2.答題前,在答題卷指定區(qū)域完成相應(yīng)內(nèi)容的填寫和填涂考試號、貼好條形碼,所有答案必須寫在答題紙上,寫在試卷上無效;
3.本次考試期間不得使用計(jì)算器;
4.考試結(jié)束后,只需上交答題紙。
一、單項(xiàng)選擇題(本大題共13小題,每小題3分,共39分。每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中只有一個(gè)是符合題目要求的,不選、多選、錯(cuò)選均不得分)
1. 下列屬于測量“國際單位制選定的三個(gè)力學(xué)基本物理量”所用的儀器是( )
A. 刻度尺、天平、秒表B. 刻度尺、彈簧測力計(jì)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
C. 量筒、天平、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器D. 刻度尺、彈簧測力計(jì)、秒表
【答案】A
【解析】
【詳解】國際單位制選定的三個(gè)力學(xué)基本物理量是長度、質(zhì)量、時(shí)間,對應(yīng)的測量儀器是刻度尺、天平、秒表。
故選A。
2. 2022年,神舟十三號、十四號、十五號接力騰飛,中國空間站全面建成,可有多名宇航員長期駐留,并開展一系列的實(shí)驗(yàn)研究。下列情景可以在空間站中實(shí)現(xiàn)的是( )
A. 如圖甲所示,燃燒的火焰呈球狀
B. 如圖乙所示,用彈簧測力計(jì)測量重力
C. 如圖丙所示,將小球拋出后做平拋運(yùn)動
D. 如圖丁所示,滴管中滴出的水滴呈水滴狀
【答案】A
【解析】
【詳解】A.由于在完全失重狀態(tài)下,故燃燒的火焰呈球狀,故A正確;
B.由于在完全失重狀態(tài)下,不能用彈簧測力計(jì)測量重力,故B錯(cuò)誤;
C.由于在完全失重狀態(tài)下,將小球拋出后不做平拋運(yùn)動,故C錯(cuò)誤;
D.由于在完全失重狀態(tài)下,滴管中滴出的水滴呈呈球狀,故D錯(cuò)誤。
故選A。
3. 如圖所示的陀螺,是我們很多人小時(shí)候喜歡玩的玩具。從上往下看(俯視),若陀螺立在某一點(diǎn)順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動,此時(shí)滴一滴墨水到陀螺,則被甩出的墨水徑跡可能是下列的()
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【詳解】AB.陀螺的邊緣上的墨水所受陀螺的束縛力消失后,陀螺的邊緣上的墨水以切線方向飛出,故A、B錯(cuò)誤;
CD.陀螺立在某一點(diǎn)順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動,所以墨水滴的方向要與順時(shí)針方向的前方一致,故C錯(cuò)誤,D正確;
故選D。
4. 下列說法不正確的是( )
A. 伽利略在運(yùn)動的研究中創(chuàng)立了一套科學(xué)方法,其核心是把實(shí)驗(yàn)和邏輯推理相結(jié)合
B. 懸掛法尋找薄板重心的實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了控制變量的實(shí)驗(yàn)方法
C. 質(zhì)點(diǎn)、光滑斜面是理想化模型,實(shí)際生活中并不存在
D. 推導(dǎo)勻變速直線運(yùn)動位移公式時(shí),把運(yùn)動過程分成很多小段將各段勻速位移相加,這里運(yùn)用了微元法。
【答案】B
【解析】
【詳解】A.伽利略在運(yùn)動的研究中創(chuàng)立了一套科學(xué)方法,其核心是把實(shí)驗(yàn)和邏輯推理相結(jié)合,故A正確,不符合題意;
B.懸掛法尋找薄板重心的實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了兩條直線交于一點(diǎn)和等效替代法,故B錯(cuò)誤,符合題意;
C.質(zhì)點(diǎn)、光滑斜面是理想化模型,實(shí)際生活中并不存在,故C正確,不符合題意;
D.推導(dǎo)勻變速直線運(yùn)動位移公式時(shí),把運(yùn)動過程分成很多小段將各段勻速位移相加,這里運(yùn)用了微元法,故D正確,不符合題意。
故選B。
5. 剪紙藝術(shù)是我國古老的民間藝術(shù)之一,在“非遺進(jìn)校園”活動中,老藝人在教室里進(jìn)行剪紙教學(xué)時(shí),用一塊磁鐵將剪紙作品吸在豎直的磁性黑板上,下列關(guān)于各物體的受力情況正確的是( )
A. 磁鐵對剪紙的摩擦力方向豎直向上
B. 磁鐵對剪紙的壓力是由于剪紙發(fā)生形變引起的
C. 磁鐵對剪紙的摩擦力與黑板對剪紙的摩擦力大小不相等
D. 磁鐵對剪紙的壓力和黑板對剪紙的支持力是一對作用力和反作用
【答案】C
【解析】
【詳解】A.磁鐵相對剪紙有向下的運(yùn)動趨勢,所以剪紙對磁鐵的摩擦力向上,磁鐵對剪紙有豎直向下的靜摩擦力作用,故A錯(cuò)誤;
B.根據(jù)彈力產(chǎn)生條件可知,磁鐵對剪紙的壓力是由于磁鐵發(fā)生形變引起的,故B錯(cuò)誤;
C.剪紙對磁鐵的摩擦力向上,則磁鐵對剪紙的摩擦力向下,黑板對剪紙的摩擦力向上,則黑板對剪紙的摩擦力大小等于磁鐵對剪紙的摩擦力加上剪紙的重力,即磁鐵對剪紙的摩擦力與黑板對剪紙的摩擦力大小不相等,故C正確;
D.磁鐵對剪紙壓力作用在剪紙上,黑板對剪紙的支持力作用在剪紙上,不滿足相互作用力的條件,故D錯(cuò)誤。
故選C。
6. 如圖所示,跨過光滑定滑輪的輕繩一端系著皮球(細(xì)繩延長線過球心)、一端連在水平臺上的玩具小車上,車牽引著繩使球沿光滑豎直墻面從較低處以速度v勻速上升,某一時(shí)刻細(xì)繩與豎直方向夾角為,在球未離開墻面的過程中,下列說法正確的是( )
A. 該時(shí)刻玩具小車的速度為B. 該過程玩具小車做加速運(yùn)動
C. 該過程球?qū)Φ膲毫χ饾u增大D. 該過程繩對球的拉力大小不變
【答案】C
【解析】
【詳解】A.設(shè)繩與豎直方向的夾角為θ,如圖所示
將球的速度v分解,可知沿繩方向的分速度(即繩子的速度)為
即該時(shí)刻玩具小車的速度為,故A錯(cuò)誤;
B.因球勻速上滑過程中θ角將增大,所以v繩將減小,故小車做減速運(yùn)動,故B錯(cuò)誤;
CD.球受三力作用處于平衡狀態(tài),設(shè)球重為G,則繩對球的拉力大小T、球?qū)Φ膲毫Υ笮分別為
,
因球勻速上滑過程中θ角將增大,則T、N均增大,故C正確,D錯(cuò)誤。
故選C。
7. 水平桌面上,一滑塊在恒定的水平拉力作用下由靜止開始運(yùn)動一段時(shí)間后,撤去拉力。從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí),滑塊速度隨時(shí)間變化的v-t圖像如圖所示。取重力加速度g=10m/s2。不計(jì)空氣阻力。下列說法正確的是()
A. 滑塊在0~15s內(nèi)的平均速度大小為7.5m/s
B. 滑塊加速與減速階段的加速度大小之比為1:2
C. 滑塊所受的拉力與摩擦力大小之比為3:2
D. 滑塊與桌面之間的動摩擦因數(shù)為0.3
【答案】D
【解析】
【詳解】A.v-t圖像與t軸所圍的面積表示位移,所以滑塊在0~15s內(nèi)的位移大小為
平均速度大小為
故A錯(cuò)誤;
B.v-t圖像的斜率表示加速度,所以滑塊加速與減速階段的加速度大小分別為
所以
故B錯(cuò)誤;
CD.根據(jù)牛頓第二定律有
解得
故C錯(cuò)誤,D正確。
故選D。
8. 如圖所示,四只猴子水中撈月,它們將一顆又直又高的楊樹壓彎,豎直倒掛在樹梢上,從上到下依次為1、2、3、4號猴子。正當(dāng)4號打算伸手撈“月亮”時(shí),3號突然兩手一滑沒抓穩(wěn),4號撲通一聲掉進(jìn)了水里。假設(shè)3號手滑前四只猴子都處于靜止?fàn)顟B(tài),四只猴子的質(zhì)量都相等且為m,重力加速度為g,那么在3號猴子手滑后的一瞬間( )
A. 4號猴子的加速度和速度都等于0B. 3號猴子的加速度大小為g,方向豎直向上
C. 2號猴子對3號猴子的作用力大小為D. 1號猴子對2號猴子的作用力大小為
【答案】D
【解析】
【詳解】A.對4號猴子進(jìn)行分析可得滑手后的一瞬間只受到重力,所以可得加速度大小為g,初速度為零,A錯(cuò)誤;
B.在手滑前,設(shè)樹梢對猴子的作用力為T,對整體有
當(dāng)3號猴子手滑后的一瞬間,對123號猴子整體分析可得
聯(lián)立解得
方向豎直向上,B錯(cuò)誤;
C.對3號猴子分析可得,2號猴子對3號猴子的作用力F,有
可得
C錯(cuò)誤;
D.對23號猴子進(jìn)行受力分析可得
解得1號猴子對2號猴子的作用力大小為
D正確。
故選D。
9. 如圖是高中物理必修一封面上的沙漏照片。同學(xué)們發(fā)現(xiàn)照片中的砂粒在空中時(shí)都看不出砂粒本身的形狀,而是成了條條痕跡,痕跡的長度反映了很短的曝光時(shí)間內(nèi)砂礫的位移,同時(shí)砂粒的疏密分布也不均勻。若近似認(rèn)為砂粒下落的初速度為0,忽略空氣阻力,不計(jì)砂粒間的相互影響,設(shè)砂粒隨時(shí)間均勻漏下,同學(xué)們有以下推斷,其中正確的是( )
A. 出口下方8cm處砂礫的痕跡長度約是4cm處砂礫痕跡長度的2倍
B. 出口下方8cm處砂礫的痕跡長度約是4cm處砂礫痕跡長度的倍
C. 出口下方范圍內(nèi)的砂粒數(shù)約與范圍內(nèi)的砂粒數(shù)相等
D. 出口下方范圍內(nèi)的砂粒數(shù)遠(yuǎn)少于范圍內(nèi)的砂粒數(shù)
【答案】B
【解析】
【詳解】AB.根據(jù)
可知,出口下方8cm處的速度約是4cm處的倍,出口下方8cm處的痕跡長度約是4cm處的倍,故A錯(cuò)誤,B正確;
CD.根據(jù)初速度是零的勻變速運(yùn)動在相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移之比為可知從出口下落與的時(shí)間是相等的,因砂粒隨時(shí)間均勻漏下,可知出口下方范圍內(nèi)的砂粒數(shù)約與范圍的砂粒數(shù)相等,故CD錯(cuò)誤。
故選B。
10. 很多智能手機(jī)都有加速度傳感器。小明打開手機(jī)的加速度傳感器,記錄手機(jī)在豎直方向上加速度的變化情況。讓手機(jī)自由下落,然后接住手機(jī),手機(jī)屏幕上獲得的圖像如圖甲所示(以下實(shí)驗(yàn)中手機(jī)均保持屏幕向上)。下列說法錯(cuò)誤的是( )
A. 如圖甲所示,加速度顯示最大正值時(shí),表明手機(jī)處于減速狀態(tài)
B. 若保持手托著手機(jī),小明做下蹲動作,整個(gè)下蹲過程所得圖像可能如圖乙所示
C. 若手托著手機(jī)乘坐電梯從1樓到7樓,所得圖像可能如圖丙所示
D. 若保持手托著手機(jī),小明做起立動作,整個(gè)起立過程所得圖像可能如圖丁所示
【答案】C
【解析】
【詳解】A.如圖甲所示,加速度顯示最大正值時(shí),說明加速度方向豎直向上,由于手機(jī)在向下運(yùn)動,因此表明手機(jī)處于減速狀態(tài),A正確;
B.若保持手托著手機(jī),小明做下蹲動作,整個(gè)下蹲過程手機(jī)先加速下降,再減速下降,加速度方向先豎直向下后豎直向上,即先負(fù)后正,B正確;
C.若手托著手機(jī)乘坐電梯從1樓到7樓,手機(jī)先加速上升,然后勻速上升,最后減速上升,加速度方向先豎直向上,然后加速度為零,再加速度方向豎直向下,所得圖像不可能如圖丙所示,C錯(cuò)誤;
D.若保持手托著手機(jī),小明做起立動作,手機(jī)先加速上升,然后減速上升,加速度方向先豎直向上,然后豎直向下,D正確;
本題選擇錯(cuò)誤的選項(xiàng),故選C。
11. 如圖所示,A、B兩物體用兩根輕質(zhì)細(xì)線分別懸掛在天花板上,兩細(xì)線與水平方向夾角分別為和,A、B間拴接的輕質(zhì)彈簧恰好處于水平狀態(tài),則下列判斷正確的是( )
A. A、B所受彈簧彈力大小之比
B. A、B的質(zhì)量之比為
C. 懸掛A、B的細(xì)線上拉力大小之比為
D. 同時(shí)剪斷兩細(xì)線的瞬間,A、B的瞬時(shí)加速度大小之比為
【答案】D
【解析】
【詳解】對AB兩個(gè)物體受力分析,如圖所示
A.彈簧處于水平靜止?fàn)顟B(tài),同一根彈簧彈力大小相等,故A錯(cuò)誤;
B.AB都處于靜止?fàn)顟B(tài),受力平衡,對物體A有
對物體B有
可得
故B錯(cuò)誤;
C.對A物體,細(xì)線拉力
對B物體,細(xì)線拉力

故C錯(cuò)誤;
D.剪斷細(xì)線瞬間彈簧彈力不變,則AB合力大小分別等于和,根據(jù)牛頓第二定律有
,
可解得
故D正確。
故選D。
12. 第24屆北京冬季奧林匹克運(yùn)動會中,高山滑雪是重要的比賽項(xiàng)目之一,圖甲是一名滑雪運(yùn)動員在比賽過程中的示意圖,運(yùn)動員自身和所有裝備的總質(zhì)量為m,在傾角的斜坡向下滑動過程中,受滑動摩擦力和空氣阻力作用,假設(shè)空氣阻力與速度成正比,即f=kv,其中比例系數(shù)k=10P(P是k的單位)。運(yùn)動員在比賽中的某段過程v-t圖像如圖乙中實(shí)線AD所示,AB是曲線最左端A點(diǎn)的切線,B點(diǎn)的坐標(biāo)為(16,48),CD是曲線AD的漸近線,已知重力加速度,,下列說法中不正確的是( )
A. 題干中“k=10P”中的P為
B. 當(dāng)時(shí),運(yùn)動員的加速度為
C. 雪橇與斜坡間的動摩擦因數(shù)是0.25
D. 運(yùn)動員自身和所有裝備的總質(zhì)量m=75kg
【答案】D
【解析】
【詳解】A.根據(jù)

故A正確;
B.圖象的斜率表示加速度,當(dāng)時(shí),運(yùn)動員的加速度為
故B正確;
CD.當(dāng)時(shí),根據(jù)牛頓第二定律可得
當(dāng)時(shí),根據(jù)牛頓第二定律可得
聯(lián)立解得

故C正確,D錯(cuò)誤。
本題選錯(cuò)誤的,故選D。
13. 如圖甲所示,一足夠長的傳送帶傾斜放置,傾角為θ,以恒定速率順時(shí)針轉(zhuǎn)動,一煤塊以初速度從A端沖上傳送帶,煤塊的速度隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示,取,則下列說法不正確的是( )
A. 傾斜傳送帶與水平方向夾角的正切值
B. 煤塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)
C. 煤塊從最高點(diǎn)下滑到A端所用的時(shí)間為2s
D. 煤塊在傳送帶上留下的痕跡長為
【答案】C
【解析】
【詳解】AB.內(nèi)煤炭的加速度大小為
根據(jù)牛頓第二定律可得
后煤炭的加速度大小為
根據(jù)牛頓第二定律可得
聯(lián)立解得
,
傾斜傳送帶與水平方向夾角的正切值為
故AB正確;
C.煤炭的位移為
煤炭的位移為
煤炭下滑的過程中,根據(jù)動力學(xué)公式有
解得煤塊從最高點(diǎn)下滑到A端所用的時(shí)間為
故C錯(cuò)誤;
D.煤炭與傳送帶的相對位移為
煤炭與傳送帶的相對位移為
煤炭與傳送帶的相對位移為
煤塊在傳送帶上留下的痕跡長為
故D正確。
本題選錯(cuò)誤的,故選C。
二、不定項(xiàng)選擇題(本大題共3小題,每小題3分共9分。每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中至少有一個(gè)是符合題目要求的,漏選得1分,不選、多選、錯(cuò)選均不得分)
14. 在如圖所示“兒童蹦極”活動中,拴在小朋友腰間的是左右對稱彈性極好的相同橡皮繩。若小朋友從最低位置(此時(shí)橡皮繩伸長量最大)處開始由靜止上升,直至上升到橡皮繩處于原長的過程中(橡皮繩處于彈性限度內(nèi)),下列說法中正確的是( )
A. 橡皮繩恢復(fù)原長時(shí),小朋友的速度、加速度都為零
B. 小朋友的速度最大時(shí),其加速度等于零
C. 小朋友處于最低位置時(shí),速度為零,既不超重也不失重
D. 此過程小朋友的加速度先變小再變大,先處于超重狀態(tài)再處于失重狀態(tài)
【答案】BD
【解析】
【詳解】A.橡皮筋處于原長位置時(shí),小朋友只受重力,加速度為g,無法判斷速度是否為0,故A錯(cuò)誤;
B.小朋友所受合力為0時(shí)加速度為0,速度不再增大,此時(shí)速度最大,故B正確;
C.小朋友處于最低點(diǎn)位置時(shí),速度為零,但合力向上,加速度方向向上,不為0,處于超重狀態(tài),故C錯(cuò)誤;
D.小朋友從最低點(diǎn)向上運(yùn)動時(shí),橡皮筋的拉力的合力大于重力,處于超重狀態(tài),拉力和重力的合力向上但逐漸減小,加速度越來越小,而后橡皮筋拉力的合力會小于重力,處于失重狀態(tài),拉力和重力的合力向下增大,加速度增大,故D正確。
故選BD。
15. 如圖,兩個(gè)固定的傾角相同的滑桿上分別套上A、B兩個(gè)圓環(huán),兩個(gè)圓環(huán)上分別用細(xì)線懸吊兩個(gè)物體C、D。不計(jì)空氣阻力,當(dāng)它們都沿滑桿向下滑動時(shí),穩(wěn)定后A的懸線始終與桿垂直,B的懸線始終豎直向下。對于它們運(yùn)動穩(wěn)定后的下列說法正確的是( )
A. A與滑桿間無摩擦B. B與滑桿間無摩擦
C. A環(huán)做的是勻速直線運(yùn)動D. B環(huán)做的是勻速直線運(yùn)動
【答案】AD
【解析】
【詳解】AC.對物體C分析,受自身重力和細(xì)線拉力作用而做直線運(yùn)動,可知其合力沿滑桿向下,有
解得
即穩(wěn)定后物體C和A環(huán)做的是勻加速運(yùn)動。設(shè)A環(huán)所受摩擦力沿滑桿向上,則有
聯(lián)立,解得
即A環(huán)與滑桿間無摩擦,故A正確,C錯(cuò)誤;
BD.對物體D分析,受自身重力和細(xì)線拉力作用而做直線運(yùn)動,可知其合力為零,穩(wěn)定后物體D和B環(huán)做的是勻速運(yùn)動。對B環(huán)受力分析,可知
故B錯(cuò)誤,D正確。
故選AD。
16. 在某次軍事學(xué)習(xí)中,A、B兩枚炮彈自山坡底端O點(diǎn)斜向上發(fā)射,炮彈分別水平命中山坡上的目標(biāo),如圖所示,已知位于山坡正中間位置,位于山坡頂端,山坡與地面間的夾角為,不計(jì)空氣阻力,則下列判斷正確的有( )
A. A、B兩枚炮彈的發(fā)射速度方向相同
B. A、B兩枚炮彈在空中飛行的時(shí)間之比為
C. A、B兩枚炮彈的發(fā)射速度大小之比
D. A、B兩枚炮彈擊中山體的速度大小之比為
【答案】AB
【解析】
【詳解】兩枚炮彈運(yùn)動時(shí)間分別為、,初速度分別為、。
B.設(shè)山頂端距離底端高度為h,則

故B正確;
A.設(shè)山坡底邊長L,兩炮段初速度的水平方向分速度分別為和則

兩炮段初速度的豎直方向分速度分別為和,則

設(shè)初速度與水平方向之間的夾角分別為和,則
得兩枚炮彈的發(fā)射速度方向相同,故A正確;
C.根據(jù)速度的合成

故C錯(cuò)誤;
D.兩枚炮彈的擊中山體的速度即為炮彈水平方向的分速度,因此速度比為
故D錯(cuò)誤。
故選AB。
三、非選擇題(本題共5小題,共52分)
17. 某實(shí)驗(yàn)小組利用圖甲所示的裝置進(jìn)行“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。小車的加速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)計(jì)算出:
(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)某同學(xué)沒有進(jìn)行平衡摩擦力這一步驟,他將每組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、畫線得到圖像??赡苁菆D乙中的______(選填“A”“B”“C”)圖線。
(2)關(guān)于本實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是______(填字母)
A.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先釋放小車后接通電源
B.小車質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量
C每次改變小車質(zhì)量時(shí),都應(yīng)重新平衡摩擦力
D.平衡摩擦力時(shí),應(yīng)將鉤碼用細(xì)線繞過定滑輪系在小車上
(3)如圖丙為本實(shí)驗(yàn)中得到的一條清晰紙帶,紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔,由該紙帶可求得小車的加速度______。(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
(4)實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)們利用智能手機(jī)測量小車的加速度。如圖丁所示,手機(jī)攝像頭正對刻度尺,開啟視頻攝像功能。通過視頻回放,得到小車前端在刻度尺上的位置坐標(biāo)x與運(yùn)動時(shí)間t的數(shù)據(jù)。根據(jù)x和t數(shù)據(jù)所繪圖像如圖戊所示,算出該圖線斜率大小為k,則小車運(yùn)動的加速度大小為______。
【答案】 ①. A ②. B ③. 0.51 ④. k
【解析】
【詳解】(1)[1] 沒有進(jìn)行平衡摩擦力,則當(dāng)拉力增大到一定值時(shí),物體才會動,即才有加速度,可能是圖乙中的圖線A。
(2)[2] A.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源后釋放小車,故A錯(cuò)誤;
B.小車質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量,因?yàn)閷?shí)際上繩子的拉力
只有當(dāng)時(shí)
F≈mg
故B正確;
C.每次改變小車質(zhì)量時(shí),不需要重新平衡摩擦力,因?yàn)?br>f=mgsinθ=μmgcsθ
m約掉了,故C錯(cuò)誤;
D.平衡摩擦力時(shí),應(yīng)將繩從小車上拿去,輕輕推動小車,是小車沿木板運(yùn)動,通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出來的紙帶判斷小車是否勻速運(yùn)動,故D錯(cuò)誤。
故選B。
(3)[3] 根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論公式Δx=aT2得
(4)[4] 小車在水平桌面上從開始釋放做勻加速直線的運(yùn)動,根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式得
整理得
圖線斜率大小為
k=a
則小車運(yùn)動的加速度大小為k。
18. 某興趣小組采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置“探究平拋運(yùn)動的特點(diǎn)”:
(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程,以下說法正確的是______________;
A.斜槽M軌道必須光滑
B.記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些
C.用平滑曲線把所有的點(diǎn)連接起來
D.圖中擋條N每次必須等間距下移
(2)圖是利用裝置拍攝小球做平拋運(yùn)動的頻閃照片,由照片可判斷實(shí)驗(yàn)操作錯(cuò)誤的是___________。
A.釋放小球時(shí)初速度不為0 B.釋放小球的初始位置不同 C.斜槽末端切線不水平
(3)改用頻閃照相來研究平拋運(yùn)動,將頻閃得到的連續(xù)三張照片疊放在方格紙上,如圖所示,已知小球的直徑為2cm,方格紙的邊分別為水平和豎直方向,則該頻閃相機(jī)頻率為___________Hz。(重力加速度g取10m/s2)
【答案】 ①. B ②. C ③. 10
【解析】
【詳解】(1)[1]A.要保證小球的初速度相同,小球每次從斜槽上開始運(yùn)動的位置必須相同,斜槽軌道不一定要光滑,故A錯(cuò)誤;
B.記錄的點(diǎn)適當(dāng)多一些可以減小誤差,故B正確;
C.為比較準(zhǔn)確地描出小球運(yùn)動的軌跡,根據(jù)記錄點(diǎn)的分布規(guī)律,用平滑曲線擬合成運(yùn)動軌跡,個(gè)別偏差較大的點(diǎn),應(yīng)當(dāng)舍去,故C錯(cuò)誤;
D.描繪軌跡不需要等間距描點(diǎn),所以圖中擋條N每次不必等間距下移,故D錯(cuò)誤。
故選B。
(2)[2]AB.由圖可知,該小球的初速度方向偏上,與小球的初速度的大小無關(guān),與釋放小球的位置也無關(guān),故AB錯(cuò)誤;
C.由圖可知,該小球的初速度方向偏上,即小球的初速度的方向不是沿水平方向,則可知是斜槽末端切線不水平,故C正確。
故選C。
(3)[3]設(shè)該相機(jī)的頻閃周期為T,相鄰兩小球位置之間的豎直間距分別為
豎直方向小球做自由落體運(yùn)動,由

代入數(shù)據(jù)解得
則該頻閃相機(jī)頻率
四、解答題(本大題共4題,共38分)
19. 航空母艦是一國海軍實(shí)力強(qiáng)盛的重要標(biāo)志,艦載機(jī)的起降訓(xùn)練是航母訓(xùn)練的重要科目。如圖,已知某型號艦載機(jī)質(zhì)量為25噸,起飛最低速度為50m/s,航母上用于起飛的跑道長為100m。假設(shè)航母甲板水平,艦載機(jī)起降訓(xùn)練中航母靜止不動,艦載機(jī)起飛過程中受到的阻力大小為,起飛、降落過程均可看成勻變速直線運(yùn)動。
(1)求艦載機(jī)起飛過程中的最小加速度大??;
(2)艦載機(jī)發(fā)動機(jī)在起飛過程中至少需要提供多大的推力?
(3)艦載機(jī)降落時(shí),需要阻攔索使飛機(jī)迅速停下來。若某次飛機(jī)降落時(shí),鉤住阻攔索時(shí)速度為70m/s,經(jīng)過2s速度減為零,求飛機(jī)鉤住阻攔索后運(yùn)動的距離。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【詳解】(1)設(shè)艦載機(jī)起飛過程中的最小加速度大小為,其起飛時(shí)的最小速度為,跑道長度為,根據(jù)速度與位移之間的關(guān)系有
代入數(shù)據(jù)解得
(2)設(shè)艦載機(jī)發(fā)動機(jī)在起飛過程中提供的推力至少為,艦載機(jī)在起降過程中受到的阻力為,根據(jù)牛頓第二定律有
代入數(shù)據(jù)解得
(3)設(shè)飛機(jī)減速階段的加速度大小為,減速階段的初速度大小為,減速階段的位移大小為,則根據(jù)題意有
根據(jù)速度與位移的關(guān)系有
代入數(shù)據(jù)解得
20. 如圖所示,傾角為、質(zhì)量的斜面體C置于粗糙水平地面上,質(zhì)量的小物塊B置于粗糙斜面上,通過不可伸長的細(xì)繩跨過光滑輕質(zhì)定滑輪與質(zhì)量為的物塊A相連接。開始A靜止在滑輪的正下方,連接B的一段細(xì)繩與斜面平行,B、C始終保持靜止?fàn)顟B(tài),細(xì)繩的質(zhì)量不計(jì)。現(xiàn)對A施加一個(gè)拉力F使A緩慢移動,移動過程中F與連接A的輕繩的夾角始終保持,直至輕繩水平,此過程中B始終靜止。g取,求:
(1)A靜止時(shí),B受到的摩擦力的大小和方向;
(2)輕繩水平時(shí),繩子的拉力和地面對C支持力的大??;
(3)A緩慢移動過程中,繩子拉力的最大值。
【答案】(1),方向沿斜面向上;(2),;(3)
【解析】
【詳解】(1)A靜止時(shí),由于B處于靜止?fàn)顟B(tài),則根據(jù)平衡關(guān)系可得
解得
方向沿斜面向上;
(2)輕繩水平時(shí),物塊A的受力示意圖如圖
根據(jù)平衡條件可得
解得
以BC作為整體,其受力示意圖如圖,
地面對C的支持力為,摩擦力
解得
(3)物塊A在重力、拉力F和細(xì)繩張力作用下始終處于平衡狀態(tài),所以三個(gè)力的合力等于零,根據(jù)三角形法則,這三個(gè)力通過平行移動可以構(gòu)成一個(gè)閉合的矢量三角形,如圖中,其中MN對應(yīng)重力,NP對應(yīng)拉力F,PM對應(yīng)細(xì)繩張力。
拉力F與細(xì)繩張力之間的夾角保持不變,即保持不變,滿足此關(guān)系的幾何圖形是的外接圓,P為動點(diǎn),從N點(diǎn)沿圓周逆時(shí)針移至R點(diǎn),在移動過程中當(dāng)PM處于直徑位置時(shí)最長,最大,如圖中位置。
解得
21. 游樂場投擲游戲的簡化裝置如圖所示,球a放在高度h=1.8m的平臺上,長木板c放在水平地面上,帶凹槽的容器b放在c的最左端。a、b可視為質(zhì)點(diǎn),a、b、c質(zhì)量均為m=1kg,b與c間以及c與地面間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.4,在某次投擲中,球a以的速度水平拋出,同時(shí)給木板c施加一水平向左、大小為22N的恒力F,使球a恰好落入b的凹槽內(nèi)并瞬間與b合為一體。取,求:
(1)小球水平拋出時(shí),凹槽b與長木板c各自的加速度;
(2)球a拋出時(shí),凹槽b與球a之間的水平距離;
(3)若球a落入凹槽b瞬間撤去恒力F,a與b瞬間合為一體且共同速度為1.8m/s,方向向右,木板c速度不變,要使凹槽在之后的運(yùn)動中不從長木板c上掉落,長木板c的長度L至少為多少?
【答案】(1),;(2);(3)
【解析】
【詳解】(1)假設(shè)b、c一起向左運(yùn)動的加速度大小為,由牛頓第二定律有
解得
而對b單獨(dú)研究,根據(jù)牛頓第二定律可得
解得b的最大加速度
因此b、c一定發(fā)生了相對滑動,即b的加速度大小為
對c研究,由牛頓第二定律有
解得
(2)根據(jù)平拋運(yùn)動的研究方法,設(shè)a球下落的時(shí)間為,則豎直方向有
解得
則a球在水平方向的位移
b在水平方向的位移
則開始時(shí)b凹槽與a球之間的水平距離
(3)a落入b時(shí)c的位移為
此時(shí)c的速度大小為
而a、b合為一體向右做減速運(yùn)動的加速度大小為仍為,此時(shí)c向左做減速運(yùn)動的加速度大小為,由牛頓第二定律有
解得
則c速度減為零的時(shí)間
而由于地面對c的最大靜摩擦力大于a、b整體對c的摩擦力,因此,當(dāng)c速度減為零后c將停止運(yùn)動,設(shè)a、b整體速度減為零的時(shí)間為,則可得
則a、b整體相對于c滑動時(shí)整體的位移大小為,c的位移大小為,則
由此可知木板c的長度至少為
22. 如圖所示,軌道AB固定在豎直平面內(nèi),C、D是傾斜傳送帶上下兩轉(zhuǎn)輪與皮帶的切點(diǎn),傳送帶下端緊接著斜面,斜面底端有一彈性板E。已知傾斜傳送帶和斜面與水平面的夾角都為,傳送帶CD間距離,斜面長。一質(zhì)量的小滑塊在A點(diǎn)釋放后,從軌道末端B水平拋出,從C點(diǎn)以的速度沿CD方向進(jìn)入傳送帶。滑塊與彈性板碰撞前后速度大小不變,滑塊與傳送帶和斜面間的滑動摩擦因數(shù)均為。
(1)求滑塊從B運(yùn)動到C的時(shí)間t;
(2)若傳送帶靜止不動,則滑塊與彈性板碰前瞬間的速度大小是多少?反彈后能上滑的最大距離是多少?
(3)若傳送帶逆時(shí)針勻速運(yùn)行的速度大小為,請寫出滑塊與彈性板碰撞后能上滑的最大距離與之間的關(guān)系式。
【答案】(1);(2),;(3)見解析
【解析】
【詳解】(1)小滑塊從B到C做平拋運(yùn)動,對C點(diǎn)的速度進(jìn)行分解可得
由豎直方向做自由落體運(yùn)動可得
解得
(2)選擇沿斜面向下正方向,向下運(yùn)動過程中由牛頓第二定律可得
解得
由運(yùn)動學(xué)公式可得
解得
反彈后向上運(yùn)動過程中,由牛頓第二定律可得
解得
由運(yùn)動學(xué)公式可得
解的
(3)當(dāng)時(shí),滑塊在傳送帶上一直減速,由
解得
緊接著到斜面上繼續(xù)減速,到達(dá)E點(diǎn)速度大小為1m/s,反彈后
當(dāng)時(shí),滑塊在傳送帶上先減速或加速到和傳送帶速度一樣后再和傳送帶一起勻速運(yùn)動,到達(dá)D點(diǎn)時(shí)速度大小為v,由
,
解得
與彈性板碰撞后有
解的
當(dāng)時(shí),滑塊在傳送帶上一直加速
解得
緊接著到斜面上繼續(xù)減速,由
解得
與彈性板碰撞后有
解得
綜上可得:
當(dāng)時(shí),;
當(dāng)時(shí),;

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