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2025-2026学年辽宁省辽阳市高一(上)期末物理试卷(含详细答案解析)
展开 这是一份2025-2026学年辽宁省辽阳市高一(上)期末物理试卷(含详细答案解析),共21页。试卷主要包含了选择题,非选择题等内容,欢迎下载使用。
1.(4分)苏﹣57战机在2024年11月12日珠海航展中表演了“落叶飘”动作,其运动轨迹如图所示。在轨迹上a、b、c和d点的速度方向标注正确的是( )
A.aB.bC.cD.d
2.(4分)不少教室的黑板由铁质材料制成,磁性黑板擦内部放置有磁铁。如图所示,磁性黑板擦吸附在竖直悬挂的铁质黑板上静止不动,下列说法正确的是( )
A.内置磁铁对黑板的磁力与黑板擦的重力是一对平衡力
B.黑板擦由于发生了形变而产生了对黑板的压力
C.黑板对黑板擦的弹力方向竖直向上
D.使用黑板擦时黑板擦不慎跌落,跌落过程中黑板擦的惯性增大
3.(4分)汽车的初速度为v1,经过一段时间后速度变为v2,该时间段内汽车的加速度为a,速度变化量为Δv。下列图像可能正确的是( )
A.
B.
C.
D.
4.(4分)北京时间2025年10月31日,搭载了神舟二十一号载人飞船的长征二号F遥二十一运载火箭点火发射升空。与神舟二十一号航天员乘组一起前往天宫空间站的还有两雌两雄四只小鼠,用于首次在轨实施国内啮齿类哺乳动物空间科学实验。随后四只小鼠随载人飞船返回地球。关于四只小鼠在随火箭发射升空和随返回舱回到地面的过程中,下列说法正确的是( )
A.随火箭加速上升过程中,小鼠处于超重状态
B.整个上升过程中,小鼠均处于失重状态
C.随返回舱在着陆场附近匀速下降过程中,小鼠处于超重状态
D.随返回舱在着陆场附近减速下降过程中,小鼠处于失重状态
5.(4分)中国新能源汽车发展迅速。某汽车厂家在新车上市前进行封闭路段的加速测试,如图所示,测试车(视为质点)在R点由静止开始运动,2s后到达S点,又经过2s到达T点,已知测试车到达S点时的速度大小为8m/s,在上述运动过程中测试车一直做匀加速直线运动,则ST段的距离为( )
A.16mB.24mC.28mD.32m
6.(4分)如图所示,小球甲和乙用轻弹簧B连接,并用轻绳L和轻弹簧A固定,处于静止状态,轻弹簧A水平,轻绳L与竖直方向的夹角为60°,甲和乙的质量均为m,弹簧A、B的劲度系数均为k,重力加速度大小为g,弹簧都在弹性限度内。下列说法正确的是( )
A.轻绳L的拉力大小为2mg
B.弹簧A的弹力大小为mg
C.弹簧B的形变量为
D.剪断轻绳L瞬间,小球乙的加速度大小为g
7.(4分)如图甲所示,足够长的水平传送带以恒定的速率转动,一小物块从传送带的右侧滑上传送带,固定在传送带右端的传感器记录了小物块速度的平方v2与路程s的关系如图乙所示,取重力加速度大小g=10m/s2,下列说法正确的是( )
A.物块向左做匀减速运动的时间为4s
B.物块在传送带上匀速运动的时间为1s
C.传送带的速度大小为10m/s
D.物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2
(多选)8.(6分)无人搬运车作为仓储物流自动化搬运装卸的重要工具,可提高仓储运输效率。现有一辆无人搬运车在水平路面上沿直线行驶,其速度v与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是( )
A.无人搬运车在0~1.5s内和10s~13s内的运动方向相反
B.无人搬运车在0~1.5s内的速度变化量小于1.5s~7s内的速度变化量
C.无人搬运车在第2s末的加速度小于第11s末的加速度
D.无人搬运车在1.5s~7s内的位移大于10s~13s内的位移
(多选)9.(6分)如图所示,有一辆满载西瓜的汽车在水平路面上向左做匀加速直线运动,其中一质量为m的西瓜A在Δt时间内速度的变化量为Δv,将其他西瓜对A的作用力记为F,重力加速度大小为g,下列说法正确的是( )
A.F的方向向左偏上
B.F的方向向右偏上
C.F的大小为m
D.F的大小为m
(多选)10.(6分)如图所示,一条河的两岸平齐,水流的速度平行于两岸且大小始终为3m/s,甲、乙两船从同一渡口A点先后渡河,甲船以最短航程渡河,从A点到达正对岸B点所用时间为100s,乙船以最短时间渡河,到达河对岸的C点,B、C两点间的距离为240m,甲、乙两船在静水中航行时的速度大小相等,下列说法正确的是( )
A.乙船的渡河时间为60s
B.两岸的距离为400m
C.若水流速度增大,则甲船总是可以通过调整船头方向以到达河对岸的B点
D.甲、乙两船在静水中航行时的速度大小为5m/s
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11.(8分)刘同学探究滑块做匀变速直线运动时速度与位移的关系,实验装置如图甲所示,气垫导轨上安装有光电门1和光电门2。
(1)实验时用刻度尺测得遮光条的宽度,示数如图乙所示,则遮光条的宽度d= mm。
(2)用细线一端连接滑块,另一端跨过定滑轮挂上槽码,启动气源,让气垫导轨正常工作。将滑块从气垫导轨上光电门1的右侧某一位置由静止释放,滑块向左做加速运动。与光电门相连的数字计时器记录了滑块通过光电门1时的时间为0.012s,则滑块经过光电门1时的速度大小v1= m/s。(结果保留两位有效数字)
(3)本实验用光电门测量滑块的速度,所应用的物理方法是 。
A.理想实验法
B.极限思维法
C.等效替代法
(4)若测得滑块通过光电门1时的速度大小为v1,通过光电门2时的速度大小为v2,滑块从光电门1到光电门2所用的时间为t,两光电门间的距离为L,则验证匀变速直线运动的速度与位移的关系式为t= 。(用题中给定的物理量符号表示)
12.(8分)“淬火”学习小组利用如图甲所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系,小车及车中砝码的总质量用M表示,槽码的质量用m表示,小车拖着纸带运动,其加速度可由打点计时器在纸带上打出的点计算得出,重力加速度大小为g。
(1)实验时,为了平衡摩擦力,在木板右侧下方放一垫块。纸带的左侧连接着小车,轻推小车后,得到电火花计时器打出的如图乙所示的部分纸带(打点顺序为从左至右),接下来的操作是适当 (填“增大”或“减小”)垫块的高度。
(2)挂上槽码,改变小车中砝码数量进行多次实验,从打出的纸带中选出了一条理想纸带如图丙所示,打点计时器所用的电源频率是50Hz,A、B、C、D、E是五个连续计数点,相邻计数点间还有4个点没有画出,则小车的加速度大小a= m/s2(结果保留两位有效数字)
(3)保持小车所受拉力不变,探究加速度与质量的关系,对多组实验数据进行分析时,学习小组的同学发现很难直观判断a与M的关系。为了能直观判断a与M的关系,我们以a为纵坐标,则横坐标应为 。
(4)在探究加速度与力的关系时,某同学根据实验数据作出的a﹣F图像如图丁所示,发现该图AB段明显偏离直线,可能的原因是 。
A.平衡摩擦力不足
B.平衡摩擦力过度
C.不满足槽码总质量远小于小车质量的条件
13.(10分)如图所示,质量M=2.5kg的物块放置在水平地面上,轻绳跨过固定在天花板上的光滑定滑轮将物块和质量m=1kg的小球连接。已知物块和定滑轮间的轻绳与水平方向的夹角α=30°,物块恰好不能发生滑动,小球静止且未接触地面,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小g=10m/s2。求:
(1)地面对物块的支持力大小FN;
(2)物块与地面间的动摩擦因数μ。
14.(12分)“打水漂”是很多人喜欢玩的一种游戏,如图所示,某人将一薄石片(视为质点)从某处以一定的水平初速度抛出,石片与水面第一次接触瞬间的速度方向与水平方向的夹角为θ。已知石片被抛出时到水面的高度h=0.45m,tanθ,取重力加速度大小g=10m/s2,忽略空气阻力,求:
(1)石片从被抛出到第一次接触水面所用的时间t;
(2)石片从被抛出到第一次接触水面的过程中的水平射程x。
15.(16分)如图所示,质量M=2kg的木板A静置于粗糙水平地面上,质量m=1kg的小铁块B(视为质点)静置于木板左端,现对木板A施加大小为18N、方向水平向右的恒定拉力F,B相对于A恰好未发生相对滑动。在拉力F作用了t=2.5s时撤去拉力F,最终B恰好没有从A上滑下。木板A和地面间的动摩擦因数μ1=0.4,取重力加速度大小g=10m/s2,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求:
(1)撤去拉力F时,木板A的速度大小v;
(2)小铁块B和木板A间的动摩擦因数μ2;
(3)木板A的长度L。
2025-2026学年辽宁省辽阳市高一(上)期末物理试卷
参考答案与试题解析
一.选择题(共7小题)
二.多选题(共3小题)
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1.(4分)苏﹣57战机在2024年11月12日珠海航展中表演了“落叶飘”动作,其运动轨迹如图所示。在轨迹上a、b、c和d点的速度方向标注正确的是( )
A.aB.bC.cD.d
【分析】根据曲线运动的物体的速度方向分析即可。
【解答】解:做曲线运动的物体在某点的速度方向沿该点的切线方向,故C正确,ABD错误。
故选:C。
【点评】本题考查了曲线运动的瞬时速度方向的确定,容易题。
2.(4分)不少教室的黑板由铁质材料制成,磁性黑板擦内部放置有磁铁。如图所示,磁性黑板擦吸附在竖直悬挂的铁质黑板上静止不动,下列说法正确的是( )
A.内置磁铁对黑板的磁力与黑板擦的重力是一对平衡力
B.黑板擦由于发生了形变而产生了对黑板的压力
C.黑板对黑板擦的弹力方向竖直向上
D.使用黑板擦时黑板擦不慎跌落,跌落过程中黑板擦的惯性增大
【分析】内置磁铁对黑板的磁力方向沿水平方向,黑板擦的重力方向竖直向下;弹力是因为施力物体发生形变产生的;弹力的方向总是垂直于接触面指向受力物体;惯性的大小仅与质量有关。
【解答】解:A、内置磁铁对黑板的磁力方向沿水平方向,黑板擦的重力方向竖直向下,所以这两个力不是一对平衡力,故A错误;
B、弹力是因为施力物体发生形变产生的,所以黑板擦由于发生了形变而产生了对黑板的压力,故B正确;
C、弹力的方向总是垂直于接触面指向受力物体,所以黑板对黑板擦的弹力方向垂直于黑板擦指向黑板擦,是水平方向的,故C错误;
D、惯性的大小仅与质量有关,使用黑板擦时黑板擦不慎跌落,跌落过程中黑板擦的惯性不变,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了对弹力产生的原因以及弹力方向的认识,知道惯性大小仅与质量有关。
3.(4分)汽车的初速度为v1,经过一段时间后速度变为v2,该时间段内汽车的加速度为a,速度变化量为Δv。下列图像可能正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【分析】根据加速度的矢量性,加速度方向与速度变化量Δv的方向始终相同,结合速度变化量的矢量运算(末速度减初速度),分析各选项中a与Δv的方向是否一致。
【解答】解:速度变化量方向和加速度方向始终相同,故A正确,BCD错误。
故选:A。
【点评】这道题考查加速度的矢量本质,核心是理解加速度与速度变化量的方向关系,需注意矢量运算的方向一致性,避免混淆速度变化的方向。
4.(4分)北京时间2025年10月31日,搭载了神舟二十一号载人飞船的长征二号F遥二十一运载火箭点火发射升空。与神舟二十一号航天员乘组一起前往天宫空间站的还有两雌两雄四只小鼠,用于首次在轨实施国内啮齿类哺乳动物空间科学实验。随后四只小鼠随载人飞船返回地球。关于四只小鼠在随火箭发射升空和随返回舱回到地面的过程中,下列说法正确的是( )
A.随火箭加速上升过程中,小鼠处于超重状态
B.整个上升过程中,小鼠均处于失重状态
C.随返回舱在着陆场附近匀速下降过程中,小鼠处于超重状态
D.随返回舱在着陆场附近减速下降过程中,小鼠处于失重状态
【分析】加速度方向向上,物体处于超重状态;加速度方向向下,物体处于失重状态;加速度为零,小鼠处于平衡状态,既不超重也不失重。
【解答】解:AB.随火箭加速上升过程中,加速度方向向上,小鼠处于超重状态,故A正确,B错误;
C.随返回舱匀速下降过程中,加速度为零,小鼠处于平衡状态,既不超重也不失重,故C错误;
D.随返回舱减速下降过程中,加速度方向向上,小鼠处于超重状态,故D错误。
故选:A。
【点评】考查超重和失重的特点,加速度方向向上,物体处于超重状态;加速度方向向下,物体处于失重状态。
5.(4分)中国新能源汽车发展迅速。某汽车厂家在新车上市前进行封闭路段的加速测试,如图所示,测试车(视为质点)在R点由静止开始运动,2s后到达S点,又经过2s到达T点,已知测试车到达S点时的速度大小为8m/s,在上述运动过程中测试车一直做匀加速直线运动,则ST段的距离为( )
A.16mB.24mC.28mD.32m
【分析】根据速度—时间公式求出汽车的加速度,然后根据位移—时间公式求出ST之间的距离。
【解答】解:测试车从静止开始运动,到达S点时的速度大小为8m/s,根据v=at
则加速度a
ST之间的距离24m
故B正确,ACD错误。
故选:B。
【点评】匀变速运动是一种特殊的变速运动,匀变速运动的加速度是个核心物理量,要重点求出来,结合另外的三个基本公式和推论解决问题。
6.(4分)如图所示,小球甲和乙用轻弹簧B连接,并用轻绳L和轻弹簧A固定,处于静止状态,轻弹簧A水平,轻绳L与竖直方向的夹角为60°,甲和乙的质量均为m,弹簧A、B的劲度系数均为k,重力加速度大小为g,弹簧都在弹性限度内。下列说法正确的是( )
A.轻绳L的拉力大小为2mg
B.弹簧A的弹力大小为mg
C.弹簧B的形变量为
D.剪断轻绳L瞬间,小球乙的加速度大小为g
【分析】对甲、乙整体受力分析,由平衡条件分别列式,即可分析求解;若剪断L该瞬间,对乙,弹簧的弹力不变,对甲,由牛顿第二定律列式,即可分析求解。
【解答】解:AB、对甲、乙小球组成的整体受力分析如图所示:
在水平方向,由平衡条件可得:T1cs60°=2mg,解得L的弹力大小为:T14mg
在竖直方向,由平衡条件可得:T1sin60°=T2,解得A的弹力大小为:T2=2mg,故AB错误;
C、对小球乙分析,根据平衡条件可得:kx=mg,解得弹簧B的形变量为,故C正确;
D、剪断L瞬间,弹簧B的弹力不变,则小球乙受的合外力仍为零,加速度为零,所以小球乙的加速度大小为0,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了共点力平衡以及瞬时加速度问题,解答本题时需注意:选准研究对象、做好受力分析、根据共点力的平衡条件以及牛顿第二定律求解。
7.(4分)如图甲所示,足够长的水平传送带以恒定的速率转动,一小物块从传送带的右侧滑上传送带,固定在传送带右端的传感器记录了小物块速度的平方v2与路程s的关系如图乙所示,取重力加速度大小g=10m/s2,下列说法正确的是( )
A.物块向左做匀减速运动的时间为4s
B.物块在传送带上匀速运动的时间为1s
C.传送带的速度大小为10m/s
D.物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2
【分析】根据图像可知初速度大小,根据2axm求解加速度大小,根据运动学公式求解物块向左做匀减速运动的时间;根据图像可知传送带的速度大小,结合运动学公式求解物块在传送带上匀速运动的时间;根据牛顿第二定律求解动摩擦因数。
【解答】解:A、根据图像可知初速度大小为:v0m/s=10m/s,根据2axm可知:加速度大小为:am/s2=2m/s2,物块向左做匀减速运动的时间为:t1s=5s,故A正确;
BC、根据图像可知传送带的速度大小为:v,物块在传送带上匀速运动的时间为:t2ss,故BC错误;
D、根据牛顿第二定律可得:μmg=ma,解得物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了传送带问题,分析清楚物体的运动过程是解题的前提与关键,传送带模型是重要的模型,一定要掌握传送带问题的处理方法。
(多选)8.(6分)无人搬运车作为仓储物流自动化搬运装卸的重要工具,可提高仓储运输效率。现有一辆无人搬运车在水平路面上沿直线行驶,其速度v与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是( )
A.无人搬运车在0~1.5s内和10s~13s内的运动方向相反
B.无人搬运车在0~1.5s内的速度变化量小于1.5s~7s内的速度变化量
C.无人搬运车在第2s末的加速度小于第11s末的加速度
D.无人搬运车在1.5s~7s内的位移大于10s~13s内的位移
【分析】v﹣t图像的物理意义:速度的正负表示运动方向,斜率表示加速度,图像与时间轴围成的面积表示位移。
速度变化量:Δv=v末﹣v初,可通过初末速度直接计算。
加速度大小比较:v﹣t图像的斜率绝对值越大,加速度越大。
位移大小比较:v﹣t图像与时间轴围成的面积越大,位移越大。
【解答】解:A.v﹣t图像中速度始终为正,说明运动方向不变,故A错误;
B.0~1.5s内速度变化量:Δv1=3m/s﹣0=3m/s,1.5s~7s内速度变化量:Δv2=6m/s﹣3m/s=3m/s,两者相等,故B错误;
C.第2s末:图像处于曲线阶段,斜率较小,加速度,第11s末:图像处于10s~13s的直线阶段,加速度大小,因此第2s末的加速度小于第11s末的加速度,故C正确;
~7s(时间5.5s):图像与时间轴围成的面积是一个上凸曲线加矩形,面积明显大于0.5×6×5.5m=16.5m,10s~13s(时间3s):图像与时间轴围成的面积是三角形,面积为,因此1.5s~7s内的位移大于10s~13s内的位移,故D正确。
故选:CD。
【点评】运动方向判断:看速度正负,v>0表示正方向,v<0表示负方向。
速度变化量计算:末速度减初速度,注意正负号。
加速度判断:v﹣t图像的斜率,斜率绝对值越大,加速度越大。
位移计算与比较:图像与时间轴围成的面积,可通过几何图形面积公式估算或比较。
(多选)9.(6分)如图所示,有一辆满载西瓜的汽车在水平路面上向左做匀加速直线运动,其中一质量为m的西瓜A在Δt时间内速度的变化量为Δv,将其他西瓜对A的作用力记为F,重力加速度大小为g,下列说法正确的是( )
A.F的方向向左偏上
B.F的方向向右偏上
C.F的大小为m
D.F的大小为m
【分析】西瓜A受重力mg、其它西瓜对A的作用力的合力F两个力的作用。根据车辆加速度大小,可求出西瓜A所受合力为ma、且水平向左,根据力的合成与分解知识,可以确定另一个分力的大小和方向(即其它西瓜对A的作用力的合力F)。
【解答】解:对西瓜A受力分析,受重力mg、其它西瓜对它的作用力的合力F,两力的合力为ma、且水平向左,如下图所示
西瓜的加速度a
其他西瓜对A的作用力大小Fm,方向向左偏上,故AC正确,BD错误。
故选:AC。
【点评】本题已知合力的大小和方向、一个分力(重力)的大小和方向,则根据力(矢量)的合成与分解,可以确定另一个分力的大小和方向。
(多选)10.(6分)如图所示,一条河的两岸平齐,水流的速度平行于两岸且大小始终为3m/s,甲、乙两船从同一渡口A点先后渡河,甲船以最短航程渡河,从A点到达正对岸B点所用时间为100s,乙船以最短时间渡河,到达河对岸的C点,B、C两点间的距离为240m,甲、乙两船在静水中航行时的速度大小相等,下列说法正确的是( )
A.乙船的渡河时间为60s
B.两岸的距离为400m
C.若水流速度增大,则甲船总是可以通过调整船头方向以到达河对岸的B点
D.甲、乙两船在静水中航行时的速度大小为5m/s
【分析】乙船以最短时间渡河,可知静水速的方向与河岸垂直,然后由B、C之间的距离与水速求出渡河的时间,再求出船速。
甲船以最短航程渡河,可知甲船合速度方向与河岸垂直;最后结合甲渡河的时间求出两岸之间的距离。
【解答】解:A、乙船以最短时间过河,则船头垂直河岸,沿水流方向,有xBC=v水t
解得ts=80s
故A错误;
BD、设两岸之间的距离为d,沿乙船头方向,有d=v乙t
甲船以最短航程过河,则船头的方向斜向河的上游,设船与河岸之间的夹角为θ,如图
垂直于河岸方向v合=v甲sinθ
沿河岸方向v甲csθ=v水
又:v合•t′=d;v甲=v乙
联立解得θ=53°,v甲=v乙=5m/s,d=400m,故BD正确;
C、水流速度增大到大于船的静水速,根据平行四边形定则可知,合速度的方向不可能与河岸垂直,则甲船不再可以通过调整船头方向以到达河对岸的B点,故C错误。
故选:BD。
【点评】解决本题的关键知道两船的合速度方向相同,乙船的静水速垂直于河岸,甲船的静水速垂直于合速度的方向。
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11.(8分)刘同学探究滑块做匀变速直线运动时速度与位移的关系,实验装置如图甲所示,气垫导轨上安装有光电门1和光电门2。
(1)实验时用刻度尺测得遮光条的宽度,示数如图乙所示,则遮光条的宽度d= 6.0 mm。
(2)用细线一端连接滑块,另一端跨过定滑轮挂上槽码,启动气源,让气垫导轨正常工作。将滑块从气垫导轨上光电门1的右侧某一位置由静止释放,滑块向左做加速运动。与光电门相连的数字计时器记录了滑块通过光电门1时的时间为0.012s,则滑块经过光电门1时的速度大小v1= 0.50 m/s。(结果保留两位有效数字)
(3)本实验用光电门测量滑块的速度,所应用的物理方法是 B 。
A.理想实验法
B.极限思维法
C.等效替代法
(4)若测得滑块通过光电门1时的速度大小为v1,通过光电门2时的速度大小为v2,滑块从光电门1到光电门2所用的时间为t,两光电门间的距离为L,则验证匀变速直线运动的速度与位移的关系式为t= 。(用题中给定的物理量符号表示)
【分析】(1)刻度尺的读数:注意毫米刻度尺的分度值及估读。
(2)实验数据处理:利用光电门测瞬时速度(极短时间内平均速度近似瞬时速度)。
(3)物理实验方法:极限思维法(用平均速度代替瞬时速度)。
(4)匀变速直线运动中,平均速度:。
【解答】解:(1)图乙中,刻度尺分度值为1mm,遮光条左端对齐1.40cm,右端对齐2.00cm。宽度d=2.00cm﹣1.40cm=0.60cm=6.0mm;
(2)滑块经过光电门1的速度极短时间内的平均速度近似为瞬时速度:;
(3)用极短时间内的平均速度近似瞬时速度,这是极限思维法,故B正确,AC错误;
故选:B。
(4)匀变速直线运动中,平均速度由Lt,代入数据解得:t。
故答案为:(1)6.0;(2)0.50;(3)B;(4)。
【点评】刻度尺读数:看清分度值,需估读到分度值的下一位,注意单位换算。
瞬时速度的测量:利用光电门,当遮光时间极短时,,这是极限思维的应用。
实验数据处理思路:先通过光电门得到两个瞬时速度,再结合位移或时间,验证匀变速直线运动的公式。
12.(8分)“淬火”学习小组利用如图甲所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系,小车及车中砝码的总质量用M表示,槽码的质量用m表示,小车拖着纸带运动,其加速度可由打点计时器在纸带上打出的点计算得出,重力加速度大小为g。
(1)实验时,为了平衡摩擦力,在木板右侧下方放一垫块。纸带的左侧连接着小车,轻推小车后,得到电火花计时器打出的如图乙所示的部分纸带(打点顺序为从左至右),接下来的操作是适当 减小 (填“增大”或“减小”)垫块的高度。
(2)挂上槽码,改变小车中砝码数量进行多次实验,从打出的纸带中选出了一条理想纸带如图丙所示,打点计时器所用的电源频率是50Hz,A、B、C、D、E是五个连续计数点,相邻计数点间还有4个点没有画出,则小车的加速度大小a= 1.0 m/s2(结果保留两位有效数字)
(3)保持小车所受拉力不变,探究加速度与质量的关系,对多组实验数据进行分析时,学习小组的同学发现很难直观判断a与M的关系。为了能直观判断a与M的关系,我们以a为纵坐标,则横坐标应为 。
(4)在探究加速度与力的关系时,某同学根据实验数据作出的a﹣F图像如图丁所示,发现该图AB段明显偏离直线,可能的原因是 C 。
A.平衡摩擦力不足
B.平衡摩擦力过度
C.不满足槽码总质量远小于小车质量的条件
【分析】(1)根据点迹间的距离分析;
(2)根据逐差公式计算;
(3)根据小车的加速度和小车的质量成反比分析;
(4)实验需要满足槽码总质量远小于小车质量的条件。
【解答】解:(1)由图乙纸带点迹间的距离可以看出,小车在做加速运动,所以需要减小垫块的高度。
(2)两个相邻计数点之间的时间间隔为T
小车的加速度为a1.0m/s2
(3)因为小车的加速度和小车的质量成反比,所以应该作出a图线,如果该图像是一条倾斜的直线,则可说明加速度与小车的质量成反比。
(4)该图AB段明显偏离直线,即加速度与小车所受合力不成正比了,可能原因是不满足槽码总质量远小于小车质量的条件,故C正确,AB错误。
故选:C。
故答案为:(1)减小;(2)1.0;(3);(4)C。
【点评】掌握逐差公式的应用,知道该实验需要满足的实验条件等是解题的基础。
13.(10分)如图所示,质量M=2.5kg的物块放置在水平地面上,轻绳跨过固定在天花板上的光滑定滑轮将物块和质量m=1kg的小球连接。已知物块和定滑轮间的轻绳与水平方向的夹角α=30°,物块恰好不能发生滑动,小球静止且未接触地面,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小g=10m/s2。求:
(1)地面对物块的支持力大小FN;
(2)物块与地面间的动摩擦因数μ。
【分析】(1)对小球进行受力分析,根据平衡条件求解轻绳上的拉力;对物块进行受力,竖直方向根据平衡条件进行解答;
(2)对物块进行受力分析,水平方向根据平衡条件进行解答。
【解答】解:(1)对小球进行受力分析,根据平衡条件可知,轻绳上的拉力:F=mg=1×10N=10N
对物块进行受力分析,如图所示:
竖直方向根据平衡条件有:FN+Fsinα=Mg
解得:FN=20N;
(2)对物块进行受力分析,水平方向根据平衡条件有:f=Fcsα
又因为:f=μFN
解得:μ。
答:(1)地面对物块的支持力大小为20N;
(2)物块与地面间的动摩擦因数为。
【点评】本题主要是考查了共点力的平衡问题,解答此类问题的一般步骤是:确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解,然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。
14.(12分)“打水漂”是很多人喜欢玩的一种游戏,如图所示,某人将一薄石片(视为质点)从某处以一定的水平初速度抛出,石片与水面第一次接触瞬间的速度方向与水平方向的夹角为θ。已知石片被抛出时到水面的高度h=0.45m,tanθ,取重力加速度大小g=10m/s2,忽略空气阻力,求:
(1)石片从被抛出到第一次接触水面所用的时间t;
(2)石片从被抛出到第一次接触水面的过程中的水平射程x。
【分析】(1)石片在竖直方向做自由落体运动,已知抛出点到水面的高度,依据自由落体运动的位移公式,可直接求解从抛出到第一次接触水面的时间;
(2)石片在水平方向做匀速直线运动,先通过速度偏转角的正切值,结合竖直分速度求出水平初速度,再结合运动时间计算水平射程。
【解答】解:(1)石片被抛出后做平抛运动,其竖直方向的分运动为自由落体运动,根据运动规律有
代入数据得t=0.3s。
(2)设石片被抛出时的初速度为v0,将石片与水面第一次接触瞬间的速度沿水平方向和竖直方向分解,根据几何关系有
根据运动规律有vy=gt
石片的水平射程x=v0t
代入数据得x=2.7m
答:(1)石片从被抛出到第一次接触水面所用的时间t是0.3s;
(2)石片从被抛出到第一次接触水面的过程中的水平射程x时2.7m。
【点评】本题以打水漂为背景,考查平抛运动的分解规律,核心是利用水平方向匀速、竖直方向自由落体的分运动独立性与等时性解题。
15.(16分)如图所示,质量M=2kg的木板A静置于粗糙水平地面上,质量m=1kg的小铁块B(视为质点)静置于木板左端,现对木板A施加大小为18N、方向水平向右的恒定拉力F,B相对于A恰好未发生相对滑动。在拉力F作用了t=2.5s时撤去拉力F,最终B恰好没有从A上滑下。木板A和地面间的动摩擦因数μ1=0.4,取重力加速度大小g=10m/s2,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求:
(1)撤去拉力F时,木板A的速度大小v;
(2)小铁块B和木板A间的动摩擦因数μ2;
(3)木板A的长度L。
【分析】(1)木板A和小铁块B在拉力F作用下相对静止一起加速,可将两者视为整体。分析整体在水平方向的受力,拉力F与地面对整体的滑动摩擦力构成合外力,应用牛顿第二定律求出整体加速度。再根据匀加速直线运动规律,由已知作用时间t与加速度确定撤去拉力F时的末速度v。
(2)小铁块B在拉力作用阶段随木板一起加速,其水平合力由木板对它的静摩擦力提供,且该静摩擦力达到最大值。分析小铁块B的受力,其水平方向仅受木板施加的静摩擦力,该力等于最大静摩擦力,应用牛顿第二定律,结合已求得的整体加速度,可求出小铁块B与木板A间的动摩擦因数μ2。
(3)撤去拉力F后,木板A和小铁块B开始相对滑动。分别对两者进行受力分析,木板A受地面摩擦力及小铁块B对它的滑动摩擦力,小铁块B仅受木板A对它的滑动摩擦力,分别应用牛顿第二定律求出各自的加速度。两者均做匀减速直线运动直至共速,此时小铁块B恰好到达木板A右端。利用运动学规律分别求出两者从撤去拉力到共速的位移,两者位移之差即为木板A的长度L。
【解答】解:(1)对木板A与小铁块B构成的整体进行分析,设其在拉力F作用下的加速度为a,依据牛顿第二定律可得F﹣μ1(M+m)g=(M+m)a,根据运动学规律有v=at,解得:v=5m/s。
(2)对小铁块B进行受力分析,依据牛顿第二定律有μ2mg=ma,解得:μ2=0.2。
(3)撤去拉力F后,设木板A的加速度大小为a1,小铁块B的加速度大小为a2。对小铁块B分析,根据牛顿第二定律有μ2mg=ma2;对木板A分析,根据牛顿第二定律有μ1(M+m)g﹣μ2mg=Ma1。
撤去拉力F后,设木板A的位移大小为x1,小铁块B的位移大小为x2,依据运动学公式有v2=2a1x1,v2=2a2x2。木板A的长度L=x2﹣x1,解得:L=3.75m。
答:(1)撤去拉力F时,木板A的速度大小为5m/s。
(2)小铁块B和木板A间的动摩擦因数μ2为0.2。
(3)木板A的长度L为3.75m。
【点评】本题综合考查牛顿运动定律和运动学规律在板块模型中的应用,属于动力学中的典型问题。题目通过设置拉力作用与撤去两个阶段,并给出临界条件,全面检验了学生对多物体、多过程问题的分析能力。第一问考查整体法与隔离法的基本应用,计算量适中;第二问需要根据“恰好未发生相对滑动”这一临界条件,准确分析铁块的受力,从而求解动摩擦因数μ2,这是本题的关键点;第三问过程较为复杂,涉及撤力后两物体均做匀减速运动,并需根据位移关系求解木板长度,对学生的逻辑推理和公式应用能力提出了较高要求。整体而言,本题计算量中等偏上,过程分析环环相扣,能有效锻炼学生的物理建模和综合分析能力。
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1
2
3
4
5
6
7
答案
C
B
A
A
B
C
D
题号
8
9
10
答案
CD
AC
BD
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