信阳市普通高中2023-2024学年高一上学期期末教学质量检测
物理试题
满分100分,考试时间75分钟。
注意事项:
1.答题前,先将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答:每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答:用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡的非答题区域均无效。
4.考试结束后,请将本试卷和答题卡一并上交。
一、选择题:本题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,第8~10题有多项符合题目要求,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. 关于物理学史和物理学研究方法,下列说法正确的是( )
A. 在研究物体的运动时,满足一定条件可将物体抽象成质点,这样的研究方法叫“微元法”
B. 伽利略在研究力和运动关系时,依据逻辑推理,对实验进行了理想化处理,得出了力不是维持物体运动的原因
C. 亚里士多德在研究物体下落时的运动规律时,把实验和逻辑推理(包括数学演算)结合起来,拓展了人类的科学思维方式和研究方法
D. 是利用比值定义法定义的物理量,由公式可知加速度与成正比
2. 如图所示为港珠澳大桥上连续四段长均为110m等跨钢箱梁桥,桥墩所在的位置依次标记为、、、、,若汽车从点由静止开始做匀加速直线运动,通过段的时间为,则( )
A. 通过段的时间为 B. 通过段的时间为
C. 段的平均速度小于点的瞬时速度 D. 段的平均速度大于点的瞬时速度
3. 如图所示,斜面体固定于粗糙水平面上,斜面光滑。拉力F通过绕过轻质滑轮轻绳作用在小球上,整个系统保持静止,若拉力F减小,小球将沿斜面缓慢下滑,轻绳和斜面均足够长,在小球下滑的过程中,斜面体对小球的弹力( )
A. 变小 B. 先变小后变大
C. 变大 D. 先变大后变小
4. 我们的社会正从信息时代、数字时代跨入智能时代,无人驾驶的智能汽车也已经进入路试阶段,某公司自主研发了两辆无人驾驶汽车,测试过程中两车的速度时间图像如图所示,其中甲车的图像呈锯齿状,乙车的图像与横轴平行,已知两车在时恰好经过同一位置,由图可知( )
A. 时,甲车的运动方向发生改变
B. 时,两车相遇
C. 甲车在和时的加速度相同
D. 内,两车距离先增大后减小
5. 如图所示,甲同学用手拿着一把长的直尺,并使其处于竖直状态;乙同学把手放在直尺刻度线位置做抓尺的准备。某时刻甲同学松开直尺,直尺保持竖直状态下落,乙同学看到后立即用手抓直尺,手抓住直尺位置的刻度值为;重复以上实验,乙同学第二次手抓住直尺位置的刻度值为。直尺下落过程中始终保持竖直状态。若从乙同学看到甲同学松开直尺,到他抓住直尺所用时间叫“反应时间”,取重力加速度。则下列说法中错误的是( )
A. 乙同学第一次的“反应时间”约为
B. 乙同学第一次抓住直尺之前的瞬间,直尺的速度约为
C. 若某同学“反应时间”大于,则用该直尺将无法用上述方法测量他的“反应时间”
D. 若将尺子上原来长度值改为对应的“反应时间”值,则得到的时间刻度是不均匀的
6. 如图所示,质量为的物体A静止在竖直的轻弹簧上,质量为的物体B用细线悬挂,A、B间相互接触但无压力,重力加速度g取。某时刻将细线剪断,则细线剪断瞬间( )
A. 物体A的加速度为零 B. 弹簧弹力大小为
C. 物体B对物体A的压力大小为 D. 物体B的加速度大小为
7. 10月2日,杭州亚运会蹦床项目结束女子个人比赛的争夺,中国选手朱雪莹、胡译乘包揽冠亚军。假设在比赛的时候某一个时间段内蹦床所受的压力如图所示,忽略空气阻力,,则以下说法正确的是( )
A. 1.0s到1.2s之间运动员处于失重状态
B. 1.0s到1.2s之间运动员处于超重状态
C. 在图示的运动过程中,运动员离开蹦床后上升的最大高度为9.8m
D. 在图示的运动过程中,运动员离开蹦床后上升的最大高度为3.2m
8. 如图所示,光滑的水平面上放置着M、N、P、Q四个木块,其中M、P的质量均为,N、Q的质量均为,M、P之间用一轻质弹簧相连。现用水平拉力拉N,使四个木块以同一加速度向右运动,则在突然撤去的瞬间,下列判断正确的是( )
A. P、Q间的摩擦力不变 B. M、N间的摩擦力不变
C. M、N的加速度大小仍为 D. P、Q将发生相对滑动
9. 如图所示为物体做直线运动的图像,下列说法正确的是( )
A. 图甲中,物体在0~t0这段时间内的位移等于
B. 图乙中,物体的加速度为0.5 m/s2
C. 图丙中,阴影面积表示t1~t2时间内物体的速度变化量
D. 图丁中,t=3s时物体的瞬时速度为10 m/s
10. 如图甲所示,倾斜的传送带正以恒定速率沿顺时针方向转动,传送带的倾角为37°。一小煤块以初速度从传送带的底部冲上传送带并沿传送带向上运动,其运动的图像如图乙所示,小煤块到达传送带顶端时速度恰好为零,,。取,则( )
A. 传送带速度大小为
B. 小煤块与传送带间的动摩擦因数为0.25
C. 小煤块运动到传送带顶端时在传送带上留下的痕迹长为
D. 传送带转动的速率越大,小煤块到达传送带顶端时的速度就会越大
二、实验题:本题共2小题,每空2分,共16分。
11. 某同学在做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验时,使用如图甲所示的原理图,其中A为固定橡皮条的图钉,OA为橡皮条,OB和OC为细绳,O为橡皮条与细绳的结点,在白纸上根据实验结果画出的示意图如图乙所示。
(1)本实验中“等效替代”的含义是( )
A.橡皮筋可以用细绳替代
B.左侧弹簧测力计作用效果可以替代右侧弹簧测力计作用效果
C.右侧弹簧测力计作用效果可以替代左侧弹簧测力计作用效果
D.两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代
(2)如果没有操作失误,图乙中的与两力中,方向一定沿AO方向的是( )
A.F B. C. D.
(3)如图所示,用a、b弹簧秤拉橡皮筋使结点到O点。当保持弹簧秤a的示数不变,而在角逐渐减小到0的过程中(已知),要使结点始终在点O,以下选项中可行的做法是( )
A.增大b的示数,减小角度
B.减小b的示数,减小角度
C.增大b的示数,增大角度
D.减小b的示数,增大角度
12. 在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,某研究小组设计了两种方案。
【方案1】实验装置如图所示,在满足所挂钩码质量远小于小车质量的前提下,进行实验数据测量、计算和分析。
(1)除小车、钩码、打点计时器(含纸带、复写纸)、刻度尺、导线、开关等器材外,在下列器材中,必须使用的有______。(填选项字母)
A.电压合适的直流电源 B.电压合适的交流电源
C.天平 D.秒表
(2)在实验中得到如图所示的一条纸带(相邻两计数点间还有四个点没有画出),已知打点计时器使用的交流电频率为,根据纸带可求得小车的加速度为______(结果保留三位有效数字)。
(3)根据测量数据,作出小车的加速度随细线拉力变化的图线,如图所示。你认为在实验过程中可能存在的问题是______。(填选项字母)
A.先释放小车,后接通电源 B.补偿阻力时木板右端垫得不够高
C.先接通电源,后释放小车 D.电源电压过高造成小车加速度的测量值偏大
【方案2】实验装置如图所示,力传感器可直接测出轻绳中拉力的大小。已知小车的质量为,力传感器的质量为,钩码的质量为。
(4)实验时,不需要进行的操作是______。(填选项字母)
A.将图中长木板左端适当垫高,以补偿小车所受的阻力
B.应该先接通打点计时器的电源,再释放小车
C.释放前,小车要靠近打点计时器放置
D.实验中要求钩码的质量远小于小车的质量
(5)在正确操作之后,某同学以力传感器的示数为横坐标,小车的加速度为纵坐标,画出的图线如图所示,求得图线的斜率为,则小车的质量______。
三、计算题:本题共3小题,共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式,只写出答案的不得分。
13. 如图所示,位于水平桌面上的物块P,由跨过定滑轮的轻绳与物体Q相连,从滑轮到P和到Q的两段绳都是水平的。已知Q与P之间的动摩擦因数为0.2,P与桌面之间的动摩擦因数为0.3,Q的质量是1kg,P的质量为2kg,滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计,现用一水平向右的力F拉Q使它做匀速运动,重力加速度g取,求:
(1)物体P对地面的摩擦力的大小和方向;
(2)水平拉力F的大小。
14. 如图甲所示,质量为的物体置于倾角为的固定光滑斜面上(斜面足够长),在时刻对物体施一水平向右的推力,在时撤去推力,物体运动的图像如图乙所示(取重力加速度),求:
(1)推力的大小;
(2)物体返回出发点时速度大小。
15. 如图甲所示,长木板B静置于水平面上,物块A静置在B左端,现给A施加水平向右的外力F,F随时间t变化如图乙所示,4s末撤去外力。已知A、B质量分别为m=1kg、M=2kg,A与B间的动摩擦因数为μ1=0.5,B与地面间动摩擦因数μ2=0.1,A始终没有脱离B,重力加速度g取10m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求:
(1)撤去外力瞬间A和B的速度大小;
(2)撤去外力后,A相对B滑行的时间;
(3)B整个运动过程中的位移大小。信阳市普通高中2023-2024学年高一上学期期末教学质量检测
物理试题
满分100分,考试时间75分钟。
注意事项:
1.答题前,先将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答:每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答:用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡的非答题区域均无效。
4.考试结束后,请将本试卷和答题卡一并上交。
一、选择题:本题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,第8~10题有多项符合题目要求,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. 关于物理学史和物理学研究方法,下列说法正确的是( )
A. 在研究物体的运动时,满足一定条件可将物体抽象成质点,这样的研究方法叫“微元法”
B. 伽利略在研究力和运动的关系时,依据逻辑推理,对实验进行了理想化处理,得出了力不是维持物体运动的原因
C. 亚里士多德在研究物体下落时的运动规律时,把实验和逻辑推理(包括数学演算)结合起来,拓展了人类的科学思维方式和研究方法
D. 是利用比值定义法定义物理量,由公式可知加速度与成正比
【答案】B
【解析】
【详解】A.在研究物体的运动时,满足一定条件可将物体抽象成质点,这样的研究方法叫“理想模型法”,故A错误;
B.伽利略在研究力和运动的关系时,依据逻辑推理把实际实验理想化的思想是研究物理问题的重要方法,故B正确;
C.伽利略在研究下落物体的运动时,把实验和逻辑推理(包括数学演算)结合起来,拓展了人类的科学思维方式和研究方法,故C错误;
D.是利用比值定义法定义的物理量,但加速度a与无关,故D错误。
故选B。
2. 如图所示为港珠澳大桥上连续四段长均为110m的等跨钢箱梁桥,桥墩所在的位置依次标记为、、、、,若汽车从点由静止开始做匀加速直线运动,通过段的时间为,则( )
A. 通过段的时间为 B. 通过段的时间为
C. 段的平均速度小于点的瞬时速度 D. 段的平均速度大于点的瞬时速度
【答案】C
【解析】
【详解】AB.初速度为零的匀加速直线运动,相同位移的时间比为
通过第一段时间为,则通过第三段时间为,通过第四段的时间为,故AB错误;
CD.中间时刻的速度等于整段的平均速度,由AB项的解析可知,段所用的时间大于段所用的时间,故点是段的中间时刻后某一时间点,故段的平均速度小于点的瞬时速度,故C正确,D错误;
故选C。
3. 如图所示,斜面体固定于粗糙水平面上,斜面光滑。拉力F通过绕过轻质滑轮的轻绳作用在小球上,整个系统保持静止,若拉力F减小,小球将沿斜面缓慢下滑,轻绳和斜面均足够长,在小球下滑的过程中,斜面体对小球的弹力( )
A. 变小 B. 先变小后变大
C. 变大 D. 先变大后变小
【答案】C
【解析】
【详解】作出小球动态受力分析示意图,如图所示
小球沿斜面缓慢下滑,图中夹角θ逐渐增大,由于轻绳和斜面均足够长,则夹角θ始终小于90°,则由动态图分析可知,斜面体对小球的弹力逐渐变大。
故选C。
4. 我们的社会正从信息时代、数字时代跨入智能时代,无人驾驶的智能汽车也已经进入路试阶段,某公司自主研发了两辆无人驾驶汽车,测试过程中两车的速度时间图像如图所示,其中甲车的图像呈锯齿状,乙车的图像与横轴平行,已知两车在时恰好经过同一位置,由图可知( )
A. 时,甲车的运动方向发生改变
B. 时,两车相遇
C. 甲车在和时的加速度相同
D. 内,两车距离先增大后减小
【答案】B
【解析】
【详解】A.由图可知,甲车的速度一直为正,则时,甲车的运动方向未发生改变,故A错误;
B.根据图像中面积表示位移,由图可知,时,两车的图像与横轴围成的面积相等,且两车在时恰好经过同一位置,则时,两车相遇,故B正确;
C.根据图像中斜率表示加速度,由图可知,甲车在和时的加速度大小相等,方向相反,故C错误;
D.由图可知,内,甲车速度一直大于乙车速度,则两车距离一直增大,故D错误。
故选B。
5. 如图所示,甲同学用手拿着一把长的直尺,并使其处于竖直状态;乙同学把手放在直尺刻度线位置做抓尺的准备。某时刻甲同学松开直尺,直尺保持竖直状态下落,乙同学看到后立即用手抓直尺,手抓住直尺位置的刻度值为;重复以上实验,乙同学第二次手抓住直尺位置的刻度值为。直尺下落过程中始终保持竖直状态。若从乙同学看到甲同学松开直尺,到他抓住直尺所用时间叫“反应时间”,取重力加速度。则下列说法中错误的是( )
A. 乙同学第一次的“反应时间”约为
B. 乙同学第一次抓住直尺之前的瞬间,直尺的速度约为
C. 若某同学“反应时间”大于,则用该直尺将无法用上述方法测量他的“反应时间”
D. 若将尺子上原来长度值改为对应的“反应时间”值,则得到的时间刻度是不均匀的
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据自由落体位移公式
得反应时间为
故A错误;
B.由速度位移公式可得,乙同学第一次抓住直尺之前的瞬间,直尺的速度为
故B正确;
C.直尺在内下降的距离为
故某同学的“反应时间”大于,则用该直尺将无法用上述方法测量他的“反应时间”,故C正确;
D.根据
可得
若将尺子上原来的长度值改为对应的“反应时间”值,则得到的时间刻度是不均匀的,故D正确。
本题选说法错误的,故选A。
6. 如图所示,质量为的物体A静止在竖直的轻弹簧上,质量为的物体B用细线悬挂,A、B间相互接触但无压力,重力加速度g取。某时刻将细线剪断,则细线剪断瞬间( )
A. 物体A的加速度为零 B. 弹簧弹力大小为
C. 物体B对物体A的压力大小为 D. 物体B的加速度大小为
【答案】C
【解析】
【详解】ABD.刚开始A、B间相互接触但无压力,以A为对象,可知弹簧弹力方向向上,大小为
某时刻将细线剪断,细线剪断瞬间,弹簧弹力保持不变,以A、B为整体,根据牛顿第二定律可得
解得A、B整体的加速度为
故ABD错误;
C.以B为对象,A对B的弹力为根据牛顿第二定律可得
解得
由牛顿第三定律有物体B对物体A的压力大小为20N,故C正确。
故选C。
7. 10月2日,杭州亚运会蹦床项目结束女子个人比赛的争夺,中国选手朱雪莹、胡译乘包揽冠亚军。假设在比赛的时候某一个时间段内蹦床所受的压力如图所示,忽略空气阻力,,则以下说法正确的是( )
A. 1.0s到1.2s之间运动员处于失重状态
B. 1.0s到1.2s之间运动员处于超重状态
C. 在图示的运动过程中,运动员离开蹦床后上升的最大高度为9.8m
D. 在图示的运动过程中,运动员离开蹦床后上升的最大高度为3.2m
【答案】D
【解析】
【详解】AB.蹦床所受的压力大小与蹦床对运动员的支持力大小相等,可知1.0s到1.2s之间蹦床对运动员的支持力逐渐增大,过程为运动开始接触蹦床到到达最低点,根据牛顿第二定律该段过程为运动员先向下加速后减速,加速度先向下后向上,先失重后超重,故AB错误;
CD.根据图线可知运动从离开蹦床到再次接触蹦床的时间为,该段时间运动员做竖直上抛运动,故离开蹦床后上升的最大高度为
故C错误,D正确。
故选D。
8. 如图所示,光滑的水平面上放置着M、N、P、Q四个木块,其中M、P的质量均为,N、Q的质量均为,M、P之间用一轻质弹簧相连。现用水平拉力拉N,使四个木块以同一加速度向右运动,则在突然撤去的瞬间,下列判断正确的是( )
A. P、Q间的摩擦力不变 B. M、N间的摩擦力不变
C. M、N的加速度大小仍为 D. P、Q将发生相对滑动
【答案】AC
【解析】
【详解】AD.撤去的瞬间,弹簧的弹力不变,、系统所受合力不变,加速度不变,的受力情况不变,、间的摩擦力不变,故A正确,D错误;
C.撤去前,对、、、系统,由牛顿第二定律有
解得
方向向右;撤去前,对、系统,由牛顿第二定律可得弹簧的弹力
撤去的瞬间,弹簧的弹力不变,对、系统,由牛顿第二定律有
方向向左,、的加速度大小不变,方向发生变化,故C正确;
B.撤去前,对由牛顿第二定律有
解得
撤去的瞬间,对,由牛顿第二定律有
撤去的瞬间,、间的摩擦力变小,故B错误。
故选AC。
9. 如图所示为物体做直线运动的图像,下列说法正确的是( )
A. 图甲中,物体在0~t0这段时间内的位移等于
B. 图乙中,物体的加速度为0.5 m/s2
C. 图丙中,阴影面积表示t1~t2时间内物体的速度变化量
D. 图丁中,t=3s时物体瞬时速度为10 m/s
【答案】BC
【解析】
【详解】A.根据图像中,图像围成的面积表示位移,由图甲可知,物体在这段时间内的位移
故A错误;
B.根据运动学公式可得
可知,图像的斜率为,由图乙可得,物体的加速度为,故B正确;
C.根据图像中面积表示速度的变化量可知,丙图中,阴影面积表示时间内物体的速度变化量,故C正确;
D.根据运动学公式可得
结合图丁可得
,
由运动学公式可得,时物体的速度为
故D错误。
故选BC。
10. 如图甲所示,倾斜的传送带正以恒定速率沿顺时针方向转动,传送带的倾角为37°。一小煤块以初速度从传送带的底部冲上传送带并沿传送带向上运动,其运动的图像如图乙所示,小煤块到达传送带顶端时速度恰好为零,,。取,则( )
A. 传送带的速度大小为
B. 小煤块与传送带间的动摩擦因数为0.25
C. 小煤块运动到传送带顶端时在传送带上留下痕迹长为
D. 传送带转动的速率越大,小煤块到达传送带顶端时的速度就会越大
【答案】ABC
【解析】
【详解】A.由图乙可知传送带的速度大小为,A正确;
B.在内,物块的速度大于传送带的速度,传送带对物块的摩擦力沿传送带向下,根据牛顿第二定律有
根据图乙可得
在内传送带的速度大于物块的速度,传送带对物块的摩擦力沿传送带向上,根据牛顿第二定律有
根据图乙可得
联立解得
故B正确;
C.作出传送带运动的图像,由图像可得共速前痕迹的长度为4m,共速后痕迹的长度为8m,则小煤块运动到传送带顶端时在传送带上留下的痕迹长为8m,C正确;
D.当传送带的速度大于后,物块在传送带上一直做加速度为的减速运动,无论传送带的速度为多大,物块到达传送带顶端时的速度都相等,D错误。
故选ABC。
二、实验题:本题共2小题,每空2分,共16分。
11. 某同学在做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验时,使用如图甲所示的原理图,其中A为固定橡皮条的图钉,OA为橡皮条,OB和OC为细绳,O为橡皮条与细绳的结点,在白纸上根据实验结果画出的示意图如图乙所示。
(1)本实验中“等效替代”的含义是( )
A.橡皮筋可以用细绳替代
B.左侧弹簧测力计作用效果可以替代右侧弹簧测力计作用效果
C.右侧弹簧测力计作用效果可以替代左侧弹簧测力计作用效果
D.两弹簧测力计共同作用效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代
(2)如果没有操作失误,图乙中的与两力中,方向一定沿AO方向的是( )
A.F B. C. D.
(3)如图所示,用a、b弹簧秤拉橡皮筋使结点到O点。当保持弹簧秤a的示数不变,而在角逐渐减小到0的过程中(已知),要使结点始终在点O,以下选项中可行的做法是( )
A.增大b的示数,减小角度
B.减小b的示数,减小角度
C.增大b的示数,增大角度
D.减小b的示数,增大角度
【答案】 ①. D ②. B ③. B
【解析】
【详解】(1)[1]该实验采用了“等效法”,即用两个弹簧秤拉橡皮筋的作用效果和用一个弹簧秤拉橡皮筋的作用效果是相同的,实验中要求橡皮筋的形变量相同,因此不能用细绳代替橡皮筋,故ABC错误,D正确。
故选D。
(2)[2]F是通过作图的方法得到合力的理论值,在平行四边形的对角线上,而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,是测量出的合力,因此其方向沿着AO方向。
故选B。
(3)[3]由题意可知,保持O点位置不动,即合力大小方向不变,弹簧测力计a读数不变,因此根据要求作出力的平行四边形定则,画出受力分析图如下
由图可知α角逐渐变小时,b的示数减小,同时β角减小。
故选B。
12. 在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,某研究小组设计了两种方案。
【方案1】实验装置如图所示,在满足所挂钩码质量远小于小车质量的前提下,进行实验数据测量、计算和分析。
(1)除小车、钩码、打点计时器(含纸带、复写纸)、刻度尺、导线、开关等器材外,在下列器材中,必须使用的有______。(填选项字母)
A.电压合适的直流电源 B.电压合适的交流电源
C.天平 D.秒表
(2)在实验中得到如图所示的一条纸带(相邻两计数点间还有四个点没有画出),已知打点计时器使用的交流电频率为,根据纸带可求得小车的加速度为______(结果保留三位有效数字)。
(3)根据测量数据,作出小车的加速度随细线拉力变化的图线,如图所示。你认为在实验过程中可能存在的问题是______。(填选项字母)
A.先释放小车,后接通电源 B.补偿阻力时木板右端垫得不够高
C.先接通电源,后释放小车 D.电源电压过高造成小车加速度的测量值偏大
【方案2】实验装置如图所示,力传感器可直接测出轻绳中拉力的大小。已知小车的质量为,力传感器的质量为,钩码的质量为。
(4)实验时,不需要进行的操作是______。(填选项字母)
A.将图中长木板左端适当垫高,以补偿小车所受的阻力
B.应该先接通打点计时器的电源,再释放小车
C.释放前,小车要靠近打点计时器放置
D.实验中要求钩码的质量远小于小车的质量
(5)在正确操作之后,某同学以力传感器的示数为横坐标,小车的加速度为纵坐标,画出的图线如图所示,求得图线的斜率为,则小车的质量______。
【答案】 ①. BC##CB ②. 1.98 ③. B ④. D ⑤.
【解析】
【详解】(1)[1]AB.打点计时器的工作电源是交流电,故A错误,B正确;
C.实验需要测量重物的质量,需要天平,故C正确;
D.打点计时器为计时的仪器,故不需要秒表,故D错误。
故选BC。
(2)[2]根据逐差法规律可得
(3)[3]如题图所示,当拉力达到一定数值时才产生了加速度,说明没有平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力。故选B。
(4)[4]A.实验中平衡摩擦力时,是在未吊钩码时,将长木板左端适当垫高,以补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力,故A正确,不符合题意;
BC.为了避免纸带留下大量的空白段,实验开始时,小车尽量靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,故BC正确,不符合题意;
D.拉力传感器可记录绳子的拉力大小,所以不需要满足所挂钩码的质量远小于小车的质量,故D错误,符合题意。
故选D。
(5)[5]由牛顿第二定律可知
解得
又因为图像的斜率为
所以
三、计算题:本题共3小题,共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式,只写出答案的不得分。
13. 如图所示,位于水平桌面上的物块P,由跨过定滑轮的轻绳与物体Q相连,从滑轮到P和到Q的两段绳都是水平的。已知Q与P之间的动摩擦因数为0.2,P与桌面之间的动摩擦因数为0.3,Q的质量是1kg,P的质量为2kg,滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计,现用一水平向右的力F拉Q使它做匀速运动,重力加速度g取,求:
(1)物体P对地面的摩擦力的大小和方向;
(2)水平拉力F的大小。
【答案】(1)9N,方向水平向左;(2)13N
【解析】
【详解】(1)设P与桌面之间的动摩擦因数为,摩擦力的大小为,Q与P之间的动摩擦因数为,摩擦力大小为,P的质量为M,Q的质量为m。P向左运动,故P受到的摩擦力向右,P对地面的摩擦力向左,摩擦力大小为
解得
故物体P对地面的摩擦力的大小为9N,和方向水平向左。
(2)P、Q之间的摩擦力为
设绳子拉力为T,对Q水平方向列平衡方程,有
对P水平方向列平衡方程,有
联立可得
14. 如图甲所示,质量为的物体置于倾角为的固定光滑斜面上(斜面足够长),在时刻对物体施一水平向右的推力,在时撤去推力,物体运动的图像如图乙所示(取重力加速度),求:
(1)推力的大小;
(2)物体返回出发点时速度大小。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】
设在作用下,物体加速度为,运动位移,运动时间,撤去后,物体加速度,减速运动位移,运动时间,反向加速运动位移,运动时间。
(1)物体在作用下,物体受力如左图所示。建立直角坐标系,由牛顿第二定律知
由运动学公式及图象知
撤去拉力后,物体受力如右图所示,建立直角坐标系,由牛顿第二定律知
由运动学公式及图象知
得
(2)撤去后,物体做匀减速运动后反向匀加速,由运动学公式知
其中
则返回出发点速度
15. 如图甲所示,长木板B静置于水平面上,物块A静置在B的左端,现给A施加水平向右的外力F,F随时间t变化如图乙所示,4s末撤去外力。已知A、B质量分别为m=1kg、M=2kg,A与B间的动摩擦因数为μ1=0.5,B与地面间动摩擦因数μ2=0.1,A始终没有脱离B,重力加速度g取10m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求:
(1)撤去外力瞬间A和B的速度大小;
(2)撤去外力后,A相对B滑行的时间;
(3)B整个运动过程中的位移大小。
【答案】(1)6m/s,4m/s;(2);(3)
【解析】
【详解】(1)0~2s内,对于A,由牛顿第二定律有
对于B有
2s时,A的速度
B的速度
在2s~4s内,A加速度
撤去外力瞬间,A的速度
木板B速度
(2)撤去外力后,A加速度
当两者达到共同速度时,B速度最大,有
解得
两者达到共同速度后相对静止,A未脱离B,撤去外力后,A相对B滑行的时间
(3)A与B间的动摩擦因数为μ1=0.5,B与地面间动摩擦因数μ2=0.1,两者达到共速后一起做匀减速直线运动,则
木板B整个过程位移
解得