2023届江苏省高邮市高三上学期10月第一次学情调研-物理(解析版)
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这是一份2023届江苏省高邮市高三上学期10月第一次学情调研-物理(解析版),共24页。试卷主要包含了单项选择题,非选择题等内容,欢迎下载使用。
2022/2023学年第一学期高三10月学情调研测试
物理试题
一、单项选择题:共10题,每题4分,共40分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 如图所示,夹弹珠游戏时,游戏者从身后桌子1的容器中用筷子夹起弹珠,返身后沿直线运送到桌子2的目标容器并放下弹珠,随后再返身沿直线回到出发点,从而完成一次操作。此后重复上述操作,以规定时间内目标容器中弹珠多者为赢。则( )
A. 弹珠被夹起过程中不能被看成质点
B. 完成一次操作,游戏者的平均速率为零
C. 在加速跑的过程中,筷子对弹珠的作用力大于弹珠对筷子的作用力
D. 游戏者从桌子1到桌子2与从桌子2到桌子1的平均速度相同
2. 图甲是探究平抛运动的特点的实验装置图,图乙是利用该实验装置拍摄小球运动的频闪照片,每次曝光的时间间隔相等,由照片可判断下列说法正确的是( )
A. 斜槽末端切线水平
B. 小球从0运动到2和从4运动到6的时间相等
C. 小球在1、2位置速度相同
D. 小球竖直方向上的分运动仍然是自由落体运动
3. 北京时间2022年9月27日上午,人类历史上首次小行星预防演练完美取得成功一用一颗人造卫星“一飞镖”撞击小行星“迪莫弗斯”来改变其轨道,从而避免行星撞击地球带来的灾难。假设本次被撞小行星是绕其中心天体做椭圆运动,且简化如图所示实线1、虚线2分别是小行星被撞前后的轨道,则该小行星( )
A. 在轨道1上A点处的速度比在轨道I上B点处的小
B. 在轨道1上运行周期比在轨道2上的运行周期大
C. 在轨道2上由A点运动到C点的过程中受到的万有引力越来越大
D. 小行星在A点被撞时速度变大,实现由轨道I变换到轨道2
4. 如图甲所示,是某人下蹲弯曲膝盖缓慢搬起重物(重物已经离地)的情景,现将其简化为如图乙所示的模型。设脚掌受地面竖直向上的弹力大小为FN,膝关节弯曲的角度为θ,该过程中大、小腿部的肌群对膝关节的作用力F的方向始终水平向后,且大腿骨、小腿骨对膝关节的作用力大致相等。关于该过程的说法正确的是( )
A. 人缓慢搬起重物的过程中,FN大小不变
B. 人缓慢搬起重物的过程中,F大小不变
C. 人缓慢搬起重物的过程中,重物的机械能守恒
D. 人缓慢搬起重物的过程中,人对重物做功等于重物的动能的增加
5. 《综合国力“十三五”国家科技创新规划》提出,要加强“深空”“深海”“深地”“深蓝”领域的战略高科技部署,其中“深海”领域主要是深海探测和研究。如图所示是上海交通大学某科研小组在某次深海探测结束后,利用牵引汽车将某探测器M从海面起吊上岸的过程简化图,在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下,当牵引汽车匀速向左运动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 探测器M的速率与牵引汽车的速率相等
B. 探测器M的速率为vsinθ
C. 牵引汽车的牵引功率保持不变
D. 绳拉力大于探测器M的重力
6. 仰卧起坐是《国家学生体质健康标准》中规定的女生测试项目之一。根据该标准高三女生一分钟内完成50个以上仰卧起坐记为优秀。若某女生一分钟内做了40个仰卧起坐,其质量为50kg,上半身质量约为总质量的0.6倍,仰卧起坐时下半身重心位置不变,上半身高度约为总身高的0.4倍,g取!0m/s2试估算测试的全过程中该女生克服重力做功的平均功率约为( )
A. 10W B. 70W C. 150W D. 300W
7. 如图所示,弹簧的下端固定在光滑斜面底端,弹簧与斜面平行。在通过弹簧中心的直线上,小球P从直线上的N点以一定的初速度向下运动,对于小球P与弹簧接触到速度变为零的过程,下列说法中正确的是( )
A. 小球P的动能一直在减小
B. 小球P的机械能先增大再减少
C. 小球P速度为零时受到的弹簧弹力可能大于其重力
D. 小球P重力势能的减小量等于弹簧弹性势能的增加量
8. 如图甲所示,质量为m的小火箭由静止开始加速上升,加速度a与速度倒数的关系图像如图乙所示,火箭的速度为时对应的加速度为a1,不计空气阻力和燃料燃烧时的质量损失,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 火箭以恒定的功率启动
B. 关系图像的斜率为
C. 火箭的功率为
D. 火箭运动过程中的最大速度为
9. 带式传送机是在一定的线路上连续输送物料的搬运机械,又称连续输送机。如图所示,一条足够长的浅色水平传送带自左向右匀速运行。现将一个木炭包无初速度地放在传送带上,木炭包在传送带上将会留下一段黑色的痕迹。下列说法正确的是( )
A. 黑色的痕迹将出现在木炭包的左侧
B. 传送带速度一定时,木炭包与传送带间动摩擦因数越大,痕迹的长度越长
C. 木炭包与传动带间动摩擦因数一定时,传送带运动速度越大,痕迹的长度越大
D. 黑色痕迹越长系统产生的热量越多
10. 光滑水平面上放有一上表面光滑、倾角为a的斜面体A,斜面体质量为M、底边长为L,如图所示。将一质量为m、可视为质点的滑块B从斜面的顶端由静止释放,滑块B经过时间t刚好滑到斜面底端,此过程中斜面对滑块的支持力大小为FN,则下列说法中正确的是( )
A. FN=mgcosa
B. 滑块下滑过程中支持力对B的冲量大小为FNtcosa
C. 滑块B下滑的过程中A、B组成的系统动量不守恒
D. 此过程中斜面体向左滑动的距离为
二、非选择题:共5题,共60分。其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11. 如图所示是落体法验证机械能守恒定律的实验图,关于本实验下列说法正确的是_______
A.电火花计时器应连接交流电源,工作电压约为8V
B.本实验中需要用天平测量重物的质量
C.实验中应手提纸带上端,先启动电火花计时器再释放纸带
D.测纸带上某点的速度时,可先测出该点到起点间的时间间隔,利用公式v=gt计算
(2)若已知打点计时器的电源频率为50Hz,当地的重力加速度g=9.8m/s2,重物质量为lkg,验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示,其中O为第一个点,1、2、....为另外连续计数点,对纸带进行处理得到表格中数据,其中h是计数点距O的距离,v是计数点的瞬时速度;
计数点
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
h/(cm)
0.19
155
4.45
8.84
x
22.15
31.05
41.60
53.65
67.30
82.40
v/(m/s)
0.18
0.53
0.91
1.28
_
2.05
2.05
2.81
3.21
3.60
3.96
(m2/s2)
002
0.14
0.41
0.82
y
2.10
2.93
3.95
5.15
648
7.84
为减小误差,小明同学利用表格中多组数据进行验证,请简述他验证机械能守恒的方法:_______。
(3)以下哪组数据最接近表格中x、y的合理取值________;
A.14.80;1.60 B.14.80;1.41
C.16.24;1.56 D.16.24;1.66
(4)小明同学利用(2)中数据处理方式仍存在明显误差,关于这个误差的说法正确的是________;
A.该误差属于系统误差
B.该误差属于偶然误差
(5)请你提出一条减小上述误差的改进建议________。
12. 如图所示,一篮球从水平地面上方H处由静止开始下落,与地面碰撞后弹起,弹起最大高度为h,碰撞时间为t,已知篮球的质量为m,空气阻力不计,求:
(1)篮球碰地后弹起的速度大小;
(2)地面对篮球的冲量。
13. 运动员推动冰壶滑行过程可建立如图所示模型:冰壶质量m=19.85kg,运动员施加的推力F=2.5N,方向与水平方向夹角为,冰壶在推力F作用下做匀速直线运动,g取,求:
(I)冰壶与地面间的动摩擦因数:
(2)若运动员以的水平速度将冰壶投出,滑行一段距离后,其队友在冰壶滑行前方摩擦冰面,使冰壶与冰面间的动摩擦因数变为原来的80%,再滑过被毛刷摩擦过的冰面长度为8m停止运动,与不摩擦冰面相比,冰壶多滑行的距离。
14. 如图所示,由两个半径均为R=0.2m的四分之一圆弧型细管道构成的光滑细管道ABC竖直放置,且固定在光滑水平面上,管道最低点刚好与水平面相切,圆心连线O1O2水平;轻弹簧左端固定在竖直挡板上,右端与质量为m=l0g的小球接触(不拴接,小球的直径略小于管的内径,小球大小可忽略)。宽为2R,高为R的木盒子固定于水平面上,盒子左侧DG到管道右端C的水平距离为2R,开始时弹簧处于锁定状态,当解除锁定后小球离开弹簧进入管道,最后到达C点或从C点抛出,重力加速度g取10m/s2,(弹簧、小球及轨道ABC与木盒截面GDEF在同一竖直面内)
(1)若小球怡好能到达C点,求弹簧处于锁定状态时具有的弹性势能;
(2)若弹簧处于锁定状态时具有的弹性势能为0.12J,求解除锁定后小球经C点时对轨道的压力;
(3)若小球从C点抛出后能直接击中盒子的底部,求弹簧处于锁定状态时具有的弹性势能满足什么条件?
15. 如图所示,质量为M的半圆槽放置在足够长的光滑水平面上,半圆槽左侧靠在固定挡板上,P、Q分别为半圆槽两侧的最高点,S为半圆槽的最低点,半圆槽的半径为R,半圆槽的内壁光滑。现将一质量为m的小球从P点正上方的O点处由静止释放,OP的距离为h=7R,小球可看成质点;已知M=3m,重力加速度为g,求:
(1)小球第1次经过S点时速度的大小;
(2)小球离开Q点后运动的最大高度(相对于Q点);
(3)小球第1次经过Q点至第2次经过Q点所经历的时间。
2022/2023学年第一学期高三10月学情调研测试
物理试题
一、单项选择题:共10题,每题4分,共40分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 如图所示,夹弹珠游戏时,游戏者从身后桌子1的容器中用筷子夹起弹珠,返身后沿直线运送到桌子2的目标容器并放下弹珠,随后再返身沿直线回到出发点,从而完成一次操作。此后重复上述操作,以规定时间内目标容器中弹珠多者为赢。则( )
A. 弹珠被夹起的过程中不能被看成质点
B. 完成一次操作,游戏者的平均速率为零
C. 在加速跑的过程中,筷子对弹珠的作用力大于弹珠对筷子的作用力
D. 游戏者从桌子1到桌子2与从桌子2到桌子1的平均速度相同
【答案】A
【解析】
【详解】A.因不能忽略容器与弹珠的大小,因此弹珠不能视为质点,A正确;
B.因完成一次操作,位移为零平均速度为零,平均速率不为零,B错误;
C.筷子对弹珠的作用力与弹珠对筷子的作用力是相互作用力,大小相等,C错误;
D.往返中,位移方向不同,时间不确定,平均速度不同,D错误。
故选A。
2. 图甲是探究平抛运动的特点的实验装置图,图乙是利用该实验装置拍摄小球运动的频闪照片,每次曝光的时间间隔相等,由照片可判断下列说法正确的是( )
A. 斜槽末端切线水平
B. 小球从0运动到2和从4运动到6的时间相等
C. 小球在1、2位置速度相同
D. 小球竖直方向上的分运动仍然是自由落体运动
【答案】B
【解析】
【详解】A.由图可知小球做斜抛运动,所以斜槽末端切线不水平,故A错误;
B.由于每次曝光的时间间隔相等,小球从0运动到2和从4运动到6的时间都是两个时间间隔,所以时间相等,故B正确;
C.小球在1位置速度斜向上,小球在2位置速度斜向下,小球在1、2位置速度不同,故C错误;
D.小球竖直方向上的分运动仍然是竖直上抛运动,故D错误。
故选B。
3. 北京时间2022年9月27日上午,人类历史上首次小行星预防演练完美取得成功一用一颗人造卫星“一飞镖”撞击小行星“迪莫弗斯”来改变其轨道,从而避免行星撞击地球带来的灾难。假设本次被撞小行星是绕其中心天体做椭圆运动,且简化如图所示实线1、虚线2分别是小行星被撞前后的轨道,则该小行星( )
A. 在轨道1上A点处的速度比在轨道I上B点处的小
B. 在轨道1上运行周期比在轨道2上的运行周期大
C. 在轨道2上由A点运动到C点的过程中受到的万有引力越来越大
D. 小行星在A点被撞时速度变大,实现由轨道I变换到轨道2
【答案】D
【解析】
【详解】A.在椭圆轨道1上,A点是近地点,B点是远地点,根据开普勒第二定律可知,近地点A的速度大于远地点B的速度,故A错误;
B.由图可知,轨道1的半长轴小于轨道2的半长轴,根据开普勒第三定律可知,在轨道1运行周期比在软道2的运行周期小,故B错误;
C.在轨道2上由A点运动到C点的过程中,小行星离中心天体的距离越来越远,则受到的万有引力越来越小,故C错误;
D.小行星在A点被撞时速度变大,将做离心运动从而实现由轨道I变换到轨道2,故D正确。
故选D。
4. 如图甲所示,是某人下蹲弯曲膝盖缓慢搬起重物(重物已经离地)的情景,现将其简化为如图乙所示的模型。设脚掌受地面竖直向上的弹力大小为FN,膝关节弯曲的角度为θ,该过程中大、小腿部的肌群对膝关节的作用力F的方向始终水平向后,且大腿骨、小腿骨对膝关节的作用力大致相等。关于该过程的说法正确的是( )
A. 人缓慢搬起重物的过程中,FN大小不变
B. 人缓慢搬起重物的过程中,F大小不变
C. 人缓慢搬起重物的过程中,重物的机械能守恒
D. 人缓慢搬起重物的过程中,人对重物做功等于重物的动能的增加
【答案】A
【解析】
【详解】A.人缓慢搬起重物的过程中,脚掌受到竖直向上的弹力与人和重物的总重力平衡,大小不变,故A正确;
B.设大腿骨、小腿骨对膝关节的作用力大小为F1,则他们之间的夹角为θ,F即为他们合力,根据几何关系则有
脚掌所受地面竖直向上的弹力约为
联立解得
则人缓慢搬起重物的过程中,膝盖弯曲的角度θ变大,F逐渐变小,故B错误;
CD.重物被缓慢搬起的过程中,人对重物做功,重物的动能增加,同时随着高度上升重物的重力势能增大,所以人对重物做的功转化为了重物的动能和重力势能,重物机械能会增大,故CD错误。
故选A。
5. 《综合国力“十三五”国家科技创新规划》提出,要加强“深空”“深海”“深地”“深蓝”领域的战略高科技部署,其中“深海”领域主要是深海探测和研究。如图所示是上海交通大学某科研小组在某次深海探测结束后,利用牵引汽车将某探测器M从海面起吊上岸的过程简化图,在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下,当牵引汽车匀速向左运动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 探测器M的速率与牵引汽车的速率相等
B. 探测器M的速率为vsinθ
C. 牵引汽车的牵引功率保持不变
D. 绳的拉力大于探测器M的重力
【答案】D
【解析】
【详解】AB.将牵引汽车的速度沿绳与垂直于绳分解,如图所示
探测器M速度等于牵引汽车沿绳的分速度,则有
可知,探测器M的速度小于牵引汽车的速度,AB错误;
D.根据上述可知,当于牵引汽车向左运动时,夹角减小,则增大,即探测器M向上做加速运动,根据牛顿第二定律可知,绳的拉力大于探测器M的重力,D正确;
C.令绳的弹力为T,牵引力为F,牵引汽车在匀速向左运动,若夹角为90°C,根据平衡条件此时有
若夹角趋近于0°C,根据平衡条件此时有
可知,牵引汽车向左运动过程中,牵引力大小在变化,速度一定,则牵引汽车的牵引功率在发生变化,C错误。
故选D。
6. 仰卧起坐是《国家学生体质健康标准》中规定的女生测试项目之一。根据该标准高三女生一分钟内完成50个以上仰卧起坐记为优秀。若某女生一分钟内做了40个仰卧起坐,其质量为50kg,上半身质量约为总质量的0.6倍,仰卧起坐时下半身重心位置不变,上半身高度约为总身高的0.4倍,g取!0m/s2试估算测试的全过程中该女生克服重力做功的平均功率约为( )
A. 10W B. 70W C. 150W D. 300W
【答案】B
【解析】
【详解】设该同学身高1.6m,上半身高度约0.64m,每次上半身重心上升距离约为0.32m,则每次克服重力做功为
则功率
该女生克服重力做功的平均功率约为70W。
故选B。
7. 如图所示,弹簧的下端固定在光滑斜面底端,弹簧与斜面平行。在通过弹簧中心的直线上,小球P从直线上的N点以一定的初速度向下运动,对于小球P与弹簧接触到速度变为零的过程,下列说法中正确的是( )
A. 小球P的动能一直在减小
B. 小球P的机械能先增大再减少
C. 小球P速度为零时受到的弹簧弹力可能大于其重力
D. 小球P重力势能的减小量等于弹簧弹性势能的增加量
【答案】C
【解析】
【详解】A.小球P与弹簧接触前,小球P沿斜面向下做初速度为零的匀加速直线运动,速度沿斜面向下;小球P与弹簧接触后,刚开始弹力小于重力沿斜面向下的分力,合外力沿斜面向下,加速度的方向沿斜面向下
随着形变量的不断增大,弹力变大,合力变小,加速度不断减小,此时小球P做加速度不断减小的加速运动;当弹力等于重力沿斜面向下的分力时,加速度为零,速度最大,小球P的动能最大,A错误;
B.弹簧弹力一直做负功,所以小球P的机械能不断减小,弹簧的弹性势能不断增大,最后达到最大,小球P与弹簧组成的系统的机械能守恒,弹簧的弹性势能不断增大,所以小球P的机械能不断减小,B错误;
C.加速度为零之后,小球继续向下运动,弹力大于重力沿斜面向下的分力,合外力方向沿斜面向上,加速度沿斜面向上
随着形变量的增大,弹力继续增大,合力沿斜面向上,且不断增大,加速度不断增大,速度不断减小,当弹簧压到最短时,小球P的速度为零,形变量最大,这时弹力可能大于重力,也可能等于重力,还有可能小于重力,但是一定大于重力沿斜面向下的分力,C正确;
D.当小球P的速度为零时,根据系统机械能守恒,可知小球P重力势能的减小量等于弹簧弹性势能的增加量,D错误。
故选C。
8. 如图甲所示,质量为m的小火箭由静止开始加速上升,加速度a与速度倒数的关系图像如图乙所示,火箭的速度为时对应的加速度为a1,不计空气阻力和燃料燃烧时的质量损失,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 火箭以恒定的功率启动
B. 关系图像的斜率为
C. 火箭的功率为
D. 火箭运动过程中的最大速度为
【答案】A
【解析】
【详解】根据题意,设火箭的功率为,牵引力为,由公式可得
ABC.根据题意,由牛顿第二定律有
解得
由图乙可知,关系图像的斜率为
则有
可得
即火箭以恒定的功率启动,故A正确,BC错误;
D.由上述分析可知,的关系式为
当时,火箭获得的速度最大,解得
得
故D错误。
故选A。
9. 带式传送机是在一定的线路上连续输送物料的搬运机械,又称连续输送机。如图所示,一条足够长的浅色水平传送带自左向右匀速运行。现将一个木炭包无初速度地放在传送带上,木炭包在传送带上将会留下一段黑色的痕迹。下列说法正确的是( )
A. 黑色的痕迹将出现在木炭包的左侧
B. 传送带速度一定时,木炭包与传送带间动摩擦因数越大,痕迹的长度越长
C. 木炭包与传动带间动摩擦因数一定时,传送带运动速度越大,痕迹的长度越大
D. 黑色痕迹越长系统产生的热量越多
【答案】C
【解析】
【详解】A.在木炭与传送带速度达到相等之前,二者保持相对滑动,传送带的位移大于木炭的位移,木炭相对于传送带向左运动,所以黑色的痕迹出现在木炭的右端,故A错误;
BC.设传送带的速度为v,木炭和传送带间的动摩擦因数为μ,痕迹的长度为
所以
由此可知,μ越大,L越小,与木炭的质量无关,传送带速度v越大,L越大,故B错误、C正确;
D.系统产生的热量
系统产生的热量与木炭包的质量和传送带的速度有关,D错误。
故选C。
10. 光滑水平面上放有一上表面光滑、倾角为a的斜面体A,斜面体质量为M、底边长为L,如图所示。将一质量为m、可视为质点的滑块B从斜面的顶端由静止释放,滑块B经过时间t刚好滑到斜面底端,此过程中斜面对滑块的支持力大小为FN,则下列说法中正确的是( )
A. FN=mgcosa
B. 滑块下滑过程中支持力对B的冲量大小为FNtcosa
C. 滑块B下滑的过程中A、B组成的系统动量不守恒
D. 此过程中斜面体向左滑动的距离为
【答案】C
【解析】
【详解】A.滑块沿斜面下滑时,斜面同时在向左做加速运动,所以滑块相对于地面加速度不再沿斜面方向,则滑块沿与斜面垂直的方向合力不等于0,因此斜面对滑块的支持力大小不等于,A错误;
B.根据冲量的定义有滑块下滑过程中支持力对B的冲量大小为,B错误;
C.滑块下滑时在竖直方向有加速度,合外力不为0,所以系统动量不守恒,C正确;
D.设滑块水平位移为,斜面水平位移为,水平方向由动量守恒得
两边同乘以时间的累积量,得
同时有
解得
D错误。
故选C。
二、非选择题:共5题,共60分。其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11. 如图所示是落体法验证机械能守恒定律的实验图,关于本实验下列说法正确的是_______
A.电火花计时器应连接交流电源,工作电压约为8V
B.本实验中需要用天平测量重物的质量
C.实验中应手提纸带上端,先启动电火花计时器再释放纸带
D.测纸带上某点的速度时,可先测出该点到起点间的时间间隔,利用公式v=gt计算
(2)若已知打点计时器的电源频率为50Hz,当地的重力加速度g=9.8m/s2,重物质量为lkg,验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示,其中O为第一个点,1、2、....为另外连续计数点,对纸带进行处理得到表格中数据,其中h是计数点距O的距离,v是计数点的瞬时速度;
计数点
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
h/(cm)
0.19
1.55
4.45
8.84
x
22.15
31.05
41.60
53.65
67.30
82.40
v/(m/s)
0.18
0.53
0.91
1.28
_
2.05
2.05
2.81
3.21
3.60
3.96
(m2/s2)
0.02
0.14
0.41
0.82
y
2.10
293
3.95
5.15
6.48
7.84
为减小误差,小明同学利用表格中多组数据进行验证,请简述他验证机械能守恒方法:_______。
(3)以下哪组数据最接近表格中x、y的合理取值________;
A.14.80;1.60 B.14.80;1.41
C.16.24;1.56 D.16.24;1.66
(4)小明同学利用(2)中数据处理方式仍存在明显误差,关于这个误差的说法正确的是________;
A.该误差属于系统误差
B.该误差属于偶然误差
(5)请你提出一条减小上述误差的改进建议________。
【答案】 ①. C ②. 作图像,如果图像为一条过原点的倾斜直线且斜率约等于g,即可验证机械能守恒定律 ③. B ④. A ⑤. 改用光电门和数字计时器测速度(其他方法合理同样给分)
【解析】
【详解】(1)[1]A.电火花计时器应连接交流电源,工作电压约为220V,选项A错误;
B.本实验中要验证的关系是
mgh=mv2
两边消掉了m,则不需要用天平测量重物的质量,选项B错误;
C.实验中应手提纸带上端,让重物尽量靠近打点计时器,先启动电火花计时器再释放纸带,选项C正确;
D.测纸带上某点的速度时,通过中间时刻的速度等于平均速度来计算,选项D错误。
故选C。
(2)[2]要验证的关系是
即
可见作图像,如果图像为一条过原点的倾斜直线且斜率约等于g,即可验证机械能守恒定律。
(3)[3]物体做落体运动,下落高度
则
则
速度
则
所以
解得
实验中由于阻力的影响数据会略小,故最接近表格中x、y的合理取值的是A。
故选A。
(4)[4]小明同学利用(2)中数据处理方式仍存在明显误差,这个误差是重物受空气阻力和纸带与限位孔间的摩擦阻力而引起的,该误差属于系统误差。
故选A。
(5)[5]实验中阻力引起的误差主要影响速度的测量,因此可改用光电门和数字计时器测速度。
12. 如图所示,一篮球从水平地面上方H处由静止开始下落,与地面碰撞后弹起,弹起最大高度为h,碰撞时间为t,已知篮球的质量为m,空气阻力不计,求:
(1)篮球碰地后弹起的速度大小;
(2)地面对篮球的冲量。
【答案】(1);(2),方向竖直向上
【解析】
【详解】(1)由题意可得,对上升过程,由动能定理得
解得
(2)对下落过程,由动能定理得
选竖直向上为正方向,对篮球进行受力分析,由动量定理得
方向竖直向上。
13. 运动员推动冰壶滑行过程可建立如图所示模型:冰壶质量m=19.85kg,运动员施加的推力F=2.5N,方向与水平方向夹角为,冰壶在推力F作用下做匀速直线运动,g取,求:
(I)冰壶与地面间的动摩擦因数:
(2)若运动员以的水平速度将冰壶投出,滑行一段距离后,其队友在冰壶滑行前方摩擦冰面,使冰壶与冰面间的动摩擦因数变为原来的80%,再滑过被毛刷摩擦过的冰面长度为8m停止运动,与不摩擦冰面相比,冰壶多滑行的距离。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)对冰壶进行受力分析,由平衡条件得
又
解得
(2)被毛刷摩擦过
未被毛刷摩擦过
14. 如图所示,由两个半径均为R=0.2m的四分之一圆弧型细管道构成的光滑细管道ABC竖直放置,且固定在光滑水平面上,管道最低点刚好与水平面相切,圆心连线O1O2水平;轻弹簧左端固定在竖直挡板上,右端与质量为m=l0g的小球接触(不拴接,小球的直径略小于管的内径,小球大小可忽略)。宽为2R,高为R的木盒子固定于水平面上,盒子左侧DG到管道右端C的水平距离为2R,开始时弹簧处于锁定状态,当解除锁定后小球离开弹簧进入管道,最后到达C点或从C点抛出,重力加速度g取10m/s2,(弹簧、小球及轨道ABC与木盒截面GDEF在同一竖直面内)
(1)若小球怡好能到达C点,求弹簧处于锁定状态时具有的弹性势能;
(2)若弹簧处于锁定状态时具有的弹性势能为0.12J,求解除锁定后小球经C点时对轨道的压力;
(3)若小球从C点抛出后能直接击中盒子的底部,求弹簧处于锁定状态时具有的弹性势能满足什么条件?
【答案】(1);(2),方向向上;(3)
【解析】
【详解】(1)恰能到达C点时
对全过程应用动能定理
(2)从小球从弹簧处离开至C点由动能定理得
C点由牛顿第二定律得
联立解得
由牛顿第三定律可得 F压=F=0.7(N) ;方向向上。
(3)①小球从G点进入盒子,则小球从C点到G点做平抛运动,有
从小球从弹簧处离开至C点由动能定理得
联立解得
②小球落到E点,则小球从C点到E点做平抛运动,有
从小球从弹簧处离开至C点由动能定理得
解得
弹簧处于锁定状态时具有的弹性势能满足
【点睛】理解到达最高点的临界速度为零。运用动能定理解答即可。
15. 如图所示,质量为M的半圆槽放置在足够长的光滑水平面上,半圆槽左侧靠在固定挡板上,P、Q分别为半圆槽两侧的最高点,S为半圆槽的最低点,半圆槽的半径为R,半圆槽的内壁光滑。现将一质量为m的小球从P点正上方的O点处由静止释放,OP的距离为h=7R,小球可看成质点;已知M=3m,重力加速度为g,求:
(1)小球第1次经过S点时速度的大小;
(2)小球离开Q点后运动的最大高度(相对于Q点);
(3)小球第1次经过Q点至第2次经过Q点所经历时间。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
详解】(1)从释放到最低点根据机械能守恒定律得
解得
(2)小球从S到Q的过程,在水平方向上根据动量守恒定律得
小球从O到Q的过程中,系统机械能守恒,根据机械能守恒定律得
小球上升的最大高度为
解得
(3)小球离开Q点后做斜上抛运动,在竖直方向上
解得
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