
1.答卷前,考生務(wù)必將自己的姓名、準(zhǔn)考證號等填寫在試卷和答題卡指定位置上。
2.回答選擇題時,選出每小題答案后,用2B鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的答案標(biāo)號涂黑。如需改動,用橡皮擦干凈后,再選涂其他答案標(biāo)號?;卮鸱沁x擇題時,將答案用0.5mm的黑色筆跡簽字筆寫在答題卡上,寫在本試卷上無效。
3.考試結(jié)束后,將本試卷和答題卡一并交回。
一、單項選擇題:本題共7小題,每小題4分,共28分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的。
1. 秋日的周末,李明在汾河四期的自行車專用道上騎行。某段時間內(nèi),自行車沿直線行進,手機運動軟件記錄了自行車的圖像,如圖所示。為分析這一時段內(nèi)的運動,他用虛線將運動作了近似處理,下列說法正確的是( )
A. 在時刻,虛線反映加速度比實際的大
B. 在時間內(nèi),由虛線計算出的平均速度比實際的大
C. 在時間內(nèi),由虛線計算出的位移比實際的大
D. 在時間內(nèi),虛線反映的是勻變速運動
【答案】C
【解析】A.圖線的斜率表示加速度,由圖可知,時刻實線的斜率較大,即實際的加速度大,故A錯誤;
B.圖線的面積表示位移,由圖可知時間內(nèi),實線與橫軸圍成的面積較大,即實際的位移較大,根據(jù)可知,實際的平均速度較大,故B錯誤;
C.圖線的面積表示位移,由圖可知時間內(nèi),虛線與橫軸圍成的面積較大,即由虛線計算出的位移比實際的大,故C正確;
D.由圖可知,時間內(nèi),虛線表示的縱坐標(biāo),即瞬時速度不變,即反映的是勻速直線運動,故D錯誤。
故選C。
2. 校運會上,運動員以背越式成功過桿的情景如圖所示。在跳高運動員從地面起跳到落地的過程中,下列說法正確的是( )
A. 起跳時,運動員對地面壓力值大于地面對他支持力的值
B. 在空中,上升時運動員處于超重狀態(tài),下落時處于失重狀態(tài)
C. 在最高點,運動員速度為零,加速度也為零
D. 落地時,地面對運動員向上平均作用力的值大于他重力的值
【答案】D
【解析】A.由牛頓第三定律可知,起跳時,運動員對地面壓力的值等于地面對他支持力的值,A錯誤;
B.在空中,不論上升還是下落,加速度都向下,運動員都處于失重狀態(tài),B錯誤;
C.在最高點,運動員速度為零,加速度不為零,C錯誤;
D.對運動員受力分析和運動分析,取向上為正,由動量定理可知
可得
落地時,地面對運動員向上平均作用力的值大于他重力的值,D正確。
故選D。
3. 質(zhì)量為m的輪滑運動員,從傾角為θ的斜面底端沿直線沖上足夠長的斜面,經(jīng)時間t1速度變?yōu)榱?,再?jīng)時間t2返回到斜面底端。已知運動員在運動過程中受到的摩擦力大小始終為Ff,重力加速度為g,則在往返過程中,運動員所受( )
A. 重力的沖量值為mg(t1 + t2)sinθ
B. 支持力的沖量值為mg(t1 + t2)csθ
C. 摩擦力的沖量值為Ff(t1 + t2)
D. 合力的沖量值為0
【答案】B
【解析】A.重力對運動員的沖量值為
故A錯誤;
B.將重力按照垂直斜面和平行于斜面分解,可得支持力
則支持力對運動員的沖量值為
故B正確;
C.運動員向上滑動時摩擦力方向沿斜面向下,運動員向下滑動時摩擦力方向沿斜面向上,以沿斜面向上為正方向,則摩擦力的沖量值為
故C錯誤;
D.一開始運動員的動量沿斜面向上,最后運動員的動量沿斜面向下,根據(jù)動量定理可知
由于
合外力的沖量不為0,故D錯誤。
故選B。
4. 排污工程施工時,工人站在地面上手握細(xì)繩的一端通過細(xì)繩拉住重物P,平衡時懸掛定滑輪的細(xì)繩與豎直方向成角,如圖所示。不考慮滑輪質(zhì)量和摩擦,用F表示細(xì)繩中拉力的大小,下列分析正確的是( )
A. 若僅工人向右移動一小段距離,平衡后F減小
B. 若僅工人向左移動一小段距離,平衡后F保持不變
C. 若僅減小P的重量,角將變小
D. 若僅減小P的重量,角將變大
【答案】A
【解析】A.圖像可知繩子和滑輪構(gòu)成的結(jié)點為活結(jié),設(shè)重物重力為mg,把結(jié)點和滑輪作為一個整體受力分析可知,受到拉力F1、F2、F而處于平衡狀態(tài),如圖
根據(jù)活結(jié)特點和三力平衡可知,拉力F的反向延長線平分F1、F2的夾角,且,由圖可知均為,故有平衡條件可知
若僅工人向右移動一小段距離,可知變大,故變小,故F變小,故A正確;
B.以上分析可知,若僅工人向左移動一小段距離,可知變小,故變大,故F變大,故B錯誤;
CD.以上分析可知只與工人左移動或右移動有關(guān),與P質(zhì)量無關(guān),故CD錯誤。
故選A 。
5. 著陸月球前,“嫦娥六號”的軌跡可簡化為如圖所示的模型。Ⅰ是地月轉(zhuǎn)移軌道,Ⅱ、Ⅲ是繞月球運行的橢圓軌道,Ⅳ是繞月球運行的圓形軌道,P、Q分別為橢圓軌道Ⅱ的遠(yuǎn)月點和近月點。關(guān)于“嫦娥六號”的說法正確的是( )
A. 在軌道Ⅱ上P點的速度大于月球的第二宇宙速度
B. 在軌道Ⅱ上P點的機械能小于在軌道Ⅳ上Q點的機械能
C. 在軌道Ⅳ上運行的周期小于在軌道Ⅲ上運行的周期
D. 若返回地球,脫離月球的速度應(yīng)大于地球的第二宇宙速度
【答案】C
【解析】AD.根據(jù)第二宇宙速度定義,可知“嫦娥六號”在P點時被月球捕獲繞月球運動,則其在P點的速度小于月球的第二宇宙速度;若返回地球,則脫離月球的速度應(yīng)大于月球的第二宇宙速度,故AD錯誤;
B.“嫦娥六號”從橢圓軌道Ⅱ到軌道Ⅳ,需要通過減速實現(xiàn)從高軌道變到低軌道,克服外力做功,機械能減小,所以可知“嫦娥六號”在軌道Ⅱ上P點的機械能大于在軌道Ⅳ上Q點的機械能,故B錯誤;
C.根據(jù)開普勒第三定律,可知,由于“嫦娥六號”在軌道Ⅳ上運行的軌道半徑小于其在軌道Ⅲ上運行的半徑,可知其在軌道Ⅳ上運行的周期小于在軌道Ⅲ上運行的周期,故C正確。
故選C。
6. 雨滴由靜止豎直下落到地面的過程中,其質(zhì)量不變,受到的空氣阻力大小與其下落的速度大小成正比。一雨滴從足夠高的空中落下,若雨滴下落的時間為t,下落的高度為h、速度大小為v、動能為,以地面為零勢能面,雨滴的重力勢能為,下列圖像中大致正確的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】AB.由題意可知雨滴受到空氣阻力大小與其下落的速度大小成正比,即空氣阻力
f=kv
對雨滴由牛頓第二定律有mg-kv=ma
雨滴從靜止開始下落,速度v逐漸增大,則加速度a逐漸減小,若毽子下落的高度足夠大,加速度可能減小為零,即速度先增大,之后可能不變,h-t圖像的斜率表示速度,所以h-t圖像的斜率先增加可能之后不變,v-t圖像的斜率表示加速度,所以v-t圖像的斜率先增大可能之后不變,故A正確,B錯誤;
C.設(shè)雨滴原來距地面的高度為H,則下落高度為h時,距離地面的高度為H-h,則其重力勢能表達(dá)式為
Ep=mg(H-h)
Ep-h為線性關(guān)系,其圖像應(yīng)是向下傾斜的直線,故C錯誤;
D.由動能定理有
Ek=(mg-kv)h
根據(jù)上述分析可知速度v的變化特點,所以Ek-h圖像的斜率開始階段是減小的,最后可能不變,故D錯誤。故選A。
7. 在某次深海下潛的最后階段,“蛟龍?zhí)枴睗撍髯鰷p速運動的加速度大小a隨時間t變化的關(guān)系如圖所示,時刻“蛟龍?zhí)枴钡乃俣惹『脼榱恪O铝姓f法中正確的是( )
A. 時間內(nèi),“蛟龍?zhí)枴弊鰟驕p速運動
B. 時刻,“蛟龍?zhí)枴钡乃俣却笮∈菚r刻的2倍
C. 時間內(nèi),“蛟龍?zhí)枴钡奈灰拼笮?br>D. 時刻,海水對“蛟龍?zhí)枴钡淖饔昧Υ笮∈菚r刻的2倍
【答案】C
【解析】A.由圖可知,時間內(nèi),“蛟龍?zhí)枴钡募铀俣却笮p小,所以“蛟龍?zhí)枴弊黾铀俣葴p小的減速運動,故A錯誤;
B.根據(jù)可知,圖線與橫軸所圍面積表示速度變化量,又因為時刻“蛟龍?zhí)枴钡乃俣惹『脼榱悖?,時刻“蛟龍?zhí)枴钡乃俣却笮?br>時刻“蛟龍?zhí)枴钡乃俣却笮?br>即
所以,時刻“蛟龍?zhí)枴钡乃俣仁菚r刻的2倍,故B錯誤;
C.與B選項同理,可知“蛟龍?zhí)枴钡某跛俣葹?br>又因為時間內(nèi),“蛟龍?zhí)枴弊鰟驕p速直線運動,所以位移為
故C正確;
D.時刻對“蛟龍?zhí)枴?,根?jù)牛頓第二定律
時刻對“蛟龍?zhí)枴?,根?jù)牛頓第二定律
所以
故D錯誤。故選C。
二、多項選擇題:本題共3小題,每小題6分,共18分。在每小題給出的四個選項中,有兩個或兩個以上選項符合題目要求,全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分。
8. 小球在幾個力的作用下沿某一方向做勻速直線運動,某時刻撤掉其中一個力而其他力保持不變,則小球在之后的運動中可能出現(xiàn)的情況有( )
A. 速度和加速度的方向都在不斷變化
B. 速度與加速度方向間的夾角一直減小
C. 在相等的時間間隔內(nèi),動量的變化量相等
D. 在相等的時間間隔內(nèi),動能的變化量相等
【答案】C
【解析】AB.小球受到幾個力的作用而做勻速直線運動,這幾個力的合力為零;如果撤掉其中的一個力而其他幾個力保持不變,小球所受合力與撤掉的那個力等大、反向,但合力的方向不一定與初速度方向相同,合力的方向與速度方向可能相同,也可能相反;可能夾角是銳角也可能是鈍角,也可能垂直,所以小球加速度的方向不變,速度的方向可能變化;速度如果與加速度同向,速度與加速度方向間的夾角一直為0,故AB錯誤;
C.由動量定理,可知在相等的時間間隔內(nèi),動量的變化量相等,故C正確;
D.由于小球做勻變速直線或曲線運動,在相等的時間間隔內(nèi),合力做功不相等,由動能定理,可知動能的變化量不相等,故D錯誤。故選C。
9. 如圖,兩質(zhì)量相等的小物塊P和Q放在水平轉(zhuǎn)盤上,它們與轉(zhuǎn)盤間的最大靜摩擦力均為各自重力的k倍。P與豎直轉(zhuǎn)軸的距離為d,連接P、Q的細(xì)線長也為d,且P、Q與轉(zhuǎn)盤中心三者共線,初始時,細(xì)線恰好伸直但無張力?,F(xiàn)讓該裝置開始繞軸轉(zhuǎn)動,在圓盤的角速度緩慢增大的過程中,重力加速度為g,下列判斷正確的是( )
A. 當(dāng)時,繩子一定無彈力
B. 當(dāng)時,P、Q相對于轉(zhuǎn)盤會滑動
C. 當(dāng)時,P受到的摩擦力隨的增大而變大
D. 當(dāng)時,Q受到的摩擦力隨的增大而變大
【答案】AC
【解析】A.開始轉(zhuǎn)動時圓盤的角速度較小,兩木塊都靠靜摩擦力提供向心力,因為兩木塊角速度、質(zhì)量都相同,根據(jù)向心力公式可知,Q先達(dá)到最大靜摩擦力,根據(jù)牛頓第二定律得
解得
因此當(dāng)時,繩子一定無彈力,A正確;
B.角速度繼續(xù)增大,繩子出現(xiàn)拉力,Q受最大靜摩擦力不變,角速度繼續(xù)增大,P的靜摩擦力繼續(xù)增大,當(dāng)增大到最大靜摩擦力時,P、Q相對于轉(zhuǎn)盤開始滑動,根據(jù)牛頓第二定律,對P有
對Q有
聯(lián)立解得
因此當(dāng)時,P、Q相對于轉(zhuǎn)盤會發(fā)生滑動,B錯誤;
C.當(dāng)時,P相對轉(zhuǎn)盤是靜止的,受到的摩擦力為靜摩擦力,根據(jù)牛頓第二定律有
當(dāng)增大時,靜摩擦力也增大,C正確;
D.當(dāng)時,繩子出現(xiàn)拉力,Q所受靜摩擦力達(dá)到最大值且保持不變,D錯誤。
故選AC。
10. 排球訓(xùn)練中,運動員跳起后在離地面高度為h的O位置將排球水平擊出,排球在空中的運動軌跡如圖所示。已知排球質(zhì)量為m,水平初速度為,在運動過程中受到的空氣阻力大小與速率成正比,比例系數(shù)為k。排球落地點為P,速度大小為v,方向與水平面的夾角為,重力加速度為g。則排球( )
A. 到達(dá)P點時,重力的功率為
B. 從O到P,運動的時間為
C. 從O到P,水平位移大小為
D. 從O到P,克服空氣阻力做的功為
【答案】BD
【解析】A.小球落地時重力的功率為
故A錯誤;
B.小球在下落過程中,取向下為正方向,豎直方向上由動量定理得
從O到P,豎直方向的位移為h,因此有
以上聯(lián)立得
故B正確;
C.小球在水平方向做勻減速運動,由動量定理得
從O到P,設(shè)水平位移為L,因此有
以上聯(lián)立得
故C錯誤;
D.小球在下落過程由動能定理得
得
故D正確。
故選BD。
三、非選擇題:本大題共5小題,共54分。
11. 圖甲是探究向心力與角速度大小關(guān)系的裝置。電動機的豎直轉(zhuǎn)軸上,固定有光滑水平直桿,直桿上距轉(zhuǎn)軸中心40cm處固定有直徑1.00cm的豎直遮光桿。水平直桿上套有質(zhì)量為0.20kg的物塊,物塊與固定在轉(zhuǎn)軸上的力傳感器通過細(xì)線連接。當(dāng)物塊隨水平直桿勻速轉(zhuǎn)動時,細(xì)線拉力F的大小可由力傳感器測得,遮光桿經(jīng)過光電門的時間可由光電計時器測得。
(1)若遮光桿經(jīng)過光電門時的遮光時間為0.10s,則直桿轉(zhuǎn)動的角速度為______rad/s。
(2)保持物塊的質(zhì)量和細(xì)線的長度不變,改變轉(zhuǎn)軸的角速度,測得F與對應(yīng)角速度的數(shù)據(jù)如下表,在圖乙中描點并作出圖像_________。
(3)圖像可得出的結(jié)論是:在質(zhì)量和半徑不變時,物塊所受向心力與角速度大小關(guān)系是______(填選項前字母)。
A. B.
C D.
【答案】(1)0.25
(2) (3)C
【解析】【小問1詳解】
根據(jù)
可得
【小問2詳解】
做出圖像如圖
【小問3詳解】
圖像可得出的結(jié)論是:在質(zhì)量和半徑不變時,物塊所受向心力與角速度大小的平方成正比,即關(guān)系是。故選C。
12. 某實驗小組在暗室里用圖甲的裝置驗證機械能守恒定律,用到的主要實驗器材有:分液漏斗、接水盒、一根有刻度的米尺、頻閃照相機。主要實驗步驟如下:
①在分液漏斗內(nèi)盛滿清水,調(diào)節(jié)閥門,讓空中下落的水滴只有一滴;
②用照相機對下落的一個水滴進行頻閃拍攝,照片中各時刻水滴對應(yīng)位置如圖乙所示;
③測出每次閃光水滴間距離如圖乙,對數(shù)據(jù)進行分析,得到結(jié)論。
已知照相機的頻閃頻率為30 Hz,g = 9.8 m/s2,回答下列問題:
(1)圖乙中9位置水滴速度的大小為______m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字);
(2)若水滴的質(zhì)量為10 mg,水滴在位置1的速度可視為0,圖乙中,水滴從位置1到位置9減小的重力勢能為______J,增加的動能為______J(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字);
(3)對水滴從位置l到位置2、3……9的過程進行分析,發(fā)現(xiàn)從1到9重力勢能的減少量與動能增加量的差值比從1到2、3……8的都大,其原因可能是從1到9的過程中水滴克服空氣阻力做的功與到其他位置相比______(選填“最大”“最小”或“相同”);
(4)規(guī)定實驗的。若水滴的機械能守恒,則從位置1到位置9的過程中,實驗的相對誤差為______%(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。
【答案】(1)2.59
(2)3.37 × 10?5 3.35 × 10?5
(3)最大 (4)0.6
【解析】【小問1詳解】
照相機的頻閃頻率為30 Hz,故水滴滴下的時間間隔為
圖乙中9位置水滴速度的大小等于8 ~ 10段的平均速度,則
【小問2詳解】
[1]水滴從位置1到位置9減小的重力勢能為
[2]增加的動能為
【小問3詳解】
對水滴從位置l到位置2、3……9的過程進行分析,發(fā)現(xiàn)從1到9重力勢能的減少量與動能增加量的差值比從1到2、3……8的都大,其原因可能是從1到9的過程中水滴克服空氣阻力做的功與到其他位置相比最大,機械能減少量最大。
【小問4詳解】
取位置9為重力勢能零勢能面,則初態(tài)位置1時機械能為3.37 × 10?5 J,位置9時機械能為3.35 × 10?5 J,從位置1到位置9的過程中
13. 如圖為跳臺滑雪的局部賽道的示意圖,A為起跳臺的邊緣,BC是傾角的雪坡,雪坡的頂端B位于A點的正下方。經(jīng)過助滑的運動員(可視為質(zhì)點),在時從A點沿水平方向飛出,時刻運動員的速度方向與雪坡平行,時刻落到雪坡上的P點。不考慮運動員受到的空氣阻力,取,,重力加速度為g,求:
(1)運動員從A點飛出時速度的大?。?br>(2)A、B兩點的高度差。
【答案】(1)
(2)
【解析】【小問1詳解】
時刻運動員的速度方向與雪坡平行,則
解得運動員從A點飛出時速度的大小
【小問2詳解】
時刻落到雪坡上的P點,則
,,
解得A、B兩點的高度差
14. 2024年9月11日l8時,藍(lán)箭航天自主研發(fā)的“朱雀三號”可重復(fù)使用垂直回收試驗箭,在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火升空,完成了10公里級以及發(fā)動機空中二次點火回收試驗。點火后火箭勻加速上升,經(jīng)113s發(fā)動機關(guān)閉火箭勻減速上升,到達(dá)最高點時距地面10050m。之后,火箭從最高點開始勻加速下落40s時,到達(dá)距地面4690m處,此時發(fā)動機二次點火使得“朱雀三號”勻減速下降,到達(dá)地面時速度剛好減為0。整個過程歷時200s,火箭著陸平穩(wěn),落點準(zhǔn)確,狀態(tài)良好,試驗任務(wù)取得圓滿成功!設(shè)火箭整個運動過程中所受的空氣阻力大小始終保持不變,取,求“朱雀三號”
(1)勻加速下落40s內(nèi)空氣阻力與重力比值;
(2)加速上升過程中發(fā)動機推力與重力比值。
【答案】(1)0.33
(2)
【解析】【小問1詳解】
勻加速下落40s內(nèi)運動的位移大小
由,解得勻加速下落40s內(nèi)加速度大小為
由牛頓第二定律得
解得
小問2詳解】
“朱雀三號” 勻加速下落40s末的速度大小為
設(shè)勻減速下落的時間為,則
解得
“朱雀三號”勻減速上升的時間
設(shè)勻加速運動的末速度為,則
解得
由,解得勻加速上升的加速度大小為
由牛頓第二定律得
解得
15. 如圖所示,光滑水平面上有一質(zhì)量為1.5kg的木板A,其上表面放有一質(zhì)量為0.5kg的小物塊B,B與A右端點的距離為2.0m。天花板上的O點,通過長度為0.9m的輕繩懸吊有質(zhì)量為1.0kg的小球C,輕繩豎直時C緊靠B的左側(cè)。豎直擋板固定于A的右側(cè),且略高于木板A的上表面。將C向左拉起,當(dāng)輕繩與豎直方向的夾角為60°由靜止釋放,C到達(dá)最低點時與B發(fā)生彈性正碰,一段時間后,當(dāng)A與B速度相同時,B恰好到達(dá)A的最右端且并未碰到豎直擋板。此后,B與豎直擋板發(fā)生多次碰撞,碰后B立即以原速率返回。取,求:
(1)B與A上表面間動摩擦因數(shù);
(2)B與豎直擋板發(fā)生前兩次碰撞的時間間隔;
(3)B最終靜止時與A右端點的距離。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】【小問1詳解】
對小球C,根據(jù)動能定理
解得,小球C到達(dá)最低點與B碰撞前的速度大小為
小球C與B碰撞后,設(shè)小球C的速度大小為,B的速度大小為,根據(jù)動量守恒
碰撞為彈性碰撞,所以動能守恒
聯(lián)立,解得
,
此后,AB為整體,根據(jù)動量守恒
能量守恒
聯(lián)立,解得
,
【小問2詳解】
B與豎直擋板發(fā)生碰撞后,立即以原速率返回,此后B先向左減速后向右加速,A一直向左減速,對B,根據(jù)牛頓第二定律
解得
對A,根據(jù)牛頓第二定律
解得
則B向左減速到零的時間為
位移為
假設(shè)B向右可以一直加速,則根據(jù)運動的對稱性可知,B的末速度大小仍為1m/s將比A的速度大,與實際不符,故B先加速后與A一起勻速,設(shè)加速時間為,共速后的速度大小為,則
解得
,
B加速的位移為
B勻速的位移為
勻速的時間為
所以,B與豎直擋板發(fā)生前兩次碰撞的時間間隔為
【小問3詳解】
由(2)分析可知,第二次碰撞前,即第一次碰撞后,B到A端的距離為
第二次碰撞后,B的速度大小為0.5m/s,則B向左減速到零的時間為
位移為
B先加速后與A一起勻速,設(shè)加速時間為,共速后的速度大小為,則
解得
,
B加速的位移為
則,第二次碰撞使B與A右端點的距離增大
同理可知,第次碰撞使B與A右端點的距離增大
所以,B最終靜止時與A右端點的距離為0
0.5
1.0
1.5
2.0
F/N
0
0.13
0.50
1.12
2.00
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