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文档简介
一、选择题(本题有10个小题,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,每小题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.我国的5G技术世界领先,该项技术在传输时延、传输精度方面比4G大有提高,我国许多公司已将该技
术应用于汽车的无人驾驶技术研究。某公司在研究无人驾驶汽车的过程中,对比A、B两辆车的运动,两车
在计时起点时刚好经过同一位置沿同一方向做直线运动,它们的速度随时间变化的关系如图所示,由图可
知()
A.A车在任何时刻的加速度大小都比B车大
B.在0~6s内,两车一定有加速度相同的时刻
C.在t=3s时,两车经过同一位置
D.A车在t=9s时的加速度与t=12s时的加速度相同
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据vt图像的斜率表示加速度,可知A车的加速度可以为零,并非A车在任何时刻的加速度
大小都比B车大,故A错误;
B.在0~6s内,一定存在一个时刻,该时刻A图像切线的斜率等于B的斜率,即两车一定有加速度相同的
时刻,B正确;
C.根据图像与时间轴围成的面积表示位移,可知前3s内,A的位移比B的大,因t=0时刻两车在同一位置,
则在t=3s时,两车不在同一位置,故C错误;
D.根据图像的斜率表示加速度,斜率的正负表示加速度的方向,则知A车在t=9s时的加速度与t=12s时
的加速度不同,故D错误。
故选B。
2.小明从水平面竖直向上抛出一质量为m的小球,小球能达到的最大高度为h,在运动过程中受到的空气
阻力大小与小球速率成正比,经过一段时间小球下落至同一水平面,则下列说法正确的是()
A.小球上升过程所需时间大于下降过程所需时间
B.上升过程小球重力势能减少mgh
C.上升过程小球机械能减少量大于下降过程机械能减少量
D.小球上升与下降过程重力的冲量大小相等
【答案】C
【解析】
kv
【详解】A.上升过程中,小球受向下的重力和阻力f=kv,由牛顿第二定律可得加速度a上g
m
kv
下降时,阻力方向向上,可得加速度为a下g
m
上升阶段加速度更大,速度减得更快,且位移相同,因此上升时间更短,故A错误;
B.小球上升时重力做负功,重力势能增加mgh,故B错误;
C.机械能减少量等于克服阻力做的功。上升时速度更大,阻力(fkv)更大,且上升和下降路径均为h,
因此上升过程阻力做功更多,机械能减少量更大,故C正确;
D.重力冲量大小为Imgt
上升时间t上小于下降时间t下,所以小球上升与下降过程重力的冲量大小不相等,故D错误。
故选C。
3.进入冬季后,哈尔滨冰雪运动吸引了许多南方游客。如图为雪地转转游戏,人乘坐雪圈总质量为50kg,
绕轴以2rad/s的角速度在水平雪地上做匀速圆周运动,已知水平杆长为2m,离地高为2m,绳长为4m,且
绳与水平杆垂直。则人和雪圈()
A.所受的合外力不变
B.圆周运动的半径为3m
C.线速度大小为4m/s
D.所受合力大小为800N
【答案】D
【解析】
【详解】A.雪圈(含人)做匀速圆周运动合外力一直指向圆心,方向在时刻发生变化,因而合外力在不断
变化,故A错误;
B.根据几何关系可知,雪圈(含人)做匀速圆周运动的半径为r22(4222)m4m,故B错误;
C.线速度大小为vr24m/s8m/s,故C错误;
D.雪圈(含人)所受的合外力提供所需的向心力,则有
22
F合F向mr5024N800N,故D正确。
故选D。
4.如图所示,一只蜘蛛在地面与竖直墙壁间结网,蛛丝AB与水平地面之间的夹角为45°,A到地面的距
2
离为1m,重力加速度g取10m/s,空气阻力不计,若蜘蛛从竖直墙上距地面0.8m的C点以水平速度v0
跳出,刚好到达蛛丝,则到达蛛丝所需时间为()
A.2sB.0.8sC.0.2sD.1s
【答案】C
【解析】
【详解】当蜘蛛刚好到达蛛丝时,其轨迹恰好与蛛丝相切,设蜘蛛跳出后经时间t到达蛛丝,根据平抛运
动规律,在水平方向,有xv0t
1
在竖直方向,有ygt2
2
gt
蜘蛛到达蛛丝时速度方向恰好沿蛛丝方向,所以tan45
v0
由几何知识得sAOsCOyx
联立解得t=0.2s
故选C。
5.从地面以初速度v0竖直上抛一小球A,与此同时在该小球上抛能达到的最高处有另外一小球B以初速度
2v0竖直向下抛出,忽略空气阻力,则A、B两球相遇时速度大小之比为()
A.5:13B.1:1C.5:8D.1:2
【答案】A
【解析】
v2
【详解】小球A竖直上抛的最大高度为h0
2g
1
相遇时,A的高度为yvtgt2
A02
1
B的高度为yh2vtgt2
B02
相遇时满足yAyB
v
联立解得t0
6g
v5
两球相遇时A的速度vvgtvg0v
A006g60
v13
B的速度v2vgt2vg0v
B006g60
5
v
v05
速度之比A6
v1313
Bv
60
故选A。
6.如图所示,竖直方向固定一个圆形轨道,其内部恰好对称放置5个完全相同、重力均为G的光滑匀质小
球,球1和球5的重心与轨道圆心O在同一高度,5个小球的重心和圆形轨道的圆心在同一竖直面内,下列
说法正确的是()
A.轨道对球1、球5的作用力相同
B.球2和球4对球3作用力的合力方向竖直向下
C.球2对球1的作用力大小可能小于G
D.轨道对球3的作用力大小等于5G
【答案】B
【解析】
【详解】A.圆轨道对球1、球5的作用力方向不同,A错误;
B.对3受力分析易知球2和球4对球3作用力的合力方向竖直向下,B正确;
C.对球1受力分析如图
结合勾股定理可判断球2对球1的作用力F大小一定大于G,C错误;
D.对整体受力分析,由于轨道对4和2有斜向上的支持力,则有2F4cosF35G
可得轨道对3的支持力小于5G,D错误。
选B。
7.如图所示,传送带在3个转动轴轮的驱动下,以2m/s的速率作顺时针方向运动,AB=2m,BC=4m,BC与
水平方向成37°。有一质量为1kg的木块与传送带间的摩擦因数为0.25,现把木块轻放在A轮顶部的传送
带上,则木块由A至C过程中重力的冲量大小为(g10m/s2)()
A.22kgm/sB.24kgm/sC.30kgm/sD.18kgm/s
【答案】B
【解析】
【详解】第一段在AB上做匀加速运动,加速度为2
a1g2.5m/s
v
匀加速运动的时间为t10.8s
a1
v2
匀加速度运动的位移为s10.8m
2a1
xs20.8
第二段在AB上做匀速运动的时间为tAB1s0.6s
2v2
1
第三段在BC上做匀加速运动xvtat2
BC3233
mgsin37°-mmgcos37°
在BC上做匀加运动的加速度为a==4m/s2
3m
联立解得t31s
所以总时间为tt1t2t32.4s
重力的冲量I=mgt=24kgm/s
故选B。
8.某质点做曲线运动的轨迹如图中虚线所示,则下列各图中标出的质点通过位置P时的速度v、加速度a
的方向,可能正确的是
A.
B.
C.
D.
【答案】AC
【解析】
【详解】曲线运动的轨迹夹在速度和合外力之间且弯向合外力方向,速度方向为轨迹的切线方向,所以AC
正确BD错误
9.2023年10月26日17时46分,我国发射的神舟十七号载人飞船与已在轨的空间站组合体完成自主快速
交会对接,它们在地球上空的对接过程如图所示,则下列说法中正确的是()
A.神舟十七号的发射速度应大于第一宇宙速度
B.神舟十七号进入II轨道后周期变长
C.“M卫星”若要与空间站对接,可以在III轨道上点火加速追上空间站
D.神舟十七号在II轨道上c点点火加速进入III轨道,此时在III轨道上的c点的加速度大于II轨道上
的c点的加速度
【答案】AB
【解析】
【详解】A.第一宇宙速度是发射地球卫星的最小发射速度,发射“神舟十七号”的速度大于第一宇宙速度,
A正确;
B.由开普勒第三定律知,神舟十七号进入II轨道后周期变长,B正确;
C.“M卫星”若要与空间站对接,“M卫星”应该由低轨道与高轨道的空间站对接,对接开始时需要点火
加速,脱离原有轨道,此后做离心运动与空间站实现对接,若在同一轨道,“M卫星”点火加速轨道会变的
更高,C错误;
D.根据牛顿第二定律有
Mm
Gma
R2
可得
M
aG
R2
III轨道上的c点的加速度等于II轨道上的c点的加速度,D错误;
故选AB。
10.如图甲所示,滑块A放在静止于水平地面上的木板B右端,已知滑块A与木板B的质量均为
,
m1kgt0时刻滑块A以v03m/s的初速度向左运动,同时在木板右端加一个水平向右的外力
F9N,作用1s后撤去外力F,前1s内滑块和木板的vt关系图像如图乙所示。设最大静摩擦力等于
滑动摩擦力,滑块始终没有离开木板,g10m/s2。则()
A.滑块与木板间的动摩擦因数为0.1B.木板与地面间的动摩擦因数为0.4
C.木板长度至少为8mD.整个过程中系统摩擦生热共22.5J
【答案】AD
【解析】
【详解】A.前1s内,对滑块A,根据牛顿第二定律,有1mgma1
由图中斜率可得2
a11m/s
解得滑块和木板间的动摩擦因数10.1,故A正确;
B.前1s内,对木板B有F1mg22mgma2
2
根据图中斜率得a24m/s
解得木板和地面间的动摩擦因数20.2,故B错误;
C.1s后撤去外力F,对木板B有1mg22mgma3
解得2
a35m/s
v
B
木板B以a3向右做匀减速运动,速度减为零用时t20.8s
a3
2
v0
由于1mg22mg,故之后木板保持静止,滑块继续向左减速到零,滑块的位移为x14.5m
2a1
11
木板的总位移xvtt410.8m3.6m
22B122
所以木板长至少为Lx1x28.1m,故C错误;
D.系统摩擦生热Q1mgL22mgx222.5J,故D正确。
故选AD。
二、非选择题(本题共5小题,共54分。)
11.“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示。
(1)下列关于该实验的说法中正确的是()
A.在补偿阻力时,应通过细绳把砂与砂桶挂在小车上
B.安装器材时,调整定滑轮至连接小车的轻绳与木板平行
C.为减小实验误差,应使小车的质量远小于槽码和槽码盘的总质量
D.小车靠近打点计时器,应先接通打点计时器电源,再释放小车
(2)在补偿小车受到的阻力的过程中,打出了一条纸带如图所示。打点计时器打点的时间间隔为0.02s,
从比较清晰的点起,每5个点取一个计数点,测量并标出各计数点与A点之间的距离,该小车的加速度
a________m/s2;
(3)若某小组在实验时遗漏了补偿阻力这一步骤,但其他操作均正确,“探究小车质量一定的情况下其加
速度a与槽码和槽码盘的总重力F的关系”,得到的aF图线应该是图中的________(填“①”“②”
或“③”)。
【答案】(1)BD(2)0.4
(3)③
【解析】
【小问1详解】
A.在补偿阻力时,不需要用细绳把砂与砂桶挂在小车上来进行平衡摩擦力,故A错误;
B.安装器材时,为了使细绳的拉力等于小车受到的合力,应调整定滑轮至连接小车的轻绳与木板平行,故
B正确;
C.为减小实验误差,应使小车的质量远大于槽码和槽码盘的总质量,故C错误;
D.小车靠近打点计时器,应先接通打点计时器电源,待打点计时器打点稳定后再释放小车,故D正确。
故选BD。
【小问2详解】
每5个点为一个计数点,则相邻计数点间的时间间隔为
T50.02s0.1s
利用逐差法,可得小车加速度大小为
x2x120.0252.0103
AEAC2
a220.4m/s
2T40.1
【小问3详解】
实验时遗漏了补偿阻力这一步骤,但其他操作均正确,则需要在槽码盘上放上一定质量的槽码后,也即平
衡阻力后,小车才开始运动具有加速度,因此aF图像应为③。
12.某物理兴趣小组利用如图甲所示的实验装置研究质量为m1、m2的重物A、B组成的系统的机械能。A
和B通过轻质细绳连接,细绳跨过滑轮。B由静止开始下落,A上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的
点迹进行测量,即可研究此系统动能与重力势能的转化关系。如图乙给出的是实验中获取的一条纸带,O是
打下的第一个点,打点计时器的工作频率为50Hz。A、B、C为纸带上标注的三个计数点,每相邻两计数点
间还有4个点(图中未标出)。各计数点到O点的距离已在图中标出。已知m1100g、m2200g(重力
加速度g取10m/s2,计算结果均保留1位小数)。
(1)关于上述实验,下列说法中正确的是()
A.重物最好选择密度较大的物块B.重物的质量可以不测量
C.实验中应先释放纸带,后接通电源D.可以利用公式v2gh来求解瞬时速度
的
(2)在打计数点O至B过程中系统动能增加量Ek________J,系统重力势能的减少量Ep________J。
(保留1位有效数字)
(3)某同学根据所选取纸带的打点情况做进一步分析,作出速度v的平方随下落的高度h的变化图像如图
所示。如果忽略系统所受的阻力,据此可计算出当地的重力加速度g=________m/s2(保留2位有效数字)。
【答案】(1)A(2)①.0.6②.0.7
(3)9.8
【解析】
【小问1详解】
A.为减小实验误差,重物最好选择密度较大的物块,以减小空气阻力,故A正确;
B.因为实验需要计算系统重力势能减少量Epm2m1gh
1
和系统动能增加量Emmv2
k212
需要验证两者是否相等,两式子不能把质量消除,所以需要测量重物的质量,故B错误;
C.实验中应先接通电源,后释放纸带,故C错误;
D.本实验是验证机械能守恒的实验,若利用公式v2gh来求解瞬时速度,需要满足机械能守恒的条件
下才可以使用,与本实验矛盾,故D错误。
故选A。
【小问2详解】
[1]由题意,可知相邻两计数点间的时间间隔为T50.02s0.1s
可得在打计数点O至B过程中系统动能的增加量
2
1187.5046.52104
ΔEmmv2100200103J0.6J
k212B20.22
32
[2]系统重力势能的减少量ΔEpm2m1gh200100101065.0010J0.7J
【小问3详解】
1
系统机械能守恒,有mmghmmv2
21212
2mmgh
整理得v221
m1m2
3.2602m2m1g
结合v2h图像可得
0.500m1m2
代入数据,求得g9.8m/s2
13.原地起跳摸高是同学们经常进行的一项体育活动。如图所示,一质量为m=60kg的同学弯曲两腿向下蹲,
然后用力蹬地起跳。该同学离开地面跳起的过程中,他的重心沿竖直方向上升的最大高度h=0.45m,取重力
加速度大小g10ms2,不计空气阻力。
(1)求该同学跳起瞬间的动量大小p;
(2)该同学起跳蹬地过程中所用时间t=0.2s,求起跳蹬地过程地面对该同学的平均作用力大小。
【答案】(1)180kgms
(2)1500N
【解析】
【小问1详解】
设该同学跳起瞬间的速度大小为v,对该同学从地面跳起后的过程,有v22gh
解得v3ms
所以该同学跳起瞬间的动量大小为pmv180kgms
【小问2详解】
设竖直向上为正方向,该同学起跳蹬地过程中由动量定理可得Ftmgtmv0
解得平均作用力大小为F1500N
14.宇航员站在质量分布均匀的火星表面表演杂技节目“水流星”如图所示,用长为L的绳拉着质量m的
碗和水在竖直平面内做圆周运动,测得碗通过最高点时水恰好不洒出来的速度为v0;已知火星的半径为R,
引力常量为G。求:
(1)火星表面的重力加速度g和质量M;
(2)火星的第一宇宙速度;
(3)若火星的自转周期为T,给火星发射一颗同步静止卫星,试求同步卫星离火星表面的高度h;
v2v2R2
【答案】(1)g0,M0
LGL
R
(2)vv
0L
v2T2R2
(3)h30R
42L
【解析】
【小问1详解】
v2v2
碗通过最高点时水恰好不洒出来,则通过最高点时碗和水的重力提供向心力,有mgm0,解得g0
LL
gR2v2R2
根据黄金代换GMgR2,解得M0
GGL
【小问2详解】
GMR
第一宇宙速度v,将上一问中的M代入,解得vv
R0L
【小问3详解】
同步静止卫星的周期与火星的自转周期相同,卫星绕火星做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,有
Mm42222
v0TR
G2m2Rh,解得h3R
RhT42L
15.为激发学生参与体育活动的兴趣,某学校计划修建用于滑板训练的场地。老师和同学们围绕物体在起
伏地面上的运动问题,讨论并设计了如图所示的路面,其中AB是倾角为53°的斜面,凹圆弧BCD和凸圆
弧DEF的半径均为R,且D、F两点处于同一高度,B、E两点处于另一高度,整个路面无摩擦且各段之间
平滑连接。在斜面AB上距离水平面BE高度为h(未知量)的地方放置一个质量为m的小球(可视为质点),
让它由静止开始运动。已知重力加速度为g,取sin37°0.6,cos37°0.8。
(1)当h=0.8R时,求小球经过最低点C时,路面受到的压力大小FN';
(2)若小球一定能沿路
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