广西北海市2025-2026学年高一上学期期末教学质量检测物理试题(原卷版+解析版)
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这是一份广西北海市2025-2026学年高一上学期期末教学质量检测物理试题(原卷版+解析版),共24页。试卷主要包含了考试结束后,请将答题卡上交,本卷主要命题范围等内容,欢迎下载使用。
(试卷满分:100分,考试时间:75分钟)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上,并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,如需改用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号;回答非选择题时,用0.5mm的黑色字迹签字笔将答案写在答题卡上,写在本试卷上无效。
3.考试结束后,请将答题卡上交。
4.本卷主要命题范围:必修第一册。
一、选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 阿戈斯蒂尼、克劳斯和吕利耶三位教授因为“研究物质中的电子动力学而产生阿秒光脉冲的实验方法”而获得诺贝尔物理学奖。“阿秒脉冲光”是一种阿秒量级的光脉冲,“1阿秒”即。则下列说法正确的是( )
A. 虽然非常的短,但1阿秒仍表示时间间隔
B. 非常的短,故1阿秒表示时刻
C. 阿秒是国际单位制基本单位,其对应的物理量是标量
D. 时间在国际单位制的基本单位是秒,所以阿秒不是表示时间的单位
2. 中国最大的货轮是“地中海泰萨”号,它是目前全球完工交付的最大级别的集装箱船。其长度为399.99米,型宽61.5米,型深33.2米,最大堆箱层数可达25层,相当于22层楼的高度。如图所示,满载货物的“地中海泰萨”号行驶在前往南非的航线上(忽略行驶中的质量变化),下列说法正确的是( )
A. “地中海泰萨”号在浙江舟山时的重力大于其在赤道时的重力
B. “地中海泰萨”号运动时的惯性大于静止时的惯性
C. “地中海泰萨”号从浙江舟山出发前往南非到最后返回过程中,平均速度和平均速率均为零
D. “地中海泰萨”号在海面上匀速直线行驶时,海水的浮力与其重力为一对相互作用力
3. 如图所示,足够长的长木板B放在水平地面上,木块A放在B上,右侧通过一段轻绳与水平弹簧测力计的挂钩连接,现用大小为F的水平拉力作用在B上使其在水平面上向左运动,稳定时,水平弹簧测力计的示数为,下列说法正确的是( )
A. 木块A受到的摩擦力为静摩擦力
B. 无论木板B的速度为多大,A、B间的摩擦力都等于
C. 长木板B向左加速运动时,A、B间的摩擦力变大
D. 长木板B向左减速运动时,A、B间摩擦力减小
4. 在一足够长的水平面上,以恒定的拉力将一物块拉动一段距离后撤去拉力,以v、a、x、分别表示物块速度大小、加速度大小、位移大小和所受摩擦力的大小。下列选项可能正确的是( )
A. B.
C. D.
5. 某跳水运动员在3m长的踏板上起跳,通过录像观察到踏板和运动员要经历图示的状态,其中A为无人时踏板静止点,B为人站在踏板上静止时的平衡点,C为人在起跳过程中人和踏板运动的最低点,则( )
A. 运动员在A点具有最大速度
B. 运动员在B处与踏板分离
C. 运动员和踏板由C到B的过程中,向上做匀加速运动
D. 运动员和踏板由C到A的过程中,运动员先超重后失重
6. 如图所示,高铁站台上,5位旅客在各自车厢候车线处候车,若动车每节车厢长均为l,动车进站时做匀减速直线运动。站在2号候车线处的旅客发现1号车厢完全经过他所用的时间为t,动车停下时该旅客刚好在2号车厢门口(2号车厢最前端)。则1号车厢的头部经过5号候车线处的旅客时的速度大小为( )
A. B. C. D.
7. 如图所示,一轻杆一端与固定在水平地面的铰链相连,另一端与小球相连,小球左侧靠着物块处于静止状态。现在将物块缓慢向左移动一小段距离后,则( )
A. 物块对小球的弹力减小
B. 小球对轻杆的作用力不变
C. 地面对物块的摩擦力增大
D. 地面对物块作用力不变
二、选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分,在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 如图所示,绕过光滑轻质动滑轮的轻绳一端固定在竖直墙上,站在地面上的人用手拉着绳的另一端,动滑轮下吊着一个小球,处于静止状态。保持B点高度不变,在人缓慢向右移动一小段距离的过程中(小球未触地)( )
A. 绳上的张力变大B. 人对地面的压力变大
C. 地面对人的摩擦力变小D. 滑轮受到绳的作用力不变
9. 如图所示,物块的质量均为,其中物块上下叠放,放在轻弹簧上,通过一绕过光滑轻质定滑轮的轻绳相连,用手托住使绳子处于恰好伸直无拉力的状态。某一时刻突然释放,一段时间后分离,此时还未触地,重力加速度为,下列说法正确的是( )
A. 释放后瞬间,间的弹力大小为
B. 分离之前物块做匀加速运动
C. 分离时,物块的速度恰好达到最大值
D. 分离时,连接的绳子拉力大小为
10. 水平地面上甲、乙两个物块的位移一时间图线如图所示.已知甲的图线为一条顶点为的抛物线,乙的图线为一过原点的直线.两条图线一个交点的坐标为。则下列说法正确的是( )
A. 时刻甲物块追上乙物块
B. 甲物块在做匀加速直线运动,其加速度大小为
C. 图中甲、乙两个物块再次相遇的时刻为
D. 如果两个物块只相遇一次,则必有
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中,如图(a),轻质小圆环挂在橡皮条的一端,另一端固定,橡皮条的长度为。在图(b)中,用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环。小圆环受到拉力的共同作用,处于点,楾皮条伸长的长度为。撤去,改用一个力单独拉住小圆环,如图(c)仍使它处于点。力单独作用,与共同作用的效果是一样的,都能使小圆环在点保持静止。
(1)关于本实验的一些具体操作,下列正确的是___________(请填正确答案标号)
A.用两个弹簧测力计拉橡皮条时,两个测力计的夹角越大越好
B.用两个弹簧测力计拉橡皮条时,两个测力计的示数之差应尽可能大
C.拉橡皮条时弹簧测力计、小圆环、橡皮条应贴近木板且与木板平面平行
D.使用弹簧测力计时,施力方向应沿测力计轴线,读数时视线应正对测力计刻度
(2)某同学在实验中,记录了拉力的大小及方向,并将它们的图示做在如图(d)所示的方格纸中,已知方格纸每个正方形小格的边长代表。请你在图(d)中利用作图法做出的合力___,并由图可得的大小为___________(保留一位有效数字)。
12. 某物理实验小组的同学利用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。
(1)图甲的实验器材的安装中,有两处不合理,分别是______、______;
(2)为了使小车所受的拉力与砝码及砝码盘的总重力近似相等,还需要满足小车质量______(填“等于”“远大于”或“远小于”)砝码及砝码盘的总质量.将仪器经过正确的调试后进行实验,释放小车使其做匀加速直线运动,打出一条纸带,已知电源频率为50Hz,每两个计数点间还有4个点未画出,测出各段数据如图乙所示,则小车的加速度大小为______(保留2位有效数字);
(3)利用相关数据作出图像如图丙所示,则由图可知,加速度a与力F成______比,为了更直观地判断小车加速度a与质量m的关系,应作出______(填“m”“”“”或“”)图像。
13. 如图甲所示是一种名叫“塘鹅”的海鸟,善于游水、飞翔和捕鱼。其捕鱼时,可以从高空沿竖直方向像一支箭一样扎入水中,如图乙所示。假设塘鹅从高空向下俯冲的过程为自由落体运动,入水后竖直向下做匀减速直线运动。已知塘鹅入水后的加速度大小为4g,入水后下降的最大深度为h,塘鹅质量为m,重力加速度为g,塘鹅可视为质点。求:
(1)塘鹅入水前瞬间速度的大小;
(2)塘鹅从空中开始俯冲到入水前瞬间的过程经历的时间t;
(3)塘鹅入水后,水对它的作用力F的大小。
14. 如图所示,某人将一个质量为M、半径为R的半球形的瓷碗倒扣在水平桌面上,O为碗的球心。然后将一块质量为m、可视为质点的食材放在碗外壁距桌面高度为h处,此时整个系统处于静止状态,且食材恰好能静止在碗外壁。假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。求:
(1)瓷碗对桌面的压力N和摩擦力f的大小;
(2)食材与碗外壁间的动摩擦因数μ大小。
15. 如图所示,某生产线上用两个平滑连接的传送带运输货物。传送带Ⅰ水平,长度,传送带Ⅱ倾斜,与水平面夹角,长度。传送带Ⅰ、Ⅱ启动后,皮带均先以加速度匀加速,达到最大速度后匀速。某次运输过程中,启动传送带Ⅰ的同时,将质量的货物轻放在传送带Ⅰ的左端。货物与传送带Ⅰ、Ⅱ间的动摩擦因数,已知,,重力加速度g取。
(1)求货物放上传送带Ⅰ瞬间的加速度大小;
(2)启动传动带Ⅰ后,经过时间启动传动带Ⅱ,恰能使货物全程以最短时间t到达传送带Ⅱ右端,求和t;
(3)实际上不同的货物粗糙程度不同。若货物与传送带Ⅰ、Ⅱ间的动摩擦因数在0.50~0.72之间,则待传送带均已匀速运行后,放置货物的时间间隔至少为多少才能避免货物之间发生碰撞。北海市2025年秋季学期期末教学质量检测
高一物理
(试卷满分:100分,考试时间:75分钟)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上,并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,如需改用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号;回答非选择题时,用0.5mm的黑色字迹签字笔将答案写在答题卡上,写在本试卷上无效。
3.考试结束后,请将答题卡上交。
4.本卷主要命题范围:必修第一册。
一、选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 阿戈斯蒂尼、克劳斯和吕利耶三位教授因为“研究物质中的电子动力学而产生阿秒光脉冲的实验方法”而获得诺贝尔物理学奖。“阿秒脉冲光”是一种阿秒量级的光脉冲,“1阿秒”即。则下列说法正确的是( )
A. 虽然非常的短,但1阿秒仍表示时间间隔
B. 非常的短,故1阿秒表示时刻
C. 阿秒是国际单位制的基本单位,其对应的物理量是标量
D. 时间在国际单位制的基本单位是秒,所以阿秒不是表示时间的单位
【答案】A
【解析】
【详解】CD.国际单位制中时间的基本单位是秒,不是阿秒,但阿秒仍是表示时间的单位,且时间是标量,故CD错误;
AB.虽然非常的短,但仍表示的是一段很短的时间间隔,则A正确,B错误。
故选A。
2. 中国最大的货轮是“地中海泰萨”号,它是目前全球完工交付的最大级别的集装箱船。其长度为399.99米,型宽61.5米,型深33.2米,最大堆箱层数可达25层,相当于22层楼的高度。如图所示,满载货物的“地中海泰萨”号行驶在前往南非的航线上(忽略行驶中的质量变化),下列说法正确的是( )
A. “地中海泰萨”号在浙江舟山时的重力大于其在赤道时的重力
B. “地中海泰萨”号运动时的惯性大于静止时的惯性
C. “地中海泰萨”号从浙江舟山出发前往南非到最后返回的过程中,平均速度和平均速率均为零
D. “地中海泰萨”号在海面上匀速直线行驶时,海水的浮力与其重力为一对相互作用力
【答案】A
【解析】
【详解】A.地球上的重力加速度从赤道往两极逐渐增大,所以“地中海泰萨”号在浙江舟山时的重力大于其在赤道时的重力,故A正确;
B.惯性只与质量有关,“地中海泰萨”号运动时的惯性等于静止时的惯性,故B错误;
C.“地中海泰萨”号从浙江舟山出发前往南非到最后返回的过程中,位移为零,路程不为零,所以平均速度为零,平均速率不为零,故C错误;
D.“地中海泰萨”号在海面上匀速直线行驶时,海水的浮力与其重力为一对平衡力,故D错误。
故选A。
3. 如图所示,足够长的长木板B放在水平地面上,木块A放在B上,右侧通过一段轻绳与水平弹簧测力计的挂钩连接,现用大小为F的水平拉力作用在B上使其在水平面上向左运动,稳定时,水平弹簧测力计的示数为,下列说法正确的是( )
A. 木块A受到的摩擦力为静摩擦力
B. 无论木板B的速度为多大,A、B间的摩擦力都等于
C. 长木板B向左加速运动时,A、B间的摩擦力变大
D. 长木板B向左减速运动时,A、B间的摩擦力减小
【答案】B
【解析】
【详解】A.虽然木块A相对地面静止,但是A、B间有相对滑动,此时木块A会受到B对其的滑动摩擦力,故A错误;
BCD.AB间为滑动摩擦力,无论木板B的速度为多大,AB间弹力不变,故A、B间的摩擦力不变,对A分析,根据平衡条件可知A、B间的摩擦力都等于,故B正确,CD错误。
故选B。
4. 在一足够长的水平面上,以恒定的拉力将一物块拉动一段距离后撤去拉力,以v、a、x、分别表示物块速度大小、加速度大小、位移大小和所受摩擦力的大小。下列选项可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】AB.在前内物块受到拉力和摩擦力的共同作用而做匀加速直线运动,加速度不变,速度随时间线性增大,图像是倾斜的直线;撤去拉力后,做匀减速直线运动,加速度为负向的定值,速度随时间线性减小,故A正确、B错误;
C.施加拉力时,设物块加速度大小为,物块的位移随时间的变化关系满足
撤去拉力后,设物块加速度大小为,物块的位移随时间的变化关系满足,故C错误;
D.撤去拉力前后,物块运动过程中的摩擦力始终为滑动摩擦力大小恒定,故D错误。
故选A。
5. 某跳水运动员在3m长的踏板上起跳,通过录像观察到踏板和运动员要经历图示的状态,其中A为无人时踏板静止点,B为人站在踏板上静止时的平衡点,C为人在起跳过程中人和踏板运动的最低点,则( )
A. 运动员在A点具有最大速度
B. 运动员在B处与踏板分离
C. 运动员和踏板由C到B的过程中,向上做匀加速运动
D. 运动员和踏板由C到A的过程中,运动员先超重后失重
【答案】D
【解析】
【分析】考查牛顿第二运动定律,超重与失重。
【详解】A.B为人站在踏板上静止时的平衡点,即人在B处时,加速度为零,速度最大,A错误;
B.运动员在B处时,加速度为0,即踏板对人的作用力等于人的重力,还有作用力,未分离:
随着踏板恢复原状,踏板对人的作用力减小,减速运动的加速度增大,继续在踏板作用下做加速度增大的减速运动,直到A处时,踏板恢复原状,对人没有作用力,开始分离,B错误;
C.运动员和踏板由C到B的过程中,有牛顿第二定律:
随着踏板恢复原状,踏板对人的作用力减小,加速运动的加速度减小,即做加速度减小的加速运动,C错误;
D.运动员和踏板由C到B的过程中,做加速运动,加速度向上,超重,由B到A的过程中,做减速运动,加速度向下,失重,D正确。
故选D。
6. 如图所示,高铁站台上,5位旅客在各自车厢候车线处候车,若动车每节车厢长均为l,动车进站时做匀减速直线运动。站在2号候车线处的旅客发现1号车厢完全经过他所用的时间为t,动车停下时该旅客刚好在2号车厢门口(2号车厢最前端)。则1号车厢的头部经过5号候车线处的旅客时的速度大小为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】动车停下时站在2号候车线处的旅客刚好在2号车厢门口,此时1号车厢最前端刚好停在1号候车线处,设此动车的速度为
1号车厢最前端由2号候车线运动到1号候车线,其中为1号车厢最前端经过2号候车线时的速度。
解得
1号车厢最前端由2号候车线运动到1号候车线
1号车厢最前端由5号候车线运动到1号候车线,其中为1号车厢最前端经过5号候车线时的速度。
联立解得
故选D。
7. 如图所示,一轻杆一端与固定在水平地面的铰链相连,另一端与小球相连,小球左侧靠着物块处于静止状态。现在将物块缓慢向左移动一小段距离后,则( )
A. 物块对小球的弹力减小
B. 小球对轻杆的作用力不变
C. 地面对物块的摩擦力增大
D. 地面对物块作用力不变
【答案】C
【解析】
【详解】AB.对小球进行受力分析,如图所示
当物块向左移一小段距离后,轻杆与水平面的夹角变小,则物块对小球的支持力
可知物块对小球的支持力增大,轻杆对小球的支持力
可知轻杆对小球的支持力增大,根据牛顿第三定律知,小球对轻杆的压力也增大,故AB错误;
C.对物块进行受力分析
可知地面对物块的摩擦力f等于小球对物块的压力即
则当物块向左移一小段距离后,轻杆与水平面的夹角变小,则物块对小球的支持力增大,则摩擦力f增大,故C正确;
D.设物块的质量为M,重力加速度为g,则地面对物块的作用力大小
当f增大时,F也增大,故D错误。
故选C。
二、选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分,在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 如图所示,绕过光滑轻质动滑轮的轻绳一端固定在竖直墙上,站在地面上的人用手拉着绳的另一端,动滑轮下吊着一个小球,处于静止状态。保持B点高度不变,在人缓慢向右移动一小段距离的过程中(小球未触地)( )
A. 绳上的张力变大B. 人对地面的压力变大
C. 地面对人的摩擦力变小D. 滑轮受到绳的作用力不变
【答案】CD
【解析】
【详解】A.滑轮两边绳上的力大小相等,人缓慢向右移动一小段距离的过程,滑轮两边绳间的夹角变小,根据
解得
可知,变小,绳上的张力变小,故A错误;
B.对人分析有
结合上述,解得
根据牛顿第三定律,人对地面的压力为
可知人对地面的压力不变,故B错误;
C.对人分析,可知地面对人的摩擦力为
可知变小,地面对人的摩擦力变小,故C正确;
D.对滑轮与小球整体分析可知,滑轮受到绳的作用力为
即滑轮受到绳的作用力不变,故D正确。
故选CD。
9. 如图所示,物块的质量均为,其中物块上下叠放,放在轻弹簧上,通过一绕过光滑轻质定滑轮的轻绳相连,用手托住使绳子处于恰好伸直无拉力的状态。某一时刻突然释放,一段时间后分离,此时还未触地,重力加速度为,下列说法正确的是( )
A. 释放后瞬间,间的弹力大小为
B. 分离之前物块做匀加速运动
C. 分离时,物块的速度恰好达到最大值
D. 分离时,连接的绳子拉力大小为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.释放C前,弹簧上的弹力为,释放C后瞬间,弹簧弹力瞬时不变,对A、B、C整体,根据牛顿第二定律,有
解得
对A,有
解得,A正确;
B.A、B分离前,A、B、C加速度相同,对整体,有
C向下运动,弹力减小,所以加速度减小,B错误;
C.A、B分离时,对B、C整体,有
解得
此时,A加速度也恰好为0,弹簧弹力为
之后A继续向上运动,弹簧弹力小于重力,A减速,所以在A、B分离时,物块A的加速度为0,速度恰好达到最大值,C正确;
D.A、B分离时,对B、C整体,有
解得,对C,绳上拉力为,D错误。
故选AC。
10. 水平地面上甲、乙两个物块的位移一时间图线如图所示.已知甲的图线为一条顶点为的抛物线,乙的图线为一过原点的直线.两条图线一个交点的坐标为。则下列说法正确的是( )
A. 时刻甲物块追上乙物块
B. 甲物块在做匀加速直线运动,其加速度大小为
C. 图中甲、乙两个物块再次相遇的时刻为
D. 如果两个物块只相遇一次,则必有
【答案】BD
【解析】
【详解】A.由图像可知,乙物块为匀速直线运动,其速度
第一次相遇时,为乙追上甲的情形,A错误;
B.由题意可知,甲做初速度为零的匀加速直线运动,根据,将点坐标代入可求出
B正确;
C.两个物块相遇条件为抛物线与直线相交,根据题意有
代入可知
C错误;
D.根据前面的相遇条件可知,当方程
有一个解时即为相遇一次,即二次方程中,解得
D正确。
故选BD。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中,如图(a),轻质小圆环挂在橡皮条的一端,另一端固定,橡皮条的长度为。在图(b)中,用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环。小圆环受到拉力的共同作用,处于点,楾皮条伸长的长度为。撤去,改用一个力单独拉住小圆环,如图(c)仍使它处于点。力单独作用,与共同作用的效果是一样的,都能使小圆环在点保持静止。
(1)关于本实验一些具体操作,下列正确的是___________(请填正确答案标号)
A.用两个弹簧测力计拉橡皮条时,两个测力计的夹角越大越好
B.用两个弹簧测力计拉橡皮条时,两个测力计的示数之差应尽可能大
C.拉橡皮条时弹簧测力计、小圆环、橡皮条应贴近木板且与木板平面平行
D.使用弹簧测力计时,施力方向应沿测力计轴线,读数时视线应正对测力计刻度
(2)某同学在实验中,记录了拉力的大小及方向,并将它们的图示做在如图(d)所示的方格纸中,已知方格纸每个正方形小格的边长代表。请你在图(d)中利用作图法做出的合力___,并由图可得的大小为___________(保留一位有效数字)。
【答案】 ①. CD## DC ②. ③. 6
【解析】
【详解】(1)[1] A.用两个弹簧测力计拉橡皮条时,两个测力计的示数之差应尽可能大,故A错误;
B.用两弹簧测力计同时拉橡皮条时,两弹簧测力计的示数之差没必要尽可能大,故B错误。
C.拉橡皮条时弹簧测力计、小圆环、橡皮条应贴近木板且与木板平面平行,故C正确;
D.使用弹簧测力计时,施力方向应沿测力计轴线,读数时视线应正对测力计刻度,故D正确。
故选CD。
(2)[2] 利用作图法做出的合力,如图所示
[3] 已知方格纸每个正方形小格的边长代表,由图可得的大小为。
12. 某物理实验小组的同学利用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。
(1)图甲的实验器材的安装中,有两处不合理,分别是______、______;
(2)为了使小车所受的拉力与砝码及砝码盘的总重力近似相等,还需要满足小车质量______(填“等于”“远大于”或“远小于”)砝码及砝码盘的总质量.将仪器经过正确的调试后进行实验,释放小车使其做匀加速直线运动,打出一条纸带,已知电源频率为50Hz,每两个计数点间还有4个点未画出,测出各段数据如图乙所示,则小车的加速度大小为______(保留2位有效数字);
(3)利用相关数据作出图像如图丙所示,则由图可知,加速度a与力F成______比,为了更直观地判断小车加速度a与质量m的关系,应作出______(填“m”“”“”或“”)图像。
【答案】(1) ①. 小车应靠近打点计时器放置 ②. 长木板水平放置,未补偿阻力
(2) ①. 远大于 ②. 0.51
(3) ①. 正 ②.
【解析】
【小问1详解】
[1][2]小车释放时应靠近打点计时器放置、长木板计时器那端应适当垫高补偿阻力;
【小问2详解】
[1]小车所受的拉力与砝码及砝码盘的总重力近似相等,还需要满足小车质量远大于砝码及砝码盘的总质量;
[2]根据题意可知相邻计数点的时间间隔
小车加速度
【小问3详解】
由图丙可知,a与F成正比.由实验结论可知a与质量m成反比,与成正比,为了更直观地判断小车加速度a与质量m的关系,应作出图像。
13. 如图甲所示是一种名叫“塘鹅”的海鸟,善于游水、飞翔和捕鱼。其捕鱼时,可以从高空沿竖直方向像一支箭一样扎入水中,如图乙所示。假设塘鹅从高空向下俯冲的过程为自由落体运动,入水后竖直向下做匀减速直线运动。已知塘鹅入水后的加速度大小为4g,入水后下降的最大深度为h,塘鹅质量为m,重力加速度为g,塘鹅可视为质点。求:
(1)塘鹅入水前瞬间速度的大小;
(2)塘鹅从空中开始俯冲到入水前瞬间的过程经历的时间t;
(3)塘鹅入水后,水对它作用力F的大小。
【答案】(1)
(2)
(3)5mg
【解析】
【小问1详解】
设塘鹅入水前瞬间速度大小,入水后竖直向下做匀减速直线运动,由逆向思维,根据
代入数据解得
小问2详解】
鹅从空中开始俯冲到入水前瞬间的过程经历的时间为t,俯冲阶段为自由落体运动,则由速度公式
代入数据解得
【小问3详解】
塘鹅入水后,由牛顿第二定律有
解得
14. 如图所示,某人将一个质量为M、半径为R的半球形的瓷碗倒扣在水平桌面上,O为碗的球心。然后将一块质量为m、可视为质点的食材放在碗外壁距桌面高度为h处,此时整个系统处于静止状态,且食材恰好能静止在碗外壁。假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。求:
(1)瓷碗对桌面的压力N和摩擦力f的大小;
(2)食材与碗外壁间的动摩擦因数μ大小。
【答案】(1),
(2)
【解析】
【小问1详解】
将碗和食材看作整体,由受力平衡可得,桌面对瓷碗的支持力大小为
则由牛顿第三定律可得瓷碗对桌面的压力大小为
桌面对瓷碗的摩擦力大小为
则由牛顿第三定律可得瓷碗对桌面摩擦力大小为
【小问2详解】
对食材受力分析如图所示
设食材与O的连线与竖直方向间的夹角为θ,由平衡条件有
由几何关系有
联立解得
15. 如图所示,某生产线上用两个平滑连接的传送带运输货物。传送带Ⅰ水平,长度,传送带Ⅱ倾斜,与水平面夹角,长度。传送带Ⅰ、Ⅱ启动后,皮带均先以加速度匀加速,达到最大速度后匀速。某次运输过程中,启动传送带Ⅰ的同时,将质量的货物轻放在传送带Ⅰ的左端。货物与传送带Ⅰ、Ⅱ间的动摩擦因数,已知,,重力加速度g取。
(1)求货物放上传送带Ⅰ瞬间的加速度大小;
(2)启动传动带Ⅰ后,经过时间启动传动带Ⅱ,恰能使货物全程以最短时间t到达传送带Ⅱ的右端,求和t;
(3)实际上不同的货物粗糙程度不同。若货物与传送带Ⅰ、Ⅱ间的动摩擦因数在0.50~0.72之间,则待传送带均已匀速运行后,放置货物的时间间隔至少为多少才能避免货物之间发生碰撞。
【答案】(1)
(2)0.75s,3.25s
(3)
【解析】
【小问1详解】
假设货物受滑动摩擦力,则根据牛顿第二定律得
解得
假设成立,加速度大小为
【小问2详解】
设货物到达传送带Ⅰ右端时速度大小为,假设货物在传送带Ⅰ上一直匀加速
解得,假设成立。
货物在传动带Ⅰ上的时间为
传送带Ⅱ需要在货物到达前加速到10m/s,加速过程需要的时间为
因此有
货物到达传送带Ⅱ后,加速度根据牛顿第二定律得
解得
假设货物在到达传送带Ⅱ右端前和传送带Ⅱ已经共速,且该过程中在传送带Ⅱ上的位移为,则
解得,假设成立。
此后货物匀速运动。设货物在传动带Ⅱ上加速的时间为,匀速的时间为,则,
运输时间为
【小问3详解】
相邻两个货物最容易发生碰撞的情况:先放置的货物1的动摩擦因数为、后放置的货物2的动摩擦因数为
以最短时间间隔放置时,后者恰好与前者不相碰货物1与传送带达到共速时,位于传送带Ⅱ上,其走过的总路程为
所需的时间为
假设货物2在传动带Ⅰ上一直匀加速,则其到达传送带Ⅰ右端时,速度大小满足
解得,恰好与传送带Ⅰ达到共速,假设成立。
货物2在传送带Ⅰ上的加速时间为
货物2与传送带达到共速时,货物1尚未与传送带达到共速。易知临界条件为货物1达到与传送带共速时货物2恰好与货物1不相碰,此过程货物2的路程
因此有
解得
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