云南省保山市腾冲市第一中学2022-2023学年高一下学期期末物理试题
一、单选题
1.关于公式a=及v=v0+at,下列说法正确的是( )
A.加速度a与Δv成正比,与Δt成反比
B.加速度a的方向与Δv的方向相同,与v的方向无关
C.该公式只适用于匀加速直线运动,不适用于匀减速直线运动
D.末速度v一定比初速度v0大
【答案】B
2.(2023高一下·龙陵期末)如图所示,两个质量均为m的A、B两小球用轻杆连接,A球与固定在斜面上的光滑竖直挡板接触,B球放于倾角为θ的粗糙斜面上。A、B两球均处于静止,B球无滑动趋势,则B球对斜面的作用力大小为( )
A. B.2mgtanθ C.mgtanθ D.2mgcosθ
【答案】A
【知识点】力的合成;共点力的平衡
【解析】【解答】因为B球没有相对滑动趋势,所以B球不受静摩擦力,对AB整体进行受力分析,受到重力、挡板MN的弹力F和斜面的支持力N,受力分析如下:
根据几何关系可得斜面对B的支持力,根据牛顿第三定律可得,B球对斜面的作用力大小为,所以A正确,BCD错误;
故选A。
【分析】本题考查共点力的平衡,运用整体法解决平衡问题。
3.(2016高二上·蕉岭开学考)如图所示,在水平路面上一运动员驾驶摩托车跨越壕沟,壕沟两侧的高度差为0.8m,取g=10m/s2,则运动员跨过壕沟所用的时间为( )
A.3.2s B.1.6s C.0.8s D.0.4s
【答案】D
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】解:根据 得,t= = .故D正确,A、B、C错误.
故选:D.
【分析】平抛运动在竖直方向上做自由落体运动,根据h= ,通过等时性确定动员跨过壕沟所用的时间.
4.(2021高一下·河南期末)2021年2月10日,我国首次火星探测任务“天问一号”火星探测器开启了环绕火星之旅。假设“天问一号”探测器在绕火星轨道上做圆周运动时距火星表面的高度为 ,绕行周期为 ,火星的半径为 ;“天问一号”在地球的近地轨道上做圆周运动时的周期为 ,地球的半径为 。则可计算出火星与地球的质量之比为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【知识点】牛顿第二定律;线速度、角速度和周期、转速;万有引力定律的应用
【解析】【解答】根据火星探测器绕火星做圆周运动的向心力由火星对探测器的万有引力提供,有
而“天问一号”在地球表面近地环绕时由地球的万有引力提供向心力,有
联立两式解得
故答案为:A。
【分析】对天问一号进行分析,火星与卫星之间的万有引力提供卫星做圆周运动的向心力,根据牛顿第二定律和圆周运动的相关规律分析求解。
5.绳与竖直成某一固定角度,如图所示,若在汽车底板上还有一个跟其相对静止的物体m1,则关于汽车的运动情况和物体m1的受力情况正确的是
A.汽车一定向右做加速运动
B.汽车一定向左做加速运动
C.m1除受到重力、底板的支持力作用外,还一定受到向右的摩擦力作用;
D.m1除受到重力、底板的支持力作用外,还可能受到向左的摩擦力作用
【答案】C
6.如图所示,光滑的曲面与光滑的水平面平滑相连,一轻弹簧右端固定,质量为m 的小球从高度为h 处由静止下滑,重力加速度为g,弹簧始终在弹性限度内,则( )
A.小球与弹簧刚接触时,速度大小为
B.小球与弹簧接触的过程中,小球机械能守恒
C.小球压缩弹簧至最短时,弹簧的弹性势能为
D.小球在压缩弹簧的过程中,小球的加速度保持不变
【答案】A
7.如图所示,在河面上方20 m的岸上有人用跨过定滑轮的长绳栓住一条小船,开始时绳与水面的夹角为30°。人以恒定的速率v=3 m/s拉绳,使小船靠岸,那么5 s时( )
A.绳与水面的夹角为60° B.小船前进了15 m
C.小船的速率为5 m/s D.小船到岸边距离为10 m
【答案】C
8.(2023高一下·龙陵期末)在同一高处的O点向固定斜面上水平抛出两个物体A和B,做平抛运动的轨迹如图所示.则两个物体做平抛运动的初速度vA、vB的大小关系和做平抛运动的时间tA、tB的关系分别是
A.vA>vB tA
C.vA>vB tA>tB D.vA=vB tA=tB
【答案】A
【知识点】运动的合成与分解;平抛运动
【解析】【解答】小球做平抛运动,根据运动的分解可得:
hA>hB,所以tA<tB;又有xA>xB,所以vA>vB,所以A正确,BCD错误;
故选A。
【分析】本题考查平抛运动的分解。
二、多选题
9.(2019高一下·杭锦后旗期中)如图所示,弹簧固定在地面上,一小球从它的正上方A处自由下落,到达B处开始与弹簧接触,到达C处速度为0,不计空气阻力,则在小球从B到C的过程中( )
A.弹簧的弹性势能不断增加
B.弹簧的弹性势能不断减少
C.小球和弹簧组成的系统机械能不断减少
D.小球和弹簧组成的系统机械能保持不变
【答案】A,D
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】小球在从B运动到C的过程中,动能先增大后减小,当弹力等于重力时,小球速度最大,运动到C点时,弹簧形变量最大,弹性势能最大,A符合题意;以系统为研究对象,除了重力没有其他外力做功,因此系统机械能守恒,D符合题意;
故答案为:AD
【分析】利用弹力做负功可以判别弹性势能不断增加;利用系统无外力做功可以判别系统机械能守恒。
10.(2021高一下·赣州期中)如图所示,发射同步卫星的一般程序是:先让卫星进入一个近地的圆轨道,然后在P点变轨,进入椭圆形转移轨道(该椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的P点,远地点为同步卫星圆轨道上的Q点),到达远地点Q时再次变轨,进入同步卫星轨道。设卫星在近地圆轨道上运行的速率为v1,在椭圆形转移轨道的近地点P点的速率为v2,沿转移轨道刚到达远地点Q时的速率为v3,在同步卫星轨道上的速率为v4,三个轨道上运动的周期分别为T1、T2、T3,则下列说法正确的是( )
A.在P点变轨时需要加速,Q点变轨时要减速
B.在P点变轨时需要减速,Q点变轨时要加速
C.T1<T2<T3
D.v2>v1>v4>v3
【答案】C,D
【知识点】线速度、角速度和周期、转速;开普勒定律;万有引力定律的应用
【解析】【解答】AB.设三个轨道的半径(或半长轴)分别为
、
、
,卫星在椭圆形转移轨道的近地点
点时做离心运动,所受的万有引力小于所需要的向心力,即有:
而在圆轨道时万有引力等于向心力,即有:
所以有:
在
点变轨需要加速;同理,由于卫星在转移轨道上
点做离心运动,可知:
在
点变轨也要加速,A、B不符合题意;
C.由于轨道半径(或半长轴)
,由开普勒第三定律
(
为常量)可得:
C符合题意;
D.在圆轨道时万有引力等于向心力,即有:
人造卫星做圆周运动的线速度:
可知:
由此可知:
故答案为:CD。
【分析】利用卫星在P和Q两点要做离心运动所以其线速度都要增大;利用其开普勒第三定律可以比较周期的大小;利用引力提供向心力结合变轨速度的变化可以比较线速度的大小。
11.如图所示,质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一轻质细杆的A点和B点,当轻杆绕轴OO′以角速度ω匀速转动时,小球在水平面内做匀速圆周运动,a绳与水平面成θ角,b绳平行于水平面且长为l,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A.小球一定受a绳的拉力作用
B.小球所受a绳的拉力随角速度的增大而增大
C.当角速度ω>时,b绳将出现弹力
D.若b绳突然被剪断,则a绳的弹力一定发生变化
【答案】A,C
12.(2020高一上·宣城月考)如图所示,粗糙的水平面上有一内壁为半球形且光滑的容器,容器的质量为 ,与地面间的动摩擦因数为0.25,在水平推力作用下置于容器内质量为 的物块(可视为质点)与容器一起向左做加速运动, 连线与水平线的夹角 ,( , ,重力加速度 )则( )
A.容器的加速度大小为
B.容器对物块的支持力大小为
C.推力 的大小为
D.地面对容器的支持力等于
【答案】A,B,D
【知识点】共点力的平衡;牛顿第二定律
【解析】【解答】A.物块受力如图所示
对物块,由牛顿第二定律得
解得
A符合题意;
B.由平衡条件可知,容器对物块的支持力
B符合题意;
C.以物块与容器组成的系统为研究对象,由牛顿第二定律得
代入数据解得
C不符合题意;
D.对物块与容器组成的系统,在竖直方向,由平衡条件可知,地面对容器的支持力
D符合题意。
故答案为:ABD。
【分析】对整体进行受力分析,系统受到推力和摩擦力,利用牛顿第二定律求解物体的加速度;再对小物体进行受力分析,结合加速度分析受力情况。
三、实验题
13.(2022高一下·通榆月考)图甲是“探究平抛运动的特点”的实验装置图。
(1)实验前应对实验装置反复调节,直到斜槽末端切线 ,每次让小球从同一位置由静止释放,是为了保证每次小球抛出时 ;
(2)图乙是实验取得的数据,其中O点为抛出点,则此小球做平抛运动的初速度为 m/s;(g=9.8m/s2)
(3)在另一次实验中将白纸换成方格纸,每个格的边长L=5cm,实验记录了小球在运动中的三个位置,如图丙所示,则该小球做平抛运动的初速度为 m/s,小球运动到B点的竖直分速度为 m/s,平抛运动初位置的坐标为 (如图丙所示,以O点为原点,水平向右为x轴正方向,竖直向下为y轴正方向,g=10m/s2)。
【答案】(1)水平;初速度相同
(2)1.2
(3)2.0;2.0;(-0.1m,0)
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】(1)平抛物体的初速度方向为水平方向,故应调节实验装置直到斜槽末端切线保持水平;每次让小球从同一位置由静止释放,小球下落高度相同才能保证每次平抛得到相同的初速度;
(2)根据平抛运动规律h= gt2,x=v0t,代入数据解得v0=1.2m/s
(3)由题图丙可知,从A到B和从B到C,小球水平方向通过的位移相等,故两段运动时间相同hBC-hAB=g(Δt)2,可得Δt=0.1s,所以v0′= =2.0m/s,小球运动到B点的竖直分速度vBy= =2.0m/s,则小球从抛出点运动到B点时所经过的时间tB= =0.2s,故平抛运动初位置的水平坐标x=6×0.05m-v0tB=-0.1m,竖直坐标y=4×0.05m- gtB2=0,所以平抛运动初位置的坐标为(-0.1m,0)
【分析】(1) 探究平抛运动的特点”的实验 时斜槽末端切线 水平,每次让小球从同一位置释放,为保证每次抛出时的初速度相同;
(2)平抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动,结合平抛运动的规律得出初速度的大小;
(3)结合匀变速直线运动的平均速度的表达式以及位移与时间的关系得出平抛运动的初位置。
14.(2023高一下·龙陵期末)用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”实验,实验中选出的一条纸带如图乙所示。
(1)根据纸带上已测出的数据,可得打“5”点时重物的速度为 ;取刚下落时重物所在位置为零势能面,可得出打“5”点时重物的重力势能为 J,此时重物的机械能 J(电源频率为,重物质量为m,);
(2)用同样的办法计算得到打“6”点时重物的机械能,发现,造成该误差的主要因素是 。
【答案】(1)0.96;-0.47m;-0.01m
(2)空气阻力或纸带与限位孔间存在摩擦
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】(1)取4号点到6号点的平均速度为5点的瞬时速度,;
5点的重力势能;
此时重物的机械能为;
(2)重物下落时重力势能转化为动能的同时,还需要克服阻力做功,所以造成该误差的主要因素是空气阻力或纸带与限位孔之间存在摩擦。
【分析】本题考查验证机械能守恒实验的计算以及误差分析。
四、解答题
15.如图所示,在水平作用力F的作用下,木板B在水平地面上向左匀速运动,其水平表面上的木块A静止不动,与之相连的固定在竖直墙上的弹簧秤的示数为3.6N.已知木块A重8N,木板B重12N.
(1)若此时弹簧秤弹簧的伸长量为1.2cm,则该弹簧秤弹簧的劲度系数为多少?
(2)木块A与木板B之间的动摩擦因数为多少?
(3)若已知木板与水平地面间的动摩擦因数为0.3,则水平力F为多大?
【答案】(1)解:弹簧秤的示数为3.6N,弹簧秤弹簧的伸长量为1.2cm=0.012m,由胡克定律得:.
(2)解:A保持静止,A水平方向受到弹簧的拉力和B对A的滑动摩擦力,由平衡条件得到,木块A受到的滑动摩擦力的大小等于弹簧的拉力F,即fBA=F=3.6N,由:fBA=μ1GA
解得:
(3)解:根据牛顿第三定律可知,A对B的摩擦力大小fBA与B对A的摩擦力大小相等,也是3.6N;对B进行受力分析可知,B受到重力、A对B的压力、地面的支持力、A对B的摩擦力、地面对B的摩擦力以及水平力F
竖直方向:NB=GB+GA=12+8=20N
水平方向:F-fB-fAB=0
其中:fB=μ2 NB=0.3×20=6N
联立解得:F=9.6N
16.a、b两颗卫星均在赤道正上方绕地球做匀速圆周运动,a为近地卫星,b卫星离地面高度为3R,已知地球的半径为R,地球表面的重力加速度为g,试求:(忽略地球自转的影响)
(1)a、b两颗卫星的周期;
(2)a、b两颗卫星的线速度之比;
(3)若某时刻两卫星正好同时通过赤道同一点的正上方,则至少经过多长时间两卫星相距最远?
【答案】(1)解:卫星做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,对地球表面上质量为m的物体,有
对a卫星,有
解得.
对b卫星,有
解得.
(2)解:卫星做匀速圆周运动,对a卫星,有
解得
对b卫星,有
解得
所以
(3)解:设经过时间t,a、b两颗卫星第一次相距最远,若两卫星同向运转,此时a比b多转半圈,则
解得
若两卫星反向运转,则
解得
17.(2021高三上·唐县月考)如图所示,一长 不可伸长的轻绳上端悬挂于M点,下端系一质量 的小球, 是一竖直固定的圆弧形轨道,半径 , 与竖直方向的夹角 ,现将小球拉到A点(保持绳绷直且水平)由静止释放,当它经过B点时绳恰好被拉断,小球平抛后,从圆弧轨道的C点沿切线方向进入轨道,刚好能到达圆弧轨道的最高点E,重力加速度g取 ,求:
(1)小球到B点时的速度大小:
(2)轻绳所受的最大拉力大小:
(3)小球在圆弧轨道上运动时克服阻力做的功。
【答案】(1)解:小球从A到B的过程,由动能定理得
解得
(2)解:小球在B点时由牛顿第二定律得
解得
由牛顿第三定律可知,轻绳所受最大拉力大小为
(3)解:小球从B到C做平抛运动,从C做点沿切线进入圆弧轨道,由平抛运动规律可得小球在C做点的速度大小
解得
小球刚好能到达E点,则
解得
小球从C点到E点,由动能定理得
代入数据解得
【知识点】牛顿第二定律;平抛运动;动能定理的综合应用
【解析】【分析】(1)小球从A到B的过程,利用动能定理可以求出小球经过B点速度大小;
(2)小球在B点时,利用牛顿第二定律可以求出轻绳受到的最大拉力;
(3)小球从B到C做平抛运动,利用速度的分解可以求出经过C点速度大小,小球刚好到达E点,利用牛顿第二定律可以求出经过E点速度的大小;结合从C到E过程的动能定理可以求出克服阻力做功的大小。
云南省保山市腾冲市第一中学2022-2023学年高一下学期期末物理试题
一、单选题
1.关于公式a=及v=v0+at,下列说法正确的是( )
A.加速度a与Δv成正比,与Δt成反比
B.加速度a的方向与Δv的方向相同,与v的方向无关
C.该公式只适用于匀加速直线运动,不适用于匀减速直线运动
D.末速度v一定比初速度v0大
2.(2023高一下·龙陵期末)如图所示,两个质量均为m的A、B两小球用轻杆连接,A球与固定在斜面上的光滑竖直挡板接触,B球放于倾角为θ的粗糙斜面上。A、B两球均处于静止,B球无滑动趋势,则B球对斜面的作用力大小为( )
A. B.2mgtanθ C.mgtanθ D.2mgcosθ
3.(2016高二上·蕉岭开学考)如图所示,在水平路面上一运动员驾驶摩托车跨越壕沟,壕沟两侧的高度差为0.8m,取g=10m/s2,则运动员跨过壕沟所用的时间为( )
A.3.2s B.1.6s C.0.8s D.0.4s
4.(2021高一下·河南期末)2021年2月10日,我国首次火星探测任务“天问一号”火星探测器开启了环绕火星之旅。假设“天问一号”探测器在绕火星轨道上做圆周运动时距火星表面的高度为 ,绕行周期为 ,火星的半径为 ;“天问一号”在地球的近地轨道上做圆周运动时的周期为 ,地球的半径为 。则可计算出火星与地球的质量之比为( )
A. B.
C. D.
5.绳与竖直成某一固定角度,如图所示,若在汽车底板上还有一个跟其相对静止的物体m1,则关于汽车的运动情况和物体m1的受力情况正确的是
A.汽车一定向右做加速运动
B.汽车一定向左做加速运动
C.m1除受到重力、底板的支持力作用外,还一定受到向右的摩擦力作用;
D.m1除受到重力、底板的支持力作用外,还可能受到向左的摩擦力作用
6.如图所示,光滑的曲面与光滑的水平面平滑相连,一轻弹簧右端固定,质量为m 的小球从高度为h 处由静止下滑,重力加速度为g,弹簧始终在弹性限度内,则( )
A.小球与弹簧刚接触时,速度大小为
B.小球与弹簧接触的过程中,小球机械能守恒
C.小球压缩弹簧至最短时,弹簧的弹性势能为
D.小球在压缩弹簧的过程中,小球的加速度保持不变
7.如图所示,在河面上方20 m的岸上有人用跨过定滑轮的长绳栓住一条小船,开始时绳与水面的夹角为30°。人以恒定的速率v=3 m/s拉绳,使小船靠岸,那么5 s时( )
A.绳与水面的夹角为60° B.小船前进了15 m
C.小船的速率为5 m/s D.小船到岸边距离为10 m
8.(2023高一下·龙陵期末)在同一高处的O点向固定斜面上水平抛出两个物体A和B,做平抛运动的轨迹如图所示.则两个物体做平抛运动的初速度vA、vB的大小关系和做平抛运动的时间tA、tB的关系分别是
A.vA>vB tA
C.vA>vB tA>tB D.vA=vB tA=tB
二、多选题
9.(2019高一下·杭锦后旗期中)如图所示,弹簧固定在地面上,一小球从它的正上方A处自由下落,到达B处开始与弹簧接触,到达C处速度为0,不计空气阻力,则在小球从B到C的过程中( )
A.弹簧的弹性势能不断增加
B.弹簧的弹性势能不断减少
C.小球和弹簧组成的系统机械能不断减少
D.小球和弹簧组成的系统机械能保持不变
10.(2021高一下·赣州期中)如图所示,发射同步卫星的一般程序是:先让卫星进入一个近地的圆轨道,然后在P点变轨,进入椭圆形转移轨道(该椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的P点,远地点为同步卫星圆轨道上的Q点),到达远地点Q时再次变轨,进入同步卫星轨道。设卫星在近地圆轨道上运行的速率为v1,在椭圆形转移轨道的近地点P点的速率为v2,沿转移轨道刚到达远地点Q时的速率为v3,在同步卫星轨道上的速率为v4,三个轨道上运动的周期分别为T1、T2、T3,则下列说法正确的是( )
A.在P点变轨时需要加速,Q点变轨时要减速
B.在P点变轨时需要减速,Q点变轨时要加速
C.T1<T2<T3
D.v2>v1>v4>v3
11.如图所示,质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一轻质细杆的A点和B点,当轻杆绕轴OO′以角速度ω匀速转动时,小球在水平面内做匀速圆周运动,a绳与水平面成θ角,b绳平行于水平面且长为l,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A.小球一定受a绳的拉力作用
B.小球所受a绳的拉力随角速度的增大而增大
C.当角速度ω>时,b绳将出现弹力
D.若b绳突然被剪断,则a绳的弹力一定发生变化
12.(2020高一上·宣城月考)如图所示,粗糙的水平面上有一内壁为半球形且光滑的容器,容器的质量为 ,与地面间的动摩擦因数为0.25,在水平推力作用下置于容器内质量为 的物块(可视为质点)与容器一起向左做加速运动, 连线与水平线的夹角 ,( , ,重力加速度 )则( )
A.容器的加速度大小为
B.容器对物块的支持力大小为
C.推力 的大小为
D.地面对容器的支持力等于
三、实验题
13.(2022高一下·通榆月考)图甲是“探究平抛运动的特点”的实验装置图。
(1)实验前应对实验装置反复调节,直到斜槽末端切线 ,每次让小球从同一位置由静止释放,是为了保证每次小球抛出时 ;
(2)图乙是实验取得的数据,其中O点为抛出点,则此小球做平抛运动的初速度为 m/s;(g=9.8m/s2)
(3)在另一次实验中将白纸换成方格纸,每个格的边长L=5cm,实验记录了小球在运动中的三个位置,如图丙所示,则该小球做平抛运动的初速度为 m/s,小球运动到B点的竖直分速度为 m/s,平抛运动初位置的坐标为 (如图丙所示,以O点为原点,水平向右为x轴正方向,竖直向下为y轴正方向,g=10m/s2)。
14.(2023高一下·龙陵期末)用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”实验,实验中选出的一条纸带如图乙所示。
(1)根据纸带上已测出的数据,可得打“5”点时重物的速度为 ;取刚下落时重物所在位置为零势能面,可得出打“5”点时重物的重力势能为 J,此时重物的机械能 J(电源频率为,重物质量为m,);
(2)用同样的办法计算得到打“6”点时重物的机械能,发现,造成该误差的主要因素是 。
四、解答题
15.如图所示,在水平作用力F的作用下,木板B在水平地面上向左匀速运动,其水平表面上的木块A静止不动,与之相连的固定在竖直墙上的弹簧秤的示数为3.6N.已知木块A重8N,木板B重12N.
(1)若此时弹簧秤弹簧的伸长量为1.2cm,则该弹簧秤弹簧的劲度系数为多少?
(2)木块A与木板B之间的动摩擦因数为多少?
(3)若已知木板与水平地面间的动摩擦因数为0.3,则水平力F为多大?
16.a、b两颗卫星均在赤道正上方绕地球做匀速圆周运动,a为近地卫星,b卫星离地面高度为3R,已知地球的半径为R,地球表面的重力加速度为g,试求:(忽略地球自转的影响)
(1)a、b两颗卫星的周期;
(2)a、b两颗卫星的线速度之比;
(3)若某时刻两卫星正好同时通过赤道同一点的正上方,则至少经过多长时间两卫星相距最远?
17.(2021高三上·唐县月考)如图所示,一长 不可伸长的轻绳上端悬挂于M点,下端系一质量 的小球, 是一竖直固定的圆弧形轨道,半径 , 与竖直方向的夹角 ,现将小球拉到A点(保持绳绷直且水平)由静止释放,当它经过B点时绳恰好被拉断,小球平抛后,从圆弧轨道的C点沿切线方向进入轨道,刚好能到达圆弧轨道的最高点E,重力加速度g取 ,求:
(1)小球到B点时的速度大小:
(2)轻绳所受的最大拉力大小:
(3)小球在圆弧轨道上运动时克服阻力做的功。
答案解析部分
1.【答案】B
2.【答案】A
【知识点】力的合成;共点力的平衡
【解析】【解答】因为B球没有相对滑动趋势,所以B球不受静摩擦力,对AB整体进行受力分析,受到重力、挡板MN的弹力F和斜面的支持力N,受力分析如下:
根据几何关系可得斜面对B的支持力,根据牛顿第三定律可得,B球对斜面的作用力大小为,所以A正确,BCD错误;
故选A。
【分析】本题考查共点力的平衡,运用整体法解决平衡问题。
3.【答案】D
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】解:根据 得,t= = .故D正确,A、B、C错误.
故选:D.
【分析】平抛运动在竖直方向上做自由落体运动,根据h= ,通过等时性确定动员跨过壕沟所用的时间.
4.【答案】A
【知识点】牛顿第二定律;线速度、角速度和周期、转速;万有引力定律的应用
【解析】【解答】根据火星探测器绕火星做圆周运动的向心力由火星对探测器的万有引力提供,有
而“天问一号”在地球表面近地环绕时由地球的万有引力提供向心力,有
联立两式解得
故答案为:A。
【分析】对天问一号进行分析,火星与卫星之间的万有引力提供卫星做圆周运动的向心力,根据牛顿第二定律和圆周运动的相关规律分析求解。
5.【答案】C
6.【答案】A
7.【答案】C
8.【答案】A
【知识点】运动的合成与分解;平抛运动
【解析】【解答】小球做平抛运动,根据运动的分解可得:
hA>hB,所以tA<tB;又有xA>xB,所以vA>vB,所以A正确,BCD错误;
故选A。
【分析】本题考查平抛运动的分解。
9.【答案】A,D
【知识点】机械能守恒及其条件
【解析】【解答】小球在从B运动到C的过程中,动能先增大后减小,当弹力等于重力时,小球速度最大,运动到C点时,弹簧形变量最大,弹性势能最大,A符合题意;以系统为研究对象,除了重力没有其他外力做功,因此系统机械能守恒,D符合题意;
故答案为:AD
【分析】利用弹力做负功可以判别弹性势能不断增加;利用系统无外力做功可以判别系统机械能守恒。
10.【答案】C,D
【知识点】线速度、角速度和周期、转速;开普勒定律;万有引力定律的应用
【解析】【解答】AB.设三个轨道的半径(或半长轴)分别为
、
、
,卫星在椭圆形转移轨道的近地点
点时做离心运动,所受的万有引力小于所需要的向心力,即有:
而在圆轨道时万有引力等于向心力,即有:
所以有:
在
点变轨需要加速;同理,由于卫星在转移轨道上
点做离心运动,可知:
在
点变轨也要加速,A、B不符合题意;
C.由于轨道半径(或半长轴)
,由开普勒第三定律
(
为常量)可得:
C符合题意;
D.在圆轨道时万有引力等于向心力,即有:
人造卫星做圆周运动的线速度:
可知:
由此可知:
故答案为:CD。
【分析】利用卫星在P和Q两点要做离心运动所以其线速度都要增大;利用其开普勒第三定律可以比较周期的大小;利用引力提供向心力结合变轨速度的变化可以比较线速度的大小。
11.【答案】A,C
12.【答案】A,B,D
【知识点】共点力的平衡;牛顿第二定律
【解析】【解答】A.物块受力如图所示
对物块,由牛顿第二定律得
解得
A符合题意;
B.由平衡条件可知,容器对物块的支持力
B符合题意;
C.以物块与容器组成的系统为研究对象,由牛顿第二定律得
代入数据解得
C不符合题意;
D.对物块与容器组成的系统,在竖直方向,由平衡条件可知,地面对容器的支持力
D符合题意。
故答案为:ABD。
【分析】对整体进行受力分析,系统受到推力和摩擦力,利用牛顿第二定律求解物体的加速度;再对小物体进行受力分析,结合加速度分析受力情况。
13.【答案】(1)水平;初速度相同
(2)1.2
(3)2.0;2.0;(-0.1m,0)
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】(1)平抛物体的初速度方向为水平方向,故应调节实验装置直到斜槽末端切线保持水平;每次让小球从同一位置由静止释放,小球下落高度相同才能保证每次平抛得到相同的初速度;
(2)根据平抛运动规律h= gt2,x=v0t,代入数据解得v0=1.2m/s
(3)由题图丙可知,从A到B和从B到C,小球水平方向通过的位移相等,故两段运动时间相同hBC-hAB=g(Δt)2,可得Δt=0.1s,所以v0′= =2.0m/s,小球运动到B点的竖直分速度vBy= =2.0m/s,则小球从抛出点运动到B点时所经过的时间tB= =0.2s,故平抛运动初位置的水平坐标x=6×0.05m-v0tB=-0.1m,竖直坐标y=4×0.05m- gtB2=0,所以平抛运动初位置的坐标为(-0.1m,0)
【分析】(1) 探究平抛运动的特点”的实验 时斜槽末端切线 水平,每次让小球从同一位置释放,为保证每次抛出时的初速度相同;
(2)平抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动,结合平抛运动的规律得出初速度的大小;
(3)结合匀变速直线运动的平均速度的表达式以及位移与时间的关系得出平抛运动的初位置。
14.【答案】(1)0.96;-0.47m;-0.01m
(2)空气阻力或纸带与限位孔间存在摩擦
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】(1)取4号点到6号点的平均速度为5点的瞬时速度,;
5点的重力势能;
此时重物的机械能为;
(2)重物下落时重力势能转化为动能的同时,还需要克服阻力做功,所以造成该误差的主要因素是空气阻力或纸带与限位孔之间存在摩擦。
【分析】本题考查验证机械能守恒实验的计算以及误差分析。
15.【答案】(1)解:弹簧秤的示数为3.6N,弹簧秤弹簧的伸长量为1.2cm=0.012m,由胡克定律得:.
(2)解:A保持静止,A水平方向受到弹簧的拉力和B对A的滑动摩擦力,由平衡条件得到,木块A受到的滑动摩擦力的大小等于弹簧的拉力F,即fBA=F=3.6N,由:fBA=μ1GA
解得:
(3)解:根据牛顿第三定律可知,A对B的摩擦力大小fBA与B对A的摩擦力大小相等,也是3.6N;对B进行受力分析可知,B受到重力、A对B的压力、地面的支持力、A对B的摩擦力、地面对B的摩擦力以及水平力F
竖直方向:NB=GB+GA=12+8=20N
水平方向:F-fB-fAB=0
其中:fB=μ2 NB=0.3×20=6N
联立解得:F=9.6N
16.【答案】(1)解:卫星做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,对地球表面上质量为m的物体,有
对a卫星,有
解得.
对b卫星,有
解得.
(2)解:卫星做匀速圆周运动,对a卫星,有
解得
对b卫星,有
解得
所以
(3)解:设经过时间t,a、b两颗卫星第一次相距最远,若两卫星同向运转,此时a比b多转半圈,则
解得
若两卫星反向运转,则
解得
17.【答案】(1)解:小球从A到B的过程,由动能定理得
解得
(2)解:小球在B点时由牛顿第二定律得
解得
由牛顿第三定律可知,轻绳所受最大拉力大小为
(3)解:小球从B到C做平抛运动,从C做点沿切线进入圆弧轨道,由平抛运动规律可得小球在C做点的速度大小
解得
小球刚好能到达E点,则
解得
小球从C点到E点,由动能定理得
代入数据解得
【知识点】牛顿第二定律;平抛运动;动能定理的综合应用
【解析】【分析】(1)小球从A到B的过程,利用动能定理可以求出小球经过B点速度大小;
(2)小球在B点时,利用牛顿第二定律可以求出轻绳受到的最大拉力;
(3)小球从B到C做平抛运动,利用速度的分解可以求出经过C点速度大小,小球刚好到达E点,利用牛顿第二定律可以求出经过E点速度的大小;结合从C到E过程的动能定理可以求出克服阻力做功的大小。