山东省青岛市华侨中学2022届高三物理上学期10月月考试卷含解析

2022-2022学年山东省青岛市华侨中学高三（上）月考物理试卷（10月份）一、不定项选择题（每小题4分，多选不得分，少选得2分）1．在力学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献．关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是()A．伽利略发现了行星运动的规律B．卡文迪许通过实验测出了引力常量C．牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因D．笛卡尔对牛顿第一定律的建立做出了贡献2．关于运动和力，下列说法中正确的是()A．物体运动速度变化越快，加速度越大B．做直线运动的物体受到的合外力一定是恒力C．做匀速圆周运动的物体的加速度不变D．做平抛运动的物体在任意一段时间内速度变化的方向是相同的3．在越野赛车时，一辆赛车在水平公路上减速转弯，从俯视图可以看到，赛车沿圆周由P向Q行驶．下列图中画出了赛车转弯时所受合力的四种方式，其中正确的是()A．B．C．D．4．两物体甲和乙在同一直线上运动，它们在0～0.4s时间内的v﹣t图象如图所示．若仅在两物体之间存在相互作用，则物体甲与乙的质量之比和图中时间t1分别为()-26-\nA．和0.30sB．3和0.30sC．和0.28sD．3和0.28s5．如图所示，斜面体置于粗糙水平面上，斜面光滑．小球被轻质细线系住放在斜面上．细线另一端跨过定滑轮，用力拉细线使小球沿斜面缓慢移动一段距离，斜面体始终静止．移动过程中()A．细线对小球的拉力变大B．斜面对小球的支持力变大C．斜面对地面的压力变大D．地面对斜面的摩擦力变大6．如图所示，质量相同的两物体处于同一高度，A沿固定在地面上的光滑斜面下滑，B自由下落，最后到达同一水平面，则()A．重力对两物体做的功相同B．重力的平均功率相同C．到达底端时重力的瞬时功率PA＜PBD．到达底端时两物体的动能相同7．如图所示，在地球同一轨道平面上的三颗不同的人造卫星，关于各物理量的关系，下列说法正确的是()-26-\nA．根据v=，可知vA＜vB＜vCB．根据万有引力定律，可知FA＞FB＞FCC．角速度ωA＞ωB＞ωCD．向心加速度aA＜aB＜aC8．最近我国连续发射了多颗“北斗一号”导航定位卫星，预示着我国通讯技术的不断提高．该卫星处于地球的同步轨道，假设其离地高度为h，地球半径为R，地面附近重力加速度为g，则有()A．该卫星运行周期为24hB．该卫星所在处的重力加速度是（）2gC．该卫星周期与近地卫星周期之比是（1+）D．该卫星运动的动能是9．一水平放置的木板上放有砝码，砝码与木板间的摩擦因数为μ，如果让木板在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动，假如运动中木板始终保持水平，砝码始终没有离开木板，那么下列说法正确的是()A．在通过轨道最高点时砝码处于超重状态B．在经过轨道最低点时砝码所需静摩擦力最大C．匀速圆周运动的速度小于-26-\nD．在通过轨道最低点和最高点时，砝码对木板的压力之差为砝码重力的6倍10．如图所示，倾角为θ的斜面长为L，在顶端A点水平抛出一石子，刚好落在这个斜面的底端B点，则抛出石子的初速度大小是()A．cosθB．cosθC．sinθD．cosθ11．如图所示，质量为m的球置于斜面上，被一个竖直挡板挡住、现用一个力F拉斜面，使斜面在水平面上做加速度为a的匀加速直线运动，忽略一切摩擦，以下说法中正确的是()A．若加速度足够小，竖直挡板对球的弹力可能为零B．若加速度足够大，斜面对球的弹力可能为零C．斜面和挡板对球的弹力的合力等于maD．斜面对球的弹力不仅有，而且是一个定值12．如图所示，质量为m的物体用细绳拴住放在水平粗糙传送带上，物体距传送带左端距离为L，稳定时绳与水平方向的夹角为θ，当传送带分别以v1、v2的速度做逆时针转动时（v1＜v2），绳中的拉力分别为F1、F2；若剪断细绳时，物体到达左端的时间分别为t1、t2，则下列说法正确的是()A．F1＜F2B．F1=F2C．t1大于t2D．t1可能等于t2-26-\n二、实验题：13．某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳．图乙是在白纸上根据实验结果画出的图．（1）如果没有操作失误，图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是__________．（2）本实验采用的科学方法是__________．A．理想实验法B．等效替代法C．控制变量法D．建立物理模型法（3）实验中可减小误差的措施有__________A．两个分力F1、F2的大小要适量大些B．两个分力F1、F2间夹角要尽量大些C．拉橡皮筋时，弹簧测力计、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板平面平行D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些．三、计算题（44分，要求写出简要步骤和重要方程式，只有最后结果不得分）14．在2022年北京残奥会开幕式上，运动员手拉绳索向上攀登，最终点燃了主火炬，体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强不息的精神．为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用，可将过程简化．一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮，一端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上的运动员拉住，如图所示．设运动员的质量为65kg，吊椅的质量为15kg，不计定滑轮与绳子间的摩擦．重力加速度取g=10m/s2．当运动员与吊椅一起正以加速度a=1m/s2上升时，试求（1）运动员竖直向下拉绳的力；（2）运动员对吊椅的压力．-26-\n15．民用航空客机的机舱一般都设有紧急出口，飞机发生意外情况着陆后，打开紧急出口的舱门，会自动生成一个由气囊构成的斜面．如图所示为某气囊斜面，机舱离底端的竖直高度AB=3.0m，斜面长AC=5.0m，斜面与水平地面CD段间有一段小圆弧平滑连接．旅客从气囊上由静止开始滑下，其与气囊、地面间的动摩擦因数均为μ=0.55，不计空气阻力，g=10m/s2．求：（1）人滑到斜面底端C时的速度大小；（2）人离开C点后还要在地面上滑行多远才能停下．16．（14分）在工厂的流水线上安装水平传送带，可以把沿斜面滑下的工件用水平传送带进行传送，可大大提高工作效率．如图所示，一倾角θ=30°的光滑斜面下端与水平传送带相连，一工件从h=0.20m高处的A点由静止滑下后到达B点的速度为v1，接着以v1滑上水平放置的传送带．已知：传送带长L=15m，向右保持v0=4.0m/s的运行速度不变，工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.20，g=10m/s2，空气阻力不计，工件可看成质点．求：（1）求工件从A点由静止下滑到离开传送带C点所用的时间．-26-\n（2）假设传送带是白色的，工件为一煤块，则工件从B滑到C的过程中，在传送带上留下黑色痕迹的长度S=？17．（14分）质量为m=1kg的小物块轻轻放在水平匀速运动的传送带上的P点，随传送带运动到A点后水平抛出，小物块恰好无碰撞的沿圆弧切线从B点进入竖直光滑圆孤轨道下滑．B、C为圆弧的两端点，其连线水平．已知圆弧半径R=1.0m圆弧对应圆心角θ=106°，轨道最低点为O，A点距水平面的高度h=0.8m．小物块离开C点后恰能无碰撞的沿固定斜面向上运动，0.8s后经过D点，物块与斜面间的滑动摩擦因数为μ=（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）试求：（1）小物块离开A点的水平初速度v0；（2）小物块经过O点时对轨道的压力；（3）斜面上CD间的距离．-26-\n2022-2022学年山东省青岛市华侨中学高三（上）月考物理试卷（10月份）一、不定项选择题（每小题4分，多选不得分，少选得2分）1．在力学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献．关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是()A．伽利略发现了行星运动的规律B．卡文迪许通过实验测出了引力常量C．牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因D．笛卡尔对牛顿第一定律的建立做出了贡献【考点】物理学史．【专题】常规题型．【分析】解答本题的关键是了解几个重要的物理学史，知道哪些伟大科学家的贡献．【解答】解：A、开普勒发现了行星运动的规律，故A错误；B、万有引力常数是由卡文迪许测出的，故B正确；C、伽利略最早指出力不是维持物体运动的原因，故C错误；D、伽利略、笛卡尔等科学家对牛顿第一定律的建立做出了贡献，故D正确．故选BD．【点评】本题考查了物理学史部分，要了解哪些伟大科学家的重要贡献，培养科学素质和为科学的奉献精神．2．关于运动和力，下列说法中正确的是()A．物体运动速度变化越快，加速度越大B．做直线运动的物体受到的合外力一定是恒力C．做匀速圆周运动的物体的加速度不变D．做平抛运动的物体在任意一段时间内速度变化的方向是相同的【考点】平抛运动；力的概念及其矢量性．【专题】平抛运动专题．【分析】1、加速度是反映速度变化快慢的物理量．加速度大，速度变化快．-26-\n2、物体做直线运动的条件是：受到的合力与速度方向在同一直线上．3、做匀速圆周运动的物体的向心加速度方向时刻改变．4、平抛运动的加速度是重力加速度，大小方向都不变，所以速度变化的方向就不变．【解答】解：A、加速度是反映速度变化快慢的物理量．加速度大，速度变化快．故A正确．B、只要合力与速度的方向在同一直线上，物体就做直线运动，合力的大小可以变化，例如加速度减小的加速直线运动．故B错误．C、做匀速圆周运动的物体的加速度是向心加速度，向心加速度的方向始终指向圆心，方向时刻改变，故加速度是时刻改变的．故C错误．D、速度变化的方向就是加速度的方向，加速度不变化，速度变化的方向就不变，平抛运动的加速度是重力加速度，大小方向都不变，故做平抛运动的物体在任意一段时间内速度变化的方向是相同的．故D正确．故选：AD．【点评】本题主要考查运动学、动力学的基本知识，记住并理解这些基本概念即可，难度不大，属于基础题．3．在越野赛车时，一辆赛车在水平公路上减速转弯，从俯视图可以看到，赛车沿圆周由P向Q行驶．下列图中画出了赛车转弯时所受合力的四种方式，其中正确的是()A．B．C．D．【考点】物体做曲线运动的条件；运动的合成和分解．【专题】物体做曲线运动条件专题．【分析】做曲线运动的物体，运动的轨迹是曲线，物体受到的合力应该是指向运动轨迹弯曲的内侧，速度沿着轨迹的切线的方向．【解答】解：赛车做的是曲线运动，赛车受到的合力应该指向运动轨迹弯曲的内侧，由于赛车是从P向Q运动的，并且速度在减小，所以合力与赛车的速度方向的夹角要大于90°，所以ABC错误，D正确．故选D．-26-\n【点评】做曲线运动的物体，合力的方向指向运动轨迹弯曲的内侧，由于赛车的速度在减小，合力与速度的夹角还要大于90°．4．两物体甲和乙在同一直线上运动，它们在0～0.4s时间内的v﹣t图象如图所示．若仅在两物体之间存在相互作用，则物体甲与乙的质量之比和图中时间t1分别为()A．和0.30sB．3和0.30sC．和0.28sD．3和0.28s【考点】匀变速直线运动的图像．【专题】运动学中的图像专题．【分析】先根据三角形相似知识求出t1，再根据速度图象的斜率等于加速度求出甲乙的加速度大小，由牛顿第二定律和第三定律求解两物体质量之比．【解答】解：根据三角形相似得：=，得t1=0.3s．根据速度图象的斜率等于加速度，得到：甲的加速度大小为a甲==，乙的加速度大小为a乙==10m/s2据题，仅在两物体之间存在相互作用，根据牛顿第三定律得知，相互作用力大小相等，由牛顿第二定律F=ma得：两物体的加速度与质量成反比，则有质量之比为m甲：m乙=a乙：a甲=3：1．故选：B．【点评】本题一方面考查速度图象的斜率等于加速度；另一方面考查运用数学知识解决物理问题的能力．5．如图所示，斜面体置于粗糙水平面上，斜面光滑．小球被轻质细线系住放在斜面上．细线另一端跨过定滑轮，用力拉细线使小球沿斜面缓慢移动一段距离，斜面体始终静止．移动过程中()-26-\nA．细线对小球的拉力变大B．斜面对小球的支持力变大C．斜面对地面的压力变大D．地面对斜面的摩擦力变大【考点】共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用．【专题】共点力作用下物体平衡专题．【分析】取小球为研究对象，根据平衡条件得到拉力、支持力与绳子和斜面夹角的关系式，即可分析其变化；对斜面研究，由平衡条件分析地面对斜面的支持力和摩擦力，即可分析斜面对地面的压力变化．【解答】解：A、B设物体和斜面的质量分别为m和M，绳子与斜面的夹角为θ．取球研究：小球受到重力mg、斜面的支持力N和绳子的拉力T，则由平衡条件得斜面方向：mgsinα=Tcosθ①垂直斜面方向：N+Tsinθ=mgcosα②使小球沿斜面缓慢移动时，θ增大，其他量不变，由①式知，T增大．由②知，N变小，故A正确，B错误．C、D对斜面和小球整体分析受力：重力（M+m）g、地面的支持力N′和摩擦力f、绳子拉力T，由平衡条件得f=Nsinα，N变小，则f变小，N′=（M+m）g+Ncosα，N变小，则N′变小，由牛顿第三定律得知，斜面对地面的压力也变小．故CD错误．故选A【点评】本题采用隔离法研究两个物体的动态平衡问题，分析受力情况是基础．-26-\n6．如图所示，质量相同的两物体处于同一高度，A沿固定在地面上的光滑斜面下滑，B自由下落，最后到达同一水平面，则()A．重力对两物体做的功相同B．重力的平均功率相同C．到达底端时重力的瞬时功率PA＜PBD．到达底端时两物体的动能相同【考点】功率、平均功率和瞬时功率．【分析】质量相同的两物体处于同一高度，A沿固定在地面上的光滑斜面下滑，而B自由下落，到达同一水平面．重力势能全转变为动能，重力的平均功率是由重力作功与时间的比值，而重力的瞬时功率则是重力与重力方向的速率乘积．【解答】解：A、两物体质量相m同，初末位置的高度差h相同，重力做的功W=mgh相同，但由于时间的不一，所以重力的平均功率不同．故A正确，B错误；C、到达底端时两物体的速率相同，重力也相同，但A物体重力方向与速度有夹角，所以到达底端时重力的瞬时功率不相同，PA＜PB，故C正确；D、由于质量相等，高度变化相同，所以到达底端时两物体的动能相同，故D正确；故选：ACD【点评】重力做功决定重力势能的变化与否，若做正功，则重力势能减少；若做负功，则重力势能增加．而重力的平均功率与瞬时功率的区别是：平均功率是做功与时间的比值，瞬时功率是力与速度在力的方向上的速度乘积．7．如图所示，在地球同一轨道平面上的三颗不同的人造卫星，关于各物理量的关系，下列说法正确的是()-26-\nA．根据v=，可知vA＜vB＜vCB．根据万有引力定律，可知FA＞FB＞FCC．角速度ωA＞ωB＞ωCD．向心加速度aA＜aB＜aC【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；万有引力定律及其应用．【专题】人造卫星问题．【分析】人造卫星的运动都可近似看成匀速圆周运动，其向心力就是地球对它的万有引力F=G，利用牛顿第二定律列方程分析【解答】解：A、人造卫星的运动都可近似看成匀速圆周运动．由G=m有v=，即卫星的线速度与轨道半径的平方根成反比，故A错误．B、其向心力就是地球对它的万有引力F=G，因质量关系未知，故B错误．C、由G=mrω2有ω=，即人造卫星的运行角速度与轨道半径三次方的平方根成反比，C项正确．D、由G=ma有a=，即卫星的向心加速度与轨道半径的平方成反比，故D错误故选C．【点评】抓住万有引力提供向心力这一关系，灵活选择公式，整理出被求量表达式讨论一下即可8．最近我国连续发射了多颗“北斗一号”导航定位卫星，预示着我国通讯技术的不断提高．该卫星处于地球的同步轨道，假设其离地高度为h，地球半径为R，地面附近重力加速度为g，则有()-26-\nA．该卫星运行周期为24hB．该卫星所在处的重力加速度是（）2gC．该卫星周期与近地卫星周期之比是（1+）D．该卫星运动的动能是【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；万有引力定律及其应用．【专题】人造卫星问题．【分析】地球的同步卫星运动周期必须与地球自转周期相同；根据万有引力提供向心力及万有引力等于重力，列式求解重力加速度、周期和线速度的关系．【解答】解：A、地球的同步卫星运动周期必须与地球自转周期相同，故知该卫星运行周期为24h．故A正确；B、根据万有引力等于重力得：，则得：g=所以得到该卫星所在处的重力加速度与地面附近重力加速度之比为：则得：该卫星所在处的重力加速度为g′=．故B正确；C、由万有引力提供向心力，得：T=2π，则得：．故C错误．D、由万有引力提供向心力，得：，因为r=R+h，GM=R2g，所以线速度为：v=，动能是，故D正确．故选：ABD．【点评】解决本题的关键掌握万有引力提供向心力，知道在地球表面的物体受到的重力等于万有引力，熟练运用黄金代换式g=．-26-\n9．一水平放置的木板上放有砝码，砝码与木板间的摩擦因数为μ，如果让木板在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动，假如运动中木板始终保持水平，砝码始终没有离开木板，那么下列说法正确的是()A．在通过轨道最高点时砝码处于超重状态B．在经过轨道最低点时砝码所需静摩擦力最大C．匀速圆周运动的速度小于D．在通过轨道最低点和最高点时，砝码对木板的压力之差为砝码重力的6倍【考点】向心力．【专题】匀速圆周运动专题．【分析】具有向下的加速度为失重，具有向上的加速度为超重；最大静摩擦力必须大于或等于砝码所需的向心力；分别对最高点和最低点受力分析，根据牛顿第二定律表示最高点和最点点的砝码受的支持力．【解答】解：A、在通过轨道最高点时，向心加速度竖直向下，是失重，故A项错误；B、木板和砝码在竖直平面内做匀速圆周运动，则所受合外力提供向心力，砝码受到重力G．木板支持力FN和静摩擦力Ff，由于重力G和支持力FN在竖直方向上，因此只有当砝所需向心力在水平方向上时静摩擦力有最大值，此位置是当木板和砝码运动到与圆心在同一水平面上时的位置，最大静摩擦力必须大于或等于砝码所需的向心力，即μFN≥，此时在竖直方向上FN=mg，故，故B项错误，C项正确．D、在最低点，，在最高，，则，故D项错误．故选：C．【点评】本题考查了牛顿第二定律的应用，关键是明确砝码向心力的来源．-26-\n10．如图所示，倾角为θ的斜面长为L，在顶端A点水平抛出一石子，刚好落在这个斜面的底端B点，则抛出石子的初速度大小是()A．cosθB．cosθC．sinθD．cosθ【考点】平抛运动．【专题】平抛运动专题．【分析】根据平抛运动的高度求出平抛运动的时间，结合平抛运动的水平位移和时间求出石子的初速度大小．【解答】解：根据h=Lsinθ=得，t=，则石子的初速度．故A正确，B、C、D错误．故选：A．【点评】解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式灵活求解．11．如图所示，质量为m的球置于斜面上，被一个竖直挡板挡住、现用一个力F拉斜面，使斜面在水平面上做加速度为a的匀加速直线运动，忽略一切摩擦，以下说法中正确的是()A．若加速度足够小，竖直挡板对球的弹力可能为零B．若加速度足够大，斜面对球的弹力可能为零C．斜面和挡板对球的弹力的合力等于maD．斜面对球的弹力不仅有，而且是一个定值【考点】牛顿第二定律；力的合成与分解的运用．【专题】牛顿运动定律综合专题．-26-\n【分析】分析小球受到的重mg、斜面的支持力FN2、竖直挡板的水平弹力FN1，然后向水平和竖直分解斜面的支持力FN2，在竖直方向列力的平衡方程，在水平方向列牛顿第二定律方程，根据所列的方程分析即可选出答案．【解答】解：小球受到的重mg、斜面的支持力FN2、竖直挡板的水平弹力FN1，设斜面的倾斜角为α则竖直方向有：FN2cosα=mg∵mg和α不变，∴无论加速度如何变化，FN2不变且不可能为零，故B错，D对．水平方向有：FN1﹣FN2sinα=ma∵FN2sinα≠0，若加速度足够小，竖直挡板的水平弹力不可能为零，故A错．斜面和挡板对球的弹力的合力即为竖直方向的FN2cosα与水平方向的力ma的合成，因此大于ma，故C错误．故选D．【点评】本题结合力的正交分解考察牛顿第二定律，正确的分析受力与正确的分解力是关键．12．如图所示，质量为m的物体用细绳拴住放在水平粗糙传送带上，物体距传送带左端距离为L，稳定时绳与水平方向的夹角为θ，当传送带分别以v1、v2的速度做逆时针转动时（v1＜v2），绳中的拉力分别为F1、F2；若剪断细绳时，物体到达左端的时间分别为t1、t2，则下列说法正确的是()A．F1＜F2B．F1=F2C．t1大于t2D．t1可能等于t2【考点】牛顿第二定律；匀变速直线运动的位移与时间的关系．【专题】牛顿运动定律综合专题．【分析】两种情况下木块均保持静止状态，对木快受力分析，根据共点力平衡条件可列式分析出绳子拉力大小关系；绳子断开后，对木块运动情况分析，可比较出运动时间．【解答】解：A、B、对木块受力分析，受重力G、支持力N、拉力T、滑动摩擦力f，如图-26-\n由于滑动摩擦力与相对速度无关，两种情况下的受力情况完全相同，根据共点力平衡条件，必然有F1=F2，故B正确，A错误．CD、绳子断开后，木块受重力、支持力和向左的滑动摩擦力，重力和支持力平衡，合力等于摩擦力，水平向左加速时，根据牛顿第二定律，有：μmg=ma解得：a=μg故木块可能一直向左做匀加速直线运动；也可能先向左做匀加速直线运动，等到速度与皮带速度相同，然后一起匀速运动；由于v1＜v2，故①若两种情况下木块都是一直向左做匀加速直线运动，则tl等于t2②若传送带速度为v1时，木块先向左做匀加速直线运动，等到速度与皮带速度相同，然后一起匀速运动；传送带速度为v2时，木块一直向左做匀加速直线运动，则t1＞t2③两种情况下木块都是先向左做匀加速直线运动，等到速度与皮带速度相同，然后一起匀速运动，则t1＞t2．故C正确，D错误．故选：BD．【点评】本题关键对木块进行受力分析，根据共点力平衡条件列式求解；皮带上木块的运动要分情况讨论．二、实验题：13．某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳．图乙是在白纸上根据实验结果画出的图．（1）如果没有操作失误，图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是F′．-26-\n（2）本实验采用的科学方法是B．A．理想实验法B．等效替代法C．控制变量法D．建立物理模型法（3）实验中可减小误差的措施有ACDA．两个分力F1、F2的大小要适量大些B．两个分力F1、F2间夹角要尽量大些C．拉橡皮筋时，弹簧测力计、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板平面平行D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些．【考点】验证力的平行四边形定则．【专题】实验题．【分析】在实验中F和F′分别由平行四边形定则及实验得出，明确理论值和实验值的区别即可正确答题．本实验中采用了两个力合力与一个力效果相同来验证的平行四边形定则，因此采用“等效法”，注意该实验方法的应用．【解答】解：（1）图乙中的F与F′中，F是由平行四边形得出的，而F′是通过实验方法得出的，其方向一定与橡皮筋的方向相同，一定与AO共线的是F′．（2）本实验中两个拉力的作用效果和一个拉力的作用效果相同，采用的科学方法是等效替代法．故选：B．（3）实验要方便、准确，两分力适当大点，读数时相对误差小，夹角不宜太大，也不宜太小，合力太小，读数的相对误差大，拉力应该平行与纸面，否则方向无法准确表示，合力适当大些同样是为减小读数的相对误差；故ACD正确，B错误；故选：ACD．故答案为：（1）F′（2）B（3）ACD-26-\n【点评】在解决设计性实验时，一定先要通过分析题意找出实验的原理，通过原理即可分析实验中的方法及误差分析．三、计算题（44分，要求写出简要步骤和重要方程式，只有最后结果不得分）14．在2022年北京残奥会开幕式上，运动员手拉绳索向上攀登，最终点燃了主火炬，体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强不息的精神．为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用，可将过程简化．一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮，一端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上的运动员拉住，如图所示．设运动员的质量为65kg，吊椅的质量为15kg，不计定滑轮与绳子间的摩擦．重力加速度取g=10m/s2．当运动员与吊椅一起正以加速度a=1m/s2上升时，试求（1）运动员竖直向下拉绳的力；（2）运动员对吊椅的压力．【考点】牛顿第二定律；牛顿第三定律．【专题】压轴题．【分析】（1）以人和吊椅为研究对象，对整体受力分析，由加速度可以求得对绳的拉力；（2）再以吊椅为研究对象，受力分析可以求得对吊椅的压力．【解答】解：解法一：（1）设运动员受到绳向上的拉力为F，由于跨过定滑轮的两段绳子拉力相等，吊椅受到绳的拉力也是F．对运动员和吊椅整体进行受力分析如图所示，则有：2F﹣（m人+m椅）g=（m人+m椅）a解得：F=440N由牛顿第三定律，运动员竖直向下拉绳的力F′=440N，（2）设吊椅对运动员的支持力为FN，对运动员进行受力分析如图所示，则有：F+FN﹣m人g=m人a-26-\n解得：FN=275N由牛顿第三定律，运动员对吊椅的压力也为275N解法二：设运动员和吊椅的质量分别为M和m；运动员竖直向下的拉力为F，对吊椅的压力大小为FN．根据牛顿第三定律，绳对运动员的拉力大小为F，吊椅对运动员的支持力为FN．分别以运动员和吊椅为研究对象，根据牛顿第二定律F+FN﹣Mg=Ma①F﹣FN﹣mg=ma②由①、②解得：F=440NFN=275N答：（1）运动员竖直向下拉绳的力为440N，（2）运动员对吊椅的压力为275N．【点评】分析多个物体的受力时，一般先用整体法来求得共同的加速度，再用隔离法分析单个物体的受力，求得物体的受力情况，本题就是典型的应用整体隔离法的题目．15．民用航空客机的机舱一般都设有紧急出口，飞机发生意外情况着陆后，打开紧急出口的舱门，会自动生成一个由气囊构成的斜面．如图所示为某气囊斜面，机舱离底端的竖直高度AB=3.0m，斜面长AC=5.0m，斜面与水平地面CD段间有一段小圆弧平滑连接．旅客从气囊上由静止开始滑下，其与气囊、地面间的动摩擦因数均为μ=0.55，不计空气阻力，g=10m/s2．求：（1）人滑到斜面底端C时的速度大小；-26-\n（2）人离开C点后还要在地面上滑行多远才能停下．【考点】动能定理的应用．【专题】动能定理的应用专题．【分析】（1）旅客从气囊上由静止开始滑下过程，重力和滑动摩擦力做功，根据动能定理求解人滑到斜面底端C时的速度大小；（2）人离开C点后在水平地面上受到滑动力作用而减速，根据动能定理求解还要在地面上滑行的距离．【解答】解：（1）由动能定理得解得v=4m/s（2）设人在CD水平面上滑行的距离为x由动能定理得μ解得x=1.45m答：（1）人滑到斜面底端C时的速度大小是4m/s；（2）人离开C点后还要在地面上滑行1.45m才能停下．【点评】本题是运用动能定理研究多过程问题，对于第（2）问也可以对全过程研究列式求解．16．（14分）在工厂的流水线上安装水平传送带，可以把沿斜面滑下的工件用水平传送带进行传送，可大大提高工作效率．如图所示，一倾角θ=30°的光滑斜面下端与水平传送带相连，一工件从h=0.20m高处的A点由静止滑下后到达B点的速度为v1，接着以v1滑上水平放置的传送带．已知：传送带长L=15m，向右保持v0=4.0m/s的运行速度不变，工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.20，g=10m/s2，空气阻力不计，工件可看成质点．求：-26-\n（1）求工件从A点由静止下滑到离开传送带C点所用的时间．（2）假设传送带是白色的，工件为一煤块，则工件从B滑到C的过程中，在传送带上留下黑色痕迹的长度S=？【考点】牛顿第二定律；匀变速直线运动的位移与时间的关系．【专题】牛顿运动定律综合专题．【分析】（1）从A到B是匀加速直线运动，根据牛顿第二定律求解加速度，根据运动学公式求解时间和末速度；B到C过程是先加速后匀速的过程，根据牛顿第二粒求解加速度，根据运动学公式求解时间；（2）根据运动学公式求解相对位移即可．【解答】解析：（1）匀加速下滑时：mgsinθ=ma1﹣﹣﹣﹣﹣﹣①﹣﹣﹣﹣﹣﹣②得：v1==2m/s﹣﹣﹣﹣﹣﹣③从A﹣B用时t1：v1=at1得：t1=0.4s﹣﹣﹣﹣﹣﹣④从B﹣C先匀加速后匀速：加速时：μmg=ma2得：﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑤匀加速时间t2：v0=v1+a2t2得：t2=10s﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑥在t2内：-26-\n=3m﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑦匀速时：L﹣x1=v0t3得：t3=3s﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑧从A﹣C总时间：t=t1+t2+t3=4.4s﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑨（2）在t2内，传送带位移为：x2=v0t2=4m﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑩黑色痕迹长度：S=x2﹣x1=1m答：（1）求工件从A点由静止下滑到离开传送带C点所用的时间为4.4s；（2）假设传送带是白色的，工件为一煤块，则工件从B滑到C的过程中，在传送带上留下黑色痕迹的长度为1m．【点评】解决本题的关键是理清物块在传送带上的运动规律，结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解．17．（14分）质量为m=1kg的小物块轻轻放在水平匀速运动的传送带上的P点，随传送带运动到A点后水平抛出，小物块恰好无碰撞的沿圆弧切线从B点进入竖直光滑圆孤轨道下滑．B、C为圆弧的两端点，其连线水平．已知圆弧半径R=1.0m圆弧对应圆心角θ=106°，轨道最低点为O，A点距水平面的高度h=0.8m．小物块离开C点后恰能无碰撞的沿固定斜面向上运动，0.8s后经过D点，物块与斜面间的滑动摩擦因数为μ=（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）试求：（1）小物块离开A点的水平初速度v0；（2）小物块经过O点时对轨道的压力；（3）斜面上CD间的距离．-26-\n【考点】动能定理；牛顿运动定律的综合应用．【分析】（1）利用平抛运动规律，在B点对速度进行正交分解，得到水平速度和竖直方向速度的关系，而竖直方向速度Vy=显然易求，则水平速度V0可解．（2）首先利用动能定理解决物块在最低点的速度问题，然后利用牛顿第二定律在最低点表示出向心力，则滑块受到的弹力可解．根据牛顿第三定律可求对轨道的压力．（3）物块在轨道上上滑属于刹车问题，要求出上滑的加速度、所需的时间；再求出下滑加速度、距离，利用匀变速直线运动规律公式求出位移差．【解答】解：（1）对小物块，由A到B有vy2=2gh在B点所以v0=3m/s．（2）对小物块，由B到O由动能定理可得：其中在O点所以N=43N由牛顿第三定律知对轨道的压力为N′=43N（3）物块沿斜面上滑：mgsin53°+μmgcos53°=ma1所以a1=10m/s2物块沿斜面下滑：mgsin53°﹣μmgcos53°=ma2a2=6m/s2由机械能守恒知vc=vB=5m/s小物块由C上升到最高点历时小物块由最高点回到D点历时t2=0.8s﹣0.5s=0.3s故即SCD=0.98m．答：（1）小物块离开A点的水平初速度v0=3m/s．-26-\n（2）小物块经过O点时对轨道的压力N'=43N（3）斜面上CD间的距离SCD=0.98m【点评】本题是一个单物体多过程的力学综合题，把复杂的过程分解成几个分过程是基本思路．-26-