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广东省揭阳一中2014-2015学年高一下学期第二次段考物理试卷


广东省揭阳一中 2014-2015 学年高一下学期第二次段考物理试卷
一、单项选择题(6×4=24 分) 1. (4 分)如图所示,演员正在进行杂技表演.由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对 鸡蛋所做的功最接近于()

A.0.3J

B.3J

C.30J

D.300

J

2. (4 分) 如图所示, 细绳的一端固定于 O 点, 另一端系一个小球, 小球从某一高度摆下. 当 小球经过最低点时,下列说法正确的是()

A.细绳对小球拉力的方向竖直向上 B. 细绳对小球拉力的大小可能为零 C. 小球经过最低点的速度越大,细绳对小球的拉力越小 D.细绳对小球的拉力大小与小球经过最低点的速度大小无关 3. (4 分)如图所示,竖直平面内由两个半斤分别为 r1 和 r2 的圆形过山车轨道 N、P.若过 山车在两个轨道的最高点对轨道的压力都恰好为零, 则过山车在 N、 P 最高点的速度比 () 为

A.

B.

C.

D.

4. (4 分)假设地球的自转加快,则仍静止在赤道附近的物体变大的物理量是() A.地球对物体的万有引力 B. 物体随地球自转的向心力 C. 地面的支持力 D.物体的重力

5. (4 分)如图所示,一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度 ω 转动, 盘面上离转轴距离 2.5m 处有一小物体与圆盘始终保持相对静止,物体与盘面间的动摩擦因 数为 , (设最大静摩擦力等于滑动摩擦力) ,盘面与水平面的夹角为 30°,g 取 10m/s ,则
2

ω 的最大值是()

A.

rad/s

B.

rad/s

C.1.0rad/s

D.0.5rad/s

6. (4 分)从空中同一位置,将三个相同的小球以相同的速率分别平抛、竖直上抛、竖直下 抛,不计空气阻力,从抛出到落至水平地面的过程中() A.三球在空中运行的时间相同 B. 三球落地时重力的瞬时功率相同 C. 三球落地时的速度相同 D.三球落地时的动能相同

二、双项选择题(6×4=24 分) 7. (4 分) 如图所示, 一根轻弹簧下端固定, 竖立在水平面上, 其正上方 A 位置有一小球. 小 球从静止开始下落,在 B 位置接触弹簧的上端,在 C 位置小球所受弹力大小等于重力,在 D 位置小球速度减小到零,在小球下降阶段中,下列说法正确的是()

A.在 C 位置小球动能最大 B. 从 A→C 位置小球重力势能的减少量等于小球动能的增加量 C. 从 A→D 位置小球动能先增大后减小 D.从 B→D 位置小球动能的减少量等于弹簧弹势能的增加量 8. (4 分)如图所示,水平传送带长为 s,以速度 v 始终保持匀速运动,把质量为 m 的货物 放到 A 点,货物与皮带间的动摩擦因数为 μ,当货物从 A 点运动到 B 点的过程中,摩擦力 对货物做的功不可能()

A.等于 mv

2

B.大于 mv

2

C.大于 μmgs

D.小于 μmgs

9. (4 分)人造地球卫星在运行中,由于受到稀薄大气的阻力作用,其运动轨道半径会逐渐 减小,在此进程中,以下说法中正确的是() A.卫星的速率将增大 B. 卫星的周期将增大 C. 卫星的向心加速度将增大 D.卫星的向心力将减小 10. (4 分)已知地球质量为 M,半径为 R,自转周期为 T,地球同步卫星质量为 m,引力 常量为 G.有关同步卫星,下列表述正确的是() A.该卫星的发射速度大于 11.2km/s B. 卫星的运行速度小于第一宇宙速度 C. 卫星运行时受到的向心力大小为 G D.卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度 11. (4 分) 以恒定的功率 P 行驶的汽车以初速度 v0 冲上倾角一定的斜坡, 设受到的阻力 (不 包括汽车所受重力的沿斜面向下的分力)恒定不变,则汽车上坡过程中的 v﹣t 图象可能是 图中的哪一个()

A.

B.

C.

D.

12. (4 分)光滑地面上放一长木板,质量为 M,木板上表面粗糙且左端放一木块 m,如图 所示,现用水平向右的恒力 F 拉木块,使它在木板上滑动且相对地面位移为 s(木块没有滑 下长木板) .在此过程中()

A.若只增大 m,则拉力 F 做功不变 B. 若只增大 m,则长木板末动能增大 C. 若只增大 M,则小木块末动能增大 D.若只增大 F,则长木板末动能不变

三、实验题(共 18 分) 13. (6 分)某同学用如图所示的装置探究功与物体速度变化的关系. ①实验中为了平衡小车所受的摩擦力,可将木板的(填“左”或“右”)端垫起适当的高度. ②实验中通过改变橡皮筋的(填“长度”或“条数”)改变功的值. 2 ③操作正确的情况下,以功 W 为纵坐标,以(填“v”“v ”或“ ”)为横坐标做出的图线最 接近一条倾斜的直线.

14. (12 分)某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上,将细绳一端拴在小车上,另一端 绕过定滑轮,挂上适当的钩码,使小车在钩码的牵引下运动,以此定量探究绳拉力做功与小 车动能变化的关系,此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块 等,组装的实验装置如图所示. (1)若要完成该实验,必需的实验器材还有哪些. (2)实验开始时,他先调节木板上定滑轮的高度,使牵引小车的细绳与木板平行,他这样 做的目的是下列的哪个(填字母代号) A.避免小车在运动过程中发生抖动 B.可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰 C.可以保证小车最终能够实现匀速直线运动 D.可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力 (3)平衡摩擦力后,当他用多个钩码牵引小车时,发现小车运动过快,致使打出的纸带上 点数较少,难以选到合适的点计算小车速度,在保证所挂钩码数目不变的条件下,请你利用 本实验的器材提出一个解决办法: . (4)他将钩码重力做的功当做细绳拉力做的功,经多次实验发现拉力做功总是要比小车动 能增量大一些,这一情况可能是下列哪些原因造成的(填字母代号) . A.在接通电源的同时释放了小车 B.小车释放时离打点计时器太近 C.阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉 D.钩码做匀加速运动,钩码重力大于细绳拉力.

四、计算题(共 34 分,要求写出必要的文字说明和重要的演算步骤) 15. (10 分)如图所示,一个人用一根长 1m,只能承受 46N 拉力的绳子,拴着一个质量为 1kg 的小球,在竖直平面内做圆周运动.已知圆心 O 离地面 h=6m,转动中小球在最低点时 绳子断了. 求: (1)绳子断时小球运动的角速度多大? (2)绳断后,小球落地点与抛出点间的水平距离.

16. (12 分)质量 m=1kg 的物体,在水平拉力 F(拉力大小恒定,方向与物体初速度方向相 同)的作用下,沿粗糙水平面运动,经过位移 4m 时,拉力 F 停止作用,运动到位移是 8m 时物体停止,运动过程中 Ek﹣x 的图线如图所示.g 取 10m/s 求: (1)物体的初速度多大? (2)物体和平面间的动摩擦因数为多大? (3)拉力 F 的大小?
2

17. (12 分)如图所示,质量为 M=2kg 的长木板,长为 L=2m,上表面光滑,在其右端放一 质量 m=2kg 的小滑块(可视为质点) ,木板与水平地面间的动摩擦因数 μ=0.25,当水平恒力 F=12N 作用于木板上后,木板由静止开始运动,共作用 4s 时间后撤去外力 F,求: (1)小滑块离开木板时木板的速度多大; (2)力 F 对木板所做的功; (3)木板最终静止时,滑块距木板左端的距离.

广东省揭阳一中 2014-2015 学年高一下学期第二次段考 物理试卷
参考答案与试题解析

一、单项选择题(6×4=24 分)

1. (4 分)如图所示,演员正在进行杂技表演.由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对 鸡蛋所做的功最接近于()

A.0.3J

B.3J

C.30J

D.300J

考点: 功的计算. 专题: 功的计算专题. 分析: 估计一个鸡蛋的重力的大小, 在根据鸡蛋的运动情况, 可以估计上升的高度的大小, 根据动能定理可以求得人对鸡蛋做的功. 解答: 解:大约 10 个鸡蛋 1 斤,一个鸡蛋的质量约为 ,鸡蛋大约能抛

h=0.5m,则做的功大约为 W=mgh=0.05×10×0.5=0.25J,所以 A 正确. 故选 A. 点评: 本题考查估算物体的质量及抛出的高度的大小, 从而计算做的功的大小. 这道题目 从生活中来,与生活相联系,可以提高学生的学习兴趣. 2. (4 分) 如图所示, 细绳的一端固定于 O 点, 另一端系一个小球, 小球从某一高度摆下. 当 小球经过最低点时,下列说法正确的是()

A.细绳对小球拉力的方向竖直向上 B. 细绳对小球拉力的大小可能为零 C. 小球经过最低点的速度越大,细绳对小球的拉力越小 D.细绳对小球的拉力大小与小球经过最低点的速度大小无关 考点: 向心力. 专题: 匀速圆周运动专题. 分析: 小球在最低点时, 由重力和绳子的拉力的合力提供向心力, 根据向心力公式列式即 可求解. 解答: 解:A、小球在最低点时,由重力和绳子的拉力的合力提供向心力,方向指向圆心, 所以细绳对小球拉力的方向竖直向上,故 A 正确; B、在最低点,根据向心力公式得: F﹣mg=m F=mg+m , >0,速度越大,拉力越大,故 BCD 错误.

故选:A 点评: 本题的关键是知道小球在最低点时, 由重力和绳子的拉力的合力提供向心力, 知道 向心力方向指向圆心,难度不大,属于基础题. 3. (4 分)如图所示,竖直平面内由两个半斤分别为 r1 和 r2 的圆形过山车轨道 N、P.若过 山车在两个轨道的最高点对轨道的压力都恰好为零, 则过山车在 N、 P 最高点的速度比 () 为

A.

B.

C.

D.

考点: 向心力. 专题: 匀速圆周运动专题. 分析: 小车到两圆轨道最高点均仅受重力, 运用向心力公式可求出其在最高点的速度, 即 可得到速度之比. 解答: 解:在最高点过山车对轨道的压力为零是,由重力提供向心力,有 mg=m v= 代入题中数据可得过山车在 N、 P 最高点的速度分别为: v1= , v2= . 故 . ,得

故选 B. 点评: 本题中小车在轨道最高点对轨道压力为零是解题的切入点, 知道由重力提供向心力 是关键. 4. (4 分)假设地球的自转加快,则仍静止在赤道附近的物体变大的物理量是() A.地球对物体的万有引力 B. 物体随地球自转的向心力 C. 地面的支持力 D.物体的重力 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: 相对于地面静止的物体随地球自转而做圆周运动, 物体做圆周运动的角速度与地球 自转的角速度相等,应用万有引力定律与牛顿第二定律分析答题. 解答: 解:设地球质量为 M,物体质量为 m,地球半径为 R;地球自转加快,地球自转 角速度 ω 增大; A、物体受到的万有引力 F=G 不随地球自转角速度变化而变化,故 A 错误;

B、自转向心力 F 向=mω R,随角速度增大,向心力增大,故 B 正确; C、地面的支持力 FN=F﹣F 向变小,故 C 错误; D、物体受到的重力 G=F﹣F 向变小,故 D 错误; 故选:B. 点评: 位于地球赤道上的物体受到的万有引力等于物体受到的重力与物体随地球自转而 做圆周运动的向心力. 5. (4 分)如图所示,一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度 ω 转动, 盘面上离转轴距离 2.5m 处有一小物体与圆盘始终保持相对静止,物体与盘面间的动摩擦因 数为 , (设最大静摩擦力等于滑动摩擦力) ,盘面与水平面的夹角为 30°,g 取 10m/s ,则
2

2

ω 的最大值是()

A.

rad/s

B.

rad/s

C.1.0rad/s

D.0.5rad/s

考点: 向心力;线速度、角速度和周期、转速. 专题: 匀速圆周运动专题. 分析: 当物体转到圆盘的最低点, 由重力沿斜面向下的分力和最大静摩擦力的合力提供向 心力时,角速度最大,由牛顿第二定律求出最大角速度. 解答: 解:当物体转到圆盘的最低点,所受的静摩擦力沿斜面向上达到最大时,角速度最 大,由牛顿第二定律得: 2 μmgcos30°﹣mgsin30°=mω r 则 ω= = rad/s=1rad/s

故选:C 点评: 本题关键要分析向心力的来源, 明确角速度在什么位置最大, 由牛顿第二定律进行 解题. 6. (4 分)从空中同一位置,将三个相同的小球以相同的速率分别平抛、竖直上抛、竖直下 抛,不计空气阻力,从抛出到落至水平地面的过程中() A.三球在空中运行的时间相同 B. 三球落地时重力的瞬时功率相同 C. 三球落地时的速度相同 D.三球落地时的动能相同 考点: 动能定理的应用. 专题: 动能定理的应用专题.

分析: 根据动能定理比较三球落地的动能大小. 根据运动学公式判断运动的时间长短, 通 过功率的公式判断重力的瞬时功率大小. 解答: 解:A、竖直上抛运动,先上升后下降,平抛运动在竖直方向上做自由落体运动, 竖直下抛运动在竖直方向上有向下的初速度, 知竖直下抛运动的时间最短, 竖直上抛运动的 时间最长.故 A 错误. B、根据动能定理知,mgh= ,知三球落地时的动能相同,由于速度方向不同,则速度

不同,速度大小相同.因为重力做功的瞬时功率 P=mgvcosθ 知,竖直上抛和竖直下抛重力 做功的瞬时功率相等,与平抛运动重力的瞬时功率不同.故 B、C 错误,D 正确. 故选 D. 点评: 本题关键在于沿不同方向抛出的小球都只有重力做功, 机械能守恒; 同时速度是矢 量,大小相等、方向相同速度才是相同,要有矢量意识. 二、双项选择题(6×4=24 分) 7. (4 分) 如图所示, 一根轻弹簧下端固定, 竖立在水平面上, 其正上方 A 位置有一小球. 小 球从静止开始下落,在 B 位置接触弹簧的上端,在 C 位置小球所受弹力大小等于重力,在 D 位置小球速度减小到零,在小球下降阶段中,下列说法正确的是()

A.在 C 位置小球动能最大 B. 从 A→C 位置小球重力势能的减少量等于小球动能的增加量 C. 从 A→D 位置小球动能先增大后减小 D.从 B→D 位置小球动能的减少量等于弹簧弹势能的增加量 考点: 动能和势能的相互转化;功能关系. 分析: 在小球下降过程中,小球在 AB 段做自由落体运动,只有重力做功,则重力势能转 化为动能.在 BD 段先做加速运动后减速运动.过程中重力做正功,弹力做负功.所以减少 的重力势能转化为动能与弹性势能,当越过 C 点后,重力势能与动能减少完全转化为弹性 势能. 解答: 解:A、小球达到 B 点后,由于重力仍大于弹力,所以继续加速,直到 C 点,速 度达到最大,动能最大.故 A 正确; B、从 A→C 位置小球重力势能的减少量等于小球动能与弹簧的弹性势能增加量,故小球重 力势能的减少量大于小球动能的增加量;故 B 错误; C、从 A→D 位置过程中,小球达到 B 点后,由于重力仍大于弹力,所以继续加速,直到 C 点,速度达到最大.所以小球动能先增大后减小.故 C 正确; D、从 B→D 位置小球先增加,到达 C 点后动能减小,过程中动能的减少量小于弹簧弹性势 能.故 D 错误; 故选:AC. 点评: 重力势能的变化是由重力做功决定的, 而动能变化是由合力做功决定的, 弹性势能 变化是由弹簧的弹力做功决定的.

8. (4 分)如图所示,水平传送带长为 s,以速度 v 始终保持匀速运动,把质量为 m 的货物 放到 A 点,货物与皮带间的动摩擦因数为 μ,当货物从 A 点运动到 B 点的过程中,摩擦力 对货物做的功不可能()

A.等于 mv

2

B.大于 mv

2

C.大于 μmgs

D.小于 μmgs

考点: 动能定理的应用;功的计算. 专题: 功的计算专题. 分析: 物块在传送带可能一直做匀变速直线运动, 也有可能先做匀变速直线运动, 然后做 匀速直线运动,根据动能定理判断摩擦力对货物做功的可能值. 解答: 解: 若物块一直做匀变速直线运动, 根据动能定理有 Wf=△ EK, Wf=μmgx. 知△ EK 可能等于 ,可能小 于.不可能大于 .

若物块先做匀变速直线运动,然后做匀速直线运动,根据动能定理有 Wf=△ EK,Wf< μmgx.知△ EK 可能等于 μmgx,可能小于 μmgx.不可能大于 μmgx.故不可能的是 C,ABD 都有可能. 本题选不可能的,故选:C. 点评: 解决本题的关键知道根据动能定理,摩擦力做功不可能大于 力做功公式,摩擦力功不可能大于 μmgx. 9. (4 分)人造地球卫星在运行中,由于受到稀薄大气的阻力作用,其运动轨道半径会逐渐 减小,在此进程中,以下说法中正确的是() A.卫星的速率将增大 B. 卫星的周期将增大 C. 卫星的向心加速度将增大 D.卫星的向心力将减小 考点: 人造卫星的加速度、周期和轨道的关系. 专题: 人造卫星问题. 分析: 根据万有引力提供向心力,写出线速度、加速度、周期表达式,确定答案. 解答: 解:由万有引力提供向心力得:Fn= .知道根据摩擦

解得:v=

,T=

,a=



A、当卫星的轨道半径变小时,线速度变大,故 A 正确; B、当卫星的轨道半径变小时,周期变大,故 B 错误; C、当卫星的轨道半径变小时,向心加速度变大,故 C 正确;

D、当卫星的轨道半径变小时,万有引力变大,故 D 错误; 故选:AC 点评: 本题关键根据人造卫星的万有引力等于向心力, 以及地球表面重力等于万有引力列 两个方程求解. 10. (4 分)已知地球质量为 M,半径为 R,自转周期为 T,地球同步卫星质量为 m,引力 常量为 G.有关同步卫星,下列表述正确的是() A.该卫星的发射速度大于 11.2km/s B. 卫星的运行速度小于第一宇宙速度 C. 卫星运行时受到的向心力大小为 G D.卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度 考点: 人造卫星的加速度、周期和轨道的关系. 专题: 人造卫星问题. 分析: 同步卫星的周期等于地球的自转周期相同, 根据万有引力提供向心力求出卫星的轨 道半径,从而得出卫星距离地面的高度.根据万有引力提供向心力得出线速度、加速度与轨 道半径的关系, 从而比较出运行速度与第一宇宙速度的关系, 以及卫星的向心加速度与地球 表面重力加速度的大小关系 解答: 解:A、第一宇宙速度是卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度,第二宇宙速度是 脱离地球束缚的速度,所以卫星的发射速度处于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间,故 A 错误; B、第一宇宙速度是最大的环绕速度,贴近地面的卫星速度近似等于第一宇宙速度,同步卫 星的运行速度小于第一宇宙速度,故 B 正确; C、卫星运行时受到的向心力大小为 F= D、根据万有引力提供向心力,列出等式: G =ma,在地球表面 ,r>R,所以 a<g,故 D 正确; ,r>R,故 C 错误;

故选:BD 点评: 解决本题的关键掌握 万有引力定律的两个重要理论:1、万有引力等于重力,2、 万有引力提供向心力,并能灵活运用.知道同步卫星的周期与地球自转的周期相同 11. (4 分) 以恒定的功率 P 行驶的汽车以初速度 v0 冲上倾角一定的斜坡, 设受到的阻力 (不 包括汽车所受重力的沿斜面向下的分力)恒定不变,则汽车上坡过程中的 v﹣t 图象可能是 图中的哪一个()

A.

B.

C.

D.

考点: 功的概念;匀变速直线运动的图像. 专题: 功率的计算专题.

分析: 以恒定的功率 P 行驶的汽车以初速度 v0 冲上倾角一定的斜坡,阻力恒定不变,当 速度增加时牵引力减小,加速度变小,当速度减小时,则牵引力增大,加速度变大. 解答: 解:以恒定的功率 P 行驶的汽车,由功率 P=FV 得,由于阻力恒定不变, A、当牵引力等于阻力时,速度不变,即匀速向上运动.故 A 选项正确; B、当速度减小时,则牵引力增大,加速度变大.而图象中速度与时间图象的斜率大小表示 加速度大小,即加速度不断增大.而不是加速度不变,故 B 错误; C、当速度增加时牵引力减小,加速度变小,而 C 选项中速度与时间图象的斜率大小表示加 速度大小,即加速度不断减小.故 C 正确; D、汽车冲上斜坡时,若牵引力小于阻力时,汽车做减速运动,由 P=Fv 得知,随着速度减 小,汽车的牵引力增大,合力减小,则加速度减小,汽车做加速度减小的变减速运动,速度 图象的斜率减小,故 D 正确; 故选:ACD. 点评: 当恒定的功率启动时,加速度渐渐变小,速度慢慢变大,直至达到匀速,加速度为 零.当以恒定的牵引力启动时,加速度不变,但功率在不断变大,直至达到额定功率,匀加 速运动结束,接着以恒定的功率运动,重复刚才的过程. 12. (4 分)光滑地面上放一长木板,质量为 M,木板上表面粗糙且左端放一木块 m,如图 所示,现用水平向右的恒力 F 拉木块,使它在木板上滑动且相对地面位移为 s(木块没有滑 下长木板) .在此过程中()

A.若只增大 m,则拉力 F 做功不变 B. 若只增大 m,则长木板末动能增大 C. 若只增大 M,则小木块末动能增大 D.若只增大 F,则长木板末动能不变 考点: 功能关系;功的计算. 分析: 分别对两物体进行受力分析, 明确物体的运动过程, 再由牛顿第二定律分析两物体 的位移变化,从而求出功与能的变化. 解答: 解:A、只增大 m,由功的公式可知,拉力的功 W=Fs,F 不变,s 不变;故拉力的 功不变;故 A 正确; B、对 m 对牛顿第二定律可知 a= = ﹣μg;若只增大 m,则 m 的加速度减小,运动

时间增长,m 对 M 的摩擦力 f=μmg 增大,则由牛顿第二定律可知,M 的加速度增大,故长 木板的末速度增大,动能增大;故 B 正确; C、若只增大 M,对 m 对牛顿第二定律可知 a= = ﹣μg,m 的加速度不变,运动时

间不变;但 M 的加速度减小,故末速度减小,末动能也就减小了,故 C 错误; D、若只增大 F,根据动能定理, (F﹣f)S=△ Ek;末动能增加了;故 D 错误. 故选:AB. 点评: 这是一道连接体类型的问题, 要注意分别对两物体受力分析, 同时注意到木块对地 位移不变的条件并不等于长木板对地位移不变,必须进行判断. 三、实验题(共 18 分)

13. (6 分)某同学用如图所示的装置探究功与物体速度变化的关系. ①实验中为了平衡小车所受的摩擦力,可将木板的左(填“左”或“右”)端垫起适当的高度. ②实验中通过改变橡皮筋的条数(填“长度”或“条数”)改变功的值. 2 2 ③操作正确的情况下,以功 W 为纵坐标,以 v (填“v”“v ”或“ ”)为横坐标做出的图线 最接近一条倾斜的直线.

考点: 探究功与速度变化的关系. 专题: 实验题. 分析: (1)小车在橡皮筋拉力作用下向右运动,在平衡摩擦力时需要将左端垫高. (2)橡皮筋规格相同,通过改变橡皮筋的条数来改变做功数值,避免了在求功时的具体计 算. (3)根据功能关系可知,作出 W 与 v 的关系图象,若图象为过原点的一条直线,则说明 2 功与 v 成正比. 解答: 解: (1)由图可知,小车在橡皮筋拉力作用下向右运动,为使橡皮筋做功为合外力 做功,需要进行平衡摩擦力操作,即需要适当垫高木板的左端. (2)实验时,每次保持橡皮筋的形变量一定,当有 n 根相同橡皮筋并系在小车上时,n 根 相同橡皮筋对小车做的功就等于系一根橡皮筋时对小车做的功的 n 倍, 这个设计很巧妙地解 决了直接去测量力和计算功的困难, 故实验中不需要测出一条橡皮筋对小车做功 W 的数值, 因此只要改变橡皮筋的条数,即可改变做功的数值. (3)根据功能关系可知,作出 W 与 v 的关系图象,若图象为过原点的一条直线,则说明 2 功与 v 成正比. 2 故答案为: (1)左, (2)条数, (3)v . 点评: 明确了该实验的实验原理以及实验目的, 即可了解具体操作的含义, 以及如何进行 数据处理. 14. (12 分)某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上,将细绳一端拴在小车上,另一端 绕过定滑轮,挂上适当的钩码,使小车在钩码的牵引下运动,以此定量探究绳拉力做功与小 车动能变化的关系,此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块 等,组装的实验装置如图所示. (1)若要完成该实验,必需的实验器材还有哪些刻度尺、天平(包括砝码) . (2)实验开始时,他先调节木板上定滑轮的高度,使牵引小车的细绳与木板平行,他这样 做的目的是下列的哪个 D(填字母代号) A.避免小车在运动过程中发生抖动 B.可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰 C.可以保证小车最终能够实现匀速直线运动 D.可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力 (3)平衡摩擦力后,当他用多个钩码牵引小车时,发现小车运动过快,致使打出的纸带上 点数较少,难以选到合适的点计算小车速度,在保证所挂钩码数目不变的条件下,请你利用 本实验的器材提出一个解决办法:可在小车上加适量的砝码.
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(4)他将钩码重力做的功当做细绳拉力做的功,经多次实验发现拉力做功总是要比小车动 能增量大一些,这一情况可能是下列哪些原因造成的 CD(填字母代号) . A.在接通电源的同时释放了小车 B.小车释放时离打点计时器太近 C.阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉 D.钩码做匀加速运动,钩码重力大于细绳拉力.

考点: 探究功与速度变化的关系. 专题: 实验题. 分析: (1、 2) 根据该实验的实验原理、 要求和减少误差的角度分析, 平衡摩擦力作用后, 进行实验过程中需要用刻度尺测量纸带上点的距离, 用天平测出小车的质量, 需要改变砝码 的质量来代替小车的拉力. (2) 、 (3)根据 W=mgs 求出砂桶及砂的总重力做功,根据匀变 速直线运动的平均速度等于中点时刻的瞬时速度求 A、B 的速度,即可得到动能的变化量, 从而写出探究结果表达式,根据此表达式分析所需要的测量仪器. 解答: 解: (1) 、根据本实验的实验原理是合外力所做的功等于动能的变化量,通过研究 纸带来研究小车的速度,利用天平测量小车的质量,利用砝码的重力代替小车的合外力,所 以需要刻度尺来测量纸带上点的距离和用天平测得小车的质量,即还需要刻度尺,天平(带 砝码) . 故答案为:刻度尺;天平(带砝码) (2) 、实验过程中,为减少误差,提高实验的精确度,他先调节木板上定滑轮的高度,使牵 引小车的细绳与木板平行,目的是消除摩擦带来的误差,即平衡摩擦力后,使细绳的拉力等 于小车的合力,故 ABC 错误,D 正确. 故选:D. (3)平衡摩擦力后,当他用多个钩码牵引小车时,发现小车运动过快,致使打出的纸带上 点数较少,即小车的加速度大,所以应减少小车的加速度,当小车的合力一定的情况下,据 牛顿第二定律可知,适当增大小车的质量,即在小车上加适量的砝码. 故答案为:在小车上加适量的砝码 (4)他将钩码重力做的功当做细绳拉力做的功,经多次实验发现拉力做功总是要比小车动 能增量大一些,从功能关系看出:该实验一定有转化为内能的,即试验 中有存在摩擦力没 有被平衡掉;还有该实验要求,只有当小车的质量远大于砝码的质量时,小车的拉力才近似 等于砝码的重力,故 AB 错误,CD 正确. 故选:CD. 点评: 明确实验原理往往是解决实验问题的关键, 该实验的一些操作和要求与探究力、 加 速度、质量之间关系的实验类似可以类比学习. 四、计算题(共 34 分,要求写出必要的文字说明和重要的演算步骤)

15. (10 分)如图所示,一个人用一根长 1m,只能承受 46N 拉力的绳子,拴着一个质量为 1kg 的小球,在竖直平面内做圆周运动.已知圆心 O 离地面 h=6m,转动中小球在最低点时 绳子断了. 求: (1)绳子断时小球运动的角速度多大? (2)绳断后,小球落地点与抛出点间的水平距离.

考点: 平抛运动;线速度、角速度和周期、转速. 专题: 平抛运动专题. 分析: (1)绳子断时,绳子的拉力恰好是 46N,对小球受力分析,根据牛顿第二定律和 向心力的公式可以求得角速度的大小; (2)绳断后,小球做平抛运动,根据平抛运动的规律可以求得落地点与抛出点间的水平距 离. 解答: 解: (1)对小球受力分析,根据牛顿第二定律和向心力的公式可得, F﹣mg=mrω , 所以 ω= rad/s.
2

(2)由 V=rω 可得,绳断是小球的线速度大小为 V=6m/s, 绳断后,小球做平抛运动, 水平方向上:x=V0t 竖直方向上:h= 代入数值解得 x=6m 小球落地点与抛出点间的水平距离是 6m. 答: (1)绳子断时小球运动的角速度为 6rad/s. (2)绳断后,小球落地点与抛出点间的水平距离为 6m. 点评: 小球在最低点时绳子恰好断了, 说明此时绳的拉力恰好为 46N, 抓住这个临界条件, 再利用圆周运动和平抛运动的规律求解即可. 16. (12 分)质量 m=1kg 的物体,在水平拉力 F(拉力大小恒定,方向与物体初速度方向相 同)的作用下,沿粗糙水平面运动,经过位移 4m 时,拉力 F 停止作用,运动到位移是 8m 2 时物体停止,运动过程中 Ek﹣x 的图线如图所示.g 取 10m/s 求: (1)物体的初速度多大? (2)物体和平面间的动摩擦因数为多大? (3)拉力 F 的大小?

考点: 动能定理的应用;功的计算. 专题: 动能定理的应用专题. 分析: 物体在水平拉力作用下沿粗糙水平面做匀加速运动, 由动能定理可知动能变化与发 生位移成正比.图象的纵截距是初动能,图象的斜率大小为合力大小,则由动能定理列出两 组方程,从而求出摩擦力与拉力. 解答: 解: (1)从图线可知初动能为 2 J, Ek0= mv =2 J, v=2 m/s. (2)在位移 4 m 处物体的动能为 10 J,在位移 8 m 处物体的动能为零,这段过程中物体克 服摩擦力做功. 设摩擦力为 Ff,则:﹣μmgX2=0﹣Ekm; 则有:﹣Ffx2=0﹣10 J=﹣10 J 解得:Ff=N=2.5 N 因 Ff=μmg 故 μ=0.25. (3)物体从开始到移动 4 m 这段过程中,受拉力 F 和摩擦力 Ff 的作用,合力为 F﹣Ff, 根据动能定理有 (F﹣Ff)?x1=△ Ek 故得 F=4.5 N. 答: (1)物体的初速度为 2m/s. (2)物体和平面间的动摩擦因数为 0.25. (3)拉力 F 的大小为 4.5N. 点评: 让学生掌握通过图象来解物理问题, 题中图象的纵截距表示初动能, 而图象斜率大 小为合力大小. 17. (12 分)如图所示,质量为 M=2kg 的长木板,长为 L=2m,上表面光滑,在其右端放一 质量 m=2kg 的小滑块(可视为质点) ,木板与水平地面间的动摩擦因数 μ=0.25,当水平恒力 F=12N 作用于木板上后,木板由静止开始运动,共作用 4s 时间后撤去外力 F,求: (1)小滑块离开木板时木板的速度多大; (2)力 F 对木板所做的功; (3)木板最终静止时,滑块距木板左端的距离.
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考点: 功的计算;匀变速直线运动的位移与时间的关系;牛顿第二定律.

专题: 功的计算专题. 分析: (1)当 m 在 M 上时,通过受力分析由牛顿第二定律求出 M 的加速度,判断出 4s 时 m 是否还在 M 上,会发现 4s 时 m 已经脱离 M,所以判断出 m 离开 M 的时间和此时 M 具有的速度和通过的位移, (2)当 m 离开 M 只有求出 M 具有的加速度,求出在力 F 的作用力下通过的位移,即可求 出力 F 做的功. (3)撤去拉力后,由牛顿第二定律可求得加速度,再由运动学公式求解速度和位移,即可 求得最终滑块在木板上的位置. 解答: 解: (1)根据牛顿第二定律,M 的加速度为: = 假设 4s 内 m 不脱离 M,则 M 的位移为: = =1m/s
2

所以,4s 前 m 脱离 M,设经历 t1 脱离,脱离时 M 的速度为 v1,

v1=at1=1×2m/s=2m/s 因为木板上表面光滑,所以木板运动时,滑块不动. (2)m、M 脱离后,M 的加速度为: m、M 脱离后,M 前进的距离为: = =11m = =3.5m/s
2

撤去外力 F 后,F 对木板不做功,所以 F 对木板所做的功为:W=F (L+l′)=12×(2+11)=156 J (3)撤去 F 后,木板加速度 此时木板速度 v2=v1+a2t2=2+3.5×2=9m/s. 滑行的距离 l3= = =16.2m, ,

所以最终滑块距木板左端的距离 s=L′+l3=11+16.2=27.2m 答: (1)小滑块离开木板时木板的速度 2m/s; (2)力 F 对木板所做的功 156J; (3)木板最终静止时,滑块距木板左端的距离为 27.2m 点评: 该题涉及到相对运动的过程, 要认真分析物体的受力情况和运动情况, 并能熟练地 运用匀变速直线运动的公式,选择恰当的过程运用动能定理解题,本题难度较大.


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