2024-2025学年山东省滨州市高一(上)期末物理试卷(含解析)
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这是一份2024-2025学年山东省滨州市高一(上)期末物理试卷(含解析),共19页。试卷主要包含了单选题,多选题,实验题,计算题等内容,欢迎下载使用。
一、单选题:本大题共8小题,共24分。
1. 2024年11月15日23时13分,搭载天舟八号货运飞船的长征七号遥九运载火箭点火发射,天舟八号货运飞船装载了航天员在轨驻留消耗品、推进剂、应用实(试)验装置等物资,并为神舟十九号航天员乘组送去蛇年春节的“年货”。约3小时19分钟后,天舟八号货运飞船成功对接于空间站天和核心舱后向端口。交会对接完成后,天舟八号将转入组合体飞行段。下列说法正确的是( )
A. 在交会对接时可以把天舟八号货运飞船看成质点
B. 11月15日23时13分指的是时刻,3小时19分钟指的是时间间隔
C. 组合体绕地球飞行一周的位移大小等于其绕行轨迹的周长
D. 组合体飞行段航天员看到天舟八号货运飞船静止,是以地球为参考系
2.下列说法正确的是( )
A. 牛顿第一定律也称惯性定律,可以通过实验验证
B. 在国际单位制中,力学物理量对应的基本单位是牛顿、米、秒
C. “强弩之末,势不能穿鲁缟”,是因为“强弩”的惯性减小了
D. 物体加速度的大小由物体质量和所受合力大小决定,与物体速度大小无关
3.图中三条直线a、b、c,描述了A、B、C三个物体的运动情况,下列说法正确的是( )
A. A的加速度最大
B. C与A、B的运动方向相反
C. C与A、B的加速度方向相同
D. 图线的交点表示两物体相遇
4.随着技术的发展,各类传感器开始在中学实验室普及。图甲为“探究弹簧弹力与形变量的关系”的创新实验装置,轻质弹簧上端悬挂在力传感器上,下端与细线相连。力传感器能测量弹簧弹力F的大小,调整位移传感器的位置,使之正对固定在弹簧末端的反射圆盘面,位移传感器能测量其到圆盘的距离l。某次探究活动得到的F−l的图像如图乙。下列说法正确的是( )
A. 弹簧的原长为6cm
B. 随着F增大,弹簧的形变量减小
C. 弹簧的劲度系数为500N/m
D. 弹簧给力传感器的力和力传感器给弹簧的力是一对平衡力
5.如图,固定的光滑斜面上有一长度为L的木板,木板由静止释放后做匀加速直线运动。若木板在下端距A点L处由静止释放,木板通过A点的时间间隔为t1;若木板在下端距A点2L处由静止释放,木板通过A点的时间间隔为t2。则t2t1为( )
A. 2
B. 3 2
C. 3− 2 2−1
D. 3−1 2
6.质量为1kg的物体在水平面内做曲线运动,已知该物体在两个相互垂直方向上分运动的v−t图像分别如图甲、乙。下列说法正确的是( )
A. 2s末物体的速度大小为8m/sB. 物体的初速度大小为5m/s
C. 物体所受的合外力大小为4ND. 前2s内物体的位移大小为4 5 m
7.图甲是某款笔记本电脑支架,由“L型”挡板和机械臂构成,挡板使用一体成型材料制成。简化如图乙,其AB、BC部分相互垂直,可绕O点的轴在竖直面内自由调节。AB、BC部分对电脑的弹力分别为F1和F2(不计电脑与挡板间的摩擦),机械臂OO′对“L型”挡板的作用力为F3,在“L型”挡板由图示位置顺时针缓慢转至水平的过程中,其他部位保持不动。下列说法正确的是( )
A. F1逐渐增大,F2逐渐减小,F3逐渐增大
B. F1逐渐减小,F2逐渐增大,F3保持不变
C. F1逐渐减小,F2逐渐减小,F3保持不变
D. F1逐渐增大,F2保持不变,F3逐渐减小
8.泰山索道包括泰山中天门索道、后石坞索道、桃花源索道。三条索道以岱顶为中心,构成了连接中天门景区、后石坞景区和桃花峪景区的泰山空中交通网。图甲为正在运行的泰索道,简化如图乙。已知质量为60kg的游客站立于轿厢底面,倾斜索道与水平面的夹角为30°,当载人轿厢沿索道斜向上做加速度为4m/s2的匀加速直线运动时,轿厢底面始终保持水平,不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2,下列说法正确的是( )
A. 游客处于失重状态
B. 轿厢对游客的支持力与游客受到的重力是一对平衡力
C. 游客受到的摩擦力大小为120 3N
D. 游客对轿厢的作用力大小为840N
二、多选题:本大题共4小题,共16分。
9.海鸥捕到外壳坚硬的鸟蛤(贝类动物)后,有时飞到空中将它丢下,利用地面的冲击打碎硬壳后食用。已知鸟蛤撞击地面前的速度需要达到20m/s,才能打碎硬壳,若海鸥在某高度将鸟蛤由静止丢下,恰好碎壳,不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是( )
A. 鸟蛤应该在距地面40m高处被丢下
B. 鸟蛤在空中运动的时间为2s
C. 鸟蛤最后1s内下落的距离为10m
D. 鸟蛤下落过程的平均速度大小为10m/s
10.如图甲,小明同学用力传感器和手机软件phyphx探究滑动摩擦力大小,质量为2kg的物块放在水平长木板上,物块右端拴一根细线,细线与固定在实验台上的力传感器水平相连。现沿水平方向用力拉动长木板,力传感器通过蓝牙发送数据给手机软件phyphx,得到力(N)—时间(s)图像如图乙,重力加速度g取10m/s2,下列说法正确的是( )
A. 实验时长木板可以做变速直线运动
B. 实验时用8N的水平拉力可以拉动静止的长木板
C. 物块与木板间的动摩擦因数μ约为0.5
D. 物块与木板间的动摩擦因数μ约为0.4
11.如图甲,质量为2kg的物体在水平力F作用下由静止开始沿粗糙水平面做直线运动,t=2s时撤去F。物体的加速度a随时间t的变化规律如图乙,重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是( )
A. F的大小为20NB. 物体与水平面间的动摩擦因数μ为0.4
C. t=3s时物体的速度大小为8m/sD. t=2s时物体的速度方向改变
12.如图,工程队从高平台向低平台抛射工具(可视为质点),初速度v0大小为10m/s,与水平方向的夹角为30°,落点B和抛出点A的连线与水平方向的夹角为60°,不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2,下列说法正确的是( )
A. 工具由A点到B点的时间为4s
B. 工具抛出后4s时距AB连线最远
C. 工具落到B点时的速度与水平方向夹角的正切值为2 3
D. A、B两点的高度差为60m
三、实验题:本大题共2小题,共16分。
13.图甲是“研究平抛运动”的实验装置图。实验通过描点画出平抛小球的运动轨迹。不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2。
(1)为了能较准确的描绘出小球的运动轨迹,下列实验要求中,你认为正确的是______;
A.斜槽轨道必须是光滑的
B.通过调节使斜槽的末端水平
C.每次必须在同一位置由静止释放小球
D.记录小球经过不同高度的位置时,挡板每次必须严格地等距离下降
(2)在调节轨道时,发现水平仪中的气泡在左侧,此时应将轨道的右端调______(选填“高”或“低”)。
(3)图乙是实验中描绘的一条轨迹,其中O点为平抛运动的起点,根据图中给出的数据可计算出小球做平抛运动的初速度v0= ______m/s。(结果保留三位有效数字)
14.某学校实验小组采用教材中提供的两种参考案例完成“探究加速度与力、质量的关系”实验。
≡
(1)参考案例一如图甲,两个小车放在已平衡摩擦力的长木板上,前端各系一条细线,细线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘,盘中可放砝码。两个小车后端各系一条细线,用一个黑板擦把两条细线同时按在木板上,使小车静止。抬起黑板擦,两小车同时开始运动,按下黑板擦,两小车同时停下来。若用刻度尺测出两小车通过的位移大小分别为x1、x2,则它们的加速度大小之比为______。
(2)参考案例二如图乙。
①在实验操作中,下列说法正确的是______。
A.平衡摩擦力时,需要在跨过定滑轮的细线上挂上槽码
B.实验时,应先接通打点计时器的电源,再放开小车
C.每改变一次小车的质量,都需要重新平衡摩擦力
D.为了减小误差,一定要保证槽码的总质量远小于小车的质量
②图丙给出了打点计时器在纸带上打出的一些计数点,相邻的两个计数点间还有4个点未画出,打点计时器所用的交流电频率为50Hz。根据纸带可知,小车的加速度大小为a= ______m/s2。(结果保留三位有效数字)
③图丁为某同学利用实验数据画出的小车加速度a与小车质量倒数1M的关系图像。该同学发现做实验时忘记了平衡摩擦力,也没有记下槽码的总质量,但在实验中满足槽码的总质量m远小于小车的质量M,重力加速度g取10m/s2。根据图像可求出小车与长木板间的动摩擦因数约为______;槽码的总质量约为______kg。
四、计算题:本大题共4小题,共44分。
15.2024年8月24日由中国青少年综合实践技能大赛组委会组织的“自然探索赛”在滨州西区“牧语田园”举行。如图甲是一名小选手在负重前行,图乙是简化模型。质量M为39kg的选手通过细绳拉着质量m为12.26kg的轮胎在水平地面上向前匀速运动。已知细绳与水平方向的夹角θ为37°,轮胎与水平地面之间的动摩擦因数μ为0.71,sin37°=0.6,cs37°=0.8,不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2,求:
(1)细绳对轮胎的拉力大小;
(2)选手对地面的压力大小。
16.“边路传中”是足球比赛中常用的战术,指攻方球员在与对方底线还有一定距离的边路位置,通过长传把球传向处于对方大禁区内或者是大禁区附近位置的同队球员的一种战术。某高校组织机器人足球赛,比赛中机器人甲、乙使用“边路传中”战术进攻。如图,甲在边线上的A点沿60°方向以2m/s的速度踢出足球,足球做加速度大小为0.5m/s2的匀减速直线运动,最远到达BC上的D点。足球被踢出的同时中线上的乙在B点由静止起步,沿BC方向加速冲向足球,想要在球门前接到足球并破门得分。已知BC与边界AE平行,A、E间的距离为6m。求:
(1)足球运动的位移大小;
(2)甲踢出足球的同时,守门员机器人丙由C点沿CD方向以0.25m/s的速度匀速冲向D点,C、D间的距离为2m,乙要想率先到达D点,其做匀加速直线运动的加速度至少多大。
17.跳台滑雪是一项勇敢者的运动,运动员穿专用滑雪板,在滑雪道上获得一定速度后从跳台飞出,在空中飞行一段距离后着陆。如图,现有某运动员从跳台A处沿水平方向飞出,在斜坡B处着陆,测得A、B间的距离为90m,斜坡与水平方向的夹角为30°,不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2,求:(结果可用根号表示)
(1)运动员在空中飞行的时间;
(2)运动员到B处的速度大小;
(3)运动员在空中离坡面的最大距离。
18.如图,倾角θ为37°的斜面BC足够长,与水平面AB平滑连接,D为斜面上一点(图中未画出),B、D间的距离为3m。质量为1kg的物块静止于水平面上的M点,M、B间的距离为10m,物块与水平面和斜面间的动摩擦因数均为0.5。现对物块施加一水平向右的恒力F,物块运动到B点时的速度大小为10m/s,此时撤去力F,物块由B点滑上斜面瞬间速度大小不变。已知sin37°=0.6,cs37°=0.8,重力加速度g取10m/s2。求:
(1)恒力F的大小;
(2)物块沿斜面向上滑行的最远距离;
(3)物块从B点运动到D点的时间(结果可用根号表示)。
答案解析
1.【答案】B
【解析】解:A.在交会对接时天舟八号货运飞船的体积和形状不能忽略,不可以把天舟八号货运飞船看成质点,故A错误;
B.时刻是指时间点,时间间隔是指时间的长度,11月15日23时13分指的是时刻,3小时19分钟指的是时间间隔,故B正确;
C.位移的大小等于初末位置的距离,组合体绕地球飞行一周的位移大小为零,故C错误;
D.组合体飞行段航天员看到天舟八号货运飞船静止,是以航天员自己为参考系,故D错误。
故选:B。
当物体的形状、大小对所研究的问题没有影响时,我们就可以把它看成质点;时间间隔是指时间的长度,在时间轴上对应一段距离,时刻是指时间点,在时间轴上对应的是一个点;位移的大小等于初末位置的距离,方向由初位置指向末位置,路程是运动轨迹的长度;在描述一个物体的运动时,选来作为标准的另外的某个物体叫参考系。相对参考系位置发生变化,物体是运动的,位置不变,物体静止。
本题考查了时间与时刻、路程和位移、质点以及参考系,理解基本物理量背后的含义是解决此类问题的关键。
2.【答案】D
【解析】解:A.牛顿第一定律是在可靠的事实基础上,通过科学推理概括出来的,不能直接用实验来验证,故A错误;
B.在国际单位制中,力学的三个基本单位是千克、米、秒,牛顿不是基本单位,故B错误;
C.惯性只与物体的质量有关,“强弩”的惯性不会减小,是能量和速度变小了,故C错误;
D.根据牛顿第二定律可知物体加速度的大小由物体质量和所受合力大小决定,与物体速度大小无关,故D正确。
故选:D。
根据牛顿第一定律、力学单位制和单位制以及惯性,牛顿第二定律等知识进行分析解答。
考查牛顿运动定律的理解和应用,知道牛顿运动定律的内容,属于基础题。
3.【答案】A
【解析】解:A、根据v−t图像斜率的绝对值表示加速度的大小可知,直线a的斜率最大,则A的加速度最大,故A正确;
B、根据题图可知,三个物体的速度均为正,运动方向相同,均沿正方向运动,故B错误;
C、根据v−t图像斜率的正负表示加速度方向,可知C与A、B的加速度方向相反,故C错误;
D、图线的交点表示两物体速度相等,而不是表示两物体相遇,故D错误。
故选:A。
根据v−t图像斜率的绝对值表示加速度大小,来分析加速度大小;速度正负表示运动方向;斜率正负表示加速度方向;图线的交点表示两物体速度相同。
本题的关键要理解速度—时间图像的意义,知道v−t图像的斜率表示加速度,速度正负表示速度方向。
4.【答案】C
【解析】解:A.当位移传感器到反射圆盘的距离为6cm时,弹簧弹力为零,说明此时弹簧处于原长状态,根据装置图可知,弹簧原长小于6cm,故A错误;
B.根据胡克定律可知随着F增大,弹簧的形变量增大,故B错误;
C.根据胡克定律可知图像斜率等于弹簧劲度系数,则弹簧的劲度系数为k=20(6−2)×10−2N/m=500N/m
故C正确;
D.弹簧给力传感器的力和力传感器给弹簧的力作用在不停物体,大小相等,方向相反,是一对相互作用力,故D错误。
故选:C。
根据装置图和F−l的图像分析弹簧原长;由胡克定律分析,根据图像的斜率求弹簧的劲度系数;根据作用的对象判断是平衡力还是相互作用力。
解决本题的关键是明确实验原理,掌握胡克定律,要能图像中获取有用信息。
5.【答案】C
【解析】解:木板在斜面上运动时,木板的加速度不变,设加速度为a,木板在下端距A点L处由静止释放,木板从静止释放到下端到达A点的过程,根据匀变速直线运动位移—时间关系有L=12at32
木板从静止释放到上端到达A点的过程,有2L=12at42
则t1=t4−t3
当木板在下端距A点2L处由静止释放,木板从静止释放到下端到达A点的过程,根据匀变速直线运动位移—时间关系有2L=12at52
木板从静止释放到上端到达A点的过程,有3L=12at62
则t2=t6−t5
联立可得t2t1= 3− 2 2−1,故C正确,ABD错误。
故选:C。
木板在斜面上运动时,木板的加速度不变,根据不同的位移大小,结合位移—时间关系求解时间之比。
本题主要考查了匀变速运动规律的运用,知道木板做初速度为零的匀加速直线运动以及位移—时间关系是解题的关键。
6.【答案】D
【解析】解:A、由图可知2s末物体的
vx=4m/s
vy=4m/s
则有,2s末物体的速度
v= vx2+vy2= 42+42m/s=4 2m/s
故A错误;
B、由图可知物体的初速度大小4m/s,故B错误;
C、由图可知,物体x方向做匀加速直线运动,y方向做匀速直线运动,则其加速度为
a=42m/s2=2m/s2
根据牛顿第二定律可得物体所受的合外力大小
F=ma=1×2N=2N
故C错误;
D、前2s内物体x方向的位移
x=12×2×4m=4m
y方向的位移
y=2×4m=8m
前2s内物体的位移大小
s= x2+y2= 42+82m=4 5m
故D正确。
故选:D。
v−t图像反映了做直线运动的物体的速度随时间变化的规律,斜率表示加速度的大小及方向。根据题意可知,物体在两个互相垂直的方向上运动,即x方向与y方向垂直,且物体在x方向做初速度为零的匀加速直线运动,在y方向做匀速直线运动。
考查合运动与分运动的关联及力与运动的关系,属于基础知识。
7.【答案】B
【解析】解:在“L型”挡板由图示位置顺时针缓慢转至水平的过程中,设“L型”挡板BC部分与水平方向的夹角为θ,则θ逐渐减为0°,以笔记本电脑为对象,根据平衡条件可得F1=mgsinθ,F2=mgcsθ
由于θ逐渐减小,可知F1逐渐减小,F2逐渐增大;以“L型”挡板和笔记本电脑为整体,根据平衡条件可知,机械臂OO′对“L型”挡板的作用力为F3与整体重力等大反向,则F3保持不变,故B正确,ACD错误。
故选:B。
以笔记本电脑为对象,根据平衡条件结合正交分解法求解F1和F2表达式,结合表达式分析;以“L型”挡板和笔记本电脑为整体,根据平衡条件分析F3变化。
本题考查整体法与隔离法处理物体的平衡问题,解题时需注意整体法与隔离法的常规使用技巧:利用整体法求外力,利用隔离法求内力。
8.【答案】C
【解析】解:A.游客随轿厢一起,有沿钢索斜向上的加速度,有竖直向上的加速度分量,因此游客处于超重状态,故A错误;
B.由于游客处于超重状态,则竖直方向轿厢对游客的支持力大于游客受到的重力,故B错误;
C.当载人轿厢沿钢索做匀加速直线运动时,以游客为研究对象,根据牛顿第二定律,水平方向上有f=macs30°,竖直方向上有FN−mg=masin30°,代入数据解得f=120 3N,FN=720N,故C正确;
D.轿厢对游客的作用力大小F= FN2+f2,解得F=120 39N,由牛顿第三定律可知,游客对轿厢的作用力大小F′=F=120 39N,故D错误。
故选:C。
根据超失重知识、牛顿第二定律以及力的合成与分解和牛顿第三定律进行分析解答。
考查物体的受力分析和牛顿运动定律的应用,属于中等难度考题。
9.【答案】BD
【解析】解:A、根据速度—位移关系v2=2gh
代入数据得鸟蛤应下落的高度h=20m
故A错误;
B、根据速度—时间关系v=gt
可得鸟蛤在空中运动的时间为t=2s
故B正确;
C、鸟蛤最后1s内下落的距离为h′=12gt2−12g(t−1)2
代入数据得鸟蛤最后1s内下落的距离为h′=15m
故C错误;
D、鸟蛤下落过程的平均速度大小为v−=ht=202m/s=10m/s
故D正确。
故选:BD。
首先分析鸟蛤的运动是自由落体,结合自由落体的速度、时间、位移公式来逐一判断选项:
A、用速度—位移公式判断下落高度是否正确;
B、用速度公式计算运动时间;
C、先算前1秒位移,再用总位移减前1秒位移得到最后1秒位移;
D、用总位移除以总时间得到平均速度。
这道题是一道典型的自由落体运动基础应用题,贴合生活情境(海鸥抛鸟蛤),既考查了自由落体的核心公式(速度、位移、时间、平均速度),又能让学生将物理知识与实际现象结合,难度适中,适合巩固匀变速直线运动的基础概念,同时选项设置覆盖了自由落体常见的计算点,能有效检验学生对公式的掌握和应用能力。
10.【答案】AD
【解析】解:A.实验室,物块始终保持静止,当作用在长木板上的拉力大于最大静摩擦力后,长木板可以做变速直线运动,故A正确;
B.由图乙可知长木板受到的最大静摩擦力为10N,故实验时用8N的水平拉力不可以拉动静止的长木板,故B错误;
CD.由图乙可知长木板受到的滑动摩擦力约为8N,根据f=μmg
解得物块与木板间的动摩擦因数约为μ=820=0.4
故C错误,D正确。
故选:AD。
根据图像和平衡条件判断摩擦力的变化情况,由图像确定最大静摩擦力和滑动摩擦力,根据平衡条件判断拉动静止的长木板条件,根据滑动摩擦力公式计算动摩擦因数。
本题关键掌握由图像确定最大静摩擦力和滑动摩擦力的方法,根据滑动摩擦力公式计算动摩擦因数的方法。
11.【答案】ABC
【解析】解:AB、根据题意分析可知,在0~2s内,物体的加速度大小为a1=6m/s2,对物体由牛顿第二定律可得F−μmg=ma1
在2~3s内,物体的加速度大小为a2=4m/s2,对物体由牛顿第二定律可得μmg=ma2
联立解得F=20N,μ=0.4
故AB正确;
CD、根据题意分析可知,物体在0~2s内做匀加速直线运动,根据速度公式有,t=2s时的速度大小为v2=a1t=6×2m/s=12m/s
t=2s后物体开始做匀减速直线运动,但物体的速度方向没有改变,t′=3s时物体的速度大小为v3=v2−a2Δt=12m/s−4×1m/s=8m/s
故C正确,D错误。
故选:ABC。
分阶段研究,利用a−t图像面积速度变化,结合牛顿第二定律求力和动摩擦因数。
本题关键在于理解a−t图像的物理意义(面积表示速度变化),并结合牛顿第二定律分阶段分析受力。通过撤去F后的加速度求动摩擦因数,再回推F的大小;利用面积法求速度,明确速度方向改变的条件(速度由正变负或反之)。
12.【答案】AD
【解析】解:AB、根据题意分析可知,重力加速度沿初速度v0方向的分量g1=gsin30°=0.5g
工具由A点到B点的时间为t=2v0g1,解得t=4s
由对称性可知工具抛出后2s时距AB连线最远,故A正确,B错误;
C、根据题意分析可知,工具落到B点时的速度与水平方向夹角的正切值为tanθ=vyvx=−v0sin30°+gtv0cs30∘,解得tanθ=7 3
故C错误;
D、根据题意分析可知,向下为正,则A、B两点的高度差为h=−v0sin30°t+12gt2,解得h=60m
故D正确。
故选:AD。
将运动分解为水平和竖直方向,或沿AB连线及其垂直方向,利用运动学公式分析位移、速度及最远距离等问题。
本题通过分解运动分量,利用斜抛运动的水平匀速、竖直匀变速规律,结合几何关系(AB连线的夹角)求解时间、高度差,再通过垂直方向的匀变速运动分析最远距离,最后计算落地速度的角度。关键在于正确分解初速度和加速度,利用运动学公式联立求解。
13.【答案】BC 高 1.90
【解析】解:(1)AC.为使小球做平抛运动的初速度大小相等,方向水平,每次钢球需从斜槽同一位置由静止释放,斜槽轨道不必须光滑,故C正确,A错误;
B.为了使小球做平抛运动,需要通过调节使斜槽的末端水平,故B正确;
D.记录小球经过不同高度的位置时,不需等距离下降,故D错误。
故选:BC。
(2)在调节轨道时,发现水平仪中的气泡在左侧,则是右端偏低,此时应将轨道的右端调高。
(3)根据位移—时间关系式有y=12gt2
得小球平抛运动的时间为t= 2yg= 2×0.2010s=0.2s
则小球平抛运动的初速度为v0=xt=
故答案为:(1)BC;(2)高;(3)1.90。
(1)根据做平抛运动的条件判断;根据描绘轨迹需要判断;
(2)根据轨道调节水平方法判断;
(3)根据匀变速直线运动和匀速直线运动的规律计算。
本题关键掌握“研究平抛运动”的实验原理和注意事项、匀变速直线运动和匀速直线运动的规律。
14.【答案】x1:x2 BD;1.80;0.1;0.025
【解析】解:(1)根据位移—时间关系x=12at2,时间相等情况下,位移比等于加速度之比,即它们的加速度大小之比为x1:x2。
(2)①AC.补偿阻力时,不能在跨过定滑轮的细线上挂上槽码,需要靠小车自身重力沿斜面向下的分力作用平衡阻力,改变小车质量后,不需要再重新平衡摩擦力,故AC错误;
B.为了节约纸带同时获取更多的数据点,则应先接通电源再释放小车,故B正确;
D.为了使槽码的重力为小车所受的合外力,需要槽码总质量远小于小车的质量,故D正确。
故选BD。
②根据题意可知纸带上相邻计数点时间间隔T=5×150s=0.1s
根据逐差法可得加速度a=(6.82+8.62)−(3.22+5.03)4×0.12×10−2m/s2≈1.80m/s2
③由牛顿第二定律mg−μMg=Ma
可得a=mgM−μg
结合图像可得μg=1,mg=0−(−1)4
可得μ=0.1,m=0.025kg
故答案为:(1)x1:x2;(2)①BD;②1.80;③0.1,0.025。
(1)根据位移—时间关系计算;
(2)①根据平衡摩擦力分析判断;根据充分利用纸带判断;根据使槽码的重力为小车所受的合外力判断;
②根据逐差法计算小车运动的加速度;
③根据牛顿第二定律推导图像对应的函数表达式,结合图像计算。
本题关键掌握“探究加速度与力、质量关系”的实验原理和注意事项、利用图像处理问题的方法和根据逐差法计算小车加速度的方法。
15.【答案】(1)细绳对轮胎的拉力大小等于71N (2)选手对地面的压力大小等于432.6N
【解析】解:(1)对轮胎进行受力分析,如图。
根据受力平衡可得FN+Fsinθ=mg,Fcsθ=Ff
又Ff=μFN
代入题中数据,联立解得F=71N
(2)地面对选手的支持力大小为FN1,对选手,受力平衡可得FN1=Fsinθ+Mg
代入题中数据,解得FN=432.6N
根据牛顿第三定律,选手对地面的压力为432.6N。
答:(1)细绳对轮胎的拉力大小等于71N;
(2)选手对地面的压力大小等于432.6N。
(1)以轮胎为研究对象,根据力的平衡求解拉力大小;
(2)对选手进行受力分析,根据平衡条件结合牛顿第三定律列式求解。
本题考查共点力平衡,解题关键掌握对研究对象的受力分析,结合平衡条件即可解得。
16.【答案】(1)足球运动的位移大小是4m (2)乙做匀加速直线运动的加速度至少是0.25m/s2
【解析】解:(1)根据位移—速度公式可得v12=2a1lAD
解得lAD=4m
(2)由几何关系lBD=lADcs60°+lAE
丙由C到D的时间t1,则t1=lCDv2
乙从B点静止开始匀加速运动加速度至少为a2,根据位移—时间关系lBD=12a2t12
联立解得a2=0.25 m/s2
答:(1)足球运动的位移大小是4m;
(2)乙做匀加速直线运动的加速度至少是0.25m/s2。
(1)根据位移—速度公式求出足球的位移;
(2)由几何关系求出乙到D点的距离,由位移—时间公式求出乙达到D的时间,然后与丙达到D点的时间比较即可。
本题主要考查了运动的多过程问题,理解运动学公式分析出物体的运动情况是解决此类问题的关键。
17.【答案】(1)运动员在空中飞行的时间等于3s (2)运动员到B处的速度大小等于15 7m/s (3)运动员在空中离坡面的最大距离等于45 38m
【解析】解:(1)竖直方向h=12gt2
由几何关系h=xABsin30°
联立得t=3s
(2)水平方向x=v0t
由几何关系x=xABcs30°
到达B点的竖直速度vy,则vy=gt
到达B点的速度vB= v02+vy2
解得vB=15 7 m/s
(3)以A点为原点,沿斜面和垂直于斜面建立直角坐标系,如图所示
从开始运动到离斜面最远点:y轴方向0−(v0sin30°)2=−2gdcs30°
解得最大距离d=45 38 m
答:(1)运动员在空中飞行的时间等于3s;
(2)运动员到B处的速度大小等于15 7 m/s;
(3)运动员在空中离坡面的最大距离等于45 38 m。
(1)运动员在空中做平抛运动,根据平抛运动的特点,可知运动员在竖直方向上做自由落体运动,根据自由落体的位移—时间公式可求运动员在空中飞行的时间;
(2)水平方向做匀速运动,结合几何关系求解水平初速度,根据速度—时间关系求解竖直方向速度,根据速度的合成求解B点速度;
(3)将速度和加速度沿斜面方向和垂直斜面方向分解,垂直斜面方向速度等于零时离坡面有最大距离,结合速度—位移关系求解。
本题主要考查了平抛运动的相关应用,熟悉运动学公式,结合几何关系即可完成分析。
18.【答案】(1)恒力F的大小10N (2)物块沿斜面向上滑行的最远距离5m (3)物块从B点运动到D点的时间(1− 105)s或(1+ 2)s
【解析】解:(1)物块在水平轨道上运动的加速度a1,根据速度—位移关系vB2=2a1sMB
根据牛顿第二定律F−μmg=ma1
解得F=10N
(2)物体沿斜面上滑的加速度大小a2,根据牛顿第二定律可得mgsinθ+μmgcsθ=ma2
所以物体沿斜面上滑最远距离为s,则s=vB22a2
解得s=5m
(3)从B点第一次到D点用时间t1满足sBD=vBt1−12a2t12
解得t1=(1− 105)s
从B点第一次到最远点的时间t2,则t2=vBa2
物块下滑过程,加速度大小为a3,根据牛顿第二定律可得mgsinθ−μmgcsθ=ma3
从最高点下滑至D点的时间t3,根据位移—时间关系s−sBD=12a3t32
则从B点第二次到D点的时间t,可得t=t2+t3=(1+ 2)s
答:(1)恒力F的大小10N;
(2)物块沿斜面向上滑行的最远距离5m;
(3)物块从B点运动到D点的时间(1− 105)s或(1+ 2)s。
(1)对于M到B的过程,物块在水平面上受恒力F和摩擦力,做匀加速直线运动,利用运动学公式和牛顿第二定律求解F;
(2)对于B到最高点的过程,物块沿斜面向上运动,受重力、支持力和摩擦力,做匀减速直线运动,先求加速度,再用运动学公式求最远距离;
(3)对于B到D的过程,需判断D点位置(在最高点之前还是之后),分上滑阶段和下滑阶段计算时间,或直接用匀变速直线运动公式求解。
本题的关键是分阶段分析物块的受力和运动:水平面上的匀加速运动,利用运动学公式和牛顿第二定律联立求解恒力;斜面上的匀减速运动,正确分析摩擦力方向(与相对运动方向相反),求出加速度后用运动学公式求最远距离;斜面上的往返运动,需判断目标点位置,分阶段或用匀变速直线运动公式(注意加速度方向)求解时间。
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