河南省郑州十一中高三物理上学期10月月考试卷（含解析）.doc

2015-2016学年河南省郑州十一中高三（上）月考物理试卷（10月份）一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分每小题所给选项中有的小题只有一项是正确的，有的小题有多个选项是正确的，请将正确选项全部选出来选不全的得2分，有多选或错选的得0分）1如图所示，轻绳的一端固定在o点，另一端系一质量为m的小球（可视为质点）当小球在竖直平面内沿逆时针方向做圆周运动时，通过传感器测得轻绳拉力t、轻绳与竖直线op的夹角满足关系式t=a+bcos，式中a、b为常数若不计空气阻力，则当地的重力加速度为( )abcd2某兴趣小组对一辆自制遥控车的性能进行研究他们让这辆小车在水平的轨道上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过处理转化为vt图象，如图所示（除210s时间段内的图象为曲线外，其余时间段图象均为直线）已知小车运动的过程中，214s时间段内小车的功率保持不变，在14s末通过遥控关闭小车的发动机，使小车自由滑行小车的质量为2kg，若在整个过程中小车所受到的阻力大小不变则( )a02s内小车牵引力大小为3nb小车所受到的阻力大小为1.5nc小车在加速运动过程中位移的大小为42md小车匀速行驶阶段的功率为9w3如图所示，一轻质弹簧的下端，固定在水平面上，上端叠放着两个质量均为m的物体a、b（物体b与弹簧栓接），弹簧的劲度系数为k，初始时物体处于静止状态现用竖直向上的拉力f作用在物体a上，使物体a开始向上做加速度为a的匀加速运动，测得两个物体的vt图象如图乙所示（重力加速度为g），则( )a施加外力的瞬间，a、b间的弹力大小为m（ga）ba、b在t1时刻分离，此时弹簧弹力大小恰好为零c弹簧恢复到原长时，物体b的速度达到最大值db与弹簧组成的系统的机械能先逐渐增加，后保持不变4美国宇航局的“信使”号水星探测器按计划将在2015年3月份陨落在水星表面工程师找到了一种聪明的办法，能够使其寿命再延长一个月这个办法就是通过向后释放推进系统中的高压氦气来提升轨道如图所示，设释放氦气前，探测器在贴近水星表面的圆形轨道上做匀速圆周运动，释放氦气后探测器进入椭圆轨道上，忽略探测器在椭圆轨道上所受外界阻力则下列说法正确的是( )a探测器在轨道上a点运行速率小于在轨道上b点速率b探测器在轨道上某点的速率可能等于在轨道上速率c探测器在轨道上远离水星过程中，引力势能和动能都减少d探测器在轨道和轨道上a点加速度大小不同5如图所示，将一篮球从地面上方b点斜向上抛出，刚好垂直击中篮板上a点，不计空气阻力若抛射点b向篮板方向移动一小段距离，仍使抛出的篮球垂直击中a点，则可行的是( )a增大抛射速度v0，同时减小抛射角b减小抛射速度v0，同时减小抛射角c增大抛射角，同时减小抛出速度v0d增大抛射角，同时增大抛出速度v06如图示，一个小滑块由左边斜面上a1点由静止开始下滑，又在水平面上滑行，接着滑上右边的斜面，滑到d1速度减为零，假设全过程中轨道与滑块间的动摩擦因素不变，不计滑块在转弯处受到撞击的影响，测得a1、d1两点连线与水平方向的夹角为1，若将物体从a2静止释放，滑块到d2点速度减为零，a2d2连线与水平面夹角为2，则( )a21b21c2=1d无法确定7如图所示，在竖直平面内半径为r的四分之一圆弧轨道ab、水平轨道bc与斜面cd平滑连接在一起，斜面足够长在圆弧轨道上静止着n个半径为r（rr）的光滑刚性小球，小球恰好将圆弧轨道铺满，从最高点a到最低点b依次标记为1、2、3n现将圆弧轨道末端b处的阻挡物拿走，n个小球由静止开始沿轨道运动，不计摩擦与空气阻力，下列说法正确的是( )an个小球在运动过程中会散开b第n个小球在斜面上能达到的最大高度为rc第1个小球到达最低点的速度vd第1个小球到达最低点的速度v8如图甲所示，静置于光滑水平面上坐标原点处的小物块，在水平拉力f作用下，沿x轴方向运动，拉力f随物块所在位置坐标x的变化关系如图乙所示，图线为半圆则小物块运动到x0处时的动能为( )a0bfmx0cfmx0dx029如图所示，将质量为2m的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m的环，环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑的轻小定滑轮与直杆的距离为d，杆上的a点与定滑轮等高，杆上的b点在a点下方距离a为d处现将环从a处由静止释放，不计一切摩擦阻力，下列说法正确的是( )a环到达b处时，重物上升的高度b环到达b处时，环与重物的速度大小之比为c环从a到b，环减少的机械能大于重物增加的机械能d环能下降的最大高度为10石墨烯是目前世界上已知的强度最高的材料，它的发现使“太空电梯”缆线的制造成为可能，人类将有望通过“太空电梯”进入太空现假设在赤道平面内有垂直于地面延伸到太空的轻质电梯，电梯顶端可超过地球的同步卫星高度r（从地心算起）延长到太空深处这种所谓的太空电梯可用于低成本发射绕地人造卫星，如图所示现假设将甲、乙、丙三个物体分别通过电梯送到不同的高度，关于三个物体的说法正确的是( )a三个物体运行的周期相同b三个物体与电梯都没有作用力c甲物体受到电梯向上的作用力，丙物体受到电梯向下的作用力d若乙物体意外与电梯脱离，将落向地面11甲、乙两辆汽车在同一水平直道上运动，其运动的位移时间图象（xt图象）如图所示，则下列关于两车运动情况的说法中正确的是( )a甲车先做匀减速直线运动，后做匀速直线运动b乙车在110s内的平均速度大小为0.8m/sc在010s内，甲、乙两车相遇两次d若乙车做匀变速直线运动，则图线上p所对应的瞬时速度大小一定大于0.8m/s12如图所示为水平转台的俯视图，转台上放有质量相等的小物块a、b，a、b间用沿半径方向的细线相连，a、b与转台间的最大静摩擦力均为fm当转台以不同的角速度匀速转动时，a、b相对转台均未滑动设a、b与转台间的摩擦力分别为fa、fb，则下列描述这两个力与2的关系图象中正确的是( )abcd二、实验题（共12分）13某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候，测得弹力的大小f和弹簧长度l的关系如1图所示，则由图线可知：（1）弹簧的劲度系数为_（2）为了用弹簧测定两木块a和b间的动摩擦因数，两为同学分别设计了如图所示的甲、乙两种方案为了用某一弹簧测力计的示数表示a和b之间的滑动摩擦力的大小，你认为方案_更合理若a和b的重力分别为10.0n和20.0n当a被拉动时，弹簧测力计a的示数为6.0n，b的示数为11.0n，c的示数为4.0n，则a和b间的动摩擦因数为_14在“自由落体法验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器接在6v、50hz的交流电源上，自由下落的重物质量为1kg，一条理想的纸带数据如图所示，单位是cm，g取9.8m/s2，o、a之间有几个计数点没画出（1）打点计时器打下计数点b时，物体的速度vb为_（2）从起点o到打下计数点b的过程中重力势能的减少量是ep=_，动能的增加量ek=_（结果保留3位有效数字）（3）通过计算，数值上ep_ek（填“”、“”或“=”），这是因为_三、计算题（本题4小题，共40分）15宇宙中存在由质量相等的四颗星组成的四星系统，四星系统离其他恒星较远，通常可忽略其他星体对四星系统的引力作用已观测到稳定的四星系统存在两种基本的构成形式：一种是四颗星稳定地分布在边长为a的正方形的四个顶点上，均围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动，其运动周期为t1；另一种形式是有三颗星位于边长为a的等边三角形的三个项点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行，其运动周期为t2，而第四颗星刚好位于三角形的中心不动试求两种形式下，星体运动的周期之比16总质量为m的列车沿水平直线轨道匀速前进，其末节车厢质量为m中途脱节，司机发觉时，机车已行驶了l的距离于是立即关闭油门，除去牵引力，设阻力与质量成正比，机车的牵引力是恒定的，当列车的两部分都停止时，它们的距离是多少？17如图所示，皮带传动装置与水平面夹角为30，轮半径r= m，两轮轴心相距l=3.75m，a、b分别使传送带与两轮的切点，轮缘与传送带之间不打滑一个质量为0.1kg的小物块与传送带间的动摩擦因数为=g取10m/s2（1）当传送带沿逆时针方向以v1=3m/s的速度匀速运动时，将小物块无初速地放在a点后，它运动至b点需多长时间？（计算中可取16，20）（2）小物块相对于传送带运动时，会在传送带上留下痕迹当传送带沿逆时针方向匀速运动时，小物块无初速地放在a点，运动至b点飞出要想使小物块在传送带上留下的痕迹最长，传送带匀速运动的速度v2至少多大？18如图1所示，装置boo可绕竖直轴oo转动，可视为质点的小球a与两细线连接后分别系于b、c两点，装置静止时细线ab水平，细线ac与竖直方向的夹角=37（已知小球的质量m=1kg，细线ac长l=1m，b点距c点的水平和竖直距离相等（重力加速度g取10m/s2，sin37=，cos37=）（1）若装置匀速转动的角速度为1时，细线ab上的张力为零而细线ac与竖直方向夹角仍为37，求角速度1的大小；（2）若装置匀速转动的角速度2=rad/s，求细线ac与竖直方向的夹角；（3）装置可以以不同的角速度匀速转动，试通过计算在坐标图2中画出细线ac上张力t随角速度的平方2变化的关系图象2015-2016学年河南省郑州十一中高三（上）月考物理试卷（10月份）一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分每小题所给选项中有的小题只有一项是正确的，有的小题有多个选项是正确的，请将正确选项全部选出来选不全的得2分，有多选或错选的得0分）1如图所示，轻绳的一端固定在o点，另一端系一质量为m的小球（可视为质点）当小球在竖直平面内沿逆时针方向做圆周运动时，通过传感器测得轻绳拉力t、轻绳与竖直线op的夹角满足关系式t=a+bcos，式中a、b为常数若不计空气阻力，则当地的重力加速度为( )abcd【考点】向心力；牛顿第二定律 【专题】牛顿第二定律在圆周运动中的应用【分析】分别求出当=0和180时绳子的拉力，再根据向心力公式及动能定理列式即可求解【解答】解：当小球在最低点时，=0，此时绳子的拉力t1=a+b根据向心力公式有t1mg=m在最高点时，=180，此时绳子的拉力t2=ab根据向心力公式有根据机械能守恒定律得，联立以上各式解得g=故d正确，a、b、c错误故选d【点评】本题主要考查了向心力公式及动能定理的应用，要求同学们能找出向心力的来源，难度适中2某兴趣小组对一辆自制遥控车的性能进行研究他们让这辆小车在水平的轨道上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过处理转化为vt图象，如图所示（除210s时间段内的图象为曲线外，其余时间段图象均为直线）已知小车运动的过程中，214s时间段内小车的功率保持不变，在14s末通过遥控关闭小车的发动机，使小车自由滑行小车的质量为2kg，若在整个过程中小车所受到的阻力大小不变则( )a02s内小车牵引力大小为3nb小车所受到的阻力大小为1.5nc小车在加速运动过程中位移的大小为42md小车匀速行驶阶段的功率为9w【考点】匀变速直线运动的图像 【专题】运动学中的图像专题【分析】在14s末停止遥控而让小车自由滑行，小车水平方向只受阻力，故可以先求加速度，再求出合力，等于阻力；在02s内，由斜率求出加速度，再由牛顿第二定律求出牵引力前2秒的位移根据运动学公式求解，2s到10s为变加速过程，其位移可以由动能定理求解匀速阶段，牵引力等于阻力，速度已知，直接根据公式p=fv求解功率【解答】解：ab、在14s18s时间段加速度大小为：a3=m/s2=1.5m/s2小车受到阻力大小为：f=ma3=21.5n=3n02s内小车做匀加速直线运动，加速度为：a1=m/s2=1.5m/s2根据牛顿第二定律得：ff=ma1，解得：f=6n，故ab错误cd、在10s14s小车作匀速直线运动，牵引力f=fp=fv=36w=18w02s内位移内有：x1=23m=3m 2s10s内根据动能定理有：ptfx2=mv22mv12；解得：x2=39m 开始加速过程中小车的位移大小为：x=x1+x2=42m故c正确，d错误故选：c【点评】本题关键分析清楚小车各段的运动规律以及力的变化情况，结合牛顿第二定律和动能定理求解3如图所示，一轻质弹簧的下端，固定在水平面上，上端叠放着两个质量均为m的物体a、b（物体b与弹簧栓接），弹簧的劲度系数为k，初始时物体处于静止状态现用竖直向上的拉力f作用在物体a上，使物体a开始向上做加速度为a的匀加速运动，测得两个物体的vt图象如图乙所示（重力加速度为g），则( )a施加外力的瞬间，a、b间的弹力大小为m（ga）ba、b在t1时刻分离，此时弹簧弹力大小恰好为零c弹簧恢复到原长时，物体b的速度达到最大值db与弹簧组成的系统的机械能先逐渐增加，后保持不变【考点】机械能守恒定律 【专题】机械能守恒定律应用专题【分析】题中弹簧弹力根据胡克定律列式求解，先对物体ab整体受力分析，根据牛顿第二定律列方程；再对物体b受力分析，根据牛顿第二定律列方程；t1时刻是a与b分离的时刻，之间的弹力为零【解答】解：a、施加f前，物体ab整体平衡，根据平衡条件，有：2mg=kx；解得：x=2施加外力f的瞬间，对b物体，根据牛顿第二定律，有：f弹mgfab=ma其中：f弹=2mg解得：fab=m（ga），故a正确b、物体a、b在t1时刻分离，此时a、b具有共同的v与a；且fab=0；对b：f弹mg=ma解得：f弹=m（g+a），故b错误c、b受重力、弹力及压力的作用；当合力为零时，速度最大，而弹簧恢复到原长时，b受到的合力为重力，已经减速一段时间；速度不是最大值；故c错误；d、b与弹簧开始时受到了a的压力做负功，故开始时机械能减小；故d错误；故选：a【点评】本题关键是明确a与b分离的时刻，它们间的弹力为零这一临界条件；然后分别对ab整体和b物体受力分析，根据牛顿第二定律列方程及机械能守恒的条件进行分析4美国宇航局的“信使”号水星探测器按计划将在2015年3月份陨落在水星表面工程师找到了一种聪明的办法，能够使其寿命再延长一个月这个办法就是通过向后释放推进系统中的高压氦气来提升轨道如图所示，设释放氦气前，探测器在贴近水星表面的圆形轨道上做匀速圆周运动，释放氦气后探测器进入椭圆轨道上，忽略探测器在椭圆轨道上所受外界阻力则下列说法正确的是( )a探测器在轨道上a点运行速率小于在轨道上b点速率b探测器在轨道上某点的速率可能等于在轨道上速率c探测器在轨道上远离水星过程中，引力势能和动能都减少d探测器在轨道和轨道上a点加速度大小不同【考点】万有引力定律及其应用 【专题】万有引力定律的应用专题【分析】根据开普勒第二定律知ab速度大小探测器机械能是否变化要看是否有外力对探测器做功，当万有引力刚好提供探测器所需向心力时 探测器正好可以做匀速圆周运动，若是供大于需，则探测器做逐渐靠近圆心的运动，若是供小于需，则探测器做逐渐远离圆心的运动【解答】解：a、根据开普勒第二定律知探测器与水星的连线在相等时间内扫过的面积相同，则知a点速度大于b点速度，故a错误；b、在椭圆轨道远地点a实施变轨成圆轨道是做逐渐远离圆心的运动，要实现这个运动必须万有引力小于飞船所需向心力，所以应给飞船加速，故在轨道上速度大于a点在速度，在远地点速度最小为，故探测器在轨道上某点的速率在这两数值之间，故可能等于在轨道上的速率，故b正确；c、探测器在轨道上远离水星过程中，引力势能增加，动能较小，故c错误d、探测器在轨道和轨道上a点所受的万有引力相同，根据f=ma知加速度相同，故d错误故选：b【点评】卫星变轨问题，要抓住确定轨道上运行机械能守恒，在不同轨道上的卫星其机械能不同，轨道越大机械能越大5如图所示，将一篮球从地面上方b点斜向上抛出，刚好垂直击中篮板上a点，不计空气阻力若抛射点b向篮板方向移动一小段距离，仍使抛出的篮球垂直击中a点，则可行的是( )a增大抛射速度v0，同时减小抛射角b减小抛射速度v0，同时减小抛射角c增大抛射角，同时减小抛出速度v0d增大抛射角，同时增大抛出速度v0【考点】抛体运动 【分析】解决本题巧用平抛运动知识，由于题目中紧抓住篮球垂直打到篮板，故可以看成平抛运动，则有水平速度越大，落地速度越大，与水平面的夹角越小【解答】解：可以将篮球的运动，等效成篮球做平抛运动，当水平速度越大时，抛出后落地速度越大，与水平面的夹角则越小若水平速度减小，则落地速度变小，但与水平面的夹角变大因此只有增大抛射角，同时减小抛出速度，才能仍垂直打到篮板上，所以只有c正确，abd均错误；故选：c【点评】本题采用了逆向思维，降低了解决问题的难度若仍沿题意角度思考，解题很烦同时容易出错6如图示，一个小滑块由左边斜面上a1点由静止开始下滑，又在水平面上滑行，接着滑上右边的斜面，滑到d1速度减为零，假设全过程中轨道与滑块间的动摩擦因素不变，不计滑块在转弯处受到撞击的影响，测得a1、d1两点连线与水平方向的夹角为1，若将物体从a2静止释放，滑块到d2点速度减为零，a2d2连线与水平面夹角为2，则( )a21b21c2=1d无法确定【考点】牛顿第二定律；匀变速直线运动的位移与时间的关系 【专题】牛顿运动定律综合专题【分析】在滑块下滑的过程中，根据动能定理列式求出的表达式即可求解【解答】解：设滑块与轨道的动摩擦因数为，在滑块下滑的过程中，根据动能定理得：mgcoslabmglbcmgcoslcd=mghaf解得：（coslab+lbc+coslcd）=haf则所以tan1=，是个定值，则有2=1，故选：c【点评】本题主要考查了动能定理的直接应用，注意几何关系在解题时的应用，难度适中7如图所示，在竖直平面内半径为r的四分之一圆弧轨道ab、水平轨道bc与斜面cd平滑连接在一起，斜面足够长在圆弧轨道上静止着n个半径为r（rr）的光滑刚性小球，小球恰好将圆弧轨道铺满，从最高点a到最低点b依次标记为1、2、3n现将圆弧轨道末端b处的阻挡物拿走，n个小球由静止开始沿轨道运动，不计摩擦与空气阻力，下列说法正确的是( )an个小球在运动过程中会散开b第n个小球在斜面上能达到的最大高度为rc第1个小球到达最低点的速度vd第1个小球到达最低点的速度v【考点】机械能守恒定律 【专题】机械能守恒定律应用专题【分析】n个小球在bc和cd上运动过程中，相邻两个小球始终相互挤压，把n个小球看成整体，则小球运动过程中只有重力做功，机械能守恒，弧ab的长度等于小球全部到斜面上的长度，而在圆弧上的重心位置比在斜面上的重心位置可能高也可能低，所以第n个小球在斜面上能达到的最大高度可能比r小，也可能比r大，小球整体的重心运动到最低点的过程中，根据机械能守恒定律即可求解第一个小球到达最低点的速度【解答】解：a、在下滑的过程中，水平面上的小球要做匀速运动，而曲面上的小球要做加速运动，则后面的小球对前面的小球要向前压力的作用，所以小球之间始终相互挤压，冲上斜面后后面的小球把前面的小球往上压，所以小球之间始终相互挤压，故n个小球在运动过程中始终不会散开，故a错误；b、把n个小球看成整体，则小球运动过程中只有重力做功，机械能守恒，n个小球放在弧ab上时的重心比放在斜面上的重心位置低，由机械能守恒定律可知，第n个小球在斜面上达到的最大高度比r小，故b错误；c、n个小球整体在ab段时，重心低于，小球整体运动到最低点的过程中，根据机械能守恒定律得：mv2mg，所以第1个小球到达最低点的速度v，故c错误，d正确故选：d【点评】本题主要考查了机械能守恒定律的应用，要求同学们能正确分析小球得受力情况，能把n个小球看成一个整体处理，难度适中8如图甲所示，静置于光滑水平面上坐标原点处的小物块，在水平拉力f作用下，沿x轴方向运动，拉力f随物块所在位置坐标x的变化关系如图乙所示，图线为半圆则小物块运动到x0处时的动能为( )a0bfmx0cfmx0dx02【考点】动能定理的应用 【专题】动能定理的应用专题【分析】根据fx图象的“面积”求出拉力f做的功，再根据动能定理求解小物块运动到x0处时的动能【解答】解：fx图象的“面积”等于拉力做功的大小，则得到拉力做功w=（）2=，由图看出，fm=，得到，w=根据动能定理得：小物块运动到x0处时的动能为故选c【点评】本题关键抓住fx图象的“面积”等于拉力做功的大小去理解和分析9如图所示，将质量为2m的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m的环，环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑的轻小定滑轮与直杆的距离为d，杆上的a点与定滑轮等高，杆上的b点在a点下方距离a为d处现将环从a处由静止释放，不计一切摩擦阻力，下列说法正确的是( )a环到达b处时，重物上升的高度b环到达b处时，环与重物的速度大小之比为c环从a到b，环减少的机械能大于重物增加的机械能d环能下降的最大高度为【考点】机械能守恒定律 【专题】机械能守恒定律应用专题【分析】环刚开始释放时，重物由静止开始加速根据数学几何关系求出环到达b处时，重物上升的高度对b的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分解，在沿绳子方向上的分速度等于重物的速度，从而求出环在b处速度与重物的速度之比环和重物组成的系统，机械能守恒【解答】解：a、根据几何关系有，环从a下滑至b点时，重物上升的高度h=，故a错误；b、对b的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分解，在沿绳子方向上的分速度等于重物的速度，有：vcos45=v重物，所以，故b错误；c、环下滑过程中无摩擦力做系统做功，故系统机械能守恒，即满足环减小的机械能等于重物增加的机械能，故c错误；d、环下滑到最大高度为h时环和重物的速度均为0，此时重物上升的最大高度为，根据机械能守恒有mgh=2mg（）解得：h=，故d正确故选d【点评】解决本题的关键知道系统机械能守恒，知道环沿绳子方向的分速度的等于重物的速度10石墨烯是目前世界上已知的强度最高的材料，它的发现使“太空电梯”缆线的制造成为可能，人类将有望通过“太空电梯”进入太空现假设在赤道平面内有垂直于地面延伸到太空的轻质电梯，电梯顶端可超过地球的同步卫星高度r（从地心算起）延长到太空深处这种所谓的太空电梯可用于低成本发射绕地人造卫星，如图所示现假设将甲、乙、丙三个物体分别通过电梯送到不同的高度，关于三个物体的说法正确的是( )a三个物体运行的周期相同b三个物体与电梯都没有作用力c甲物体受到电梯向上的作用力，丙物体受到电梯向下的作用力d若乙物体意外与电梯脱离，将落向地面【考点】万有引力定律及其应用；线速度、角速度和周期、转速 【专题】万有引力定律的应用专题【分析】由于太空电梯是从地面连接到地球同步飞船上，而地球是在不停的转动的，它们要保持相对的静止必须有相同的角速度，再根据各点随地球一起做匀速圆周运动可以判断各点的情况【解答】解：a、甲、乙、丙三个物体它们要保持相对的静止必须有相同的角速度，因为三个运动周期都等于地球的自转周期，故a正确；b、因为乙所受的万有引力刚好等于其做圆周运动的向心力，而甲物体所受的万有引力大于其做圆周运动的向心力，丙物体所受的万有引力小于其做圆周运动的向心力，所以乙物体与电梯都没有作用力，甲物体受到电梯向上的力，丙物体受到电梯向下的作用力，故b错误，c正确；d、若乙物体意外与电梯脱离，其将绕地球做匀速圆周运动，故d错误；故选：ac【点评】由于太空电梯直接从地面连到了地球同步飞船上，它们的角速度是相同的，这是本题的隐含的条件，抓住这个条件即可解答本题11甲、乙两辆汽车在同一水平直道上运动，其运动的位移时间图象（xt图象）如图所示，则下列关于两车运动情况的说法中正确的是( )a甲车先做匀减速直线运动，后做匀速直线运动b乙车在110s内的平均速度大小为0.8m/sc在010s内，甲、乙两车相遇两次d若乙车做匀变速直线运动，则图线上p所对应的瞬时速度大小一定大于0.8m/s【考点】匀变速直线运动的图像 【专题】运动学中的图像专题【分析】xt图象对应纵坐标的值为位移，其斜率大小表示速度，物体通过的位移等于纵坐标的变化量，平均速度等于位移除以时间，据此分析即可【解答】解：a、xt图象的斜率表示速度，根据图象可知，甲先做匀速运动，后静止，故a错误；b、乙车在110s内的位移x=08=8m，则平均速度，所以乙车在110s内的平均速度大小为0.8m/s，故b正确；c、图象的交点表示相遇，根据图象可知，两物体相遇两次，故c正确；d、若乙做匀变速直线运动，则乙做匀加速直线运动，中间时刻的速度等于平均速度，所以5s末的速度等于0.8m/s，所以p点速度一定大于0.8m/s，故d正确；故选：bcd【点评】解决本题的关键是知道xt图象的斜率大小等于速度大小，斜率的方向表示速度的正负，图象的交点表示相遇12如图所示为水平转台的俯视图，转台上放有质量相等的小物块a、b，a、b间用沿半径方向的细线相连，a、b与转台间的最大静摩擦力均为fm当转台以不同的角速度匀速转动时，a、b相对转台均未滑动设a、b与转台间的摩擦力分别为fa、fb，则下列描述这两个力与2的关系图象中正确的是( )abcd【考点】向心力；牛顿第二定律 【专题】牛顿第二定律在圆周运动中的应用【分析】当转台的角速度比较小时，a、b物块做圆周运动的向心力由静摩擦力提供，随着角速度增大，由fn=m2r知向心力增大，由于b物块的转动半径大于a物块的转动半径，b物块的静摩擦力先达到最大静摩擦力，角速度再增大，则细线上出现张力，角速度继续增大，a物块受的静摩擦力也将达最大，这时a物块开始滑动【解答】解：ab、当转台的角速度比较小时，a、b物块做圆周运动的向心力由静摩擦力提供，随着角速度增大，由fn=m2r知向心力增大，此时a、b的摩擦力与2成正比由于b物块的转动半径大于a物块的转动半径，b物块的静摩擦力先达到最大静摩擦力，此后绳子出现张力，b的摩擦力不变，而a的摩擦力继续增大，但不与2成正比了，故a错误，b正确；cd、刚开始转动时，由于加速度较小，ab物块做圆周运动的向心力由静摩擦力提供，绳子没有张力，当b物块的静摩擦力达到最大静摩擦力后，绳子出现张力，直到a开始滑动前，b所受的静摩擦力一直为最大值，故c错误，d正确故选：bd【点评】本题的关键是抓住临界状态，隔离物体，正确受力分析，根据牛顿第二定律求解二、实验题（共12分）13某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候，测得弹力的大小f和弹簧长度l的关系如1图所示，则由图线可知：（1）弹簧的劲度系数为300n/m（2）为了用弹簧测定两木块a和b间的动摩擦因数，两为同学分别设计了如图所示的甲、乙两种方案为了用某一弹簧测力计的示数表示a和b之间的滑动摩擦力的大小，你认为方案甲更合理若a和b的重力分别为10.0n和20.0n当a被拉动时，弹簧测力计a的示数为6.0n，b的示数为11.0n，c的示数为4.0n，则a和b间的动摩擦因数为0.3【考点】探究弹力和弹簧伸长的关系 【专题】实验题；摩擦力专题【分析】（1）由弹簧的长度l和弹力f大小的关系图象，读出弹力为零时弹簧的长度，即为弹簧的原长；由图读出弹力为f=10n，弹簧的长度为x=5cm，求出弹簧压缩的长度，由胡克定律求出弹簧的劲度系数（2）根据作用力与反作用力的关系，摩擦力的大小与弹簧的示数相等，求摩擦力也就是看弹簧的读数；在不同的情况下接触面受到的正压力的大小不同，摩擦力也就不一样【解答】解：（1）由图读出，弹簧的弹力f=0时，弹簧的长度为l0=10cm，即弹簧的原长为10cm，由图读出弹力为f0=60n，弹簧的长度为l0=5cm，弹簧压缩的长度x0=ll0=4020=20cm=0.2m；由胡克定律得弹簧的劲度系数为k=300n/m；（2）甲乙两种方案，在拉着物体a运动的过程中，拉a的弹簧测力计由于在不断地运动，示数可能会变化，读数不是很准，弹簧测力计a是不动的，指针稳定，便于读数，故甲方案更合理；由于弹簧测力计a示数为6.0n，所以a、b间的动摩擦因数=0.30；故答案为：（1）300n/m （2）甲 0.3【点评】胡克定律公式f=kx中，x是弹簧伸长或压缩的长度，不是弹簧的长度第（2）关键明确实验原理，根据平衡条件和滑动摩擦定律列式求解14在“自由落体法验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器接在6v、50hz的交流电源上，自由下落的重物质量为1kg，一条理想的纸带数据如图所示，单位是cm，g取9.8m/s2，o、a之间有几个计数点没画出（1）打点计时器打下计数点b时，物体的速度vb为0.98m/s（2）从起点o到打下计数点b的过程中重力势能的减少量是ep=0.491 j，动能的增加量ek=0.480 j（结果保留3位有效数字）（3）通过计算，数值上epek（填“”、“”或“=”），这是因为实验中有摩擦和空气阻力【考点】验证机械能守恒定律 【专题】实验题；机械能守恒定律应用专题【分析】纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度，从而求出动能根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值该实验的误差主要来源于纸带和打点计时器的摩擦以及空气阻力的存在【解答】解：（1）利用匀变速直线运动的推论vb=0.98m/s；（2）重力势能减小量ep=mgh=19.80.0501j=0.491 jekb=mvb2=0.480 j（3）通过计算，数值ep大于ek，这是因为物体下落过程中受阻力作用故答案为：（1）0.98m/s；（2）0.491j，0.480j；（3），实验中有摩擦和空气阻力【点评】运用运动学公式和动能、重力势能的定义式解决问题是该实验的常规问题要注意单位的换算要知道重物带动纸带下落过程中能量转化的过程和能量守恒三、计算题（本题4小题，共40分）15宇宙中存在由质量相等的四颗星组成的四星系统，四星系统离其他恒星较远，通常可忽略其他星体对四星系统的引力作用已观测到稳定的四星系统存在两种基本的构成形式：一种是四颗星稳定地分布在边长为a的正方形的四个顶点上，均围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动，其运动周期为t1；另一种形式是有三颗星位于边长为a的等边三角形的三个项点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行，其运动周期为t2，而第四颗星刚好位于三角形的中心不动试求两种形式下，星体运动的周期之比【考点】万有引力定律及其应用；线速度、角速度和周期、转速 【专题】万有引力定律的应用专题【分析】明确研究对象，对研究对象受力分析，找到做圆周运动所需向心力的来源在四颗星组成的四星系统中，其中任意一颗星受到其它三颗星对它的合力提供圆周运动的向心力，根据f合=mr（）2，求出星体匀速圆周运动的周期【解答】解：对于第一种形式：星体在其他三个星体的万有引力作用下围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动，其轨道半径半径r1=由万有引力定律和向心力公式得：+2cos45=mr1解得：t1=2a对于第二种形式：其轨道半径为r2=由万有引力定律和向心力公式得：+2cos30=mr2解得：t2=2a 由解得：=答：星体运动的周期之比为【点评】知道在四颗星组成的四星系统中，其中任意一颗星受到其它三颗星对它的合力提供圆周运动的向心力万有引力定律和牛顿第二定律是力学的重点，在本题中有些同学找不出什么力提供向心力，关键在于进行正确受力分析16总质量为m的列车沿水平直线轨道匀速前进，其末节车厢质量为m中途脱节，司机发觉时，机车已行驶了l的距离于是立即关闭油门，除去牵引力，设阻力与质量成正比，机车的牵引力是恒定的，当列车的两部分都停止时，它们的距离是多少？【考点】动能定理的应用；牛顿第二定律 【专题】动能定理的应用专题【分析】对车头，脱钩前后的全过程，根据动能定理列式；对末节车厢，根据动能定理列式，两式联立求解即可【解答】解：对车头研究，脱钩后到停下来的全过程分析，设牵引力为f，根据动能定理知：fl（mm）gs1=（mm）v02对末节车厢，根据动能定理有：一mgs2=0mv02而s=s1s2由于原来列车匀速运动，所以f=mg以上方程联立解得s=答：当列车的两部分都停止时，它们的距离是s=【点评】此题用动能定理求解比用运动学结合牛顿第二定律求解简单先画出草图如图所示，标明各部分运动位移；17如图所示，皮带传动装置与水平面夹角为30，轮半径r= m，两轮轴心相距l=3.75m，a、b分别使传送带与两轮的切点，轮缘与传送带之间不打滑一个质量为0.1kg的小物块与传送带间的动摩擦因数为=g取10m/s2（1）当传送带沿逆时针方向以v1=3m/s的速度匀速运动时，将小物块无初速地放在a点后，它运动至b点需多长时间？（计算中可取16，20）（2）小物块相对于传送带运动时，会在传送带上留下痕迹当传送带沿逆时针方向匀速运动时，小物块无初速地放在a点，运动至b点飞出要想使小物块在传送带上留下的痕迹最长，传送带匀速运动的速度v2至少多大？【考点】牛顿第二定律；匀变速直线运动的位移与时间的关系 【专题】牛顿运动定律综合专题【分析】（1）根据牛顿第二定律和运动学公式分析小物块的运动情况先由牛顿第二定律求出小物块沿传送带向下匀加速运动的加速度，由运动学公式求出物块速度与传送带相等时所经过的时间和通过的位移，判断物块的速度与传动带速度相等以后物体的运动情况，再根据牛顿第二定律和运动学公式结合求解运动时间（2）小物块相对于传送带运动时，在传送带上留下痕迹等于两者相对路程的大小分析传送带速度与留下的痕迹长度的关系，确定什么条件下痕迹最长，再由运动学公式求出传送带匀速运动的速度v2【解答】解：（1）当小物块速度小于3m/s时，小物块受到竖直向下的重力、垂直传送带向上的支持力和沿传送带斜向下的摩擦力作用，做匀加速直线运动，设加速度为a1，根据牛顿第二定律 mgsin30+mgcos30=ma1解得 a1=7.5m/s2当小物块速度等于3m/s时，设小物块对地位移为l1，用时为t1，根据匀加速直线运动规律得代