22分)
20. 某同學探究平拋運動的特點。
用如圖所示裝置研究平拋運動的特點,將白紙和復寫紙對齊重疊并固定在豎直硬板上,小球沿斜槽軌道滑下后從斜槽末端飛出,落在水平擋板M上。由于擋板靠近硬板一側(cè)較低,鋼球落在擋板上時,小球會在白紙上擠壓出一個痕跡點。移動擋板,依次重復上述操作,白紙上將留下一系列痕跡點。
(1)在探究平拋運動的特點時,除硬板、小球、斜槽、鉛筆、白紙和復寫紙、刻度尺之外,下列器材中還需要的有______。
A. 重錘線B. 秒表C. 彈簧測力計D. 天平
(2)實驗中,下列說法正確的是______。
A. 斜槽軌道必須光滑
B. 斜槽軌道末端要保持水平
C. 擋板的高度需要等間距變化
D. 每次應該從斜槽上相同的位置無初速度釋放小球
(3)某同學用上圖的實驗裝置得到的痕跡點如圖所示,其中一個偏差較大的點產(chǎn)生的原因,可能是該次實驗______。
A. 小球釋放的高度偏高B. 小球釋放的高度偏低
C. 小球沒有被靜止釋放D. 擋板MN未水平放置
(4)如圖為一小球做平拋運動時用閃光照相的方法獲得的相片的一部分,圖中背景小方格的邊長為1.25cm,g取,則:
①小球運動的初速度______m/s;
②小球運動至B點的豎直速度______m/s。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
【答案】(1)A (2)BD (3)AC
(4) ①. 0.75 ②. 1.0
【解析】
【小問1詳解】
在探究平拋運動的特點時,需要重錘線,用以確保木板在豎直平面內(nèi),也可方便確定坐標軸,不需要秒表、彈簧測力計和天平,故選A。
【小問2詳解】
A.斜槽軌道沒有必要光滑,因為小球每次滾動時的摩擦力都相同,故A錯誤;
B.為了讓小球做平拋運動,斜槽軌道末段必須水平,故B正確;
C.擋板高度可以等間距變化,也可以不等間距變化,故C錯誤;
D.為了保證小球平拋的初速度相同,應每次從斜槽上相同的位置無初速度釋放鋼球,故D正確。
故選BD。
【小問3詳解】
由題圖可知,該點位于正常軌跡的上側(cè),表明該點水平方向的速度比其余點的水平速度大,可能是小球釋放的高度偏高,或小球沒有被靜止釋放,故選AC。
【小問4詳解】
[1]因題圖中背景小方格的邊長為1.25cm,可知
,
設每相鄰兩點的時間間隔為T,小球豎直方向為自由落體運動,根據(jù)
解得
因此小球水平方向的速度,即運動的初速度為
[2]小球運動至B點的豎直速度
21. 利用圖所示裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗。已知打點計時器打點周期,重力加速度為g。
(1)甲同學在做實驗時進行了如下操作,其中操作不當?shù)牟襟E是_______(選填選項前的字母)。
A.將打點計時器接到直流電源上 B.應選體積小、質(zhì)量大的重物 C.釋放紙帶前,紙帶應保持豎直
(2)甲同學從打出的紙帶中選出符合要求的一條紙帶,如下圖所示(其中一段紙帶圖中未畫出)。圖中O點為打出的起始點,且速度為零。選取在紙帶上連續(xù)打出的點A、B、C、D、E、F作為計數(shù)點。測出C、D、E點距起始點O的距離分別為、、,由此可計算出打點計時器打下D點時重物下落的瞬時速度________(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。用m表示重物的質(zhì)量,在誤差允許的范圍內(nèi),若滿足表達式________,則可認為重物下落過程中機械能守恒(用給出的已知物理量的符號表示)。
(3)乙同學在進行數(shù)據(jù)處理時不慎將紙帶前半部分損壞,找不到起始點了,于是他利用剩余的紙帶,用(2)中方法進行數(shù)據(jù)處理并進行驗證。如圖所示,重新任選某點為O,選取在紙帶上連續(xù)打出的點A、B、C、D、E、F作為計數(shù)點,測量出C、D、E點到O點的距離分別為、、,用(2)中表達式進行驗證。發(fā)現(xiàn)表達式左側(cè)的數(shù)值比表達式右側(cè)的數(shù)值小了很多,最可能的原因是________。
(4)丙同學設想采用另一種方法研究機械能是否守恒:在圖中的紙帶上,先分別測量出從O點到A、B、C、D、E、F點的距離h,再計算對應B、C、D、E各點的重物速度v。請幫助丙同學在圖中畫出圖像的示意圖_______,并說明如何利用該圖像判斷重物下落過程中機械能是否守恒______。
【答案】 ①. A ②. 2.31 ③. ④. 表達式右側(cè)應為從打下O點到打下D點的過程中重物動能的增加量,而打下O點時重物的速度不為0,表達式右側(cè)漏減了打下O點時重物的動能,導致右側(cè)動能的增加量偏大。 ⑤. ⑥. 計算該圖線的斜率,若圖線為一條斜率接近2g的直線,則可驗證重物下落過程中機械能守恒。
【解析】
【分析】
【詳解】(1)[1]打點計時器應接到交流電源上,A錯誤。
故選A。
(2)[2]根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律,中間時刻的瞬時速度等于這段時間對應的平均速度,即有
[3] 在誤差允許的范圍內(nèi),若滿足
則可認為重物下落過程中機械能守恒。
(3)[4]由題意分析可知, 因為表達式右側(cè)應為從打下O點到打下D點的過程中重物動能的增加量,而打下O點時重物的速度不為0,表達式右側(cè)漏減了打下O點時重物的動能,所以導致右側(cè)動能的增加量偏大。
(4)[5] 由于
所以重物下落過程中,圖中畫出圖像的示意圖如下圖所示
[6]如果下落過程中,機械能守恒,則有
即有
計算該圖線的斜率,若圖線為一條斜率接近2g的直線,則可驗證重物下落過程中機械能守恒。
三、計算題(38分)
22. 如圖所示,用的水平恒力使質(zhì)量物體在水平地面上由靜止開始向右運動。運動過程中,物體受到的滑動摩擦力大小。求:
(1)在物體運動距離2.0m的過程中,水平恒力F對物體做的功;
(2)在物體運動距離為2.0m時,物體具有的動能。
【答案】
(1)10J;(2)6J
【解析】
【詳解】(1)在物體運動距離2.0m的過程中,水平恒力F對物體做的功為
(2)根據(jù)動能定理,在物體運動距離為2.0m時,物體具有的動能為
23. 汽車轉(zhuǎn)彎時如果速度過大,容易發(fā)生側(cè)滑。因此,汽車轉(zhuǎn)彎時不允許超過規(guī)定的速度。如圖所示,一輛質(zhì)量m=1.6×103kg的汽車(可視為質(zhì)點)在水平公路的彎道上行駛,速度大小v=10m/s,其軌跡可視為半徑R=40m的圓弧。
(1)求這輛汽車轉(zhuǎn)彎時需要的向心力大小F;
(2)在冬天如果路面出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象,為防止汽車側(cè)滑而發(fā)生危險,請給汽車駕駛員提出一條駕駛建議。
【答案】(1);(2)降低汽車車速
【解析】
【分析】
【詳解】(1)根據(jù)牛頓第二定律
解得
(2)對駕駛員的建議:降低汽車車速。
24. 某人站在水平地面上,手握不可伸長的輕繩一端,繩的另一端系有質(zhì)量為m的小球,轉(zhuǎn)動手腕,使球運動起來,最終在水平面內(nèi)做勻速圓周運動。已知輕繩存在最大拉力,小球離地面高度為2l,手與球之間的繩長為l,當繩子與豎直方向的夾角θ=60°時,輕繩剛好斷掉,此時小球速度為v,重力加速度為g,忽略空氣阻力。
(1)求繩的最大拉力T;
(2)求速度v的大??;
(3)求使繩剛好被拉斷后球的落地點與拋出位置的豎直投影點O的最大水平距離x。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【詳解】(1)當繩子與豎直方向的夾角時,輕繩剛好斷掉,以小球為對象,豎直方向有
解得繩的最大拉力為
(2)以小球為對象,根據(jù)牛頓第二定律可得

解得
(3)細繩斷后,小球做平拋運動,由平拋運動的規(guī)律有
,
聯(lián)立解得
25. 牛頓運用其運動定律并結(jié)合開普勒定律,通過建構(gòu)物理模型研究天體的運動,建立了偉大的萬有引力定律.請你選用恰當?shù)囊?guī)律和方法解決下列問題:
(1)某行星繞太陽運動的軌跡為橢圓,設太陽的質(zhì)量為M,行星質(zhì)量為,若行星在近日點與太陽中心的距離為,在遠日點與太陽中心的距離為.求行星在近日點和遠日點的加速度大小之比;
(2)行星繞太陽運動軌跡可近似看做勻速圓周運動.設行星質(zhì)量為m,繞太陽公轉(zhuǎn)的周期為T,行星的軌道半徑為r,請根據(jù)開普勒第三定律()及向心力的相關(guān)知識,證明太陽對行星的作用力F與r的平方成反比.
【答案】(1);(2)見解析
【解析】
【詳解】(1)根據(jù)萬有引力提供向心力有
解得
則行星在近日點和遠日點的加速度大小之比為
(2)行星繞太陽的運動軌跡非常接近圓,其運動可近似看做勻速圓周運動,則有
又由于
,
解得
可知,太陽對行星的作用力F與r的平方成反比。
26. 一籃球質(zhì)量,一運動員將其從距地面高度處以水平速度扔出,籃球在距離拋出點水平距離處落地,落地后第一次彈起的最大高度。若運動員使籃球從距地面高度處由靜止下落,并在開始下落的同時向下拍球,運動員對球的作用時間,球落地后反彈的過程中運動員不再觸碰球,球反彈的最大高度。若該籃球與該區(qū)域內(nèi)地面碰撞時的恢復系數(shù)e恒定(物體與固定平面碰撞時的恢復系數(shù)e指:物體沿垂直接觸面方向上的碰后速度與碰前速度之比)。為了方便研究,我們可以假設運動員拍球時對球的作用力為恒力,取重力加速度,不計空氣阻力。求:
(1)運動員將籃球水平扔出時速度的大?。?br>(2)運動員拍球過程中對籃球所做的功W;
(3)運動員拍球時籃球所受的合外力與籃球自身重力的比值k。
【答案】(1);(2);(3)3.0
【解析】
【詳解】(1)籃球水平拋出后,做平拋運動,在水平方向則有
在豎直方向則有
聯(lián)立解得
(2)由題意可得
由恢復系數(shù)定義可得
拍球后籃球落地時的速度為
由動能定理可得
代入數(shù)據(jù)解得
(3)由牛頓第二定律,可得
在拍球時間內(nèi)籃球的位移
又有
聯(lián)立解得
可得

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