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- 2021-04-19 发布
仙游一中2020年高二暑期返校考
物理试卷
一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分。在每小题给出的的四个选项中,第1—7小题只有一个选项正确,第8—12小题有多个选项正确。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分。)
1. 在物理学的重大发现中科学家们创造出了许多物理学方法,如理想实验法、控制变量法、极限思想法、类比法、科学假说法和建立物理模型法等等。以下关于所用物理学研究方法的叙述不正确的是( )
A. 在不需要考虑物体本身的大小和形状时,用质点来代替物体的方法叫假设法
B. 根据速度定义式,当非常非常小时,就可以表示物体在t时瞬时速度,该定义应用了极限思想方法
C. 在探究加速度、力和质量三者之间的关系时,先保持质量不变研究加速度与力的关系,再保持力不变研究加速度与质量的关系,该实验应用了控制变量法
D. 在推导匀变速运动位移公式时,把整个运动过程划分成很多小段,每一小段近似看作匀速直线运动,然后把各小段的位移相加,这里采用了微元法
2. 汽车以恒定功率P由静止出发,沿平直路面行驶,最大速度为v,则下列判断正确的是( )
A.汽车先做匀加速运动,最后做匀速运动
B.汽车先做加速度越来越大的加速运动,最后做匀速运动
C.汽车先做加速度越来越小的加速运动,最后做匀速运动
D.汽车先做加速运动,再做减速运动,最后做匀速运动
3. 一物体受绳的拉力作用由静止开始前进,先做加速运动,然后改为匀速运动;再改做减速运动,则下列说法中正确的是( )
A. 加速前进时,绳拉物体的力大于物体拉绳的力
B. 减速前进时,绳拉物体的力小于物体拉绳的力
C. 只有匀速前进时,绳拉物体的力与物体拉绳的力大小才相等
D. 不管物体如何前进,绳拉物体的力与物体拉绳的力大小总相等
4. 一质点的x-t图象如图,各图中能正确表示该质点的v-t图象的是( )
A B C D
R
O
F
5. 如图,某力F=10N作用于半径R=1m的转盘的边缘上,力F的大小保持不变,但方向始终保持与作用点的切线方向一致,则转动一周这个力F做的总功应为( )
A、 0J B、20πJ C 、10J D、20J
6. 细绳拴一个质量为m的小球,小球用固定在墙上的水平弹簧支撑,小球与弹簧不粘连。平衡时细绳与竖直方向的夹角为53°,如图所示,下列说法正确的是 ( ) (sin53°=0.8,cos53°=0.6)
A. 小球静止时弹簧的弹力大小为mg B. 小球静止时细绳的拉力大小为mg
C. 细绳烧断瞬间小球的加速度为g D. 细线烧断后小球做自由落体运动
7. 如图,不计质量的光滑小滑轮用 细绳悬挂于墙上的O点,跨过滑轮的细绳连接物块A、B,A、B都处于静止状态,现将物块B移至C点后,A、B仍保持静止,下列说法中正确的是( )
A. B与水平面间的摩擦力减小
B. 绳子对B的拉力增大
C. 悬于墙上的绳所受拉力不变
D. A、B静止时,图中α、β、θ三角始终相等
8.如图,细杆的一端与一小球相连,可绕过O点的水平轴自由转动现给小球一初速度,使它做圆周运动,图中a、b分别表示小球轨道的最低点和最高点,则杆对球的作用力可能是( )
A.a处为推力,b处为拉力
B.a处为推力,b处为推力
C.a处为拉力,b处为拉力
D.a处为拉力,b处为推力
9.如图,人在岸上拉船,已知船的质量为m,水的阻力恒为Ff,当轻绳与水平面的夹角为θ时,船的速度为v,此时人的拉力大小为FT,则此时( )
A.人拉绳行走的速度为vcosθ
B.人拉绳行走的速度为
C.船的加速度为
D.船的加速度为
10. “蹦极”是一项刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空P点自由下落,图中a点是弹性绳的原长位置,c是人所到达的最低点,b是人静止悬吊着时的平衡位置,人在从P点下落到最低点c点的过程中( )
A. 在b点时人的速度最大
B. 在ab段绳的拉力小于人的重力,人处于失重状态
C. 在a、b、c三点中,人在a点时加速度最大
D. 在c点,人的速度为零,处于平衡状态
11. 如图所示,在光滑的桌面上有M、m两个物块,现用力F推物块m,使M、m两物块在桌上一起向右加速,则M、m间的相互作用力为( )
A.
B.
C. 若桌面的摩擦因数为,M、m仍向右加速,则M、m间的相互作用力为
D. 若桌面的摩擦因数为,M、m仍向右加速,则M、m间的相互作用力仍为
12.太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间,且三者几乎排成一条直线的现象,天文学中称为“行星冲日”。假定有两个地外行星A和B,地球公转周期T0=1年,公转轨道的半径为,A行星的公转周期TA=2年,B行星公转的轨道半径,则
A.相邻两次A星冲日间隔为2年
B.相邻两次B星冲日间隔为8年
C.相邻两次A星冲日间隔时间比相邻两次B星冲日间隔时间长
D.相邻两次A、B两星同时冲日时间间隔为8年
二、实验题:(共3小题,每空2分,共18分。)
13. “探究求合力的方法”的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳,图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示.
(1)某次实验中,拉OC细绳的弹簧秤指针位置如甲图所示,其读数为_____N;乙图中的F与F′两力中,方向一定沿AO方向的是_____.
(2)关于此实验下列说法正确的是________.
A.与橡皮筋连接的细绳必须等长
B.用两只弹簧秤拉橡皮筋时,应使两弹簧秤的拉力相等,以便算出合力的大小
C.用两只弹簧秤拉橡皮筋时,结点位置必须与用一只弹簧秤拉时结点的位置重合
D.拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要短一些
14. 在“验证机械能守恒定律”
实验中,利用重锤拖着纸带自由下落,通过打点计时器打出一系列的点,对纸带上的点进行测量,即可验证机械能守恒定律。
(1)安装好实验装置,正确进行实验操作,从打出的纸带中选出符合要求的纸带,如图所示。图中O点为打点起始点,且速度为零。
(2)本实验是否需要测定重锤质量m:________(填“需要”或“不需要”)。
(3)选取纸带上打出的连续点A、B、C、…,测出其中E、F、G点距起始点O的距离分别为h1、h2、h3,已知当地重力加速度为g,打点计时器打点周期为T。为验证从打下F点的过程中机械能是否守恒,需要验证的表达式是_________(用题中所给字母表示)。
15. 在探究“加速度与力、质量的关系”的实验中,实验装置如下图:
(1)在实验前必须进行平衡摩擦力,其步骤如下:取下细线和砂桶,把木板不带滑轮的一端适当垫高并反复调节,直到轻推小车,使小车做___________直线运动
(2)某同学在探究小车质量不变,小车的加速度与小车所受合力间的关系时,该同学平衡小车的摩擦阻力后,为了使小车所受的合力近似等于砝码的重力,小车的质量M和砝码的质量m分别应选取下列哪组值最适宜
A.M=500g,m分别为50g、70g、100g、225g
B.M=500g,m分别为20g、30g、40g、50g
C.M=200g,m分别为50g、75g、100g、225g
D.M=200g,m分别为30g、40g、50g、100g
(3)在某次实验中,某同学得到一条打点清晰的纸带,并且每5个计时点取一个计数点(每相邻的计数点间还有4个计时点未画出),如图,已知每相邻的2个计数点间的距离为s,且s1=
0.95cm,s2=2.88cm,s3=4.80cm,s4=6.71cm,s5=8.64cm,s6=10.57cm,电磁打点计时器的电源频率为50Hz。试计算此纸带的加速度大小a=________m/s2(计算结果保留3位有效数字)
(4)在平衡好摩擦力的情况下,探究小车加速度a与小车受力F的关系中,将实验测得的数据在坐标图中描点并作出a–F图线,如图。从a–F图线求得小车的质量为__________kg(保留两位有效数字)。
三、计算题:(3小题,共34分;解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写最后答案的不给分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。)
16. 如图,质量为2kg的物体在与水平方向成37°角的斜向上的拉力F作用下由静止开始运动。已知力F的大小为5N,物体与地面之间的动摩擦因数μ为0.2,重力加速度g=10m/s2。(sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)物体由静止开始运动后的加速度大小;
(2)8s末物体的瞬时速度大小和8s时间内物体通过的位移大小;
(3)若8s末撤掉拉力F,则物体还能前进多远?
17. 如图,水平传送带以v=2 m/s的速度匀速转动,传送带两端的长度L=8m,现在传送带左端A无初速度竖直释放某一物块,t1=2s时物块的速度与传送带的速度相同,(g=10 m/s2)试求:
(1)物块与传送带间的动摩擦因数μ;
(2) 物块由传送带左端A运动到右端B的时间t;
(3)若传送带匀速转动的速度可调,则传送带至少以多大速度vmin运行,物块从A端到B端运动时间才是最短?
18. 如图,一质量为m=1kg的小球从A点沿光滑斜面轨道由静止滑下,不计通过B点时的能量损失,然后依次滑入两个相同的圆形轨道内侧,其轨道半径R=10cm,小球恰能通过第二个圆形轨道的最高点,小球离开圆形轨道后可继续向E点运动,E点右侧有一壕沟,E、F两点的竖直高度d=0.8m,水平距离x=1.2m,水平轨道CD长L1=1m,DE长为L2=3m。轨道除CD和DE部分粗糙外,其余均光滑,小球与CD和DE间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g=10m/s2。求:
⑴小球通过第二个圆形轨道的最高点时的速度;
⑵小球通过第一个圆轨道最高点时对轨道的压力;
⑶若小球既能通过圆形轨道的最高点,又不掉进壕沟,求小球从A点释放时的高度的范围是多少?
仙游一中2020年高二暑期返校考
物理试卷
一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分。在每小题给出的的四个选项中,第1—7小题只有一个选项正确,第8—12小题有多个选项正确。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分。)
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
答案
二、实验题:(共3小题,每空2分,共18分。)
13.(1) N; .(2) .
14. (2) (3) (用题中所给字母表示)。
15. (1) (2)
(3) m/s2(计算结果保留3位有效数字)
(4) kg(保留两位有效数字)。
三、计算题:(3小题,共34分;解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写最后答案的不给分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。)
16.
17.
18.
仙游一中2020年高二暑期返校考
物理试卷
一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分。在每小题给出的的四个选项中,第1—7小题只有一个选项正确,第8—12小题有多个选项正确。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分。)
1. 在物理学的重大发现中科学家们创造出了许多物理学方法,如理想实验法、控制变量法、极限思想法、类比法、科学假说法和建立物理模型法等等。以下关于所用物理学研究方法的叙述不正确的是( )
A. 在不需要考虑物体本身的大小和形状时,用质点来代替物体的方法叫假设法
B. 根据速度定义式,当非常非常小时,就可以表示物体在t时瞬时速度,该定义应用了极限思想方法
C. 在探究加速度、力和质量三者之间的关系时,先保持质量不变研究加速度与力的关系,再保持力不变研究加速度与质量的关系,该实验应用了控制变量法
D. 在推导匀变速运动位移公式时,把整个运动过程划分成很多小段,每一小段近似看作匀速直线运动,然后把各小段的位移相加,这里采用了微元法
【答案】A
【解析】A、质点采用的科学方法为建立理想化的物理模型的方法,忽略次要因素抓住主要因素,故A错误。B、根据速度定义式,当△t极小时表示物体在时刻的瞬时速度,该定义应用了极限思想方法,故B正确。C、研究牛顿第二定律采用控制变量法,保持合外力不变或质量不变分别研究关系,故C正确。D、在推导匀变速直线运动位移公式时,把整个运动过程划分成很多小段,每一小段近似看作匀速直线运动,然后把各小段的位移相加,这里采用了微元法,故D正确;本题选不正确的,故选A。
【点睛】在高中物理学习中,我们会遇到多种不同的物理分析方法,这些方法对我们理解物理有很大帮助,故在理解概念和规律的基础上,更要注意方法的积累和学习.
2. 汽车以恒定功率P由静止出发,沿平直路面行驶,最大速度为v,则下列判断正确的是( C )
A.汽车先做匀加速运动,最后做匀速运动
B.汽车先做加速度越来越大的加速运动,最后做匀速运动
C.汽车先做加速度越来越小的加速运动,最后做匀速运动
D.汽车先做加速运动,再做减速运动,最后做匀速运动
3. 一物体受绳的拉力作用由静止开始前进,先做加速运动,然后改为匀速运动;再改做减速运动,则下列说法中正确的是( )
A. 加速前进时,绳拉物体的力大于物体拉绳的力
B. 减速前进时,绳拉物体的力小于物体拉绳的力
C. 只有匀速前进时,绳拉物体的力与物体拉绳的力大小才相等
D. 不管物体如何前进,绳拉物体的力与物体拉绳的力大小总相等
【答案】D
【解析】绳拉物体的力与物体拉绳的力是一对作用力与反作用力,所以大小始终相等,故A、B、C错误;D正确。
4. 一质点的x-t图象如图所示,各图中能正确表示该质点的v-t图象的是( )
A B C D
【答案】A
【解析】试题分析:在第一段时间内质点的位移在减小,所以物体朝着负方向运动,质点的速度为负值,沿负方向做匀速直线运动;在中间一段时间内质点的位移没有发生变化,所以质点处于静止状态,即速度为零,在后一段时间内,质点又开始朝着正方向运动,即速度为正,且做匀速直线运动,最后质点的位移保持不变,即速度为零,所以A正确,
考点:本题考查对位移-时间图象与速度-时间图象的理解能力,及把握联系的能力.
点评:质点的位移s与时间t图象的斜率表示速度.倾斜的直线表示质点做匀速直线运动,平行于t轴的直线表示质点处于静止状态.
R
O
F
5. 如图所示,某力F=10N作用于半径R=1m的转盘的边缘上,力F的大小保持不变,但方向始终保持与作用点的切线方向一致,则转动一周这个力F做的总功应为( )
A、 0J B、20πJ C 、10J D、20J
★解析:把圆周分成无限个小元段,每个小元段可认为与力在同一直线上,故ΔW=FΔS,则转一周中各个小元段做功的代数和为W=F×2πR=10×2πJ=20πJ,故B正确。
6. 细绳拴一个质量为m的小球,小球用固定在墙上的水平弹簧支撑,小球与弹簧不粘连。平衡时细绳与竖直方向的夹角为53°,如图所示,下列说法正确的是 ( ) (sin53°=0.8,cos53°=0.6)
A. 小球静止时弹簧的弹力大小为mg
B. 小球静止时细绳的拉力大小为mg
C. 细绳烧断瞬间小球的加速度为g
D. 细线烧断后小球做自由落体运动
【答案】C
【解析】A、B、小球静止时,分析受力分析,如图所示:
由平衡条件得:弹簧的弹力大小为:,细绳的拉力大小为;故A错误,B错误。C、D、细绳烧断瞬间弹簧的弹力不变,则小球所受的合力与烧断前细绳拉力的大小相等、方向相反,则此瞬间小球的加速度大小为:,则小球不会做自由落体运动,故C正确,D错误。故选C。
【点睛】本题中小球先处于平衡状态,由平衡条件求解各力的大小,后烧断细绳,小球处于非平衡条件,抓住细绳烧断瞬间弹簧的弹力不会突变是关键.
7. 如图所示,不计质量的光滑小滑轮用 细绳悬挂于墙上的O点,跨过滑轮的细绳连接物块A、B,A、B都处于静止状态,现将物块B移至C点后,A、B仍保持静止,下列说法中正确的是( )
A. B与水平面间的摩擦力减小
B. 绳子对B的拉力增大
C. 悬于墙上的绳所受拉力不变
D. A、B静止时,图中α、β、θ三角始终相等
【答案】D
【解析】试题分析:对B分析,B向右移动时,绳与地面的夹角减小,绳水平分量增大,而水平方向B受力平衡,摩擦力增大,故A正确;对A分析,由于A处于静止,故绳子的拉力等于A的重力;绳子对B的拉力也保持不变,等于A的重力;故B错误;由于两绳间夹角增大,而两拉力不变,故悬于绳上的绳子的拉力将减小,故C错误;对滑轮分析,由于A一直竖直,故绳子与墙平行,故α=θ;因拉A的绳子与拉B的绳子力相等,而拉滑轮的力与两绳子的力的合力大小相等,故拉滑轮的力应这两绳子拉力的角平分线上,故α、β、θ三角始终相等,故D正确;故选AD.
考点:物体的平衡
【名师点睛】本题要注意分别对A、B及滑轮分析,根据共点力的平衡条件可得出各物体受力的关系;同时注意要根据力的合成与分解等知识进行讨论。
8.如图,细杆的一端与一小球相连,可绕过O点的水平轴自由转动现给小球一初速度,使它做圆周运动,图中a、b分别表示小球轨道的最低点和最高点,则杆对球的作用力可能是(CD)
A.a处为推力,b处为拉力
B.a处为推力,b处为推力
C.a处为拉力,b处为拉力
D.a处为拉力,b处为推力
9.如图所示,人在岸上拉船,已知船的质量为m,水的阻力恒为Ff,当轻绳与水平面的夹角为θ时,船的速度为v,此时人的拉力大小为FT,则此时
A.人拉绳行走的速度为vcosθ
B.人拉绳行走的速度为
C.船的加速度为
D.船的加速度为
【答案】AC
【解析】船的运动是合运动,它实际上是同时参与了两个分运动;一是沿绳方向的直线运动,二是以滑轮为圆心转动的分运动(即垂直于绳方向的分运动),因此将船的速度进行分解如图甲所示,人拉绳行走的速度v人=vcosθ,A正确,B错误;船的受力如图乙所示,绳对船的拉力等于人拉绳的力,即绳的拉力大小为FT,与水平方向成θ角,因此FTcos θ-Ff=ma,解得 ,C正确,D错误。
10. “蹦极”是一项刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空P点自由下落,图中a点是弹性绳的原长位置,c是人所到达的最低点,b是人静止悬吊着时的平衡位置,人在从P点下落到最低点c点的过程中( )
A. 在b点时人的速度最大
B. 在ab段绳的拉力小于人的重力,人处于失重状态
C. 在a、b、c三点中,人在a点时加速度最大
D. 在c点,人的速度为零,处于平衡状态
【答案】AB
【解析】试题分析:A、从a点到b点的过程重力大于弹力,加速度向下,加速;从b点到c点弹力大于重力,加速度向上,减速,因此在b点速率最大;错误
B、从a点到b点的过程重力大于弹力,加速度向下,人处于失重状态;正确
C、当人从静止由弹性绳原长处下落,初位置加速度为g,根据对称性,到达最低点时加速度也为g,方向竖直向上.当物体从一定高度下落,则最低点更低,根据牛顿第二定律,加速度的大小大于g;错误
D、在c点,人的速度为零,此时弹力大于重力,加速度向上,受力不平衡;错误
故选B
考点:牛顿第二定律
点评:题关键点是重力与弹力相等的位置速度最大,此前加速,此后到速度为零前减速,加速度先向下减小在反向增大。
11. 如图所示,在光滑的桌面上有M、m两个物块,现用力F推物块m,使M、m两物块在桌上一起向右加速,则M、m间的相互作用力为( )
A.
B.
C. 若桌面的摩擦因数为,M、m仍向右加速,则M、m间的相互作用力为
D. 若桌面的摩擦因数为,M、m仍向右加速,则M、m间的相互作用力仍为
【答案】BD
【解析】A、B、根据牛顿第二定律得,对整体;,对M:.故A错误,B正确.C、D、根据牛顿第二定律得,对整体:,对M:N-μMg=Ma,得到 .故C,D错误.故选B.
【点睛】本题是连接类型的问题,关键是灵活选择研究对象.对于粗糙情况,不能想当然选择C,实际上两种情况下MN间作用力大小相等.
12.太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间,且三者几乎排成一条直线的现象,天文学中称为“行星冲日”。假定有两个地外行星A和B,地球公转周期T0=1年,公转轨道的半径为,A行星的公转周期TA=2年,B行星公转的轨道半径,则
A.相邻两次A星冲日间隔为2年
B.相邻两次B星冲日间隔为8年
C.相邻两次A星冲日间隔时间比相邻两次B星冲日间隔时间长
D.相邻两次A、B两星同时冲日时间间隔为8年
【答案】ACD
二、实验题:(共3小题,每空2分,共18分。)
13. “探究求合力的方法”的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳,图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示.
(1)某次实验中,拉OC细绳的弹簧秤指针位置如甲图所示,其读数为_____N;乙图中的F与F′两力中,方向一定沿AO方向的是_____.
(2)关于此实验下列说法正确的是________.
A.与橡皮筋连接的细绳必须等长
B.用两只弹簧秤拉橡皮筋时,应使两弹簧秤的拉力相等,以便算出合力的大小
C.用两只弹簧秤拉橡皮筋时,结点位置必须与用一只弹簧秤拉时结点的位置重合
D.拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要短一些
【答案】 (1). 2.60 (2). F′ (3). C
【解析】(1)弹簧秤最小刻度为0.1N,估读到0.01N,则读数为2.80N; F是通过作图的方法得到合力的理论值,而F′是通过一个弹簧称沿AO方向拉橡皮条,使橡皮条伸长到O点,使得一个弹簧称的拉力与两个弹簧称的拉力效果相同,测量出的合力.故方向一定沿AO方向的是F′,由于误差的存在F和F′方向并不在重合.
(2)A、与橡皮筋连接的细绳要稍微长些,并非要求等长,故A错误。B、实验要方便、准确,两分力适当大点,读数时相对误差小,但没有要求两力必须相等,故B错误;C、为了保证效果相同,两次拉橡皮筋时,需将橡皮筋结点拉至同一位置,故C正确。D、为了更加准确的记录力的方向,拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些,故D错误。故选C。
【点睛】
明确实验原理,要求在“验证力的平行四边形定则”实验中,我们要知道分力和合力的效果是等同的,同时根据实验原理去分析实验中的注意事项和减小误差的基本方法.
14. 在“验证机械能守恒定律”实验中,利用重锤拖着纸带自由下落,通过打点计时器打出一系列的点,对纸带上的点进行测量,即可验证机械能守恒定律。
(1)安装好实验装置,正确进行实验操作,从打出的纸带中选出符合要求的纸带,如图所示。图中O点为打点起始点,且速度为零。
(2)本实验是否需要测定重锤质量m:________(填“需要”或“不需要”)。
(3)选取纸带上打出的连续点A、B、C、…,测出其中E、F、G点距起始点O的距离分别为h1、h2、h3,已知当地重力加速度为g,打点计时器打点周期为T。为验证从打下F点的过程中机械能是否守恒,需要验证的表达式是_________(用题中所给字母表示)。
【答案】 (2)不需要 (3)
【解析】(2)验证机械能守恒,即验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等,质量可以约去,不需要测量重锤的质量.
(3)F点的瞬时速度vF=,则动能的增加量△Ek=mvF2=,重力势能的减小量△Ep=mgh2,则需要验证的表达式为:mgh2=,即gh2=。
15. 在探究“加速度与力、质量的关系”的实验中,实验装置如下图所示:
(1)在实验前必须进行平衡摩擦力,其步骤如下:取下细线和砂桶,把木板不带滑轮的一端适当垫高并反复调节,直到轻推小车,使小车做___________直线运动
(2)某同学在探究小车质量不变,小车的加速度与小车所受合力间的关系时,该同学平衡小车的摩擦阻力后,为了使小车所受的合力近似等于砝码的重力,小车的质量M和砝码的质量m分别应选取下列哪组值最适宜(______)
A.M=500g,m分别为50g、70g、100g、225g
B.M=500g,m分别为20g、30g、40g、50g
C.M=200g,m分别为50g、75g、100g、225g
D.M=200g,m分别为30g、40g、50g、100g
(3)在某次实验中,某同学得到一条打点清晰的纸带,并且每5个计时点取一个计数点(每相邻的计数点间还有4个计时点未画出),如图所示,已知每相邻的2个计数点间的距离为s,且s1=0.95cm,s2=2.88cm,s3=4.80cm,s4=6.71cm,s5=8.64cm,s6=10.57cm,电磁打点计时器的电源频率为50Hz。试计算此纸带的加速度大小a=________m/s2(计算结果保留3位有效数字)
(4)在平衡好摩擦力的情况下,探究小车加速度a与小车受力F的关系中,将实验测得的数据在坐标图中描点并作出a–F图线,如图所示。从a–F图线求得小车的质量为__________kg(保留两位有效数字)。
【答案】 (1). 匀速 (2). B (3). 1.92 (4). 0.50
【解析】(1)在实验前必须进行平衡摩擦力,其步骤如下:取下细线和砂桶,把木板不带滑轮的一端适当垫高并反复调节,直到轻推小车,使小车恰好做匀速直线运动,这样小车所受的摩擦力与小车沿斜面向下的重力的分力平衡.
(2)该实验要求满足小车的质量大于大于钩码的质量,这样小车所受的合力才近似等于砝码的重力,只有B满足此条件,故选B。
(3)根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小,得:s4-s1=3a1T2 ,s5-s2=3a2T2 ,s6-s3=3a3T2 ,为了更加准确的求解加速度,我们对三个加速度取平均值,联立得,代入数据得.
(4) 根据得a-F图线的斜率倒数表示物体的质量,则有:,解得:.
【点睛】本题考查牛顿第二定律的验证实验,对于书本上的实验,我们要从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚.实验的图象描绘,物理结合数学的应用都值得注意.
三、计算题:(3小题,共37分;解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写最后答案的不给分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。)
16. 如图所示,质量为2kg的物体在与水平方向成37°角的斜向上的拉力F作用下由静止开始运动。已知力F的大小为5N,物体与地面之间的动摩擦因数μ为
0.2,(sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)物体由静止开始运动后的加速度大小;
(2)8s末物体的瞬时速度大小和8s时间内物体通过的位移大小;
(3)若8s末撤掉拉力F,则物体还能前进多远?
【答案】(1)a=0.3m/s2 (2)x=9.6m (3)x′=1.44m
【解析】(1)物体的受力情况如图所示:
根据牛顿第二定律,得: Fcos37°-f=ma
Fsin37°+FN=mg
又f=μFN
联立得:a=
代入解得a=0.3m/s2
(2)8s末物体的瞬时速度大小v=at=0.3×8m/s=2.4m/s
8s时间内物体通过的位移大小
(3)8s末撤去力F后,物体做匀减速运动,
根据牛顿第二定律得,物体加速度大小
由v2=2a′x′得:
【点睛】
本题关键是多次根据牛顿第二定律列式求解加速度,然后根据运动学公式列式求解运动学参量。
17. 如图所示,水平传送带以v=2 m/s的速度匀速转动,传送带两端的长度L=8m,现在传送带左端A无初速度竖直释放某一物块,t1=2s时物块的速度与传送带的速度相同,(g=10 m/s2)试求:
(1)物块与传送带间的动摩擦因数μ;
(2) 物块由传送带左端A运动到右端B的时间t;
(3)若传送带匀速转动的速度可调,则传送带至少以多大速度vmin运行,物块从A端到B端运动时间才是最短?
【答案】(1)=0.1 (2)5s (3)4m/s
【解析】
【分析】
(1)物块在传送带上先做初速度为零的匀加速运动,根据速度时间公式求出加速度的大小,根据牛顿第二定律即可求出动摩擦因数;(2)先分析当物块加速的位移与传送带的长度关系,从而得出传送带的运动情况,再根据运动规律求出时间;(3)当物块一直加速时,时间最短,根据速度位移公式求出最小速度。
【详解】(1)依题意知:物块运动的加速度大小为:
物块被放在传送带上时初速度为零,相对于传送带向左运动,受滑动摩擦力向右,大小为:
物块与传送带间的动摩擦因数
(2) 在时间内工件运动的位移
故物块达到与传送带相同的速度后与传送带相对静止,一起匀速运动至B端.
经过时间后,物块做匀速运动的时间为
物块由传送带左端运动到右端共用时间为
(3)当物块一直加速时,时间最短,则传送带的最小速度
解得:
【点睛】解决本题的关键理清物块在整个过程中的运动规律,结合运动学公式和牛顿第二定律综合求解,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁.
18. 如图所示,一质量为m=1kg的小球从A点沿光滑斜面轨道由静止滑下,不计通过B点时的能量损失,然后依次滑入两个相同的圆形轨道内侧,其轨道半径R=10cm,小球恰能通过第二个圆形轨道的最高点,小球离开圆形轨道后可继续向E点运动,E点右侧有一壕沟,E、F两点的竖直高度d=0.8m,水平距离x=1.2m,水平轨道CD长L1=1m,DE长为L2=3m。轨道除CD和DE部分粗糙外,其余均光滑,小球与CD和DE间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g=10m/s2。求:
⑴小球通过第二个圆形轨道的最高点时的速度;
⑵小球通过第一个圆轨道最高点时对轨道的压力;
⑶若小球既能通过圆形轨道的最高点,又不掉进壕沟,求小球从A点释放时的高度的范围是多少?
【答案】⑴1m/s;⑵40N;⑶0.45m≤h≤0.8m或h≥1.25m
【解析】⑴小球恰能通过第二个圆形轨道最高点,有:
求得:υ2==1m/s ①
⑵在小球从第一轨道最高点运动到第二圆轨道最高点过程中,应用动能定理有:
−μmgL1=mv22−mv12 ②
求得:υ1==m/s
在最高点时,合力提供向心力,即FN+mg= ③
求得:FN = m(−g)= 40N
根据牛顿第三定律知,小球对轨道的压力为:FN′=FN=40N ④
(3)
求得:h1=2R+μL1+=0.45m
若小球恰好能运动到E点,小球从斜面上释放的高度为h1,在这一过程中应用动能定理有:
mgh2−μmg(L1+L2)=0−0 ⑥
求得: h2=μ(L1+L2)=0.8m
使小球停在BC段,应有h1≤h≤h2,即:0.45m≤h≤0.8m
若小球能通过E点,并恰好越过壕沟时,则有
d =gt2 →t == 0.4s ⑦
x=vEt →υE==3m/s ⑧
设小球释放高度为h3,从释放到运动E点过程中应用动能定理有:
mgh3 −μmg(L1+L2)= −0 ⑨
求得:h3=μ(L1+L2)+=1.25m
即小球要越过壕沟释放的高度应满足:h≥1.25m
综上可知,释放小球的高度应满足:0.45m≤h≤0.8m或 h≥1.25m ⑩
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