湖南省娄底市涟源市第一中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试卷
展开一、单选题(每题五分共25分)
1.a、b、c三个物体在同一条直线上运动,它们的位移—时间图像如图所示,图像c是一条抛物线,坐标原点是抛物线的顶点,下列说法中正确的是( )
A.a、b两物体都做匀速直线运动,两个物体的速度相同
B.a、b两物体都做匀变速直线运动,两个物体的加速度大小相等,方向相反
C.物体c一定做变速曲线运动
D.在0~5s内,当时,a、b两个物体相距最远
2.如图(a),滑块在与水平方向夹角为斜向上的拉力F作用下,沿水平桌面做匀速直线运动。将该桌面倾斜成与水平方向夹角为,保持拉力的方向不变,大小变为2F,如图(b),滑块恰好沿倾斜桌面向上做匀速直线运动。滑块与桌面间的动摩擦因数是( )
A.B.C.D.
3.在抗洪抢险中,战士驾驶摩托艇救人。假设江岸是平直的,洪水沿江向下游流去,水流速度为,摩托艇在静水中的航速为,战士救人的地点A离岸边最近处O的距离为d,如果战士想在最短时间内将人送上岸,则摩托艇登陆的地点B离O点的距离为( )
A.B.0C.D.
4.如图所示为自行车皮带传动装置,主动轮上两轮的半径分别为3r和r,从动轮的半径为2r,A、B、C分别为轮缘上的三点,设皮带不打滑,A、B、C三点( )
A.线速度之比B.加速度之比
C.角速度之比D.周期之比
5.质量为m的物体P置于倾角为的固定光滑斜面上,轻细绳跨过光滑定滑轮分别连接着P与小车,P与滑轮间的细绳平行于斜面,小车以速率v水平向右做匀速直线运动,当小车与滑轮间的细绳和水平方向成夹角时(如图所示),下列判断正确的是( )
A.P的速率为B.P的速率为
C.绳的拉力等于D.绳的拉力小于
二、多选题(每题5分共25分,漏选3分,错选0分。)
6.如图所示,绷紧的水平传送带足够长,且始终以的恒定速率运行.初速度大小为的小墨块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带.若从小墨块滑上传送带开始计时,小墨块在传送带上运动5s后与传送带的速度相同,则( )
A.小墨块未与传送带速度相同时,受到的摩擦力方向水平向右
B.根据运动学知识可知
C.小墨块在传送带上的痕迹长度为4.5m
D.小墨块在传送带上的痕迹长度为12.5m
7.如图所示,一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度转动,盘面上离转轴2.5m处有一小物体与圆盘始终保持相对静止,物体与盘面间的动摩擦因数为,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,盘面与水平面的夹角为,g取,则以下说法中正确的是( )
A.小物体随圆盘做匀速圆周运动时,一定始终受到三个力的作用
B.小物体随圆盘以不同的角速度做匀速圆周运动时,越大时,小物体在最高点处受到的摩擦力一定越大
C.小物体受到的摩擦力可能背离圆心
D.的最大值是1.0rad/s
8.如图所示,一根细线下端拴一个金属小球P,细线的上端固定在金属块Q上,Q放在带小孔(小孔光滑)的水平桌面上,小球在某一水平面内做匀速圆周运动(圆锥摆)。现使小球改到一个更高一些的水平面上做匀速圆周运动(图中位置),两次金属块Q都静止在桌面上的同一点,则后一种情况与原来相比较,下面的判断中正确的是( )
A.小球P运动的周期变大B.小球P运动的角速度变小
C.小球P运动的线速度变大D.金属块Q受到桌面的摩擦力变大
9.如图所示,在匀速转动的水平盘上,沿半径方向放着用细线相连的质量为m的两个物体A和B,它们分居圆心两侧,与圆心距离分别为,,A和B与盘间的动摩擦因数分别为和,当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.下列说法错误的是( )
A.此时A所受摩擦力方向沿半径指向圈外
B.此时烧断绳子,A仍相对盘静止,B将做离心运动
C.此时绳子张力为
D.此时圆盘的角速度为
10.利用图象法研究物理量之间的关系是常用的一种数学物理方法。如图所示,为物体做直线运动时各物理量之间的关系图象,x、v、a、t分别表示物体的位移、速度、加速度和时间。下列说法中正确的是( )
A.根据甲图可求出物体的加速度大小为
B.根据乙图可求出物体的加速度大小为
C.根据丙图可求出物体的加速度大小为
D.根据丁图可求出物体在前2s内的速度变化量大小为3m/s
三、实验题(每空1分,共12分)
11.在做“探究平抛运动的特点”的实验时:
(1)钢球抛出点的位置必须及时记录在白纸上,然后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和y轴,竖直线是用______确定的。
(2)某同学通过实验得到的轨迹如图所示,由轨迹可知,竖直距离______,______,这表明竖直方向是初速度为______的______运动。
(3)该同学在轨迹上选取间距较大的几个点,测出其坐标,并在直角坐标系内绘出了图像,此平抛物体的初速度,则竖直方向的加速度______。(结果保留3位有效数字)
12.小明与他的同伴做“探究小车的速度随时间变化的规律”的实验。
(1)由于他的同伴不太明确该实验的目的及原理,他从实验室里借取了如下器材,其中哪些器材是多余的______:
①电磁打点计时器②天平③细绳④纸带
⑤小车⑥钩码⑦秒表⑧一端有滑轮的长木板
(2)为达到实验目的,还需要的器材是______。
A.B.C.D.E.
(3)在该实验中,下列说法中正确的是______。
A.打点计时器应固定在长木板上,且靠近滑轮一端
B.开始实验时小车远离打点计时器一端
C.应先接通电源,待打点稳定后再释放小车
D.牵引小车的钩码个数越多越好
(4)实验得到的一条纸带如图所示,打点计时器电源频率为50Hz,其中相邻的两个计数点还有4个点未画出,则根据纸带,回答下列问题:
①相邻两个计数点之间的时间间隔为______s;
②根据纸带上的数据,则计数点1时小车对应的速度为______m/s(计算结果保留两位小数)。
⑧据此可求出小车从1到3计数点内的加速度为______。(计算结果保留两位小数)。
四、计算题(13题12分,14题12分,15题14分)
13.如图所示,半径为R的半球形陶罐,固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上,转台转轴与过陶罐球心O的对称轴重合。转台以一定角速度匀速转动,一质量为m的小物块落入陶罐内,经过一段时间后,小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止,此时小物块受到的摩擦力恰好为0,且它和O点的连线与之间的夹角为,重力加速度为g。
(1)求转台转动的角速度;
(2)若改变转台的角速度,当时,小物块仍与罐壁相对静止,求此时小物块受到的摩擦力的大小和方向。
14.小李同学站在水平地面上,手握不可伸长的轻绳一端,绳的另一端系有质量为m的小球,甩动手腕,使球恰好能在竖直平面内做完整的圆周运动。再次加速甩动手腕,当球某次运动到最低点A时,绳恰好断掉,如题图所示。已知握绳的手离地面高度为2L,手与球之间的绳长为L,绳能承受的最大拉力为,重力加速度为g,忽略手的运动半径和空气阻力。求:
(1)为使小球能在竖直平面内作完整的圆周运动,小球过最高点B时的最小速度;
(2)绳断时球的速度大小;
(3)绳断后,小球落地点与抛出点A的水平距离。
15.如图所示,在水平桌面上离桌面右边缘处放着一质量为的小铁球(可看作质点),运动过程中铁球与水平桌面间的摩擦力为0.2N。现用水平向右推力作用于铁球,作用一段时间后撤去。铁球继续运动,到达水平桌面边缘A点飞出,恰好落到竖直圆弧轨道的B端沿切线进入圆弧轨道,且铁球恰好能通过圆弧轨道的最高点D。已知,A、B、C、D四点在同一竖直平面内,水平桌面离B端的竖直高度,圆弧轨道半径,C点为圆弧轨道的最低点,求:(取,,)
(1)铁球运动到圆弧轨道最高点D点时的速度大小;
(2)铁球运动到B点时的速度大小以及此时轨道对铁球的支持力大小;
(3)水平推力F作用的时间t。
参考答案解析
1.答案:D
解析:AB.位移时间图像中倾斜的直线表示物体做匀速直线运动,则知a、b两物体都做匀速直线运动,由图线斜率看出:a、b两图线的斜率大小相等、正负相反,说明两物体的速度大小相等、方向相反,速度不同,AB错误;
C.对于匀加速直线运动位移时间公式,可见,图像是抛物线,所以物体c一定做匀加速直线运动,C错误;
D.时刻,a、b从同一位置出发开始运动,a物体沿正方向运动,b物体沿负方向运动,则当时,a、b两个物体相距最远,D正确。
故选D。
2.答案:A
解析:设滑块质量为m,当滑块沿水平桌面做匀速直线运动,根据平衡条件可得,在水平、竖直方向分别有,;当滑块沿倾斜桌面向上做匀速直线运动,沿斜面方向、垂直斜面方向分别有,,联立可解得,A正确。
3.答案:C
解析:摩托艇要想在最短时间内将人送上岸,其航行方向要垂直于江岸,摩托艇实际的运动是相对于水的航行运动和水流的运动的合运动,垂直于江岸方向的运动速度为,所用时间;沿江岸方向的运动速度是水速,在相同的时间内,被水冲向下游的距离,即为登陆点距离O点的距离,故选C.
4.答案:B
解析:AC.B、C通过皮带传动,则有
A、B同轴转动,则有
由于,,,解得,
故AC错误;
D.由于,,,结合上述有,故D错误:
B.由于,,
结合上述解得,故B正确。
故选B。
5.答案;A
解析:AB.将小车的速度在沿细绳和垂直细绳两个方向分解,
则沿绳方向的分量大小为
所以P的速率为,
故A正确,B错误;
CD.由于不断减小,所以不断增大,根据牛顿第二定律
可知P所受合外力沿斜面向上,则绳的拉力大于,故CD错误。
故选A。
6.答案:AD
解析:A.设向右为正方向,小墨块速度未与传送带速度相同时,相对于传送带一直向左运动,所以小墨块受到的摩擦力始终向右,加速度始终向右,故A正确;
B.根据运动学知识可知:,故B错误;
CD.小墨块向左减速运动时,对小墨块有,
联立解得:
小墨块向左减速的过程中,对传送带的位移为
小墨块向右加速运动时,对小墨块有,
对传送带
因而小墨块在传送带上的痕迹长度为
解得:;故C错误、D正确。
故选AD。
7.答案:ACD
解析:D.当物体转到圆盘的最低点恰好不滑动时,转盘的角速度最大。此时小物体受竖直向下的重力、垂直于斜面向上的支持力、沿斜面指向圆心的摩擦力、由沿斜面的合力提供向心力,
支持力
摩擦力
又
解得
故D正确。
AC.当物体在最高点时,如果只受到重力与支持力2个力的作用,合力提供向心力,则
解得
所以一定受三个力的作用,所以在最高点摩擦力方向一定背离圆心,故AC正确;
B.根据以上分析可知,在最高点,摩擦力方向背离圆心,摩擦力的方向沿斜面向上,越大时
小物体在最高点处受到的摩擦力一定越小,故B错误;故选ACD.
8.答案:CD
解析:ABC.设细线与竖直方向的夹角为,细线的拉力大小为T,细线的长度为L,P球做匀速圆周运动时,重力和细线的拉力的合力提供向心力,如图
则有
解得周期
角速度
线速度
使小球改到一个更高一些的水平面上作匀速圆周运动时,增大,减小,和增大,则得到周期减小,角速度增大,线速度增大,故AB错误,C正确;
D.对P球,绳子拉力
增大,则减小,绳子拉力变大,对Q球,由平衡条件得知,拉力变大,则Q受到桌面的静摩擦力变大,故D正确。
9.答案:BC
两物块A和B随着圆盘转动时,合外力提供向心力,则,B的半径比A的半径大,所以B所需向心力大,绳子拉力相等,所以当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时,B的静摩擦力方向指向圆心,A的最大静摩擦力方向指向圆外,根据牛顿第二定律得:;;解得:,,故AD正确;此时烧断绳子,的最大静摩擦力均不足以提供向心力,则均做离心运动,故B错误。
此题选择错误的选项,故选BC。
10.答案:CD
11.答案:(1)重垂线
(2);;零;匀加速直线
(3)9.60
解析:(1)用中垂线确定竖直线。
(2)匀速直线运动在相等时间内的位移相等,初速度为零的匀变速直线运动在相邻相等时间间隔内位移之比是:……,根据图示运动轨迹分析答题。
(3)应用平抛运动规律求出图象的函数表达式,根据图示图象求出竖直方向的加速度。
12.答案:(1)天平和秒表(2)ABD
(3)C(4)①0.1②0.36③0.38
解析:(1)该实验需要①电磁打点计时器、③细绳、④纸带、⑤小车、⑥钩码和⑧一端有滑轮的长木板,但是不需要②天平和⑦秒表,则多余的器材是天平和秒表;
(2)为达到实验目的,还需要重锤、刻度尺和低压交流电源,故选ABD;
(3)A.打点计时器应固定在长木板上,且远离滑轮一端,选项A错误;
B.为了充分利用纸带,开始实验时小车靠近打点计时器一端,选项B错误;
C.应先接通电源,待打点稳定后再释放小车,选项C正确;
D.小车的加速度不需要太大,则牵引小车的钩码个数不是越多越好,故D错误。
故选:C。
(4)①相邻两个计数点之间的时间间隔为;
②根据纸带上的数据,则计数点1时小车对应的速度为;
③据此可求出小车从1到3计数点内的加速度为。
13.答案:(1)(2),方向与罐壁相切斜向下
解析:(1)根据
解得
(2)设支持力N,摩擦力,物块在竖直方向平衡,水平方向做匀速圆周运动,则
解得
方向与罐壁相切斜向下。
14.答案:(1)(2)(3)4L
解析:(1)为使小球能在竖直平面内作完整的圆周运动,小球过最高点B时,当得
小球过最高点B时的最小速度。
(2)绳断时
绳断时球的速度大小
(3)绳断后,小球做平抛运动,竖直方向得
小球落地点与抛出点A的水平距离
15.答案:(1)(2)5m/s,5.8N(3)0.6s
解析:(1)小球恰好通过D点时,重力提供向心力,由牛顿第二定律可得
可得
(2)小球从A点到B点的过程中做平抛运动,根据平抛运动规律有,解得
小球沿切线进入圆弧轨道,则
小球在B点的向心力由支持力和重力在半径方向的分力的合力提供,则有
(3)小球从A点到B点的过程中做平抛运动,水平方向的分速度不变,可得
小球在水平面上做加速运动时,可得
小球做减速运动时,可得
由运动学的公式可知最大速度,
又
联立可得
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