江西省南昌二中2017届高三上学期第四次检测物理试卷

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江西省南昌二中2017届高三上学期第四次检测物理试卷

www.ks5u.com ‎2016-2017学年江西省南昌二中高三(上)第四次检测物理试卷 ‎ ‎ 二、选择题:本题共8小题,每小题6分,共48分.在每小题给出的四个选项中.第14~18题只有一项符合题目要求,第19~21题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.‎ ‎1.下列说法正确的是(  )‎ A.探究力的平行四边形定则的实验中运用了控制变量的方法 B.伽利略在研究自由落体运动时运用了理想实验的方法 C.用比值定义的物理概念在物理学中占有很大的比例,例如场强E=就是采用比值定义的 D.牛顿的“月﹣地检验”表明地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力,与行星所受太阳的引力服从相同规律 ‎2.如图所示,用大小恒定的力F将物体压在粗糙竖直面上,当F从实线位置绕O点顺时针转至虚线位置,物体始终静止,则在这个过程中,摩擦力f与墙壁对物体弹力FN的变化情况是(  )‎ A.FN先变小后变大 B.FN先变大后变小 C.f方向一直竖直向上 D.f一定是先变小后变大 ‎3.如图所示,一根细线下端拴一个金属小球P,细线的上端固定在金属块Q上,Q放在带小孔(小孔光滑)的水平桌面上,小球在某一水平面内做匀速圆周运动; 现使小球在一个更高的水平面上做匀速圆周运动,而金属块Q始终静止在桌面上的同一位置,则改变高度后与原来相比较,下面的判断中正确的是(  )‎ A.细线所受的拉力变小 B.小球P运动的角速度变大 C.Q受到桌面的静摩擦力变小 D.Q受到桌面的支持力变大 ‎4.2016年2月1日15点29分,我国在西昌卫星发射中心成功发射了第五颗新一代北斗导航卫星.该卫星为地球中圆轨道卫星,质量为m,轨道离地面的高度约为地球半径R的3倍.已知地球表面的重力加速度为g,忽略地球自转的影响.则(  )‎ A.卫星的绕行速率大于7.9 km/s B.卫星的绕行周期约为8π C.卫星所在处的重力加速度大小约为 D.卫星的动能大小约为 ‎5.质量为m的物体,由静止开始下落,重力加速度为g,由于阻力作用,下落的加速度为0.8g,在物体下落h的过程中,下列说法中正确的是(  )‎ A.物体的动能增加了0.8mgh B.物体的机械能减少了0.8mgh C.物体克服阻力所做的功为0.8mgh D.物体的重力势能减少了mgh ‎6.如图所示,质量相等的A、B两物体在同一水平线上.当水平抛出A物体的同时,B物体开始自由下落(空气阻力忽略不计).曲线AC为A物体的运动轨迹,直线BD为B物体的运动轨迹,两轨迹相交于O点.则两物体(  )‎ A.经O点时速率相等 B.从运动开始至经过O点过程中两物体的速度变化量相等 C.在O点时重力的功率相等 D.在O点具有的机械能相等 ‎7.如图所示,用两根等长的绝缘细线各悬挂质量分别为mA和mB的两小球,悬点为O,两小球带有同种电荷,电荷量分别为qA和qB,当小球由于静电作用张开一角度时,A、B球悬线与竖直方向间夹角分别为α与β(α<‎ β);两小球突然失去各自所带电荷后开始摆动,最大速度分别为vA和vB,最大动能分别为EKA和EKB 则(  )‎ A.mA一定大于mB B.qA一定大于qB C.vA一定大于vB D.EKA一定小于EKB ‎8.如图所示,斜面与足够长的水平横杆均固定,斜面顶角为θ,套筒P套在横杆上,与绳子左端连接,绳子跨过不计大小的定滑轮,其右端与滑块Q相连接,此段绳与斜面平行,Q放在斜面上,P与Q质量相等且为m,O为横杆上一点且在滑轮的正下方,滑轮距横杆h.手握住P且使P和Q均静止,此时连接P的绳与竖直方向夹角θ,然后无初速释放P.不计绳子的质量和伸长及一切摩擦,重力加速度为g.关于P描述正确的是(  )‎ A.释放P前绳子拉力大小为mgcosθ B.释放后P做匀加速运动 C.P达O点时速率为 D.P从释放到第一次过O点,绳子拉力对P做功功率一直增大 ‎ ‎ 三、非选择题:(一)必考题(共129分)‎ ‎9.如图甲所示,一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验.有一直径为d、质量为m的金属小球从A处由静止释放,下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门,测得A、B间的距离为H(H>>d),光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t,当地的重力加速度为g.则:‎ ‎(1)小球经过光电门B时的速度表达式为  .‎ ‎(2)多次改变高度H,重复上述实验,作出随H的变化图象如图乙所示,当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d满足表达式:  时,可判断小球下落过程中机械能守恒.‎ ‎(3)实验中发现动能增加量△EK总是稍小于重力势能减少量△EP,增加下落高度后,则△Ep﹣△Ek将  (选填“增加”、“减小”或“不变”).‎ ‎10.用如图(甲)所示的实验装置来验证牛顿第二定律,为消除摩擦力的影响,实验前必须平衡摩擦力.‎ ‎(1)某同学平衡摩擦力时是这样操作的:将小车静止地放在水平长木板上,把木板不带滑轮的一端慢慢垫高,如图(乙),直到小车由静止开始沿木板向下滑动为止.请问这位同学的操作是否正确?如果不正确,应当如何进行?答:  .‎ ‎(2)如果这位同学先如(1)中的操作,然后不断改变对小车的拉力F,他得到M(小车质量)保持不变情况下的a﹣F图线是图中的  (将选项代号的字母填在横线上).‎ ‎(3)打点计时器使用的交流电频率f=50Hz.下图是某同学在正确操作下获得的一条纸带,A、B、C、D、E每两点之间还有4个点没有标出.写出用s1、s2、s3、s4以及f来表示小车加速度的计算式:a=  ‎ ‎.根据纸带所提供的数据,算得小车的加速度大小为  m/s2(结果保留两位有效数字).‎ ‎11.如图,在学校运动会团体托球跑步比赛中,某同学将质量为m的球置于球拍的光面中心,从静止开始先做加速度大小为a的匀加速直线运动,速度达到v0后做匀速直线运动至终点.已知运动过程中球始终相对球拍静止,且受到的空气阻力大小为f=kv(k为已知常量),方向与速度方向相反.不计球与球拍间的摩擦,重力加速度为g,求:(结果可以用三角函数表示)‎ ‎(1)在匀速直线运动阶段球拍面与水平方向的夹角θ0;‎ ‎(2)在匀加速直线运动阶段θ随时间t的变化关系式.‎ ‎12.如图所示,光滑的水平面上有mA=2kg,mB=mC=1kg的三个物体,用轻弹簧将A与B连接.在A、C两边用力使三个物体靠近,A、B间的弹簧被压缩,此过程外力做功72J,然后从静止开始释放,求:‎ ‎(1)当物体B与C分离时,B对C做的功有多少?‎ ‎(2)当弹簧再次恢复到原长时,A、B的速度各是多大?‎ ‎ ‎ 二.选考题:共45分.请考生从给出的2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任选一题作答,并用2B铅笔在答题卡上把所选题目题号后的方框涂黑.注意所选题目的题号必须与所涂题目的题号一致,在答题卡选答区域指定位置答题.如果多做,则每学科按所做的第一题计分.[物理--选修3-3]‎ ‎13.如图所示的四幅图分别对应四种说法,其中正确的是(  )‎ A.微粒运动就是物质分子的无规则热运动,即布朗运动 B.当两个相邻的分子间距离为r0时,它们间相互作用的引力和斥力大小相等 C.食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的 D.小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用 E.理想气体等压膨胀过程一定吸热 ‎14.一汽缸竖直放在水平地面上,缸体质量M=10kg,活塞质量m=4kg,活塞横截面积S=2×10﹣3m2,活塞上面的汽缸内封闭了一定质量的理想气体,下面有气孔O与外界相通,大气压强P0=1.0×105Pa;活塞下面与劲度系数k=2×103M/m的轻弹簧相连;当汽缸内气体温度为127℃时弹簧为自然长度,此时缸内气柱长度L1=20cm,g取10m/s2,缸体始终竖直,活塞不漏气且与缸壁无摩擦.‎ ‎①当缸内气柱长度L2=24cm时,缸内气体温度为多少K?‎ ‎②缸内气体温度上升到T0以上,气体将做等压膨胀,则T0为多少K?‎ ‎ ‎ ‎2016-2017学年江西省南昌二中高三(上)第四次检测物理试卷 参考答案与试题解析 ‎ ‎ 二、选择题:本题共8小题,每小题6分,共48分.在每小题给出的四个选项中.第14~18题只有一项符合题目要求,第19~21题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.‎ ‎1.下列说法正确的是(  )‎ A.探究力的平行四边形定则的实验中运用了控制变量的方法 B.伽利略在研究自由落体运动时运用了理想实验的方法 C.用比值定义的物理概念在物理学中占有很大的比例,例如场强E=就是采用比值定义的 D.牛顿的“月﹣地检验”表明地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力,与行星所受太阳的引力服从相同规律 ‎【考点】物理学史.‎ ‎【分析】物理学的发展离不开科学的思维方法,要明确各种科学方法在物理中的应用,如控制变量法、理想实验、理想化模型、极限思想等,结合物理学史解答.‎ ‎【解答】解:A、力的平行四边形定则的探究实验中运用了等效替代的方法,故A错误.‎ B、伽利略在研究自由落体运动时运用实验和逻辑推理相结合的方法.故B错误.‎ C、用比值定义的物理概念在物理学中占有很大的比例,但场强与电势差的关系不是比值定义的,故C错误.‎ D、牛顿的“月﹣地检验”表明地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力,与行星所受太阳的引力服从相同规律.故D正确.‎ 故选:D ‎ ‎ ‎2.如图所示,用大小恒定的力F将物体压在粗糙竖直面上,当F从实线位置绕O点顺时针转至虚线位置,物体始终静止,则在这个过程中,摩擦力f与墙壁对物体弹力FN的变化情况是(  )‎ A.FN先变小后变大 B.FN先变大后变小 C.f方向一直竖直向上 D.f一定是先变小后变大 ‎【考点】共点力平衡的条件及其应用;物体的弹性和弹力.‎ ‎【分析】对物体受力分析,受推力、重力、支持力和摩擦力,根据平衡条件并结合正交分解法列式分析即可.‎ ‎【解答】解:物体始终静止状态,受力平衡,对物体受力分析,若F斜向下,设与水平方向的夹角为θ,根据平衡条件得:‎ f=mg+Fsinθ,方向向上,‎ FN=Fcosθ,‎ 当F从实线位置绕O点顺时针转至水平位置的过程中,θ减小,则sinθ减小,cosθ增大,所以f减小,FN增大,‎ 若F斜向上,设与水平方向的夹角为θ,根据平衡条件得:‎ f=mg﹣Fsinθ,若Fsinθ<mg,则摩擦力方向向上;若Fsinθ>mg,则摩擦力方向向下;‎ FN=Fcosθ,‎ 当F从水平位置转至虚线位置时,θ增大,则sinθ增大,cosθ减小,所以f减小,FN减小,‎ 故B正确,ACD错误.‎ 故选:B.‎ ‎ ‎ ‎3.如图所示,一根细线下端拴一个金属小球P,细线的上端固定在金属块Q上,Q放在带小孔(小孔光滑)的水平桌面上,小球在某一水平面内做匀速圆周运动;‎ ‎ 现使小球在一个更高的水平面上做匀速圆周运动,而金属块Q始终静止在桌面上的同一位置,则改变高度后与原来相比较,下面的判断中正确的是(  )‎ A.细线所受的拉力变小 B.小球P运动的角速度变大 C.Q受到桌面的静摩擦力变小 D.Q受到桌面的支持力变大 ‎【考点】向心力;力的合成与分解的运用;牛顿第二定律.‎ ‎【分析】金属块Q保持在桌面上静止,根据平衡条件分析所受桌面的支持力是否变化.以P为研究对象,根据牛顿第二定律分析细线的拉力的变化,判断Q受到桌面的静摩擦力的变化.由向心力知识得出小球P运动的角速度、加速度与细线与竖直方向夹角的关系,再判断其变化.‎ ‎【解答】解:AB、设细线与竖直方向的夹角为θ,细线的拉力大小为T,细线的长度为L.‎ P球做匀速圆周运动时,由重力和细线的拉力的合力提供向心力,如图,则有:‎ ‎ T=,mgtanθ=mω2Lsinθ,‎ 得角速度ω=,使小球改到一个更高的水平面上作匀速圆周运动时,θ增大,cosθ减小,则得到细线拉力T增大,角速度ω增大.故A错误,B正确.‎ CD、对Q球,由平衡条件得知,Q受到桌面的静摩擦力等于细线的拉力大小,Q受到桌面的支持力等于重力,则静摩擦力变大,Q所受的支持力不变,故CD错误;‎ 故选:B ‎ ‎ ‎4.2016年2月1日15点29分,我国在西昌卫星发射中心成功发射了第五颗新一代北斗导航卫星.该卫星为地球中圆轨道卫星,质量为m,轨道离地面的高度约为地球半径R的3倍.已知地球表面的重力加速度为g,忽略地球自转的影响.则(  )‎ A.卫星的绕行速率大于7.9 km/s B.卫星的绕行周期约为8π C.卫星所在处的重力加速度大小约为 D.卫星的动能大小约为 ‎【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系.‎ ‎【分析】第一宇宙速度是最大的环绕速度.在地球表面上,物体的重力等于万有引力,卫星绕地球圆周运动万有引力提供圆周运动向心力,由此列式求解.‎ ‎【解答】解:A、7.9km/s是第一宇宙速度,是卫星最大的环绕速度,所以该卫星的速度小于7.9 km/s.故A错误.‎ BCD、在地球表面为m0的物体,有 ‎ G=m0g 所以有 GM=gR2‎ 用M表示地球的质量,m表示卫星的质量,由万有引力定律和牛顿第二定律得 ‎ G=m•4R=mg′=m 解得卫星的绕行周期为 T=16π,卫星所在处的重力加速度大小 g′=‎ 卫星的动能为 Ek==.故BC错误,D正确.‎ 故选:D ‎ ‎ ‎5.质量为m的物体,由静止开始下落,重力加速度为g,由于阻力作用,下落的加速度为0.8g,在物体下落h的过程中,下列说法中正确的是(  )‎ A.物体的动能增加了0.8mgh B.物体的机械能减少了0.8mgh C.物体克服阻力所做的功为0.8mgh D.物体的重力势能减少了mgh ‎【考点】功能关系.‎ ‎【分析】物体静止开始下落,受到空气阻力,重力做功决定重力势能变化,动能的变化由合力做功确定,除重力以外的阻力做功导致机械能变化.由此分析即可.‎ ‎【解答】解:A、物体的合力做正功为 W合=mah=0.8mgh,则物体的动能增量为0.8mgh,故A正确;‎ B、物体下落过程中,受到阻力为0.2mg,物体克服阻力所做的功0.2mgh,机械能减少量等于阻力所做的功;故机械能减少了0.2mgh;故B、C错误;‎ D、物体下落h高度,重力做功为mgh,则重力势能减少了mgh,故D正确;‎ 故选:AD.‎ ‎ ‎ ‎6.如图所示,质量相等的A、B两物体在同一水平线上.当水平抛出A物体的同时,B物体开始自由下落(空气阻力忽略不计).曲线AC为A物体的运动轨迹,直线BD为B物体的运动轨迹,两轨迹相交于O点.则两物体(  )‎ A.经O点时速率相等 B.从运动开始至经过O点过程中两物体的速度变化量相等 C.在O点时重力的功率相等 D.在O点具有的机械能相等 ‎【考点】机械能守恒定律.‎ ‎【分析】根据速度位移公式,结合平行四边形定则分别求出A、B在O点的速率大小.抓住两物体的加速度相等,结合时间关系比较速度的变化量.根据重力的瞬时功率公式,通过比较竖直分速度比较重力的功率大小.通过重力势能和动能的大小比较两物体在O点的机械能大小.‎ ‎【解答】解:A、设O点与初始位置的高度差为h,则B到达O点的速率,A到达O点的速率 ‎,可知A、B在O点的速率不同,故A错误;‎ B、两物体加速度相同,时间相同,故从运动开始至经过O点过程中A的速度变化相同,故B正确;‎ C、两者经O点时竖直方向的速度vy=,大小相同,根据重力的瞬时功率P=mgvy知,A、B在O点时重力的功率相等,故C正确;‎ D、由于两者质量相等,在O点时两者的重力势能相同,但动能不同,则机械能不等,故D错误.‎ 故选:BC.‎ ‎ ‎ ‎7.如图所示,用两根等长的绝缘细线各悬挂质量分别为mA和mB的两小球,悬点为O,两小球带有同种电荷,电荷量分别为qA和qB,当小球由于静电作用张开一角度时,A、B球悬线与竖直方向间夹角分别为α与β(α<β);两小球突然失去各自所带电荷后开始摆动,最大速度分别为vA和vB,最大动能分别为EKA和EKB 则(  )‎ A.mA一定大于mB B.qA一定大于qB C.vA一定大于vB D.EKA一定小于EKB ‎【考点】动能定理的应用;库仑定律.‎ ‎【分析】对小球受力分析,根据受力平衡可得出小球的倾角与电量、重力的关系,再比较质量的大小;根据机械能守恒定律列式求解后比较最低点速度大小,再进一步比较动能大小.‎ ‎【解答】解:A、对两球受力分析,根据共点力平衡和几何关系的相比,得:‎ ‎=, =‎ 由于 FA=FB,且PA<PB,则有mA>mB.故A正确.‎ B、两球间的库仑力是作用力与反作用力,一定相等,与两个球带电量的多少无关,所以不能确定电荷的多少.故B错误.‎ C、两小球突然失去各自所带电荷后,由机械能守恒,‎ 对A球有:mAgL(1﹣cosα)=,‎ 得:vA=‎ 同理,对B球有:vB=‎ α<β,则cosα>cosβ,则得 vA<vB.故C错误.‎ D、EKA==mAgL(1﹣cosα),EKB==mBgL(1﹣cosβ),因为mA>mB,cosα>cosβ,所以EKA不一定小于EKB.故D错误.‎ 故选:A ‎ ‎ ‎8.如图所示,斜面与足够长的水平横杆均固定,斜面顶角为θ,套筒P套在横杆上,与绳子左端连接,绳子跨过不计大小的定滑轮,其右端与滑块Q相连接,此段绳与斜面平行,Q放在斜面上,P与Q质量相等且为m,O为横杆上一点且在滑轮的正下方,滑轮距横杆h.手握住P且使P和Q均静止,此时连接P的绳与竖直方向夹角θ,然后无初速释放P.不计绳子的质量和伸长及一切摩擦,重力加速度为g.关于P描述正确的是(  )‎ A.释放P前绳子拉力大小为mgcosθ B.释放后P做匀加速运动 C.P达O点时速率为 D.P从释放到第一次过O点,绳子拉力对P做功功率一直增大 ‎【考点】功率、平均功率和瞬时功率;运动的合成和分解.‎ ‎【分析】对Q分析,根据共点力平衡求出拉力的大小;根据P所受的合力变化得出加速度的变化;对P和Q系统研究,结合机械能守恒求出P到达O点的速度大小.根据P点的速度以及拉力在水平方向分力的变化判断拉力功率的变化.‎ ‎【解答】解:A、释放P前,对Q分析,根据共点力平衡得,T=mgcosθ,故A正确.‎ B、对P分析,知P所受的合力在变化,则加速度在变化,做变加速直线运动,故B错误.‎ C、当P到O点时,Q的速度为零,对P和Q系统研究,mg()cosθ=,解得v=,故C正确.‎ D、P从释放到第一次过O点,速度逐渐增大,拉力在水平方向的分力在减小,则拉力的功率不是一直增大,故D错误.‎ 故选:AC.‎ ‎ ‎ 三、非选择题:(一)必考题(共129分)‎ ‎9.如图甲所示,一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验.有一直径为d、质量为m的金属小球从A处由静止释放,下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门,测得A、B间的距离为H(H>>d),光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t,当地的重力加速度为g.则:‎ ‎(1)小球经过光电门B时的速度表达式为  .‎ ‎(2)多次改变高度H,重复上述实验,作出随H的变化图象如图乙所示,当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d满足表达式: 2gH0=d2 时,可判断小球下落过程中机械能守恒.‎ ‎(3)实验中发现动能增加量△EK总是稍小于重力势能减少量△EP,增加下落高度后,则△Ep﹣△Ek将 增加 (选填“增加”、“减小”或“不变”).‎ ‎【考点】验证机械能守恒定律.‎ ‎【分析】由题意可知,本实验采用光电门利用平均速度法求解落地时的速度;则根据机械能守恒定律可知,当减小的机械能应等于增大的动能;由原理即可明确注意事项及数据的处理等内容.‎ ‎【解答】解:(1)已知经过光电门时的时间小球的直径;则可以由平均速度表示经过光电门时的速度;‎ 故v=;‎ ‎(2)若减小的重力势能等于增加的动能时,可以认为机械能守恒;‎ 则有:mgH=mv2;‎ 即:2gH0=()2‎ 解得:2gH0=d2;‎ ‎(3)由于该过程中有阻力做功,而高度越高,阻力做功越多;故增加下落高度后,则△Ep﹣△Ek将增大;‎ 故答案为:(1);(2)2gH0=d2;(3)增加.‎ ‎ ‎ ‎10.用如图(甲)所示的实验装置来验证牛顿第二定律,为消除摩擦力的影响,实验前必须平衡摩擦力.‎ ‎(1)某同学平衡摩擦力时是这样操作的:将小车静止地放在水平长木板上,把木板不带滑轮的一端慢慢垫高,如图(乙),直到小车由静止开始沿木板向下滑动为止.请问这位同学的操作是否正确?如果不正确,应当如何进行?答: 该同学的操作不正确,正确的操作应该为给小车一个初速度,小车能够带动纸带匀速下滑 .‎ ‎(2)如果这位同学先如(1)中的操作,然后不断改变对小车的拉力F,他得到M(小车质量)保持不变情况下的a﹣F图线是图中的 C (将选项代号的字母填在横线上).‎ ‎(3)打点计时器使用的交流电频率f=50Hz.下图是某同学在正确操作下获得的一条纸带,A、B、C、D、E每两点之间还有4个点没有标出.写出用s1、s2、s3、s4以及f来表示小车加速度的计算式:a=  .根据纸带所提供的数据,算得小车的加速度大小为 0.60 m/s2(结果保留两位有效数字).‎ ‎【考点】验证牛顿第二运动定律.‎ ‎【分析】(1)小车由静止下滑,说明重力沿斜面的分力大于摩擦力,因此平衡过度,当小车带动纸带匀速下滑时说明平衡摩擦力;‎ ‎(2)正确的a﹣F图象应该是过原点的直线,由于平衡摩擦力过度,因此图象在纵轴上有截距,‎ ‎(3)根据匀变速直线运动的特点,利用逐差法可以求出其加速度的大小.‎ ‎【解答】解:(1)小车由静止下滑,说明重力沿斜面的分力大于摩擦力,因此平衡过度,所以该同学的操作不正确,正确的操作应该为给小车一个初速度,小车能够带动纸带匀速下滑.‎ 故答案为:该同学的操作不正确,正确的操作应该为给小车一个初速度,小车能够带动纸带匀速下滑.‎ ‎(2)如果这位同学先如(1)中的操作,导致平衡摩擦力过度,因此当小车上还没有挂砂和砂桶时,小车应该就已经有加速度了,故图象ABD错误,C正确.‎ 故选C.‎ ‎(3)由题意可知,两计数点之间得时间间隔为:△T==0.1s,‎ 根据匀变速直线运动推论有:‎ 即:‎ 带入数据解得:a=0.60m/s2‎ 故答案为:,0.60m/s2.‎ ‎ ‎ ‎11.如图,在学校运动会团体托球跑步比赛中,某同学将质量为m的球置于球拍的光面中心,从静止开始先做加速度大小为a的匀加速直线运动,速度达到v0后做匀速直线运动至终点.已知运动过程中球始终相对球拍静止,且受到的空气阻力大小为f=kv(k为已知常量),方向与速度方向相反.不计球与球拍间的摩擦,重力加速度为g,求:(结果可以用三角函数表示)‎ ‎(1)在匀速直线运动阶段球拍面与水平方向的夹角θ0;‎ ‎(2)在匀加速直线运动阶段θ随时间t的变化关系式.‎ ‎【考点】牛顿第二定律;物体的弹性和弹力.‎ ‎【分析】(1)对球受力分析,根据共点力平衡求出在匀速直线运动阶段球拍面与水平方向的夹角θ0;‎ ‎(2)对球分析,抓住竖直方向上平衡,水平方向上有向右的合力,结合牛顿第二定律和速度时间公式得出在匀加速直线运动阶段θ随时间t的变化关系式.‎ ‎【解答】解:(1)对球受力分析,由平衡条件得:tanθ0=,‎ 则在匀速直线运动阶段球拍面与水平方向的夹角θ0=arctan.‎ ‎(2)对球受力分析,竖直方向:Ncosθ=mg,‎ 水平方向:Nsinθ﹣kv=ma ‎ v=at ‎ 解得:tanθ=.‎ 答:(1)在匀速直线运动阶段球拍面与水平方向的夹角为arctan.‎ ‎(2)在匀加速直线运动阶段θ随时间t的变化关系式为tanθ=.‎ ‎ ‎ ‎12.如图所示,光滑的水平面上有mA=2kg,mB=mC=1kg的三个物体,用轻弹簧将A与B连接.在A、C两边用力使三个物体靠近,A、B间的弹簧被压缩,此过程外力做功72J,然后从静止开始释放,求:‎ ‎(1)当物体B与C分离时,B对C做的功有多少?‎ ‎(2)当弹簧再次恢复到原长时,A、B的速度各是多大?‎ ‎【考点】动量守恒定律;动能定理.‎ ‎【分析】选取A、B、C为一个系统,在弹簧恢复原长的过程中运用动量守恒和系统能量守恒列式求解.‎ 当弹簧再次恢复到原长时,A、B为研究系统,根据系统动量守恒和系统能量守恒列式求解,注意正方向的选取.‎ ‎【解答】‎ 解:(1)释放后,在弹簧恢复原长的过程中B和C和一起向左运动,当弹簧恢复原长后B和C的分离,所以此过程B对C做功.‎ 选取A、B、C为一个系统,在弹簧恢复原长的过程中动量守恒(取向右为正向):‎ mAvA﹣(mB+mC)vC=0…①‎ 根据系统能量守恒: mAvA2+(mB+mC)vC2=EP=W=72J…②‎ 则B对C做的功:W′=mCvC2…③‎ 联立①②③并代入数据得:vA=vC=6m/s,W′=18J.‎ ‎(2)取A、B为研究系统,根据动量守恒(取向右为正向)得:‎ mAvA﹣mB vC=mAv′A+mB v′C 根据系统能量守恒得:‎ mAvA2+mBvC2=mA+mB,‎ 当弹簧恢复到原长时A、B的速度分别为:‎ v′A=6m/s,v′B=﹣6m/s或v′A=﹣2m/s,v′B=10m/s.负号表示速度方向与正方向相反,即向左.‎ v′A=6m/s,v′B=﹣6m/s是物体B与C分离时的情况,故舍去.‎ 答:(1)当物体B与C分离时,B对C做的功有18J.‎ ‎(2)当弹簧再次恢复到原长时,A、B的速度分别为:v′A=﹣2m/s,v′B=10m/s.负号表示速度方向与正方向相反,即向左.‎ ‎ ‎ 二.选考题:共45分.请考生从给出的2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任选一题作答,并用2B铅笔在答题卡上把所选题目题号后的方框涂黑.注意所选题目的题号必须与所涂题目的题号一致,在答题卡选答区域指定位置答题.如果多做,则每学科按所做的第一题计分.[物理--选修3-3]‎ ‎13.如图所示的四幅图分别对应四种说法,其中正确的是(  )‎ A.微粒运动就是物质分子的无规则热运动,即布朗运动 B.当两个相邻的分子间距离为r0时,它们间相互作用的引力和斥力大小相等 C.食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的 D.小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用 E.理想气体等压膨胀过程一定吸热 ‎【考点】热力学第一定律;布朗运动;分子间的相互作用力.‎ ‎【分析】布朗运动是固体小颗粒的运动,间接反映分子无规则运动;当分子间的距离大于r0,分子力表现为引力,当分子间的距离小于r0,分子力表现为斥力.晶体表现为各向异性.露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用.根据理想气体状态方程可知,气体温度的变化,再根据热力学第一定律可知气体是否吸热.‎ ‎【解答】解:A、微粒的运动不是分子的运动,布朗运动是固体小颗粒的运动,间接反映分子无规则运动.故A错误.‎ B、当两个相邻的分子间距离为r0时,它们间相互作用的引力和斥力大小相等,故B正确;‎ C、晶体各个方向上的物理性质表现为各向异性,即各个方向不同.故C错误.‎ D、小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用.故D正确.‎ E、理想气体等压膨胀过程中,体积增大,根据状态方程可知,温度一定升高,内能增大,而同时气体对外做功,则根据△U=W+Q可知,气体一定吸热,故E正确.‎ 故选:BDE ‎ ‎ ‎14.一汽缸竖直放在水平地面上,缸体质量M=10kg,活塞质量m=4kg,活塞横截面积S=2×10﹣3m2,活塞上面的汽缸内封闭了一定质量的理想气体,下面有气孔O与外界相通,大气压强P0=1.0×105Pa;活塞下面与劲度系数k=2×103M/m的轻弹簧相连;当汽缸内气体温度为127℃时弹簧为自然长度,此时缸内气柱长度L1=20cm,g取10m/s2,缸体始终竖直,活塞不漏气且与缸壁无摩擦.‎ ‎①当缸内气柱长度L2=24cm时,缸内气体温度为多少K?‎ ‎②缸内气体温度上升到T0以上,气体将做等压膨胀,则T0为多少K?‎ ‎【考点】理想气体的状态方程;封闭气体压强.‎ ‎【分析】(1)当汽缸内气体温度为127℃时弹簧为自然长度,当缸内气柱长度L2=24cm时,对活塞受力分析.根据平衡条件和理想气体状态方程求解.‎ ‎(2)当气体压强增大到一定值时,气缸对地压力为零,此后再升高气体温度,气体压强不变,气体做等压变化.根据平衡条件和理想气体状态方程求解.‎ ‎【解答】解:①当汽缸内气体温度为127℃时弹簧为自然长度,设封闭气体的压强为P1,对活塞受力:‎ P1S+mg=P0S 得:P1=P0﹣‎ 代入数据得:P1=0.8×105Pa 当缸内气柱长度L2=24cm时,设封闭气体的压强为P2,对活塞受力:‎ P2S+mg=P0S+F 其中:F=k(L2﹣L1)‎ 可得:P2=P0+‎ 代入数据得:P2=1.2×105Pa 对气体,根据题意得:V1=20S V2=24S T1=400K 根据理想气体状态方程,得: =‎ 解得T2=720K ‎ ‎②当气体压强增大到一定值时,汽缸对地压力为零,此后再升高气体温度,气体压强不变,气体做等压变化;设汽缸刚好对地没有压力时弹簧压缩长度为△x 则 k△x=(m+M)g ‎△x=7cm V3=(△x+L1)S=27S P3=P0+=1.5×105Pa 根据理想气体状态方程得;‎ 解得T0=1012.5K 答:①当缸内气柱长度L2=24cm时,缸内气体温度为720K ‎②缸内气体温度上升到T0以上,气体将做等压膨胀,则T0为1012.5K ‎ ‎ ‎2017年1月24日
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