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2023届北京市海淀区一零一中学高三上学期9月月考试题 物理
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这是一份2023届北京市海淀区一零一中学高三上学期9月月考试题 物理，共24页。试卷主要包含了单选题，不定项选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
北京101中学2023届上学期高三年级
9月月考物理试卷
一、单选题：本大题共10小题，每题3分，共30分。在每小题给出的4个选项中，只有一项是符合题意的，选对的得3分，有选错或不答的得0分。
1. 如图所示，是一测定风力仪器的结构图，悬挂在O点的轻质细金属丝的下端固定一个质量为m的金属球P，在竖直平面内的刻度盘可以读出金属球P自由摆动时摆线的摆角。图示风向水平向左，金属球P静止时金属丝与竖直方向的夹角为，此时风力F的大小是（ ）
A.
B.
C.
D.
2. 为了研究超重与失重问题，某同学静止站在电梯中的体重计上观察示数变化在电梯运动的某阶段，他发现体重计的示数大于自己实际体重，此时电梯的运动状态可能是
A. 匀速上升 B. 加速上升 C. 匀速下降 D. 加速下降
3. 利用水滴下落可以粗略测量重力加速度g的大小。调节家中水龙头，让水一滴一滴地流出，在水龙头的正下方放一个盘子，调整盘子的高度，使一滴水刚碰到盘子时，恰好有另一滴水刚开始下落，而空中还有一滴水正在下落。测出此时出水口到盘子的高度为h，从第1滴水开始下落到第n滴水刚落至盘中所用时间为t。下列说法正确的是（ ）
A. 每滴水下落时间为
B. 相邻两滴水开始下落的时间间隔为
C. 第1滴水刚落至盘中时，第2滴水距盘子的距离为
D. 此地重力加速度的大小为
4. 壁球是一种对墙击球的室内运动，如图所示，某同学分别在同一直线上相同高度的A、B、C三个位置先后击打壁球，结果都使壁球垂直击中墙壁同一位置。设三次击打后球到达墙壁前在空中飞行的时间分别为t1，t2，t3，到达墙壁时的速度分别为v1，v2，v3，不计空气阻力，则（ ）
A. t1>t2>t3，v1>v2>v3
B. t1>t2>t3，v1=v2=v3
C. t1=t2=t3，v1>v2>v3
D. t1=t2=t3，v1=v2=v3
5. 如图甲所示，光滑平直轨道MO和ON底端平滑对接，将它们固定在同一竖直平面内，两轨道与水平地面间的夹角分别为和，且＞，它们的上端M和N位于同一水平面内。现将可视为质点的一小滑块从M端由静止释放，若小滑块经过两轨道的底端连接处的时间可忽略不计且无机械能损失，小滑块沿轨道可运动到N端。以a、E分别表示小滑块沿轨道运动的加速度大小和机械能，t表示时间，则小滑块由M端释放至第一次到达N端的运动过程中的a-t图像和E-t图像，其中可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
6. 如图所示，质量为M的小车放在光滑的水平地面上，右面靠墙，小车的上表面是一个光滑的斜面，斜面的倾角为α，当地重力加速度为g，那么当有一个质量为m的物体在这个斜面上自由下滑时，小车对右侧墙壁的压力大小是（）
A. mgsinαcosα
B.
C. mgtanα
D.
7. 如图物体A叠放在物体B上，B置于光滑水平面上。A、B质量分别为mA＝6kg，mB＝2kg。A、B之间的动摩擦因数，开始时F＝10N，此后逐渐增加，在增大到50N的过程中，则（ ）
A. 当拉力F＜12N时，两物体均保持静止状态
B两物体开始没有相对运动，当拉力超过12N时，开始相对滑动
C. 两物体间会出现相对运动
D. 两物体间始终没有相对运动
8. 如图所示，一辆可视为质点的汽车以恒定的速率驶过竖直面内的凸形桥。已知凸形桥面是圆弧形柱面，则下列说法中正确的是（）
A. 汽车在凸形桥上行驶的过程中，其机械能守恒
B. 汽车在凸形桥上行驶过程中，其始终处于超重状态
C. 汽车从桥底行驶到桥顶的过程中，其所受合外力的冲量为零
D. 汽车从桥底行驶到桥顶的过程中，其所受合外力的功为零
9. 如图所示，一辆装满石块的货车在水平直道上以加速度a向右匀加速运动。货箱中石块B的质量为m。重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 货车速度增加的越来越快
B. 货车相邻两个1s内的位移之差为
C. 石块B对与它接触物体的作用力方向水平向左
D. 与B接触的物体对B的作用力大小为
10. 如图，一不可伸长的轻质细绳跨过滑轮后，两端分别悬挂质量为和的物体A和B。若滑轮转动有一定大小，质量为且分布均匀，滑轮转动时与绳之间无相对滑动，不计滑轮与轴之间的摩擦。设细绳对A和B的拉力大小分别为和，已知下列四个关于的表达式中有一个是正确的，请你根据所学的物理知识，通过一定的分析判断正确的表达式是（ ）
A. B.
C. D.
二、不定项选择题：本大题共4小题，每题3分，共12分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确，全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。
11. 放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，力F的大小与时间t的关系如甲图所示；物块的运动速度v与时间t的关系如乙图所示，6s后的速度图象没有画出，g取10m/s2．下列说法正确的是（）
A. 滑动时受的摩擦力大小是3N
B. 物块的质量为1.5kg
C. 物块在6－9s内的加速度大小是2m/s2
D. 物块前6s内的平均速度大小是4.5m/s
12. 如图所示，弹簧的一端固定，另一端连接一个物块，弹簧质量不计，O点为弹簧处于原长时物块的位置。将物块（可视为质点）拉至A点由静止释放，物块在粗糙的水平桌面上沿直线运动，经过O点运动到B点时速度恰好减为0。在物块由A点运动到O点的过程中，下列说法中正确的是（）
A弹簧弹力做功大于物块克服摩擦力做功
B. 弹簧弹力的冲量大小小于摩擦力的冲量大小
C. 物块运动的速度先增大后减小
D. 物块运动速度一直增大
13. 斜面静止在粗糙水平地面上，一物块恰能沿斜面匀速下滑，现用一个竖直向下的恒力作用在物块上，如图所示，恒力过物块重心，则下列说法正确的是（ ）
A. 物块将沿斜面加速下滑
B. 物块仍能保持匀速下滑
C. 地面对斜面的摩擦力变化
D. 地面对斜面的摩擦力不变
14. 2022年北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台决赛中，中国选手谷爱凌以188.25分的成绩获得金牌。将谷爱凌视为质点，图（a）是谷爱凌从3m高跳台斜向上冲出的运动示意图，图（b）是谷爱凌在空中运动时离跳台底部所在水平面的高度y随时间t变化的图线。已知时，图线所对应的切线斜率为4（单位：m/s），重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力，下列说法正确的是（）
A. 谷爱凌冲出跳台的速度大小为14m/s
B. 时，谷爱凌到达最高点，离跳台底部所在水平面的高度为9.8m
C. 和时，谷爱凌的速度大小相等
D. 谷爱凌落到跳台底部所在水平面的速度一定大于16m/s
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
15. 研究物体做匀变速直线运动的情况可以用打点计时器，也可以用光电门传感器。一组同学用打点计时器研究匀变速直线运动，打点计时器使用交流电源的频率是50Hz，打点计时器在小车拖动的纸带上打下了一个个点迹，以此记录小车的运动情况。
（1）打点计时器的打点周期是________s。
（2）图甲为某次实验打出的一条纸带，其中1、2、3、4为依次选中的计数点（各相邻计数点之间有四个点迹）。根据图中标出的数据可知，打点计时器在打出计数点3时小车的速度大小为_________m/s，小车做匀加速直线运动的加速度大小为_______m/s2。（计算结果取小数点后两位）
16. 为了探究平抛运动规律，某同学用如图所示的装置进行实验。
（1）为了准确地描绘出平抛运动的轨迹，下列要求合理的是__________。
A．小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放
B．斜槽轨道必须光滑
C．斜槽轨道末端必须水平
D．本实验必需的器材还有刻度尺和秒表
（2）甲同学按正确的操作完成实验并描绘出平抛运动的轨迹，以平抛运动的初始位置O为坐标原点建立xOy坐标系，如图所示。从运动轨迹上选取多个点，根据其坐标值可以验证轨迹是符合y＝ax2的抛物线。若坐标纸中每小方格的边长为L，根据图中M点的坐标值，可以求出a＝_________，小球平抛运动的初速度v0＝___________。（重力加速度为g）
（3）乙同学不小心将记录实验的坐标纸弄破损，导致平抛运动的初始位置缺失。他选取轨迹中任意一点O为坐标原点，建立xOy坐标系（x轴沿水平方向、y轴沿竖直方向），如图所示。在轨迹中选取A、B两点，坐标纸中每小方格的边长仍为L，重力加速度为g。由此可知小球平抛运动的初速度v0＝__________。
（4）丙同学将实验方案做了改变，他把桌子搬到墙的附近，调整好仪器，使从斜槽轨道滚下的小球打在正对的墙上，把白纸和复写纸附在墙上，记录小球的落点。然后等间距地改变桌子与墙的距离，就可以得到多个落点。如果丙同学还有一把刻度尺，他是否可以计算出小球平抛时的初速度？请简要阐述理由。__________
四、解答题：本大题共4小题，共40分。解答要写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，真接写出最后答案的不得分。
17. 如图所示，一个质量m=10kg的物体放在水平地面上。对物体施加一个F=50N的拉力，使物体做初速为零的匀加速直线运动。已知拉力与水平方向的夹角θ=37°，物体与水平地面间的动摩擦因数μ=0.50，sin37°=0.60，cos37°=0.80，取重力加速度g=10m/s2。
(1)求物体运动的加速度大小；
(2)求物体在2.0s末的瞬时速率；
(3)若在2.0s末时撤去拉力F，求此后物体沿水平地面可滑行最大距离。
18. 对于两物体碰撞前后速度在同一直线上，且无机械能损失的碰撞过程，可以简化为如下模型运用牛顿定律知识解决物理问题：A、B两物体位于光滑水平面上，仅限于沿同一直线运动。当它们之间的距离大于等于某一定值d时，相互作用力为零；当它们之间的距离小于d时，存在大小恒为F的斥力。设A物体质量m1＝1.0kg，开始时静止在直线上某点；B物体质量m2＝3.0kg，以速度v0从远处沿该直线向A运动，如图所示。若d＝0.10m，F＝0.60N，v0＝0.20m/s，求：
（1）相互作用过程中A加速度的大小；
（2）从开始相互作用到A、B间的距离最小时A运动的时间；
（3）A、B间的最小距离。
19. 如图所示为演示“过山车”原理的实验装置，该装置由两段倾斜直轨道与一圆轨道拼接组成，在圆轨道最低点处的两侧稍错开一段距离，并分别与左右两侧的直轨道平滑相连．
某研学小组将这套装置固定在水平桌面上，然后在圆轨道最高点A的内侧安装一个薄片式压力传感器（它不影响小球运动，在图中未画出）．将一个小球从左侧直轨道上的某处由静止释放，并测得释放处距离圆轨道最低点的竖直高度为h，记录小球通过最高点时对轨道（压力传感器）的压力大小为F．此后不断改变小球在左侧直轨道上释放位置，重复实验，经多次测量，得到了多组h和F，把这些数据标在F-h图中，并用一条直线拟合，结果如图所示．
为了方便研究，研学小组把小球简化为质点，并忽略空气及轨道对小球运动的阻力，取重力加速度g=10m/s2．请根据该研学小组的简化模型和如图所示的F-h图分析：
（1）当释放高度h=0.20m时，小球到达圆轨道最低点时的速度大小v；
（2）圆轨道的半径R和小球的质量m；
（3）若两段倾斜直轨道都足够长，为使小球在运动过程中始终不脱离圆轨道，释放高度h应满足什么条件．
20. 海鸥捕到外壳坚硬的鸟蛤（贝类动物）后，有时会飞到空中将它丢下，利用地面的冲击打碎硬壳。一只海鸥叼着质量的鸟蛤，在的高度、以的水平速度飞行时，松开嘴巴让鸟蛤落到水平地面上。取重力加速度，忽略空气阻力。
（1）若鸟蛤与地面的碰撞时间，弹起速度可忽略，求碰撞过程中鸟蛤受到的平均作用力大小F；（碰撞过程中不计重力）
（2）在海鸥飞行方向正下方的地面上，有一与地面平齐、长度的岩石，以岩石左端为坐标原点，建立如图所示坐标系。若海鸥水平飞行的高度仍为，速度大小在之间，为保证鸟蛤一定能落到岩石上，求释放鸟蛤位置的x坐标范围。
北京101中学2023届上学期高三年级
9月月考物理试卷
一、单选题：本大题共10小题，每题3分，共30分。在每小题给出的4个选项中，只有一项是符合题意的，选对的得3分，有选错或不答的得0分。
1. 如图所示，是一测定风力仪器的结构图，悬挂在O点的轻质细金属丝的下端固定一个质量为m的金属球P，在竖直平面内的刻度盘可以读出金属球P自由摆动时摆线的摆角。图示风向水平向左，金属球P静止时金属丝与竖直方向的夹角为，此时风力F的大小是（ ）
A.
B.
C.
D.
【答案】C
2. 为了研究超重与失重问题，某同学静止站在电梯中的体重计上观察示数变化在电梯运动的某阶段，他发现体重计的示数大于自己实际体重，此时电梯的运动状态可能是
A. 匀速上升 B. 加速上升 C. 匀速下降 D. 加速下降
3. 利用水滴下落可以粗略测量重力加速度g的大小。调节家中水龙头，让水一滴一滴地流出，在水龙头的正下方放一个盘子，调整盘子的高度，使一滴水刚碰到盘子时，恰好有另一滴水刚开始下落，而空中还有一滴水正在下落。测出此时出水口到盘子的高度为h，从第1滴水开始下落到第n滴水刚落至盘中所用时间为t。下列说法正确的是（ ）
A. 每滴水下落时间为
B. 相邻两滴水开始下落的时间间隔为
C. 第1滴水刚落至盘中时，第2滴水距盘子的距离为
D. 此地重力加速度的大小为
【答案】D
4. 壁球是一种对墙击球的室内运动，如图所示，某同学分别在同一直线上相同高度的A、B、C三个位置先后击打壁球，结果都使壁球垂直击中墙壁同一位置。设三次击打后球到达墙壁前在空中飞行的时间分别为t1，t2，t3，到达墙壁时的速度分别为v1，v2，v3，不计空气阻力，则（ ）
A. t1>t2>t3，v1>v2>v3
B. t1>t2>t3，v1=v2=v3
C. t1=t2=t3，v1>v2>v3
D. t1=t2=t3，v1=v2=v3
5. 如图甲所示，光滑平直轨道MO和ON底端平滑对接，将它们固定在同一竖直平面内，两轨道与水平地面间的夹角分别为和，且＞，它们的上端M和N位于同一水平面内。现将可视为质点的一小滑块从M端由静止释放，若小滑块经过两轨道的底端连接处的时间可忽略不计且无机械能损失，小滑块沿轨道可运动到N端。以a、E分别表示小滑块沿轨道运动的加速度大小和机械能，t表示时间，则小滑块由M端释放至第一次到达N端的运动过程中的a-t图像和E-t图像，其中可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
6. 如图所示，质量为M的小车放在光滑的水平地面上，右面靠墙，小车的上表面是一个光滑的斜面，斜面的倾角为α，当地重力加速度为g，那么当有一个质量为m的物体在这个斜面上自由下滑时，小车对右侧墙壁的压力大小是（）
A. mgsinαcosα
B
C. mgtanα
D.
【答案】A
7. 如图物体A叠放在物体B上，B置于光滑水平面上。A、B质量分别为mA＝6kg，mB＝2kg。A、B之间的动摩擦因数，开始时F＝10N，此后逐渐增加，在增大到50N的过程中，则（ ）
A. 当拉力F＜12N时，两物体均保持静止状态
B. 两物体开始没有相对运动，当拉力超过12N时，开始相对滑动
C. 两物体间会出现相对运动
D. 两物体间始终没有相对运动
【答案】C
8. 如图所示，一辆可视为质点的汽车以恒定的速率驶过竖直面内的凸形桥。已知凸形桥面是圆弧形柱面，则下列说法中正确的是（）
A. 汽车在凸形桥上行驶的过程中，其机械能守恒
B. 汽车在凸形桥上行驶的过程中，其始终处于超重状态
C. 汽车从桥底行驶到桥顶的过程中，其所受合外力的冲量为零
D. 汽车从桥底行驶到桥顶的过程中，其所受合外力的功为零
【答案】D
9. 如图所示，一辆装满石块的货车在水平直道上以加速度a向右匀加速运动。货箱中石块B的质量为m。重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 货车速度增加的越来越快
B. 货车相邻两个1s内的位移之差为
C. 石块B对与它接触物体的作用力方向水平向左
D. 与B接触的物体对B的作用力大小为
【答案】D
10. 如图，一不可伸长的轻质细绳跨过滑轮后，两端分别悬挂质量为和的物体A和B。若滑轮转动有一定大小，质量为且分布均匀，滑轮转动时与绳之间无相对滑动，不计滑轮与轴之间的摩擦。设细绳对A和B的拉力大小分别为和，已知下列四个关于的表达式中有一个是正确的，请你根据所学的物理知识，通过一定的分析判断正确的表达式是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
二、不定项选择题：本大题共4小题，每题3分，共12分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确，全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。
11. 放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，力F的大小与时间t的关系如甲图所示；物块的运动速度v与时间t的关系如乙图所示，6s后的速度图象没有画出，g取10m/s2．下列说法正确的是（）
A. 滑动时受的摩擦力大小是3N
B. 物块的质量为1.5kg
C. 物块在6－9s内的加速度大小是2m/s2
D. 物块前6s内的平均速度大小是4.5m/s
【答案】BCD
12. 如图所示，弹簧的一端固定，另一端连接一个物块，弹簧质量不计，O点为弹簧处于原长时物块的位置。将物块（可视为质点）拉至A点由静止释放，物块在粗糙的水平桌面上沿直线运动，经过O点运动到B点时速度恰好减为0。在物块由A点运动到O点的过程中，下列说法中正确的是（）
A. 弹簧弹力做功大于物块克服摩擦力做功
B. 弹簧弹力的冲量大小小于摩擦力的冲量大小
C. 物块运动的速度先增大后减小
D. 物块运动的速度一直增大
【答案】AC
13. 斜面静止在粗糙水平地面上，一物块恰能沿斜面匀速下滑，现用一个竖直向下的恒力作用在物块上，如图所示，恒力过物块重心，则下列说法正确的是（ ）
A. 物块将沿斜面加速下滑
B. 物块仍能保持匀速下滑
C. 地面对斜面的摩擦力变化
D. 地面对斜面的摩擦力不变
【答案】BD
14. 2022年北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台决赛中，中国选手谷爱凌以188.25分的成绩获得金牌。将谷爱凌视为质点，图（a）是谷爱凌从3m高跳台斜向上冲出的运动示意图，图（b）是谷爱凌在空中运动时离跳台底部所在水平面的高度y随时间t变化的图线。已知时，图线所对应的切线斜率为4（单位：m/s），重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力，下列说法正确的是（）
A. 谷爱凌冲出跳台的速度大小为14m/s
B. 时，谷爱凌到达最高点，离跳台底部所在水平面的高度为9.8m
C. 和时，谷爱凌的速度大小相等
D. 谷爱凌落到跳台底部所在水平面的速度一定大于16m/s
【答案】CD
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
15. 研究物体做匀变速直线运动的情况可以用打点计时器，也可以用光电门传感器。一组同学用打点计时器研究匀变速直线运动，打点计时器使用交流电源的频率是50Hz，打点计时器在小车拖动的纸带上打下了一个个点迹，以此记录小车的运动情况。
（1）打点计时器的打点周期是________s。
（2）图甲为某次实验打出的一条纸带，其中1、2、3、4为依次选中的计数点（各相邻计数点之间有四个点迹）。根据图中标出的数据可知，打点计时器在打出计数点3时小车的速度大小为_________m/s，小车做匀加速直线运动的加速度大小为_______m/s2。（计算结果取小数点后两位）
【答案】 ①. 0.02 ②. 0.53 ③. 1.40
16. 为了探究平抛运动规律，某同学用如图所示的装置进行实验。
（1）为了准确地描绘出平抛运动的轨迹，下列要求合理的是__________。
A．小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放
B．斜槽轨道必须光滑
C．斜槽轨道末端必须水平
D．本实验必需器材还有刻度尺和秒表
（2）甲同学按正确的操作完成实验并描绘出平抛运动的轨迹，以平抛运动的初始位置O为坐标原点建立xOy坐标系，如图所示。从运动轨迹上选取多个点，根据其坐标值可以验证轨迹是符合y＝ax2的抛物线。若坐标纸中每小方格的边长为L，根据图中M点的坐标值，可以求出a＝_________，小球平抛运动的初速度v0＝___________。（重力加速度为g）
（3）乙同学不小心将记录实验的坐标纸弄破损，导致平抛运动的初始位置缺失。他选取轨迹中任意一点O为坐标原点，建立xOy坐标系（x轴沿水平方向、y轴沿竖直方向），如图所示。在轨迹中选取A、B两点，坐标纸中每小方格的边长仍为L，重力加速度为g。由此可知小球平抛运动的初速度v0＝__________。
（4）丙同学将实验方案做了改变，他把桌子搬到墙的附近，调整好仪器，使从斜槽轨道滚下的小球打在正对的墙上，把白纸和复写纸附在墙上，记录小球的落点。然后等间距地改变桌子与墙的距离，就可以得到多个落点。如果丙同学还有一把刻度尺，他是否可以计算出小球平抛时的初速度？请简要阐述理由。__________
【答案】 ①. AC ②. ③. ④. ⑤. 可以。用刻度尺量出落点与抛出点之间的竖直距离y，测量墙与桌子的水平距离x，测量多组x、y值，计算多组初速度，取平均值即可。
四、解答题：本大题共4小题，共40分。解答要写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，真接写出最后答案的不得分。
17. 如图所示，一个质量m=10kg的物体放在水平地面上。对物体施加一个F=50N的拉力，使物体做初速为零的匀加速直线运动。已知拉力与水平方向的夹角θ=37°，物体与水平地面间的动摩擦因数μ=0.50，sin37°=0.60，cos37°=0.80，取重力加速度g=10m/s2。
(1)求物体运动的加速度大小；
(2)求物体在2.0s末的瞬时速率；
(3)若在2.0s末时撤去拉力F，求此后物体沿水平地面可滑行的最大距离。
【答案】(1)0.5m/s2；(2)1m/s；(3)0.1m
【解析】
【详解】(1)对物体进行受力分析，如图所示
以向右为正方向，根据牛顿第二定律以及平衡条件可以得到：
水平方向
竖直方向
根据摩擦力公式
联立代入数据可以得到
(2)根据速度与时间的关系可以得到
(3)撤去力F后，根据牛顿第二定律得到
则
根据位移与速度关系可以得到
18. 对于两物体碰撞前后速度在同一直线上，且无机械能损失碰撞过程，可以简化为如下模型运用牛顿定律知识解决物理问题：A、B两物体位于光滑水平面上，仅限于沿同一直线运动。当它们之间的距离大于等于某一定值d时，相互作用力为零；当它们之间的距离小于d时，存在大小恒为F的斥力。设A物体质量m1＝1.0kg，开始时静止在直线上某点；B物体质量m2＝3.0kg，以速度v0从远处沿该直线向A运动，如图所示。若d＝0.10m，F＝0.60N，v0＝0.20m/s，求：
（1）相互作用过程中A加速度的大小；
（2）从开始相互作用到A、B间的距离最小时A运动的时间；
（3）A、B间的最小距离。
【答案】（1）；（2）0.25s；（3）0.075m
【解析】
【详解】（1）由F=ma可得A的加速度为
（2）B加速度为
两者速度相同时，距离最近，根据匀变速直线运动规律得
A的速度
B的速度
已知
解得
t=0.25s
（3）从开始相互作用到A、B间的距离最小时，A的位移
B的位移
两物体间的距离
将t=0.25s代入，解得A、B间的最小距离
19. 如图所示为演示“过山车”原理的实验装置，该装置由两段倾斜直轨道与一圆轨道拼接组成，在圆轨道最低点处的两侧稍错开一段距离，并分别与左右两侧的直轨道平滑相连．
某研学小组将这套装置固定在水平桌面上，然后在圆轨道最高点A的内侧安装一个薄片式压力传感器（它不影响小球运动，在图中未画出）．将一个小球从左侧直轨道上的某处由静止释放，并测得释放处距离圆轨道最低点的竖直高度为h，记录小球通过最高点时对轨道（压力传感器）的压力大小为F．此后不断改变小球在左侧直轨道上释放位置，重复实验，经多次测量，得到了多组h和F，把这些数据标在F-h图中，并用一条直线拟合，结果如图所示．
为了方便研究，研学小组把小球简化为质点，并忽略空气及轨道对小球运动的阻力，取重力加速度g=10m/s2．请根据该研学小组的简化模型和如图所示的F-h图分析：
（1）当释放高度h=0.20m时，小球到达圆轨道最低点时的速度大小v；
（2）圆轨道的半径R和小球的质量m；
（3）若两段倾斜直轨道都足够长，为使小球在运动过程中始终不脱离圆轨道，释放高度h应满足什么条件．
【答案】（1）（2）R=0.12m ，m=0.02kg（3）h≤0.12m或者h≥0.3m
【解析】
【详解】（1）设小球质量为m，对于从释放到轨道最低点的过程，根据动能定理，有
解得：
（2）设小球到达A点速度为vA，根据动能定理
在A点，设轨道对小球的压力为N，根据牛顿第二定律：
根据牛顿第三定律
N=F
联立上述三式可得：
对比F-h图像，根据斜率和截距关系，可得：
R=0.12m
m=0.02kg
（3）假设h=h1时，小球恰好到达最高点A，此时F=0
由F-h图像可得：
h1=03m
假设h=h2时，小球恰好到达圆轨道圆心的右侧等高点，此过程根据动能定理：
解得：
h2=R=0.12m
综上，为使小球在运动过程中始终不脱离圆轨道，释放高度h应满足：
h≤0.12m或者h≥0.3m
20. 海鸥捕到外壳坚硬的鸟蛤（贝类动物）后，有时会飞到空中将它丢下，利用地面的冲击打碎硬壳。一只海鸥叼着质量的鸟蛤，在的高度、以的水平速度飞行时，松开嘴巴让鸟蛤落到水平地面上。取重力加速度，忽略空气阻力。
（1）若鸟蛤与地面的碰撞时间，弹起速度可忽略，求碰撞过程中鸟蛤受到的平均作用力大小F；（碰撞过程中不计重力）
（2）在海鸥飞行方向正下方的地面上，有一与地面平齐、长度的岩石，以岩石左端为坐标原点，建立如图所示坐标系。若海鸥水平飞行的高度仍为，速度大小在之间，为保证鸟蛤一定能落到岩石上，求释放鸟蛤位置的x坐标范围。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设鸟蛤落地前瞬间的速度大小为，竖直分速度大小为，据自由落体运动规律可得
则碰撞前鸟蛤的合速度为
在碰撞过程中，以鸟蛤为研究对象，取速度方向为正方向，由动量定理得
联立解得碰撞过程中鸟蛤受到的平均作用力大小为
（2）若释放鸟蛤的初速度为，设击中岩石左端时，释放点的x坐标为x1，击中右端时，释放点的x坐标为，得
，
联立，代入数据得
，
若释放鸟蛤时的初速度为，设击中岩石左端时，释放点的x坐标为，击中右端时，释放点的x坐标为，得
，
联立，代入数据得
，
综上所述可得x坐标区间为
北京101中学2023届上学期高三年级
9月月考物理试卷
一、单选题：本大题共10小题，每题3分，共30分。在每小题给出的4个选项中，只有一项是符合题意的，选对的得3分，有选错或不答的得0分。
1. 如图所示，是一测定风力仪器的结构图，悬挂在O点的轻质细金属丝的下端固定一个质量为m的金属球P，在竖直平面内的刻度盘可以读出金属球P自由摆动时摆线的摆角。图示风向水平向左，金属球P静止时金属丝与竖直方向的夹角为，此时风力F的大小是（ ）
A.
B.
C.
D.
2. 为了研究超重与失重问题，某同学静止站在电梯中的体重计上观察示数变化在电梯运动的某阶段，他发现体重计的示数大于自己实际体重，此时电梯的运动状态可能是
A. 匀速上升 B. 加速上升 C. 匀速下降 D. 加速下降
3. 利用水滴下落可以粗略测量重力加速度g的大小。调节家中水龙头，让水一滴一滴地流出，在水龙头的正下方放一个盘子，调整盘子的高度，使一滴水刚碰到盘子时，恰好有另一滴水刚开始下落，而空中还有一滴水正在下落。测出此时出水口到盘子的高度为h，从第1滴水开始下落到第n滴水刚落至盘中所用时间为t。下列说法正确的是（ ）
A. 每滴水下落时间为
B. 相邻两滴水开始下落的时间间隔为
C. 第1滴水刚落至盘中时，第2滴水距盘子的距离为
D. 此地重力加速度的大小为
4. 壁球是一种对墙击球的室内运动，如图所示，某同学分别在同一直线上相同高度的A、B、C三个位置先后击打壁球，结果都使壁球垂直击中墙壁同一位置。设三次击打后球到达墙壁前在空中飞行的时间分别为t1，t2，t3，到达墙壁时的速度分别为v1，v2，v3，不计空气阻力，则（ ）
A. t1>t2>t3，v1>v2>v3
B. t1>t2>t3，v1=v2=v3
C. t1=t2=t3，v1>v2>v3
D. t1=t2=t3，v1=v2=v3
5. 如图甲所示，光滑平直轨道MO和ON底端平滑对接，将它们固定在同一竖直平面内，两轨道与水平地面间的夹角分别为和，且＞，它们的上端M和N位于同一水平面内。现将可视为质点的一小滑块从M端由静止释放，若小滑块经过两轨道的底端连接处的时间可忽略不计且无机械能损失，小滑块沿轨道可运动到N端。以a、E分别表示小滑块沿轨道运动的加速度大小和机械能，t表示时间，则小滑块由M端释放至第一次到达N端的运动过程中的a-t图像和E-t图像，其中可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
6. 如图所示，质量为M的小车放在光滑的水平地面上，右面靠墙，小车的上表面是一个光滑的斜面，斜面的倾角为α，当地重力加速度为g，那么当有一个质量为m的物体在这个斜面上自由下滑时，小车对右侧墙壁的压力大小是（）
A. mgsinαcosα
B.
C. mgtanα
D.
7. 如图物体A叠放在物体B上，B置于光滑水平面上。A、B质量分别为mA＝6kg，mB＝2kg。A、B之间的动摩擦因数，开始时F＝10N，此后逐渐增加，在增大到50N的过程中，则（ ）
A. 当拉力F＜12N时，两物体均保持静止状态
B两物体开始没有相对运动，当拉力超过12N时，开始相对滑动
C. 两物体间会出现相对运动
D. 两物体间始终没有相对运动
8. 如图所示，一辆可视为质点的汽车以恒定的速率驶过竖直面内的凸形桥。已知凸形桥面是圆弧形柱面，则下列说法中正确的是（）
A. 汽车在凸形桥上行驶的过程中，其机械能守恒
B. 汽车在凸形桥上行驶过程中，其始终处于超重状态
C. 汽车从桥底行驶到桥顶的过程中，其所受合外力的冲量为零
D. 汽车从桥底行驶到桥顶的过程中，其所受合外力的功为零
9. 如图所示，一辆装满石块的货车在水平直道上以加速度a向右匀加速运动。货箱中石块B的质量为m。重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 货车速度增加的越来越快
B. 货车相邻两个1s内的位移之差为
C. 石块B对与它接触物体的作用力方向水平向左
D. 与B接触的物体对B的作用力大小为
10. 如图，一不可伸长的轻质细绳跨过滑轮后，两端分别悬挂质量为和的物体A和B。若滑轮转动有一定大小，质量为且分布均匀，滑轮转动时与绳之间无相对滑动，不计滑轮与轴之间的摩擦。设细绳对A和B的拉力大小分别为和，已知下列四个关于的表达式中有一个是正确的，请你根据所学的物理知识，通过一定的分析判断正确的表达式是（ ）
A. B.
C. D.
二、不定项选择题：本大题共4小题，每题3分，共12分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确，全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。
11. 放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，力F的大小与时间t的关系如甲图所示；物块的运动速度v与时间t的关系如乙图所示，6s后的速度图象没有画出，g取10m/s2．下列说法正确的是（）
A. 滑动时受的摩擦力大小是3N
B. 物块的质量为1.5kg
C. 物块在6－9s内的加速度大小是2m/s2
D. 物块前6s内的平均速度大小是4.5m/s
12. 如图所示，弹簧的一端固定，另一端连接一个物块，弹簧质量不计，O点为弹簧处于原长时物块的位置。将物块（可视为质点）拉至A点由静止释放，物块在粗糙的水平桌面上沿直线运动，经过O点运动到B点时速度恰好减为0。在物块由A点运动到O点的过程中，下列说法中正确的是（）
A弹簧弹力做功大于物块克服摩擦力做功
B. 弹簧弹力的冲量大小小于摩擦力的冲量大小
C. 物块运动的速度先增大后减小
D. 物块运动速度一直增大
13. 斜面静止在粗糙水平地面上，一物块恰能沿斜面匀速下滑，现用一个竖直向下的恒力作用在物块上，如图所示，恒力过物块重心，则下列说法正确的是（ ）
A. 物块将沿斜面加速下滑
B. 物块仍能保持匀速下滑
C. 地面对斜面的摩擦力变化
D. 地面对斜面的摩擦力不变
14. 2022年北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台决赛中，中国选手谷爱凌以188.25分的成绩获得金牌。将谷爱凌视为质点，图（a）是谷爱凌从3m高跳台斜向上冲出的运动示意图，图（b）是谷爱凌在空中运动时离跳台底部所在水平面的高度y随时间t变化的图线。已知时，图线所对应的切线斜率为4（单位：m/s），重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力，下列说法正确的是（）
A. 谷爱凌冲出跳台的速度大小为14m/s
B. 时，谷爱凌到达最高点，离跳台底部所在水平面的高度为9.8m
C. 和时，谷爱凌的速度大小相等
D. 谷爱凌落到跳台底部所在水平面的速度一定大于16m/s
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
15. 研究物体做匀变速直线运动的情况可以用打点计时器，也可以用光电门传感器。一组同学用打点计时器研究匀变速直线运动，打点计时器使用交流电源的频率是50Hz，打点计时器在小车拖动的纸带上打下了一个个点迹，以此记录小车的运动情况。
（1）打点计时器的打点周期是________s。
（2）图甲为某次实验打出的一条纸带，其中1、2、3、4为依次选中的计数点（各相邻计数点之间有四个点迹）。根据图中标出的数据可知，打点计时器在打出计数点3时小车的速度大小为_________m/s，小车做匀加速直线运动的加速度大小为_______m/s2。（计算结果取小数点后两位）
16. 为了探究平抛运动规律，某同学用如图所示的装置进行实验。
（1）为了准确地描绘出平抛运动的轨迹，下列要求合理的是__________。
A．小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放
B．斜槽轨道必须光滑
C．斜槽轨道末端必须水平
D．本实验必需的器材还有刻度尺和秒表
（2）甲同学按正确的操作完成实验并描绘出平抛运动的轨迹，以平抛运动的初始位置O为坐标原点建立xOy坐标系，如图所示。从运动轨迹上选取多个点，根据其坐标值可以验证轨迹是符合y＝ax2的抛物线。若坐标纸中每小方格的边长为L，根据图中M点的坐标值，可以求出a＝_________，小球平抛运动的初速度v0＝___________。（重力加速度为g）
（3）乙同学不小心将记录实验的坐标纸弄破损，导致平抛运动的初始位置缺失。他选取轨迹中任意一点O为坐标原点，建立xOy坐标系（x轴沿水平方向、y轴沿竖直方向），如图所示。在轨迹中选取A、B两点，坐标纸中每小方格的边长仍为L，重力加速度为g。由此可知小球平抛运动的初速度v0＝__________。
（4）丙同学将实验方案做了改变，他把桌子搬到墙的附近，调整好仪器，使从斜槽轨道滚下的小球打在正对的墙上，把白纸和复写纸附在墙上，记录小球的落点。然后等间距地改变桌子与墙的距离，就可以得到多个落点。如果丙同学还有一把刻度尺，他是否可以计算出小球平抛时的初速度？请简要阐述理由。__________
四、解答题：本大题共4小题，共40分。解答要写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，真接写出最后答案的不得分。
17. 如图所示，一个质量m=10kg的物体放在水平地面上。对物体施加一个F=50N的拉力，使物体做初速为零的匀加速直线运动。已知拉力与水平方向的夹角θ=37°，物体与水平地面间的动摩擦因数μ=0.50，sin37°=0.60，cos37°=0.80，取重力加速度g=10m/s2。
(1)求物体运动的加速度大小；
(2)求物体在2.0s末的瞬时速率；
(3)若在2.0s末时撤去拉力F，求此后物体沿水平地面可滑行最大距离。
18. 对于两物体碰撞前后速度在同一直线上，且无机械能损失的碰撞过程，可以简化为如下模型运用牛顿定律知识解决物理问题：A、B两物体位于光滑水平面上，仅限于沿同一直线运动。当它们之间的距离大于等于某一定值d时，相互作用力为零；当它们之间的距离小于d时，存在大小恒为F的斥力。设A物体质量m1＝1.0kg，开始时静止在直线上某点；B物体质量m2＝3.0kg，以速度v0从远处沿该直线向A运动，如图所示。若d＝0.10m，F＝0.60N，v0＝0.20m/s，求：
（1）相互作用过程中A加速度的大小；
（2）从开始相互作用到A、B间的距离最小时A运动的时间；
（3）A、B间的最小距离。
19. 如图所示为演示“过山车”原理的实验装置，该装置由两段倾斜直轨道与一圆轨道拼接组成，在圆轨道最低点处的两侧稍错开一段距离，并分别与左右两侧的直轨道平滑相连．
某研学小组将这套装置固定在水平桌面上，然后在圆轨道最高点A的内侧安装一个薄片式压力传感器（它不影响小球运动，在图中未画出）．将一个小球从左侧直轨道上的某处由静止释放，并测得释放处距离圆轨道最低点的竖直高度为h，记录小球通过最高点时对轨道（压力传感器）的压力大小为F．此后不断改变小球在左侧直轨道上释放位置，重复实验，经多次测量，得到了多组h和F，把这些数据标在F-h图中，并用一条直线拟合，结果如图所示．
为了方便研究，研学小组把小球简化为质点，并忽略空气及轨道对小球运动的阻力，取重力加速度g=10m/s2．请根据该研学小组的简化模型和如图所示的F-h图分析：
（1）当释放高度h=0.20m时，小球到达圆轨道最低点时的速度大小v；
（2）圆轨道的半径R和小球的质量m；
（3）若两段倾斜直轨道都足够长，为使小球在运动过程中始终不脱离圆轨道，释放高度h应满足什么条件．
20. 海鸥捕到外壳坚硬的鸟蛤（贝类动物）后，有时会飞到空中将它丢下，利用地面的冲击打碎硬壳。一只海鸥叼着质量的鸟蛤，在的高度、以的水平速度飞行时，松开嘴巴让鸟蛤落到水平地面上。取重力加速度，忽略空气阻力。
（1）若鸟蛤与地面的碰撞时间，弹起速度可忽略，求碰撞过程中鸟蛤受到的平均作用力大小F；（碰撞过程中不计重力）
（2）在海鸥飞行方向正下方的地面上，有一与地面平齐、长度的岩石，以岩石左端为坐标原点，建立如图所示坐标系。若海鸥水平飞行的高度仍为，速度大小在之间，为保证鸟蛤一定能落到岩石上，求释放鸟蛤位置的x坐标范围。
北京101中学2023届上学期高三年级
9月月考物理试卷
一、单选题：本大题共10小题，每题3分，共30分。在每小题给出的4个选项中，只有一项是符合题意的，选对的得3分，有选错或不答的得0分。
1. 如图所示，是一测定风力仪器的结构图，悬挂在O点的轻质细金属丝的下端固定一个质量为m的金属球P，在竖直平面内的刻度盘可以读出金属球P自由摆动时摆线的摆角。图示风向水平向左，金属球P静止时金属丝与竖直方向的夹角为，此时风力F的大小是（ ）
A.
B.
C.
D.
【答案】C
2. 为了研究超重与失重问题，某同学静止站在电梯中的体重计上观察示数变化在电梯运动的某阶段，他发现体重计的示数大于自己实际体重，此时电梯的运动状态可能是
A. 匀速上升 B. 加速上升 C. 匀速下降 D. 加速下降
3. 利用水滴下落可以粗略测量重力加速度g的大小。调节家中水龙头，让水一滴一滴地流出，在水龙头的正下方放一个盘子，调整盘子的高度，使一滴水刚碰到盘子时，恰好有另一滴水刚开始下落，而空中还有一滴水正在下落。测出此时出水口到盘子的高度为h，从第1滴水开始下落到第n滴水刚落至盘中所用时间为t。下列说法正确的是（ ）
A. 每滴水下落时间为
B. 相邻两滴水开始下落的时间间隔为
C. 第1滴水刚落至盘中时，第2滴水距盘子的距离为
D. 此地重力加速度的大小为
【答案】D
4. 壁球是一种对墙击球的室内运动，如图所示，某同学分别在同一直线上相同高度的A、B、C三个位置先后击打壁球，结果都使壁球垂直击中墙壁同一位置。设三次击打后球到达墙壁前在空中飞行的时间分别为t1，t2，t3，到达墙壁时的速度分别为v1，v2，v3，不计空气阻力，则（ ）
A. t1>t2>t3，v1>v2>v3
B. t1>t2>t3，v1=v2=v3
C. t1=t2=t3，v1>v2>v3
D. t1=t2=t3，v1=v2=v3
5. 如图甲所示，光滑平直轨道MO和ON底端平滑对接，将它们固定在同一竖直平面内，两轨道与水平地面间的夹角分别为和，且＞，它们的上端M和N位于同一水平面内。现将可视为质点的一小滑块从M端由静止释放，若小滑块经过两轨道的底端连接处的时间可忽略不计且无机械能损失，小滑块沿轨道可运动到N端。以a、E分别表示小滑块沿轨道运动的加速度大小和机械能，t表示时间，则小滑块由M端释放至第一次到达N端的运动过程中的a-t图像和E-t图像，其中可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
6. 如图所示，质量为M的小车放在光滑的水平地面上，右面靠墙，小车的上表面是一个光滑的斜面，斜面的倾角为α，当地重力加速度为g，那么当有一个质量为m的物体在这个斜面上自由下滑时，小车对右侧墙壁的压力大小是（）
A. mgsinαcosα
B
C. mgtanα
D.
【答案】A
7. 如图物体A叠放在物体B上，B置于光滑水平面上。A、B质量分别为mA＝6kg，mB＝2kg。A、B之间的动摩擦因数，开始时F＝10N，此后逐渐增加，在增大到50N的过程中，则（ ）
A. 当拉力F＜12N时，两物体均保持静止状态
B. 两物体开始没有相对运动，当拉力超过12N时，开始相对滑动
C. 两物体间会出现相对运动
D. 两物体间始终没有相对运动
【答案】C
8. 如图所示，一辆可视为质点的汽车以恒定的速率驶过竖直面内的凸形桥。已知凸形桥面是圆弧形柱面，则下列说法中正确的是（）
A. 汽车在凸形桥上行驶的过程中，其机械能守恒
B. 汽车在凸形桥上行驶的过程中，其始终处于超重状态
C. 汽车从桥底行驶到桥顶的过程中，其所受合外力的冲量为零
D. 汽车从桥底行驶到桥顶的过程中，其所受合外力的功为零
【答案】D
9. 如图所示，一辆装满石块的货车在水平直道上以加速度a向右匀加速运动。货箱中石块B的质量为m。重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 货车速度增加的越来越快
B. 货车相邻两个1s内的位移之差为
C. 石块B对与它接触物体的作用力方向水平向左
D. 与B接触的物体对B的作用力大小为
【答案】D
10. 如图，一不可伸长的轻质细绳跨过滑轮后，两端分别悬挂质量为和的物体A和B。若滑轮转动有一定大小，质量为且分布均匀，滑轮转动时与绳之间无相对滑动，不计滑轮与轴之间的摩擦。设细绳对A和B的拉力大小分别为和，已知下列四个关于的表达式中有一个是正确的，请你根据所学的物理知识，通过一定的分析判断正确的表达式是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
二、不定项选择题：本大题共4小题，每题3分，共12分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确，全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。
11. 放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，力F的大小与时间t的关系如甲图所示；物块的运动速度v与时间t的关系如乙图所示，6s后的速度图象没有画出，g取10m/s2．下列说法正确的是（）
A. 滑动时受的摩擦力大小是3N
B. 物块的质量为1.5kg
C. 物块在6－9s内的加速度大小是2m/s2
D. 物块前6s内的平均速度大小是4.5m/s
【答案】BCD
12. 如图所示，弹簧的一端固定，另一端连接一个物块，弹簧质量不计，O点为弹簧处于原长时物块的位置。将物块（可视为质点）拉至A点由静止释放，物块在粗糙的水平桌面上沿直线运动，经过O点运动到B点时速度恰好减为0。在物块由A点运动到O点的过程中，下列说法中正确的是（）
A. 弹簧弹力做功大于物块克服摩擦力做功
B. 弹簧弹力的冲量大小小于摩擦力的冲量大小
C. 物块运动的速度先增大后减小
D. 物块运动的速度一直增大
【答案】AC
13. 斜面静止在粗糙水平地面上，一物块恰能沿斜面匀速下滑，现用一个竖直向下的恒力作用在物块上，如图所示，恒力过物块重心，则下列说法正确的是（ ）
A. 物块将沿斜面加速下滑
B. 物块仍能保持匀速下滑
C. 地面对斜面的摩擦力变化
D. 地面对斜面的摩擦力不变
【答案】BD
14. 2022年北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台决赛中，中国选手谷爱凌以188.25分的成绩获得金牌。将谷爱凌视为质点，图（a）是谷爱凌从3m高跳台斜向上冲出的运动示意图，图（b）是谷爱凌在空中运动时离跳台底部所在水平面的高度y随时间t变化的图线。已知时，图线所对应的切线斜率为4（单位：m/s），重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力，下列说法正确的是（）
A. 谷爱凌冲出跳台的速度大小为14m/s
B. 时，谷爱凌到达最高点，离跳台底部所在水平面的高度为9.8m
C. 和时，谷爱凌的速度大小相等
D. 谷爱凌落到跳台底部所在水平面的速度一定大于16m/s
【答案】CD
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
15. 研究物体做匀变速直线运动的情况可以用打点计时器，也可以用光电门传感器。一组同学用打点计时器研究匀变速直线运动，打点计时器使用交流电源的频率是50Hz，打点计时器在小车拖动的纸带上打下了一个个点迹，以此记录小车的运动情况。
（1）打点计时器的打点周期是________s。
（2）图甲为某次实验打出的一条纸带，其中1、2、3、4为依次选中的计数点（各相邻计数点之间有四个点迹）。根据图中标出的数据可知，打点计时器在打出计数点3时小车的速度大小为_________m/s，小车做匀加速直线运动的加速度大小为_______m/s2。（计算结果取小数点后两位）
【答案】 ①. 0.02 ②. 0.53 ③. 1.40
16. 为了探究平抛运动规律，某同学用如图所示的装置进行实验。
（1）为了准确地描绘出平抛运动的轨迹，下列要求合理的是__________。
A．小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放
B．斜槽轨道必须光滑
C．斜槽轨道末端必须水平
D．本实验必需器材还有刻度尺和秒表
（2）甲同学按正确的操作完成实验并描绘出平抛运动的轨迹，以平抛运动的初始位置O为坐标原点建立xOy坐标系，如图所示。从运动轨迹上选取多个点，根据其坐标值可以验证轨迹是符合y＝ax2的抛物线。若坐标纸中每小方格的边长为L，根据图中M点的坐标值，可以求出a＝_________，小球平抛运动的初速度v0＝___________。（重力加速度为g）
（3）乙同学不小心将记录实验的坐标纸弄破损，导致平抛运动的初始位置缺失。他选取轨迹中任意一点O为坐标原点，建立xOy坐标系（x轴沿水平方向、y轴沿竖直方向），如图所示。在轨迹中选取A、B两点，坐标纸中每小方格的边长仍为L，重力加速度为g。由此可知小球平抛运动的初速度v0＝__________。
（4）丙同学将实验方案做了改变，他把桌子搬到墙的附近，调整好仪器，使从斜槽轨道滚下的小球打在正对的墙上，把白纸和复写纸附在墙上，记录小球的落点。然后等间距地改变桌子与墙的距离，就可以得到多个落点。如果丙同学还有一把刻度尺，他是否可以计算出小球平抛时的初速度？请简要阐述理由。__________
【答案】 ①. AC ②. ③. ④. ⑤. 可以。用刻度尺量出落点与抛出点之间的竖直距离y，测量墙与桌子的水平距离x，测量多组x、y值，计算多组初速度，取平均值即可。
四、解答题：本大题共4小题，共40分。解答要写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，真接写出最后答案的不得分。
17. 如图所示，一个质量m=10kg的物体放在水平地面上。对物体施加一个F=50N的拉力，使物体做初速为零的匀加速直线运动。已知拉力与水平方向的夹角θ=37°，物体与水平地面间的动摩擦因数μ=0.50，sin37°=0.60，cos37°=0.80，取重力加速度g=10m/s2。
(1)求物体运动的加速度大小；
(2)求物体在2.0s末的瞬时速率；
(3)若在2.0s末时撤去拉力F，求此后物体沿水平地面可滑行的最大距离。
【答案】(1)0.5m/s2；(2)1m/s；(3)0.1m
【解析】
【详解】(1)对物体进行受力分析，如图所示
以向右为正方向，根据牛顿第二定律以及平衡条件可以得到：
水平方向
竖直方向
根据摩擦力公式
联立代入数据可以得到
(2)根据速度与时间的关系可以得到
(3)撤去力F后，根据牛顿第二定律得到
则
根据位移与速度关系可以得到
18. 对于两物体碰撞前后速度在同一直线上，且无机械能损失碰撞过程，可以简化为如下模型运用牛顿定律知识解决物理问题：A、B两物体位于光滑水平面上，仅限于沿同一直线运动。当它们之间的距离大于等于某一定值d时，相互作用力为零；当它们之间的距离小于d时，存在大小恒为F的斥力。设A物体质量m1＝1.0kg，开始时静止在直线上某点；B物体质量m2＝3.0kg，以速度v0从远处沿该直线向A运动，如图所示。若d＝0.10m，F＝0.60N，v0＝0.20m/s，求：
（1）相互作用过程中A加速度的大小；
（2）从开始相互作用到A、B间的距离最小时A运动的时间；
（3）A、B间的最小距离。
【答案】（1）；（2）0.25s；（3）0.075m
【解析】
【详解】（1）由F=ma可得A的加速度为
（2）B加速度为
两者速度相同时，距离最近，根据匀变速直线运动规律得
A的速度
B的速度
已知
解得
t=0.25s
（3）从开始相互作用到A、B间的距离最小时，A的位移
B的位移
两物体间的距离
将t=0.25s代入，解得A、B间的最小距离
19. 如图所示为演示“过山车”原理的实验装置，该装置由两段倾斜直轨道与一圆轨道拼接组成，在圆轨道最低点处的两侧稍错开一段距离，并分别与左右两侧的直轨道平滑相连．
某研学小组将这套装置固定在水平桌面上，然后在圆轨道最高点A的内侧安装一个薄片式压力传感器（它不影响小球运动，在图中未画出）．将一个小球从左侧直轨道上的某处由静止释放，并测得释放处距离圆轨道最低点的竖直高度为h，记录小球通过最高点时对轨道（压力传感器）的压力大小为F．此后不断改变小球在左侧直轨道上释放位置，重复实验，经多次测量，得到了多组h和F，把这些数据标在F-h图中，并用一条直线拟合，结果如图所示．
为了方便研究，研学小组把小球简化为质点，并忽略空气及轨道对小球运动的阻力，取重力加速度g=10m/s2．请根据该研学小组的简化模型和如图所示的F-h图分析：
（1）当释放高度h=0.20m时，小球到达圆轨道最低点时的速度大小v；
（2）圆轨道的半径R和小球的质量m；
（3）若两段倾斜直轨道都足够长，为使小球在运动过程中始终不脱离圆轨道，释放高度h应满足什么条件．
【答案】（1）（2）R=0.12m ，m=0.02kg（3）h≤0.12m或者h≥0.3m
【解析】
【详解】（1）设小球质量为m，对于从释放到轨道最低点的过程，根据动能定理，有
解得：
（2）设小球到达A点速度为vA，根据动能定理
在A点，设轨道对小球的压力为N，根据牛顿第二定律：
根据牛顿第三定律
N=F
联立上述三式可得：
对比F-h图像，根据斜率和截距关系，可得：
R=0.12m
m=0.02kg
（3）假设h=h1时，小球恰好到达最高点A，此时F=0
由F-h图像可得：
h1=03m
假设h=h2时，小球恰好到达圆轨道圆心的右侧等高点，此过程根据动能定理：
解得：
h2=R=0.12m
综上，为使小球在运动过程中始终不脱离圆轨道，释放高度h应满足：
h≤0.12m或者h≥0.3m
20. 海鸥捕到外壳坚硬的鸟蛤（贝类动物）后，有时会飞到空中将它丢下，利用地面的冲击打碎硬壳。一只海鸥叼着质量的鸟蛤，在的高度、以的水平速度飞行时，松开嘴巴让鸟蛤落到水平地面上。取重力加速度，忽略空气阻力。
（1）若鸟蛤与地面的碰撞时间，弹起速度可忽略，求碰撞过程中鸟蛤受到的平均作用力大小F；（碰撞过程中不计重力）
（2）在海鸥飞行方向正下方的地面上，有一与地面平齐、长度的岩石，以岩石左端为坐标原点，建立如图所示坐标系。若海鸥水平飞行的高度仍为，速度大小在之间，为保证鸟蛤一定能落到岩石上，求释放鸟蛤位置的x坐标范围。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设鸟蛤落地前瞬间的速度大小为，竖直分速度大小为，据自由落体运动规律可得
则碰撞前鸟蛤的合速度为
在碰撞过程中，以鸟蛤为研究对象，取速度方向为正方向，由动量定理得
联立解得碰撞过程中鸟蛤受到的平均作用力大小为
（2）若释放鸟蛤的初速度为，设击中岩石左端时，释放点的x坐标为x1，击中右端时，释放点的x坐标为，得
，
联立，代入数据得
，
若释放鸟蛤时的初速度为，设击中岩石左端时，释放点的x坐标为，击中右端时，释放点的x坐标为，得
，
联立，代入数据得
，
综上所述可得x坐标区间为
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