安徽省怀远县找郢中学2022届高三物理上学期段考试题含解析

安徽省怀远县找郢中学2022届高三（上）段考物理试题（解析版）　一、选择题（共9小题，每小题3分，满分27分）1．在军事演习中，某空降兵从飞机上跳下，先做自由落体运动，在t1时刻速度达较大值v1时打开降落伞，做减速运动，在t2时刻以较小速度v2着地．他的速度图象如图所示．下列关于该空降兵在0～t1和t1～t2时间内的平均速度的结论正确的是（　　）A．0～t1，=B．t1～t2，=C．t1～t2，＞D．t1～t2，＜　2．如图所示，质量为m的小球被一根橡皮筋AC和一根绳BC系住，当小球静止时，橡皮筋处在水平方位向上．下列判断中正确的是（　　）A．在AC被突然剪断的瞬间，BC对小球的拉力不变B．在AC被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为gtanθC．在BC被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为D．在BC被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为gsinθ　3．在光滑的圆锥漏斗的内壁，两个质量相同的小球A和B，分别紧贴着漏斗在水平面内做匀速圆周运动，其中小球A的位置在小球B的上方，如图所示．下列判断正确的是（　　）A．A球的速率大于B球的速率B．A球的角速度大于B球的角速度C．A球对漏斗壁的压力大于B球对漏斗壁的压力-21-D．A球的转动周期大于B球的转动周期　4．如图所示，物块A放在倾斜的木板上，木板的倾角α为30°和45°时物块所受摩擦力的大小恰好相同，则（　　）A．物块和木板间的动摩擦因数为0.5B．物块和木板间的动摩擦因数为C．木板的倾角α为45°时物块可能在斜面上做匀速运动D．木板的倾角α为45°时物块一定在斜面上做匀加速运动　5．如图所示，汽车车厢顶部悬挂一个轻质弹簧，弹簧下端拴一个质量为m的小球，当汽车以某一速率在水平地面上匀速行驶时弹簧长度为L1；当汽车以同一速度匀速率通过一个桥面为圆弧形凸形桥的最高点时，弹簧长度为L2，下列答案中正确的是（　　）A．L1=L2B．L1＞L2C．L1＜L2D．前三种情况均有可能　6．如图所示，一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内运动，圆柱半径为R，甲、乙两物体的质量分别为M和m（M＞m），它们与圆盘之间的最大静摩擦力均为正压力的μ倍，两物体用长为L的轻绳连在一起，L＜R．若将甲物体放在转轴位置上，甲、乙连线正好沿半径方向拉直，要使两物体与圆盘不发生相对滑动，则圆盘旋转的角速度最大不得超过：（两物体看作质点）（　　）　7．如图所示，在竖直平面内有一个以AB为水平直径的半圆，O为圆心，D为最低点．圆上有一点C，且∠COD=60°．现在A点以速率v1-21-沿AB方向抛出一小球，小球能击中D点；若在C点以速率v2沿BA方向抛出小球时，也能击中D点．重力加速度为g，不计空气阻力．下列说法中正确的是（　　）A．圆的半径为R=B．圆的半径为R=C．速率v2=v1D．速率v2=v1　8．由光滑细管组成的轨道如图所示，其中AB段和BC段是半径为R的四分之一圆弧，轨道固定在竖直平面内．一质量为m的小球，从距离水平地面为H的管口D处静止释放，最后能够从A端水平抛出落到地面上．下列说法正确的是（　　）A．小球落到地面时相对于A点的水平位移值为B．小球落到地面时相对于A点的水平位移值为C．小球能从细管A端水平抛出的条件是H＞2RD．小球能从细管A端水平抛出的最小高度Hmin=R　9．（3分）下面是一些有关高中物理实验的描述，其中正确的是（　　）A．在“研究匀变速直线运动”实验中，不需要平衡摩擦力B．在“验证机械能守恒定律”的实验中，必须用天平测物体的质量C．在“验证力的平行四边形定则”实验中，只用一根弹簧秤无法完成D．在用橡皮筋“探究功与速度变化的关系”的实验中不需要直接求出合外力做的功　　二、解答题（共3小题，满分14分）10．在“验证牛顿运动定律”的实验中，采用如图1所示的实验装置．小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出．-21-（1）当M与m的大小关系满足　　　　　　时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的总重力．（2）一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据．为了比较容易地归纳出加速度a与质量M的关系，应该作a与　　　　　　的图象．图2是某同学在此实验中获得的一条纸带，其中两相邻计数点间有四个点未画出．已知打点计时器使用的交流电源的频率为50HZ，则小车运动的加速度a=　　　　　　m/s2．（3）保持小车和数字测力计的总质量一定，改变钩码的质量，测出相应的加速度．采用图象法处理数据．请同学们根据测量数据描出的点作出a﹣F图象（图在答卷纸上），并根据测量数据作出的a﹣F图线，说明实验过程中可能存在的问题是　　　　　　．（4）乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a﹣F图线如图3所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？　　　　　　．　11．（14分）（2022•白城校级二模）如图所示，水平绷紧的传送带AB长L=6m，始终以恒定速率V1=4m/s运行．初速度大小为V2=6m/s的小物块（可视为质点）从与传送带等高的光滑水平地面上经A点滑上传送带．小物块m=lkg，物块与传送带间动摩擦因数μ=0.4，g取lom/s2．求：（1）小物块能否到达B点，计算分析说明．（2）小物块在传送带上运动时，摩擦力产生的热量为多少？-21-　12．（2022秋•枣阳市校级期中）如图所示，水平传送带的右端与竖直面内的用光滑钢管弯成的“9”形固定轨道相接，钢管内径很小．传送带的运行速度为v0=6m/s，将质量m=1.0kg的可看作质点的滑块无初速地放到传送带A端，传送带长度为L=12.0m，“9”字全高H=0.8m，“9”字上半部分圆弧半径为R=0.2m，滑块与传送带间的动摩擦因数为μ=0.3，重力加速g=10m/s2，试求：（1）滑块从传送带A端运动到B端所需要的时间；（2）滑块滑到轨道最高点C时对轨道作用力的大小和方向；（3）若滑块从“9”形轨道D点水平抛出后，恰好垂直撞在倾角θ=45°的斜面上P点，求P、D两点间的竖直高度h（保留两位有效数字）．　　三、选择题（共1小题，每小题3分，满分3分）13．一列简谐横波在某时刻的波形如图所示，此时刻质点P的速度为v，经过0.2s后它的速度大小、方向第一次与v相同，再经过1.0s它的速度大小、方向第二次与v相同，则下列判断中正确的是（　　）A．波沿x轴正方向传播，且波速为10m/sB．波沿x轴负方向传播，且波速为10m/sC．质点M与质点Q的位移大小总是相等、方向总是相反D．若某时刻N质点到达波谷处，则Q质点一定到达波峰处E．从图示位置开始计时，在3s时刻，质点M偏离平衡位置的位移y=﹣10cm　　-21-四、解答题（共1小题，满分0分）14．（2022•宁城县模拟）如图所示，ABC为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，该种材料折射率n=2，AC为一半径为R的圆弧，D为圆弧面圆心，ABCD构成正方形，在D处有一点光源．若只考虑首次从圆弧AC直接射向AB、BC的光线，从点光源射入圆弧AC的光中，有一部分不能从AB、BC面直接射出，求这部分光照射圆弧AC的弧长．　　2022-2022学年新人教版高三（上）段考物理试卷参考答案与试题解析　一、选择题（共9小题，每小题3分，满分27分）1．在军事演习中，某空降兵从飞机上跳下，先做自由落体运动，在t1时刻速度达较大值v1时打开降落伞，做减速运动，在t2时刻以较小速度v2着地．他的速度图象如图所示．下列关于该空降兵在0～t1和t1～t2时间内的平均速度的结论正确的是（　　）A．0～t1，=B．t1～t2，=C．t1～t2，＞D．t1～t2，＜【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】空降兵在0～t1时间内做自由落体运动，在t1～t2时间内做加速度不断减小的减速运动；根据速度时间图线与时间轴包围的面积表示位移来分析讨论．【解答】解：空降兵在0～t1时间内做自由落体运动，为匀变速直线运动，故=；在t1～t2时间内做加速度不断减小的减速运动，位移等于速度时间图线与时间轴包围的面积，故＜；-21-故选：AD．【点评】本题关键根据速度时间图象与坐标轴包围的面积表示位移以及匀变速直线运动的平均速度等于该段时间内的初速度与末速度的平均值来进行分析计算．　2．如图所示，质量为m的小球被一根橡皮筋AC和一根绳BC系住，当小球静止时，橡皮筋处在水平方位向上．下列判断中正确的是（　　）A．在AC被突然剪断的瞬间，BC对小球的拉力不变B．在AC被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为gtanθC．在BC被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为D．在BC被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为gsinθ【考点】牛顿第二定律．【专题】牛顿运动定律综合专题．【分析】先根据平衡条件求出剪断前橡皮筋AC和绳BC的拉力大小，在剪断AC瞬间，绳的拉力发生突变，拉力与重力的合力沿圆周切向向下，根据力的合成求解此时合力，若剪断BC，绳中张力立即消失，而在此瞬间橡皮筋弹力不变，求出此时合力，由牛顿第二定律求加速度．【解答】解：在剪断之前，绳处于平衡状态，画受力图有：小球平衡有：y方向：Fcosθ=mgx方向：Fsinθ=T（1）若剪断AC瞬间，绳中张力立即变化，此时对小球受力有：-21-小球所受合力与BC垂直向下，如图，小球的合力F合=mgsinθ，所以小球此时产生的加速度a=gsinθ，拉力大小F=mgcosθ，故A、B均错误；（2）若剪断BC瞬间，瞬间橡皮筋的形变没有变化，故AC中的弹力T没有发生变化，如下图示：此时小球所受合力，根据牛顿第二定律此时小球产生的加速度a=，故C正确，D错误．故选：C．【点评】本题是瞬时问题，关键是受力分析后根据平衡条件和牛顿第二定律列方程求解力和加速度；注意区分橡皮筋（弹簧等）在瞬间弹力不会立即发生变化，而绳在瞬间弹力会突变，这是解决此类问题的关键突破口．　3．在光滑的圆锥漏斗的内壁，两个质量相同的小球A和B，分别紧贴着漏斗在水平面内做匀速圆周运动，其中小球A的位置在小球B的上方，如图所示．下列判断正确的是（　　）A．A球的速率大于B球的速率B．A球的角速度大于B球的角速度C．A球对漏斗壁的压力大于B球对漏斗壁的压力-21-D．A球的转动周期大于B球的转动周期【考点】匀速圆周运动；线速度、角速度和周期、转速；向心力．【分析】涉及物理量较多时，比较多个量中两个量的关系，必须抓住不变量，而后才能比较变量．【解答】解：对A、B两球进行受力分析，两球均只受重力和漏斗给的支持力FN．如图所示对A球由牛顿第二定律：FNAsinα=mg﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①FNAcosα=m=mωA2rA﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②对B球由牛顿第二定律：FNBsinα=mg﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③FNBcosα=m=mωB2rB﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④由两球质量相等可得FNA=FNB，所以C项错．由②④可知，两球所受向心力相等．m=m，因为rA＞rB，所以vA＞vB，故A项正确．mωA2rA=mωB2rB，因为rA＞rB，所以ωA＜ωB，故B项错误．又因为T=，所以TA＞TB，所以D项是正确的．故选：A、D．【点评】对物体进行受力分析，找出其中的相同的量，再利用圆周运动中各物理量的关系式分析比较，能较好的考查学生这部分的基础知识的掌握情况．　4．如图所示，物块A放在倾斜的木板上，木板的倾角α为30°和45°时物块所受摩擦力的大小恰好相同，则（　　）-21-A．物块和木板间的动摩擦因数为0.5B．物块和木板间的动摩擦因数为C．木板的倾角α为45°时物块可能在斜面上做匀速运动D．木板的倾角α为45°时物块一定在斜面上做匀加速运动【考点】牛顿第二定律；滑动摩擦力；力的合成与分解的运用．【专题】牛顿运动定律综合专题．【分析】由题：木板的倾角α为30°和45°时物块所受摩擦力的大小恰好相同，说明木板的倾角α为30°时物块处于静止状态，受到静摩擦力，木板的倾角α为45°时物块沿木板下滑受到滑动摩擦力，根据滑动摩擦力公式求解动动摩擦因数．根据物块的受力情况，分析木板的倾角α为45°时物块的运动情况．【解答】解：A、B由题分析得知，板的倾角α为30°时物块处于静止状态，受到静摩擦力，由平衡条件得：静摩擦力f1=mgsin30°；木板的倾角α为45°时物块沿木板下滑受到滑动摩擦力，滑动摩擦力大小为f2=μmgcos45°，由题f1=f2，联立解得，μ=．故A错误，B正确．C、D木板的倾角α为45°时物块的重力沿斜面向下的分力大小为F=mgsin45°，物块所受的滑动摩擦力大小f2=f1=mgsin30°，则有F＞f2，所以物块一定在斜面上做匀加速运动．故C错误，D正确．故选BD【点评】本题关键考查根据摩擦力相等判断物块运动状态的能力．分析物块是匀速还是加速运动，要分析物块的合力情况时进行判断．　5．如图所示，汽车车厢顶部悬挂一个轻质弹簧，弹簧下端拴一个质量为m的小球，当汽车以某一速率在水平地面上匀速行驶时弹簧长度为L1；当汽车以同一速度匀速率通过一个桥面为圆弧形凸形桥的最高点时，弹簧长度为L2，下列答案中正确的是（　　）A．L1=L2B．L1＞L2C．L1＜L2D．前三种情况均有可能【考点】牛顿第二定律；胡克定律；向心力．【专题】牛顿第二定律在圆周运动中的应用．【分析】先对小球在水平面上做匀速直线运动，受力分析，根据平衡求出L1，然后对以同一速度匀速率通过一个桥面为圆弧形凸形桥的最高点的小球受力分析，根据牛顿第二定律求弹簧-21-长度L2，再对L1L2比较即可．【解答】解：当汽车在水平面上做匀速直线运动时，设弹簧原长为L0，劲度系数为K根据平衡得：mg=k（L1﹣L0）解得；①当汽车以同一匀速率通过一个桥面为圆弧形凸形桥的最高点时，由牛顿第二定律得：解得：L2=+L0﹣②①②两式比较可得：L1＞L2，故ACD错误，B正确；故选：B．【点评】仅仅对物体受力分析，有时无法求出合力，本题中还必须要结合物体的运动情况进行受力分析，才能得到明确的结论．　6．如图所示，一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内运动，圆柱半径为R，甲、乙两物体的质量分别为M和m（M＞m），它们与圆盘之间的最大静摩擦力均为正压力的μ倍，两物体用长为L的轻绳连在一起，L＜R．若将甲物体放在转轴位置上，甲、乙连线正好沿半径方向拉直，要使两物体与圆盘不发生相对滑动，则圆盘旋转的角速度最大不得超过：（两物体看作质点）（　　）【考点】向心力；线速度、角速度和周期、转速．【专题】匀速圆周运动专题．【分析】当角速度从0开始增大，乙所受的静摩擦力开始增大，当乙达到最大静摩擦力，角速度继续增大，此时乙靠拉力和静摩擦力的合力提供向心力，角速度越大，拉力越大，当拉力和甲的最大静摩擦力相等时，角速度达到最大值．【解答】解：当绳子的拉力等于甲的最大静摩擦力时，角速度达到最大，有T+μmg=mLω2，T=μMg．所以ω=，故D正确．故选：D【点评】解决本题的关键知道当角速度达到最大时，绳子的拉力等于甲的最大静摩擦力，乙靠拉力和乙所受的最大静摩擦力提供向心力．　7．如图所示，在竖直平面内有一个以AB为水平直径的半圆，O为圆心，D为最低点．圆上有一点C，且∠COD=60°．现在A点以速率v1-21-沿AB方向抛出一小球，小球能击中D点；若在C点以速率v2沿BA方向抛出小球时，也能击中D点．重力加速度为g，不计空气阻力．下列说法中正确的是（　　）A．圆的半径为R=B．圆的半径为R=C．速率v2=v1D．速率v2=v1【考点】平抛运动．【专题】平抛运动专题．【分析】平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据平抛运动的分位移公式列式求解半径R；根据水平分位移确定运动的时间，求出初速度之比．【解答】解：A、B、A点以速率v1沿AB方向抛出一小球，小球能击中D点，根据平抛运动的分位移公式，有：R=v1tR=联立解得：R=；故A错误，B错误；C、D、在C点以速率v2沿BA方向抛出小球时，也能击中D点，根据分位移公式，有：联立解得：v2=；故C错误，D正确；故选：D．【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．　8．由光滑细管组成的轨道如图所示，其中AB段和BC段是半径为R的四分之一圆弧，轨道固定在竖直平面内．一质量为m的小球，从距离水平地面为H的管口D处静止释放，最后能够从A端水平抛出落到地面上．下列说法正确的是（　　）-21-A．小球落到地面时相对于A点的水平位移值为B．小球落到地面时相对于A点的水平位移值为C．小球能从细管A端水平抛出的条件是H＞2RD．小球能从细管A端水平抛出的最小高度Hmin=R【考点】机械能守恒定律；平抛运动．【专题】机械能守恒定律应用专题．【分析】从A到D运动过程中只有重力做功，机械能守恒，根据机械能守恒定律求出A点速度，从A点抛出后做平抛运动，根据平抛运动规律求出水平位移，细管可以提供支持力，所以到达A点的速度大于零即可．【解答】解：A、从A到D运动过程中只有重力做功，机械能守恒，根据机械能守恒定律得：解得：从A点抛出后做平抛运动，则由2R=gt2得t=则x=故A错误，B正确；C、细管可以提供支持力，所以到达A点的速度大于零即可，即解得：H＞2R，故C正确，D错误．故选：BC．【点评】本题涉及的知识点较多，有机械能守恒定律、平抛运动基本公式及圆周运动达到最高点的条件，难度适中．　9．（3分）下面是一些有关高中物理实验的描述，其中正确的是（　　）A．在“研究匀变速直线运动”实验中，不需要平衡摩擦力B．在“验证机械能守恒定律”的实验中，必须用天平测物体的质量C．在“验证力的平行四边形定则”实验中，只用一根弹簧秤无法完成D．在用橡皮筋“探究功与速度变化的关系”的实验中不需要直接求出合外力做的功-21-【考点】验证机械能守恒定律；验证力的平行四边形定则；探究小车速度随时间变化的规律．【专题】实验题；定性思想；机械能守恒定律应用专题．【分析】在“测定匀变速直线运动的加速度”和研究加速度与力和质量的关系中，都需要测量加速度，但是前者不需要平衡摩擦力，后者需要平衡摩擦力．在“验证机械能守恒定律”的实验中，不需要测量物体的质量；用一根弹簧秤也能验证平行四边形定则；而在用橡皮筋“探究功与速度变化的关系”的实验中不需要直接求出合外力做的功【解答】解：A、在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，不需要平衡摩擦力，故A正确．B、在“验证机械能守恒定律”的实验中，验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，两端都有质量，可以约去，则不需要用天平测出物体的质量，故B错误．C、在验证力的平行四边形定则的实验中，沿研究合力和分力的关系，运用一根弹簧秤可以完成，故C错误．D、在用橡皮筋“探究功与速度变化的关系”的实验中采用比例法验证，不需要直接求出合外力做的功；故D正确；故选：AD．【点评】解决本题的关键知道各个实验的原理，通过原理确定所需测量的物理量，以及实验中的注意事项，难度不大．　二、解答题（共3小题，满分14分）10．在“验证牛顿运动定律”的实验中，采用如图1所示的实验装置．小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出．（1）当M与m的大小关系满足　M＞＞m　时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的总重力．-21-（2）一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据．为了比较容易地归纳出加速度a与质量M的关系，应该作a与　　的图象．图2是某同学在此实验中获得的一条纸带，其中两相邻计数点间有四个点未画出．已知打点计时器使用的交流电源的频率为50HZ，则小车运动的加速度a=　0.39　m/s2．（3）保持小车和数字测力计的总质量一定，改变钩码的质量，测出相应的加速度．采用图象法处理数据．请同学们根据测量数据描出的点作出a﹣F图象（图在答卷纸上），并根据测量数据作出的a﹣F图线，说明实验过程中可能存在的问题是　没有平衡摩擦力，或平衡摩擦力过小　．（4）乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a﹣F图线如图3所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？　M　．【考点】验证牛顿第二运动定律．【专题】实验题；定量思想；实验分析法；牛顿运动定律综合专题．【分析】（1）要求在什么情况下才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力，需求出绳子的拉力，而要求绳子的拉力，应先以整体为研究对象求出整体的加速度，再以M为研究对象求出绳子的拉力，通过比较绳对小车的拉力大小和盘和盘中砝码的重力的大小关系得出只有m＜＜M时才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力．-21-（2）反比例函数图象是曲线，而根据曲线很难判定出自变量和因变量之间的关系；正比例函数图象是过坐标原点的一条直线，就比较容易判定自变量和因变量之间的关系．根据a=，可以算出小车的加速度．（3）图中没有拉力时就产生了加速度，说明平衡摩擦力时木板倾角过大．（4）a﹣F图象的斜率等于物体的质量，故斜率不同则物体的质量不同．【解答】解：（1）根据牛顿第二定律得：对m：mg﹣F拉=ma对M：F拉=Ma解得：F拉==当M＞＞m时，即小车的质量远大于砝码和盘的总质量，绳子的拉力近似等于砝码和盘的总重力．（2）根据牛顿第二定律F=Ma，a与M成反比，而反比例函数图象是曲线，而根据曲线很难判定出自变量和因变量之间的关系，故不能作a﹣M图象；但a=，故a与成正比，而正比例函数图象是过坐标原点的一条直线，就比较容易判定自变量和因变量之间的关系，故应作a﹣图象；每两点之间还有4个点没有标出，所以相邻计数点间的时间间隔T=0.1s由数据可知，在相等的时间内的位移之差是相等的，因此根据作差法得：a===0.39m/s2（3）图中有拉力时也不产生了加速度，说明没有平衡摩擦力，或平衡摩擦力过小．（4）由图可知在拉力相同的情况下a乙＞a丙，根据F=ma可得m=，即a﹣F图象的斜率等于物体的质量，且m乙＜m丙．故两人的实验中小车及车中砝码的总质量M不同．故答案为：（1）m＜＜M（2）；0.39；（3）没有平衡摩擦力（4）M-21-【点评】本题考查牛顿第二定律的实验验证；只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目，而实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，故要加强对实验原理的学习和掌握．　11．（14分）（2022•白城校级二模）如图所示，水平绷紧的传送带AB长L=6m，始终以恒定速率V1=4m/s运行．初速度大小为V2=6m/s的小物块（可视为质点）从与传送带等高的光滑水平地面上经A点滑上传送带．小物块m=lkg，物块与传送带间动摩擦因数μ=0.4，g取lom/s2．求：（1）小物块能否到达B点，计算分析说明．（2）小物块在传送带上运动时，摩擦力产生的热量为多少？【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】物体由于惯性冲上皮带后，从右端滑上传送带时，可以先匀减速运动到速度为0再反向加速后匀速，也可以一直减速，分情况进行讨论即可解题．【解答】解：（1）不能，因为小物块在水平方向受到摩擦力的作用，有：f=μmg，产生的加速度：a==μg=0.4×10=4m/s2小物块速度减为零时的位移是x，则有：﹣2ax=0﹣v2得：x==4.5m＜6m，所以小物块不能到达B点，（2）小物块向左减速过程中的位移：x==4.5m小物块向右加速的过程中的位移：x′==2m，-21-速度等于传送带速度v1时，经历的时间：t==2.5s，传送带的位移：s=v1t=4×2.5m=10m，小物块相对于传送带的位移：△x=s+（x﹣x′）=10+（4.5﹣2）=12.5m小物块在传送带上运动时，因相互间摩擦力产生的热量为：Q=f•△x=0.4×10×1×12.5J=50J答：（1）小物块不能到达B点．（2）小物块在传送带上运动时，摩擦力产生的热量为50J．【点评】本题关键是对于物体运动过程分析，物体可能一直减速，也有可能先减速后匀速运动，也可能先减速后加速再匀速运动，难度适中．　12．（2022秋•枣阳市校级期中）如图所示，水平传送带的右端与竖直面内的用光滑钢管弯成的“9”形固定轨道相接，钢管内径很小．传送带的运行速度为v0=6m/s，将质量m=1.0kg的可看作质点的滑块无初速地放到传送带A端，传送带长度为L=12.0m，“9”字全高H=0.8m，“9”字上半部分圆弧半径为R=0.2m，滑块与传送带间的动摩擦因数为μ=0.3，重力加速g=10m/s2，试求：（1）滑块从传送带A端运动到B端所需要的时间；（2）滑块滑到轨道最高点C时对轨道作用力的大小和方向；（3）若滑块从“9”形轨道D点水平抛出后，恰好垂直撞在倾角θ=45°的斜面上P点，求P、D两点间的竖直高度h（保留两位有效数字）．【考点】匀变速直线运动的位移与时间的关系；牛顿运动定律的综合应用．【专题】牛顿运动定律综合专题．【分析】（1）滑块在传送带上先加速后匀速，根据牛顿第二定律求加速度，然后根据运动学公式求加速时间和位移，再求匀速时间，得到总时间；（2）先对从B到C过程根据机械能守恒定律求出C点速度，再根据重力和轨道作用力的合力提供向心力，列方程求出轨道的作用力，再得到滑块对轨道的作用力；（3）滑块从B到D的过程中由动能定理列式求滑块经过D点的速度．根据滑块垂直撞在倾角θ=45°的斜面上P点，由速度的分解求出竖直分竖直速度，再求h．【解答】解：（1）在传送带上加速运动时，由牛顿第二定律得：μmg=ma，得：a=μg=0.3×10m/s2=3m/s2加速到与传送带达到共速所需要的时间为：t1===2s前2s内的位移为：x1==m=6m之后滑块做匀速运动的位移为：x2=L﹣x1=6m-21-所用的时间为：t2==s=1s故滑块从传送带A端运动到B端所需要的时间：t=t1+t2=3s（2）滑块由B到C的过程中动能定理得：﹣mgH=﹣在C点，轨道对滑块的弹力与其重力的合力为其做圆周运动提供向心力，设轨道对滑块的弹力方向竖直向下，由牛顿第二定律得：FN+mg=m联立并代入数据解得：FN=m﹣mg（+1）=90N，方向竖直向下由牛顿第三定律得，滑块对轨道的压力大小90N，方向竖直向上．（3）滑块从B到D的过程中由动能定理得：﹣mg（H﹣2R）=﹣在P点竖直分速度为：vy=，又h=，代入数据解得：h=1.4m答：（1）滑块从传送带A端运动到B端所需要的时间为3s；（2）滑块滑到轨道最高点C时对轨道作用力的大小为90N和方向竖直向上．（3）P、D两点间的竖直高度h是1.4m．【点评】本题中物体在传送带上先加速后匀速运动，根据牛顿第二定律和运动学公式联立确定运动情况，滑块在细管中运动时机械能守恒，可以求出各个时刻的速度，最后结合平抛运动的规律解答．　三、选择题（共1小题，每小题3分，满分3分）13．一列简谐横波在某时刻的波形如图所示，此时刻质点P的速度为v，经过0.2s后它的速度大小、方向第一次与v相同，再经过1.0s它的速度大小、方向第二次与v相同，则下列判断中正确的是（　　）A．波沿x轴正方向传播，且波速为10m/sB．波沿x轴负方向传播，且波速为10m/sC．质点M与质点Q的位移大小总是相等、方向总是相反-21-D．若某时刻N质点到达波谷处，则Q质点一定到达波峰处E．从图示位置开始计时，在3s时刻，质点M偏离平衡位置的位移y=﹣10cm【考点】波长、频率和波速的关系；横波的图象．【分析】由图读出波长λ=12m．根据图示时刻质点P的速度为v，经过0.2s它的速度大小、方向第一次与v相同，质点P运动到关于平衡位置对称的位置，再经过1.0s它的速度大小、方向第二次与v相同时，回到原来位置，完成一次全振动，则P振动的周期T=1.2s，而且图示时刻P点的运动沿y轴正方向，可判断出波沿+x方向传播，由公式v=求出波速．图示时刻，质点M与质点Q的位移大小相等、方向相反，但它们平衡位置之间的距离不是半个波长的奇数倍，位移不是总是相反．质点M与P是反相点，振动情况总是相反．【解答】解：AB、由图读出波长λ=12m，根据已知条件分析得到周期T=1.2s，则波速为v==10m/s．而且图示时刻P点运动方向沿y轴正方向，则沿波+x方向传播．故A正确，B错误．C、图示时刻，质点M与质点Q的位移大小相等、方向相反，但它们平衡位置之间的距离不是半个波长的奇数倍，位移不是总是相反．故B错误．D、质点N与P平衡位置间相距半个波长，振动情况总是相反，N质点到达波谷处，则Q质点一定到达波峰处．故D正确．E、从图示位置开始计时，经过时间3s时波传播的距离为x=vt=10×3m=30m=2.5λ，则质点M偏离平衡位置的位移y=﹣10cm．故E正确．故选：ADE．【点评】本题在于关键分析质点P的振动情况，确定P点的运动方向和周期．考查把握振动与波动联系的能力．　四、解答题（共1小题，满分0分）14．（2022•宁城县模拟）如图所示，ABC为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，该种材料折射率n=2，AC为一半径为R的圆弧，D为圆弧面圆心，ABCD构成正方形，在D处有一点光源．若只考虑首次从圆弧AC直接射向AB、BC的光线，从点光源射入圆弧AC的光中，有一部分不能从AB、BC面直接射出，求这部分光照射圆弧AC的弧长．【考点】光的折射定律．【专题】光的折射专题．-21-【分析】从点光源射入圆弧AC的光中，有一部分不能从AB、BC面直接射出，是由于在AB和BC面上发全了全反射，先根据折射率，由公式sinC=求出临界角，由几何知识求出这部分光照射圆弧AC的弧长．【解答】解：设该种材料临界角为C，则sinC=①解得：C=30°②如图所示，若沿DE方向射到AB面上的光线刚好发生全反射，则：∠ADF=30°③同理，若沿DG方向射入的光线恰好在BC面上发生全反射，可得：∠CDG=30°④因此：∠FDH=30°⑤据几何关系可得：=×2πR⑥解得：=πR⑦答：这部分光照射圆弧AC的弧长为πR．【点评】解决本题关键是掌握全反射的条件和临界角公式sinC=，结合几何知识进行求解．　-21-