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2014-2015学年河北省唐山市丰南一中高三(上)第一次段考物理试卷


2014-2015 学年河北省唐山市丰南一中高三(上)第一次段考物 理试卷
一.选择题:本题共 12 小题,每小题 4 分,共 48 分.在每小题给出的四个选项中,其中 1--9 题只有一项符合题目要求;10,11、12 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,有选错的得 O 分. 1.关于万有引力定律,下列说法正确的是( ) A. 牛顿提

出了万有引力定律,并测定了引力常量的数值 B. 万有引力定律只适用于天体之间 C. 万有引力的发现,揭示了自然界一种基本相互作用的规律 D. 地球绕太阳在椭圆轨道上运行, 在近日点和远日点受到太阳的万有引力大小是相同 的 2.如图所示,四个质量、形状相同的斜面体放在粗糙的水平面上,将四个质量相同的物块 放在斜面顶端,因物块与斜面的摩擦力不同,四个物块运动情况不同.A 物块放上后匀加速 下滑,B 物块获一初速度后匀速下滑,C 物块获一初速度后匀减速下滑,D 物块放上后静止 在斜面上.若在上述四种情况下斜面体均保持静止且对地面的压力依次为 F1、F2、F3、F4, 则它们的大小关系是( )

A. F1=F2=F3=F4 <F4

B. F1>F2>F3>F4

C. F1<F2=F4<F3

D. F1=F3<F2

3.如图所示,ab、cd 是竖直平面内两根固定的细杆,a、b、c、d 位于同一圆周上,圆周半 径为 R,b 点为圆周的最低点,c 点为圆周的最高点.现有两个小滑环 A、B 分别从 a、c 处 由静止释放,滑环 A 经时间 t1 从 a 点到达 b 点,滑环 B 经时间 t2 从 c 点到达 d 点;另有一 小球 C 从 b 点以初速度 v0= 沿 bc 连线竖直上抛,到达最高点时间为 t3,不计一切阻力 与摩擦,且 A、B、C 都可视为质点,则 t1、t2、t3 的大小关系为( )

A. B. C. D.

t1=t2=t3 t1=t2>t3 t2>t1>t3 A、B、C 三物体的质量未知,因此无法比较

4.如图所示,一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,有两个质量 相同的小球 A 和小球 B 紧贴圆锥筒内壁分别在水平面内做匀速圆周运动,则下列说法中正 确的是( )

A. B. C. D.

A 球的线速度必定小于 B 球的线速度 A 球的角速度必定大于 B 球的角速度 A 球运动的周期必定大于 B 球的周期 A 球对筒壁的压力必定大于 B 球对筒壁的压力

5.静止在粗糙水平面上的物块先受到大小为 F1 的恒力作匀加速直线运动,接着受大小为 F2 的恒力做匀速运动,再受大小为 F3 的恒力做匀减速直线运动到停止.已知这三个力的方 向均水平向右且作用时间相等.则下列说法中正确的是( ) A. 这三个力中,F1 做功最多 B. 这三个力中,F2 做功最多 C. 这三个力中,F3 做功最多 D. 在全过程中,这三个力做功的代数和为零 6.如图所示,两个 圆弧轨道固定在水平地面上,半径 R 相同,A 轨道由金属凹槽制成,B 轨道由金属圆管制成,均可视为光滑轨道.在两轨道右侧的正上方分别将金属小球 A 和 B 由静止释放,小球距离地面的高度分别用 hA 和 hB 表示,则下列说法正确的( )

A. 若 hA=hB≥2R,则两小球都能沿轨道运动到最高点 B. 若 hA=hB= ,由于机械能守恒,两个小球沿轨道上升的最大高度均为

C. 适当调整 hA 和 hB,均可使两小球从轨道最高点飞出后,恰好落在轨道右端口处 D. 若使小球沿轨道运动并且从最高点飞出,A 小球的最小高度为 2R 的任何高度均可 7.如图所示,在水平板左端有一固定挡板,挡板上连接一轻质弹簧.紧贴弹簧放一质量为 m 的滑块,此时弹簧处于自然长度.已知滑块与挡板的动摩擦因数及最大静摩擦因数均为 ,B 小球在 hB>

.现将板的右端缓慢抬起使板与水平面间的夹角为 θ,最后直到板竖直,此过程中弹簧 弹力的大小 F 随夹角 θ 的变化关系可能是图中的( )

A.

B.

C.

D. 8.如图所示为空间某一电场的电场线,a、b 两点为其中一条竖直向下的电场线上的两点, 该两点的高度差为 h, 一个质量为 m、 带电量为+q 的小球从 a 点静止释放后沿电场线运动到 b 点时速度大小为 ,则下列说法中正确的有( )

A. 质量为 m、带电量为+2q 的小球从 a 点静止释放后沿电场线运动到 b 点时速度大小 为2 B. 质量为 m、带电量为﹣q 的小球从 a 点静止释放后沿电场线运动到 b 点时速度大小 为2 C. 质量为 2m、带电量为﹣q 的小球从 a 点静止释放后沿电场线运动到 b 点时速度大 小为 D. 质量为 2m、带电量为﹣2q 的小球从 a 点静止释放后沿电场线运动到 b 点时速度大 小为 9.如图所示,点电荷 A、B 是带电量为 Q 的正电荷,C、D 是带电量为 Q 的负电荷,它们 处在一个矩形的四个顶点上. 它们产生静电场的等势面如图中虚线所示, 在电场中对称的有 一个正方形路径 abcd(与 ABCD 共面) ,如实线所示,O 为正方形与矩形的中心.取无穷远 处电势为零,则( )

A. B. C. D.

O 点电势为零,场强为零 b、d 两点场强相等.电势相等 将电子沿正方形路径 a﹣d﹣c 移动,电场力先做负功,后做正功 将质子沿直线路径 a﹣o﹣c 移动,电势能先减少后增加

10.如图所示,水平桌面上平放着一副扑克牌,总共 54 张,每一张牌的质量都相等,牌与 牌之间的动摩擦因数以及最下面一张牌与桌面之间的动摩擦因数也都相等. 用手指以竖直向 下的力按压第一张牌,并以一定的速度水平移动手指,将第一张牌从牌摞中水平移出(牌与 手指之间无滑动) .设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则( )

A. B. C. D.

第 1 张牌受到手指的摩擦力方向与手指的运动方向相反 从第 2 张牌到第 54 张牌之间的牌不可能发生相对滑动 从第 2 张牌到第 54 张牌之间的牌可能发生相对滑动 第 54 张牌受到桌面的摩擦力方向与手指的运动方向相反

11.中国志愿者王跃参与人类历史上第一次全过程模拟从地球往返火星的一次实验“火星﹣ 500”活动,王跃走出登陆舱,成功踏上模拟火星表面,在火星上首次留下中国人的足迹,目 前正处于从“火星”返回地球途中.假设将来人类一艘飞船从火星返回地球时,经历了如图所 示的变轨过程,则下列说法中正确的是( )

A. 飞船在轨道Ⅱ上运动时,在 P 点速度大于在 Q 点的速度 B. 飞船在轨道Ⅰ上运动时的机械能大于轨道Ⅱ上运动的机械能 C.飞船在轨道Ⅰ上运动到 P 点时的加速度等于飞船在轨道Ⅱ上运动到 P 点时的加速度

D. 飞船绕火星在轨道Ⅰ上运动周期跟飞船返回地面的过程中绕地球以轨道Ⅰ同样半径 运动的周期相同 12.两个点电荷 Q1、Q2 固定于 x 轴上,将一带负电的试探电荷从足够远处沿 x 轴负方向移 近 Q2(位于坐标原点 O)过程中,试探电荷的电势能 Ep 随位置变化的关系如图所示.则下 列判断正确的是( )

A. B. C. D.

M 点电势为零,N 点场强为零 M 点场强为零,N 点电势为零 Q1 带负电,Q2 带正电,且 Q2 电荷量较小 Q1 带正电,Q2 带负电,且 Q2 电荷量较小

二、实验题 13.根据“探究加速度与力、质量的关系”的实验完成下面的题目. (1)有关实验以及数据处理,下列说法正确的是 . A.应使沙和小桶的总质量远小于小车和砝码的总质量,以减小实验误差 B.可以用天平测出小桶和砂的总质量 m1 及小车和砝码的总质量 m2;根据公式 a= 出小车的加速度 C.处理实验数据时采用描点法画图象,是为了减小误差 D.处理实验数据时采用 a﹣ 图象,是为了便于根据图线直观地作出判断 (2)某学生在平衡摩擦力时,把长木板的一端垫得过高,使得倾角偏大.他所得到的 a﹣F 关系可用图 1 中的哪个表示? (图中 a 是小车的加速度,F 是细线作用于小车 的拉力) ,求

(3)某学生将实验装置按如图 2 所示安装好,准备接通电源后开始做实验.他的装置图中, 明显的错误是 .

14.实验装置如图 1 所示,让重锤拖动纸带自由下落,通过打点计时器打下一系列的点,对 纸带上的点迹进行测量、分析和计算处理,即可验证重锤下落过程机械能是否守

恒. (1)下面列举了验证机械能守恒定律实验的几个操作步骤: A.按照图示的装置安装实验器材; B.将打点计时器接到学生电源输出电压为 6V 的“直流输出”挡; C.用天平测出重锤的质量; D.先释放纸带,然后立刻接通电源,打出一条纸带; E.测量纸带上某些点间的距离; F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能与增加的动能的关系. 其中没有必要进行的步骤是 ,操作不当的步骤是 . (2)如图 2 所示是某次实验打出的一条纸带,选取纸带上连续的五个点 A、B、C、D、E, 测出各点之间的距离分别为:x0=62.99cm,x1=7.19cm,x2=7.58cm,x3=7.97cm,x4=8.36cm 2 所用电源的频率 f=50Hz,重锺的质量 m=1.00kg,查得当地重力加速度 g=9.80m/s . ①重锤由 O 点运动到 D 点,重力势能的减少量等于 ,动能的增加量等于 (保留三位有效数字) ,实验结论: . ②重锤从 O 点运动到 D 点的过程中受到的平均阻力约为 N.

三、计算题解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能 得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位. 15.如图所示,带正电的甲球固定在足够大的光滑绝缘水平面上的 A 点,其带电量为 Q; 质量为 m、带正电的乙球在水平面上的 B 点由静止释放,其带电量为 q;A、B 两点间的距 离为 l0.释放后的乙球除受到甲球的静电力作用外,还受到一个大小为 F= (k 为静电

力常数) 、方向指向甲球的恒力(非电场力)作用,两球均可视为点电荷.求: (1)乙球在释放瞬间的加速度大小; (2)乙球的速度最大时两球间的距离; (3)若乙球运动的最大速度为 vm,求乙球从开始运动到速度为 vm 的过程中电势能的变化 量.

16.“嫦娥一号”探月卫星的成功发射,实现了中华民族千年奔月的梦想.假若我国的航天员 登上某一星球并在该星球表面上做了如下图所示力学实验:让质量为 m=1.0kg 的小滑块以

v0=1m/s 的初速度从倾角为 53°的斜面 AB 的顶点 A 滑下,到达 B 点后恰好能沿倾角为 37° 的斜面到达 C 点.不计滑过 B 点时的机械能损失,滑块与斜面间的动摩擦因数均为 μ=0.5, 测得 A、C 两点离 B 点所在水平面的高度分别为 h1=1.2m,h2=0.5m.已知 sin37°=0.6, cos37°=0.8,不计该星球的自转以及其他星球对它的作用. (1)求该星球表面的重力加速度 G; 6 (2)若测得该星球的半径为 R=6×10 m,宇航员要在该星球上发射一颗探测器绕其做匀速 圆周运动,则探测器运行的最大速度为多大? (3)取地球半径 R0=6.4×10 m,地球表面的重力加速度 g0=10m/s ,求该星球的平均密度与 地球的平均密度之比 .
6 2

17.如图所示,用两根金属丝弯成一光滑半圆形轨道,竖直固定在地面上,其圆心为 O、半 径为 0.3m.轨道正上方离地 0.4m 处固定一水平长直光滑杆,杆与轨道在同一竖直平面内, 杆上 P 点处固定一定滑轮,P 点位于 O 点正上方.A、B 是质量均为 2kg 的小环,A 套在杆 上,B 套在轨道上,一条不可伸长的细绳绕过定滑轮连接两环.两环均可看作质点,且不计 滑轮大小与质量.现在 A 环上施加一个大小为 55N 的水平向右恒力 F,使 B 环从地面由静 止沿轨道上升. (g 取 10m/s ) ,求: (1)在 B 环上升到最高点 D 的过程中恒力 F 做功为多少? (2)当被拉到最高点 D 时,B 环的速度大小为多少? (3)当 B、P 间细绳恰与圆形轨道相切时,B 环的速度大小为多少? (4)若恒力 F 作用足够长的时间,请描述 B 环经过 D 点之后的运动情况.
2

2014-2015 学年河北省唐山市丰南一中高三(上)第一次段考物 理试卷
参考答案与试题解析

一.选择题:本题共 12 小题,每小题 4 分,共 48 分.在每小题给出的四个选项中,其中 1--9 题只有一项符合题目要求;10,11、12 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,有选错的得 O 分. 1.关于万有引力定律,下列说法正确的是( ) A. 牛顿提出了万有引力定律,并测定了引力常量的数值 B. 万有引力定律只适用于天体之间 C. 万有引力的发现,揭示了自然界一种基本相互作用的规律 D. 地球绕太阳在椭圆轨道上运行, 在近日点和远日点受到太阳的万有引力大小是相同 的 考点:万有引力定律及其应用. 专题:万有引力定律的应用专题. 分析:牛顿提出了万有引力定律, 而万有引力恒量是由卡文迪许测定的. 万有引力定律适用 于质点间的相互作用. 解答: A、牛顿提出了万有引力定律,而万有引力恒量是由卡文迪许测定的,故 A 错误; B、C、万有引力定律适用于宇宙万物任意两个物体之间的引力,是自然界一种基本相互作 用的规律,故 B 错误,C 正确; D、根据万有引力公式 F=G 可知,在近日点的距离比远日点的距离小,所以在近日点万

有引力大,故 D 错误. 故选 C 点评:对于物理学上重要实验、发现和理论,要加强记忆,这也是高考考查内容之一.从公 式的适用条件、物理意义、各量的单位等等全面理解万有引力定律公式. 2.如图所示,四个质量、形状相同的斜面体放在粗糙的水平面上,将四个质量相同的物块 放在斜面顶端,因物块与斜面的摩擦力不同,四个物块运动情况不同.A 物块放上后匀加速 下滑,B 物块获一初速度后匀速下滑,C 物块获一初速度后匀减速下滑,D 物块放上后静止 在斜面上.若在上述四种情况下斜面体均保持静止且对地面的压力依次为 F1、F2、F3、F4, 则它们的大小关系是( )

A. F1=F2=F3=F4 <F4

B. F1>F2>F3>F4

C. F1<F2=F4<F3

D. F1=F3<F2

考点:牛顿第二定律;力的合成与分解的运用.

专题:牛顿运动定律综合专题. 分析:当物体系统中存在超重现象时,系统所受的支持力大于总重力,相反,存在失重现象 时,系统所受的支持力小于总重力.若系统的合力为零时,系统所受的支持力等于总重力, 解答: 解:设物体和斜面的总重力为 G. 第一个物体匀加速下滑,加速度沿斜面向下,具有竖直向下的分加速度,存在失重现象,则 F1<G; 第二个物体匀速下滑,合力为零,斜面保持静止状态,合力也为零,则系统的合力也为零, 故 F2=G. 第三个物体匀减速下滑,加速度沿斜面向上,具有竖直向上的分加速度,存在超重现象,则 F3>G; 第四个物体静止在斜面上,合力为零,斜面保持静止状态,合力也为零,则系统的合力也为 零,故 F4=G.故有 F1<F2=F4<F3.故 C 正确,ABD 错误. 故选:C 点评:本题运用超重和失重的观点分析加速度不同物体动力学问题, 比较简便. 通过分解加 速度,根据牛顿第二定律研究. 3.如图所示,ab、cd 是竖直平面内两根固定的细杆,a、b、c、d 位于同一圆周上,圆周半 径为 R,b 点为圆周的最低点,c 点为圆周的最高点.现有两个小滑环 A、B 分别从 a、c 处 由静止释放,滑环 A 经时间 t1 从 a 点到达 b 点,滑环 B 经时间 t2 从 c 点到达 d 点;另有一 小球 C 从 b 点以初速度 v0= 沿 bc 连线竖直上抛,到达最高点时间为 t3,不计一切阻力 与摩擦,且 A、B、C 都可视为质点,则 t1、t2、t3 的大小关系为( )

A. B. C. D.

t1=t2=t3 t1=t2>t3 t2>t1>t3 A、B、C 三物体的质量未知,因此无法比较

考点:匀变速直线运动规律的综合运用;牛顿第二定律. 专题:计算题. 分析:本题解题的突破口是寻找物体下滑过程中的位移和和加速度, 由于他们的运动的路径 是圆的一条弦, 所以位移可用轨迹与竖直方向的夹角的余弦与圆直径的乘积来表示. 然后根 据受力分析求出物体所受的合外力, 再根据牛顿第二定律求出物体运动的加速度. 最后根据 运动学公式求出物体运动的时间. 解答: 解:设∠abc=α,则 ab=bccosα=2Rcosα 小环在 ab 上运动时的加速度 a1=gcosα 根据 S= at1 带入数据可得 2Rcosα= gcosαt1 滑环 A 从 a 点到达 b 点的时间 t1=2
2 2

同理滑环从 c 点到 d 点的时间 t2=2 小球从 b 到 c 的运动根据 S=V0t3﹣ gt3 即 2R=
2

t3﹣ gt3 解得运动的时间 t3=2

2

所以 t1=t2=t3. 故选 A. 点评:本题要比较三次运动的时间关系, 所以要求运动的位移和加速度, 而位移和加速度都 与斜面的倾角有关,所以要用斜面的倾角表示位移和加速度.这种思路和方法要注意积累. 4.如图所示,一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,有两个质量 相同的小球 A 和小球 B 紧贴圆锥筒内壁分别在水平面内做匀速圆周运动,则下列说法中正 确的是( )

A. B. C. D.

A 球的线速度必定小于 B 球的线速度 A 球的角速度必定大于 B 球的角速度 A 球运动的周期必定大于 B 球的周期 A 球对筒壁的压力必定大于 B 球对筒壁的压力

考点:线速度、角速度和周期、转速. 专题:匀速圆周运动专题. 分析:小球受重力和支持力,靠重力和支持力的合力提供圆周运动的向心力,根据 F 合 =ma= =mω r=m
2

比较线速度、角速度、周期的大小.

解答: 解:D、两球所受的重力大小相等,支持力方向相同,根据力的合成,知两支持力 大小、合力大小相等,故 D 错误. A、根据得 F 合= 速度,故 A 错误; B、F 合=mω r 合力、质量相等,r 越大角速度越小,A 球的角速度小于 B 球的角速度.故 B 错误; C、F 合=m 故选:C. 合力、质量相等,r 越大,周期越大,A 周期大于 B 周期.故 C 正确.
2

,合力、质量相等,r 越大线速度大,所以球 A 的线速度大于球 B 的线

点评:解决本题的关键知道小球做匀速圆周运动, 靠重力和支持力的合力提供向心力. 会通 过 F 合= =ma=mω r=m
2

比较线速度、角速度、周期的大小.

5.静止在粗糙水平面上的物块先受到大小为 F1 的恒力作匀加速直线运动,接着受大小为 F2 的恒力做匀速运动,再受大小为 F3 的恒力做匀减速直线运动到停止.已知这三个力的方 向均水平向右且作用时间相等.则下列说法中正确的是( ) A. B. C. D. 这三个力中,F1 做功最多 这三个力中,F2 做功最多 这三个力中,F3 做功最多 在全过程中,这三个力做功的代数和为零

考点:力的合成. 专题:受力分析方法专题. 分析:先根据物体的运动情况分析物体的受力情况,判断 F1,F2,F3 三个力的大小关系, 然后根据做功公式及动能定理求解即可. 解答: 解:根据题意画出物体运动的速度﹣时间图象如图所示, ABC、物体在 F1 作用下做匀加速运动,则 F1>f,物体在 F2 作用下做匀速运动,则 F2=f, 物体在 F3 作用下做匀减速运动,则 F3<f. 由图象与坐标轴围成的面积可知,x1=x3= x2, 根据 W=Fx 可知,这三个力中,F3 做功最少,F2 做功最多.故 B 正确,AC 错误. D、 对全过程运用动能定理, 知动能变化为零, 则外力做的总功等于克服摩擦力做功大小. 故 D 错误. 故选:B.

点评:本题主要考查了做功公式及动能定理的直接应用, 要求同学们能正确分析物体的受力 情况与运动情况,能画出速度﹣时间图象,并根据图象解题,难度适中.

6.如图所示,两个 圆弧轨道固定在水平地面上,半径 R 相同,A 轨道由金属凹槽制成,B 轨道由金属圆管制成,均可视为光滑轨道.在两轨道右侧的正上方分别将金属小球 A 和 B 由静止释放,小球距离地面的高度分别用 hA 和 hB 表示,则下列说法正确的( )

A. 若 hA=hB≥2R,则两小球都能沿轨道运动到最高点 B. 若 hA=hB= ,由于机械能守恒,两个小球沿轨道上升的最大高度均为

C. 适当调整 hA 和 hB,均可使两小球从轨道最高点飞出后,恰好落在轨道右端口处 D. 若使小球沿轨道运动并且从最高点飞出,A 小球的最小高度为 2R 的任何高度均可 考点:机械能守恒定律. 专题:机械能守恒定律应用专题. 分析:小球 A 恰好能到 A 轨道的最高点时,轨道对小球无作用力,由重力提供小球的向心 力,由牛顿第二定律求出速度.小球恰好能到 B 轨道的最高点时,速度为零,根据机械能 守恒分别求出 hA 和 hB.再判断 hA=hB=2R,两小球是否能沿轨道运动到最高点.根据最高 点的临界速度求出小球最高点飞出的水平位移的最小值. 解答: 解:AD、A 球最高点最小速度为 v=
2

,B 小球在 hB>

,则由机械能守恒定律可知,mg(hA﹣

2R)= mvA ,A 球下落的最小高度为 R;而 B 中小球只要在最高点的速度大于 2R 即可; 故 A 错误,D 正确; B、若 hA=hB= ,由上分析知,A 球在到达最高点前离开轨道,离开轨道时有速度,由机 =mgh+ ,v′>0,则 h< R. =mgh,得 h= R.故 B 错误. ,从最高点飞出后下落 R 高度时,水平位移的

械能守恒可知:mg

对于 B 球,由机械能守恒可知:mg

C、小球 A 能从 A 飞出的最小速度为 v= 最小值为:xA=vt= ? =

R>R,则小球 A 落在轨道右端口外侧.而适当调整 hB,B

可以落在轨道右端口处.故 C 错误; 故选:D 点评:本题是向心力、机械能守恒定律、平抛运动的综合,A 轨道与轻绳系的球模型相似, B 轨道与轻杆固定的球模型相似,要注意临界条件的不同. 7.如图所示,在水平板左端有一固定挡板,挡板上连接一轻质弹簧.紧贴弹簧放一质量为 m 的滑块,此时弹簧处于自然长度.已知滑块与挡板的动摩擦因数及最大静摩擦因数均为

.现将板的右端缓慢抬起使板与水平面间的夹角为 θ,最后直到板竖直,此过程中弹簧 弹力的大小 F 随夹角 θ 的变化关系可能是图中的( )

A.

B.

C.

D. 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:将板的右端缓慢抬起过程中,在滑块相对于板滑动前,弹簧处于自然状态,没有弹 力.当滑块相对于板滑动后,滑块受到滑动摩擦力,由平衡条件研究弹簧弹力的大小 F 与夹 角 θ 的变化关系. 解答: 解:设板与水平面的夹角为 α 时,滑块相对于板刚要滑动,则由 mgsinα=μmgcosα 得:tanα= ,α= ;则 θ 在 0﹣ 范围内,弹簧处于原长,弹力 F=0;

当板与水平面的夹角大于 α 时,滑块相对板缓慢滑动,由平衡条件得: F=mgsinθ﹣μmgcosθ=mg× ?sin(θ﹣β) , 时,F=mg.

其中 tanβ=﹣μ,说明 F 与 θ 正弦形式的关系.当 θ=

故选:C. 点评:本题要应用平衡条件得到 F 与 θ 的函数关系式,再应用数学知识选择图象,考查运 用数学知识分析物理问题的能力. 8.如图所示为空间某一电场的电场线,a、b 两点为其中一条竖直向下的电场线上的两点, 该两点的高度差为 h, 一个质量为 m、 带电量为+q 的小球从 a 点静止释放后沿电场线运动到 b 点时速度大小为 ,则下列说法中正确的有( )

A. 质量为 m、带电量为+2q 的小球从 a 点静止释放后沿电场线运动到 b 点时速度大小 为2

B. 质量为 m、带电量为﹣q 的小球从 a 点静止释放后沿电场线运动到 b 点时速度大小 为2 C. 质量为 2m、带电量为﹣q 的小球从 a 点静止释放后沿电场线运动到 b 点时速度大 小为 D. 质量为 2m、带电量为﹣2q 的小球从 a 点静止释放后沿电场线运动到 b 点时速度大 小为 考点:电场线. 分析:粒子在电场力与重力共同做功下,导致重力势能、电势能与动能间相互转化,但它们 的之和不变.电场力做功,导致电势能变化;重力做功,导致重力势能变化. 解答: 解: 小球从 a 点静止释放后沿电场线运动到 b 点的过程中重力和电场力做功,根据 动能定理,则有:

解得: A、运用动能定理得: 2qUab+mgh= 解得: ,故 A 正确;

B、运用动能定理得: ﹣qUab+mgh= 解得: ,故 B 错误;

C、运用动能定理得: ﹣qUab+2mgh= 解得: ,故 C 错误;

D、当带电量为﹣2q 的小球从 a 点静止释放后, 根据动能定理,则有:﹣2qUab+2mgh= 解得: .故 D 正确.

故选:AD. 点评:考查电场力做功表达式 W=qU,与动能定理的应用,注意功的正负值.同时掌握电场 力做功与电势能的变化关系,及重力做功与重力势能变化的关系. 9.如图所示,点电荷 A、B 是带电量为 Q 的正电荷,C、D 是带电量为 Q 的负电荷,它们 处在一个矩形的四个顶点上. 它们产生静电场的等势面如图中虚线所示, 在电场中对称的有

一个正方形路径 abcd(与 ABCD 共面) ,如实线所示,O 为正方形与矩形的中心.取无穷远 处电势为零,则( )

A. B. C. D.

O 点电势为零,场强为零 b、d 两点场强相等.电势相等 将电子沿正方形路径 a﹣d﹣c 移动,电场力先做负功,后做正功 将质子沿直线路径 a﹣o﹣c 移动,电势能先减少后增加

考点:电场的叠加;电势. 专题:电场力与电势的性质专题. 分析:电场线与等势面垂直,电场线的疏密程度也可以反映场强的大小. 解答: 解:A、从图中可以看出,经过 O 点的等势面通向无穷远处,故 O 点的电势与无 穷远处电势相等,故 O 点电势为零,而场强不为零,故 A 错误; B、将一个正的试探电荷从 b 点移动到 d 点,电场力做正功,电势能减小,电势降低,故 B 错误; C、将某一电子沿正方形路径 a→d→c 移动,从 a 到 d,电场力做负功,从 d 到 c,电场力做 正功,由于 a 与 c 在同一等势面上,故电场力做的总功为零,故 C 正确; D、将某质子沿正方形路径 a→b→c 移动,从 a 到 b,电场力做负功,从 b 到 c,电场力做正 功,电势能先增大后减小,故 D 错误; 故选:C. 点评:本题关键抓住等势面与电场线垂直, 电场线的疏密程度也可以反映场强的大小进行讨 论,同时运用在同一等势面上移动,电场力做功为零. 10.如图所示,水平桌面上平放着一副扑克牌,总共 54 张,每一张牌的质量都相等,牌与 牌之间的动摩擦因数以及最下面一张牌与桌面之间的动摩擦因数也都相等. 用手指以竖直向 下的力按压第一张牌,并以一定的速度水平移动手指,将第一张牌从牌摞中水平移出(牌与 手指之间无滑动) .设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则( )

A. 第 1 张牌受到手指的摩擦力方向与手指的运动方向相反 B. 从第 2 张牌到第 54 张牌之间的牌不可能发生相对滑动 C. 从第 2 张牌到第 54 张牌之间的牌可能发生相对滑动

D. 第 54 张牌受到桌面的摩擦力方向与手指的运动方向相反 考点:摩擦力的判断与计算. 分析:第 1 张牌受到手指的摩擦力是静摩擦力, 方向与相对运动趋势方向相反. 第 2 张牌受 到第一张牌的滑动摩擦力, 小于它受到的最大静摩擦力, 与第 3 张牌之间不发生相对滑动. 而 第 3 张到第 54 张牌的最大静摩擦力更大, 更不能发生相对滑动. 对 53 张牌 (除第 1 张牌外) 研究,分析摩擦力的方向. 解答: 解:A、第 1 张牌相对于手指的运动趋势方向与手指的运动方向相反,则受到手指 的静摩擦力与手指的运动方向相同.故 A 错误. BC、设每张的质量为 m,动摩擦因数为 μ.对第 2 张分析,它对第 3 张牌的压力等于 上面两张牌的重力,最大静摩擦力 Fm>μ?2mg=2μmg,而受到的第 1 张牌的滑动摩擦力为 f=μmg<Fm,则第 2 张牌与第 3 张牌之间不发生相对滑动.同理,第 3 张到第 54 张牌也不 发生相对滑动.故 B 正确,C 错误. D、对 53 张牌(除第 1 张牌外)研究,处于静止状态,水平方向受到第 1 张牌的滑动 摩擦力,方向与手指的运动方向相同,则根据平衡条件可知:第 54 张牌受到桌面的摩擦力 方向与手指的运动方向相反.故 D 正确. 故选:BD. 点评:本题考查对摩擦力理解和判断能力. 本题是实际问题, 要应用物理基本知识进行分析, 同时要灵活选择研究对象. 11.中国志愿者王跃参与人类历史上第一次全过程模拟从地球往返火星的一次实验“火星﹣ 500”活动,王跃走出登陆舱,成功踏上模拟火星表面,在火星上首次留下中国人的足迹,目 前正处于从“火星”返回地球途中.假设将来人类一艘飞船从火星返回地球时,经历了如图所 示的变轨过程,则下列说法中正确的是( )

A. 飞船在轨道Ⅱ上运动时,在 P 点速度大于在 Q 点的速度 B. 飞船在轨道Ⅰ上运动时的机械能大于轨道Ⅱ上运动的机械能 C.飞船在轨道Ⅰ上运动到 P 点时的加速度等于飞船在轨道Ⅱ上运动到 P 点时的加速度 D. 飞船绕火星在轨道Ⅰ上运动周期跟飞船返回地面的过程中绕地球以轨道Ⅰ同样半径 运动的周期相同 考点:人造卫星的加速度、周期和轨道的关系. 分析:根据动能定理由引力做功情况比较速度大小和机械能大小, 根据万有引力提供圆周运 动向心力分析周期情况. 解答: 解:A、飞船在轨道 II 上运动时,P 为近火星点,从 Q 向 P 运动引力做正功,飞船 的速度增大,故 A 正确; B、飞船在更高轨道上运动需要克服引力做更多的功,飞船的机械能越大,故 B 错误;

C、在空间 P 点飞船的加速度都是由万有引力产生,故在同一点不管在哪个轨道飞船产生的 加速度相同,故 C 正确; D、根据万有引力提供圆周运动向心力 可得周期 T= 即飞船的周期

除了与半径有关外还与中心天体的质量有关, 故火星与地球质量不同, 飞船以相同半径运动 的周期也不同,故 D 错误. 故选:AC. 点评:万有引力提供卫星圆周运动向心力, 在椭圆轨道上可以根据引力做功情况确定速度大 小变化,能根据万有引力提供圆周运动向心力分析卫星周期大小与哪此因素有关. 12.两个点电荷 Q1、Q2 固定于 x 轴上,将一带负电的试探电荷从足够远处沿 x 轴负方向移 近 Q2(位于坐标原点 O)过程中,试探电荷的电势能 Ep 随位置变化的关系如图所示.则下 列判断正确的是( )

A. M 点电势为零,N 点场强为零 B. M 点场强为零,N 点电势为零 C. Q1 带负电,Q2 带正电,且 Q2 电荷量较小 D. Q1 带正电,Q2 带负电,且 Q2 电荷量较小 考点:电场线;电势. 分析:由图读出电势能 EP,由 φ= ,分析电势.EP﹣x 图象的斜率 =F,即斜率大小

等于电场力大小.由 F=qE,分析场强.根据正电荷在电势高处电势能大,分析电势变化, 确定场强的方向,由 N 点场强为零,判断两电荷的电性和电量的大小. 解答: 解: AB、 由图知, 电荷在 M 点的电势能 EP=0, 由 φ= 分析得知, M 点电势 φ=0. EP

﹣x 图象的斜率 k=

=F=qE,则知 N 点场强为零.故 A 正确,B 错误.

CD、根据正电荷在电势高处电势能大,可知,带正电的试探电荷从远处移近 Q2 的过程中, 电势能减小, 电势先降低后升高, 说明 Q1 带负电, Q2 带正电, N 点场强为零, 由 E=k Q2 电荷量较小.故 C 错误,D 正确. 故选:AD. 点评:本题一要抓住 EP﹣x 图象的斜率 k= =qE 分析场强的变化. 二要根据推论正电荷 知,

在电势高处电势能大,分析电势的变化,确定电荷的电性.

二、实验题 13.根据“探究加速度与力、质量的关系”的实验完成下面的题目. (1)有关实验以及数据处理,下列说法正确的是 ACD . A.应使沙和小桶的总质量远小于小车和砝码的总质量,以减小实验误差 B.可以用天平测出小桶和砂的总质量 m1 及小车和砝码的总质量 m2;根据公式 a= 出小车的加速度 C.处理实验数据时采用描点法画图象,是为了减小误差 D.处理实验数据时采用 a﹣ 图象,是为了便于根据图线直观地作出判断 (2)某学生在平衡摩擦力时,把长木板的一端垫得过高,使得倾角偏大.他所得到的 a﹣F 关系可用图 1 中的哪个表示? C (图中 a 是小车的加速度,F 是细线作用于小车的拉力) ,求

(3)某学生将实验装置按如图 2 所示安装好,准备接通电源后开始做实验.他的装置图中, 明显的错误是 打点计时器使用直流电源;小车与打点计时器间的距离太长;木板水平,没 有平衡摩擦力. . 考点:探究加速度与物体质量、物体受力的关系. 专题:实验题;牛顿运动定律综合专题. 分析: (1)探究加速度与力、质量的关系实验中,在砂桶总质量远小于小车及砝码总质 量的情况下,可以认为小车受到的拉力等于砂桶重力;在实验前应平衡小车受到的摩擦力; 小车的加速应根据打点计时器打出的纸带求出; 为减小实验误差应多次几组实验数据, 应用 图象法处理实验数据; (2)平衡摩擦力时,如果长木板的一侧垫得过高,重力的分力大于摩擦力,小车受到的合 力大于砂桶的拉力,a﹣F 图象不过原点,在 a 轴上有截距; (3)根据实验的原理和实验方法分析实验中的注意事项. 解答: 解: (1)A、应使沙和小桶的总质量远小于小车和砝码的总质量,以减小实验误差, 故 A 正确; B、小车的加速度应通过打点计时器打出的纸带求出,不能用天平测出小桶和砂的总质量 m1 及小车和砝码总质量 m2;根据公式 a= 求出小车的加速度,故 B 错误;

C、处理实验数据时应采用描点法画图象,可以减小误差,故 C 正确; D、为了将图象画成我们熟悉的直线,更直观反映两个变量的关系.a 与 M 成反比,故数据 处理应作 a﹣ 图象,故 D 正确; 故选:ACD.

(2)在平衡摩擦力时,把长木板的一侧垫得过高,使得倾角偏大,小车重力沿木板向下的 分力大于小车受到摩擦力,小车受到的合力大于砂桶的拉力,在砂桶对小桶施加拉力前,小 车已经有加速度;在探究物体的加速度与力的关系时,作出的 a﹣F 在 a 轴上有截距,故 C 正确; (3)由实验原理图可知, 打点计时器用的必须是交流电,图中用的是直流电,所以采用的电源不对, 小车释放的位置应该靠近计时器,以便测量更多的数据来减小误差. 同时木板水平,没有平衡摩擦力. 故错误的为:①打点计时器接的是直流电源.②小车释放的位置远离计时器③木板水平, 没有平衡摩擦力 故答案为: (1)ACD; (2)C; (3)打点计时器使用直流电源;小车与打点计时器间的距离 太长;木板水平,没有平衡摩擦力. 点评: 解决实验问题首先要掌握该实验原理, 了解实验的仪器、 操作步骤和数据处理以及 注意事项. 对于课本中基础力学实验, 要到实验室进行实际操作, 这样才能明确实验步骤和具体的操作 的含义. 14.实验装置如图 1 所示,让重锤拖动纸带自由下落,通过打点计时器打下一系列的点,对 纸带上的点迹进行测量、分析和计算处理,即可验证重锤下落过程机械能是否守

恒. (1)下面列举了验证机械能守恒定律实验的几个操作步骤: A.按照图示的装置安装实验器材; B.将打点计时器接到学生电源输出电压为 6V 的“直流输出”挡; C.用天平测出重锤的质量; D.先释放纸带,然后立刻接通电源,打出一条纸带; E.测量纸带上某些点间的距离; F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能与增加的动能的关系. 其中没有必要进行的步骤是 C ,操作不当的步骤是 BD . (2)如图 2 所示是某次实验打出的一条纸带,选取纸带上连续的五个点 A、B、C、D、E, 测出各点之间的距离分别为:x0=62.99cm,x1=7.19cm,x2=7.58cm,x3=7.97cm,x4=8.36cm 2 所用电源的频率 f=50Hz,重锺的质量 m=1.00kg,查得当地重力加速度 g=9.80m/s . ①重锤由 O 点运动到 D 点,重力势能的减少量等于 8.40J ,动能的增加量等于 8.33J (保留三位有效数字) , 实验结论: 在实验误差允许的范围内, 重锤下落过程机械能守恒 . ②重锤从 O 点运动到 D 点的过程中受到的平均阻力约为 0.05N N. 考点:验证机械能守恒定律. 专题:实验题;机械能守恒定律应用专题.

分析: (1)解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的仪器、操作步骤和数据处 理以及注意事项,只有这样才能明确每步操作的具体含义. (2)根据重力做功和重力势能的关系可以求出重力势能的减小量;匀变速直线运动中中间 时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度,由此求出 C 点的速度,进一步可以求出重锤动 2 能的增加量;利用匀变速直线运动的推理△x=aT 可以求出重锤下落的加速度大小也可以利 用机械能守恒定律的表达式求出加速度的大小. 解答: 解: (1)B:将打点计时器接到电源的“交流输出”上,故 B 错误,操作不当. C:因为我们是比较 mgh、 mv 的大小关系,故 m 可约去比较,不需要用天平,故 C 没有 必要. D、应该先接通电源再释放纸带,故 D 错误,操作不当. 故答案为:C,BD. (2)①重力势能的减小量等于重力做功大小,故有: △EP=mg(x0+x1+x2+x3)=8.40 J 由题意可知,各个点之间的时间间隔为 T= =0.02s, 匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度,由此可以求出 D 点的速 度大小为: vD= 所以动能的增量为: △EK= m ﹣0=8.33 J
2

实验结论:在实验误差允许的范围内,重锤下落过程机械能守恒 ②重锤下落时做匀加速运动, 采用逐差法求解加速度. x3﹣x1=2a1T , 2 x4﹣x2=2a2T , a= (a1+a2)=9.75m/s . 根据牛顿第二定律得 F 合=mg﹣f=ma f=mg﹣ma=0.05 N 故答案为: (1)C BD (2) ①8.40 J; 8.33 J; 在实验误差允许的范围内, 重锤下落过程机械能守恒 ②0.05N 点评:解答实验问题的关键是明确实验原理、实验目的,了解具体操作,要提高应用匀变速 直线的规律以及推论解答实验问题的能力,在平时练习中要加强基础知识的理解与应用. 三、计算题解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能 得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位. 15.如图所示,带正电的甲球固定在足够大的光滑绝缘水平面上的 A 点,其带电量为 Q; 质量为 m、带正电的乙球在水平面上的 B 点由静止释放,其带电量为 q;A、B 两点间的距
2 2

离为 l0.释放后的乙球除受到甲球的静电力作用外,还受到一个大小为 F=

(k 为静电

力常数) 、方向指向甲球的恒力(非电场力)作用,两球均可视为点电荷.求: (1)乙球在释放瞬间的加速度大小; (2)乙球的速度最大时两球间的距离; (3)若乙球运动的最大速度为 vm,求乙球从开始运动到速度为 vm 的过程中电势能的变化 量.

考点:动能定理的应用;牛顿第二定律;库仑定律. 专题:动能定理的应用专题. 分析: (1)乙球在释放瞬间竖直方向受力平衡,水平方向受到甲的静电斥力和 F,根据 牛顿第二定律求出其加速度大小. (2)乙向左先做加速运动后做减速运动,当所受的甲的静电斥力和 F 大小相等时,乙球的 速度最大,可求出两球间的距离. (3)根据动能定理求出静电力对乙球做功,即可得到其电势能的变化量. 解答: 解: (1)根据牛顿第二定律得 ma= ﹣F,又 F= 可解得:a=

(2)当乙球所受的甲的静电斥力和 F 大小相等时,乙球的速度最大, F= = 可解得 x=2l0
2

(3)根据动能定理得
2

mvm ﹣0=W 电﹣WF,
2 2

得 W 电= mvm +WF= mvm +Fl0= mvm +

静电力做正功,电势能减少了 mvm + 答: (1)乙球在释放瞬间的加速度大小是

2





(2)乙球的速度最大时两球间的距离为 2l0; (3)乙球从开始运动到速度为 vm 的过程中电势能减少了 mvm +
2



点评:本题是牛顿第二定律、动能定理的综合,根据乙球的受力情况,分析其运动情况是解 题的基础.

16.“嫦娥一号”探月卫星的成功发射,实现了中华民族千年奔月的梦想.假若我国的航天员 登上某一星球并在该星球表面上做了如下图所示力学实验:让质量为 m=1.0kg 的小滑块以 v0=1m/s 的初速度从倾角为 53°的斜面 AB 的顶点 A 滑下,到达 B 点后恰好能沿倾角为 37° 的斜面到达 C 点.不计滑过 B 点时的机械能损失,滑块与斜面间的动摩擦因数均为 μ=0.5, 测得 A、C 两点离 B 点所在水平面的高度分别为 h1=1.2m,h2=0.5m.已知 sin37°=0.6, cos37°=0.8,不计该星球的自转以及其他星球对它的作用. (1)求该星球表面的重力加速度 G; 6 (2)若测得该星球的半径为 R=6×10 m,宇航员要在该星球上发射一颗探测器绕其做匀速 圆周运动,则探测器运行的最大速度为多大? 6 2 (3)取地球半径 R0=6.4×10 m,地球表面的重力加速度 g0=10m/s ,求该星球的平均密度与 地球的平均密度之比 .

考点:动能定理的应用;牛顿第二定律;万有引力定律及其应用. 专题:动能定理的应用专题. 分析: (1)小滑块从 A 到 C 的过程中,对滑块进行受力分析和做功分析,根据动能定理 列方程求得重力加速度; (2)根据万有引力提供向心力、重力等于万有引力列式,求解探测器的最大速度. (3)根据密度公式和黄金代换式 GM=gR ,求解星球的平均密度与地球的平均密度之比. 解答: 解: (1)小滑块从 A 到 C 的过程中,由动能定理得: =0﹣
2 2



代入数值解得:g=6m/s (2)设探测器质量为 m′,探测器绕该星球表面做匀速圆周运动时运行速度最大,由牛顿第 二定律和万有引力定律得: ,





解得 v= 代入数值解得:v=6000m/s=6km/s (3)由星球密度 和 GM=gR 得该星球的平均密度与地球的平均密度之比为:
2

, 代入数值解得: .
2

答: (1)该星球表面的重力加速度为 6m/s ; (2)探测器运行的最大速度为 6km/s. (3)该星球的平均密度与地球的平均密度之比为 0.64. 点评:万有引力应用主要从万有引力提供圆周运动的向心力和星球表面重力和万有引力相 等两方面入手分析. 17.如图所示,用两根金属丝弯成一光滑半圆形轨道,竖直固定在地面上,其圆心为 O、半 径为 0.3m.轨道正上方离地 0.4m 处固定一水平长直光滑杆,杆与轨道在同一竖直平面内, 杆上 P 点处固定一定滑轮,P 点位于 O 点正上方.A、B 是质量均为 2kg 的小环,A 套在杆 上,B 套在轨道上,一条不可伸长的细绳绕过定滑轮连接两环.两环均可看作质点,且不计 滑轮大小与质量.现在 A 环上施加一个大小为 55N 的水平向右恒力 F,使 B 环从地面由静 止沿轨道上升. (g 取 10m/s ) ,求: (1)在 B 环上升到最高点 D 的过程中恒力 F 做功为多少? (2)当被拉到最高点 D 时,B 环的速度大小为多少? (3)当 B、P 间细绳恰与圆形轨道相切时,B 环的速度大小为多少? (4)若恒力 F 作用足够长的时间,请描述 B 环经过 D 点之后的运动情况.
2

考点:动能定理的应用;牛顿第二定律. 专题:动能定理的应用专题. 分析: (1)由几何关系可求得拉力作用的位移,由功的公式可求得拉力的功; (2)由动能定理可求得 B 环的速度; (3)找出 B、P 间细绳恰与圆形轨道相切时位置,由动能定理求解 (4) B 环经过 D 点之后将会沿半圆形轨道运动至右侧最低点, 然后沿轨道返回左侧最低点, 之后将重复运动. 解答: 解: (1)A 环运动的位移为: s=(0.5﹣0.1 )m=0.4m 恒力 F 做功:由 WF=Fs,可解得:WF=22J (2)B 环被拉到最高点 D 时 A 环的速度为零 由 mvA + mvB ﹣0=WF﹣WG 可解得 vB=4m/s (3)当 B、P 间细绳恰与圆形轨道相切时位置如右图所示,其中 sinα=0.75
2 2

由 mvA + mvB ﹣0=WF﹣WG 其中 vA=vB WF=55×(0.5﹣ )J=12.95J

2

2

WG=(2×10×0.3×sinα)J=4.5J 可解得 vB=2.06m/s (4) B 环经过 D 点之后将会沿半圆形轨道运动至右侧最低点, 然后沿轨道返回左侧最低点, 之后将重复运动. 答: (1)在 B 环上升到最高点 D 的过程中恒力 F 做功为 22J; (2)当被拉到最高点 D 时,B 环的速度大小为 4m/s; (3)当 B、P 间细绳恰与圆形轨道相切时,B 环的速度大小为 2.06m/s; (4) B 环经过 D 点之后将会沿半圆形轨道运动至右侧最低点, 然后沿轨道返回左侧最低点, 之后将重复运动. 点评:本题关键是抓住恒力做功,根据力做功的公式,化曲为直进行计算分析,对于物体的 运动速度可以由动能定理求解.


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