海淀区高三年级第一学期期中练习
物 理
一、本题共10小题,每小题3分,共30分。在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项是正确的,有的小题有多个选项是正确的。全部选对的得3分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分。把你认为正确答案的代表字母填写在题后的括号内。
1.如图1所示,用轻绳AO和OB将重为G的重物悬挂在水平天花板和竖直墙壁之间处于静止状态,AO绳水平,OB绳与竖直方向的夹角为θ。则AO绳的拉力T1、OB绳的拉力T2的大小与G之间的关系为
A.T1=G B.T1=
C.T2= D.T2=G
2.用轻绳将质量为m的物体悬挂在电梯的天花板上,电梯竖直向上做匀变速运动,加速度方向向下,大小为a。已知重力加速度g,则在这个过程中,绳对物体的拉力大小为
A. m(g+a) B. m(g-a) C. mg D. ma
3.将一个皮球从距地面高度为h处由静上释放,经过时间t0落地,碰到地面弹起后又上升到最高点。球与地面作用的时间极短,不计空气阻力以及球与地面作用过程中机械能的损失。图2为定性反映皮球运动过程中速度v的大小随时间t变化的图象,其中正确的是
4.如图3所示为在同一地点的A、B两个单摆做简谐运动的图像,其中实线表示A的运动图象,虚线表示B的运动图象。关于这两个单摆的以下判断中正确的是
A.这两个单摆的摆球质量一定相等
B.这两个单摆的摆长一定不同
C.这两个单摆的最大摆角一定相同
D.这两个单摆的振幅一定相同
5.如图4所示的杂技演员在表演“水流星”的节目时,盛水的杯子经过最高点杯口向下时水也不洒出来。对于杯子经过最高点时水受力情况,下面说法正确的是
A.水处于失重状态,不受重力的作用
B.水受平衡力的作用,合力为零
C.由于水做圆周运动,因此必然受到重力和向心力的作用
D.杯底对水的作用力可能为零
6.如图5为一列沿x轴传播的简谐横波在t0=10s时的图像,参与振动的质点的运动周期T=2.0s。这列波中质点P在该时刻的运动方向沿y轴的负方向,那么这列波的传播方向和传播速度分别是
A.沿x轴正方向传播,波速v=2.0m/s
B.沿x轴正方向传播,波速v=10m/s
C.沿x轴负方向传播,波速v=2.0m/s
D.沿x轴负方向传播,波速v=10m/s
7.将质量为m的小球在距地面高度为h处抛出,抛出时的速度大小为v0。小球落到地面时的速度大小为2v0。若小球受到的空气阻力不能忽略,则对于小球下落的整个过程,下面说法中正确的是
A.小球克服空气阻力做的功小于mgh B.重力对小球做的功等于mgh
C.合外力对小球做的功小于mv D.合外力对小球做的功等于mv
8.已知万有引力常量G,那么在下列给出的各种情景中,能根据测量的数据求出月球密度的是
A.在月球表面使一个小球作自由落体运动,测出落下的高度H和时间t
B.发射一颗贴近月球表面绕月球做圆周运动的飞船,测出飞船运行的周期T
C.观察月球绕地球的圆周运动,测出月球的直径D和月球绕地球运行的周期T
D.发射一颗绕月球做圆周运动的卫星,测出卫星离月球表面的高度H和卫星的周期T
9.如图6所示,在水平桌面上叠放着质量相等的A、B两块木板,在木板A上放着一个物块C,木板和物块均处于静止状态。已知物块C的质量为m,A、B、C之间以及B与地面之间的动摩擦因数均为μ。用水平恒力F向右拉动木板A使之做匀加速运动,物块C始终与木板A保持相对静止。设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,重力加速度为g。则以下判断正确的是
A.A、C之间的摩擦力可能为零
B.A、B之间的摩擦力不为零,大小可能等于μmg
C.A、B之间的摩擦力大小一定小于F
D.木板B一定保持静止
10.如图7所示,一轻弹簧与质量为m的物体组成弹簧振子,物体在一竖直线上的A、B两点间做简谐运动,点O为平衡位置,C为O、B之间的一点。已知振子的周期为T,某时刻物体恰好经过C向上运动,则对于从该时刻起的半个周期内,以下说法中正确的是
A.物体动能变化量一定为零
B.弹簧弹性势能的减小量一定等于物体重力势能的增加量
C.物体受到回复力冲量的大小为mgT/2
D.物体受到弹簧弹力冲最的大小一定小于mgT/2
二、本题共3小题,共14分。选择正确答案或将答案填在题中的横线上。
11.在用单摆测定重力加速度的实验中,为了使单摆做简谐运动,一定要满足的条件是
A.摆球的质量一定要远大于摆线的质量
B.摆球的直径要远小于摆线的长度
C.摆球被释放时的速度应该为零
D.摆球应保持在同一竖直平面内运动
12.在“验证力的平行四边形定则”的实验中某同学的实验情况如图8甲所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。
(1)图乙中的___________是为F1和F2的合力的理论值;___________是力F1和F2的合力的实际测量值。
(2)在实验中,如果将细绳也换成橡皮筋,那么实验结果是否会发生变化?
答:______________________。(选填“变”或“不变”)
13.用如图9所示的实验装置测量物体沿斜面匀加速下滑的加速度,打点计时器打出的纸带如图10所示。已知纸带上各相邻点的时间间隔为T,则可以得出打点计时器在打出C点时小车的速度大小的表达式为___________________________,小车运动的加速度大小的表达式为_______________________。
若测出斜面的长度l和斜面右端距桌面的高度h,已知重力加速度为g,小车的质量为m。则可以得出斜面对小车的阻力的表达式为________________________________。
三、本题包括7小题,共56分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的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。
14.(7分)如图11所示,用一个平行于斜面向上的恒力将质量m=10.0kg的箱子从斜坡底端由静止推上斜坡,斜坡与水平面的夹角θ=37°,推力的大小F=100N,斜坡长度s=4.8m,木箱底面与斜坡的动摩擦因数μ=0.20。重力加速度g取10m/s2,且已知sin37°=0.60,cos=0.80。求:
(1)木箱沿斜坡向上滑行的加速度的大小。
(2)木箱到滑斜坡顶端时速度的大小。
15.(7分)一个质量为5.0kg的石块从塔顶由静止下落,经过4.0s的时间落至地面。已知石块受到的空气阻力可忽略不计,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)塔顶距离地面的高度。
(2)石块落地时重力对石块的功率。
16.(8分)如图12所示,在距水平地面高为h处有一半径为R的1/4圆弧轨道,圆弧轨道位于竖直平面内,轨道光滑且末端水平,在轨道的末端静置一质量为m的小滑块A。现使另一质量为m的小滑块B从轨道的最高点由静止释放,并在轨道的最低点与滑块A发生碰撞,碰后粘合为一个小滑块C。已知重力加速度为g。求:
(1)滑块C对轨道末端的压力大小。
(2)滑块C在水平地面上的落地点与轨道末端的水平距离。
17.(8分)
设“神舟”六号载人飞船在圆轨道上绕地球运行n圈所用的时间为t,若地球表面的重力加速度为g,地球半径为R。求
(1)飞船的圆轨道离地面的高度。
(2)飞船在圆轨道上运行的速率。
18.(8分)如图13是电动打夯机的结构示意图,电动机带动质量为m的重锤(重锤可视为质点)绕转轴O匀速转动,重锤转动半径为R。电动机连同打夯机底座的质量为M,重锤和转轴O之间连接杆的质量可以忽略不计,重力加速度为g。
(1)重锤转动的角速度为多大时,才能使打夯机底座刚好离开地面?
(2)若重锤以上述的角速度转动,当打夯机的重锤通过最低位置时,打夯机对地面的压力为多大?
19.(9分)高台滑雪运动员经过一段滑行后从斜坡上的O点水平飞出,斜坡与水平面的夹角θ=37°,运动员连同滑雪板的总质量m=50kg,他落到了斜坡上的A点,A点与O点的距离s=12m,如图14所示。忽略斜坡的摩擦和空气阻力的影响,重力加速度g=10m/s2。
(sin37°=0.60;cos37°=0.80)
(1)运动员在空中飞行了多长时间?
(2)求运动员离开O点时的速度大小。
(3)运动员落到斜坡上顺势屈腿以缓冲,使他垂直于斜坡的速度在t=0.50s的时间内减小为零,设缓冲阶段斜坡对运动员的弹力可以看作恒力,求此弹力的大小。
20. (9分)如图15所示,质量M=
(1)物块从滑上小车开始,经过多长的时间速度减小为零?
(2)求物块在小车上相对小车滑动的过程中,物块相对地面的位移。
(3)物块在小车上相对小车滑动的过程中,小车和物块组成的系统机械能变化了多少?
一、本题共10小题,每小题3分,共30分。在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项是正确的,有的小题有多个选项是正确的。全部选对的得3分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分。
1.AC 2.B 3.C 4.BD 5.D 6.B 7.AB 8.B 9.CD 10.ABD
二、本题共3小题,共14分。把答案填在题中的横线上。
11.ABD(3分) (注:选对但不全的得2分)
12.(1)F;F′ (3分) (2)不变 (2分)
13.;(2分) ;(2分) mg(2分)
(注:用相邻两段位移表达出来,只要表达正确的不扣分)
三、本题包括7小题,共56分。解答应写出必要的文字说明,方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题的答案必须明确写出数值和单位。
14.(7分)
解:(1)设斜面对箱子的支持力为N,箱了上滑的加速度为a。根据牛顿第二定律,得平行斜面方向,F-mgsin37°-μN=ma, …………1分
垂直斜面方向,N=mgcos37°, …………1分
解得箱子的加速度a=(sin37°+μcos37°)=2.4m/s2 …………2分
(2)设箱子滑到斜面顶端的速度v,由运动学公式,
v2=2as, …………2分
解得 v= 。 …………1分
15.(7分)
解:(1)设塔顶距地面的高度为h,根据自由落体运动公式,得
h=gt2=80m。 …………2分
(2)设石块落地时的速度为v,根据匀变速运动规律,v=gt。 …………2分
设石块落地时重力做功的功率为P,则P=mgv=mg2t=2.0×103W 。…………3分
16.(8分)
解:(1)滑块B沿轨道下滑过程中,机械能守恒,设滑块B与A碰撞前瞬间的速度为v1,则 mgR=。 …………1分
滑块B与滑块A碰撞过程沿水平方向动量守恒,设碰撞后的速度为v2,则
mv1=2mv2 。 …………1分
设碰撞后滑块C受到轨道的支持力为N,根据牛顿第二定律,对滑块C在轨道最低点有 N-2mg=2mv/R ,…………1分
联立各式可解得, N=3mg。 …………1分
根据牛顿第三定律可知,滑块C对轨道末端的压力大小为N′=3mg。…………1分
(2)滑块C离开轨道末端做平抛运动,设运动时间t,根据自由落体公式,
h=gt2 。…………1分
滑块C落地点与轨道末端的水平距离为s=v2t ,…………1分
联立以上各式解得s=。 …………1分
17.(8分)
解:(1)飞船在圆轨道上做匀速圆周运动,运行的周期 T=。 …………1分
设飞船做圆运动距地面的高度为h,飞船受到地球的万有引力提供了飞船的向心力,根据万有引力定律和牛顿第二定律,得
。 …………2分
而地球表面上的物体受到的万有引力近似等于物体的重力,即
=mg, …………1分
联立以上各式,解得 h=-R。 …………1分
(2)飞船运动的圆轨道的周长 s=2π(R+h), …………1分
动行的速度 v==, …………1分
解得 v=。 …………1分
18.(8分)
解:(1)重锤在竖直平面内做匀速圆周运动,当重锤运动通过最高点时,打夯机底座受连接杆竖直向上的作用力达到最大。此时重锤所受的重力mg和连接杆对重锤向下的拉力T1提供重锤的向心力,根牛顿第二定律
T1+mg=mw2R。 …………1分
连接杆对打夯机底座向上的拉力 T1′=T1。 …………1分
当T′=Mg时,打夯机底座刚好离开地面, …………1分
解得 ω=。 …………1分
(2)当重锤通过最低位置时,重锤所受的重力mg和连接杆的拉力T2的合力提供重锤的向心力,根据牛顿第二定有: T2-mg=mw2R。…………1分
连接杆对打夯机底座的作用力T2′的方向向下,且T2′=T2。
设打夯机受到地面的支持力N,根据牛顿第二定律,
N=Mg+T2’ ,…………1分
联立以上各式解得 N=2(M+m)g 。…………1分
根据牛顿第三定律,打夯机对地面压力的大小N′=N=2(M+m)g。…………1分
19.(9分)
解:(1)设运动员在空中飞行时间为t,运动员在竖直方向做自由落体运动,得
ssin37°=gt2,
解得: t==1.2s。…………2分
(2)设运动员离开O点的速度为v0,运动员在水平方向做匀速直线运动,即
scos37°=v0t,
解得: v0==8.0m/s。…………2分
(3)运动员落在A点时沿竖直向下的速度vy的大小为
vy=gt=12m/s …………1分,
沿水平方向的速度vx的大小为 vx=8.0m/s。
因此,运动员垂直于斜面向下的速度vN为
vN=vycos37°-vxsin37°=4.8m/s。 …………1分
设运动员在缓冲的过程中受到斜面的弹力为N,根据动量定理
(N-mgcos37°)t=mvN,…………1分
解得: N=mgcos37°+=880N。…………1分
20.(9分)
解:(1)设物块滑上小车后经过时间t1速度减为零,根据动量定理
μmgt1=mv,
解得: t1==0.5s 。…………1分
(2)物块滑上小车后,做加速度为am的匀变速运动,根牛顿第二定律
μmg=mam,
解得: am=μg=2.0m/s2。
小车做加速度为aM的匀加速运动,根据牛顿第二定律
F-μmg=MaM,
解得: aM==0.5m/s2。…………1分
设物块向左滑动的位移为s1,根据运动学公式
s1=v0t1-amt=0.25m,
当滑块的速度为零时,小车的速度V1为
V1=V0+amt1=1.75m/s。
设物块向右滑动经过时间t2相对小车静止,此后物块与小车有共同速度V,根据运动学公式,有 V=V1+aMt2=amt2,
解得: t2=s。 …………1分
滑块在时间t2内的位移为s2=ams=m≈1.36m。(方向向右) …………1分
因此,滑块在小车上滑动的过程中相对地面的位移为
s=s2-s1=m≈1.11m,方向向右。…………1分
(3)由(2)的结果,物块与小车的共同速度
V=m/s,
因此,物块在小车上相对小车滑动的过程中,系统的机械能增加量ΔE为
ΔE=(m+M)V2-mv-MV≈17.2J。…………2分