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2016届江西省九江市三十校联考高三(上)第一次联考物理试卷(解析版)


2015-2016 学年江西省九江市三十校联考高三(上)第一次联考 物理试卷
一、选择题(共 10 小题,每小题 4 分,满分 40 分.其中 1-7 小题只有一项符合要求,8-10 小题给出的四个选项中,至少有一个选项符合要求,全选对的得 4 分,选对但不全的得 2 分,有选错或不答的得 0 分.) 1.下列说法正确的是( ) A.研究乒乓球的弧圈技术时,可以将乒乓球看作质点 B.质点变化所用时间越短,加速度一定越小 C.平均速率是指平均速度的大小 D.最早对自由落体运动减小科学的研究,从而否定了亚里士多德错误论断的科学家是伽利 略 2.对于静电场中的 A、B 两点,下列说法正确的是( ) A.点电荷在电场中某点受力的方向一定是该点电场强度方向

B.电势差的公式 UAB=

,说明 A、B 两点间的电势差 UAB 与静电力做功 WAB 成正比,

与移动电荷的电势差 q 成反比

C.根据 E=

,电场强度与电场中两点间的 d 成反比

D.若将一正电荷从 A 点移到 B 点电场力做正功,则 A 点的电势大于 B 点的电势 3.在平面的跑道上进行了一次比赛,汽车遇摩托车同时一起跑线出发,图示为汽车和摩托 车运动的 v﹣t 图象,则下列说法中正确的是( )

A.运动初始阶段摩托车在前,t1 时刻摩托车与汽车相距最远 B.运动初始阶段摩托车在前,t3 时刻摩托车与汽车相距最远 C.当汽车遇摩托车再次相遇时,汽车已经达到速度 2v0 D.当汽车遇摩托车再次相遇时,汽车没有达到最大速度 2v0 4.将两个质量均为 m 的小球 a、b 用细线相连后,再用细线悬挂于 O 点,如图所示.用力 F 拉小球 b,使两个小球都处于静止状态,且细线 Oa 与竖直方向的夹角保持 θ=30°,则 F 达到最小值时 Oa 绳上的拉力为( )

A.

mg

B.mg

C.

mg

D.

mg

5.如图所示是位于 X 星球表面附近的竖直光滑圆弧轨道,宇航员通过实验发现,当小球位 于轨道最低点的速度不小于 v0 时,就能在竖直面内做完整的圆周运动.已知圆弧轨道半径 为 r,X 星球的半径为 R,万有引力常量为 G.则( )

A.环绕 X 星球的轨道半径为 2R 的卫星的周期为

B.X 星球的平均密度为 C.X 星球的第一宇宙速度为 v0 D.X 星球的第一宇宙速度为 v0 6.如图所示,一根不可伸长的轻绳一端拴着一个小球,另一端固定在竖直杆上,当竖直杆 以角速度 ω 转动时,小球跟着杆一起做匀速圆周运动,此时绳与竖直方向的夹角为 θ,下列 关于 ω 与 θ 关系的图象正确的是( )

A.

B.

C.

D.

7.我国正在进行的探月工程是高新技术领域的一次重大科技活动,在探月工程中飞行器成 功变轨至关重要.如图所示,假设月球半径为 R,月球表面的重力加速度为 g0,飞行器在距

月球表面高度为 3R 的圆形轨道Ⅰ运动,到达轨道的 A 点点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ,到达轨 道的近月点 B 再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动.则( )

A.飞行器在 B 点处点火后,动能增加 B.由已知条件不能求出飞行器在Ⅱ轨道上运行周期 C. 只有万有引力作用下, 飞行器在轨道Ⅱ上通过 B 点的加速度大于在轨道Ⅲ在 B 点的加速 度

D.飞行器在轨道Ⅲ绕月球运行一周所需的时间为 2π 8.若一雨滴在空中做自由落体运动,运动一段时间后突然受到一水平风力的作用,和无风 比较( ) A.雨滴下落的时间会变长 B.雨滴落地的速度回变大 C.落地时雨滴重力的功率会变大 D.雨滴落地时的机械能会变大 9.两倾斜的滑杆上分别套 A、B 两圆环,两环上分别用细线悬吊着两物体,如图所示.当 它们都沿滑杆向下滑动时,A 的悬线与杆垂直,B 的悬线竖直向下,则( )

A.A 环与杆有摩擦力 B.B 环与杆无摩擦力 C.A 环做的是匀速运动 D.B 环做的是匀速运动 10.如图所示,n 个完全相同、边长足够小且互不粘连的小方块依次排列,总长度为 l,总 质量为 M,它们一起以速度 v 在光滑水平面上滑动,某时刻开始滑上粗糙水平面.小方块 与粗糙水平面之间的动摩擦因数为 μ,若小方块恰能完全进入粗糙水平面,则摩擦力对所有 小方块所做功的数值为( )

A.

B.Mv C.

2

D.μMgl

二、解答题(每空 2 分,共 18 分.请将答案填写在答题卷相应的横线上) 11.在验证机械能守恒定律的实验中,得到了一条如图所示的纸带,纸带上的点记录了物体 在不同时刻的位置,当打点计时器打点 4 时,物体的动能增加的表达式为△ Ek= 物体重力势能减小的表达式为△ EP= ,实验中是通过比较 机械能守恒定律的(设交流电周期为 T) . 来验证

12. 某实验小组应用如图甲所示装置“探究加速度与物体受力的关系”, 已知小车的质量为 M, 砝码和砝码盘的总质量为 m,所使用的打点计时器所 接的交流电的频率为 50Hz,实验步骤 如下:A.按图甲所示,安装好实验装置,其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直; B.调节长木板的倾角,轻推小车后,使小车能沿长木板向下匀速运动; C.挂上砝码盘,接通电源后,再放开小车,打出一条纸带,由纸带求出小车的加速度; D.改变砝码盘中砝码的质量,重复步骤 C,求得小车在不同合力作用下的加速度. 根据以上实验过程,回答以下问题:

(1)对于上述实验,下列说法正确的是 . A.小车的加速度与砝码盘的加速度大小相等 B.弹簧测力计的读数为小车所受合外力 C.实验过程中砝码处于超重状态 D.砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量 (2)实验中打出的一条纸带如图乙所示,由该纸带可求得小车的加速度为 2 m/s . (结 果保留 2 位有效数字) (3) 由本实验得到的数据作出小车的加速度 a 与弹簧测力计的示数 F 的关系图象 (见图丙) , 与本实验相符合的是 .

13.要测绘一个标有“3V,6W”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由零逐渐增加 到 3V,并便于操作.已选用的器材有: 电池组: (电动势 4.5V,内阻约 1Ω) ; 电流表: (量程为 0﹣250mA,内阻约 5Ω) ; 电压表: (量程为 0﹣3V,内阻约 3kΩ) ; 电键一个、导线若干. (1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的 (填字母代号) . A.滑动变阻器(最大阻值 20Ω,额定电流 1A) B.滑动变阻器(最大阻值 1750Ω,额定电流 0.3A) (2)实验的电路图应选用图甲的图 (填字母代号) .

(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示.现将两个这样的小灯泡并联后再与一个 2Ω 的定值电阻 R 串联,接在电动势为 1.5V,内阻为 1Ω 的电源两端,如图丙所示.每个小 灯泡消耗的功率是 W.

三、解答题(共 4 小题,满分 42 分) 14.石块 A 从塔顶自由下落 am 时,石块 B 从离塔顶 bm 处自由下落,结果两石块同时到达 地面,则塔高 . 15.为了测量小木板和斜面间的动摩擦因数,某同学设计了如下的实验.在小木板上固定一 个弹簧秤(弹簧秤的质量可不计) ,弹簧秤下吊一个光滑小球.将木板连同小球一起放在斜 面上.如图所示,木板固定时,弹簧秤的示数为 F1,放手后木板沿斜面下滑,稳定时弹簧 秤的示数是 F2, 测得斜面的倾角为 θ. 由测量的数据可以计算出小木板跟斜面间动摩擦因数 为 .

16.如图所示,一质量为 m、电荷量为 q 的带正电小球(可看做质点)从 y 轴上的 A 点以 初速度 v0 水平抛出,两长为 L 的平行金属板 M、N 倾斜放置且与水平方向间的夹角为 θ=37°. (sin 37°=0.6) (1)若带电小球恰好能垂直于 M 板从其中心小孔 B 进入两板间,试求带电小球在 y 轴上 的抛出点 A 的坐标及小球抛出时的初速度 v0; (2)若该平行金属板 M、N 间有如图所示的匀强电场,且匀强电场的电场强度大小与小球 质量之间的关系满足 E= ,试计算两平行金属板 M、N 之间的垂直距离 d 至少为多少时 才能保证小球不打在 N 板上.

17.如图所示,在竖直平面内,粗糙的斜面轨道 AB 的下端与光滑的圆弧轨道 BCD 相切于 B,C 是最低点,圆心角∠BOC=37°,D 与圆心 O 等高,圆弧轨道半径 R=1.0m,现有一个 质量为 m=0.2kg 可视为质点的小物体,从 D 点的正上方 E 点处自由下落,DE 距离 h=1.6m, 2 小物体与斜面 AB 之间的动摩擦因数 μ=0.5.取 sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10m/s .求: (1)小物体第一次通过 C 点时对轨道的压力; (2)要使小物体不从斜面顶端飞出,斜面至少要多长; (3)若斜面已经满足(2)要求,请首先判断小物体是否可能停在斜面上.再研究小物体从 E 点开始下落后,整个过程中系统因摩擦所产生的热量 Q 的大小.

2015-2016 学年江西省九江市三十校联考高三(上)第一 次联考物理试卷
参考答案与试题解析

一、选择题(共 10 小题,每小题 4 分,满分 40 分.其中 1-7 小题只有一项符合要求,8-10 小题给出的四个选项中,至少有一个选项符合要求,全选对的得 4 分,选对但不全的得 2 分,有选错或不答的得 0 分.) 1.下列说法正确的是( ) A.研究乒乓球的弧圈技术时,可以将乒乓球看作质点 B.质点变化所用时间越短,加速度一定越小 C.平均速率是指平均速度的大小 D.最早对自由落体运动减小科学的研究,从而否定了亚里士多德错误论断的科学家是伽利 略 【考点】平均速度;质点的认识;加速度. 【专题】定性思想;推理法;直线运动规律专题. 【分析】当物体的形状、大小对所研究的问题没有影响时,我们就可以把它看成质点,根据 把物体看成质点的条件来判断即可,根据加速度的定义式 a= ,加速度等于速度的变化 率. 物体的速度变化量大, 加速度不一定大. 加速度与速度无关, 路程等于运动轨迹的长度, 是标量;位移大小等于首末位置的距离,位移是矢量;平均速度等于位移与时间的比值,平 均速率等于路程与时间的比值;伽利略的主要贡献,根据对物理学史的理解可直接解答 【解答】解:A、乒乓球的弧圈技术,自身大小不能忽略,所以不能看成质点,故 A 错误; B、速度变化所用时间越短,但是如果速度变化量很大,那么加速度不一定越小,故 B 错误 C、平均速度等于位移与时间的比值,平均速率等于路程与时间的比值.所以平均速度的大 小不一定等于平均速率.故 C 错误. D、伽利略通过逻辑推理和实验相结合的方法最早对自由落体运动进行科学的研究,否定了 亚里士多德错误论,故 D 正确 故选:D 【点评】考查学生对质点这个概念的理解,关键是知道物体能看成质点时的条件,看物体的 大小体积对所研究的问题是否产生影响,物体的大小体积能否忽略 2.对于静电场中的 A、B 两点,下列说法正确的是( ) A.点电荷在电场中某点受力的方向一定是该点电场强度方向

B.电势差的公式 UAB=

,说明 A、B 两点间的电势差 UAB 与静电力做功 WAB 成正比,

与移动电荷的电势差 q 成反比

C.根据 E=

,电场强度与电场中两点间的 d 成反比

D.若将一正电荷从 A 点移到 B 点电场力做正功,则 A 点的电势大于 B 点的电势

【考点】电势差与电场强度的关系;电场强度. 【专题】定性思想;类比法;电场力与电势的性质专题. 【分析】 正点电荷所受的电场力与电场强度方向相同, 负点电荷所受的电场力与电场强度方 向相反.电势差反映电场本身的性质,与静电力做功无关,与试探电荷的电荷量无关.公式

E=

中 d 是两点沿电场方向的距离.根据公式 W=qU,由电场力做功情况分析电势高低.

【解答】解:A、正点电荷所受的电场力与电场强度方向相同,负点电荷所受的电场力与电 场强度方向相反.故 A 错误.

B、电势差的公式 UAB= 荷量无关,故 B 错误.

,运用比值法定义,电势差 UAB 与静电力做功、移动电荷的电

C、E=

中 d 是两点沿电场方向的距离,只适用于匀强电场,而匀强电场的电场强度处处

相同,场强与 d 无关.故 C 错误. D、根据公式 WAB=qUAB,知 WAB>0,q>0,则 UAB>0,则 A 点的电势大于 B 点的电势, 故 D 正确. 故选:D 【点评】解决本题的关键要准确理解电场强度与电势差的物理意义,明确运用公式 WAB=qUAB 时各个量均需代入符号运算. 3.在平面的跑道上进行了一次比赛,汽车遇摩托车同时一起跑线出发,图示为汽车和摩托 车运动的 v﹣t 图象,则下列说法中正确的是( )

A.运动初始阶段摩托车在前,t1 时刻摩托车与汽车相距最远 B.运动初始阶段摩托车在前,t3 时刻摩托车与汽车相距最远 C.当汽车遇摩托车再次相遇时,汽车已经达到速度 2v0 D.当汽车遇摩托车再次相遇时,汽车没有达到最大速度 2v0 【考点】匀变速直线运动的图像;匀变速直线运动的速度与时间的关系. 【专题】定性思想;推理法;运动学中的图像专题. 【分析】速度时间图线速度的正负值表示速度的方向,图线的斜率表示加速度,图线与时间 轴围成的面积表示位移.根据这些知识分析. 【解答】解:A、B、0﹣t2 时间内摩托车的速度比飞机大,摩托车在前,两者间距增大,t2 时刻后飞机的速度比摩托车大,两者间距减小,所以在 t2 时刻,距离最大,故 AB 错误. CD、根据图线与时间轴围成的面积表示位移,知 t3 时刻飞机的位移比摩托车大,所以在 t3 时刻前两者相遇,飞机速度没有达到最大速度 2v0,故 D 正确,C 错误. 故选:D 【点评】 解决本题的关键知道速度时间图线的物理意义, 知道图线与时间轴围成的面积表示 位移,根据几何知识分析即可.

4.将两个质量均为 m 的小球 a、b 用细线相连后,再用细线悬挂于 O 点,如图所示.用力 F 拉小球 b,使两个小球都处于静止状态,且细线 Oa 与竖直方向的夹角保持 θ=30°,则 F 达到最小值时 Oa 绳上的拉力为( )

A. mg B.mg C. mg D. mg 【考点】共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用. 【专题】共点力作用下物体平衡专题. 【分析】以两个小球组成的整体为研究对象,当 F 垂直于 Oa 线时取得最小值,根据平衡条 件求解 F 的最小值对应的细线拉力. 【解答】解:以两个小球组成的整体为研究对象,分析受力,作出 F 在三个方向时整体的 受力图,根据平衡条件得知:F 与 T 的合力与重力 mg 总是大小相等、方向相反,由力的合 成图可知,当 F 与绳子 oa 垂直时,F 有最小值,即图中 2 位置,F 的最小值为: 根据平衡条件得:F=2mgsin30°=mg,T=2mgcos30°= 故选:A

【点评】本题是隐含的临界问题,关键运用图解法确定出 F 的范围,得到 F 最小的条件, 再由平衡条件进行求解. 5.如图所示是位于 X 星球表面附近的竖直光滑圆弧轨道,宇航员通过实验发现,当小球位 于轨道最低点的速度不小于 v0 时,就能在竖直面内做完整的圆周运动.已知圆弧轨道半径 为 r,X 星球的半径为 R,万有引力常量为 G.则( )

A.环绕 X 星球的轨道半径为 2R 的卫星的周期为

B.X 星球的平均密度为 C.X 星球的第一宇宙速度为 v0 D.X 星球的第一宇宙速度为 v0 【考点】万有引力定律及其应用. 【专题】定性思想;推理法;万有引力定律的应用专题. 【分析】小球刚好能在竖直面内做完整的圆周运动,有重力充当向心力,小球在光滑圆弧轨 道运动的过程中,根据动能定理得出重力加速度的大小,根据万有引力提供向心力,以及万 有引力等于重力,联立解出环月卫星的周期,根据万有引力等于重力求出 X 星球质量,从 而求出密度,根据万有引力提供向心力,以及万有引力等于重力,求第一宇宙速度. 【解答】解:A、设 X 星球表面重力加速度为 g,质量为 M,小球刚好能做完整的圆周运动; 则小球在最高点时,仅由重力提供向心力;根据牛顿第二定律有:

mg= 小球从轨道最高点到最低点的过程中,由动能定理有: mg?2r=

联立两式可得:g= 环绕 X 星球的轨道半径为 2R 的卫星由万有引力提供向心力,有



解得:T=

,故 A 错误;

B、根据

得:

M=

根据 M=

得:

,故 B 错误;

C、X 星球的第一宇宙速度为 v= =v0 ,故 C 错误,D 正确. 故选:D 【点评】 解决本题的关键会运用机械能守恒定律定律解题, 知道小球在内轨道运动恰好过最 高点的临界条件.以及掌握万有引力提供向心力和万有引力等于重力. 6.如图所示,一根不可伸长的轻绳一端拴着一个小球,另一端固定在竖直杆上,当竖直杆 以角速度 ω 转动时,小球跟着杆一起做匀速圆周运动,此时绳与竖直方向的夹角为 θ,下列 关于 ω 与 θ 关系的图象正确的是( )

A.

B.

C.

D.

【考点】向心力;牛顿第二定律. 【专题】牛顿第二定律在圆周运动中的应用. 【分析】小球在水平面做匀速圆周运动,由重力和绳子的拉力的合力提供向心力,根据牛顿 第二定律列式得出 ω 与 θ 关系式,由数学知识选择. 【解答】解:如图小球的受力如右图所示,由牛顿第二定律得: mgtanθ=mω r 又 r=Lsinθ
2

联立得:ω= 当 θ=0 时,ω>0.由数学知识得知:D 图正确. 故选:D

【点评】本题是圆锥摆问题,关键是分析小球的受力情况,确定向心力的来源.注意小球圆 周运动的半径与摆长不同.

7.我国正在进行的探月工程是高新技术领域的一次重大科技活动,在探月工程中飞行器成 功变轨至关重要.如图所示,假设月球半径为 R,月球表面的重力加速度为 g0,飞行器在距 月球表面高度为 3R 的圆形轨道Ⅰ运动,到达轨道的 A 点点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ,到达轨 道的近月点 B 再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动.则( )

A.飞行器在 B 点处点火后,动能增加 B.由已知条件不能求出飞行器在Ⅱ轨道上运行周期 C. 只有万有引力作用下, 飞行器在轨道Ⅱ上通过 B 点的加速度大于在轨道Ⅲ在 B 点的加速 度

D.飞行器在轨道Ⅲ绕月球运行一周所需的时间为 2π 【考点】万有引力定律及其应用. 【专题】定性思想;推理法;万有引力定律的应用专题. 【分析】 卫星变轨也就是近心运动或离心运动, 根据提供的万有引力和所需的向心力关系确 定,飞船在近月轨道Ⅲ绕月球运行,重力提供向心力,根据向心力周期公式即可求解,结合 开普勒第三定律求解Ⅱ轨道的运行周期.无论在什么轨道上,只要是同一个点,引力必定相 同,加速度必定相同. 【解答】解:A、在圆轨道实施变轨成椭圆轨道远地点是做逐渐靠近圆心的运动,要实现这 个运动必须万有引力大于飞船所需向心力,所以应给飞船点火减速,减小所需的向心力,故 点火后动能减小,故 A 错误;

B、设飞船在近月轨道Ⅲ绕月球运行一周所需的时间为 T3,则:

,解得:



根据几何关系可知,Ⅱ轨道的半长轴 a=2.5R,根据开普勒第三定律

以及轨道Ⅲ的周期

可知求出Ⅱ轨道的运行周期,故 B 错误,D 正确. C、 只有万有引力作用下, 飞行器在轨道Ⅱ上通过 B 点的加速度大于在轨道Ⅲ在 B 点的距离 相等,引力相同,则加速度故相等,故 C 错误. 故选:D 【点评】该题考查了万有引力公式及向心力基本公式的应用,要熟知卫星的变轨,尤其注意 无论在什么轨道上,只要是同一个点,引力必定相同,加速度必定相同.难度不大,属于中 档题.

8.若一雨滴在空中做自由落体运动,运动一段时间后突然受到一水平风力的作用,和无风 比较( ) A.雨滴下落的时间会变长 B.雨滴落地的速度回变大 C.落地时雨滴重力的功率会变大 D.雨滴落地时的机械能会变大 【考点】功能关系;功率、平均功率和瞬时功率;机械能守恒定律. 【专题】定性思想;合成分解法;功能关系 能量守恒定律. 【分析】把雨滴的运动分解为竖直和水平方向的运动,竖直方向始终做自由落体运动,则落 地时间和落地时的竖直方向竖直不变, 根据动能定理判断雨滴落地速度的变化, 根据除重力 以外的力做雨滴做的功等于机械能的变化量,判断雨滴落地时的机械能变化. 【解答】解:A、雨点在竖直方向做自由落体运动,水平方向的风力不影响竖直方向的运动, 则雨滴下落的时间不变,故 A 错误; B、水平方向的风力对雨滴做正功,根据动能定理可知,雨滴落地的速度变大,故 B 正确; C、 水平方向的风力不影响竖直方向的运动, 则雨滴落地时速度方向速度不变, 根据 P=mgvy 可知,重力功率不变,故 C 错误; D、除重力以外的力做雨滴做的功等于机械能的变化量,水平方向的风力对雨滴做正功,则 雨滴落地时的机械能会变大,故 D 正确. 故选:BD 【点评】本题主要考查了功能关系的直接应用,注意突然受到一水平风力的作用时,竖直方 向的运动不变,明确除重力以外的力做雨滴做的功等于机械能的变化量,难度适中. 9.两倾斜的滑杆上分别套 A、B 两圆环,两环上分别用细线悬吊着两物体,如图所示.当 它们都沿滑杆向下滑动时,A 的悬线与杆垂直,B 的悬线竖直向下,则( )

A.A 环与杆有摩擦力 B.B 环与杆无摩擦力 C.A 环做的是匀速运动 D.B 环做的是匀速运动 【考点】牛顿第二定律;物体的弹性和弹力. 【专题】牛顿运动定律综合专题. 【分析】环和物体保持相对静止,具有相同的加速度,通过对物体受力分析,运用牛顿第二 定律得出其加速度,从而再根据牛顿第二定律分析出环的受力情况和运动情况. 【解答】解:A、左图,物体受重力和拉力两个力,两个力的合力不等于零,知物体与 A 以 共同的加速度向下滑,对物体有: =gsinθ,则 A 的加速度为 gsinθ,做匀加速 直线运动,对 A 环分析,设摩擦力为 f,有 Mgsinθ﹣f=Ma,解得 f=0.所以 A 环与杆间没有摩擦力.故 AC 错误. B、右图,物体处于竖直状态,受重力和拉力,因为加速度方向不可能在竖直方向上,所以 两个力平衡,物体做匀速直线运动,所以 B 环做匀速直线运动.知 B 环受重力、支持力、 拉力和摩擦力处于平衡.故 B 错误,D 正确. 故选:D.

【点评】解决本题的关键知道物体与环具有相同的加速度,一起运动,以及掌握整体法和隔 离法的运用,属于中等难度试题. 10.如图所示,n 个完全相同、边长足够小且互不粘连的小方块依次排列,总长度为 l,总 质量为 M,它们一起以速度 v 在光滑水平面上滑动,某时刻开始滑上粗糙水平面.小方块 与粗糙水平面之间的动摩擦因数为 μ,若小方块恰能完全进入粗糙水平面,则摩擦力对所有 小方块所做功的数值为( )

A.

B.Mv C.

2

D.μMgl

【考点】功的计算. 【专题】功的计算专题. 【分析】恰能完全进入粗糙水平面,说明进入后的速度为零,把所以方块看做质点可以方便 解题. 【解答】解:小方块恰能完全进入粗糙水平面,说明进入后的速度为零,根据功的公式: W=fS=0.5μMgl, 根据动能定理:W=0﹣ =﹣ 故选:AC 【点评】要从题目中得到隐含条件,应用动能定理,看做质点后能方便处理此类问题. 二、解答题(每空 2 分,共 18 分.请将答案填写在答题卷相应的横线上) 11.在验证机械能守恒定律的实验中,得到了一条如图所示的纸带,纸带上的点记录了物体 在不同时刻的位置,当打点计时器打点 4 时,物体的动能增加的表达式为△ Ek=

物体重力势能减小的表达式为△ EP= mgD4 ,实验中是通过比较

与 mgD4 是否相等 来验证机械能守恒定律的(设交流电周期为 T) .

【考点】验证机械能守恒定律. 【专题】实验题. 【分析】 (1)通过某段时间内的平均速度表示瞬时速度,求出“4”点的速度,从而求出动能.

(2)根据下降的距离,结合△ EP=mg△ h,求出重力势能的减小量. (3)要验证的是重力势能的减小量与动能的增加量是否相等.

【解答】解:打点 4 时物体的速度:v=

=



此时物体的动能:EK= mv = 重力势能的减小量:△ EP=mg△ h=mgD4;

2



通过比较

与 mgD4 是否相等来验证机械能守恒定律.

故答案为:

;mgD4;

与 mgD4 是否相等.

【点评】解决本题的关键知道实验的原理,验证重力势能的减小量与动能的增加量是否相 等.以及知道通过求某段时间内的平均速度表示瞬时速度. 12. 某实验小组应用如图甲所示装置“探究加速度与物体受力的关系”, 已知小车的质量为 M, 砝码和砝码盘的总质量为 m,所使用的打点计时器所 接的交流电的频率为 50Hz,实验步骤 如下:A.按图甲所示,安装好实验装置,其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直; B.调节长木板的倾角,轻推小车后,使小车能沿长木板向下匀速运动; C.挂上砝码盘,接通电源后,再放开小车,打出一条纸带,由纸带求出小车的加速度; D.改变砝码盘中砝码的质量,重复步骤 C,求得小车在不同合力作用下的加速度. 根据以上实验过程,回答以下问题:

(1)对于上述实验,下列说法正确的是 B . A.小车的加速度与砝码盘的加速度大小相等

B.弹簧测力计的读数为小车所受合外力 C.实验过程中砝码处于超重状态 D.砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量 2 (2) 实验中打出的一条纸带如图乙所示, 由该纸带可求得小车的加速度为 0.16 m/s . (结 果保留 2 位有效数字) (3) 由本实验得到的数据作出小车的加速度 a 与弹簧测力计的示数 F 的关系图象 (见图丙) , 与本实验相符合的是 A . 【考点】探究加速度与物体质量、物体受力的关系. 【专题】实验题;定性思想;实验分析法;牛顿运动定律综合专题. 【分析】 (1)根据实验原理,可知小车的加速度与砝码盘的加速度不等,但弹簧测力计的读 数为小车所受合外力,砝码加速度向下,处于失重状态,不需要砝码和砝码盘的总质量应远 小于小车的质量的条件; (2)在匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数,根据作差法求解加速度; (3)数据作出小车的加速度 a 与弹簧测力计的示数 F 的关系图象,应该是过原点的一条倾 斜直线. 【解答】解: (1)A、由图可知,小车的加速度是砝码盘的加速度大小的 2 倍,故 A 错误; B、同一根细绳,且已平衡摩擦力,则弹簧测力计的读数为小车所受合外力,故 B 正确; C、实验过程中,砝码向下加速运动,处于失重状态,故 C 错误; D、由于不是砝码的重力,即为小车的拉力,故不需要砝码和砝码盘的总质量应远小于小车 的质量的条件,故 D 错误; 故选:B (2)在匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数, 即△ x=aT ,
2

解得:a= 将△ x=0.16cm,T=0.1s 带入解得:a=0.16m/s . (3)由题意可知,小车的加速度 a 与弹簧测力计的示数 F 的关系应该是成正比,即为过原 点的一条倾斜直线,故 A 符合; 故选:A 故答案为: (1)B; (2)0.16; (3)A. 【点评】解答实验问题的关键是正确理解实验原理,加强基本物理知识在实验中的应用,同 时不断提高应用数学知识解答物理问题的能力; 掌握求加速度的方法,注意单位的统一,同时理解由图象来寻找加速度与合力的关系. 13.要测绘一个标有“3V,6W”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由零逐渐增加 到 3V,并便于操作.已选用的器材有: 电池组: (电动势 4.5V,内阻约 1Ω) ; 电流表: (量程为 0﹣250mA,内阻约 5Ω) ; 电压表: (量程为 0﹣3V,内阻约 3kΩ) ; 电键一个、导线若干. (1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的 A (填字母代号) . A.滑动变阻器(最大阻值 20Ω,额定电流 1A) B.滑动变阻器(最大阻值 1750Ω,额定电流 0.3A)
2

(2)实验的电路图应选用图甲的图 B (填字母代号) .

(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示.现将两个这样的小灯泡并联后再与一个 2Ω 的定值电阻 R 串联,接在电动势为 1.5V,内阻为 1Ω 的电源两端,如图丙所示.每个小 灯泡消耗的功率是 0.09 W. 【考点】描绘小电珠的伏安特性曲线. 【专题】实验题;恒定电流专题. 【分析】 (1)为方便实验操作,应选最大阻值较小的滑动变阻器. (2) 根据题意确定滑动变阻器的接法, 根据灯泡电阻与电表内阻的关系确定电流表的接法, 然后选择实验电路. (3)根据图 3 所示电路图,求出灯泡两端电压与电流的关系表达式,在图 2 所示坐标系中 作出图象,然后根据图象求出灯泡两端电压与通过灯泡的电流,然后求出灯泡实际功率. 【解答】解: (1)电压从零开始变化,滑动变阻器应采用分压接法,为方便实验操作滑动变 阻器应选 A.

(2) 电压表从零开始变化, 滑动变阻器应采用分压接法; 灯泡正常发光时的电阻为: RL=

=

=15Ω,

=

=3,

=

=200,



,电流表应采用外接法,因此实验电路图应选图 B 所

示实验电路. (3)设每只电灯加上的实际电压和实际电流分别为 U 和 I,由图 3 所示实验电路可知, E=2IR+2Ir+U=2I×2+2I×1+U=6I+U, U=E﹣6I=1.5﹣6I, 即:U=1.5﹣6I, 在图 2 所示坐标系内作出 U=1.5﹣6I 的图象如图所示,

由图象可知,电压 U=0.6V,电流 I=0.15A,每个灯泡消耗的功率 P=UI=0.6×0.15=0.09W. 故答案为: (1)A; (2)B; (3)0.09. 【点评】本题考查了实验器材的选择、实验电路选择、求灯泡功率,当电压与电流从零开始 变化时,滑动变阻器应采用分压接法;要掌握应用图象法处理实验数据的方法. 三、解答题(共 4 小题,满分 42 分) 14.石块 A 从塔顶自由下落 am 时,石块 B 从离塔顶 bm 处自由下落,结果两石块同时到达

地面,则塔高



【考点】自由落体运动. 【专题】自由落体运动专题. 【分析】设 B 石块自由下落的时间为 t,求出此时石块 A 的速度,抓住石块 B 的位移加上 b 等于塔高,以及石块 A 在 t 内的位移加上 a 等于塔高.接触时间 t,从而求出塔高. 【解答】解:设 B 石块自由下落的时间为 t,此时 A 石块的速度 v= 有: .

解得:t=

则塔高 h=

故答案为:

. , 以及抓住两石块同时

【点评】 解决本题的关键掌握自由落体运动的位移时间公式 落地.

15.为了测量小木板和斜面间的动摩擦因数,某同学设计了如下的实验.在小木板上固定一 个弹簧秤(弹簧秤的质量可不计) ,弹簧秤下吊一个光滑小球.将木板连同小球一起放在斜 面上.如图所示,木板固定时,弹簧秤的示数为 F1,放手后木板沿斜面下滑,稳定时弹簧 秤的示数是 F2, 测得斜面的倾角为 θ. 由测量的数据可以计算出小木板跟斜面间动摩擦因数





【考点】牛顿第二定律;胡克定律. 【专题】牛顿运动定律综合专题. 【分析】木板固定时,弹簧秤的示数为 F1,根据平衡条件求出重力沿斜面向下的分力.当 放手后木板沿斜面匀加速下滑时, 根据牛顿第二定律分别对整体和小球列方程, 得到加速度 的表达式,再联立求解动摩擦因数. 【解答】解:设小球的质量为 m,木扳与小球的总质量为 M,木板与斜面间的动摩擦因数 为 ? ,由题意得: F1=mgsinθ ① 放手后,木板和小球沿斜面向下匀加速运动,由牛顿第二定律得: Mgsinθ﹣? Mgcosθ=Ma ② 对小球有:mgsinθ﹣F2=ma ③

解①②③得

故答案为:



【点评】本题是测量动摩擦因数的一种方法,实质是整体法和隔离法的综合应用,基础题. 16.如图所示,一质量为 m、电荷量为 q 的带正电小球(可看做质点)从 y 轴上的 A 点以 初速度 v0 水平抛出,两长为 L 的平行金属板 M、N 倾斜放置且与水平方向间的夹角为 θ=37°. (sin 37°=0.6) (1)若带电小球恰好能垂直于 M 板从其中心小孔 B 进入两板间,试求带电小球在 y 轴上 的抛出点 A 的坐标及小球抛出时的初速度 v0; (2)若该平行金属板 M、N 间有如图所示的匀强电场,且匀强电场的电场强度大小与小球 质量之间的关系满足 E= ,试计算两平行金属板 M、N 之间的垂直距离 d 至少为多少时 才能保证小球不打在 N 板上.

【考点】匀强电场中电势差和电场强度的关系;平抛运动. 【专题】计算题;定量思想;推理法;电场力与电势的性质专题. 【分析】 (1) 根据平抛运动水平方向和竖直方向上的运动规律, 结合进入两板间的速度方向, 通过运动学公式求出初速度的大小以及竖直位移,从而得出 A 点的坐标.

(2)根据动能定理求出小球进入电场时的速度,结合小球的受力分析出合力方向与电场方 向垂直,通过类平抛运动的规律求出平行金属板 M、N 之间的垂直距离的最小值. 【解答】解: (1)设小球由 y 轴上的 A 点运动到金属板 M 的中点 B 的时间为 t,由题意, 在与 x 轴平行的方向上,有: cos θ=v0t

tan θ= 带电小球在竖直方向上下落的距离为:h= gt
2

所以小球抛出点 A 的纵坐标为:y=h+ sin θ,

以上各式联立并代入数据可解得:v0=

,y=

L,

t=2

,h=



所以小球抛出点 A 的坐标为(0,

L)

小球抛出时的初速度大小为:v0=



(2)设小球进入电场时的速度大小为 v,则由动能定理可得: mgh= mv ﹣ mv0
2 2

解得:v=



带电小球进入匀强电场后的受力情况如图所示. 因为 E= ,所以 qE=mgcos θ,

因此, 带电小球进入该匀强电场之后, 将做类平抛运动. 其加速度大小为: a= =gsin θ, 设带电小球在该匀强电场中运动的时间为 t′, 欲使小球不打在 N 板上, 由类平抛运动的规律 可得:d=vt′, = at′
2

以上各式联立求解并代入数据可得:d=

L.

答: (1)带电小球在 y 轴上的抛出点 A 的坐标及小球抛出时的初速度为



(2)两平行金属板 M、N 之间的垂直距离 d 至少为

L 时才能保证小球不打在 N 板上.

【点评】本题考查了带电小球在复合场中的运动,掌握处理平抛运动或类平抛运动的方法, 结合牛顿第二定律、动能定理和运动学公式综合求解,本题有一定的难度. 17.如图所示,在竖直平面内,粗糙的斜面轨道 AB 的下端与光滑的圆弧轨道 BCD 相切于 B,C 是最低点,圆心角∠BOC=37°,D 与圆心 O 等高,圆弧轨道半径 R=1.0m,现有一个 质量为 m=0.2kg 可视为质点的小物体,从 D 点的正上方 E 点处自由下落,DE 距离 h=1.6m, 2 小物体与斜面 AB 之间的动摩擦因数 μ=0.5.取 sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10m/s .求: (1)小物体第一次通过 C 点时对轨道的压力; (2)要使小物体不从斜面顶端飞出,斜面至少要多长; (3)若斜面已经满足(2)要求,请首先判断小物体是否可能停在斜面上.再研究小物体从 E 点开始下落后,整个过程中系统因摩擦所产生的热量 Q 的大小.

【考点】动能定理;功能关系. 【专题】动能定理的应用专题. 【分析】 (1)由机械能守恒可求得物体在 C 点的速度,C 点物体做圆周运动,则由牛顿第 二定律充当向心力可求得支持力; (2)要使物体不飞出,则到达 A 点时速度恰为零,则由动能定理可求得 AB 的长度; (3)由于摩擦力小于重力的分力,则物体不会停在斜面上,故最后物体将稳定在 C 为中心 的圆形轨道上做往返运动,由功能关系可求得热量 Q. 【解答】解: (1)小物体从 E 到 C,由能量守恒得: ①

在 C 点,由牛顿第二定律得:FN﹣mg=m

,②

联立①②解得 FN=12.4 N. 根据牛顿第三定律有,F′N=FN=12.4N,方向竖直向下. (2)从 E→D→C→B→A 过程,由动能定理得: WG﹣Wf=0,③ WG=mg[(h+Rcos37°)﹣LABsin 37°],④

Wf=μmgcos 37°?LAB,⑤ 联立③④⑤解得 LAB=2.4 m. (3)因为 mgsin 37°>μmgcos 37°(或 μ<tan 37°) , 所以,小物体不会停在斜面上.小物体最后以 C 为中心,B 为一侧最高点沿圆弧轨道做往 返运动, 从 E 点开始直至运动稳定,系统因摩擦所产生的热量, Q=△ Ep,⑥ △ Ep=mg(h+Rcos 37°) ,⑦ 联立⑥⑦解得 Q=4.8 J. 答: (1)小物体第一次通过 C 点时对轨道的压力为 12.4N; (2)要使小物体不从斜面顶端飞出,斜面至少要 2.4m; (3)若斜面已经满足(2)要求,小物体是不能停在斜面上.再研究小物体从 E 点开始下 落后,整个过程中系统因摩擦所产生的热量 Q 的大小为 4.8J 【点评】在考查力学问题时,常常将动能定理、机械能守恒及牛顿第二定律等综合在一起进 行考查,并且常常综合平抛、圆周运动及匀变速直线运动等运动的形式.


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