2021届高考考前物理非选择题精炼 力学B卷（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 2021届高考考前物理非选择题精炼 力学B卷（word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-05-14 09:51:50 | ||
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文档简介
2021届高考考前物理非选择题精炼 力学B卷
1.如图甲所示，某学习小组把两根弹簧连接起来，测量两弹簧的劲度系数。弹簧1上端固定在支架顶端，弹簧1和2下端分别有一能与厘米刻度尺垂直对齐的指针，重力加速度取。
（1）某次测量结果如图乙所示，指针示数为______cm。
（2）在两弹簧弹性限度内，将质量为50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针的示数，在坐标纸上画出与钩码个数n的关系图象如图丙所示。可求出弹簧1、2的劲度系数分别为______N/m，______N/m。
（3）弹簧2的重力______（填“会”或“不会”）引起弹簧1的劲度系数的测量误差。
2.某物理兴趣小组的几名同学课外做了“验证力的平行四边形定则”实验，所用器材有：木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和两个弹簧测力计.
实验装置如图甲.
实验步骤如下：
①用两个相同的弹簧测力计互成角度拉细绳套，使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，记为O；
②记录两个弹簧测力计的拉力和的大小和方向；
③只用一个弹簧测力计，将结点仍拉到位置O，记录弹簧测力计的拉力的大小和方向；
④按照力的图示要求，作出拉力、；
⑤根据力的平行四边形定则作出和的合力F；
⑥比较和F的一致程度.
关于这个实验，回答下列问题：
（1）本实验采用的科学方法是_______，用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O点，这样做的目的是___________.
（2）下列说法中正确的是_______.
A.细绳套应尽可能短一些
B.用两个弹簧测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个弹簧测力计的拉力
C.系在橡皮条末端的两绳不必须等长
D.拉细绳套时，拉力应尽量与木板平行
（3）在某次实验中，几位同学的实验结果如图所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳结点的位置，通过对F和进行比较，可以得出结论：________.
3.探究小车的加速度与其所受合外力之间的关系实验中，装置如图所示。
（1）请补充完整下列实验步骤的相关内容：
①测量出砝码盘的质量，遮光片的宽度d；按如图所示方式安装好实验装置，两光电门之间的距离为s；
②在砝码盘中放入适量的砝码，调节长木板的倾角，直到轻推小车，遮光片先后经过光电门A和光电门B的时间相等；
③取下细线和砝码盘，记下砝码盘中砝码的质量m；
④让小车从靠近滑轮处由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间和；
⑤步骤④中，小车从光电门A下滑至光电门B的过程中所受合外力_______，小车的加速度_______。（用上述步骤中的物理量表示，重力加速度为g）
（2）如果垫片移至木板Y右边，调整长木板，使倾角与原来倾角相等，仍然在砝码盘中放置质量为m的砝码，让小车从木板右端静止滑下，通过实验得出此时的加速度，则_______。
A. B. C.
4.如图1所示是验证机械能守恒定律的实验装置.
（1）甲同学选出一条点迹清晰的纸带如图2所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，为三个计数点，打点计时器通以频率为50 Hz的交变电流.用毫米刻度尺测得，，在计数点A和和C之间还各有一个计数点.若重锤的质量为1.00 kg，g取，从开始下落到打到B点时，重锤的机械能减少了_________J；（结果保留两位有效数字）
（2）乙同学利用他自己实验时打出的纸带，测量出各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，计算出各计数点对应的速度v，然后以h为横轴、为纵轴作出如图3所示的图线，图线的斜率等于______，图线未过原点O的原因可能是___________.
5.如图甲所示，轻弹簧左端固定在竖直墙上，右端点在O位置.质量为m的物块A(可视为质点)以初速度从距O点右方的P点处向左运动，与弹簧接触后压缩弹簧，将弹簧右端压缩到点位置后，A又被弹簧弹回.A离开弹簧后，恰好回到P点.物块A与水平面间的动摩擦因数为μ，求:
(1)物块A从P点出发又回到P点的过程，克服摩擦力所做的功;
(2)O点和点间的距离;
(3)如图乙所示，若将另一个与A完全相同的物块B(可视为质点)与弹簧右端拴接，将A放在B右边，向左压，使弹簧右端压缩到点位置，然后从静止释放，共同滑行一段距离后分离.分离后物块A向右滑行的最大距离是多少?
6.某种弹射装置的示意图如图所示，光滑的水平导轨右端N处与倾斜传送带理想连接，传送带长度，传送带以恒定速度顺时针转动，三个质量均为的滑块置于水平导轨上，滑块之间有一段轻弹簧刚好处于原长，滑块B与轻弹簧连接，滑块C未连接弹簧，滑块处于静止状态且离N点足够远，现让滑块A以初速度沿滑块连线方向向滑块B运动，滑块A与B碰撞后粘合在一起，碰撞时间极短。滑块C脱离弹簧后滑上倾角的传送带，并从顶端沿传送带方向滑出斜抛落至地面上。已知滑块C与传送带之间的动摩擦因数，取重力加速度。求：
（1）滑块碰撞时损失的机械能及滑块C刚滑上传送带时的速度；
（2）滑块C在传送带上因摩擦产生的热量Q。
7.如图所示，有一原长为的轻质弹簧，一端拴接在水平地面A处的固定挡板上，另一端位于水平地面上B处，弹簧处于原长。竖直平面内半径为R的半圆形光滑轨道与水平地面相切于C点，之间的距离为，在同一竖直平面内。质量为m的小物块（可视为质点）自D点（与圆心O等高）沿轨道由静止开始下滑，在水平地面上向左最远运动到P点（未画出），随后被水平弹回，恰好运动到C点，已知物块与水平地面间的动摩擦因数，重力加速度为g，整个过程中弹簧未超出弹性限度。求:
（1）小物块第一次到达C点时对轨道的压力大小；
（2）小物块运动到P点时，弹簧的弹性势能；
（3）若改变物块的质量，使其压缩弹簧至P点，静止释放后物块能滑上半圆形轨道，且在轨道上运动过程中未与轨道脱离，求改变后物块的质量应满足的条件。
8.如图所示，质量为的滑槽静止在光滑的水平地面上，滑槽的部分是长为的粗糙水平轨道，部分是半径为的四分之一光滑圆弧轨道，滑块P置于滑槽上面的A点。一根长为、不可伸长的轻质细绳一端固定于，另一端拴着小球Q。将小球Q拉至细绳与竖直方向成60°角的位置，静止释放，小球Q到达最低点时与滑块P发生弹性碰撞且时间极短，最终滑块P未离开滑槽。已知滑块P和小球Q的质量均为，它们均可视为质点，取，忽略空气阻力。
（1）求碰撞瞬间滑块P所受冲量I的大小；
（2）若滑块P刚好能够滑到滑槽轨道的最高点C，求滑块P与滑槽之间的动摩擦因数μ；
（3）讨论滑块P在整个运动过程中，是否有可能在某段时间里相对地面向右运动？若不可能，说明理由；若可能，试求出滑块P与滑槽之间的动摩擦因数μ的取值范围。
答案以及解析
1.答案：（1）15.94
（2）12.5；25
（3）不会
解析：（1）由于刻度尺最小分度为1 mm，读数要估读到0.1 mm，指针示数为15.94 cm。
（2）由胡克定律，有，可得。对弹簧。对弹簧，其中。
（3）由可知，弹簧1弹力的变化量不受弹簧2的重力的影响，所以弹簧2的重力不会引起弹簧1劲度系数的测量误差。
2.答案：（1）等效替代法；使的共同作用效果与相同
（2）CD
（3）在实验误差允许范围内F和大小相等、方向相同，互成角度的两个力合成时遵循平行四边形定则
解析：（1）本实验的原理是合力与两个分力的作用效果相同，所以采用了等效替代法；用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O点，这样做的目的是使的共同作用效果与相同.
（2）细绳套应尽可能长一些，减小力方向上的误差，故A错误；合力可以比分力大，也可以比分力小，故B错误；细线的作用是能显示出力的方向，所以不必须等长，故C正确；拉细绳套时，拉力应尽量与木板平行的目的是保证合力与分力在同一平面内，故D正确.
（3）在实验误差允许范围内，F和大小相等、方向相同，互成角度的两个力合成时遵循平行四边形定则.
3.答案：（1）
（2）B
解析：（1）⑤取下细线和砝码盘后，小车受到的合力即为砝码盘和盘中砝码的总重力，；小车通过光电门A的速度，小车通过光电门B的速度，根据可得小车的加速度。
（2）由于砝码盘和盘中砝码一起和小车做加速运动，细线拉力小于，又，则，故。
4.答案：（1）0.18
（2）；先释放纸带，后闭合打点计时器的开关，导致重锤有初速度
解析：（1）当打点计时器打到B点时，重锤的重力势能减少量，打B点时重锤的速度，此时重锤的动能增加量，重锤的机械能减少了.
（2）由机械能守恒定律有，可得，由此可知图线的斜率近似等于重力加速度的2倍；由题图3可知，时，重锤的速度不等于零，原因是该同学做实验时先释放纸带，然后才闭合打点计时器的开关，导致重锤有初速度.
5.答案：(1)
(2)
(3)
解析：(1)A从P出发又回到P的过程，根据动能定理，克服摩擦力所做的功为.
(2)A从P出发又回到P全过程，根据动能定理有
，得.
(3)设刚分离时它们的共同速度是，弹出过程弹力做功，由题图甲中A从点返回P点的过程得，分离前有，分离后有，解得.
6.答案：（1）9 J，4 m/s
（2）8 J
解析：（1）A与B位于光滑的水平面上，系统在水平方向的动量守恒，设A与B碰撞后共同速度为，选取向右为正方向，
对有，
碰撞时损失的机械能为，
联立解得，
设碰撞后，弹簧第一次恢复原长时的速度为，C的速度为，由动量守恒定律得：
，
由机械能守恒定律得：，
联立解得：。
（2）滑块C以滑上传送带，假设匀加速直线运动位移为x时与传送带共速，由运动学公式有：，
，
联立解得
设匀加速运动的时间为t，
有
所以相对位移，
所以摩擦生热。
7.答案：（1）
（2）
（3）或
解析：本题考查单质点的多过程问题。
（1）物块从D点运动到C点，机械能守恒，有
在C点由牛顿第二定律得
根据牛顿第三定律，物块第一次到达C点时对轨道的压力，方向竖直向下
（2）物块运动到P点时，设弹簧的压缩量为x，物块从D点运动到P点，根据能量守恒定律有
物块从P点弹回运动到C点，根据能量守恒定律有
解得
（3）改变物块质量后设其质量为，物块能滑上半圆形轨道，必须克服水平地面摩擦力做功，即
物块滑上半圆形轨道后，运动过程中不脱离轨道，分两种情况，
第一种情况，小球运动过程中不超过D点，由能量守恒定律得
第二种情况，物块滑上半圆形轨道后能通过最高点E，设物块能通过最高点的最小速率为v，则
由能量守恒定律得
解得或
8.答案：见解析
解析：（1）小球Q摆到最低点，由动能定理得①
设碰撞后滑块速度为，小球速度为
对小球Q和滑块P，由动量守恒定律得②
由机械能守恒定律得③
由动量定理得，滑块P所受冲量的大小④
解得⑤
（2）滑块和滑槽整体在水平方向不受外力，故水平方向满足动量守恒，则有⑥
由能量守恒定律得⑦
解得⑧
（3）若滑块P恰能滑回A点，有⑨
解得⑩
若滑块P滑回B点时速度恰好为0，有?
由能量守恒定律得?
解得?
则滑块P在整个运动过程中，有可能在某段时间里相对地面向右运动，μ的取值范围为?
1.如图甲所示，某学习小组把两根弹簧连接起来，测量两弹簧的劲度系数。弹簧1上端固定在支架顶端，弹簧1和2下端分别有一能与厘米刻度尺垂直对齐的指针，重力加速度取。
（1）某次测量结果如图乙所示，指针示数为______cm。
（2）在两弹簧弹性限度内，将质量为50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针的示数，在坐标纸上画出与钩码个数n的关系图象如图丙所示。可求出弹簧1、2的劲度系数分别为______N/m，______N/m。
（3）弹簧2的重力______（填“会”或“不会”）引起弹簧1的劲度系数的测量误差。
2.某物理兴趣小组的几名同学课外做了“验证力的平行四边形定则”实验，所用器材有：木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和两个弹簧测力计.
实验装置如图甲.
实验步骤如下：
①用两个相同的弹簧测力计互成角度拉细绳套，使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，记为O；
②记录两个弹簧测力计的拉力和的大小和方向；
③只用一个弹簧测力计，将结点仍拉到位置O，记录弹簧测力计的拉力的大小和方向；
④按照力的图示要求，作出拉力、；
⑤根据力的平行四边形定则作出和的合力F；
⑥比较和F的一致程度.
关于这个实验，回答下列问题：
（1）本实验采用的科学方法是_______，用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O点，这样做的目的是___________.
（2）下列说法中正确的是_______.
A.细绳套应尽可能短一些
B.用两个弹簧测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个弹簧测力计的拉力
C.系在橡皮条末端的两绳不必须等长
D.拉细绳套时，拉力应尽量与木板平行
（3）在某次实验中，几位同学的实验结果如图所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳结点的位置，通过对F和进行比较，可以得出结论：________.
3.探究小车的加速度与其所受合外力之间的关系实验中，装置如图所示。
（1）请补充完整下列实验步骤的相关内容：
①测量出砝码盘的质量，遮光片的宽度d；按如图所示方式安装好实验装置，两光电门之间的距离为s；
②在砝码盘中放入适量的砝码，调节长木板的倾角，直到轻推小车，遮光片先后经过光电门A和光电门B的时间相等；
③取下细线和砝码盘，记下砝码盘中砝码的质量m；
④让小车从靠近滑轮处由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间和；
⑤步骤④中，小车从光电门A下滑至光电门B的过程中所受合外力_______，小车的加速度_______。（用上述步骤中的物理量表示，重力加速度为g）
（2）如果垫片移至木板Y右边，调整长木板，使倾角与原来倾角相等，仍然在砝码盘中放置质量为m的砝码，让小车从木板右端静止滑下，通过实验得出此时的加速度，则_______。
A. B. C.
4.如图1所示是验证机械能守恒定律的实验装置.
（1）甲同学选出一条点迹清晰的纸带如图2所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，为三个计数点，打点计时器通以频率为50 Hz的交变电流.用毫米刻度尺测得，，在计数点A和和C之间还各有一个计数点.若重锤的质量为1.00 kg，g取，从开始下落到打到B点时，重锤的机械能减少了_________J；（结果保留两位有效数字）
（2）乙同学利用他自己实验时打出的纸带，测量出各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，计算出各计数点对应的速度v，然后以h为横轴、为纵轴作出如图3所示的图线，图线的斜率等于______，图线未过原点O的原因可能是___________.
5.如图甲所示，轻弹簧左端固定在竖直墙上，右端点在O位置.质量为m的物块A(可视为质点)以初速度从距O点右方的P点处向左运动，与弹簧接触后压缩弹簧，将弹簧右端压缩到点位置后，A又被弹簧弹回.A离开弹簧后，恰好回到P点.物块A与水平面间的动摩擦因数为μ，求:
(1)物块A从P点出发又回到P点的过程，克服摩擦力所做的功;
(2)O点和点间的距离;
(3)如图乙所示，若将另一个与A完全相同的物块B(可视为质点)与弹簧右端拴接，将A放在B右边，向左压，使弹簧右端压缩到点位置，然后从静止释放，共同滑行一段距离后分离.分离后物块A向右滑行的最大距离是多少?
6.某种弹射装置的示意图如图所示，光滑的水平导轨右端N处与倾斜传送带理想连接，传送带长度，传送带以恒定速度顺时针转动，三个质量均为的滑块置于水平导轨上，滑块之间有一段轻弹簧刚好处于原长，滑块B与轻弹簧连接，滑块C未连接弹簧，滑块处于静止状态且离N点足够远，现让滑块A以初速度沿滑块连线方向向滑块B运动，滑块A与B碰撞后粘合在一起，碰撞时间极短。滑块C脱离弹簧后滑上倾角的传送带，并从顶端沿传送带方向滑出斜抛落至地面上。已知滑块C与传送带之间的动摩擦因数，取重力加速度。求：
（1）滑块碰撞时损失的机械能及滑块C刚滑上传送带时的速度；
（2）滑块C在传送带上因摩擦产生的热量Q。
7.如图所示，有一原长为的轻质弹簧，一端拴接在水平地面A处的固定挡板上，另一端位于水平地面上B处，弹簧处于原长。竖直平面内半径为R的半圆形光滑轨道与水平地面相切于C点，之间的距离为，在同一竖直平面内。质量为m的小物块（可视为质点）自D点（与圆心O等高）沿轨道由静止开始下滑，在水平地面上向左最远运动到P点（未画出），随后被水平弹回，恰好运动到C点，已知物块与水平地面间的动摩擦因数，重力加速度为g，整个过程中弹簧未超出弹性限度。求:
（1）小物块第一次到达C点时对轨道的压力大小；
（2）小物块运动到P点时，弹簧的弹性势能；
（3）若改变物块的质量，使其压缩弹簧至P点，静止释放后物块能滑上半圆形轨道，且在轨道上运动过程中未与轨道脱离，求改变后物块的质量应满足的条件。
8.如图所示，质量为的滑槽静止在光滑的水平地面上，滑槽的部分是长为的粗糙水平轨道，部分是半径为的四分之一光滑圆弧轨道，滑块P置于滑槽上面的A点。一根长为、不可伸长的轻质细绳一端固定于，另一端拴着小球Q。将小球Q拉至细绳与竖直方向成60°角的位置，静止释放，小球Q到达最低点时与滑块P发生弹性碰撞且时间极短，最终滑块P未离开滑槽。已知滑块P和小球Q的质量均为，它们均可视为质点，取，忽略空气阻力。
（1）求碰撞瞬间滑块P所受冲量I的大小；
（2）若滑块P刚好能够滑到滑槽轨道的最高点C，求滑块P与滑槽之间的动摩擦因数μ；
（3）讨论滑块P在整个运动过程中，是否有可能在某段时间里相对地面向右运动？若不可能，说明理由；若可能，试求出滑块P与滑槽之间的动摩擦因数μ的取值范围。
答案以及解析
1.答案：（1）15.94
（2）12.5；25
（3）不会
解析：（1）由于刻度尺最小分度为1 mm，读数要估读到0.1 mm，指针示数为15.94 cm。
（2）由胡克定律，有，可得。对弹簧。对弹簧，其中。
（3）由可知，弹簧1弹力的变化量不受弹簧2的重力的影响，所以弹簧2的重力不会引起弹簧1劲度系数的测量误差。
2.答案：（1）等效替代法；使的共同作用效果与相同
（2）CD
（3）在实验误差允许范围内F和大小相等、方向相同，互成角度的两个力合成时遵循平行四边形定则
解析：（1）本实验的原理是合力与两个分力的作用效果相同，所以采用了等效替代法；用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O点，这样做的目的是使的共同作用效果与相同.
（2）细绳套应尽可能长一些，减小力方向上的误差，故A错误；合力可以比分力大，也可以比分力小，故B错误；细线的作用是能显示出力的方向，所以不必须等长，故C正确；拉细绳套时，拉力应尽量与木板平行的目的是保证合力与分力在同一平面内，故D正确.
（3）在实验误差允许范围内，F和大小相等、方向相同，互成角度的两个力合成时遵循平行四边形定则.
3.答案：（1）
（2）B
解析：（1）⑤取下细线和砝码盘后，小车受到的合力即为砝码盘和盘中砝码的总重力，；小车通过光电门A的速度，小车通过光电门B的速度，根据可得小车的加速度。
（2）由于砝码盘和盘中砝码一起和小车做加速运动，细线拉力小于，又，则，故。
4.答案：（1）0.18
（2）；先释放纸带，后闭合打点计时器的开关，导致重锤有初速度
解析：（1）当打点计时器打到B点时，重锤的重力势能减少量，打B点时重锤的速度，此时重锤的动能增加量，重锤的机械能减少了.
（2）由机械能守恒定律有，可得，由此可知图线的斜率近似等于重力加速度的2倍；由题图3可知，时，重锤的速度不等于零，原因是该同学做实验时先释放纸带，然后才闭合打点计时器的开关，导致重锤有初速度.
5.答案：(1)
(2)
(3)
解析：(1)A从P出发又回到P的过程，根据动能定理，克服摩擦力所做的功为.
(2)A从P出发又回到P全过程，根据动能定理有
，得.
(3)设刚分离时它们的共同速度是，弹出过程弹力做功，由题图甲中A从点返回P点的过程得，分离前有，分离后有，解得.
6.答案：（1）9 J，4 m/s
（2）8 J
解析：（1）A与B位于光滑的水平面上，系统在水平方向的动量守恒，设A与B碰撞后共同速度为，选取向右为正方向，
对有，
碰撞时损失的机械能为，
联立解得，
设碰撞后，弹簧第一次恢复原长时的速度为，C的速度为，由动量守恒定律得：
，
由机械能守恒定律得：，
联立解得：。
（2）滑块C以滑上传送带，假设匀加速直线运动位移为x时与传送带共速，由运动学公式有：，
，
联立解得
设匀加速运动的时间为t，
有
所以相对位移，
所以摩擦生热。
7.答案：（1）
（2）
（3）或
解析：本题考查单质点的多过程问题。
（1）物块从D点运动到C点，机械能守恒，有
在C点由牛顿第二定律得
根据牛顿第三定律，物块第一次到达C点时对轨道的压力，方向竖直向下
（2）物块运动到P点时，设弹簧的压缩量为x，物块从D点运动到P点，根据能量守恒定律有
物块从P点弹回运动到C点，根据能量守恒定律有
解得
（3）改变物块质量后设其质量为，物块能滑上半圆形轨道，必须克服水平地面摩擦力做功，即
物块滑上半圆形轨道后，运动过程中不脱离轨道，分两种情况，
第一种情况，小球运动过程中不超过D点，由能量守恒定律得
第二种情况，物块滑上半圆形轨道后能通过最高点E，设物块能通过最高点的最小速率为v，则
由能量守恒定律得
解得或
8.答案：见解析
解析：（1）小球Q摆到最低点，由动能定理得①
设碰撞后滑块速度为，小球速度为
对小球Q和滑块P，由动量守恒定律得②
由机械能守恒定律得③
由动量定理得，滑块P所受冲量的大小④
解得⑤
（2）滑块和滑槽整体在水平方向不受外力，故水平方向满足动量守恒，则有⑥
由能量守恒定律得⑦
解得⑧
（3）若滑块P恰能滑回A点，有⑨
解得⑩
若滑块P滑回B点时速度恰好为0，有?
由能量守恒定律得?
解得?
则滑块P在整个运动过程中，有可能在某段时间里相对地面向右运动，μ的取值范围为?
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