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1、某同学计划从石门中学出发到中山大学参观,手机导航如图所示,导航显示有多条线路可到达,下列说法正确的是( )A、“44分钟”指的是时间间隔,“20公里”指的是位移大小 B、研究从石门中学出发到中山大学不能将车辆视为质点 C、图中显示的两条线路的位移相同 D、根据图中数据,可以推算出此次行程的平均速度的大小
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2、如图所示,一轻弹簧的一端固定在倾角为θ的固定光滑斜面的底部,另一端与质量为m的小物块a相连,另一质量为的小物块b紧靠a静止在斜面上,此时弹簧的压缩量为 , 从时刻开始,对物块b施加沿斜面向上的外力F(图中未画出),使其始终做匀加速直线运动。经过一段时间,物块a、b分离;再经过同样长的时间,b距其出发点的距离恰好也为 , 弹簧的形变始终在弹性限度内,弹性势能 , 其中x为弹簧的形变量),重力加速度大小为g,物块a、b均视为质点。求:
(1)物块b做匀加速直线运动的加速度大小;
(2)从时刻至物块a、b分离的过程中外力F所做的功。
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3、我国早在3000年前就发明了辘轳,其简化模型如图所示,辘轳的卷筒可绕水平轻轴转动,卷筒质量为M、厚度不计。某人转动卷筒通过细绳从井里吊起装满水的薄壁柱状水桶,水桶的高为d,空桶质量为m0 , 桶中水的质量为m。井中水面与井口的高度差为H,重力加速度为g,不计辐条的质量和转动轴处的摩擦。
(1)若人以恒定功率P0转动卷筒,装满水的水桶到达井口前已做匀速运动,求水桶上升过程的最大速度vm;
(2)空桶从桶口位于井口处由静止释放并带动卷筒自由转动,求水桶落到水面时的速度大小v;
(3)水桶从图示位置缓慢上升高度H,忽略提水过程中水面高度的变化,求此过程中人做的功W。
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4、随着我国新农村建设不断深入,越来越多的农民住进了楼房,大家在喜迁新居的时候遇到了搬运大件家具的困难。如图所示,一农户正在用自己设计的方案搬运家具到二楼,他用一悬挂于房檐A点的小电机通过轻绳1拉动家具缓慢上升,为避免家具与墙壁碰撞,需要一人站在地面上用轻绳2向外侧拖拽,绳1与绳2始终在同一竖直面内。某时刻绳1与竖直方向夹角为30°,绳2与竖直方向夹角为60°,已知家具质量为50kg,人的质量为80kg(g取10m/s2),求此时:
(1)绳1与绳2的拉力大小;
(2)地面对人支持力大小和地面受到的摩擦力。
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5、2021年8月6日晚,在东京奥运会田径项目男子4×100米接力决赛中,由汤星强、谢震业、苏炳添、吴智强组成的中国男队获得该项目第四名,追平历史最好成绩。某中学在某次接力训练中,甲、乙两同学在直跑道上进行4×100m接力,他们在奔跑时有相同的最大速度,甲和乙从静止开始全力奔跑都需跑出20m才能达到最大速度,这一过程可看做是匀加速直线运动。现在甲持棒以最大速度向乙奔来,乙在接力区域ABCD中的位置AD处(如图)伺机全力奔出图中箭头代表运动员的奔跑方向。为获得最好成绩,要求乙接棒时奔跑的速度达到最大速度的90%,则( )A、乙离开AD18m处接棒 B、从乙开始起跑至接到棒的过程中甲乙的平均速度之比是10:9 C、乙起跑时,甲离AD19.8m D、设最大速度为8m/s,如果乙站在AD处接棒,到棒后才开始全力奔跑,这样会浪费2.475s
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6、如图甲、乙所示为自行车气嘴灯,气嘴灯由接触式开关控制,其结构如图丙所示,弹簧一端固定在顶部,另一端与小物块P连接,当车轮转动的角速度达到一定值时,P拉伸弹簧后使触点A、B接触,从而接通电路使气嘴灯发光。触点B与车轮圆心距离为R,车轮静止且气嘴灯在最低点时触点A、B距离为d,d≤R,已知P与触点A的总质量为m,弹簧劲度系数为k,重力加速度大小为g,不计接触式开关中的一切摩擦,小物块P和触点A、B均视为质点,则( )A、气嘴灯在最低点能发光,其他位置一定能发光 B、气嘴灯在最高点能发光,其他位置一定能发光 C、要使气嘴灯能发光,车轮匀速转动的最小角速度为 D、要使气嘴灯一直发光,车轮匀速转动的最小角速度为
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7、如图所示,固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环,圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接,弹簧的另一端连接在墙上,且处于原长状态,现让圆环由静止开始下滑,已知弹簧原长为L,圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L(未超过弹性限度),重力加速度为g,则在圆环下滑到最大距离的过程中( )A、弹簧对圆环先做正功后做负功 B、弹簧弹性势能增加了mgL C、圆环重力势能与弹簧弹性势能之和始终减小 D、圆环下滑到最大距离时,所受合力为零
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8、A 、B 两个物块在光滑的水平地面上发生正碰,碰撞时间极短,两物块运动的x-t 图像,如图所示,则下列判断正确的是( )A、碰撞后 A 、B 两个物块运动方向相同 B、碰撞前、后 A 物块的速度大小之比为5∶3 C、A 、B 的质量之比ml∶m2=2∶3 D、此碰撞为非弹性碰撞
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9、质量相同的两个带电粒子M、N以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行金属板间的匀强电场中,不计带电粒子的重力,M从两板正中央射入,N从下板边缘处射入,它们最后打在同一点,如图所示。则从开始射入至打到上板的过程中( )A、它们运动的时间关系为 B、它们的电势能减少量之比 C、它们的动能增量之比 D、它们的动量增量之比
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10、2024,是公元第2024个年份,四个数字蕴藏着沈阳的城市密码。如图所示,某同学设计了4个完全相同的木块,紧密并排放在固定的斜面上,分别标记(号)为“2,0,2,4”,不计所有接触处的摩擦,则0号木块左右两侧面所受的弹力之比为( )A、3:2 B、2:3 C、4:3 D、1:2
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11、在物理学的研究中用到的思想方法很多,下列关于几幅书本插图的说法中正确的是( )A、甲图中,B点逐渐向A点靠近时,观察AB割线的变化,运用了等效替代法,说明质点在A点的瞬时速度方向即为过A点的切线方向 B、乙图中,研究红蜡块的运动时,主要运用了理想化模型法的思想 C、丙图中,探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时运用了控制变量法 D、丁图中,卡文迪许测定引力常量的实验运用了极限思想
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12、阿特伍德机是由英国物理学家乔治·阿特伍德在1784年发表的《关于物体的直线运动和转动》一文中提出的,用于测量加速度及验证运动定律的机械。如图所示,一定滑轮两端分别与质量为3m的物体A和质量为m的物体B相连。不计轮轴间的摩擦力和空气阻力,假设绳子与轮轴间不会打滑。
(1)若不计滑轮质量,两物体均由静止释放,试求物体A下落高度h后,两物体的速度大小;
(2)类比是一种常见的解决物理问题的方式。若滑轮的质量不可忽略,由于其自身惯性的存在,其角速度增加的过程也会受到阻碍。因此我们可以用转动惯量I作为其转动过程中惯性大小的量度,用角加速度描述其转动加快过程中角速度的变化率;
a.在把物体视为质点时,我们可以利用牛顿第二定律描述合力与加速度的关系。类比这种关系,在刚体(形变可忽略的物体)的转动过程中,我们同样可以用类似的关系描述刚体的合力矩M(力矩是矢量,大小等于物体某点所受的力与其力臂的乘积,以使物体逆时针旋转的力矩方向为正方向)与角加速度(角速度的变化率)的关系。请根据角加速度的定义,类比线速度与角速度的关系,直接写出角加速度与半径为r的圆盘边缘的线加速度a的关系,并类比质点的牛顿第二定律,直接写出刚体转动过程中合力矩、转动惯量和角加速度的关系;
b.在把系统内各物体都视为质点时,我们可以利用机械能守恒描述物体重力势能与动能的相互转化。若考虑到刚体的转动动能,我们在使用机械能守恒的过程中,动能除了我们熟知的质点的平动动能以外,还需要加上有质量的刚体的转动动能。试类比质点的平动动能,写出刚体转动角速度为时刚体的转动动能;
c.若滑轮的质量为m,半径为R,其转动惯量的表达式。请根据以上关系,求解考虑滑轮质量的前提下,与物体A相连的轻绳拉力大小 , 与物体B相连的轻绳拉力大小 , 以及物体A下落高度h后的速度大小。
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13、如图所示,一个质量m=10kg的物体放在水平地面上。对物体施加一个F=50N的拉力,使物体做初速为零的匀加速直线运动。已知拉力与水平方向的夹角θ=37°,物体与水平地面间的动摩擦因数μ=0.50,sin37°=0.60,cos37°=0.80,取重力加速度g=10m/s2。
(1)求物体运动的加速度大小;
(2)求物体在2.0s末的瞬时速率;
(3)若在2.0s末时撤去拉力F,求此后物体沿水平地面可滑行的最大距离。
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14、某小组探究物体加速度与其所受合外力的关系。实验装置如图(a)所示,水平轨道上安装两个光电门,小车上固定一遮光片,细线一端与小车连接,另一端跨过定滑轮挂上钩码。
(1)实验前调节轨道右端滑轮高度,使细线与轨道平行,再适当垫高轨道左端以平衡小车所受摩擦力。
(2)小车的质量为。利用光电门系统测出不同钩码质量m时小车加速度a。钩码所受重力记为F,作出图像,如图(b)中图线甲所示。
(3)由图线甲可知,F较小时,a与F成正比;F较大时,a与F不成正比。为了进一步探究,将小车的质量增加至 , 重复步骤(2)的测量过程,作出图像,如图(b)中图线乙所示。
(4)与图线甲相比,图线乙的线性区间 , 非线性区间。再将小车的质量增加至 , 重复步骤(2)的测量过程,记录钩码所受重力F与小车加速度a,如表所示(表中第组数据未列出)。
序号
1
2
3
4
5
钩码所受重力
0.020
0.040
0.060
0.080
0.100
小车加速度
0.26
0.55
0.82
1.08
1.36
序号
6
7
8
15
钩码所受重力
0.120
0.140
0.160
……
0.300
小车加速度
1.67
1.95
2.20
……
3.92
(5)请在图(b)中补充描出第6至8三个数据点,并补充完成图线丙。
(6)根据以上实验结果猜想和推断:小车的质量时,a与F成正比。结合所学知识对上述推断进行解释:。
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15、蹦极是体验者把一端固定的弹性绳绑在踝关节等处,从几十米高处自由落下的一项极限运动(可近似看作在竖直方向运动)。已知某体验者质量为50 kg,在一次下落过程中,所受弹性绳的拉力F与下落位移x的图像如图甲所示,下落位移x与运动时间t图像如图乙所示,其中t1为弹性绳恰好绷直的时刻,t2为体验者运动到最低点的时刻,不计空气阻力(g取10 m/s2)。下列说法正确的是( )A、F0大小为1000 N B、体验者下落的最大速度为20 m/s C、下落过程中,体验者的最大加速度为30 m/s2 D、下落过程中,弹性绳的最大弹性势能为2 × 103 J
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16、北京冬奥会高台滑雪场地示意如图。一运动员(含装备)的质量为m,从助滑坡上A点由静止沿坡(曲线轨道)下滑,经最低点B从坡的末端C起跳,在空中飞行一段时间后着陆于着陆坡上D点。已知A、C的高度差为 , C、D的高度差为 , 重力加速度大小为g,摩擦阻力和空气阻力不能忽略,运动员可视为质点。则下列判断正确的是( )A、运动员在B点处于失重状态 B、运动员起跳时的速率 C、运动员着陆前瞬间的动能 D、运动员在空中飞行的时间
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17、如图所示,一个理想变压器的原、副线圈的匝数比为10∶1,原线圈两端a、b接正弦式交流电源。在原线圈前串联一个规格为“熔断电流0.2A、电阻5Ω”的保险丝,与原线圈并联的电压表的示数稳定为220V,电压表为理想电表,若电路可以长时间正常工作,下列说法正确的是( )A、通过电阻R的最大瞬时电流为2A B、变压器的输出功率最大值为442W C、保证保险丝不断的电阻R的最小值为11Ω D、电阻R增大时,流经保险丝的电流也增大
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18、如图所示,小球在F作用下处于静止状态。现保持不变,缓慢转动F,下列说法中正确是( )A、细线拉力始终不变 B、F可以竖直向下 C、F可以竖直向上 D、当F转到水平位置时最小
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19、如图甲所示为光滑水平面上的弹簧振子,以平衡位置O为原点,在A、B之间做简谐运动,某时刻开始计时,以向右为正方向,其偏离平衡位置的位移x随时间t变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是( )A、该弹簧振子的振幅为10cm B、该振动系统的振动周期为2.5s C、时,弹簧振子动能最大 D、时,弹簧处于压缩状态
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20、把铁丝圈在肥皂水中蘸一下,让它挂上一层薄薄的液膜,用它观察灯焰。右图为肥皂膜在竖直平面内静置时的干涉条纹照片。下列说法正确的是( )A、拍摄这张照片时铁丝圈最高点可能位于b附近 B、拍摄这张照片时铁丝圈最高点可能位于a附近 C、肥皂膜在竖直平面内静置时,其厚度处处相同 D、为了便于观察干涉图样,观察者和灯焰位于肥皂膜的两侧