2023-2024陕西省西安重点中学高三（上）第二次月考物理试卷（含解析）

2023-2024学年陕西省西安重点中学高三（上）第二次月考物理试卷
一、选择题（本大题共13小题，共52分）
1.在足球运动中，足球入网如图所示，则( )
A. 踢香蕉球时足球可视为质点
B. 足球在飞行和触网时惯性不变
C. 足球在飞行时受到脚的作用力和重力
D. 触网时足球对网的力大于网对足球的力
2.某项链展示台可近似看成与水平方向成角的斜面，如图所示。项链由链条和挂坠组成，其中、项链完全相同，链条穿过挂坠悬挂于斜面上，不计一切摩擦。则下列说法正确的是( )
A. 链条受到挂坠的作用力是由链条的形变产生的
B. 项链链条的拉力大于项链链条的拉力
C. 、两项链的链条对挂坠的作用力相同
D. 减小斜面的倾角，、项链链条受到的拉力都增大
3.一滑块在水平地面上沿直线滑行，时速率为。从此刻开始在与速度平行的方向上对其施加一水平作用力，力和滑块的速度随时间的变化规律分别如图甲、乙所示，则两图取同一正方向，重力加速度( )
A. 滑块的质量为 B. 滑块与水平地面间的动摩擦因数为
C. 第内摩擦力对滑块做功为 D. 第内力的平均功率为
4.如图所示，一质量为的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内；套在大环上质量为的小环可视为质点从大环的最高处由静止滑下，重力加速度大小为，当小环滑到大环的最低点时，大环对轻杆拉力的大小为( )
A. B. C. D.
5.超声波测速是一种常用的测速手段。如图所示，安装有超声波发射和接收装置的测速仪固定在道路某处，为测速仪正前方的一辆小汽车，两者相距为。某时刻发出超声波，同时由静止开始做匀加速直线运动。当接收到反射回来的超声波信号时，、相距为，已知声速为，则下列说法正确的是( )
A. 车加速度的大小为
B. 超声波追上车时，车前进了
C. 经过，测速仪接收到返回的超声波
D. 测速仪接收到返回的超声波时，车的速度为
6.如图所示，是质量为的滑块在大小为的水平恒力作用下，在光滑的水平面上运动的一段轨迹，滑块通过、两点时的速度大小均为，在点的速度方向与连线的夹角，则滑块从运动到的过程中( )
A. 水平恒力与连线的夹角为 B. 滑块从到的时间为
C. 滑块的最小速度为 D. 滑块到直线的最大距离为
7.如图所示，水平圆盘上有两个相同的小木块和，和用轻绳相连，轻绳恰好伸直且无拉力。为转轴，与转轴的距离为，与转轴的距离为，木块与圆盘间的动摩擦因数均为，重力加速度大小为，若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，下列说法正确的是( )
A. 木块所受摩擦力不可能为零
B. 木块所受摩擦力逐渐变大
C. 角速度达到时，、两木块开始相对圆盘滑动
D. 角速度达到时，轻绳上开始产生拉力
8.年月日，北京飞行控制中心传来好消息，嫦娥三号探测器平稳落月．已知嫦娥三号探测器在地球表面受的重力为，绕月球表面飞行时受到月球的引力为，地球的半径为，月球的半径为，地球表面处的重力加速为则( )
A. 探测器沿月球表面轨道上做匀速圆周运动的周期为
B. 月球与地球的质量之比为
C. 月球表面处的重力加速度为
D. 月球与地球的第一宇宙速度之比为
9.河水的流速随与河岸的距离的变化关系如图甲所示，船在静水中的速度与时间的关系如图乙所示，若要使船以最短时间渡河，则( )
A. 船在行驶过程中，船头始终与河岸垂直 B. 船渡河的最短时间是
C. 船在河水中航行的轨迹是一条直线 D. 船在河水中的最大速度是
10.年月日，地球恰好运行到火星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线，此现象被称为“火星冲日”。火星和地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，火星与地球的公转轨道半径之比约为：，如图所示。根据以上信息可以得出( )
A. 火星与地球绕太阳运动的周期之比约为：
B. 当火星与地球相距最远时，两者的相对速度最大
C. 火星与地球表面的自由落体加速度大小之比约为：
D. 下一次“火星冲日”将出现在年月日之后
11.如图甲所示，一足够长的传送带倾斜放置，倾角为，以恒定速率顺时针转动。一煤块以初速度从端冲上传送带，煤块的速度随时间变化的图象如图乙所示，取，则下列说法正确的是( )
A. 倾斜传送带与水平方向夹角的正切值
B. 煤块与传送带间的动摩擦因数
C. 煤块从冲上传送带到返回端所用的时间为
D. 煤块在传送带上留下的痕迹长为
12.如图所示，水平地面上有一个半球形大坑，为球心，为沿水平方向的直径。若在点以初速度沿方向向右平抛一小球甲，小球甲将击中坑内的最低点；若在甲球抛出的同时，在点以初速度沿平行方向向左平抛另一小球乙，也恰能击中点。已知，甲球质量为乙球质量的倍，不计空气阻力，则( )
A. 甲、乙两小球初速度的大小之比：：
B. 在击中点前的瞬间，重力对甲、乙两小球做功的瞬时功率之比为：
C. 逐渐增大小球甲抛出速度的大小，甲球可能垂直撞到坑内
D. 甲、乙两球在运动过程中，速度的变化量大小之比为：
13.如图甲所示，用粘性材料粘在一起的、两物块静止于光滑水平面上，两物块的质量分别为、，当、之间产生拉力且大于时、将会分离。时刻开始对物块施加一水平推力，同时对物块施加同一方向的拉力，使、从静止开始运动，运动过程中、方向保持不变，、的大小随时间变化的规律如图乙所示。则下列关于、两物块受力及运动情况的分析，正确的是( )
A. 时刻、之间作用力为
B. 时刻对的作用力方向向左
C. 时刻、分离
D. 从时刻到、分离，它们运动的位移为
二、非选择题（共48分）
14.某同学设计了如图甲所示装置测量小球的质量和当地的重力加速度。小球用一根不可伸长的细线与力传感器相连，力传感器能显示出细线上的张力大小。光电门放置在传感器正下方，小球通过最低点时光电门的激光束正对小球的球心。
用螺旋测微器测量小球直径如图乙所示，则小球的直径______；
用刻度尺测出细线长度为，将小球拉到某一高度由静止释放，记录下光电门显示的时间和力传感器的示数最大值，改变小球释放的高度，重新测出多组和的数值，用近似表示小球经过最低点时的速度，作出图像如图丙所示，图像横坐标应为______选填“”、“”、“”、“”；
在第问的基础上，若图丙中图线与纵轴交点坐标为，斜率为，可得小球质量表达式为______，当地重力加速度表达式为______用、、、表示；
若考虑空气阻力的影响，上述重力加速度的测量值______真实值选填“大于”、“等于”、“小于”。
15.如图为“探究小车加速度和力的关系”的实验装置。
改变所挂钩码的数量，多次测量。在某次实验中根据测得的多组数据画出如图所示的图线。此图线的后半段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是______ ；
A.所挂钩码的总质量太大
B.所用小车和传感器的总质量太大
C.拉小车的细线没有平行轨道
D.小车与轨道之间存在摩擦
某小组对该实验做出改进并做了新的尝试，步骤如下：
取一盒总质量为的砝码放置在小车上，左侧不挂任何物体，将长木板的右侧抬高，调节长木板的倾角，使小车在木板上自由运动，观察电脑屏幕上的图像，直至图像为一条平行于时间轴的直线；
在左侧挂一个小盘，使小车无初速滑下，根据计算机上的图像得出小车的加速度；
从小车上取下质量为的砝码放到小盘中，再使小车无初速滑下，根据计算机上的图像得出小车相应的加速度；
改变的大小，重复步骤，得到组及其对应的加速度的数据；
建立坐标系，作出如图所示的图线；
若从图中求出斜率，截距，取，则小盘的质量 ______ ，小车的质量 ______ 不含砝码的质量。
16.如图，用“打夯”方式夯实地面的过程可简化为：两人通过绳子对重物同时施加大小相等、方向与竖直方向成的力，使重物恰好脱离水平地面并保持静止，然后突然一起发力使重物升高后即停止施力，重物继续上升，最后重物自由下落把地面砸深。已知重物的质量为，取重力加速度，，。忽略空气阻力，求：
的大小；
从两人停止施力到重物恰好接触地面的时间；
地面对重物的平均阻力的大小。
17.如图所示，从点以某一水平速度抛出质量的小物块可视为质点，当物块运动至点时，恰好沿切线方向进入圆心角的光滑圆弧轨道，经圆弧轨道后滑上与点等高、静止在粗糙水平面的长木板上，圆弧轨道端切线水平。已知长木板的质量，、两点距点的高度分别为、，物块与长木板之间的动摩擦因数，长木板与地面间的动摩擦因数，，，求：
小物块在点时的速度大小；
小物块滑动至点时，对圆弧轨道点的压力；
长木板至少为多长，才能保证小物块不滑出长木板？设最大静摩擦力等于滑动摩擦力
18.煤气罐是部分家庭的必需品，安全使用煤气罐是人们比较关注的话题。煤气罐密封性良好，将一定量的天然气封闭在罐中，假设罐内的气体为理想气体。当罐内气体温度升高时，则下列说法正确的是( )
A. 罐内气体的压强增大，内能减小
B. 罐内气体从外界吸收热量，内能增加
C. 单位时间内撞击在单位面积煤气罐上的分子数增多
D. 罐内气体对外界做功，气体的分子平均动能减小
E. 气体的平均速率增大，但不能保证每个分子的运动速率都增大
19. 一形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞。初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示。用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止。求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强环境温度不变。
20.一列简谐横波在均匀介质中沿轴传播，时刻的波形图如图所示，其中位于位置的点振动图像如图所示，为波上的一点，则下列说法正确的是( )
A. 此波有可能向轴负方向传播
B. 该横波的传播速度为
C. 点对应平衡位置在
D. 由开始后内点的路程为
E. 点简谐运动的表达式为
21.如图，半径为的半球形玻璃体置于水平桌面上，半球的上表面水平，球面与桌面相切于点。一细束单色光经球心从空气中射入玻璃体内入射面即纸面
，入射角为，出射光线射在桌面上点处。测得之间的距离为现将入射光束在纸面内向左平移，求射入玻璃体的光线在球面上恰好发生全反射时，光束在上表面的入射点到点的距离。不考虑光线在玻璃体内的多次反射。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、踢香蕉球时，香蕉球产生的原因主要是旋转，因旋转，所以足球的大小和形状不能忽略，即需要考虑足球的大小和形状，足球不能看作质点，故A错误；
B、足球的惯性仅与足球的质量有关，与运动状态无关，即在飞行和触网时足球的惯性不变，故B正确；
C、足球在飞行时不受脚的作用力，仅受重力和空气阻力，故C错误；
D、触网时足球对网的力和网对足球的力是一对作用力与反作用力，大小相等方向相反，故D错误。
故选：。
踢出旋转球时，足球的大小和形状不能忽略，不能看作质点；惯性大小仅与物体的质量有关；足球飞行时不受脚的作用力；一对作用力大小相等，方向相反。
本题考查质点、关系、作用力与反作用力等，解题关键是掌握物体看作质点的条件，知道惯性大小仅与物体的质量有关，一对作用力与反作用力等大反向。
2.【答案】
【解析】解：链条受到挂坠的作用力是由挂坠的形变产生的，故A错误；
B.做出力的平行四边形如图所示
两侧链条的合力等于重力，当合力相同时，分力之间的夹角越大，分力就越大，因此可知项链链条的拉力小于项链链条的拉力，故B错误；
C.根据平衡条件，、两项链的链条上产生的拉力的合力大小等于挂坠重力沿斜面向下的分力，方向均与挂坠重力沿斜面向下的分力，即的方向相反，即有
因此、两项链的链条对挂坠的作用力相同，故C正确；
D.根据平衡关系
当减小斜面的倾角时，、两项链的链条上产生的拉力的合力减小，而、两项链的链条与竖直方向的夹角分别为、，则有
当减小时，、均减小，故D错误。
故选：。
A、发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体产生的力叫弹力，故总是施力物体发生形变；
、根据受力平衡分析；
D、受力平衡，列平衡方程，找到倾角与拉力关系再分析。
本题是简单的力平衡问题，要注意重力垂直于斜面的分力与物体对斜面压力大小相等，方向相同，但不能将此分力说成压力，它们的施力物体和受力物体不同．
3.【答案】
【解析】解：、由图象斜率得滑块加速度为
由甲、乙两图结合牛顿第二定律，滑块第内有
第内有
代入数据得
故求得
，
又由
可得动摩擦因数
故AB错误：
C、由图象围成的面积表示位移可得，物体第内的位移大小为
根据功的公式
可得第内摩擦力对滑块做功为，故C错误；
D、根据图象可知，第秒内的平均速度
所以第内的平均功率为
故D正确。
故选：。
根据由图象斜率得滑块加速度，根据牛顿第二定律动摩擦因数及质量；由图象围成的面积表示位移，根据功的公式求第内摩擦力对滑块做功；根据图象可知，第秒内的平均速度，由计算平均功率。
本题考查了功和功率的计算，抓住图象面积表示位移、平均速度的方法来求解。
4.【答案】
【解析】【分析】
根据牛顿第二定律求出小环运动到最低点时，大环对它的拉力，再用隔离法对大环分析，求出大环对轻杆的拉力大小．
解决本题的关键搞清小环做圆周运动向心力的来源，运用牛顿第二定律进行求解．
【解答】
解：小环在最低点时，根据牛顿第二定律得：，
得：，
小环从最高到最低，由动能定理，则有：，
对大环分析，有：，故C正确，ABD错误。
故选：。
5.【答案】
【解析】解：设经时间汽车接收到超声波，汽车加速度为，则在这段时间内汽车前进的距离为，有从发射超声波到接收到超声波一共经过的时间为，在这段时间内汽车的位移为，把，代入以上方程可解得，。
A、由以上分析可知，车的加速度为，故A错误；
B、超声波追上车时，车前进的距离为，故B错误；
C、由上面的分析可知经过测速仪接收到返回的超声波，故C正确；
D、由上面的分析可知，测速仪接收到返回的超声波时，车的速度为，故D错误。
故选：。
在车接收到超声波信号时，是超声波追上了汽车，在此有一个位移关系方程；从测速仪接收到信号到发射超声波信号经历的时间是发射信号到车接收到信号的时间的二倍关系。
关键是弄清楚汽车前进的距离所用的时间与超声波传播时间的关系，写出相应的位移关系方程就可以解答了。
6.【答案】
【解析】A、滑块在水平恒力作用下由到，滑块过、两点时速度大小均为，即水平恒力做功为零，所以力应该和位移的方向垂直，且指向运动轨迹的凹侧，故A错误；
B、把滑块速度分解到垂直于方向上，则，
在这个方向上滑块先减速后反向加速，其运动的加速度为：
根据运动对称性，滑块从到的时间：，故B错误；
C、把速度分解到方向，有：，
滑块在这个方向上的运动为匀速直线运动，所以当滑块在垂直于方向上的速度等于零时，此时滑块速度最小，最小速度大小为，故C错误；
D、滑块到直线的最大距离：，故D正确；
故选：。
7.【答案】
【解析】解：、当角速度非常小时，两木块均由静摩擦力提供圆周运动的向心力，根据
可得：
当角速度逐渐增大时，摩擦力逐渐增大，随后木块先达到最大静摩擦力，角速度进一步逐渐增大时，绳绷紧，有弹力作用，此时由于绳的弹力等于木块增加的向心力，而增加的向心力大于增加的向心力，即绳的弹力大于增加的向心力，则木块的静摩擦力减小，随角速度增大，静摩擦力将减小为，之后的静摩擦力随角速度的增大而反向增大，可知木块所受摩擦力先减小至，后反向增大，故AB错误；
D、根据上述可知，当木块达到最大静摩擦力时，随后绳将拉紧，则有
解得
故D错误；
C、根据上述可知，当也达到最大静摩擦力时，随后、两木块开始相对圆盘滑动，则有
解得
故C正确。
故选：。
A、未滑动前，角速度相等，根据静摩擦力提供向心力，比较摩擦力的大小。根据最大静摩擦力提供向心力求出发生相对滑动的临界角速度从而判断哪个木块先滑动。根据临界角速度的大小判断摩擦力是否达到最大，从而得出摩擦力的大小。
本题的关键是正确分析木块的受力，明确木块做圆周运动时，静摩擦力提供向心力，把握住临界条件：静摩擦力达到最大，由牛顿第二定律分析解答。
8.【答案】
【解析】解：、嫦娥三号的质量，根据得，，故A正确．
B、根据万有引力等于重力得，，解得地球质量，月球对飞船的引力，解得月球的质量，
则月球与地球质量之比为，故B错误．
C、嫦娥三号绕月球表面飞行时受到月球的引力为，有，解得月球表面的重力加速度，故C错误．
D、根据得，第一宇宙速度，则月球与地球的第一宇宙速度之比为，故D错误．
故选：．
结合嫦娥三号在地球上的重力得出质量的大小，结合万有引力提供向心力，求出探测器绕月球表面做匀速圆周运动的周期．根据万有引力等于重力求出地球质量的表达式，根据月球对飞船的引力求出月球的质量，从而得出月球与地球质量的比值．根据嫦娥三号在月球表面飞行时受到的引力得出月球表面的重力加速度．根据万有引力提供向心力求出第一宇宙速度的表达式，结合质量之比和半径之比求出第一宇宙速度之比．
本题是卫星类型的问题，关键是构建物理模型，掌握万有引力等于重力和万有引力提供向心力，再运用数学变换进行分析处理．
9.【答案】
【解析】解：、当静水速与河岸垂直时，渡河时间最短，故A正确，B错误．
C、船在沿河岸方向上做变速运动，在垂直于河岸方向上做匀速直线运动，两运动的合运动是曲线．故C错误．
D、当水流速最大时，船的速度最大，故D正确．
故选AD．
将船的运动分解为垂直于河岸方向和沿河岸方向，当静水速与河岸垂直时，渡河时间最短．当水流速最大时，船在河水中的速度最大．
解决本题的关键将船的运动分解为垂直于河岸方向和沿河岸方向，抓住分运动与合运动具有等时性进行求解．
10.【答案】
【解析】解：、设火星的轨道半径为，周期为，地球的轨道半径为，周期为，根据开普勒第三定律有，故A错误；
B、火星和地球都是绕太阳做匀速圆周运动，当火星、地球和太阳三者共线时，且火星和地球分别在太阳的两侧时，火星与地球的距离最远，此时火星和地球的速度方向相反，二者的相对速度大小等于二者的速度大小之和，此时相对速度最大，故B正确；
C、在星球表面有得，因为不知道火星和地球的质量及半径关系，所以无法计算它们表面的自由落体运动加速度的关系，故C错误；
D、根据选项可知，火星和地球绕太阳运动的周期之比约为，已知地球的公转周期年，则火星的公转周期年。设经过时间出现下一次“火星冲日”，则有，解得年，所以下一次“火星冲日”将出现在年月日之后，故D正确。
故选：。
根据开普勒第三定律可以得到它们的周期之比；当二者相距最远时，它们的速度方向相反；不知道它们的质量和半径关系，无法得到它们表面的自由落体运动加速度之比；下一次出现的时候，地球将比火星多运动一周，据此列方程可解。
本题考查的是万有引力定律和开普勒定律在天体运动中的应用，需要灵活选择公式。还有”火星冲日“现象的计算，实质上是圆周运动中的追击问题。
11.【答案】
【解析】解：、内，煤块的加速度大小为，方向沿传送带向下；
根据牛顿第二定律得
，物块的加速度大小为，方向沿传送带向下；
根据牛顿第二定律得，
由联立解得，，则，故A正确、B错误。
C、物块上升的位移大小等于图象与时间轴所包围的面积大小，为；
根据，得煤块下滑的时间，
所以煤块从冲上传送带到返回端所用的时间为，故C错误；
D、传送带的速度。在内传送带的位移，煤块的位移为，
两者相对位移大小为
在内传送带的位移，物块的位移为，两者相对位移大小为；
所以整个上升过程中痕迹的长度为；
传送带向上运动，煤块向下运动，划痕总的长度为，故D正确。
故选：。
内，煤块的速度大于传送带的速度，煤块受到沿斜面向下的滑动摩擦力，向上做减速运动，速度与传送带相等以后，煤块所受的摩擦力改为向上，继续向上做加速度较小的匀减速运动；根据图象的斜率求出加速度，由牛顿第二定律求斜面的倾角和动摩擦因数。根据图象的“面积”求传送带底端到顶端的距离。根据牛顿第二定律和位移公式结合求出煤块从冲上传送带到返回端所用的时间。根据相对位移求解划痕长度。
解决本题的关键要理清物体在整个过程中的运动规律，抓住图象的斜率表示加速度，面积表示位移，结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解。要注意摩擦生热与相对路程有关；注意划痕长度重叠时按最长的计算。
12.【答案】
【解析】解：、对于甲球抛出点高度为，落到点水平距离为，据平抛知识有：可得，对于乙小球，抛出点高度，抛出点到落地点的水平距离，据平抛知识有：可得：，所以，故A正确；
B、对于甲球落在点时竖直方向的速度，则甲球击中点时，重力的瞬时功率，对于乙球落在点时竖直方向的速度，重力的瞬时功率，所以，故B正确；
C、逐渐增大小球甲抛出时的速度的大小，甲球不可能垂直撞在球壁上。因为根据平抛速度的反向延长线过水平位移中点这一推论，垂直撞到球壁的速度反向延长线必定过圆心，而点并不是水平位移的中蹼，故C错误；
D、甲、乙两小球都做平抛运动，而平抛运动是匀变速曲线运动，据可得，两小球在运动过程中，速度的变化量等于其在空中运动时间之比，故可知，故D错误。
故选：。
甲、乙两小球都是从抛出点开始做平抛运动，根据几何关系求得甲、乙两小球的抛出点高度和水平距离，根据平抛运动规律求得抛出时初速度大小之比，根据重力做功的瞬时功率等于重力与竖直方向速度的乘积，由抛出点的高度求得平抛运动落在点时的竖直速度之比，再由质量关系得出重力做功的功率之比，利用平抛运动的推论，速度的反向延长线交于水平位移的中点，判定增加甲球的抛出时的速度能否垂直撞在壁上，根据平抛运动是匀变速曲线运动，速度变化量之比等于运动时间之比分析的正误。
掌握平抛运动的规律：水平方向做匀速直线运动竖直方向做自由落体运动，知道处理平抛运动问题通常是利用运动的合成与分解进行处理即把平抛运动分解成水平匀速直线运动和竖直自由落体运动。
13.【答案】
【解析】解：、在时刻有
对整体利用牛顿第二定律有
再对进行受力分析
联立可得
故A正确；
B、时，；对整体利用牛顿第二定律有
再对进行受力分析
联立可得
可知对的作用力作用力方向向右，故B错误；
C、若时刻分离对有
得
当时二者分离，故C错误；
D、当分离时，拉力恰好为，对利用牛顿第二定律有
对利用牛顿第二定律有
结合图像可知
联立可得
分开之前所受合力一直为，所以加速度一直为，根据公式可得位移为
故D正确。
故选：。
分离之前共同运动，以整体为研究对象，分离时二者之间的作用力为但加速度相等，然后隔离、分别为研究对象根据牛顿第二定律和运动学公式列方程确定分离的时刻。
本题属于连接体问题，通常采用整体法和隔离法相结合求解，当以整体为研究对象受力分析时之间的作用力不分析。
14.【答案】 等于
【解析】解：螺旋测微器的分度值为，需要估读到分度值的下一位，则小球的直径为：
在极短时间内，物体的瞬时速度等于该过程的平均速度，则
在最低点的位置，根据牛顿第二定律可得：
联立解得：，所以图像的横坐标应为。
根据上述分析可知，，则斜率为：
纵轴上的截距为
解得：；
根据重力加速度的表达式可知，阻力是否存在对重力加速度的测量都没有影响，故重力加速度的测量值等于真实值。
故答案为：；；；；等于
根据螺旋测微器的读数规则得出小球的直径；
根据运动学公式得出速度的表达式，结合牛顿第二定律得出的表达式并完成分析；
根据数学知识结合图像的物理意义得出质量和重力加速度的表达式；
根据重力加速度的表达式得出阻力对测量值的影响。
本题主要考查了重力加速度的测量实验，熟悉运动学公式的应用，结合牛顿第二定律和图像的物理意义即可完成分析。
15.【答案】
【解析】解：以小车与钩码组成的系统为研究对象，系统所受的合外力等于钩码的重力，由牛顿第二定律得
小车的加速度
小车受到的拉力
当时，可以认为小车受到的合力等于钩码的重力，如果钩码的质量太大，则小车受到的合力小于钩码的重力，实验误差较大，造成图线偏离直线。
故选A。
设小车质量为，小盘的质量为，根据题意可知砝码的质量为，对小盘和砝码整体分析有
对小车分析
解得
对于图线，斜率和截距分别为
，
由题意可知
，
解得
，
故答案为：；；
以小车与钩码组成的系统为研究对象，结合本实验的原理判断造成图线偏离直线的原因。
对小盘、小车分析列出加速度的表达式，结合图线的斜率和截距求出小盘和小车的质量。
本题考查了探究加速度与力的关系，解决本题的关键是理解实验原理，熟练掌握根据图像处理实验数据。
16.【答案】解：两人施力过程，对重物，受三个力作用，如下图所示
由平衡条件得：
代入数据解得
设停止施力时重物的速度为，发力使重物上升的高度为，停止发力后重物继续上升的高度为
，从两人停止施力到重物恰好接触地面的时间为。由
联立解得
设地面对重物的平均阻力为，重物把地面砸深度为，重物从最高点到最低点的过程中，可以求出落地时重物的速度为
代入数据解得
重物接触地面后在平均阻力以及重力的共同作用下，近似看成匀减速直线运动，速度减小为，加速度为，则
代入数据解得
答：的大小为；
从两人停止施力到重物恰好接触地面的时间为；
地面对重物的平均阻力的大小为。
【解析】两人同时用力时，根据重物受力情况应用平衡条件求出的大小；
应用匀变速直线运动的位移时间公式求出两人的停止施力到重物恰好接触地面的时间；
从最高点到砸深最低点，根据速度位移公式求出最低点速度，再由重物接触地面后在平均阻力以及重力的共同作用下做匀减速运动，求出加速度大小，最后根据牛顿第二定律求出地面对重物的平均作用力。
本题考查了动能定理的应用，根据题意分析清楚重物的运动情况与受力情况是解题的前提与关键。
17.【答案】解：物块从点到点做平抛运动，则有：
可得，物体运动到到时竖直分速度
将物体经过点的速度分析，可得
小物块在点时的速度大小
从至点，由动能定理得：
。
解得：
设物块在点受到的支持力为，由牛顿第二定律得：
由几何关系得
联立可得：
根据牛顿第三定律可知，物块对圆弧轨道点的压力大小为。
小物块与长木板间的滑动摩擦力：
长木板与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，为：
因，所以小物块在长木板上滑动时，长木板相对于地面向右运动。
根据牛顿第二定律得：
对小物块：。
对长木板：。
可得，。
设经过时间小物块与长木板的速度相等，共同速度为。则
解得：，
长木板长度至少为：
答：小物块运动至点时的速度大小为；
小物块滑动至点时，对圆弧轨道点的压力是；
长木板至少为，才能保证小物块不滑出长木板。
【解析】小物块从到做平抛运动，已知平抛下落的高度求出物体运动到到时竖直分速度。根据物体经过点的速度方向，求物块在点时的速度大小；
小物块在间做圆周运动运动，由动能定理求出小物块通过点的速度。物体在点时，由轨道支持力和重力的合力提供物块圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律求得支持力，从而得到压力；
根据物块在长木板上滑动时，小物块恰好不滑出长木板时，两者速度相同，且物块的位移与长木板的位移之差等于长木板的长度，根据牛顿第二定律和运动学公式结合解答。
本题的关键要理清小物块的运动过程，把握物块在各个阶段的运动规律。对于物块在长木板上运动过程，采用隔离法研究加速度，同时要抓住隐含的临界条件进行分析。
18.【答案】
【解析】解：温度升高，体积一定时，一定质量的气体压强增大，内能增加而不是选项描述的减少，故A错误；
B.由热力学第一定律知，温度升高，体积一定，气体内能增加，做功为零，则必然吸热，故B正确；
C.虽然体积不变，分子疏密度不变，但是由于温度升高，气体分子热运动剧烈程度增加，故单位时间内撞击在单位面积煤气罐上的分子数增多，故C正确；
D.体积不变，罐内气体不对外做功，温度升高，气体分子平均动能增大而不是选项描述的减少，故D错误；
E.气体分子平均速率增大，但是平均速率不代表每个分子的运动速率，所以并不是所有分子的速率都增大，故E正确。
故选：。
根据判断罐内压强变化，温度升高，气体内能增大，分子平均动能增大，根据热力学第一定律分析吸放热。
本题主要考查热学现象在生活中的应用，解题的关键主要在于判断此现象与哪些物理知识有关。
19.【答案】解：设初始时，右管中空气柱的压强为，长度为；左管中空气柱的压强为，长度为该活塞被下推后，右管中空气柱的压强为，长度为；左管中空气柱的压强为，长度为以为压强单位。由题给条件得：
由玻意耳定律得
联立式和题给条件得：
依题意有：
由玻意耳定律得：
联立式和题给条件得：
答：此时右侧管内气体的压强是，活塞向下移动的距离。
【解析】由题意知两部分封闭气体的温度与环境温度保持相等，气体都作等温变化。先对右端气体研究，根据玻意耳定律求出活塞下移后的压强。水银面相平时，两部分气体的压强相等，再研究左端气体，求出活塞下移后的长度和气体压强，根据几何关系求解活塞向下移动的距离。
本题考查了玻意耳定律，关键要抓住两部分气体之间相关联的条件，运用玻意耳定律解答。
20.【答案】
【解析】A、由题图可知，点的质点在时向上振动，根据题图甲的波形图可以判断出此波是沿轴正方向传播，故A错误；
B、根据题图乙可知，周期为，根据题图甲可知波长为，则波速为，故B正确；
C、波的图像为正弦函数图像，随变化的函数关系式为
由图像可知，
则
当时，，则有
解得
随变化的函数关系式可写为
当时，
解得
则点对应平衡位置在，故C正确；
D、由开始后内，即，点的路程为，故D错误；
E、点简谐运动的表达式为，由图像可知，，则有，
当时，，则，解得，则，故E正确。
故选：。
根据同侧法分析出波的传播方向；
根据题意得出波长和周期，从而得出波速的大小；
根据时间和周期的关系，从而得出质点的位移和路程。
本题主要考查了简谐横波的相关应用，理解图像的物理意义，结合简谐横波在不同方向上的运动特点即可完成分析。
21.【答案】解：当光线经球心入射时，光路图如右上图所示。设玻璃的折射率为，由折射定律有：

式中，入射角，为折射角。
为直角三角形，因此
发生全反射时，临界角满足：
在玻璃体球面上光线恰好发生全反射时，光路图如右下图所示。设此时光线入射点为，折射光线射到玻璃体球面的点。由题意有

在内，根据正弦定理有
联立以上各式并利用题给条件得。
答：光束在上表面的入射点到点的距离为。
【解析】根据几何关系求出光线从点射入时的折射角的正弦，结合折射定律求出折射率，在玻璃体球面上光线恰好发生全反射时，作出光路图，根据角度关系，运用正弦定理求出光束在上表面的入射点到点的距离。
解决本题的关键作出光路图，灵活运用数学知识，结合折射定律和全反射的知识进行求解。本题对数学几何能力要求较高，需加强这方面的训练。
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