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        教學(xué)考試雜志社“優(yōu)師計劃”階段性成果展示
        ——“運動學(xué)與力學(xué)”相關(guān)試題選登

        2019-08-06 02:26:12
        教學(xué)考試(高考物理) 2019年4期
        關(guān)鍵詞:優(yōu)師計劃熊二物塊

        一、運動學(xué)

        【勻變速直線運動的研究】

        1.某空降兵進行繩降訓(xùn)練,從離地面20米高處沿繩由靜止滑下,4 s后到達地面時速度剛好為0,整個過程可以看作一個勻加速直線運動和勻減速直線運動,且減速時的加速度大小為加速時加速度大小的3倍。如果將士兵看作質(zhì)點,則下列說法正確的是

        ( )

        A.下滑過程中的最大速度為5 m/s

        C.加速過程所用時間是減速過程所用時間的3倍

        D.減速時加速度大小為5 m/s2

        【答案】C

        2.同學(xué)甲從學(xué)校沿一條直路去教育局辦事,甲出發(fā)的同時,同學(xué)乙從教育局沿同一條道路騎自行車由靜止開始加速趕往學(xué)校,甲在教育局辦完事后沿原路以原速率返回,乙比甲早14分鐘到學(xué)校。設(shè)他們與學(xué)校的距離s(m)與運動的時間t(min)之間的圖象關(guān)系的如圖所示(乙同學(xué)運動的圖象為拋物線),下列說法正確的是

        ( )

        A.乙同學(xué)趕往學(xué)校過程做變加速直線運動

        B.甲同學(xué)從學(xué)校到教育局過程中運動的速度大小為 4 m/min

        C.乙同學(xué)回到學(xué)校時的速度為10 m/s

        D.甲、乙在大約7分鐘時第一次相遇

        【答案】C

        3.某物體從靜止開始做初速度為零的勻加速直線運動,加速度為a,運動一段位移s后,加速度立即變?yōu)樵瓉淼?倍,繼續(xù)做勻加速直線運動,再運動一段相同的位移s,這個過程中的平均速度為

        ( )

        【答案】B

        【牛頓運動定律】

        1.一長度L=6 m的傾斜傳送帶以速度v=5 m/s做逆時針轉(zhuǎn)動,傳送帶傾角為37°,可看作質(zhì)點的物塊質(zhì)量m=0.1 kg以v0=10 m/s的初速度沖上傳送帶,物塊與傳送帶間的摩擦因數(shù)μ=0.5,從物塊滑上傳送帶到離開傳送帶,下列說法中正確的是

        ( )

        A.物塊從滑上傳送帶到離開傳送帶的過程經(jīng)歷了三個不同的勻變速直線運動過程

        B.物塊可能從傳送帶頂端離開傳送帶

        C.在整個過程中摩擦力的方向沒有發(fā)生變化

        D.整個過程中物塊的機械能減小了3 J

        【答案】D

        2.為了能方便地在傾角為θ=30°的長坡道上運送貨物,某人改裝了如圖所示的小車,在坡道上小車的上表面水平。某次運送三個完全相同的圓柱形物體,圓柱形表面光滑,運送過程中有勻加速、勻速、勻減速階段。重力加速度為g,不計空氣阻力,為了使最上面的物體不掉落下來,下列說法正確的是

        ( )

        A.勻速階段,速度如果太大,最上面的物體可能會掉下來

        B.小車與斜面之間動摩擦因數(shù)未知,無法求解

        【答案】D

        3.如圖甲所示,將小物塊A和薄板B靜置于光滑水平面上。某時刻起,給薄板B施加一水平方向大小變化的拉力F,運動過程中小物塊A沒有脫離薄板B,薄板B的加速度與拉力F的變化關(guān)系圖象如圖乙所示,則小物塊A的質(zhì)量為

        ( )

        A.3 kg B.2 kg

        C.1 kg D 無法計算

        【答案】A

        4.在電視娛樂節(jié)目中,有一個拉板塊的雙人游戲,考驗兩人的默契度。如圖所示是傾角θ=37°的固定光滑斜面,底端固定一垂直于斜面的擋板P,質(zhì)量m=0.50 kg的小滑塊(可視為質(zhì)點)放在長L=1.2 m、質(zhì)量M=1.0 kg的木板上并一起??吭趽醢錚處,滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ=0.30,可認為滑塊與木板的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,取g=10 m/s2。一人用垂直斜面向下的恒力F1作用在滑塊上,另一人用沿斜面向上的恒力F2拉動滑塊,使滑塊從斜面底端由靜止開始沿斜面向上運動。

        (1)為使木板也能向上運動,求F1必須滿足什么條件;

        (2)游戲中,如果滑塊沿斜面移動s=3 m時,滑塊與木板沒有分離,才算兩人配合默契,游戲成功?,F(xiàn)F1=36 N,F(xiàn)2=19 N,請通過計算判斷游戲能否成功。

        解:(1)滑塊與木板受力分析如圖所示

        木板能沿斜面向上運動的條件為f1>Mgsinθ

        即μ(F1+mgcosθ)>Mgsinθ(2分)

        解得F1>16 N (1分)

        (2)由牛頓第二定律,對木板有

        Ma2=μ(F1+mgcosθ)-Mgsinθ

        解得a2=6 m/s2(2分)

        對滑塊有ma1=F2-μ(F1+mgcosθ)-mgsinθ

        解得a1=8 m/s2(2分)

        設(shè)滑塊運動s的時間為t

        二、力學(xué)

        【曲線運動】

        1.小明拿玩具水槍玩耍,有一個高為10 cm,口徑為5 cm的圓柱形瓶子放置在水平地面上,他站在距離瓶子1米遠處,想把水槍中的水沿水平方向打出并打進瓶口,假設(shè)水槍打出的水柱在運動過程中不會發(fā)散且水柱直徑遠小于5 cm,已知水槍打出水的速度為2 m/s,g=10 m/s2。他應(yīng)該將水槍拿到距離地面約為多高的位置

        ( )

        A.1.05 m B.1.25 m C.1.40 m D.1.60 m

        【答案】C

        2.陀螺是小孩子很喜歡的一類玩具,如圖所示,假設(shè)某同學(xué)抽動陀螺讓其在水平地面上勻速轉(zhuǎn)動,中軸線恰好呈豎直狀,則下列表述正確的是

        ( )

        A.陀螺上的各點做圓周運動的圓心均在陀螺與地面的接觸處

        B.陀螺上各點的向心力僅由地面對陀螺的支持力提供

        C.陀螺上a、b兩點的線速度相等

        D.陀螺上各點離中軸線越遠,做圓周運動的向心加速度越大

        【答案】D

        【解析】陀螺勻速轉(zhuǎn)動時繞中軸線轉(zhuǎn)動,故各點做圓周運動的圓心在其做圓周運動的平面與軸線的交點處,A錯誤;陀螺做勻速圓周運動,合力方向要始終指向圓心,而地面對陀螺的支持力豎直向上,故B錯誤;同一個物體上的點轉(zhuǎn)動時具有共同的角速度,由v=ωr得a、b兩點的線速度大小相等,但方向不同,C錯誤;由a=ω2r得離中軸線越遠的點,做圓周運動的向心加速度越大,D正確。正確答案為D。

        3.利用金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特點可以制成電阻溫度計。下圖甲為某種金屬導(dǎo)體的電阻R隨溫度t變化的圖線(在某個范圍內(nèi)可近似看作直線)。如果用這種金屬導(dǎo)體做成測溫探頭,再將它連入如圖乙所示的電路中,隨著測溫探頭處待測溫度的變化,電流表示數(shù)也會發(fā)生變化。可將電流表改裝成溫度表,則在t1~t2溫度范圍內(nèi)

        ( )

        A.電流表的示數(shù)越大表示對應(yīng)的溫度越高

        B.電流表的示數(shù)為0表示對應(yīng)的溫度為0

        C.由于金屬導(dǎo)體阻值隨著溫度成線性變化,所以改裝成的溫度表刻度均勻

        D.雖然金屬導(dǎo)體阻值隨著溫度成線性變化,但改裝成的溫度表刻度也不均勻

        【答案】D

        【萬有引力與航天】

        1.2017年 9月29日,世界首條量子保密通信干線開通,結(jié)合“墨子號”量子衛(wèi)星,我國與奧地利實現(xiàn)了世界首次洲際量子保密通信。設(shè)“墨子號”衛(wèi)星在半徑為r的圓周軌道上繞地球運行,經(jīng)過時間t,轉(zhuǎn)過的角度為θ。已知萬有引力常量為G。下列說法正確的有

        ( )

        B.“墨子號”衛(wèi)星內(nèi)的物體處于平衡狀態(tài)

        【答案】C

        2.(多選)我國將在2018年12月發(fā)射“嫦娥四號”月球探測器。探測器到達月球上空要經(jīng)過多次變軌,最終降落到月球表面上。如圖所示,軌道Ⅰ為圓形軌道,其半徑為R;軌道Ⅱ為橢圓軌道,半長軸為a,半短軸為b。把探測器與月球中心的連線掃過的面積與其所用時間的比值定義為“面積速率”,已知橢圓的面積S=πab。則以下說法正確的是

        ( )

        A.探測器在圓軌道Ⅰ上P點的向心加速度大于在橢圓軌道Ⅱ上P點的向心加速度

        B.探測器在P點瞬間減速后才能由軌道Ⅰ轉(zhuǎn)移到軌道Ⅱ上運動

        【答案】BD

        3.已知地球半徑為R,地球表面重力加速度為g,萬有引力常量為G,地球質(zhì)量是月球質(zhì)量的n倍,月球繞地球飛行的軌道半徑為r,設(shè)地面上的人對月球兩相對邊緣的視角為θ(θ很小),求:

        (1)月球的密度;

        (2)嫦娥號近月飛行的周期。

        【機械能守恒定律】

        1.如圖所示,在動畫片《熊出沒》中,活潑好動的熊二站在一輛上表面水平的滑雪車上,隨車一起沿山坡下滑。不計車與坡面的摩擦及空氣阻力,此過程中下列說正確的是

        ( )

        A.滑雪車對熊二做負功

        B.滑雪車對熊二做正功

        C.熊二的機械能不守恒

        D.熊二的機械能守恒

        【答案】D

        【解析】設(shè)山坡斜面的傾角為θ。對熊二與車整體由牛頓第二定律得,整體的加速度a=gsinθ,可知車對熊二豎直向上的彈力FN與水平向右的靜摩擦力Ff的合力F的方向與斜面垂直,故車對熊二的合力不做功,熊二的機械能守恒,選項D正確。

        2.某實驗小組利用小球擺動的方法驗證“機械能守恒定律”。實驗裝置如圖甲所示,鐵架臺上方豎直固定一量角器(基準點O處設(shè)置懸點)且0刻線水平,將一不可伸長的細線一端固定在金屬小球上,另一端固定在懸點O處,調(diào)節(jié)下方光電門的位置使小球的球心恰好能經(jīng)過光電門并固定好(計時器未畫出);實驗時將細線拉直至水平時恰好可以對準量角器的0刻線,然后靜止釋放;并以不同角度進行多次實驗,測得小球通過光電門的時間記錄如表所示。

        小球釋放角度(θ)0°30°45°60°時間(×10-3s)2.2733.2104.3526.450

        已知小球質(zhì)量為m,懸點到球心的距離為L,小球的直徑為D,重力加速度為g。

        回答下列問題:

        (1)用螺旋測微器測得小球的直徑如圖乙所示,則小球的直徑D=mm。

        (2)小球由60°釋放后,經(jīng)過光電門的速度大小為m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字);此設(shè)計驗證機械能守恒的關(guān)系式應(yīng)為。

        (3)針對本實驗設(shè)計,請你提出一條能夠減小此實驗誤差的具體方案,答:____________

        。

        【答案】(1)10.025 (1分)

        (3)使用密度較大半徑較小的小球(或使用密度較大體積較小的小球) (2分)

        3.如圖所示,AC為一水平軌道,其中AB部分光滑,BC部分粗糙,軌道右側(cè)C點與半徑為R的光滑半圓軌道平滑連接,半圓的直徑CD豎直, 軌道左端固定一水平輕彈簧,彈簧右端與一質(zhì)量為m的物塊接觸但不拴接,彈簧處于原長,物塊與BC間的動摩擦因數(shù)為μ,現(xiàn)用力將彈簧緩慢壓縮,外力做功為W,然后放開,物塊開始沿軌道運動,物塊恰好能通過半圓軌道的最高點D,求:

        (1)BC部分的長度L;

        (2)當(dāng)物塊上升至半圓軌道與圓心等高處時對軌道的壓力大小FN。

        由于外力做功為W,根據(jù)功能關(guān)系,則彈簧具有的彈性勢能為Ep=W,彈簧彈開的過程對物塊做功也為W,物塊從被彈簧彈開到運動至D點過程中,根據(jù)動能定理

        (2)物塊從圓心等高處到最高點過程中根據(jù)動能定理得

        根據(jù)向心力公式知,軌道對物塊的支持力

        聯(lián)立解得F′N=3mg(1分)

        根據(jù)牛頓第三定律得物塊對軌道的壓力大小

        FN=F′N=3mg(1分)

        【教學(xué)考試雜志社“優(yōu)師計劃”研發(fā)方向三成果轉(zhuǎn)化為《高考研究·高考命題規(guī)律與題·知識鞏固卷》(ISBN978-7-223-05481-2)】

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