河北省邯郸市武安三中2017届高三（上）第一次月考物理试卷（解析版）

河北省邯郸市武安三中2017届高三（上）第一次月考物理试卷（解析版）

‎2016-2017学年河北省邯郸市武安三中高三（上）第一次月考物理试卷 ‎　‎ 一、选择题（共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10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0分．）‎ ‎1．下列关于物理学史、物理学研究方法的叙述中，正确的是（　　）‎ A．仰利略在研究自由落体运动时采用了微量放大的方法 B．在探究求合力方法的实验中使用了控制变量的方法 C．牛顿根据理想斜面实验，提出力不是维持物体运动的原因 D．卡文迪许通过扭秤实验，测定出了万有引力常量 ‎2．如图，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑，斜劈保持静止，则地面对斜劈的摩擦力（　　）‎ A．等于零 B．不为零，方向向右 C．不为零，方向向左 D．不为零，v0较大时方向向左，v0较小时方向向右 ‎3．某屋顶为半球形，一人在半球形屋顶上向上缓慢爬行（如图所示），他在向上爬的过程中 （　　）‎ A．屋顶对他的支持力不变 B．屋顶对他的支持力变大 C．屋顶对他的摩擦力不变 D．屋顶对他的摩擦力变大 ‎4．如图所示，“天宫一号”在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B为轨道Ⅱ上的一点．关于“天宫一号”的运动，下列说法中不正确的是（　　）‎ A．在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度 B．在轨道Ⅱ上经过A的动能小于在轨道Ⅰ上经过A的动能 C．在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期 D．在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度 ‎5．如图所示，从光滑的圆弧槽的最高点滑下的小滑块，滑出槽口时速度方向为水平方向，槽口与一个半球顶点相切，半球底面为水平，若要使小物块滑出槽口后不沿半球面下滑，已知圆弧轨道的半径为R1，半球的半径为R2，则R1和R2应满足的关系是（　　）‎ A．R1≤R2 B．R1≤ C．R1≥R2 D．R1≥‎ ‎6．图中的实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域的运动轨迹，a、b是其轨迹上的两点．若带电粒子在运动中受电场力作用，根据此图不能作出正确判断的是（　　）‎ A．带电粒子所带电荷的电性 B．带电粒子在a、b两点的受力方向 C．可以比较带电粒子在a、b两点的速度大小 D．可以比较带电粒子在a、b两点的电场强度大小 ‎7．如图，悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球A．在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球B．当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上，A处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度为θ，若两次实验中B的电量分别为q1和q2，θ分别为30°和45°．则为（　　）‎ A．2 B．3 C．2 D．3‎ ‎8．如图所示，A、B两球质量相等，A球用不能伸长的轻绳系于O点，B球用轻弹簧系于O′点，O与O′点在同一水平面上，分别将A、B球拉到与悬点等高处，使绳和轻弹簧均处于水平，弹簧处于自然状态，将两球分别由静止开始释放，当两球达到各自悬点的正下方时，两球仍处在同一水平面上，则（　　）‎ A．两球到达各自悬点的正下方时，两球动能相等 B．两球到达各自悬点的正下方时，A球动能较大 C．两球到达各自悬点的正下方时，B球动能较大 D．两球到达各自悬点的正下方时，A球受到向上的拉力较大 ‎9．如图所示，内壁光滑的圆形轨道固定在竖直平面内，轻杆两端固定有甲、乙两小球，甲球质量小于乙球质量，将两球放入轨道内，乙球位于最低点，由静止释放轻杆后，则甲球（　　）‎ A．能下滑到轨道的最低点 B．下滑过程中杆对其做负功 C．滑回时一定能返回到初始位置 D．滑回过程中增加的重力势能等于乙球减少的重力势能 ‎10．两根绝缘细线分别系住a、b两个带电小球，并悬挂在O点，当两个球静止时，它们处在同一水平面上，此时α＜β，如图所示，现将两细线同时剪断，在某一时刻（　　）‎ A．两球处在同一水平面上 B．a球水平位移大于b球水平位移 C．a球速度小于b球速度 D．a球速度大于b球速度 ‎　‎ 二、实验题（本题共2小题，共16分．把答案填在相应的横线上或按题目要求作答．特别注意：本卷答题必须在答题卷上作答方为有效．）‎ ‎11．探究做功与速度变化的关系实验中，某同学利用如图所示的装置，通过数根相同的橡皮条和打点计时器，来探究橡皮条做功与小车获得速度之间的关系，得到数据如表所示，则下述说法中正确的是（　　）‎ A B C 橡皮条数 速度 速度的平方 ‎1‎ ‎1.00‎ ‎1.00‎ ‎2‎ ‎1.41‎ ‎1.99‎ ‎3‎ ‎1.73‎ ‎2.99‎ ‎4‎ ‎2.00‎ ‎4.00‎ A．利用改变橡皮条的根数来改变做功的大小，使做功数值倍数增加 B．每次改变橡皮条的根数，必须将小车拉到相同位置由静止释放 C．从表格 A 列和 B 列对比，可以判断橡皮筋做功与小车速度成正比例关系 D．从表格 A 列和 C 列对比，可以判断橡皮筋做功与小车速度平方成正比例关系 ‎12．利用重锤下落验证机械能守恒定律．‎ ‎①为进行“验证机械能守恒定律”的实验，用到如下器材：铁架台（也可利用桌边），重锤，电磁打点计时器以及复写纸、纸带，低压交流电源，天平，导线，电键．缺少的器材是　　．‎ ‎②在验证机械能守恒定律的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，查得当地重力加速度g=9.80m/s2，测出所用重物的质量m=1.00kg，实验中得到一条点迹清晰的纸带，把第一个点记作O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量点，经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm，根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量为　　 J（结果取3位有效数字），动能的增加量为　　 J（结果取3位有效数字）‎ ‎③实验中产生系统误差的原因是　　．为了减小误差，悬挂在纸带下的重物的质量应选择较　　（填“大”或“小”）的．‎ ‎④如果以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出﹣h的图线是一条直线，该线的斜率等于　　．‎ ‎　‎ 三、计算题（本题共4小题，共44分．按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤．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．）‎ ‎13．如图所示，抗震救灾运输机在某场地卸放物资时，通过倾角θ=30°的固定的光滑斜轨道面进行．有一件质量为m=2.0kg的小包装盒，由静止开始从斜轨道的顶端A滑至底端B，然后又在水平地面上滑行一段距离停下，若A点距离水平地面的高度h=5.0m，重力加速度g取10m/s2，求：‎ ‎（1）包装盒由A滑到B经历的时间：‎ ‎（2）若地面的动摩擦因数为0.5，包装盒在水平地面上还能滑行多远？（不计斜面与地面接触处的能量损耗）‎ ‎14．用一根长为L的丝线吊着一质量为m、带电荷量为q的小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，如图丝线与竖直方向成53°角，现突然将该电场方向变为向下但大小不变，不考虑因电场的改变而带来的其他影响（重力加速度为g），求：‎ ‎（1）匀强电场的电场强度的大小；‎ ‎（2）小球经过最低点时丝线的拉力．‎ ‎15．如图，一不可伸长的轻绳上端悬挂于O点，下端系一质量m=1.0kg的小球．现将小球拉到A点（保持绳绷直）由静止释放，当它经过B点时绳恰好被拉断，小球平抛后落在水平地面上的C点．地面上的D点与OB在同一竖直线上，已知绳长L=1.0m，B点离地高度H=1.0m，A、B两点的高度差h=0.5m，重力加速度g取10m/s2，不计空气影响，求：‎ ‎（1）地面上DC两点间的距离s；‎ ‎（2）轻绳所受的最大拉力大小．‎ ‎16．如图所示，固定斜面的倾角θ=30°，物体A与斜面之间的动摩擦因数为μ，轻弹簧下端固定在斜面底端，弹簧处于原长时上端位于C点，用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑的定滑轮连接物体A和B，滑轮右侧绳子与斜面平行，A的质量为2m，B的质量为m，初始时物体A到C点的距离为L．现给A、B一初速度v0使A开始沿斜面向下运动，B向上运动，物体A将弹簧压缩到最短后又恰好能回到C点．已知重力加速度为g，不计空气阻力，求此过程中：‎ ‎（1）物体A向下运动刚到达C点时的速度；‎ ‎（2）弹簧的最大压缩量；‎ ‎（3）弹簧中的最大弹性势能．‎ ‎　‎ ‎2016-2017学年河北省邯郸市武安三中高三（上）第一次月考物理试卷 参考答案与试题解析 ‎　‎ 一、选择题（共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10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0分．）‎ ‎1．下列关于物理学史、物理学研究方法的叙述中，正确的是（　　）‎ A．仰利略在研究自由落体运动时采用了微量放大的方法 B．在探究求合力方法的实验中使用了控制变量的方法 C．牛顿根据理想斜面实验，提出力不是维持物体运动的原因 D．卡文迪许通过扭秤实验，测定出了万有引力常量 ‎【考点】物理学史．‎ ‎【分析】根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可．‎ ‎【解答】解：A、伽利略在研究自由落体运动时采用了抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法，故A错误；‎ B、在探究求合力方法的实验中使用了等效替代的方法，故B错误；‎ C、伽利略根据理想斜面实验，提出力不是维持物体运动的原因，故C错误；‎ D、卡文迪许通过扭秤实验，测定出了万有引力常量，故D正确；‎ 故选：D．‎ ‎　‎ ‎2．如图，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑，斜劈保持静止，则地面对斜劈的摩擦力（　　）‎ A．等于零 B．不为零，方向向右 C．不为零，方向向左 D．不为零，v0较大时方向向左，v0较小时方向向右 ‎【考点】共点力平衡的条件及其应用．‎ ‎【分析】在研究力和运动关系的问题时，常会涉及相互关联的物体间的相互作用问题，即“连接体问题”．连接体问题一般是指由两个或两个以上物体所构成的有某种关联的系统．研究此系统的受力或运动时，求解问题的关键是研究对象的选取和转换．一般若讨论的问题不涉及系统内部的作用力时，可以以整个系统为研究对象列方程求解﹣﹣“整体法”；若涉及系统中各物体间的相互作用，则应以系统某一部分为研究对象列方程求解﹣﹣“隔离法”．这样，便将物体间的内力转化为外力，从而体现其作用效果，使问题得以求解．在求解连接体问题时，隔离法与整体法相互依存，相互补充，交替使用，形成一个完整的统一体，可以分别列方程求解．‎ 本题中由于小木块与斜面体间有相对滑动，但无相对加速度，可以当作两物体间相对静止，摩擦力达到最大静摩擦力的情况，然后运用整体法研究．‎ ‎【解答】解：斜劈和物块都平衡，受力的大小和方向情况与两物体间相对静止且摩擦力达到最大静摩擦力的情况相同，故可以对斜劈和物块整体受力分析 受重力和支持力，二力平衡，无摩擦力；‎ 故选A．‎ ‎　‎ ‎3．某屋顶为半球形，一人在半球形屋顶上向上缓慢爬行（如图所示），他在向上爬的过程中 （　　）‎ A．屋顶对他的支持力不变 B．屋顶对他的支持力变大 C．屋顶对他的摩擦力不变 D．屋顶对他的摩擦力变大 ‎【考点】共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用．‎ ‎【分析】以人为研究对象，作出力图，根据平衡条件得出屋顶对他的摩擦力和支持力与θ坡角的关系式，再分析两个力如何变化．‎ ‎【解答】解：以人为研究对象，作出力图．‎ 设此人的重力为G，根据平衡条件得：‎ 屋顶对他的摩擦力：f=Gsinθ 屋顶对他的支持力：N=Gcosθ 人在半球形屋顶上向上缓慢爬行的过程中，坡角θ减小，则f减小，N增大．‎ 即屋顶对他的摩擦力减小，屋顶对他的支持力增大．‎ 故选B．‎ ‎　‎ ‎4．如图所示，“天宫一号”在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B为轨道Ⅱ上的一点．关于“天宫一号”的运动，下列说法中不正确的是（　　）‎ A．在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度 B．在轨道Ⅱ上经过A的动能小于在轨道Ⅰ上经过A的动能 C．在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期 D．在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度 ‎【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系．‎ ‎【分析】卫星运动过程机械能守恒，根据机械能守恒定律分析判断卫星的速度如何变化；‎ 卫星绕地球做圆周运动万有引力提供向心力，应用万有引力公式与牛顿第二定律求出周期与加速度，然后分析答题．‎ ‎【解答】解：A、卫星在Ⅱ上运动过程中机械能守恒，卫星由A到B过程万有引力做正功，卫星的动能增大，速度变大，因此在Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度，故A正确；‎ B、卫星在A点由Ⅱ轨道进入Ⅰ轨道需加速，在轨道Ⅱ上经过A的动能小于在轨道Ⅰ上经过A的动能，故B正确；‎ C、由于椭圆轨道Ⅱ的半长轴小于Ⅰ的轨道半径，根据开普勒第三定律，则在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期，故C正确；‎ D、根据牛顿第二定律，得，轨道半径r相同，在轨道Ⅱ上经过A的加速度等于于在轨道Ⅰ上经过A的加速度，故D错误；‎ 本题选错误的，故选：D ‎　‎ ‎5．如图所示，从光滑的圆弧槽的最高点滑下的小滑块，滑出槽口时速度方向为水平方向，槽口与一个半球顶点相切，半球底面为水平，若要使小物块滑出槽口后不沿半球面下滑，已知圆弧轨道的半径为R1，半球的半径为R2，则R1和R2应满足的关系是（　　）‎ A．R1≤R2 B．R1≤ C．R1≥R2 D．R1≥‎ ‎【考点】机械能守恒定律；牛顿第二定律；平抛运动；向心力．‎ ‎【分析】滑块沿光滑的圆弧槽下滑过程，只有重力做功，根据机械能守恒定律列式；若要使小物块滑出槽口后不沿半球面下滑，即做平抛运动，则重力不足以提供滑块绕半球运动所需的向心力．‎ ‎【解答】解：滑块沿光滑的圆弧槽下滑过程，只有重力做功，机械能守恒，有 mgR1= ①‎ 要使小物块滑出槽口后不沿半球面下滑，即做平抛运动，则 mg≤m ②‎ 由①②解得 故选D．‎ ‎　‎ ‎6．图中的实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域的运动轨迹，a、b是其轨迹上的两点．若带电粒子在运动中受电场力作用，根据此图不能作出正确判断的是（　　）‎ A．带电粒子所带电荷的电性 B．带电粒子在a、b两点的受力方向 C．可以比较带电粒子在a、b两点的速度大小 D．可以比较带电粒子在a、b两点的电场强度大小 ‎【考点】电场线．‎ ‎【分析】由图，粒子的运动轨迹向左弯曲，说明粒子受到的电场力大体向左，电场线方向不明，无法判断粒子的电性．根据电场线疏密程度，判断ab两点场强的大小．‎ ‎【解答】解：AB、由图，粒子的运动轨迹向左弯曲，说明粒子在a、b两点受到的电场力沿电场线向左，如图．由于电场线方向不明，无法确定粒子的电性．故A正确，B错误；‎ C、由轨迹弯曲方向与粒子速度方向的关系分析可知，电场力对粒子做负功，粒子的动能减小，电势能增大，则粒子在a点的速度较大，故C错误．‎ D、根据电场线的疏密程度，判断ab两点场强的大小，从而判断ab两点电场力大小，故D错误；‎ 本题选择不能判断的，故选：A ‎　‎ ‎7．如图，悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球A．在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球B．当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上，A处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度为θ，若两次实验中B的电量分别为q1和q2，θ分别为30°和45°．则为（　　）‎ A．2 B．3 C．2 D．3‎ ‎【考点】库仑定律；共点力平衡的条件及其应用．‎ ‎【分析】小球A受力平衡，在两种情况下，对小球A受力分析，根据受力平衡的条件列方程既可以求得q1和q2的关系．‎ ‎【解答】解：A球电量不变，设为q0．两种情况下A球均受三个力作用下平衡．‎ 库仑力F=．‎ A球质量设为m，对A球应用共点力平衡条件得 F==mgtanθ，‎ 两球之间的距离 r=Lsinθ，‎ 其中L为线长，r为两球球心之间的距离．‎ 由以上两式得到 q=tanθsin2θ 所以==2．‎ 故选C．‎ ‎　‎ ‎8．如图所示，A、B两球质量相等，A球用不能伸长的轻绳系于O点，B球用轻弹簧系于O′点，O与O′点在同一水平面上，分别将A、B球拉到与悬点等高处，使绳和轻弹簧均处于水平，弹簧处于自然状态，将两球分别由静止开始释放，当两球达到各自悬点的正下方时，两球仍处在同一水平面上，则（　　）‎ A．两球到达各自悬点的正下方时，两球动能相等 B．两球到达各自悬点的正下方时，A球动能较大 C．两球到达各自悬点的正下方时，B球动能较大 D．两球到达各自悬点的正下方时，A球受到向上的拉力较大 ‎【考点】机械能守恒定律；向心力．‎ ‎【分析】A球用绳连着，在下降的过程中，绳的拉力不做功，球A的机械能守恒，B球用弹簧相连，在球B下降的过程中，弹簧要对球B做功，弹簧的弹性势能增加，球B的机械能不守恒，但整个系统的机械能守恒．‎ ‎【解答】解：A、两个球都是从同一个水平面下降的，到达最低点时还是在同一个水平面上，根据重力做功的特点可知在整个过程中，AB两球重力做的功相同，但是，B球在下落的过程中弹簧要对球做负功，根据动能定理得，B球在最低点的速度要比A的速度小，动能也要比A的小，故AC错误，B正确；‎ D、由于在最低点时B的速度小，根据向心力的公式可知，B球需要的向心力小，所以绳对B的拉力也要比A的小，故D正确．‎ 故选：BD．‎ ‎　‎ ‎9．如图所示，内壁光滑的圆形轨道固定在竖直平面内，轻杆两端固定有甲、乙两小球，甲球质量小于乙球质量，将两球放入轨道内，乙球位于最低点，由静止释放轻杆后，则甲球（　　）‎ A．能下滑到轨道的最低点 B．下滑过程中杆对其做负功 C．滑回时一定能返回到初始位置 D．滑回过程中增加的重力势能等于乙球减少的重力势能 ‎【考点】机械能守恒定律．‎ ‎【分析】甲与乙两小球系统，重力势能和动能相互转化，系统机械能守恒，根据机械能守恒定律求解即可．‎ ‎【解答】解：A若甲球沿凹槽下滑到槽的最低点，乙则到达与圆心等高处，但由于乙的质量比甲大，造成机械能增加了，明显违背了机械能守恒定律，故甲球不可能到圆弧最低点，但返回时，一定能返回到初始位置，故A错误，C正确；‎ B、下滑过程中，乙的机械能逐渐增大，所以甲的机械能逐渐减小，则杆对甲做负功，故B正确．‎ D、甲与乙两个物体系统机械能守恒，滑回过程中，甲球增加的重力势能等于乙减小的机械能以及甲的动能．故D错误．‎ 故选：BC．‎ ‎　‎ ‎10．两根绝缘细线分别系住a、b两个带电小球，并悬挂在O点，当两个球静止时，它们处在同一水平面上，此时α＜β，如图所示，现将两细线同时剪断，在某一时刻（　　）‎ A．两球处在同一水平面上 B．a球水平位移大于b球水平位移 C．a球速度小于b球速度 D．a球速度大于b球速度 ‎【考点】库仑定律．‎ ‎【分析】同时剪断两根细线时，小球受水平方向的库伦力和竖直方向的重力作用，然后根据水平方向和竖直方向运动的独立性可正确求解．‎ ‎【解答】解：AB、由于竖直方向加速度相同，所以同时落在同一水平地面上，但由于质量的不同，导致水平方向的加速度大小不同，因此水平位移也不相同，故A正确、B错误； ‎ CD、根据平衡条件有：mag=，mbg=．由于β＞α，所以ma＞mb，因此水平方向上，a的加速度小于b的加速度．小球在竖直方向上做自由落体运动，在水平方向上做变加速直线运动，根据分运动与合运动具有等时性，知a、b两球同时落到同一水平面上，落地时a球落地时的速度小于b球落地时的速度．故C正确、D错误．‎ 故选：AC．‎ ‎　‎ 二、实验题（本题共2小题，共16分．把答案填在相应的横线上或按题目要求作答．特别注意：本卷答题必须在答题卷上作答方为有效．）‎ ‎11．探究做功与速度变化的关系实验中，某同学利用如图所示的装置，通过数根相同的橡皮条和打点计时器，来探究橡皮条做功与小车获得速度之间的关系，得到数据如表所示，则下述说法中正确的是（　　）‎ A B C 橡皮条数 速度 速度的平方 ‎1‎ ‎1.00‎ ‎1.00‎ ‎2‎ ‎1.41‎ ‎1.99‎ ‎3‎ ‎1.73‎ ‎2.99‎ ‎4‎ ‎2.00‎ ‎4.00‎ A．利用改变橡皮条的根数来改变做功的大小，使做功数值倍数增加 B．每次改变橡皮条的根数，必须将小车拉到相同位置由静止释放 C．从表格 A 列和 B 列对比，可以判断橡皮筋做功与小车速度成正比例关系 D．从表格 A 列和 C 列对比，可以判断橡皮筋做功与小车速度平方成正比例关系 ‎【考点】探究功与速度变化的关系．‎ ‎【分析】本实验的关键是尽管无法求出橡皮筋做功的具体数值，可以根据等效思想，如果一根橡皮筋做的功是1W，则两根相同橡皮筋伸长程度相同时做的功则为2W，3根则为3W…，所以每次改变橡皮条的根数必须将小车拉倒相同的位置释放；可以通过画出W﹣v或W﹣v2图象判断W与速度的关系．‎ ‎【解答】解：A、相同的橡皮条形变程度相同时对外做的功也相同，故可以利用改变橡皮条的根数来改变做功的大小，使做功数值倍数增加，故A正确．‎ B、每次改变橡皮条的根数，必须将小车拉到相同的位置释放，这样做功才能成倍增加，故B正确．‎ CD、从表格C列，可判断速度的平方分别为1、2、3、4，再与A列对比可知，橡皮条做功与小车速度平方成正比，故C错误，D正确．‎ 故选：ABD．‎ ‎　‎ ‎12．利用重锤下落验证机械能守恒定律．‎ ‎①为进行“验证机械能守恒定律”的实验，用到如下器材：铁架台（也可利用桌边），重锤，电磁打点计时器以及复写纸、纸带，低压交流电源，天平，导线，电键．缺少的器材是　刻度尺　．‎ ‎②在验证机械能守恒定律的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，查得当地重力加速度g=9.80m/s2‎ ‎，测出所用重物的质量m=1.00kg，实验中得到一条点迹清晰的纸带，把第一个点记作O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量点，经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm，根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量为　7.62　 J（结果取3位有效数字），动能的增加量为　7.56　 J（结果取3位有效数字）‎ ‎③实验中产生系统误差的原因是　阻力对重锤和纸带的影响　．为了减小误差，悬挂在纸带下的重物的质量应选择较　大　（填“大”或“小”）的．‎ ‎④如果以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出﹣h的图线是一条直线，该线的斜率等于　重力加速度g　．‎ ‎【考点】验证机械能守恒定律．‎ ‎【分析】①根据实验的原理确定所需测量的物理量，从而确定缺少的器材．‎ ‎②根据下降的高度求出重力势能的减小量，根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出C点的速度，从而得出动能的增加量．‎ ‎③实验系统误差的原因是阻力的影响．‎ ‎④根据机械能守恒得出的关系式，从而得出图线斜率的含义．‎ ‎【解答】解：①实验中需要用刻度尺测量点迹间的距离，从而得出下降的高度以及测出瞬时速度，所以还缺少刻度尺．‎ ‎②由O点运动到C点，重力势能的减少量△Ep=mgh=1×9.8×0.7776J≈7.62J，C点的速度m/s=3.8875m/s，则动能的增加量J=7.56J．‎ ‎③实验中产生系统误差的原因是阻力对重锤和纸带的影响，为了减小误差，重物的质量选择较大的．‎ ‎④根据机械能守恒得，mgh=，则，可知图线的斜率表示重力加速度g．‎ 故答案为：①刻度尺，②7.62，7.56．‎ ‎③阻力对重锤和纸带的影响，大．‎ ‎④重力加速度g．‎ ‎　‎ 三、计算题（本题共4小题，共44分．按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤．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．）‎ ‎13．如图所示，抗震救灾运输机在某场地卸放物资时，通过倾角θ=30°的固定的光滑斜轨道面进行．有一件质量为m=2.0kg的小包装盒，由静止开始从斜轨道的顶端A滑至底端B，然后又在水平地面上滑行一段距离停下，若A点距离水平地面的高度h=5.0m，重力加速度g取10m/s2，求：‎ ‎（1）包装盒由A滑到B经历的时间：‎ ‎（2）若地面的动摩擦因数为0.5，包装盒在水平地面上还能滑行多远？（不计斜面与地面接触处的能量损耗）‎ ‎【考点】动能定理的应用；匀变速直线运动的位移与时间的关系；牛顿第二定律．‎ ‎【分析】（1）对包装盒进行受力分析，由牛顿第二定律求解加速度，根据运动学公式得出运动的时间．‎ ‎（2）运用动能定理研究包装盒在水平地面上运动过程求出滑行的距离．‎ ‎【解答】解：（1）包装盒沿斜面下滑受到重力和斜面支持力，由牛顿第二定律，得mgsinθ=ma ‎ a=gsinθ=5.0m/s2‎ 包装盒沿斜面由A到B的位移为SAB==10m ‎ 包装盒由A到B做匀加速运动的时间为t SAB=at2得 t==2.0s ‎ ‎（2）由动能定理得：‎ ‎﹣fs=0﹣mvB2‎ 其中滑动摩擦力f=μmg ‎ 在B点速度vB=at ‎ 代入已知，得s=10m 答：（1）包装盒由A滑到B经历的时间是2.0s ‎（2）包装盒在水平地面上还能滑行10m．‎ ‎　‎ ‎14．用一根长为L的丝线吊着一质量为m、带电荷量为q的小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，如图丝线与竖直方向成53°角，现突然将该电场方向变为向下但大小不变，不考虑因电场的改变而带来的其他影响（重力加速度为g），求：‎ ‎（1）匀强电场的电场强度的大小；‎ ‎（2）小球经过最低点时丝线的拉力．‎ ‎【考点】动能定理的应用；力的合成与分解的运用；共点力平衡的条件及其应用；电场强度．‎ ‎【分析】（1）小球静止时在竖直线的右边，根据小球静止时受平衡力，可以判断出小球的受力的方向向右，与电场线的方向相同，因此小球带正电；对小球进行受力分析，水平方向和竖直方向的受力都平衡，即可得解；‎ ‎（2）水平方向不受力了，平衡破坏了，小球在竖直向下的重力和竖直向上的电场力的作用下，在绳子的约束下，在竖直平面内沿圆弧摆下，做圆周运动，或沿圆弧来回运动，根据动能定理，带电小球到最低点时重力和电场力做的功全部转化为小球的动能，此时速度最大，列式即可得解．‎ ‎【解答】解：（1）小球平衡时受到绳子的拉力、重力和电场力，‎ 由平衡条件得：mgtan53°=qE，‎ 解得：E==mg；‎ ‎（2）电场方向变成向下后，重力和电场力都向下，两个力做功，小球开始摆动做圆周运动，由动能定理：‎ ‎（mg+qE）（1﹣cos53°）L=mv2﹣0，‎ 在最低点时绳子的拉力、重力和电场力的合力提供向心力，由牛顿第二定律得：‎ T﹣（mg﹣qE）=m，‎ 解得：T=0.42mg；‎ 答：（1）匀强电场的电场强度的大小为mg；‎ ‎（2）小球经过最低点时丝线的拉力0.42mg．‎ ‎　‎ ‎15．如图，一不可伸长的轻绳上端悬挂于O点，下端系一质量m=1.0kg的小球．现将小球拉到A点（保持绳绷直）由静止释放，当它经过B点时绳恰好被拉断，小球平抛后落在水平地面上的C点．地面上的D点与OB在同一竖直线上，已知绳长L=1.0m，B点离地高度H=1.0m，A、B两点的高度差h=0.5m，重力加速度g取10m/s2，不计空气影响，求：‎ ‎（1）地面上DC两点间的距离s；‎ ‎（2）轻绳所受的最大拉力大小．‎ ‎【考点】机械能守恒定律；牛顿第二定律；向心力．‎ ‎【分析】（1）从A到B由动能定理可得B位置时的速度，之后做平抛运动，由平抛规律求解；‎ ‎（2）在B位置，由牛顿第二定律可求轻绳所受的最大拉力大小．‎ ‎【解答】解：（1）设小球在B点速度为v，对小球从A到B由动能定理得：‎ mgh=mv2①‎ 绳子断后，小球做平抛运动，运动时间为t，则有：‎ H=②‎ DC间距离：‎ s=vt 解得：s=m≈1.414m ‎（2）在B位置，设绳子最大力量为F，由牛顿第二定律得：‎ F﹣mg=④‎ 联立①④得：F=2mg=2×1×10N=20N 根据牛顿第三定律，有F'=F，因而轻绳所受的最大拉力为20N．‎ 答（1）DC两点间的距离1.414m；‎ ‎（2）轻绳所受的最大拉力20N．‎ ‎　‎ ‎16．如图所示，固定斜面的倾角θ=30°，物体A与斜面之间的动摩擦因数为μ，轻弹簧下端固定在斜面底端，弹簧处于原长时上端位于C点，用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑的定滑轮连接物体A和B，滑轮右侧绳子与斜面平行，A的质量为2m，B的质量为m，初始时物体A到C点的距离为L．现给A、B一初速度v0使A开始沿斜面向下运动，B向上运动，物体A将弹簧压缩到最短后又恰好能回到C点．已知重力加速度为g，不计空气阻力，求此过程中：‎ ‎（1）物体A向下运动刚到达C点时的速度；‎ ‎（2）弹簧的最大压缩量；‎ ‎（3）弹簧中的最大弹性势能．‎ ‎【考点】动能定理的应用；能量守恒定律．‎ ‎【分析】（1）A、B系统动能的减小量与系统重力势能的减小量等于摩擦产生的热量，根据能量守恒定律求出物体A向下运动刚到C点时的速度．‎ ‎（2）对物体A接触弹簧将弹簧压缩到最短后又恰回到C点研究，对系统运用动能定理求出弹簧的最大压缩量．‎ ‎（3）对弹簧从压缩到最短到恰好能弹到C点的过程中，运用能量守恒定律求出弹簧压缩时最大的弹性势能．‎ ‎【解答】解：（1）A和斜面间的滑动摩擦力为：f=2μmgcosθ ‎ 物体A向下运动到C点的过程中，根据能量守恒有：2mgLsinθ+•3m=•3mv2+mgL+fL ‎ 得：v=‎ ‎（2）从物体A接触弹簧到将弹簧压缩到最短后又恰好回到C点，对系统应用动能定理有：‎ ‎﹣f•2x=0﹣•3mv2‎ 联立以上方程解得：x=‎ ‎（3）弹簧从压缩到最短到恢复原长的过程中，根据能量守恒有：Ep+mgx=2mgxsinθ+fx 又因为有：mgx=2mgxsinθ 所以得：Ep=fx=m﹣μmgL ‎ 答：（1）物体A向下运动刚到达C点时的速度是；‎ ‎（2）弹簧的最大压缩量是；‎ ‎（3）弹簧中的最大弹性势能是m﹣μmgL．‎ ‎　‎ ‎2016年10月23日