最新高考物理能力训练力和运动含答案文档格式.docx
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C.物体运动的轨迹是一条曲线
D.物体运动的轨迹是一条直线
3.在光滑的水平面上有一个物体同时受到两个水平力F1和F2作用,在第1s内保持静止状态.若两个力F1、F2随时间变化如图3—1—2所示,则下列说法中正确的是
图3—1—2
A.在第2s内,物体做匀加速运动,加速度的大小恒定,速度均匀增大
B.在第3s内,物体做变加速运动,加速度的大小均匀减小,速度逐渐减小
C.在第5s内,物体做变加速运动,加速度的大小均匀减小,速度逐渐增大
D.在第6s内,物体的加速度与速度均为零
4.如图3—1—3所示,在倾角为37°
的斜面底端的正上方H处,水平抛出一个小球,该小球落到斜面上时,速度方向正好与斜面垂直,则物体抛出时初速度为
图3—1—3
A.
B.
/4
C.
D.4
/3
5.有两个光滑固定斜面AB和BC,A和C两点在同一水平面上,斜面BC比斜面AB长(如图3—1—4所示).一个滑块自A点以速度vA上滑,到达B点时速度减小为零,紧接着沿BC滑下.设滑块从A点到C点的总时间是tC,那么下列四个图(3—1—5)中,正确表示滑块速度的大小v随时间t变化规律的是
图3—1—5
6.物体做平抛运动时,描述物体在竖直方向的分速度vy(取向下为正)随时间变化的图线是图3—1—6中的
图3—1—6
7.物体A、B都静止在同一水平面上,其质量分别为mA、mB,与水平面间的动摩擦因数分别为μA、μB.用平行于水平面的力F拉物体A、B,所得加速度a与拉力F的关系图线如图3—1—7所示,则可知
图3—1—7
A.μA=μB,mA<mB
B.μA>μB,mA<mB
C.μA=μB,mA=mB
D.μA<μB,mA>mB
8.如图3—1—8所示,物体A从滑槽某一不变的高度滑下后又滑上粗糙的水平传送带,传送带静止不动时,A滑至传送带最右端的速度为v1,需时间为t1.若传送带逆时针转动,A滑至传送带最右端的速度为v2,需时间为t2,则
图3—1—8
A.v1>v2,t1<t2B.v1<v2,t1<t2
C.v1>v2,t1>t2D.v1=v2,t1=t2
9.如图3—1—9所示,台秤上放一个装有水的杯子,通过固定在台秤上的支架用细线悬挂一小球,球全部浸没在水中,平衡时台秤的示数为某一数值.今剪断悬线,在球下落但还没有达到杯底的过程中,若不计水的阻力,台秤的示数将
图3—1—9
A.变大B.变小
C.不变D.无法判断
10.如图3—1—10所示,质量为m的小球,用OB和O′B两根轻绳吊着,两轻绳与水平天花板的夹角分别为30°
和60°
,这时OB绳的拉力为F1,若烧断O′B绳,当小球运动到最低点C时,OB绳的拉力为F2,则F1∶F2等于
A.1∶1B.1∶2
C.1∶3D.1∶4
图3—1—10
二、填空题(每小题6分,共36分)
11.某宇航员在一星球上以速率v0竖直向上抛出一物体,经ts落回抛出点.已知该星球的半径为R,若要在该星球上发射一颗绕该星球表面运转的人造卫星,则该人造卫星的速度大小为_______.
12.一内壁光滑的环形细圆管位于竖直平面内,环半径为R(比细管半径大得多).在圆管中有两个直径与细管内径相同的小球(可视为质点),A球质量为m1,B球质量为m2,它们沿环形管顺时针运动,经过最低点的速度都为v0.设A球运动到最低点时,B球恰好运动到最高点.若要此时两球作用于圆管的合力为零,那么m1、m2、R与v0应满足的关系式是_______.
13.某校在开展研究性学习的活动中,学生利用一块秒表、一根轻质弹簧、一根细线、一把无刻度的尺、一个质量和半径均已知的均匀小球(中心开孔).另有量角器及铁架台等.在当地的重力加速度已知的情况下.
(1)测量弹簧的长度和劲度系数的步骤和表达式是________________.
(2)测量弹簧在弹性限度内被压缩至给定长度所具有的弹性势能(附有压缩弹簧用的光滑圆筒)的装置图,步骤及表达式是_____________.
14.质量为m的箱子C,顶部悬挂质量为m的小球B,小球B的下方通过一轻弹簧与质量仍为m的小球A相连,箱子C用轻绳OO′悬于天花板上而处于平衡状态,如图3—1—11所示.现剪断轻绳OO′,在剪断轻绳的瞬间,小球A、B和箱子C的加速度分别为aA=________,aB=________,aC=________.
图3—10—11
15.某大型商场的自动扶梯正在匀速向上运送顾客,现甲、乙两人先后沿着扶梯向上奔跑,甲、乙在扶梯上向上奔跑的速度分别为1.5m/s和1.8m/s,甲、乙登阶梯数分别为42和45级,则自动扶梯匀速运动的速度为_______m/s;
若平均每级阶梯上都站有一名顾客,则站在此扶梯上的顾客数为_______人.
16.单摆周期公式T=2π
g是重力场的加速度,可看成重力G与质量m的比值.当作用在小球上的场力发生变化时,g值要变化.令g′=F/m(F是新场力),将g′代入周期公式可计算这样的摆的周期.利用上述信息试求下面一个单摆的周期.如图3—1—12所示,摆长为L的单摆在恒定的风力作用下偏离竖直方向θ角,处于平衡状态,今使小球稍稍偏离平衡位置,发生振动,则振动周期为_______.
图3—1—12
三、计算题(共54分)
17.(10分)高血压是危害健康的一种常见病,现已查明,血管内径变细是其诱因之一.我们可在简化假设下研究这一问题:
设液体通过一根一定长度的管子时受到的阻力Ff与流速v成正比,即Ff=kv(为简便起见,设k与管子粗细无关);
为维持血液匀速流过,在这段管子两端需有一定的压强差.设血管截面积为S时两端所需压强差为p,若血管截面积减小10%,为了维持在相同时间内流过同样多的液体,压强差p′必须变为多大?
18.(11分)一小球在流体中运动时,它将受到流体阻碍运动的粘滞阻力,实验发现当小球相对流体的速度不太大时,粘滞阻力Ff=6πηvr,式中r为小球的半径,v为小球相对流体运动的速度,η为粘滞系数,由液体的种类和温度而定.现将一个半径r=1.0mm的钢珠放入常温下的甘油中,让它下落.已知钢的密度ρ=8.5×
103kg/m3,常温下甘油的密度ρ0=1.3×
103kg/m3,甘油的粘滞系数η=0.80Pa·
s(g=10m/s2).
(1)钢珠从静止释放后,在甘油中做什么性质的运动?
(2)当钢珠的加速度a=g/2时,它的速度多大?
(3)钢珠在甘油中下落的最大速度vm=?
19.(11分)如图3—1—13所示,底座A上装有长s=0.5m的直立杆,总质量为M=0.2kg,杆上套有m=0.05kg的小环B,它与杆之间有摩擦.若环从底座上以v0=4m/s的速度飞起,刚好能到达杆顶.求小环在升起和下落的过程中,底座对水平面的压力和所需要的时间(g取10m/s2).
图3—1—13
20.(11分)无人飞船“神舟”二号曾在离地面高度为H=3.4×
105m的圆轨道上运行了47h.求在这段时间内它绕行地球多少圈?
(地球半径R=6.37×
106m,重力加速度g=9.8m/s2)
21.(11分)由于地球在自转,因而在发射卫星时,利用地球的自转,可以尽量减少发射人造卫星时火箭所提供的能量,而且最理想的发射场地应该是地球的赤道附近.现假设某火箭的发射场地就在赤道上,为了尽量节省发射卫星时需的能量,那么
(1)发射运行在赤道面上的卫星应该是由_______向_______转(横线上分别填东、西、南、北四个方向中的一个).
(2)如果某卫星的质量是2×
103kg,由于地球的自转使卫星具有了一定的初动能,与地球没有自转相比较,火箭发射卫星时节省了能量,求此能量的大小.
(3)如果使卫星在地球赤道面的附近做匀速圆周运动,则火箭使卫星运行的速度相对于地面应达到多少?
(已知万有引力常量G=6.67×
10-11N·
m2/kg2,地球的半径为R=6.4×
103km,要求答案保留两位有效数字.)
参考答案
一、1.AC当小船在流水中航行时,它同时参与了两个匀速直线运动,其运动的合成如图所示.由正弦定理得:
所以sinθ=
sinα
如图,若v1>v2,则当sinα=1时,
sinθmax=
<1,
此时船过河的最短路程为
smin=
如图,若v1<v2,则sinθmax′=1(即船航行的轨迹垂直于河岸),此时船过河的最短路程为:
smin′=
2.AD3.C4.A
5.C滑块沿AB做减速直线运动,设加速度为a1,运动时间为t1,则sAB=
a1t12;
滑块沿BC做匀加速直线运动,设加速度为a2,运动时间为t2,则sBC=
a2t22.又滑块在斜面AB上比在BC上加速度大,即a1>a2,又sAB<sBC,所以t1<t2.可能对的选项是BCD.又v与t是直线关系,D选项错.整个过程中机械能守恒,故应选C.
6.D平抛物体的运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动,其速度公式vy=gt,是一次函数,故应选D.
7.B8.D
9.B由于小球在加速下降的同时,有与小球等体积的“水球”向上做加速运动,因此小球失重而“水球”超重,小球失重量为m球a,“水球”超重量为m水a.由于m球>m水,所以失重量大于超重量,整体处于失重状态,台秤的示数将变小.
10.D
二、11.
12.R与v0应满足的关系式是:
(m2-m1)v02=(m1+5m2)gR
13.
(1)①用这个尺量出弹簧的自然长度记为L0;
②将小球悬挂在弹簧下,待静止时测出弹簧的长度L;
③根据胡克定律计算出弹簧的劲度系数k=
.
(2)①将压缩弹簧用的圆筒水平固定(可用铁架台固定),其离地高度为h(h可用自制的尺测量),如上图所示;
②将小球放入圆筒内压缩弹簧至给定长度(给定长度用自制的尺测量);
③算出小球平抛的初速度v0=
,因此小球平抛的初动能Ek=
;
④由能的转化与守恒定律可知,弹簧压缩至给定长度的弹性势能就等于小球平抛的初动能.
14.aA=0aB=1.5gaC=1.5g
15.1;
7016.2π
三、17.设血管截面积为S时管中液体的流速为v,血管截面积为S′时管中液体的流速为v′.由于在相同的时间Δt内要流过同样多的液体,因此
S′v′Δt=SvΔt①
由平衡条件得pS=kv②
p′S′=kv′③
由①②③式及S′=0.9S解得
p′=
p≈1.23p
18.
(1)由牛顿第二定律得:
mg-F-f=ma
因为F=
πr3ρ0g
f=6πηvr,m=
πr3ρ
所以钢珠的加速度a=(1-
)g-
从加速度的表达式可知,随着钢珠运动速度v的逐渐增大,加速度a逐渐减小,因此钢珠做加速度逐渐减小的变加速运动,当F+f=mg时,钢珠的加速度a=0,钢珠将以最大速度vm匀速下落.
(2)将a=
代入加速度表达式得v=
(ρ-2ρ0)g=8.2×
10-3m/s.
(3)当a=0时,v=vm,因此由加速度的表达式得vm=
(ρ-ρ0)g=2×
10-2m/s.
19.当B上升时,由相关规律得:
mg+f=ma1
①
a1=
②
N1+F=Mg③
t1=
④
将已知数据代入上述几式解得a1=16m/s2,F=0.3N,N1=1.7N,t1=0.25s.
由牛顿第三定律知,小球B上升时,底座对水平面的压力为1.7N.
当B下降时,mg-F=ma2⑤
N2=Mg+F⑥
s=
a2t22⑦
将已知数据代入上述几式解得a2=4m/s2,N2=2.3N,t2=0.5s.
由牛顿第三定律知,小球B下落时,底座对水平面的压力为2.3N.
小球B上升与下落到底座的时间为
t=t1+t2=0.75s.
20.用r表示飞船圆轨道半径,有
r=R+H=6.71×
106m,
由万有引力定律和牛顿定律,得
G
=mω2r①
式中M表示地球质量,m表示飞船质量,ω表示飞船绕地球运行的角速度,G表示万有引力常量.利用G=
=g及①式,得
=ω2,
由于ω=
T表示周期.解得
T=
代入数值解得绕行圈数为
n=31.
21.
(1)西东
(2)在发射之初,由于地球的自转,使得卫星具有一初速度,其大小为
v′=
=0.47km/s,
节省的能量Ek=
mv′2=2.2×
108J.
(3)卫星在地球附近绕地球做圆周运动时重力提供向心力,设卫星做圆周运动的速度(即卫星对地心的速度)为v.由牛顿第二定律,得
mg=m
即v=
=7.9km/s,
所以卫星相对于地面的速度应达到
v0=v-v′=7.4km/s.