辽宁省沈阳铁路实验中学2018-2019学年高一物理6月月考试卷
一、单选题
1.(2017高一下·株洲期中)一个物体做曲线运动,在某时刻物体的速度v和合外力F的方向可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【知识点】曲线运动的条件
【解析】【解答】解:曲线运动速度在曲线的切线方向上,合外力一定指向曲线弯曲的内测.故A正确,BCD错误.
故选:A
【分析】曲线运动速度在曲线的切线方向上,合外力一定指向曲线弯曲的内测.
2.(2019高一下·沈阳月考)如图所示,小球以v0正对倾角为θ的斜面水平抛出,若小球到达斜面的位移最小,则飞行时间t为(重力加速度为g)( ).
A.t=v0tan θ B. C. D.
【答案】D
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】过抛出点作斜面的垂线,如图所示:
当质点落在斜面上的B点时,位移最小,设运动的时间为t,则水平方向:x=v0t,竖直方向:y= gt2,由几何知识得tanθ= ,解得t= ,
故答案为:D。
【分析】利用位移最小值结合平抛运动的位移公式可以求出运动的时间。
3.(2019高一下·沈阳月考)月球绕地球运动的周期约为27天,则月球中心到地球中心的距离r1与地球同步卫星(绕地球运动的周期与地球的自转周期相同)到地球中心的距离r2大小关系为( )
A.r1
【答案】B
【知识点】万有引力定律及其应用
【解析】【解答】根据地球对月球的万有引力等于向心力: ,解得: ;根据地球对同步卫星的万有引力: ,解得: ,联立可得: ,即r1>r2,B符合题意,ACD不符合题意。
故答案为:B
【分析】利用源头提供向心力结合周期之比可以求出轨道半径之比。
4.(2019高一下·沈阳月考)滑雪运动深受人民群众喜爱,某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB,从滑道的A点滑行到最低点B的过程中,由于摩擦力的存在,运动员的速率不变,则运动员沿AB下滑过程中( )
A.所受合外力始终为零 B.合外力做功一定为零
C.机械能始终保持不变 D.所受摩擦力大小不变
【答案】B
【知识点】功能关系
【解析】【解答】滑雪运动员的速率不变,而速度方向是变化的,速度是变化的,运动员的加速度不为零,由牛顿第二定律可知,运动员所受合外力始终不为零,A不符合题意;滑雪运动员的速率不变则动能不变,由动能定理可知,合外力对运动员做功为零,B符合题意;运动员从A到B下滑过程中的动能不变而重力势能减小,所以机械能减小,C不符合题意;运动员下滑过程中受到重力、滑道的支持力与滑动摩擦力,由图可知,运动员从A到B的过程中,滑道与水平方向之间的夹角逐渐减小,则重力沿斜面向下的分力逐渐减小,运动员的速率不变,则运动员沿滑道方向的合外力始终等于零,所以滑动摩擦力也逐渐减小,D不符合题意。
故答案为:B
【分析】利用动能定理可以判别合外力做功为0;利用速度变化可以判别合外力不等于0;利用高度变化可以判重力势能减少,动能保持不变所以机械能减少;由于切线方向平衡所以重力的分力风雨摩擦力所以摩擦力逐渐减小。
5.(2019高一下·沈阳月考)汽车沿平直的公路以恒定功率从静止开始启动,行驶200s时运动的距离为1700m,设汽车所受阻力恒定,下列说法中正确的是( )
A.汽车的牵引力逐渐增大
B.汽车做匀加速运动
C.汽车做加速度逐渐增大的加速运动
D.汽车在200s时间内的末速度一定小于17m/s
【答案】D
【知识点】机车启动
【解析】【解答】根据P=Fv知,因为速度增大,则牵引力减小,A不符合题意;汽车的牵引力减小,根据牛顿第二定律得:a= 知,加速度减小,汽车做加速度减小的加速运动。BC不符合题意;因为功率不变,牵引力逐渐减小,汽车做加速度逐渐减小的加速运动,所以汽车的平均速度: ,即vm<17m/s;D符合题意。
故答案为:D。
【分析】利用功率不变速度变大与判别牵引力逐渐减小;由于速度增加牵引力减小根据牛顿第二定律可以判别汽车做加速度不断变小的加速运动;利用匀变速直线运动的平均速度公式可以判别末速度的大小。
6.(2019高一下·沈阳月考)如图所示,光滑水平面上,甲、乙两个球分别以大小为v1=1m/s、v2=2m/s的速度做相向运动,碰撞后两球粘在一起以0.5m/s的速度一起向右运动,则甲、乙两球的质量之比为( )
A.1:1 B.1:2 C.5:1 D.5:3
【答案】C
【知识点】动量守恒定律
【解析】【解答】设碰撞前甲球的速度方向为正方向,根据动量守恒定律得: ,代入数据解得: m甲:m乙=5:1,C符合题意,ABD不符合题意。
故答案为:C
【分析】利用动量守恒定律可以求出两个小球的质量之比。
7.(2019高一下·沈阳月考)如图所示,一光滑地面上有一质量为m′的足够长的木板ab,一质量为m的人站在木板的a端,关于人由静止开始运动到木板的b端(M、N表示地面上原a、b对应的点),下列图示正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】动量守恒定律
【解析】【解答】根据动量守恒定律,M、m系统动量守恒,对于题中的“人板模型”,各自对地的位移为SM、Sm,且有MSM=mSm,SM+Sm=L板(有时也称为平均动量守恒),解得:Sm= ,SM= ;以M点为参考,人向右运动,木板向左运动,且人向右运动的位移加上木板向左运动的位移之和为板的长度,所以D符合题意。
故答案为:D。
【分析】利用动量守恒定律结合摩擦力方向可以判别人和板的运动图像。
8.(2019高一下·沈阳月考)质量为m的物体,以 的加速度由静止竖直下落高度h,在此过程中,下列说法中正确的是( )
A.物体的重力势能减少 mgh B.物体的机械能减少 mgh
C.物体的动能增加 mgh D.重力对物体做功 mgh
【答案】C
【知识点】功能关系
【解析】【解答】物体下落高度为h,重力做正功,大小为mgh,则重力势能减少mgh,AD不符合题意。因物体的加速度为 g,说明物体受阻力作用,由牛顿第二定律可知,mg-f=ma;解得阻力大小:f= mg,阻力做功为:Wf=- mgh,由功能关系可知,物体的机械能减少 mgh,B不符合题意。由动能定理可得动能的增加量为:△Ek=WG+Wf= mg,C符合题意。
故答案为:C
【分析】利用牛顿第二定律可以判别摩擦力的大小;利用高度变化可以求出重力势能变化;利用摩擦力做功可以求出机械能变化;利用合力做功可以判别动能的变化。
9.(2019高一下·沈阳月考)如图所示,轻杆长为L.一端固定在水平轴上的O点,另一端系一个小球(可视为质点)小球以O为圆心在竖直平面内做圆周运动,且能通过最高点,g为重力加速度.下列说法正确的是( )
A.小球通过最高点时速度不可能小于
B.小球通过最高点时所受轻杆的作用力可能为零
C.小球通过最高点时所受轻杆的作用力随小球速度的增大而增大
D.小球通过最高点时所受轻杆的作用力随小球速度的增大而减小
【答案】B
【知识点】竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】在轻杆小球模型中,小球通过最高点时的最小速度为零,A不符合题意;当小球通过最高点的速度 时,小球所受轻杆的作用力为零,B符合题意;若小球通过最高点时受到杆的作用力为支持力,则有 , ,此时小球通过最高点时所受轻杆的作用力随小球速度的增大而减小,当小球通过最高点受到杆的作用力为拉力时,有 , ,此时小球通过最高点时所受轻杆的作用力随小球速度的增大而增大,C、D不符合题意.
故答案为:B
【分析】杆球模型到达最高点的临界速度为0;利用牛顿第二定律可以判别杆的作用力随速度的变化。
二、多选题
10.(2019高一下·沈阳月考)下列关于力做功的说法中不正确的是( )
A.人用力F=300N将足球踢出,球在空中飞行40m,人对足球做功1200J
B.人用力推物体一段时间,但物体未被推动,人对物体作用力的冲量为0
C.圆周运动中的向心力一定不做功
D.只有恒力才能做功,变力不能做功
【答案】A,B,D
【知识点】功的计算;冲量
【解析】【解答】用300N的力踢足球后,足球不再受300N力的作用,因此无法计算踢足球的力做功的多少。A错误,符合题意;人用力推物体一段时间,但物体未被推动,人对物体作用力的冲量为Ft,不为0,B错误,符合题意;圆周运动中的向心力指向圆心,与速度垂直,则向心力一定不做功,C不符合题意;只要有力作用在物体上,并且在力的方向上有位移,力就做功,跟恒力还是变力无关,D错误,符合题意。
故答案为:ABD.
【分析】恒力做功为力乘以力方向上的位移;人踢球的作用位移不是400m;冲量为力乘以对应的作用时间;向心力与速度方向垂直所以不做功;变力也可以做功如弹力做功。
11.(2019高一下·沈阳月考)如图所示,在光滑水平面上停放质量为m装有弧形槽的小车。现有一质量也为m的小球以 的水平速度沿切线水平的槽口向小车滑去(不计一切摩擦),到达某一高度后,小球又返回小车右端,则下列判断正确的是( )
A.小球在小车上到达最高点时的速度大小为0
B.小球离车后,对地将向右做平抛运动
C.小球离车后,对地将做自由落体运动
D.此过程中小球对车做的功为
【答案】C,D
【知识点】动量守恒定律
【解析】【解答】当小球与小车的水平速度相等时,小球弧形槽上升到最大高度,设该高度为h,则:mv0=2mv,解得: ,A不符合题意;设小球离开小车时,小球的速度为v1,小车的速度为v2,整个过程中动量守恒,得:mv0=mv1+mv2,由动能守恒得: ,联立解得:v1=0,v2=v0,即小球与小车分离后二者交换速度;所以小球与小车分离后做自由落体运动,B不符合题意,C符合题意;对小车运用动能定理得,小球对小车做功: ,D符合题意。
故答案为:CD
【分析】利用动量守恒可以判别小球到达最高点和小车共速;利用质量相等速度实现交换所以小球回到最低点水平方向速度为0所以做自由落体运动;利用动能定理可以求出小球对车做的功。
12.(2019高一下·沈阳月考)如图甲所示,一轻弹簧的两端与质量分别为mA和mB的两物块A、B相连接,并静止在光滑的水平面上。现使A瞬时获得水平向右的速度6 m/s,以此刻为计时起点,两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示,从图象信息可得( )
A.在t1、t3时刻两物块达到共同速度2 m/s,且弹簧弹性势能相同
B.从t3到t4时刻弹簧由压缩状态恢复到原长
C.两物体的质量之比为mA∶mB=1∶2
D.在t2时刻A与B的动能之比为EkA∶EkB=1∶4
【答案】A,C
【知识点】动量守恒定律
【解析】【解答】从图象可以看出,从0到t1的过程中弹簧被压缩,所以t1时刻两物块达到共同速度2m/s,此时弹簧处于压缩状态,t3时刻两物块达到共同速度2m/s,且弹簧处于伸长状态,根据能量守恒可知弹簧弹性势能相同,A符合题意;t3时刻两物块达到共同速度2m/s,且弹簧被拉伸到最长,则从t3到t4时间弹簧由伸长状态恢复到原长,B不符合题意;根据动量守恒定律,t=0时刻和t=t1时刻系统总动量相等,有:m1v1=(m1+m2)v2 ,代入数据解得:m1:m2=1:2,C符合题意;由图可得:v1=-2m/s,v2=4m/s根据动能的计算式: ,可得在t2时刻A与B的动能之比为EkA∶EkB=1∶8,D不符合题意。
故答案为:AC
【分析】利用图像可以求出共速的时刻及弹性势能相等;第二次共速应该是处于伸长阶段,所以t3到t4是从伸长到恢复原长;利用动量守恒定律结合质量可以求出质量之比;利用质量之比和速度之比可以判别动能之比。
三、实验题
13.(2019高一下·沈阳月考)在验证机械能守恒定律的实验中,质量为m=1.00 kg的重锤带着纸带由静止开始下落,在此过程中,打点计时器在纸带上打出一系列的点,在纸带上选取三个连续的点A、B、C,如图所示。O为重锤开始下落时记录的点,A、B、C各点到O点距离分别是3.14 cm、5.00 cm、7.05 cm。当地重力加速度g=9.8 m/s2。本实验所用电源的频率f=50 Hz。(结果保留三位有效数字)
(1)打点计时器打下点B时,重锤下落的速度vB= m/s
(2)从打下点O到打下点B的过程中,重锤重力势能减小量ΔEp= J,重锤动能增加量ΔEk= J。
(3)通过计算,数值上ΔEp ΔEk(填“>”“=”或“<”),这是因为 。
【答案】(1)0.978
(2)0.490;0.478
(3)>;纸带和重锤运动过程中受到阻力的作用
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】解:(1)根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得B点的速度为: 。(2)重锤重力势能的减小量△Ep=mgh=1.00×9.8×5.00×10-2 J=0.490J,动能的增加量: 。(3)由上可知数值上ΔEp>ΔEk,这是因为纸带和重锤运动过程中受到阻力的作用。
【分析】(1)利用平均速度公式可以求出B点的速度;
(2)利用高度差可以求出重力势能的减小量;利用速度变化可以求出动能的增加量;
(3)重力势能的减小量大于动能的增加量;这是由于受到阻力的作用。
四、解答题
14.(2019高一下·沈阳月考)我国第一颗绕月探测卫星“嫦娥一号”于2007年在西昌卫星发射中心由“长征三号甲”运载火箭发射升空。假设该卫星的轨道是圆形的,且贴近月球表面。若已知该卫星绕月球做圆周运动的周期为T、月球的半径R、万有引力常量G,求
(1)月球的质量
(2)月球的密度
【答案】(1)解:设该卫星的运行周期为T、质量为m,月球的半径为R、质量为M,
根据万有引力提向心力:
解得:
(2)解:月球的密度为:
【知识点】万有引力定律及其应用
【解析】【分析】(1)利用引力提供向心力可以求出月球的质量大小;
(2)利用密度公式可以求出月球的密度大小。
15.(2019高一下·沈阳月考)半径为R的半圆形光滑轨道竖直固定在水平地面上,A点是最低点,B点是最高点,如图所示,质量为m的小球以某一速度自A点进入轨道,它经过最高点后飞出,最后落在水平地面上的C点,现测得AC=4R,已知重力加速度为g,不计空气阻力。求
(1)小球自B点飞出轨道时的速度大小
(2)小球自A点进入轨道时的速度大小
(3)小球在A点对轨道的压力
【答案】(1)解:小球自B点飞出做平抛运动,则:
解得
(2)解:从A到B由动能定理
解得
(3)解:在A点:
解得N=9mg
由牛顿第三定律
【知识点】平抛运动
【解析】【分析】(1)利用平抛运动的位移公式可以求出从B点飞出的初速度大小;
(2)利用动能定理可以求出小球在A点的速度大小;
(3)利用牛顿第二定律结合第三定律可以求出小球在A点对轨道的压力。
16.(2019高一下·沈阳月考)雨滴在穿过云层的过程中,不断与漂浮在云层中的小水珠相遇并结合为一体,其质量逐渐增大。现将上述过程简化为沿竖直方向的一系列作用时间极短的碰撞。已知雨滴的初始质量为m0,初速度为v0,下降距离L后与静止的小水珠碰撞且合并,质量变为m1。此后每经过同样的距离L后,雨滴均与静止的小水珠碰撞且合并,质量依次变为m2、m3……mn……(设各质量为已知量)。已知重力加速度为g,不计空气阻力。
(1)若不计重力,求第1次碰撞后雨滴的速度v1;
(2)若不计重力,求第n次碰撞后雨滴的速度vn′;
(3)若考虑重力的影响,求第3次碰撞后雨滴的动能大小。
【答案】(1)解:不计重力,全过程中动量守恒,m0v0=m1v1′
解得:
(2)解:不计重力,全过程中动量守恒,m0v0=mnvn′
解得:
(3)解:若考虑重力的影响,雨滴下降过程中做加速度为g的匀加速运动,碰撞瞬间动量守恒第1次碰撞前 解得: 第1次碰撞后 可得: 第2次碰撞前 ,第2次碰撞过程系统动量守恒,以向下为正方向,由动量守恒定律得:m1v2=m2v2′
解得:v2’2= v02+2 gL
同理,第3次碰撞后v3’2= v02+2 gL
动能: m3v3’2= m3 v02+ m3 gL
【知识点】动量守恒定律
【解析】【分析】(1)利用动量守恒可以求出第一次碰撞后的速度大小;
(2)利用动守恒可以求出n次碰撞后的速度大小;
(3)利用速度公式结合动量守恒定律可以求出碰后速度的大小及动能的大小。
辽宁省沈阳铁路实验中学2018-2019学年高一物理6月月考试卷
一、单选题
1.(2017高一下·株洲期中)一个物体做曲线运动,在某时刻物体的速度v和合外力F的方向可能正确的是( )
A. B.
C. D.
2.(2019高一下·沈阳月考)如图所示,小球以v0正对倾角为θ的斜面水平抛出,若小球到达斜面的位移最小,则飞行时间t为(重力加速度为g)( ).
A.t=v0tan θ B. C. D.
3.(2019高一下·沈阳月考)月球绕地球运动的周期约为27天,则月球中心到地球中心的距离r1与地球同步卫星(绕地球运动的周期与地球的自转周期相同)到地球中心的距离r2大小关系为( )
A.r1
4.(2019高一下·沈阳月考)滑雪运动深受人民群众喜爱,某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB,从滑道的A点滑行到最低点B的过程中,由于摩擦力的存在,运动员的速率不变,则运动员沿AB下滑过程中( )
A.所受合外力始终为零 B.合外力做功一定为零
C.机械能始终保持不变 D.所受摩擦力大小不变
5.(2019高一下·沈阳月考)汽车沿平直的公路以恒定功率从静止开始启动,行驶200s时运动的距离为1700m,设汽车所受阻力恒定,下列说法中正确的是( )
A.汽车的牵引力逐渐增大
B.汽车做匀加速运动
C.汽车做加速度逐渐增大的加速运动
D.汽车在200s时间内的末速度一定小于17m/s
6.(2019高一下·沈阳月考)如图所示,光滑水平面上,甲、乙两个球分别以大小为v1=1m/s、v2=2m/s的速度做相向运动,碰撞后两球粘在一起以0.5m/s的速度一起向右运动,则甲、乙两球的质量之比为( )
A.1:1 B.1:2 C.5:1 D.5:3
7.(2019高一下·沈阳月考)如图所示,一光滑地面上有一质量为m′的足够长的木板ab,一质量为m的人站在木板的a端,关于人由静止开始运动到木板的b端(M、N表示地面上原a、b对应的点),下列图示正确的是( )
A. B.
C. D.
8.(2019高一下·沈阳月考)质量为m的物体,以 的加速度由静止竖直下落高度h,在此过程中,下列说法中正确的是( )
A.物体的重力势能减少 mgh B.物体的机械能减少 mgh
C.物体的动能增加 mgh D.重力对物体做功 mgh
9.(2019高一下·沈阳月考)如图所示,轻杆长为L.一端固定在水平轴上的O点,另一端系一个小球(可视为质点)小球以O为圆心在竖直平面内做圆周运动,且能通过最高点,g为重力加速度.下列说法正确的是( )
A.小球通过最高点时速度不可能小于
B.小球通过最高点时所受轻杆的作用力可能为零
C.小球通过最高点时所受轻杆的作用力随小球速度的增大而增大
D.小球通过最高点时所受轻杆的作用力随小球速度的增大而减小
二、多选题
10.(2019高一下·沈阳月考)下列关于力做功的说法中不正确的是( )
A.人用力F=300N将足球踢出,球在空中飞行40m,人对足球做功1200J
B.人用力推物体一段时间,但物体未被推动,人对物体作用力的冲量为0
C.圆周运动中的向心力一定不做功
D.只有恒力才能做功,变力不能做功
11.(2019高一下·沈阳月考)如图所示,在光滑水平面上停放质量为m装有弧形槽的小车。现有一质量也为m的小球以 的水平速度沿切线水平的槽口向小车滑去(不计一切摩擦),到达某一高度后,小球又返回小车右端,则下列判断正确的是( )
A.小球在小车上到达最高点时的速度大小为0
B.小球离车后,对地将向右做平抛运动
C.小球离车后,对地将做自由落体运动
D.此过程中小球对车做的功为
12.(2019高一下·沈阳月考)如图甲所示,一轻弹簧的两端与质量分别为mA和mB的两物块A、B相连接,并静止在光滑的水平面上。现使A瞬时获得水平向右的速度6 m/s,以此刻为计时起点,两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示,从图象信息可得( )
A.在t1、t3时刻两物块达到共同速度2 m/s,且弹簧弹性势能相同
B.从t3到t4时刻弹簧由压缩状态恢复到原长
C.两物体的质量之比为mA∶mB=1∶2
D.在t2时刻A与B的动能之比为EkA∶EkB=1∶4
三、实验题
13.(2019高一下·沈阳月考)在验证机械能守恒定律的实验中,质量为m=1.00 kg的重锤带着纸带由静止开始下落,在此过程中,打点计时器在纸带上打出一系列的点,在纸带上选取三个连续的点A、B、C,如图所示。O为重锤开始下落时记录的点,A、B、C各点到O点距离分别是3.14 cm、5.00 cm、7.05 cm。当地重力加速度g=9.8 m/s2。本实验所用电源的频率f=50 Hz。(结果保留三位有效数字)
(1)打点计时器打下点B时,重锤下落的速度vB= m/s
(2)从打下点O到打下点B的过程中,重锤重力势能减小量ΔEp= J,重锤动能增加量ΔEk= J。
(3)通过计算,数值上ΔEp ΔEk(填“>”“=”或“<”),这是因为 。
四、解答题
14.(2019高一下·沈阳月考)我国第一颗绕月探测卫星“嫦娥一号”于2007年在西昌卫星发射中心由“长征三号甲”运载火箭发射升空。假设该卫星的轨道是圆形的,且贴近月球表面。若已知该卫星绕月球做圆周运动的周期为T、月球的半径R、万有引力常量G,求
(1)月球的质量
(2)月球的密度
15.(2019高一下·沈阳月考)半径为R的半圆形光滑轨道竖直固定在水平地面上,A点是最低点,B点是最高点,如图所示,质量为m的小球以某一速度自A点进入轨道,它经过最高点后飞出,最后落在水平地面上的C点,现测得AC=4R,已知重力加速度为g,不计空气阻力。求
(1)小球自B点飞出轨道时的速度大小
(2)小球自A点进入轨道时的速度大小
(3)小球在A点对轨道的压力
16.(2019高一下·沈阳月考)雨滴在穿过云层的过程中,不断与漂浮在云层中的小水珠相遇并结合为一体,其质量逐渐增大。现将上述过程简化为沿竖直方向的一系列作用时间极短的碰撞。已知雨滴的初始质量为m0,初速度为v0,下降距离L后与静止的小水珠碰撞且合并,质量变为m1。此后每经过同样的距离L后,雨滴均与静止的小水珠碰撞且合并,质量依次变为m2、m3……mn……(设各质量为已知量)。已知重力加速度为g,不计空气阻力。
(1)若不计重力,求第1次碰撞后雨滴的速度v1;
(2)若不计重力,求第n次碰撞后雨滴的速度vn′;
(3)若考虑重力的影响,求第3次碰撞后雨滴的动能大小。
答案解析部分
1.【答案】A
【知识点】曲线运动的条件
【解析】【解答】解:曲线运动速度在曲线的切线方向上,合外力一定指向曲线弯曲的内测.故A正确,BCD错误.
故选:A
【分析】曲线运动速度在曲线的切线方向上,合外力一定指向曲线弯曲的内测.
2.【答案】D
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】过抛出点作斜面的垂线,如图所示:
当质点落在斜面上的B点时,位移最小,设运动的时间为t,则水平方向:x=v0t,竖直方向:y= gt2,由几何知识得tanθ= ,解得t= ,
故答案为:D。
【分析】利用位移最小值结合平抛运动的位移公式可以求出运动的时间。
3.【答案】B
【知识点】万有引力定律及其应用
【解析】【解答】根据地球对月球的万有引力等于向心力: ,解得: ;根据地球对同步卫星的万有引力: ,解得: ,联立可得: ,即r1>r2,B符合题意,ACD不符合题意。
故答案为:B
【分析】利用源头提供向心力结合周期之比可以求出轨道半径之比。
4.【答案】B
【知识点】功能关系
【解析】【解答】滑雪运动员的速率不变,而速度方向是变化的,速度是变化的,运动员的加速度不为零,由牛顿第二定律可知,运动员所受合外力始终不为零,A不符合题意;滑雪运动员的速率不变则动能不变,由动能定理可知,合外力对运动员做功为零,B符合题意;运动员从A到B下滑过程中的动能不变而重力势能减小,所以机械能减小,C不符合题意;运动员下滑过程中受到重力、滑道的支持力与滑动摩擦力,由图可知,运动员从A到B的过程中,滑道与水平方向之间的夹角逐渐减小,则重力沿斜面向下的分力逐渐减小,运动员的速率不变,则运动员沿滑道方向的合外力始终等于零,所以滑动摩擦力也逐渐减小,D不符合题意。
故答案为:B
【分析】利用动能定理可以判别合外力做功为0;利用速度变化可以判别合外力不等于0;利用高度变化可以判重力势能减少,动能保持不变所以机械能减少;由于切线方向平衡所以重力的分力风雨摩擦力所以摩擦力逐渐减小。
5.【答案】D
【知识点】机车启动
【解析】【解答】根据P=Fv知,因为速度增大,则牵引力减小,A不符合题意;汽车的牵引力减小,根据牛顿第二定律得:a= 知,加速度减小,汽车做加速度减小的加速运动。BC不符合题意;因为功率不变,牵引力逐渐减小,汽车做加速度逐渐减小的加速运动,所以汽车的平均速度: ,即vm<17m/s;D符合题意。
故答案为:D。
【分析】利用功率不变速度变大与判别牵引力逐渐减小;由于速度增加牵引力减小根据牛顿第二定律可以判别汽车做加速度不断变小的加速运动;利用匀变速直线运动的平均速度公式可以判别末速度的大小。
6.【答案】C
【知识点】动量守恒定律
【解析】【解答】设碰撞前甲球的速度方向为正方向,根据动量守恒定律得: ,代入数据解得: m甲:m乙=5:1,C符合题意,ABD不符合题意。
故答案为:C
【分析】利用动量守恒定律可以求出两个小球的质量之比。
7.【答案】D
【知识点】动量守恒定律
【解析】【解答】根据动量守恒定律,M、m系统动量守恒,对于题中的“人板模型”,各自对地的位移为SM、Sm,且有MSM=mSm,SM+Sm=L板(有时也称为平均动量守恒),解得:Sm= ,SM= ;以M点为参考,人向右运动,木板向左运动,且人向右运动的位移加上木板向左运动的位移之和为板的长度,所以D符合题意。
故答案为:D。
【分析】利用动量守恒定律结合摩擦力方向可以判别人和板的运动图像。
8.【答案】C
【知识点】功能关系
【解析】【解答】物体下落高度为h,重力做正功,大小为mgh,则重力势能减少mgh,AD不符合题意。因物体的加速度为 g,说明物体受阻力作用,由牛顿第二定律可知,mg-f=ma;解得阻力大小:f= mg,阻力做功为:Wf=- mgh,由功能关系可知,物体的机械能减少 mgh,B不符合题意。由动能定理可得动能的增加量为:△Ek=WG+Wf= mg,C符合题意。
故答案为:C
【分析】利用牛顿第二定律可以判别摩擦力的大小;利用高度变化可以求出重力势能变化;利用摩擦力做功可以求出机械能变化;利用合力做功可以判别动能的变化。
9.【答案】B
【知识点】竖直平面的圆周运动
【解析】【解答】在轻杆小球模型中,小球通过最高点时的最小速度为零,A不符合题意;当小球通过最高点的速度 时,小球所受轻杆的作用力为零,B符合题意;若小球通过最高点时受到杆的作用力为支持力,则有 , ,此时小球通过最高点时所受轻杆的作用力随小球速度的增大而减小,当小球通过最高点受到杆的作用力为拉力时,有 , ,此时小球通过最高点时所受轻杆的作用力随小球速度的增大而增大,C、D不符合题意.
故答案为:B
【分析】杆球模型到达最高点的临界速度为0;利用牛顿第二定律可以判别杆的作用力随速度的变化。
10.【答案】A,B,D
【知识点】功的计算;冲量
【解析】【解答】用300N的力踢足球后,足球不再受300N力的作用,因此无法计算踢足球的力做功的多少。A错误,符合题意;人用力推物体一段时间,但物体未被推动,人对物体作用力的冲量为Ft,不为0,B错误,符合题意;圆周运动中的向心力指向圆心,与速度垂直,则向心力一定不做功,C不符合题意;只要有力作用在物体上,并且在力的方向上有位移,力就做功,跟恒力还是变力无关,D错误,符合题意。
故答案为:ABD.
【分析】恒力做功为力乘以力方向上的位移;人踢球的作用位移不是400m;冲量为力乘以对应的作用时间;向心力与速度方向垂直所以不做功;变力也可以做功如弹力做功。
11.【答案】C,D
【知识点】动量守恒定律
【解析】【解答】当小球与小车的水平速度相等时,小球弧形槽上升到最大高度,设该高度为h,则:mv0=2mv,解得: ,A不符合题意;设小球离开小车时,小球的速度为v1,小车的速度为v2,整个过程中动量守恒,得:mv0=mv1+mv2,由动能守恒得: ,联立解得:v1=0,v2=v0,即小球与小车分离后二者交换速度;所以小球与小车分离后做自由落体运动,B不符合题意,C符合题意;对小车运用动能定理得,小球对小车做功: ,D符合题意。
故答案为:CD
【分析】利用动量守恒可以判别小球到达最高点和小车共速;利用质量相等速度实现交换所以小球回到最低点水平方向速度为0所以做自由落体运动;利用动能定理可以求出小球对车做的功。
12.【答案】A,C
【知识点】动量守恒定律
【解析】【解答】从图象可以看出,从0到t1的过程中弹簧被压缩,所以t1时刻两物块达到共同速度2m/s,此时弹簧处于压缩状态,t3时刻两物块达到共同速度2m/s,且弹簧处于伸长状态,根据能量守恒可知弹簧弹性势能相同,A符合题意;t3时刻两物块达到共同速度2m/s,且弹簧被拉伸到最长,则从t3到t4时间弹簧由伸长状态恢复到原长,B不符合题意;根据动量守恒定律,t=0时刻和t=t1时刻系统总动量相等,有:m1v1=(m1+m2)v2 ,代入数据解得:m1:m2=1:2,C符合题意;由图可得:v1=-2m/s,v2=4m/s根据动能的计算式: ,可得在t2时刻A与B的动能之比为EkA∶EkB=1∶8,D不符合题意。
故答案为:AC
【分析】利用图像可以求出共速的时刻及弹性势能相等;第二次共速应该是处于伸长阶段,所以t3到t4是从伸长到恢复原长;利用动量守恒定律结合质量可以求出质量之比;利用质量之比和速度之比可以判别动能之比。
13.【答案】(1)0.978
(2)0.490;0.478
(3)>;纸带和重锤运动过程中受到阻力的作用
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】解:(1)根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得B点的速度为: 。(2)重锤重力势能的减小量△Ep=mgh=1.00×9.8×5.00×10-2 J=0.490J,动能的增加量: 。(3)由上可知数值上ΔEp>ΔEk,这是因为纸带和重锤运动过程中受到阻力的作用。
【分析】(1)利用平均速度公式可以求出B点的速度;
(2)利用高度差可以求出重力势能的减小量;利用速度变化可以求出动能的增加量;
(3)重力势能的减小量大于动能的增加量;这是由于受到阻力的作用。
14.【答案】(1)解:设该卫星的运行周期为T、质量为m,月球的半径为R、质量为M,
根据万有引力提向心力:
解得:
(2)解:月球的密度为:
【知识点】万有引力定律及其应用
【解析】【分析】(1)利用引力提供向心力可以求出月球的质量大小;
(2)利用密度公式可以求出月球的密度大小。
15.【答案】(1)解:小球自B点飞出做平抛运动,则:
解得
(2)解:从A到B由动能定理
解得
(3)解:在A点:
解得N=9mg
由牛顿第三定律
【知识点】平抛运动
【解析】【分析】(1)利用平抛运动的位移公式可以求出从B点飞出的初速度大小;
(2)利用动能定理可以求出小球在A点的速度大小;
(3)利用牛顿第二定律结合第三定律可以求出小球在A点对轨道的压力。
16.【答案】(1)解:不计重力,全过程中动量守恒,m0v0=m1v1′
解得:
(2)解:不计重力,全过程中动量守恒,m0v0=mnvn′
解得:
(3)解:若考虑重力的影响,雨滴下降过程中做加速度为g的匀加速运动,碰撞瞬间动量守恒第1次碰撞前 解得: 第1次碰撞后 可得: 第2次碰撞前 ,第2次碰撞过程系统动量守恒,以向下为正方向,由动量守恒定律得:m1v2=m2v2′
解得:v2’2= v02+2 gL
同理,第3次碰撞后v3’2= v02+2 gL
动能: m3v3’2= m3 v02+ m3 gL
【知识点】动量守恒定律
【解析】【分析】(1)利用动量守恒可以求出第一次碰撞后的速度大小;
(2)利用动守恒可以求出n次碰撞后的速度大小;
(3)利用速度公式结合动量守恒定律可以求出碰后速度的大小及动能的大小。