福建省厦门市重点中学2023-2024高三上学期9月月考物理试题(原卷版+解析版)

厦门市重点中学2023-2024学年高三上学期9月月考
物理卷
总分100分 考试时间:75min
一、单项选择题(共4小题,每小题4分,共16分。在每一小题给出的四个选项中只有一项是正确选项,有选错或者不答的得0分,答案填涂在答题卡上。)
1. 我国2020珠峰高程测量登山队从珠峰大本营出发,途经海拔高度分别为5800m中间营地、8300m三号营地,于北京时间5月27日上午11时整,成功登顶珠蜂(如图所示),开始雪深、重力测量等测量作业,下列说法正确的是( )
A. “11时整”是时间间隔 B. 中间营地与三号营地之间的位移是2500m
C. 进行测量作业时可以将登山队员看成质点 D. 同一物体在珠峰峰顶受到的重力比厦门地区小
2. 某运动员以如图所示姿势蹲在水平地而上,则该运动员( )
A. 受到的支持力是由于脚掌形变产生的 B. 对地面的压力就是重力
C. 受到的支持力和重力是一对平衡力 D. 一定受到摩擦力
3. 厦门规划到2035年建成12条地铁线路,越来越多的市民选择地铁作为出行的交通工具。如图所示,时,列车由静止开始做匀加速直线运动,第一节车厢的前端恰好与站台边感应门的一根立柱对齐。时,第一节车厢末端恰好通过这根立柱所在位置,全部车厢通过立柱所用时间。设各节车用长度相等,不计车厢间距离。则(  )
A. 该列车共有10节车厢
B. 第2个内有4节车厢通过这根立柱
C. 最后一节车厢近过这根立柱的时间为
D. 第4节车厢通过这根立柱的末速度小于整列车通过立柱的平均速度
4. 以不同初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时,一个物体所受空气阻力可忽略,另一物体所受空气阻力大小与物体速率成正比,下列用虚线和实线描述两物体运动的图像可能正确的是(  )
A. B.
C. D.
二、双项选择题(共4小题,每小题6分,共24分。每一小题给出的四个选项中有两个选项是正确的,全部选对得6分,选对但不全得3分,有选错或者不答的得0分,答案填涂在答题卡上。)
5. 如图为10米跳台运动员在决赛中的关键一跳,关于运动员在从起跳到落水的过程中,下列说法正确的是(  )
A. 起跳离开跳台以后,重心在上升的过程中,运动员处于超重状态
B. 在起跳的过程中,跳台对他的作用力大于他对跳台的作用力
C. 起跳未离开跳台向上加速的过程中,跳台对他的作用力大于运动员的重力
D. 运动员离开跳台到落水的过程中一直处于失重状态
6. 如图所示,一内表面光滑的半圆形凹槽放在粗糙的水平地面上,物块(可看做质点)静置于槽内最底部的 A 点处。现用一方向不变的斜向上的推力 F 把物块从 A 点沿着凹形槽缓慢推至 B 点,整个过程中,凹槽始终保持静止。设物块受到凹槽的支持力 为 FN,则在上述过程中下列说法正确的是( )
A. F 一直增大,FN先减小后增大
B. F 和 FN都一直增大
C. 地面对凹槽的支持力一直增大
D. 地面对凹槽的摩擦力一直增大
7. 如图所示,劲度系数为k的轻弹簧的一端固定在墙上,另一端与置于倾角为的斜面上质量为m的物体A连接(另有一个完全相同的物体B紧贴着A,不粘连),弹簧与斜面平行且处于静止状态。现用沿斜面的力F缓慢推动物体B,在弹性限度内弹簧总共被压缩了x0,此时物体A、B静止。撤去F后,物体A、B开始向上运动,已知重力加速度为g,物体A、B与斜面间的动摩擦因数为μ(μA. 施加力F前,弹簧被压缩了
B. 撤去F瞬间,物体A、B的加速度大小为
C. 撤去F后,物体A和B先做加速运动,再做减速运动
D. 若物体A、B向上运动要分离,则分离时向上运动距离为x0
8. 如图所示,甲、乙两滑块的质量分别为、,放在静止的水平传送带上,两者相距,与传送带间的动摩擦因数均为0.2。时,甲、乙分别以的初速度开始向右滑行,时,传送带启动(不计启动时间),立即以的速度向右做匀速直线运动,传送带足够长,重力加速度取。下列说法正确的是( )
A. 时,两滑块相距
B. 时,两滑块速度相等
C. 内,乙相对传送带的位移大小为1.75m
D. 内,两滑块与传送带间摩擦生热共为14.5J
三、填空题(本题共5小题,共20分,请把答案填写在答题卷的相应位置上。)
9. 如图所示,将细绳的一端系在手指上,另一端系在直杆的右端,杆的左端顶在掌心上,组成一个三角支架。将重物悬挂在A点,并保持静止。此时可感受到杆是被__________的(选填“压缩”或“拉伸”);细绳对手指施加的作用力的方向沿细绳由__________(选填“A指向B”或“B指向A”)。
10. 如图所示,位于竖直平面内的固定半径为R的光滑圆环轨道,圆环轨道与水平面相切于M点,与竖直墙相切于A点,竖直墙上另一点B与M的连线和水平面的夹角为,C是圆环轨道的圆心,D是圆环上与M靠得很近的一点(DM远小于CM)。已知在同一时刻:a、b两球分别由A、B两点从静止开始沿光滑倾斜直轨道运动到M点;c球由C点自由下落到M点;d球从D点静止出发沿圆环运动到M点。则a、b,c、d四个小球最先到达M点的球是__________球。若重力加速度为g,则b球到达M点的时间为__________。
11. 如图,将A、B两个小球同时从离地相同的高度以相同大小的初速度v0分别竖直上抛和下抛,不计空气阻力。在B落地之前的过程中,两个小球之间的距离______(填“增大”、“减小”、“先增大后减小”、“先减小后增大”);两者落地的时间差Δt=____。
12. 利用光电计时器测量重力加速度的实验装置如图(a)所示。所给器材有:固定在底座上带有刻度的竖直钢管,钢球吸附器(固定在钢管顶端,可使钢球在被吸附一段时间后由静止开始自由下落),两个光电门(用于测量钢球从第一光电门到第二光电门所用的时间间隔 t),接钢球用的小网实验时,将第一光电门固定在靠近钢球开始下落的位置, 第二光电门可在第一光电门和小网之间移动。测量钢球从第一光电门到第二光电门所用的时间间隔t和对应的高度h,所得数据如下表所示。
h(m) 0100 0.200 0.400 0.800 1.200 1.600
t(ms) 73.5 124.3 201.3 314.7 403.3 4783
(m/s) 1.36 1.61 1.99 2.54 2.98 3.35
完成下列填空和作图。
(1)若钢球下落的加速度的大小为 g。钢球经过第一光电门时的瞬时速度为 v0。则 与它们之间所满足的关系式是_______。
(2)请给图(b)的纵轴标上标度,让表格数据尽可能布 满坐标纸,然后根据表中给出的数据,在给出的坐标纸上画出 图线_______;
(3)由所画出的 图线,得出钢球加速度的大小为g=_______m/s2(保留 2 位有效数字);
(4)为减小重力加速度的测量误差,可采用哪些方法 _______(提出一条即可)。
13. 某兴趣小组要测量一个重物重力。实验器材:一根轻弹簧、手机、1个钩码、不计质量的细线、重物、刻度尺。由于重物的重力超过了弹簧的弹性限度,故该小组设计如下实验方案,已知本地重力加速度。实验步骤:
(1)如图甲所示,用轻弹簧竖直挂起1个钩码时,测出弹簧伸长量为;
(2)用弹簧与细线互成角度吊起重物,稳定时测出弹簧伸长量为,则此时弹簧的弹力大小为_________N;
(3)用手机软件测出两侧细线与竖直方向夹角分别为,如图乙所示。画出拉力的方向如图丙两侧虚线所示,请用图示法在图丙中画出二者的合力______(已知单位长度表示的力为);
(4)由作图结果可得重物的重力为__________N(保留两位小数)。
四、计算题(本大题共3小题,共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案不得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
14. 如图所示,某家政服务员通过拖把杆给墩布施加一方向与地面成53°斜向上、大小的作用力,使墩布沿水平地面匀速运动。已知墩布(含固定墩布的装置)的质量,取重力加速度大小,,。
(1)求墩布与地面间的动摩擦因数;
(2)若家政服务员通过拖把杆给墩布施加一方向与地面成37°斜向下的作用力,使墩布沿水平地面匀速运动,求的大小;
15. 随着智能手机的使用越来越广泛,一些人在驾车时也常常低头看手机,然而开车时看手机是一种危险驾驶行为,极易引发交通事故.一辆出租车在平直公路上以v0=18m/s的速度匀速行驶,它正前方x0=31m处有一辆货车以v1=20m/s的速度同向匀速行驶,货车由于故障而开始匀减速,而出租车司机此时开始低头看手机,4.5s后才发现危险,司机经0.5s反应时间后,立即采取紧急制动措施开始匀减速直线运动,若货车从故障开始,需向前滑行100m才能停下,求:
(1)货车加速度的大小;
(2)当出租车开始刹车时,两车之间的距离;
(3)若欲使出租车不和货车发生追尾,则出租车刹车的加速度大小。
16. 如图所示,4个完全相同的木块一个挨一个地静置于水平地面上(彼此不相连)。每个木块的质量、长度,与地面间的动摩擦因数。一质量的小铅块(视为质点)从左侧第一个木块的最左端,以大小的初速度开始向右运动,它与木块间的动摩擦因数。最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力大小,重力加速度取。
(1)当小铅块刚运动至左侧第二个木块上时,求此时小铅块的速度大小。
(2)求小铅块运动至哪个木块上时,小铅块下方的木块开始滑动。
(3)小铅块停止运动时,求与左侧第一个木块最左端的距离。(结果保留小数点后2位)
厦门市重点中学2023-2024学年高三上学期9月月考
物理卷 答案解析
总分100分 考试时间:75min
一、单项选择题(共4小题,每小题4分,共16分。在每一小题给出的四个选项中只有一项是正确选项,有选错或者不答的得0分,答案填涂在答题卡上。)
1. 我国2020珠峰高程测量登山队从珠峰大本营出发,途经海拔高度分别为5800m中间营地、8300m三号营地,于北京时间5月27日上午11时整,成功登顶珠蜂(如图所示),开始雪深、重力测量等测量作业,下列说法正确的是( )
A. “11时整”是时间间隔 B. 中间营地与三号营地之间的位移是2500m
C. 进行测量作业时可以将登山队员看成质点 D. 同一物体在珠峰峰顶受到的重力比厦门地区小
【答案】D
【解析】
【详解】A.“11时整”是时刻,故A错误;
B.2500m是从中间营地到三号营地之间的竖直高度差,不是两地点间的距离,不是位移,故B错误;
C.进行测量作业时,登山队员的大小不能忽略,不能看成质点,故C错误;
D.珠峰的重力加速度小于厦门地区,则同一物体在珠峰峰顶受到的重力比厦门地区小,故D正确。
故选D。
2. 某运动员以如图所示的姿势蹲在水平地而上,则该运动员( )
A. 受到的支持力是由于脚掌形变产生的 B. 对地面的压力就是重力
C. 受到的支持力和重力是一对平衡力 D. 一定受到摩擦力
【答案】C
【解析】
【详解】A.运动员受到的支持力是由于水平地面的形变产生的,故A错误;
B.运动员对地面压力是运动员对水平地面的挤压,施力物体是人,受力物体是地面;运动员受到的重力是地球对运动员的作用力,施力物体是地球,受力物体是人,所以运动员对地面的压力不是重力,故B错误;
C.运动员受到的支持力和重力大小相等,方向相反,是一对平衡力,故C正确;
D.运动员以题图所示的姿势蹲在水平地面上,处于平衡状态,在水平方向没有相对运动,也没有相对运动的趋势,因此不受摩擦力的作用,故D错误。
故选C。
3. 厦门规划到2035年建成12条地铁线路,越来越多的市民选择地铁作为出行的交通工具。如图所示,时,列车由静止开始做匀加速直线运动,第一节车厢的前端恰好与站台边感应门的一根立柱对齐。时,第一节车厢末端恰好通过这根立柱所在位置,全部车厢通过立柱所用时间。设各节车用长度相等,不计车厢间距离。则(  )
A. 该列车共有10节车厢
B. 第2个内有4节车厢通过这根立柱
C. 最后一节车厢近过这根立柱的时间为
D. 第4节车厢通过这根立柱的末速度小于整列车通过立柱的平均速度
【答案】C
【解析】
【详解】A.设每节车厢长度为x,根据运动学公式


该列车共有9节车厢,A错误;
B.根据初速度为零的匀加速运动,连续相等时间内位移的比例关系,可知第2个内有3节车厢通过这根立柱,B错误;
C.根据初速度为零的匀加速运动,连续相等位移内时间的比例关系,最后一节车厢过这根立柱的时间为
C正确;
D.第4节车厢通过这根立柱时,运动时间大于总时间的一半,则此时的速度大于中间时刻速度,即大于整列车通过立柱的平均速度,D错误。
故选C。
4. 以不同初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时,一个物体所受空气阻力可忽略,另一物体所受空气阻力大小与物体速率成正比,下列用虚线和实线描述两物体运动的图像可能正确的是(  )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】A.竖直上抛运动不受空气阻力,做向上匀减速直线运动至最高点再向下自由落体运动,图象时倾斜向下的直线,四个选项均正确表示;考虑阻力
的上抛运动,上升中
随着减小,减小,对应图象的斜率减小,选项A错误;
BCD.下降中
随着随着增大,继续减小.而在最高点时,,对应图与轴的交点,其斜率应该等于(此时与竖直上抛的最高点相同的加速度),即过交点的切线应该与竖直上抛运动的直线平行,则BC错误, 选项D正确。
故选D
【点睛】本题考查了牛顿第二定律、图象的特点、竖直上抛运动状态的判断.
二、双项选择题(共4小题,每小题6分,共24分。每一小题给出的四个选项中有两个选项是正确的,全部选对得6分,选对但不全得3分,有选错或者不答的得0分,答案填涂在答题卡上。)
5. 如图为10米跳台运动员在决赛中的关键一跳,关于运动员在从起跳到落水的过程中,下列说法正确的是(  )
A. 起跳离开跳台以后,重心在上升的过程中,运动员处于超重状态
B. 在起跳的过程中,跳台对他的作用力大于他对跳台的作用力
C. 起跳未离开跳台向上加速的过程中,跳台对他的作用力大于运动员的重力
D. 运动员离开跳台到落水的过程中一直处于失重状态
【答案】CD
【解析】
【详解】AD.运动员离开跳台到落水的过程中,只受重力作用,加速度为重力加速度,处于完全始终状态,故D正确,A错误;
B.在起跳的过程中,跳台对他的作用力与他对跳台的作用力为一对相互作用力,大小相等,方向相反,故B错误;
C.起跳未离开跳台向上加速的过程中,运动员的加速度向上,处于超重状态,跳台对他的作用力大于运动员的重力,故C正确。
故选CD。
6. 如图所示,一内表面光滑的半圆形凹槽放在粗糙的水平地面上,物块(可看做质点)静置于槽内最底部的 A 点处。现用一方向不变的斜向上的推力 F 把物块从 A 点沿着凹形槽缓慢推至 B 点,整个过程中,凹槽始终保持静止。设物块受到凹槽的支持力 为 FN,则在上述过程中下列说法正确的是( )
A. F 一直增大,FN先减小后增大
B. F 和 FN都一直增大
C. 地面对凹槽的支持力一直增大
D. 地面对凹槽的摩擦力一直增大
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.采用图解法分析如下,由图可知F一直增大,FN先减小后增大,故A正确,B错误;
C.外力F逐渐增大,竖直向上分力也逐渐增大,取整体为研究对象可知地面对凹槽的支持力一直减小,故C错误。
D.外力F逐渐增大,水平向右分力也逐渐增大,取整体为研究对象可知地面对凹槽的有水平向左的摩擦力,且逐渐增大,故D正确。
故选AD。
7. 如图所示,劲度系数为k的轻弹簧的一端固定在墙上,另一端与置于倾角为的斜面上质量为m的物体A连接(另有一个完全相同的物体B紧贴着A,不粘连),弹簧与斜面平行且处于静止状态。现用沿斜面的力F缓慢推动物体B,在弹性限度内弹簧总共被压缩了x0,此时物体A、B静止。撤去F后,物体A、B开始向上运动,已知重力加速度为g,物体A、B与斜面间的动摩擦因数为μ(μA. 施加力F前,弹簧被压缩了
B. 撤去F瞬间,物体A、B的加速度大小为
C. 撤去F后,物体A和B先做加速运动,再做减速运动
D. 若物体A、B向上运动要分离,则分离时向上运动距离为x0
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.施加力F前,把AB作为一个整体受力分析,在斜面方向上,重力的下滑分力与弹簧的弹力和摩擦力的合力平衡,即
胡克定律
联立得
故A错误;
B.撤去F瞬间,把AB作为一个整体受力分析有
解得
故B正确;
C.撤去F后,由于弹簧逐渐恢复原长,弹力不断减小,但加速度沿斜面向上,整体加速,当加速度减为0后,加速度沿斜面向下减速,所以物体A和B在分离之前先做加速度减小的加速运动,再做加速度反向增大的减速运动,故C正确;
D.分离问题要抓住两点:①分离时两物体间无弹力,②分离时两物体的加速度相同;运用这两个结论就可快速判断出A、B两物体会在弹簧达到原长时分离,故D正确。
故选BCD。
8. 如图所示,甲、乙两滑块的质量分别为、,放在静止的水平传送带上,两者相距,与传送带间的动摩擦因数均为0.2。时,甲、乙分别以的初速度开始向右滑行,时,传送带启动(不计启动时间),立即以的速度向右做匀速直线运动,传送带足够长,重力加速度取。下列说法正确的是( )
A. 时,两滑块相距
B. 时,两滑块速度相等
C. 内,乙相对传送带的位移大小为1.75m
D. 内,两滑块与传送带间摩擦生热共为14.5J
【答案】BD
【解析】
【详解】A.传送带启动前,两物体做匀减速运动,加速度大小相等,则有
根据
可得时,两滑块相距
故A错误;
B.传送带启动时,甲物体的速度为
与皮带速度相等所用时间为
因此在时,甲滑块速度与皮带相等。传送带启动时,乙物体的速度为
与皮带速度相等所用时间为
因此在时,乙滑块速度也与皮带相等,故时,两滑块速度才相等,故B正确;
C.内,乙相对传送带的位移大小为
内,乙相对传送带的位移大小为
因此内,乙相对传送带的位移大小为
故C错误;
D.在前,甲均在做匀减速运动,则甲相对传送带的位移为
甲滑块与传送带间摩擦生热为
在乙做减速运动,传送带静止,在内,乙滑块做加速度运动,整个过程中乙滑块与传送带间摩擦生热为
因此内,两滑块与传送带间摩擦生热为
故D正确。
故选BD。
三、填空题(本题共5小题,共20分,请把答案填写在答题卷的相应位置上。)
9. 如图所示,将细绳的一端系在手指上,另一端系在直杆的右端,杆的左端顶在掌心上,组成一个三角支架。将重物悬挂在A点,并保持静止。此时可感受到杆是被__________的(选填“压缩”或“拉伸”);细绳对手指施加的作用力的方向沿细绳由__________(选填“A指向B”或“B指向A”)。
【答案】 ①. 压缩 ②. B指向A
【解析】
【详解】[1][2]以A点为分析对象,它受三个力的作用,分别是绳子AB的拉力,杆AC的弹力,以及重物竖直向下的拉力;绳子的拉力沿着AB方向,其竖直向上的分力与重物的拉力等大反向,水平向左的分力与杆的弹力等大反向,即杆受到了A点水平向左的力,所以杆是被压缩的。细绳对手指的力沿着BA方向,即由B指向A。
10. 如图所示,位于竖直平面内的固定半径为R的光滑圆环轨道,圆环轨道与水平面相切于M点,与竖直墙相切于A点,竖直墙上另一点B与M的连线和水平面的夹角为,C是圆环轨道的圆心,D是圆环上与M靠得很近的一点(DM远小于CM)。已知在同一时刻:a、b两球分别由A、B两点从静止开始沿光滑倾斜直轨道运动到M点;c球由C点自由下落到M点;d球从D点静止出发沿圆环运动到M点。则a、b,c、d四个小球最先到达M点的球是__________球。若重力加速度为g,则b球到达M点的时间为__________。
【答案】 ①. c ②.
【解析】
【详解】[1][2]对于a球的运动,AM段的位移
加速度
根据,解得
对于b球的运动,BM段位移
加速度
由,解得
对于c球的运动,CM段的位移
加速度
由,解得
对于d小球,做类似单摆运动,从D到M的时间
可知最小,所以则a、b,c、d四个小球最先到达M点的球是c球;b球到达M点的时间为。
11. 如图,将A、B两个小球同时从离地相同的高度以相同大小的初速度v0分别竖直上抛和下抛,不计空气阻力。在B落地之前的过程中,两个小球之间的距离______(填“增大”、“减小”、“先增大后减小”、“先减小后增大”);两者落地的时间差Δt=____。
【答案】 ①. 增大 ②.
【解析】
【分析】根据竖直上抛运动的对称性,求得小球A从最高点落回出发点用时即为上升到最高点的时间,A小球落回出发点时速度为,继续下落的时间和B小球下落时间相同。
【详解】[1]A小球向上做匀减速运动,加速度为;B小球向下做匀加速运动,加速也为,相同时间内两小球的速度变化量大小相等,当B小球刚好落地时,A小球速度减为零,达到最高点,此时两球的距离最大,所以在B球落地之前,两个小球之间的距离增大,故选填“增大”;
[2]B小球落地时,A小球速度减为零达到最高点,时间为
A小球从最高点落回地面所需时间为两者落地时间差,即
12. 利用光电计时器测量重力加速度的实验装置如图(a)所示。所给器材有:固定在底座上带有刻度的竖直钢管,钢球吸附器(固定在钢管顶端,可使钢球在被吸附一段时间后由静止开始自由下落),两个光电门(用于测量钢球从第一光电门到第二光电门所用的时间间隔 t),接钢球用的小网实验时,将第一光电门固定在靠近钢球开始下落的位置, 第二光电门可在第一光电门和小网之间移动。测量钢球从第一光电门到第二光电门所用的时间间隔t和对应的高度h,所得数据如下表所示。
h(m) 0.100 0.200 0400 0.800 1.200 1.600
t(ms) 73.5 124.3 201.3 314.7 403.3 478.3
(m/s) 1.36 1.61 1.99 2.54 2.98 3.35
完成下列填空和作图。
(1)若钢球下落的加速度的大小为 g。钢球经过第一光电门时的瞬时速度为 v0。则 与它们之间所满足的关系式是_______。
(2)请给图(b)的纵轴标上标度,让表格数据尽可能布 满坐标纸,然后根据表中给出的数据,在给出的坐标纸上画出 图线_______;
(3)由所画出的 图线,得出钢球加速度的大小为g=_______m/s2(保留 2 位有效数字);
(4)为减小重力加速度的测量误差,可采用哪些方法 _______(提出一条即可)。
【答案】 ①. ②. ③. 9.7 ④. 可以使第一、第二光电门间距离大些,钢球体积尽可能小等
【解析】
【详解】(1)[1]是时间t内的平均速度,也是该段中间时刻的速度,故有
(2)[2]根据描点作图法,可得如图所示
(3)[3]根据图线的斜率,可得加速度为
(4)[4]为了减小误差,可以使第一、第二光电门间距离大些,钢球体积尽可能小等。
13. 某兴趣小组要测量一个重物的重力。实验器材:一根轻弹簧、手机、1个钩码、不计质量的细线、重物、刻度尺。由于重物的重力超过了弹簧的弹性限度,故该小组设计如下实验方案,已知本地重力加速度。实验步骤:
(1)如图甲所示,用轻弹簧竖直挂起1个钩码时,测出弹簧伸长量为;
(2)用弹簧与细线互成角度吊起重物,稳定时测出弹簧伸长量为,则此时弹簧的弹力大小为_________N;
(3)用手机软件测出两侧细线与竖直方向夹角分别为,如图乙所示。画出的拉力的方向如图丙两侧虚线所示,请用图示法在图丙中画出二者的合力______(已知单位长度表示的力为);
(4)由作图结果可得重物的重力为__________N(保留两位小数)。
【答案】 ①. 7.84 ②. ③. 11.76(11.17~12.35)
【解析】
【详解】(2)[1]由胡克定律可得弹簧的劲度系数为
弹簧的伸长量为4.00cm时,弹簧弹力的大小为
(3)[2]图示法画出二者的合力如图所示
(4)[3]由作图结果可得重物的重力为
因为作图有误差,所以重力的范围为11.17N~12.35N。
四、计算题(本大题共3小题,共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案不得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
14. 如图所示,某家政服务员通过拖把杆给墩布施加一方向与地面成53°斜向上、大小的作用力,使墩布沿水平地面匀速运动。已知墩布(含固定墩布的装置)的质量,取重力加速度大小,,。
(1)求墩布与地面间的动摩擦因数;
(2)若家政服务员通过拖把杆给墩布施加一方向与地面成37°斜向下的作用力,使墩布沿水平地面匀速运动,求的大小;
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)如图所示
根据平衡条件,水平方向

(2)根据平衡条件,水平方向
15. 随着智能手机的使用越来越广泛,一些人在驾车时也常常低头看手机,然而开车时看手机是一种危险驾驶行为,极易引发交通事故.一辆出租车在平直公路上以v0=18m/s的速度匀速行驶,它正前方x0=31m处有一辆货车以v1=20m/s的速度同向匀速行驶,货车由于故障而开始匀减速,而出租车司机此时开始低头看手机,4.5s后才发现危险,司机经0.5s反应时间后,立即采取紧急制动措施开始匀减速直线运动,若货车从故障开始,需向前滑行100m才能停下,求:
(1)货车加速度的大小;
(2)当出租车开始刹车时,两车之间的距离;
(3)若欲使出租车不和货车发生追尾,则出租车刹车的加速度大小。
【答案】(1);(2)16m;(3)
【解析】
【详解】(1)设货车的加速度大小为,根据匀变速直线运动位移-速度关系,即由
代入数据可得
(2)当出租车开始刹车时,货车在t=5s这段时间内运动的位移为
出租车运动的位移为
所以可得,当出租车开始刹车时,两车之间的距离为
(3)出租车开始刹车时,货车的速度为
设再经t1时间二者速度相等时,此时两车均未停止,恰好不相碰,有速度关系
位移关系
解得:出租车的加速度为
经验证两车速度均为2m/s,未停止,符合实际。
16. 如图所示,4个完全相同的木块一个挨一个地静置于水平地面上(彼此不相连)。每个木块的质量、长度,与地面间的动摩擦因数。一质量的小铅块(视为质点)从左侧第一个木块的最左端,以大小的初速度开始向右运动,它与木块间的动摩擦因数。最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力大小,重力加速度取。
(1)当小铅块刚运动至左侧第二个木块上时,求此时小铅块的速度大小。
(2)求小铅块运动至哪个木块上时,小铅块下方的木块开始滑动。
(3)小铅块停止运动时,求与左侧第一个木块最左端的距离。(结果保留小数点后2位)
【答案】(1)4.12m/s;(2)4;(3)6.23m
【解析】
【详解】(1)小铅块在第一块上运动时,有
可知小铅块在第一块上滑动时,4块木块仍处于静止状态,小铅块做匀减速直线运动,对小铅块由牛顿第二定律有
解得
由匀变速直线运动规律有
解得
(2)设小铅块运动至左侧第n个木块上时,小铅块下方木块开始滑动,则有
解得
n>3.75
因此小铅块运动至左侧第4个木块上时,木块开始滑动。
(3)设小铅块刚运动到第4个木块时速度大小为,由匀变速直线运动规律有
解得
设第4个木块一起加速运动时加速度大小,由牛顿第二定律有
解得
设经过时间t小铅块和第4个木块的速度相同,则有
解得

此段时间,小铅块的位移大小为
第4个木块的加速度为
木块的位移为
故此时铅块相对木板的位移为
经分析,小铅块和第4个木块的速度相同后,一起做匀减速直线运动,则有:从
解得
所以小铅块停止运动到左侧第一个木块最左端距离为

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