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1、
(時間60分鐘,滿分100分)
一、選擇題(本大題共8個小題,每小題6分,共48分,在每小題給出的四個選項中只有一個選項是正確的)
1.在高空中有四個小球,在同一位置同時被以相同的速率v,向上、向下、向左、向右射出,經(jīng)過1 s后四個小球在空中的位置構(gòu)成的正確圖形是圖1中的( )
圖1
解析:四個小球分別做豎直上拋運動,豎直下拋運動,向左平拋運動和向右平拋運動,它們均只受重力作用,加速度均為g,故四個球的相對加速度為零,豎直方向的兩個球是以相對速度2v勻速分開,水平方向的兩個球也是以相對速度2v勻速分開,故選項A正確。
答案:A
2.從高處水平拋出的物體在各個時刻的速度、加
2、速度方向如圖2所示,其中正確的是
( )
A.圖(a) B.圖(b)
C.圖(c) D.圖(d)
解析:物體在飛行過程中只受重力,方向豎直向下,所以加速度的方向豎直向下,確定(b)(d)圖錯;
在平拋運動中,速度的方向時刻改變,而圖(a)中速度的方向保持不變,確定(a)圖錯;
圖(c)中速度和加速度的方向畫得全部正確,應選圖(c)。
答案:C
3.小船橫渡一條河,船頭方向始終與河岸垂直,若小船相對靜水的速度大小不變,運動軌跡如圖3所示,則河水的流速( )
A.由A到B水速一直增大
B.由A到B水速一直減小 圖3
C.
3、由A到B水速先增大后減小
D.由A到B水速先減小后增大
解析:由題圖可知,合速度的方向與小船的速度方向的夾角越來越小,如圖所示。由圖知v水=v船tan θ,又因為v船不變,故v水一直減小,B正確。
答案:B
4.如圖4所示,A、B是豎直墻壁,現(xiàn)從A墻某處以垂直于墻面的初速度v0拋出一質(zhì)量為m的小球,小球下落過程中與A、B進行了多次碰撞,不計碰撞過程中的能量損失。下面四個選項中能正確反映下落過程中小球的水平速度vx和豎直速度vy隨時間變化關(guān)系的是( ) 圖4
圖5
解析:小球在豎直方向做自由落體運動,所以豎直速度vy=gt,B項正確;小球在水平方向速度大小不
4、變,但方向改變,故C、D錯。
答案:B
5.如圖6所示,一根長直輕桿AB在墻角沿豎直墻和水平地面滑動。當AB桿和墻的夾角為θ時,桿的A端沿墻下滑的速度大小為v1,B端沿地面滑動的速度大小為v2,則v1、v2的關(guān)系是( )
A.v1=v2 B.v1=v2cos θ 圖6
C.v1=v2tan θ D.v1=v2sin θ
解析:把A、B兩點的速度沿桿和垂直于桿的方向分解,桿不能變長或變短,故A、B兩點沿桿的分速度大小相等,即v1cos θ=v2sin θ,所以v1=v2tan θ,故C正確。
答
5、案:C
6.如圖7所示,斜面上有a、b、c、d四個點,ab=bc=cd。從a點正上方的O點以速度v水平拋出一個小球,它落在斜面上b點。若小球從O點以速度2v水平拋出,不計空氣阻力,則對它落在斜面上的位置下列說法正確的是( )
A.b與c之間某一點 B.c點 圖7
C.c與d之間某一點 D.d點
解析:當初速度為2v后,如下落高度不變,則下落時間不變,水平位移為原來的兩倍,即應在c點正下方。而現(xiàn)在落到斜面上,則運動時間變短,則水平位移變短。
答案:A
7.有一步槍,先后以不同的速度v1、v2、v3射出三顆子彈,各速度矢量如圖8所示,則子彈射高最大和射
6、程最遠的分別是( )
A.甲,乙 圖8
B.甲、乙、丙,丙
C.甲,丙
D.乙,甲
解析:從圖中可知三顆子彈的初速度的豎直分量是相等的,即v1sin θ1=v2sin θ2=v3sin θ3,由y=和飛行時間t=可知,三顆子彈的射高和飛行時間都是相等的;從圖中還可以看出子彈丙的初速度的水平分量v3cos θ3最大,而三顆子彈的飛行時間相等,根據(jù)x=v0cos θ·t可知,子彈丙的射程最遠。故選項B正確。
答案:B
8.如圖9所示,從傾角為θ的斜面上的M點水平拋出一個小球,小球的初速度為v0,最后小球落在斜面上的N點,則下列說法錯誤的是( )
圖9
7、
A.可求M、N點之間的距離
B.可求小球落到N點時速度的大小和方向
C.可求小球落到N點時的動能
D.當小球速度方向與斜面平行時,小球與斜面間的距離最大
解析:由圖可知:
tan θ==
得:t=
則由y=gt2和幾何關(guān)系可求出MN之間的距離;再由vy=gt和幾何關(guān)系可求得vN的大小和方向;但球的質(zhì)量未知,故動能無法求出;結(jié)合運動軌跡,只有當小球速度方向與斜面平行時,球與斜面間距最大,只有C錯誤。
答案:C
二、填空題(本題共1題,共12分,把答案填在題中橫線上或按要求作答)
9.(12分)(1)在探究平拋運動的規(guī)律時,可以選用圖10所示的各種裝置圖,以下操作合理的是(
8、 )
圖10
A.選用裝置1研究平拋物體豎直分運動,應該用眼睛看A、B兩球是否同時落地
B.選用裝置2時,要獲得穩(wěn)定的細水柱所顯示的平拋軌跡,豎直管上端A一定要低于水面
C.選用裝置3時,要獲得鋼球的平拋軌跡,每次不一定要從斜槽上的同一位置由靜止釋放鋼球
D.除上述裝置外,也能用數(shù)碼照相機拍攝鋼球做平拋運動的每秒十幾幀至幾十幀的照片,獲得平拋軌跡
(2)如圖11所示為一小球做平拋運動閃光照片的一部分,圖中背景格的邊長均為5 cm。如果取g=10 m/s2,則:
圖11
①閃光頻率是________Hz。
②小球運動的水平分速度的大小是________ m/s。
9、
③小球經(jīng)過B點時速度的大小是________ m/s。
解析:(1)應通過聽小球落地時發(fā)出的聲音來判定兩球是否同時落地,A錯誤;當豎直管的上端A低于水面時,水內(nèi)A端同一高度處的壓強在水面下降至A端之前一直保持為大氣壓強,從而保證從彎管內(nèi)流出的水所受壓力恒定,流速穩(wěn)定,B正確;選用裝置3時,應保證每次鋼球做平拋運動時,沿同一軌跡運動,這就要求每次做平拋運動的初速度相同,即要求每次一定從斜槽上同一位置由靜止釋放,C錯誤;用數(shù)碼相機每秒十幾幀至幾十幀照相,原理與研究平拋運動實驗類似,也可以獲得平拋運動的軌跡,D正確。
(2)①設(shè)A、B點間及B、C點間的時間間隔為T,則在豎直方向上有yBC-yA
10、B=gT2,T== s=0.1 s,所以f==10 Hz
②vx== m/s=1.5 m/s
③vBy== m/s=2 m/s
所以vB== m/s=2.5 m/s
答案:(1)BD (2)①10?、?.5 ③2.5
三、計算題(本題包括3小題,共40分,解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分,有數(shù)值計算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)
10.(12分)從地面豎直上拋一物體,它在相隔1 s的時間內(nèi)兩次經(jīng)過離地面高18.75 m的一點,取g=10 m/s2。則:
(1)該物體豎直上拋的初速度多大?
(2)拋出后落回原拋出點的時間是多少?
解
11、析:小球運動的情景如圖所示,小球先后經(jīng)過A點的時間間隔Δt=1 s,根據(jù)豎直上拋運動的對稱性,小球從A點運動到最高點的時間t1==0.5 s,小球在A點處的速度vA=gt1=5 m/s
在OA段,由運動學公式得vA2-v02=-2gh
解得v0=20 m/s
故小球從拋出到落回拋出點所經(jīng)歷的時間t==4 s。
答案:(1)20 m/s (2)4 s
11.(12分)螺旋槳飛機的起飛可以分為三個階段:第一階段是起飛滑跑階段;第二階段是平飛加速階段;第三階段是爬升階段。爬升階段類似于下面一模型:在光滑的水平面內(nèi),一質(zhì)量m=1 kg的質(zhì)點以速度v0=10 m/s沿x軸正方向運動,經(jīng)過原點后
12、受一沿y軸正方向(豎直方向)的恒力
F=15 N作用,直線OA與x軸成α=37°,如圖12所示,曲線為質(zhì)點的軌 圖12
跡圖(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8),求:
(1)如果質(zhì)點的運動軌跡與直線OA相交于P點,質(zhì)點從O點到P點所經(jīng)歷的時間以及P點的坐標;
(2)質(zhì)點經(jīng)過P點的速度大小。
解析:(1)因為質(zhì)點以速度v0=10 m/s沿x軸正方向運動,在x軸方向上不受力,做勻速直線運動;在y軸方向(豎直方向)受恒力F和重力作用,做勻加速直線運動。
x軸方向:xP=v0t,在y軸方向:yP=at2,由牛頓第二定律得:a=,代入數(shù)據(jù)解得:a=5
13、 m/s2
質(zhì)點的運動軌跡與直線OA相交于P點,tan α==,即到達P點的時間為t==3 s,所以xP=v0t=30 m,yP=at2=22.5 m,即P點坐標為(30 m,22.5 m)。
(2)在y軸方向:vy=at=15 m/s,所以P點的速度為vP==5 m/s。
答案:(1)3 s (30 m,22.5 m) (2)5 m/s
12.(16分)從某一高度平拋一物體,若拋出2 s后物體的速度方向與水平方向成45°角,落地時的速度方向與水平方向成60°角。(取g=10 m/s2)求:
(1)拋出時的速度大小。
(2)落地時的速度大小。
(3)拋出點距地面的高度。
(
14、4)落地時的水平分位移。
解析:(1)由拋出2 s后的速度方向與水平方向成45°角,得tan 45°===1
代入數(shù)據(jù)可得拋出時的速度大小
v0=gt1=10×2 m/s=20 m/s。
(2)由落地時的速度方向與水平方向成60°角,得tan 60°=,
解得vy2=v0tan 60°=20 m/s
所以落地時的速度大小
vt2== m/s=40 m/s。
(3)由vy2=gt2=20 m/s
可知落地時間t2=2 s
所以拋出點距地面的高度
H=gt22=×10×(2)2 m=60 m。
(4)水平分位移
x=v0t2=20×2 m=40 m。
答案:(1)20 m/s (2)40 m/s (3)60 m (4)40 m