【解析】河北省衡水市衡水中學(xué)2023屆高考物理二模試卷

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河北省衡水市衡水中學(xué)2023屆高考物理二模試卷

一、單選題

1．（2023·衡水模擬）如圖所示，物體A靠在豎直墻面上，在力F作用下，A、B保持靜止。物體B的受力個(gè)數(shù)為

A．2B．4C．2或4D．無(wú)法確定

【答案】B

【知識(shí)點(diǎn)】共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用

【解析】【解答】以A為研究對(duì)象，受力分析，有豎直向下的重力、B對(duì)A的支持力和摩擦力，這樣才能使平衡。根據(jù)牛頓第三定律，A對(duì)B也有壓力和摩擦力，B還受到重力和推力F，所以B受四個(gè)力作用，B符合題意，ACD不符合題意。

故答案為：B

【分析】以B為對(duì)象結(jié)合平衡進(jìn)行受力分析可以判別B受到的力有4個(gè)。

2．（2023·衡水模擬）如圖所示，可視為質(zhì)點(diǎn)的兩個(gè)小球A、B從坐標(biāo)為(0，2y0)、(0，y0)的兩點(diǎn)分別以速度vA和vB水平拋出，兩個(gè)小球都能垂直打在傾角為45°的斜面上，由此可得vA∶vB等于()

A．∶1B．2∶1C．4∶1D．8∶1

【答案】A

【知識(shí)點(diǎn)】平拋運(yùn)動(dòng)

【解析】【解答】小球垂直擊中斜面，速度與斜面垂直，由速度分解可知：vytan45°=v0；又vy=gt，可得：，根據(jù)幾何關(guān)系得：，聯(lián)立以上可得：，據(jù)題小球A、B從坐標(biāo)分別為（0、2y），（0，y），即hA=2y，hB=y，可得：，A符合題意，BCD不符合題意。

故答案為：A

【分析】利用平拋運(yùn)動(dòng)的速度分解可以判斷豎直方向和水平方向的速度關(guān)系，利用幾何知識(shí)可以求出拋出點(diǎn)距離O的高度的表達(dá)式，再利用兩個(gè)小球的縱坐標(biāo)可以對(duì)應(yīng)求出兩個(gè)初速度的比值。

3．（2023·衡水模擬）如圖所示，兩質(zhì)量均為m＝1kg的小球1、2(可視為質(zhì)點(diǎn))用長(zhǎng)為L(zhǎng)＝1.0m的輕質(zhì)桿相連，水平置于光滑水平面上，且小球1恰好與光滑豎直墻壁接觸，現(xiàn)用力F豎直向上拉動(dòng)小球1，當(dāng)桿與豎直墻壁夾角θ＝37°時(shí)，小球2的速度大小v＝1.6m/s，sin37°＝0.6，g＝10m/s2，則此過程中外力F所做的功為（）

A．8JB．8.72JC．10JD．9.28J

【答案】C

【知識(shí)點(diǎn)】速度的合成與分解

【解析】【解答】當(dāng)桿與豎直墻壁夾角θ=37°時(shí)，設(shè)小球1的速度為v′，根據(jù)兩球的速度沿桿方向的分速度大小相等，有：v′cos37°=vcos53°

代入數(shù)據(jù)得：v′=1.2m/s

小球2上升的高度為：h=Lcos37°=0.8m

根據(jù)功能原理得外力F所做的功為：W=mv2+mv′2+mgh

解得：W=10J，

故答案為：C.

【分析】利用速度分解可以判別兩個(gè)小球速度的大小關(guān)系，利用功能關(guān)系可以求出外力所做的功。

4．（2023·衡水模擬）如圖，在水平轉(zhuǎn)臺(tái)上放一個(gè)質(zhì)量M＝2kg的木塊，它與轉(zhuǎn)臺(tái)間的最大靜摩擦力Fmax＝6.0N，繩的一端系掛木塊，通過轉(zhuǎn)臺(tái)的中心孔O(孔光滑)，另一端懸掛一個(gè)質(zhì)量m＝1.0kg的物體，當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)以角速度ω＝5rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，木塊相對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)靜止，則木塊到O點(diǎn)的距離可以是(g取10m/s2，M、m可看成質(zhì)點(diǎn))（）

A．0.04mB．0.08mC．0.16mD．0.32m

【答案】B,C,D

【知識(shí)點(diǎn)】對(duì)單物體(質(zhì)點(diǎn))的應(yīng)用

【解析】【解答】物體的摩擦力和繩子的拉力的合力提供向心力，根據(jù)向心力公式得：mg+f=Mω2r

解得：；當(dāng)f=fmax=6.0N時(shí)，r最大，，當(dāng)f=-6N時(shí)，r最小，則，BC符合題意．

故答案為：BCD

【分析】利用牛頓第二定律，拉力和摩擦力的合力提供木塊圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，利用靜摩擦力的范圍可以求出向心力的大小范圍和運(yùn)動(dòng)半徑的大小范圍。

5．（2023·衡水模擬）如圖，兩個(gè)相同的小球A、B用兩根輕繩連接后放置在圓錐筒光滑側(cè)面的不同位置上，繩子上端固定在同一點(diǎn)O，連接A球的繩子比連接B球的繩子長(zhǎng)，兩根繩子都與圓錐筒最靠近的母線平行。當(dāng)圓錐筒繞其處于豎直方向上的對(duì)稱軸OO以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A、B兩球都處于筒側(cè)面上與筒保持相對(duì)靜止隨筒轉(zhuǎn)動(dòng)，下列說法正確的是（）

A．兩球所受的合力大小相同

B．A球?qū)K子的拉力大小等于B球?qū)K子的拉力大小

C．兩球所需的向心力都等于繩子拉力的水平分力

D．A球?qū)A錐筒的壓力小于B球?qū)A錐筒的壓力

【答案】D

【知識(shí)點(diǎn)】共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用；對(duì)單物體(質(zhì)點(diǎn))的應(yīng)用

【解析】【解答】A項(xiàng)：設(shè)圓錐筒頂角一半為，則兩球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑分別為：，，兩球所受的合力提供向心力即，由半徑不同，所以兩球的合外力大小不相同，A不符合題意；

B、D項(xiàng)：小球受重力G，支持力N，拉力，水平方向由牛頓第二定律可得：

豎直方向由平衡條件可得：

解得：，

由于半徑不同，所以兩球?qū)?xì)繩的拉力則不同，B不符合題意，

由于A球圓周運(yùn)動(dòng)的半徑的半徑大于B球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，所以A球?qū)A錐筒的壓力小于B球?qū)A錐筒的壓力，D符合題意；

C項(xiàng)：兩球所需的向心力都等于繩子拉力的水平分力與圓錐筒對(duì)小球支持力沿水平方向分力的合力，C不符合題意。

故答案為：D

【分析】根據(jù)合力提供向心力可以利用軌道半徑不同判別兩個(gè)小球和合力不同；利用繩子的分力和面彈力的分力提供向心力可以判別繩子的拉力大小不同，利用豎直方向的平衡可以求出小球和斜面間面彈力的大小。

二、多選題

6．（2023·衡水模擬）如圖，在同一豎直平面內(nèi)有兩個(gè)正對(duì)著的半圓形光滑軌道，軌道的半徑都是R。軌道端點(diǎn)所在的水平線相隔一定的距離。一質(zhì)量為m的小球能在其間運(yùn)動(dòng)而不脫離軌道，經(jīng)過最低點(diǎn)B時(shí)的速度為。小球在最低點(diǎn)B與最高點(diǎn)A對(duì)軌道的壓力之差為ΔF（ΔF＞0）。不計(jì)空氣阻力。則（）

A．、一定時(shí)，R越大，ΔF越大

B．、、R一定時(shí)，越大，ΔF越大

C．、R一定時(shí)，越大，ΔF越大

D．、R、x一定時(shí)，ΔF與v的大小無(wú)關(guān)

【答案】C,D

【知識(shí)點(diǎn)】機(jī)械能綜合應(yīng)用

【解析】【解答】在最低點(diǎn)B，有，則，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得，，在最高點(diǎn)A有：，解得，所以；m、x一定時(shí)，R越大，一定越小，A不符合題意；m、x、R一定時(shí)，越大，不變，B不符合題意；m、R一定時(shí)，x越大，一定越大，C符合題意；m、R、x一定時(shí)，與的大小無(wú)關(guān)，D符合題意。

故答案為：CD

【分析】利用牛頓第二定律可以求出最高點(diǎn)和最低點(diǎn)對(duì)軌道的壓力大小，利用動(dòng)能定理可以求出兩者之差的表達(dá)式；利用表達(dá)式可以判別質(zhì)量、距離和半徑對(duì)壓力之差的大小影響。

7．（2023·衡水模擬）把火星和地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道視為圓周，由火星和地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期之比可求得（）

A．火星和地球的質(zhì)量之比

B．火星和太陽(yáng)的質(zhì)量之比

C．火星和地球到太陽(yáng)的距離之比

D．火星和地球繞太陽(yáng)運(yùn)行速度大小之比

【答案】C,D

【知識(shí)點(diǎn)】萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用

【解析】【解答】由于火星和地球均繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由開普勒第三定律，，k為與太陽(yáng)質(zhì)量相關(guān)的常量，又，則可知火星和地球到太陽(yáng)的距離之比和運(yùn)行速度大小之比，所以C、D選項(xiàng)正確。

故答案為：CD

【分析】利用周期定律已知周期之比可以求出軌道半徑則到太陽(yáng)的距離之比，知道半徑之比和周期之比就可以求出線速度之比。

8．（2023·衡水模擬）質(zhì)量為m=20kg的物體，在大小恒定的水平外力F的作用下，沿水平面做直線運(yùn)動(dòng).0～2s內(nèi)F與運(yùn)動(dòng)方向相反，2s～4s內(nèi)F與運(yùn)動(dòng)方向相同，物體的速度-時(shí)間圖象如圖所示，已知g取10m/s2．則（）

A．物體在0～4s內(nèi)通過的位移為8m

B．拉力F的大小為100N

C．物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2

D．物體克服摩擦力做的功為480J

【答案】A,C,D

【知識(shí)點(diǎn)】運(yùn)動(dòng)學(xué)v-t圖象

【解析】【解答】A項(xiàng)：由速度圖象的“面積”等于位移大小，得到：物體在0～4s內(nèi)通過的位移為，A符合題意；

B項(xiàng)：由斜率等于加速度的大小，得到：前2s內(nèi)和后2s內(nèi)物體的加速度大小分別為，

根據(jù)牛頓第二定律得：F+f=ma1；F-f=ma2，

代入解得：F=60N，f=40N，B不符合題意；

C項(xiàng)：由f=μmg得，，C符合題意；

D項(xiàng)：物體通過的總路程為，滑動(dòng)過程中物體受到的摩擦力大小不變，始終做負(fù)功，則物體克服摩擦力做的功為W=fS=480J，D符合題意。

故答案為：ACD

【分析】利用圖像面積可以求出相應(yīng)的位移；利用圖像斜率可以求出加速度的大小，結(jié)合牛頓第二定律可以求出拉力的大小及動(dòng)摩擦因數(shù)；利用摩擦力乘以路程可以求出克服摩擦力做的功。

9．（2023·衡水模擬）如圖所示，在傾角θ＝30°的光滑斜面上有兩個(gè)用輕質(zhì)彈簧相連接的物塊A，B，它們的質(zhì)量均為m，彈簧的勁度系數(shù)為k，C為一固定擋板，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)開始用一沿斜面方向的力F拉物塊A使之以加速度a向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物塊B剛要離開C時(shí)力F的大小恰為2mg.則（）

A．物塊B剛要離開C時(shí)B的加速度為0

B．加速度a＝g

C．無(wú)法計(jì)算出加速度a

D．從F開始作用到B剛要離開C，A的位移為

【答案】A,D

【知識(shí)點(diǎn)】共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用；對(duì)單物體(質(zhì)點(diǎn))的應(yīng)用

【解析】【解答】當(dāng)物塊B剛要離開C時(shí)，對(duì)擋板的壓力為零，根據(jù)平衡條件求出此時(shí)彈簧的彈力，結(jié)合胡克定律求出彈簧的形變量．對(duì)A，根據(jù)牛頓第二定律求出物塊A的加速度．彈簧開始處于壓縮，根據(jù)平衡求出壓縮量的大小，抓住A的位移等于彈簧的形變量求出物塊A的位移．

物塊B剛要離開C時(shí)，B和擋板之間沒有力的作用，即彈簧的拉力正好等于B的重力沿斜面向下的分力，所以此時(shí)B的合力為零，加速度為零，A符合題意；物塊B剛要離開C時(shí)，

彈簧的彈力，所以對(duì)A分析，受到彈簧沿斜面向下的拉力，和重力沿斜面向下的分力以及F的作用，根據(jù)牛頓第二定律可得，解得，BC不符合題意；未施加F之前，彈簧處于壓縮狀態(tài)，對(duì)A分析有，當(dāng)物塊B剛要離開C時(shí)彈簧處于拉伸狀態(tài)，對(duì)B分析有，A上升的位移為，D符合題意．

故答案為：AD

【分析】利用B處于平衡及恰好剛要離開C時(shí)面彈力為0，可以求出彈簧彈力的大??；以A為對(duì)象結(jié)合牛頓第二定律可以求出A的加速度大小；利用A剛開始平衡可以求出彈簧的壓縮量，利用B的平衡可以求出彈簧的伸長(zhǎng)量，兩者相加則A運(yùn)動(dòng)的位移。

10．（2023·衡水模擬）在遙控直升機(jī)下面用輕繩懸掛質(zhì)量為m的攝像機(jī)可以拍攝學(xué)生在操場(chǎng)上的跑操情況。開始時(shí)遙控直升機(jī)懸停在C點(diǎn)正上方。若遙控直升機(jī)從C點(diǎn)正上方運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)正上方經(jīng)歷的時(shí)間為t，已知C、D之間距離為L(zhǎng)，直升機(jī)的質(zhì)量為M，直升機(jī)的運(yùn)動(dòng)視作水平方向的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。在拍攝過程中懸掛攝像機(jī)的輕繩與豎直方向的夾角始終為β，重力加速度為g，假設(shè)空氣對(duì)攝像機(jī)的作用力始終水平，則（）

A．輕繩的拉力T=

B．遙控直升機(jī)加速度a=gtan

C．?dāng)z像機(jī)所受的合外力為=Ma=

D．這段時(shí)間內(nèi)空氣對(duì)攝像機(jī)作用力的大小為F=m(gtan-)

【答案】A,D

【知識(shí)點(diǎn)】對(duì)單物體(質(zhì)點(diǎn))的應(yīng)用

【解析】【解答】攝像機(jī)的受力情況如圖所示，根據(jù)牛頓第二定律得：

豎直方向有：F1cosβ=mg①

水平方向有：F1sinβ-F=ma②

由①得：輕繩的拉力③

遙控直升機(jī)加速度a=gtanβ-g④，A符合題意，B不符合題意．

直升機(jī)做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，由L=at2，得⑤

所以攝影機(jī)所受的合外力為F合=ma=．C不符合題意．

由②③得：空氣對(duì)攝像機(jī)作用力的大小為F=F1sinβ-ma=sinβ-m=m（gtanβ-）．D符合題意．

故答案為：AD.

【分析】利用豎直方向的平衡可以求出繩子拉力的大?。焕门ｎD第二定律可以求出攝像機(jī)的加速度即直升機(jī)的加速度；利用加速度可以求出合力的大??；利用拉力分力和阻力合成合力，利用合力和拉力大小可以求出阻力的大小。

11．（2023·衡水模擬）如圖所示，質(zhì)量相等的a、b兩物體放在圓盤上，到圓心的距離之比是2：3，圓盤繞圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，兩物體相對(duì)圓盤靜止，a、b兩物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)（）

A．角速度大小之比是1：1B．線速度大小之比是1：1

C．向心加速度大小之比是2：3D．向心力大小之比是9：4

【答案】A,C

【知識(shí)點(diǎn)】勻速圓周運(yùn)動(dòng)

【解析】【解答】A項(xiàng)：兩個(gè)物體是同軸傳動(dòng)，角速度相等，A符合題意；

B項(xiàng)：兩個(gè)物體角速度相等，到圓心的距離之比是2：3，根據(jù)v=rω，線速度之比為2：3，B不符合題意；

C項(xiàng)：兩個(gè)物體角速度相等，線速度之比為2：3，根據(jù)a=vω，向心加速度之比為2：3，C符合題意；

D項(xiàng)：兩個(gè)物體質(zhì)量相等，向心加速度之比為2：3，故向心力之比為2：3，D不符合題意。

故答案為：AC。

【分析】?jī)蓚€(gè)物體同軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度相同，利用半徑之比可以求出線速度和向心加速度之比，結(jié)合質(zhì)量相同可以利用向心加速度求出向心力之比。

12．（2023·衡水模擬）如圖所示，光滑水平面上有一個(gè)四分之三圓弧管，內(nèi)壁也光滑，半徑R=0.2m，質(zhì)量M=0.8kg，管內(nèi)有一個(gè)質(zhì)量m=0.2kg的小球，小球直徑略小于彎管的內(nèi)徑，將小球用外力鎖定在圖示位置，即球和環(huán)的圓心連線與豎直方向成37°角，對(duì)圖弧管施加水平恒定外力F作用，同時(shí)解除鎖定，系統(tǒng)向右加速，發(fā)現(xiàn)小球在管中位置不變，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)一段距離后管撞擊到障礙物上突然停下，以后小球繼續(xù)運(yùn)動(dòng)通過最高點(diǎn)后又落入管中，g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。則下列說法正確的是（）

A．拉力F的大小為6N

B．小球在軌道最高點(diǎn)時(shí)速度為1m/s

C．系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)一段距離后管撞擊到障礙物時(shí)速度為2m/s

D．拉力F做的功為4.1J

【答案】B,D

【知識(shí)點(diǎn)】平拋運(yùn)動(dòng)

【解析】【解答】A項(xiàng)：對(duì)小球有：

對(duì)系統(tǒng)有：，A不符合題意；

B項(xiàng)：小球離開環(huán)管做平拋運(yùn)動(dòng)，則有：

R=

由以上兩式解得：，B符合題意；

C項(xiàng)：系統(tǒng)的速度，由機(jī)械能守恒定律得：，解得：，C不符合題意；

D項(xiàng)：F做的功，D符合題意。

故答案為：BD。

【分析】利用牛頓第二定律可以求出小球加速度大小，結(jié)合系統(tǒng)的牛頓第二定律可以求出拉力的大??；利用平拋運(yùn)動(dòng)可以求出小球在最高點(diǎn)的速度大??；利用機(jī)械能守恒可以求出小球在最開始位置的速度大?。焕霉δ荜P(guān)系可以求出拉力做的功。

13．（2023·衡水模擬）使物體成為衛(wèi)星的最小發(fā)射速度稱為第一宇宙速度，而使物體脫離星球引力所需要的最小發(fā)射速度稱為第二宇宙速度，與的關(guān)系是=，已知某星球半徑是地球半徑R的，其表面的重力加速度是地球表面重力加速度g的，地球的平均密度為，不計(jì)其他星球的影響，則（）

A．該星球上的第一宇宙速度為

B．該星球上的第二宇宙速度為

C．該星球的平均密度為

D．該星球的質(zhì)量為

【答案】B,C

【知識(shí)點(diǎn)】萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用

【解析】【解答】根據(jù)第一宇宙速度，A不符合題意；根據(jù)題意，第二宇宙速度，B符合題意；根據(jù)公式，且故，所以，C符合題意；根據(jù)公式，D不符合題意；

故答案為：BC.

【分析】利用引力提供向心力可以求出第一宇宙速度的大小，利用第一宇宙速度和第二宇宙速度的關(guān)系可以求出第二宇宙速度的大?。焕命S金代換等式可以求出星球的質(zhì)量及其密度的大小。

14．（2023·衡水模擬）探月工程中，“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器的發(fā)射可以簡(jiǎn)化如下：衛(wèi)星由地面發(fā)射后，衛(wèi)星由地面發(fā)射后，進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)變軌進(jìn)入距離月球表面100公里圓形軌道1，在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)月球車將在M點(diǎn)著陸月球表面，正確的是（）

A．“嫦娥三號(hào)”在軌道1上的速度比月球的第一宇宙速度小

B．“嫦娥三號(hào)”在地月轉(zhuǎn)移軌道上經(jīng)過P點(diǎn)的速度比在軌道1上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)大

C．“嫦娥三號(hào)”在軌道1上運(yùn)動(dòng)周期比在軌道2上小

D．“嫦娥三號(hào)”在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度小于在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度

【答案】A,B

【知識(shí)點(diǎn)】萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用

【解析】【解答】A、月球的第一宇宙速度是衛(wèi)星貼近月球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度，“嫦娥三號(hào)”在軌道1上的半徑大于月球半徑，根據(jù)，得線速度，可知“嫦娥三號(hào)”在軌道1上的運(yùn)動(dòng)速度比月球的第一宇宙速度小。A符合題意。

B、“嫦娥三號(hào)”在地月轉(zhuǎn)移軌道上經(jīng)過P點(diǎn)若要進(jìn)入軌道1，需減速，所以在地月轉(zhuǎn)移軌道上經(jīng)過P點(diǎn)的速度比在軌道1上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)大。B符合題意；

C、根據(jù)開普勒第三定律得衛(wèi)星在軌道2上運(yùn)動(dòng)軌道的半長(zhǎng)軸比在軌道1上軌道半徑小，所以衛(wèi)星在軌道1上運(yùn)動(dòng)周期比在軌道2上大，C不符合題意；

D、“嫦娥三號(hào)”無(wú)論在哪個(gè)軌道上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度都為該點(diǎn)的萬(wàn)有引力加速度，因?yàn)槎际荙點(diǎn)可知，萬(wàn)有引力在此產(chǎn)生的加速度相等，D不符合題意。

故答案為：AB。

【分析】利用軌道半徑的大小可以比較線速度的大小；利用嫦娥三號(hào)做向心運(yùn)動(dòng)可以比較橢圓軌道和圓軌道交點(diǎn)的速度大??；利用軌道半徑可以比較嫦娥三號(hào)在圓軌道和橢圓軌道運(yùn)動(dòng)的周期；同一個(gè)位置探測(cè)器的加速度大小相等。

15．（2023·衡水模擬）如圖所示，質(zhì)量相同的兩物體從同一高度由靜止開始運(yùn)動(dòng)，A沿著固定在地面上的光滑斜面下滑，B做自由落體運(yùn)動(dòng)，兩物體分別到達(dá)地面，下列說法正確的是（）

A．運(yùn)動(dòng)過程中重力的平均功率＜B

B．運(yùn)動(dòng)過程中重力的平均功率=B

C．到達(dá)地面時(shí)重力的瞬時(shí)功率＜B

D．到達(dá)地面時(shí)重力的瞬時(shí)功率=B

【答案】A,C

【知識(shí)點(diǎn)】勻變速直線運(yùn)動(dòng)基本公式應(yīng)用；自由落體運(yùn)動(dòng)

【解析】【解答】AB、B做自由落體運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間，A做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，a=gsinθ，根據(jù)得：，重力做功相等，根據(jù)知，PA0)的絕緣小物體(視為質(zhì)點(diǎn))，PC間距為L(zhǎng)?，F(xiàn)將該小物體無(wú)初速釋放，經(jīng)過一段時(shí)間，小物體剛好沿切線無(wú)碰撞地進(jìn)入圓管內(nèi)，并繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。重力加速度用g表示。

（1）虛線AB上方勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為多大

（2）小物體從管口B離開后，經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)動(dòng)落到虛線AB上的N點(diǎn)(圖中未標(biāo)出N點(diǎn))，則N點(diǎn)距離C點(diǎn)多遠(yuǎn)

（3）小物體由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的總時(shí)間為多少

【答案】（1）解：小物體無(wú)初速釋放后在重力、電場(chǎng)力的作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，小物體剛好沿切線無(wú)碰撞地進(jìn)入圓管內(nèi)，故小物體剛好沿PA連線運(yùn)動(dòng)，重力與電場(chǎng)力的合力沿PA方向；又，故，解得：

（2）解：小物體從P到A的運(yùn)動(dòng)由動(dòng)能定理可得：，解得：

虛線AB的下方存在豎直向下的、范圍足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小等于，電荷量為(>0)的絕緣小物體所受電場(chǎng)力，方向豎直向上，故小物體從A到B做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，

小物體從管口B離開后，經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)動(dòng)落到虛線AB上的N點(diǎn)，對(duì)豎直方向：解得：

水平方向：、解得：

N點(diǎn)距離C點(diǎn)：

（3）解：小物體從P到A的時(shí)間，則解得：

物體從A到B的時(shí)間，則

小物體由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的總時(shí)間

【知識(shí)點(diǎn)】帶電粒子在電場(chǎng)與磁場(chǎng)混合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

【解析】【分析】（1）利用直線運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)合力和速度方向在同一直線上，進(jìn)而可以利用重力大小求出電場(chǎng)強(qiáng)度的大?。?/p>

（2）利用動(dòng)能定理可以求出小物塊到達(dá)A點(diǎn)的速度大小，利用虛線以下重力等于電場(chǎng)力，所以小物塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng)則可以求出小物塊到達(dá)B點(diǎn)的速度大小，進(jìn)而利用運(yùn)動(dòng)的分解可以借助豎直方向求出運(yùn)動(dòng)時(shí)間，利用水平方向求出運(yùn)動(dòng)的距離；

（3）利用勻變速運(yùn)動(dòng)可以求出小物塊從P到A的時(shí)間，利用圓周運(yùn)動(dòng)可以求出從A到B的時(shí)間，再加上從B到N的時(shí)間就是總的時(shí)間。

20．（2023·衡水模擬）如圖所示，升降機(jī)在電動(dòng)機(jī)的拉力作用下，從靜止開始沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng)，升降機(jī)先作勻加速運(yùn)動(dòng)，5s末到達(dá)到額定功率，之后保持額定功率運(yùn)動(dòng)。其運(yùn)動(dòng)情況如圖象所示。已知電動(dòng)機(jī)的牽引力的額定功率為36kw，重力加速度g取，求：

（1）升降機(jī)的總質(zhì)量大??；

（2）升降機(jī)在內(nèi)上升的高度。

【答案】（1）解：設(shè)升降機(jī)的總質(zhì)量為m，由題圖知，最終升降機(jī)做勻速運(yùn)動(dòng)，牽引力F=mg，

根據(jù)P=fvm=mgvm

得：m=300kg

（2）解：設(shè)在前5s內(nèi)升降機(jī)的加速度為a，拉力為F，則

根據(jù)牛頓第二定律得：F-mg=ma

即F=3000+300a，

且

聯(lián)立解得a=2m/s2，v=10m/s

升降機(jī)在0~5s內(nèi)上升的高度為h1，則由圖象可得

5~7s內(nèi)上升的高度為h2，運(yùn)用動(dòng)能定理得

解得：h2=21.8m。

升降機(jī)上升的總高度為h=h1+h2=25m+21.8m=46.8m

【知識(shí)點(diǎn)】勻變速直線運(yùn)動(dòng)基本公式應(yīng)用

【解析】【分析】（1）利用勻速階段重力等于拉力大小，再利用額定功率除以最大速度可以求出重力的大??；

（2）利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)可以求出勻加速段升降機(jī)運(yùn)動(dòng)的位移，結(jié)合動(dòng)能定理可以求出升降機(jī)在變加速過程中運(yùn)動(dòng)的位移。

21．（2023·衡水模擬）如圖所示的裝置可繞豎直軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)，可視為質(zhì)點(diǎn)的小球A與細(xì)線1、2連接后分別系于B、C兩點(diǎn)，裝置靜止時(shí)細(xì)線1水平，細(xì)線2與豎直方向的夾角θ＝37°.已知小球的質(zhì)量m＝1kg，細(xì)線2長(zhǎng)l＝1m，B點(diǎn)距C點(diǎn)的水平和豎直距離相等．重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.

（1）若裝置勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω1時(shí)，細(xì)線1上的張力為零而細(xì)線2與豎直方向的夾角仍為37°，求角速度ω1的大??；

（2）若裝置勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω2＝rad/s，求細(xì)線2與豎直方向的夾角．

【答案】（1）解：當(dāng)細(xì)線AB上的張力為0時(shí)，小球的重力和細(xì)線AC張力的合力提供小球圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，

有：

mgtan

37°＝mω12lsin

37°

解得：rad/s

（2）解：當(dāng)rad/s>rad/s時(shí)，小球應(yīng)該向左上方擺起，假設(shè)細(xì)線AB上的張力仍然為0則：

mgtanθ′＝mω22lsinθ′

解得：cosθ′＝

θ′＝53°

因?yàn)锽點(diǎn)距C點(diǎn)的水平和豎直距離相等，所以，當(dāng)θ′＝53°時(shí)，細(xì)線AB恰好豎直，＝tan53°

說明細(xì)線AB此時(shí)的張力恰好為0，故此時(shí)細(xì)線AC與豎直方向的夾角為53°。

【知識(shí)點(diǎn)】對(duì)單物體(質(zhì)點(diǎn))的應(yīng)用

【解析】【分析】（1）利用小球只受到細(xì)線2的拉力和重力的作用可以求出向心力的大小，進(jìn)而求出角速度的大小；

（2）利用實(shí)際角速度和題目（1）的角速度大小對(duì)比可以判斷繩子1處于的狀態(tài)，再利用重力求出向心力的表達(dá)式，結(jié)合角速度的大小可以求出細(xì)線AC的夾角大小，利用幾何關(guān)系可以求出AB此時(shí)的方向。

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河北省衡水市衡水中學(xué)2023屆高考物理二模試卷

一、單選題

1．（2023·衡水模擬）如圖所示，物體A靠在豎直墻面上，在力F作用下，A、B保持靜止。物體B的受力個(gè)數(shù)為

A．2B．4C．2或4D．無(wú)法確定

2．（2023·衡水模擬）如圖所示，可視為質(zhì)點(diǎn)的兩個(gè)小球A、B從坐標(biāo)為(0，2y0)、(0，y0)的兩點(diǎn)分別以速度vA和vB水平拋出，兩個(gè)小球都能垂直打在傾角為45°的斜面上，由此可得vA∶vB等于()

A．∶1B．2∶1C．4∶1D．8∶1

3．（2023·衡水模擬）如圖所示，兩質(zhì)量均為m＝1kg的小球1、2(可視為質(zhì)點(diǎn))用長(zhǎng)為L(zhǎng)＝1.0m的輕質(zhì)桿相連，水平置于光滑水平面上，且小球1恰好與光滑豎直墻壁接觸，現(xiàn)用力F豎直向上拉動(dòng)小球1，當(dāng)桿與豎直墻壁夾角θ＝37°時(shí)，小球2的速度大小v＝1.6m/s，sin37°＝0.6，g＝10m/s2，則此過程中外力F所做的功為（）

A．8JB．8.72JC．10JD．9.28J

4．（2023·衡水模擬）如圖，在水平轉(zhuǎn)臺(tái)上放一個(gè)質(zhì)量M＝2kg的木塊，它與轉(zhuǎn)臺(tái)間的最大靜摩擦力Fmax＝6.0N，繩的一端系掛木塊，通過轉(zhuǎn)臺(tái)的中心孔O(孔光滑)，另一端懸掛一個(gè)質(zhì)量m＝1.0kg的物體，當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)以角速度ω＝5rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，木塊相對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)靜止，則木塊到O點(diǎn)的距離可以是(g取10m/s2，M、m可看成質(zhì)點(diǎn))（）

A．0.04mB．0.08mC．0.16mD．0.32m

5．（2023·衡水模擬）如圖，兩個(gè)相同的小球A、B用兩根輕繩連接后放置在圓錐筒光滑側(cè)面的不同位置上，繩子上端固定在同一點(diǎn)O，連接A球的繩子比連接B球的繩子長(zhǎng)，兩根繩子都與圓錐筒最靠近的母線平行。當(dāng)圓錐筒繞其處于豎直方向上的對(duì)稱軸OO以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A、B兩球都處于筒側(cè)面上與筒保持相對(duì)靜止隨筒轉(zhuǎn)動(dòng)，下列說法正確的是（）

A．兩球所受的合力大小相同

B．A球?qū)K子的拉力大小等于B球?qū)K子的拉力大小

C．兩球所需的向心力都等于繩子拉力的水平分力

D．A球?qū)A錐筒的壓力小于B球?qū)A錐筒的壓力

二、多選題

6．（2023·衡水模擬）如圖，在同一豎直平面內(nèi)有兩個(gè)正對(duì)著的半圓形光滑軌道，軌道的半徑都是R。軌道端點(diǎn)所在的水平線相隔一定的距離。一質(zhì)量為m的小球能在其間運(yùn)動(dòng)而不脫離軌道，經(jīng)過最低點(diǎn)B時(shí)的速度為。小球在最低點(diǎn)B與最高點(diǎn)A對(duì)軌道的壓力之差為ΔF（ΔF＞0）。不計(jì)空氣阻力。則（）

A．、一定時(shí)，R越大，ΔF越大

B．、、R一定時(shí)，越大，ΔF越大

C．、R一定時(shí)，越大，ΔF越大

D．、R、x一定時(shí)，ΔF與v的大小無(wú)關(guān)

7．（2023·衡水模擬）把火星和地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道視為圓周，由火星和地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期之比可求得（）

A．火星和地球的質(zhì)量之比

B．火星和太陽(yáng)的質(zhì)量之比

C．火星和地球到太陽(yáng)的距離之比

D．火星和地球繞太陽(yáng)運(yùn)行速度大小之比

8．（2023·衡水模擬）質(zhì)量為m=20kg的物體，在大小恒定的水平外力F的作用下，沿水平面做直線運(yùn)動(dòng).0～2s內(nèi)F與運(yùn)動(dòng)方向相反，2s～4s內(nèi)F與運(yùn)動(dòng)方向相同，物體的速度-時(shí)間圖象如圖所示，已知g取10m/s2．則（）

A．物體在0～4s內(nèi)通過的位移為8m

B．拉力F的大小為100N

C．物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2

D．物體克服摩擦力做的功為480J

9．（2023·衡水模擬）如圖所示，在傾角θ＝30°的光滑斜面上有兩個(gè)用輕質(zhì)彈簧相連接的物塊A，B，它們的質(zhì)量均為m，彈簧的勁度系數(shù)為k，C為一固定擋板，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)開始用一沿斜面方向的力F拉物塊A使之以加速度a向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物塊B剛要離開C時(shí)力F的大小恰為2mg.則（）

A．物塊B剛要離開C時(shí)B的加速度為0

B．加速度a＝g

C．無(wú)法計(jì)算出加速度a

D．從F開始作用到B剛要離開C，A的位移為

10．（2023·衡水模擬）在遙控直升機(jī)下面用輕繩懸掛質(zhì)量為m的攝像機(jī)可以拍攝學(xué)生在操場(chǎng)上的跑操情況。開始時(shí)遙控直升機(jī)懸停在C點(diǎn)正上方。若遙控直升機(jī)從C點(diǎn)正上方運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)正上方經(jīng)歷的時(shí)間為t，已知C、D之間距離為L(zhǎng)，直升機(jī)的質(zhì)量為M，直升機(jī)的運(yùn)動(dòng)視作水平方向的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。在拍攝過程中懸掛攝像機(jī)的輕繩與豎直方向的夾角始終為β，重力加速度為g，假設(shè)空氣對(duì)攝像機(jī)的作用力始終水平，則（）

A．輕繩的拉力T=

B．遙控直升機(jī)加速度a=gtan

C．?dāng)z像機(jī)所受的合外力為=Ma=

D．這段時(shí)間內(nèi)空氣對(duì)攝像機(jī)作用力的大小為F=m(gtan-)

11．（2023·衡水模擬）如圖所示，質(zhì)量相等的a、b兩物體放在圓盤上，到圓心的距離之比是2：3，圓盤繞圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，兩物體相對(duì)圓盤靜止，a、b兩物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)（）

A．角速度大小之比是1：1B．線速度大小之比是1：1

C．向心加速度大小之比是2：3D．向心力大小之比是9：4

12．（2023·衡水模擬）如圖所示，光滑水平面上有一個(gè)四分之三圓弧管，內(nèi)壁也光滑，半徑R=0.2m，質(zhì)量M=0.8kg，管內(nèi)有一個(gè)質(zhì)量m=0.2kg的小球，小球直徑略小于彎管的內(nèi)徑，將小球用外力鎖定在圖示位置，即球和環(huán)的圓心連線與豎直方向成37°角，對(duì)圖弧管施加水平恒定外力F作用，同時(shí)解除鎖定，系統(tǒng)向右加速，發(fā)現(xiàn)小球在管中位置不變，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)一段距離后管撞擊到障礙物上突然停下，以后小球繼續(xù)運(yùn)動(dòng)通過最高點(diǎn)后又落入管中，g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。則下列說法正確的是（）

A．拉力F的大小為6N

B．小球在軌道最高點(diǎn)時(shí)速度為1m/s

C．系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)一段距離后管撞擊到障礙物時(shí)速度為2m/s

D．拉力F做的功為4.1J

13．（2023·衡水模擬）使物體成為衛(wèi)星的最小發(fā)射速度稱為第一宇宙速度，而使物體脫離星球引力所需要的最小發(fā)射速度稱為第二宇宙速度，與的關(guān)系是=，已知某星球半徑是地球半徑R的，其表面的重力加速度是地球表面重力加速度g的，地球的平均密度為，不計(jì)其他星球的影響，則（）

A．該星球上的第一宇宙速度為

B．該星球上的第二宇宙速度為

C．該星球的平均密度為

D．該星球的質(zhì)量為

14．（2023·衡水模擬）探月工程中，“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器的發(fā)射可以簡(jiǎn)化如下：衛(wèi)星由地面發(fā)射后，衛(wèi)星由地面發(fā)射后，進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)變軌進(jìn)入距離月球表面100公里圓形軌道1，在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)月球車將在M點(diǎn)著陸月球表面，正確的是（）

A．“嫦娥三號(hào)”在軌道1上的速度比月球的第一宇宙速度小

B．“嫦娥三號(hào)”在地月轉(zhuǎn)移軌道上經(jīng)過P點(diǎn)的速度比在軌道1上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)大

C．“嫦娥三號(hào)”在軌道1上運(yùn)動(dòng)周期比在軌道2上小

D．“嫦娥三號(hào)”在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度小于在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度

15．（2023·衡水模擬）如圖所示，質(zhì)量相同的兩物體從同一高度由靜止開始運(yùn)動(dòng)，A沿著固定在地面上的光滑斜面下滑，B做自由落體運(yùn)動(dòng)，兩物體分別到達(dá)地面，下列說法正確的是（）

A．運(yùn)動(dòng)過程中重力的平均功率＜B

B．運(yùn)動(dòng)過程中重力的平均功率=B

C．到達(dá)地面時(shí)重力的瞬時(shí)功率＜B

D．到達(dá)地面時(shí)重力的瞬時(shí)功率=B

三、實(shí)驗(yàn)題

16．（2023·衡水模擬）如圖甲(側(cè)視圖只畫了一個(gè)小車)所示的實(shí)驗(yàn)裝置可以驗(yàn)證“牛頓第二定律”，兩個(gè)相同的小車放在光滑水平桌面上，右端各系一條細(xì)繩，跨過定滑輪各掛一個(gè)小盤增減盤中的砝碼可改變小車受到的合外力，增減車上的砝碼可改變小車的質(zhì)量。兩車左端各系一條細(xì)線用一個(gè)黑板擦把兩細(xì)線同時(shí)按在固定、粗糙的水平墊片上，使小車靜止(如圖乙)。拾起黑板擦兩車同時(shí)運(yùn)動(dòng)，在兩車尚未碰到滑輪前，迅速按下黑板擦，兩車立刻停止，測(cè)出兩車位移的大小。

（1）該實(shí)驗(yàn)中，盤和盤中砝碼的總質(zhì)量應(yīng)小車的總質(zhì)量(填“遠(yuǎn)大于”、“遠(yuǎn)小于”、“等于”)。

（2）圖丙為某同學(xué)在驗(yàn)證“合外力不變加速度與質(zhì)量成反比”時(shí)的實(shí)驗(yàn)記錄，已測(cè)得小車1的總質(zhì)量M1=100g，小車2的總質(zhì)量M2=200g。由圖可讀出小車1的位移x1=5.00m小車2的位移x2=cm，可以算出=(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)；在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，(填“大于”、“小于”、“等于”)。

17．（2023·衡水模擬）在做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，為了測(cè)量小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度，實(shí)驗(yàn)用如圖所示的裝置。實(shí)驗(yàn)操作的主要步驟如下：

(ⅰ)在一塊平木板上釘上復(fù)寫紙和白紙，將其豎直立于斜槽軌道末端槽口前，木板與槽口之間有一段初始距離d，并保持板面與軌道末端的水平段垂直。

(ⅱ)使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止?jié)L下，小球撞到木板在白紙上留下痕跡A

(ⅲ)將木板沿水平方向向右平移一段動(dòng)距離x，再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止?jié)L下，小球撞到木板在白紙上留下痕跡B

(ⅳ)將木板再水平向右平移相同距離x，使小球仍從斜槽上緊靠擋板處由靜止?jié)L下，再在白紙上得到痕跡C

(ⅴ)測(cè)得A、B、C三點(diǎn)距地面的高度為y1、y2、y3，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。

請(qǐng)回答下列問題

（1）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是_______

A．斜槽軌道必須盡可能光滑

B．每次小球均須由靜止釋放

C．每次釋放小球的位置可以不同

D．步驟(ⅰ)初始距離d必須與步驟(ⅲ)中距離x相等

（2）根據(jù)上述直接測(cè)量的量和已知的物理量可以得到小球平拋的初速度大小的表達(dá)式為v0＝。(用題中所給字母表示)

（3）某同學(xué)做進(jìn)一步的研究，改變小球釋放的初始位置的高度h，每改變一次高度，重復(fù)上述步驟(ⅰ)-(ⅴ)(其它條件不變)，并記錄每次的h、y1、y2、y3。在同一坐標(biāo)系中畫出、、圖象。根據(jù)你的分析，下列哪個(gè)圖最接近該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖中直線a表示圖象，直線b表示圖象，直線c表示圖象）。

18．（2023·衡水模擬）如圖所示，半徑R=0.4m的光滑圓弧軌道BC固定在豎直平面內(nèi)，軌道的上端點(diǎn)B和圓心O的連線與水平方向的夾角=30°。下端點(diǎn)C為軌道的最低點(diǎn)且與粗糙水平面相切，一質(zhì)量為m=0.1kg的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從空中的A點(diǎn)以=2m/s的速度被水平拋出，恰好從B點(diǎn)沿軌道切線方向進(jìn)入軌道，g取10m/s2。求：

（1）小物塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)的時(shí)間；

（2）小物塊經(jīng)過圓弧軌道上的C點(diǎn)時(shí)，對(duì)軌道的壓力。

四、解答題

19．（2023·衡水模擬）如圖所示，一內(nèi)壁光滑的絕緣圓管A加固定在豎直平面內(nèi)。圓管的圓心為O，D點(diǎn)為圓管的最低點(diǎn)，AB兩點(diǎn)在同一水平線上，AB=2L，圓環(huán)的半徑為r=(圓管的直徑忽略不計(jì))，過OD的虛線與過AB的虛線垂直相交于C點(diǎn)。在虛線AB的上方存在水平向右的、范圍足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng)；虛線AB的下方存在豎直向下的、范圍足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小等于。圓心O正上方的P點(diǎn)有一質(zhì)量為m、電荷量為(>0)的絕緣小物體(視為質(zhì)點(diǎn))，PC間距為L(zhǎng)?，F(xiàn)將該小物體無(wú)初速釋放，經(jīng)過一段時(shí)間，小物體剛好沿切線無(wú)碰撞地進(jìn)入圓管內(nèi)，并繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。重力加速度用g表示。

（1）虛線AB上方勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為多大

（2）小物體從管口B離開后，經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)動(dòng)落到虛線AB上的N點(diǎn)(圖中未標(biāo)出N點(diǎn))，則N點(diǎn)距離C點(diǎn)多遠(yuǎn)

（3）小物體由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的總時(shí)間為多少

20．（2023·衡水模擬）如圖所示，升降機(jī)在電動(dòng)機(jī)的拉力作用下，從靜止開始沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng)，升降機(jī)先作勻加速運(yùn)動(dòng)，5s末到達(dá)到額定功率，之后保持額定功率運(yùn)動(dòng)。其運(yùn)動(dòng)情況如圖象所示。已知電動(dòng)機(jī)的牽引力的額定功率為36kw，重力加速度g取，求：

（1）升降機(jī)的總質(zhì)量大??；

（2）升降機(jī)在內(nèi)上升的高度。

21．（2023·衡水模擬）如圖所示的裝置可繞豎直軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)，可視為質(zhì)點(diǎn)的小球A與細(xì)線1、2連接后分別系于B、C兩點(diǎn)，裝置靜止時(shí)細(xì)線1水平，細(xì)線2與豎直方向的夾角θ＝37°.已知小球的質(zhì)量m＝1kg，細(xì)線2長(zhǎng)l＝1m，B點(diǎn)距C點(diǎn)的水平和豎直距離相等．重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.

（1）若裝置勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω1時(shí)，細(xì)線1上的張力為零而細(xì)線2與豎直方向的夾角仍為37°，求角速度ω1的大小；

（2）若裝置勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω2＝rad/s，求細(xì)線2與豎直方向的夾角．

答案解析部分

1．【答案】B

【知識(shí)點(diǎn)】共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用

【解析】【解答】以A為研究對(duì)象，受力分析，有豎直向下的重力、B對(duì)A的支持力和摩擦力，這樣才能使平衡。根據(jù)牛頓第三定律，A對(duì)B也有壓力和摩擦力，B還受到重力和推力F，所以B受四個(gè)力作用，B符合題意，ACD不符合題意。

故答案為：B

【分析】以B為對(duì)象結(jié)合平衡進(jìn)行受力分析可以判別B受到的力有4個(gè)。

2．【答案】A

【知識(shí)點(diǎn)】平拋運(yùn)動(dòng)

【解析】【解答】小球垂直擊中斜面，速度與斜面垂直，由速度分解可知：vytan45°=v0；又vy=gt，可得：，根據(jù)幾何關(guān)系得：，聯(lián)立以上可得：，據(jù)題小球A、B從坐標(biāo)分別為（0、2y），（0，y），即hA=2y，hB=y，可得：，A符合題意，BCD不符合題意。

故答案為：A

【分析】利用平拋運(yùn)動(dòng)的速度分解可以判斷豎直方向和水平方向的速度關(guān)系，利用幾何知識(shí)可以求出拋出點(diǎn)距離O的高度的表達(dá)式，再利用兩個(gè)小球的縱坐標(biāo)可以對(duì)應(yīng)求出兩個(gè)初速度的比值。

3．【答案】C

【知識(shí)點(diǎn)】速度的合成與分解

【解析】【解答】當(dāng)桿與豎直墻壁夾角θ=37°時(shí)，設(shè)小球1的速度為v′，根據(jù)兩球的速度沿桿方向的分速度大小相等，有：v′cos37°=vcos53°

代入數(shù)據(jù)得：v′=1.2m/s

小球2上升的高度為：h=Lcos37°=0.8m

根據(jù)功能原理得外力F所做的功為：W=mv2+mv′2+mgh

解得：W=10J，

故答案為：C.

【分析】利用速度分解可以判別兩個(gè)小球速度的大小關(guān)系，利用功能關(guān)系可以求出外力所做的功。

4．【答案】B,C,D

【知識(shí)點(diǎn)】對(duì)單物體(質(zhì)點(diǎn))的應(yīng)用

【解析】【解答】物體的摩擦力和繩子的拉力的合力提供向心力，根據(jù)向心力公式得：mg+f=Mω2r

解得：；當(dāng)f=fmax=6.0N時(shí)，r最大，，當(dāng)f=-6N時(shí)，r最小，則，BC符合題意．

故答案為：BCD

【分析】利用牛頓第二定律，拉力和摩擦力的合力提供木塊圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，利用靜摩擦力的范圍可以求出向心力的大小范圍和運(yùn)動(dòng)半徑的大小范圍。

5．【答案】D

【知識(shí)點(diǎn)】共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用；對(duì)單物體(質(zhì)點(diǎn))的應(yīng)用

【解析】【解答】A項(xiàng)：設(shè)圓錐筒頂角一半為，則兩球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑分別為：，，兩球所受的合力提供向心力即，由半徑不同，所以兩球的合外力大小不相同，A不符合題意；

B、D項(xiàng)：小球受重力G，支持力N，拉力，水平方向由牛頓第二定律可得：

豎直方向由平衡條件可得：

解得：，

由于半徑不同，所以兩球?qū)?xì)繩的拉力則不同，B不符合題意，

由于A球圓周運(yùn)動(dòng)的半徑的半徑大于B球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，所以A球?qū)A錐筒的壓力小于B球?qū)A錐筒的壓力，D符合題意；

C項(xiàng)：兩球所需的向心力都等于繩子拉力的水平分力與圓錐筒對(duì)小球支持力沿水平方向分力的合力，C不符合題意。

故答案為：D

【分析】根據(jù)合力提供向心力可以利用軌道半徑不同判別兩個(gè)小球和合力不同；利用繩子的分力和面彈力的分力提供向心力可以判別繩子的拉力大小不同，利用豎直方向的平衡可以求出小球和斜面間面彈力的大小。

6．【答案】C,D

【知識(shí)點(diǎn)】機(jī)械能綜合應(yīng)用

【解析】【解答】在最低點(diǎn)B，有，則，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得，，在最高點(diǎn)A有：，解得，所以；m、x一定時(shí)，R越大，一定越小，A不符合題意；m、x、R一定時(shí)，越大，不變，B不符合題意；m、R一定時(shí)，x越大，一定越大，C符合題意；m、R、x一定時(shí)，與的大小無(wú)關(guān)，D符合題意。

故答案為：CD

【分析】利用牛頓第二定律可以求出最高點(diǎn)和最低點(diǎn)對(duì)軌道的壓力大小，利用動(dòng)能定理可以求出兩者之差的表達(dá)式；利用表達(dá)式可以判別質(zhì)量、距離和半徑對(duì)壓力之差的大小影響。

7．【答案】C,D

【知識(shí)點(diǎn)】萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用

【解析】【解答】由于火星和地球均繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由開普勒第三定律，，k為與太陽(yáng)質(zhì)量相關(guān)的常量，又，則可知火星和地球到太陽(yáng)的距離之比和運(yùn)行速度大小之比，所以C、D選項(xiàng)正確。

故答案為：CD

【分析】利用周期定律已知周期之比可以求出軌道半徑則到太陽(yáng)的距離之比，知道半徑之比和周期之比就可以求出線速度之比。

8．【答案】A,C,D

【知識(shí)點(diǎn)】運(yùn)動(dòng)學(xué)v-t圖象

【解析】【解答】A項(xiàng)：由速度圖象的“面積”等于位移大小，得到：物體在0～4s內(nèi)通過的位移為，A符合題意；

B項(xiàng)：由斜率等于加速度的大小，得到：前2s內(nèi)和后2s內(nèi)物體的加速度大小分別為，

根據(jù)牛頓第二定律得：F+f=ma1；F-f=ma2，

代入解得：F=60N，f=40N，B不符合題意；

C項(xiàng)：由f=μmg得，，C符合題意；

D項(xiàng)：物體通過的總路程為，滑動(dòng)過程中物體受到的摩擦力大小不變，始終做負(fù)功，則物體克服摩擦力做的功為W=fS=480J，D符合題意。

故答案為：ACD

【分析】利用圖像面積可以求出相應(yīng)的位移；利用圖像斜率可以求出加速度的大小，結(jié)合牛頓第二定律可以求出拉力的大小及動(dòng)摩擦因數(shù)；利用摩擦力乘以路程可以求出克服摩擦力做的功。

9．【答案】A,D

【知識(shí)點(diǎn)】共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用；對(duì)單物體(質(zhì)點(diǎn))的應(yīng)用

【解析】【解答】當(dāng)物塊B剛要離開C時(shí)，對(duì)擋板的壓力為零，根據(jù)平衡條件求出此時(shí)彈簧的彈力，結(jié)合胡克定律求出彈簧的形變量．對(duì)A，根據(jù)牛頓第二定律求出物塊A的加速度．彈簧開始處于壓縮，根據(jù)平衡求出壓縮量的大小，抓住A的位移等于彈簧的形變量求出物塊A的位移．

物塊B剛要離開C時(shí)，B和擋板之間沒有力的作用，即彈簧的拉力正好等于B的重力沿斜面向下的分力，所以此時(shí)B的合力為零，加速度為零，A符合題意；物塊B剛要離開C時(shí)，

彈簧的彈力，所以對(duì)A分析，受到彈簧沿斜面向下的拉力，和重力沿斜面向下的分力以及F的作用，根據(jù)牛頓第二定律可得，解得，BC不符合題意；未施加F之前，彈簧處于壓縮狀態(tài)，對(duì)A分析有，當(dāng)物塊B剛要離開C時(shí)彈簧處于拉伸狀態(tài)，對(duì)B分析有，A上升的位移為，D符合題意．

故答案為：AD

【分析】利用B處于平衡及恰好剛要離開C時(shí)面彈力為0，可以求出彈簧彈力的大??；以A為對(duì)象結(jié)合牛頓第二定律可以求出A的加速度大??；利用A剛開始平衡可以求出彈簧的壓縮量，利用B的平衡可以求出彈簧的伸長(zhǎng)量，兩者相加則A運(yùn)動(dòng)的位移。

10．【答案】A,D

【知識(shí)點(diǎn)】對(duì)單物體(質(zhì)點(diǎn))的應(yīng)用

【解析】【解答】攝像機(jī)的受力情況如圖所示，根據(jù)牛頓第二定律得：

豎直方向有：F1cosβ=mg①

水平方向有：F1sinβ-F=ma②

由①得：輕繩的拉力③

遙控直升機(jī)加速度a=gtanβ-g④，A符合題意，B不符合題意．

直升機(jī)做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，由L=at2，得⑤

所以攝影機(jī)所受的合外力為F合=ma=．C不符合題意．

由②③得：空氣對(duì)攝像機(jī)作用力的大小為F=F1sinβ-ma=sinβ-m=m（gtanβ-）．D符合題意．

故答案為：AD.

【分析】利用豎直方向的平衡可以求出繩子拉力的大小；利用牛頓第二定律可以求出攝像機(jī)的加速度即直升機(jī)的加速度；利用加速度可以求出合力的大??；利用拉力分力和阻力合成合力，利用合力和拉力大小可以求出阻力的大小。

11．【答案】A,C

【知識(shí)點(diǎn)】勻速圓周運(yùn)動(dòng)

【解析】【解答】A項(xiàng)：兩個(gè)物體是同軸傳動(dòng)，角速度相等，A符合題意；

B項(xiàng)：兩個(gè)物體角速度相等，到圓心的距離之比是2：3，根據(jù)v=rω，線速度之比為2：3，B不符合題意；

C項(xiàng)：兩個(gè)物體角速度相等，線速度之比為2：3，根據(jù)a=vω，向心加速度之比為2：3，C符合題意；

D項(xiàng)：兩個(gè)物體質(zhì)量相等，向心加速度之比為2：3，故向心力之比為2：3，D不符合題意。

故答案為：AC。

【分析】?jī)蓚€(gè)物體同軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度相同，利用半徑之比可以求出線速度和向心加速度之比，結(jié)合質(zhì)量相同可以利用向心加速度求出向心力之比。

12．【答案】B,D

【知識(shí)點(diǎn)】平拋運(yùn)動(dòng)

【解析】【解答】A項(xiàng)：對(duì)小球有：

對(duì)系統(tǒng)有：，A不符合題意；

B項(xiàng)：小球離開環(huán)管做平拋運(yùn)動(dòng)，則有：

R=

由以上兩式解得：，B符合題意；

C項(xiàng)：系統(tǒng)的速度，由機(jī)械能守恒定律得：，解得：，C不符合題意；

D項(xiàng)：F做的功，D符合題意。

故答案為：BD。

【分析】利用牛頓第二定律可以求出小球加速度大小，結(jié)合系統(tǒng)的牛頓第二定律可以求出拉力的大??；利用平拋運(yùn)動(dòng)可以求出小球在最高點(diǎn)的速度大??；利用機(jī)械能守恒可以求出小球在最開始位置的速度大??；利用功能關(guān)系可以求出拉力做的功。

13．【答