期末精选综合测试卷(word含答案)

期末精选综合测试卷（word含答案）

一、第五章抛体运动易错题培优（难）

1．如图所示，一块橡皮用细线悬挂于O点，用铅笔靠着线的左侧水平向右匀速移动，运动中始终保持悬线竖直，则橡皮运动的速度

A．大小和方向均不变

B．大小不变，方向改变

C．大小改变，方向不变

D．大小和方向均改变

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】

橡皮参与了水平向右和竖直向上的分运动，如图所示，两个方向的分运动都是匀速直线运动，v x和v y恒定，则v合恒定，则橡皮运动的速度大小和方向都不变，A项正确．

2．物体A做平抛运动，以抛出点O为坐标原点，以初速度v0的方向为x轴的正方向、竖直向下的方向为y轴的正方向，建立平面直角坐标系。如图所示，两束光分别沿着与坐标轴平行的方向照射物体A，在坐标轴上留下两个“影子”，则两个“影子”的位移x、y和速度v x、v y描述了物体在x、y两个方向上的运动。若从物体自O点抛出时开始计时，下列图像中正确的是（）

A ．

B ．

C ．

D ．

【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】

AC ．“影子”在x 轴方向做匀速运动，因此在x v x — 图象中是一条平行于x 轴的直线，根据

0x v t =

可知在—x t 图象中是一条过坐标原点的直线，AC 错误； BD ．物体在竖直方向上做自由落体运动，根据

212

y gt =

可知在y t —图象中是一条开口向上的抛物线，根据

22y v gy =

可知在y v y — 图象是是一条开口向右的抛物理线，B 正确，D 错误。 故选B 。

3．如图所示，在固定的斜面上A 、B 、C 、D 四点，AB=BC=CD 。三个相同的小球分别从A 、B 、C 三点以v 1、v 2、v 3的水平速度抛出，不计空气阻力，它们同时落在斜面的D 点，则下列判断正确的是（ ）

A ．A 球最后才抛出

B ．

C 球的初速度最大

C ．A 球离斜面最远距离是C 球的三倍

D ．三个小球落在斜面上速度方向与斜面成30?斜向右下方 【答案】C

【解析】 【详解】

A ．设球在竖直方向下降的距离为h ，三球水平抛出后，均做平抛运动，据212

h gt =可得，球在空中飞行的时间

t =

所以A 球在空中飞行时间最长，三球同时落在斜面的D 点，所以A 球最先抛出，故A 项错误；

B ．设球飞行的水平距离为x ，三球水平抛出后，球在水平方向做匀速直线运动，则球的初速度

0tan30h x v t t ?===

C 球竖直下降的高度最小，则C 球的初速度最小，故B 项错误；

C ．将球的运动分解成垂直于斜面和平行于斜面可得，球在垂直斜面方向的初速度和加速度分别为

0sin30v v ⊥=?，cos30a g ⊥=?

当球离斜面距离最远时，球垂直于斜面的分速度为零，球距离斜面的最远距离

222

0sin 3022cos308

v v d h a g ⊥⊥?===?

A 球在竖直方向下降的距离是C 球的三倍，则A 球离斜面最远距离是C 球的三倍，故C 项正确；

D ．三球水平抛出，最终落在斜面上，则

2012tan30gt v t

=? 设球落在斜面上速度方向与水平面成α角，则

tan y v gt v v α=

=

解得

tan 2tan30α=?=

所以球落在斜面上速度方向与水平面夹角不是60?，即球落在斜面上速度方向与斜面不是成30?斜向右下方，故D 项错误。

4．一艘小船在静水中的速度为 3 m/s ，渡过一条宽 150 m ，水流速度为 4 m/s 的河流，则该 小船（ ）

A ．能到达正对岸

B ．渡河的时间可能少于 50 s

C ．以最短位移渡河时，位移大小为 200 m

D ．以最短时间渡河时，沿水流方向的位移大小为 240 m 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】

A ．因为船在静水中的速度小于河水的流速，由平行四边形法则求合速度不可能垂直河岸，小船不可能垂直河岸正达对岸，选项A 错误；

B ．船以最短时间渡河时，渡河时间

150s=50s 3

d t v =

=船 所以渡河的时间不可能少于50 s ，选项B 错误； D ．以最短时间渡河时，沿河岸的位移

min 450m 200m x v t ==?=水

即到对岸时被冲下200m ，选项D 错误；

C ．因为船在静水中的速度小于河水的流速，由平行四边形法则求合速度不可能垂直河岸，小船不可能垂直河岸正达对岸。所以最短位移时船的速度与合速度的方向垂直，设合速度与河岸之间的夹角θ，有

3

sin 4

v v θ船

水＝

＝ 设对应的最短位移为s ，则

sin d s

θ=

所以

150m 200m

3sin 4

d s θ

=

＝＝ 选项C 正确。 故选C 。

5．里约奥运会我国女排获得世界冠军，女排队员“重炮手”朱婷某次发球如图所示，朱婷站在底线的中点外侧，球离开手时正好在底线中点正上空3.04m 处，速度方向水平且在水平方向可任意调整.已知每边球场的长和宽均为9m ，球网高2.24m ，不计空气阻力，重力加速度2

10g m s =.为了使球能落到对方场地，下列发球速度大小可行的是

A ．22m/s

B ．23m/s

C ．25m/s

D ．28m/s

【答案】B 【解析】

恰好能过网时，根据2112H h gt -=得，12()2(3.04 2.24)0.4s 10

H h t g -?-=== ，则击球的最小初速度11922.5m/s 0.4

s v t =

==， 球恰好不出线时，根据2212H gt =

，得222 3.040.78s 10

H t g ?==≈ 则击球的最大初速度：2222240.25 4.2581

23.8m/s 0.78

s l l v t t +?===≈'，注意运动距离

最远是到对方球场的的角落点，所以22.5m/s 23.8m/s v ，故B 项正确． 综上所述本题正确答案为B ．

6．图示为足球球门，球门宽为L ，一个球员在球门中心正前方距离球门s 处高高跃起，将足球顶入球门的左下方死角（图中P 点）．若球员顶球点的高度为h ．足球被顶出后做平抛运动（足球可看做质点），重力加速度为g ．则下列说法正确的是

A ．足球在空中运动的时间22

2s h t g

+=B ．足球位移大小224

L x s =+ C ．足球初速度的方向与球门线夹角的正切值2tan s L

θ=

D ．足球初速度的大小2

202()4

g L v s h =+

【答案】C 【解析】【分析】【详解】

A、足球运动的时间为:

2h

t

g

= A错；

B、足球在水平方向的位移大小为:

2

2

4

L

x s

=+所以足球的位移大

小:

2

2222

4

L

l h x h s

=+=++; B错

C、由几何关系可得足球初速度的方向与球门线夹角的正切值为:

2

tan

s

L

θ=，C正确

D、足球的初速度的大小为:

2

2

024

x g L

v s

t h

??

==+

?

??

D错误；

故本题选：C

【点睛】

(1)根据足球运动的轨迹,由几何关系求解位移大小.

(2)由平抛运动分位移的规律求出足球的初速度的大小

(3)由几何知识求足球初速度的方向与球门线夹角的正切值.

7．如图所示，斜面ABC放置在水平地面上，AB=2BC，O为AC的中点，现将小球从A点正上方、A与F连线上某一位置以某一速度水平抛出，落在斜面上．己知D、E为AF连线上的点，且AD=DE=EF，D点与C点等高．下列说法正确的是

A．若小球落在斜面上的速度与斜面垂直，则小球的飞行时间由初速度大小决定

B．若小球从D点抛出，有可能垂直击中O点

C．若小球从E点抛出，有可能垂直击中O点

D．若小球从F点抛出，有可能垂直击中C点

【答案】AD

【解析】

【详解】

A．假设∠A的为θ，若小球落在斜面上的速度与斜面垂直，将落点的速度分解在水平方向

和竖直方向，则：

0tan y θ=

v v

y gt =v

所以，解得：

tan v t g θ=

角度是确定的

1

tan 2

BC AB θ=

= 可以解得：

2v t g

=

所以小球的飞行时间由初速度大小决定．故A 正确．

BCD ．若小球落在斜面上的速度与斜面垂直，则小球的飞行时间由初速度大小决定． 水平方向的位移：

2

000022v v x v t v g g

==?=

竖直方向的位移：

2

22002211()22v v y gt g x AD g g

=====

则抛出点距离A 点的距离为：

33

'tan 22

y y x y AD θ=+=

= 所以若小球落在斜面上的速度与斜面垂直，则小球的水平位移和竖直位移相等． 垂直击中O 点，有：

12

o x AB BC AD =

==，则3

'2o y AD =

即在DE 的中点抛出才有可能垂直击中O 点，故小球从D 点、E 点抛出均不能垂直击中O 点，故BC 错误． 垂直击中O 点，有：

2C x AB AD ==，则3'32

C C y x A

D ==

即小球从F 点抛出，有可能垂直击中C 点．故D 正确．

8．静止的城市绿化洒水车，由横截面积为S 的水龙头喷嘴水平喷出水流，水流从射出喷嘴到落地经历的时间为t ，水流落地点与喷嘴连线与水平地面间的夹角为θ，忽略空气阻力，以下说法正确的是（ ）

A ．水流射出喷嘴的速度为2tan θgt

B ．空中水柱的水的体积为2

2tan Sgt θ

C ．水流落地时位移大小为2

2sin gt θ

D ．水流落地时的速度为2cot θgt

【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】

A ．水流落地点与喷嘴连线与水平地面间的夹角为θ，则有

200

tan 22y gt gt

x v t v θ===

故

02tan gt

v θ

=

故A 错误； B ．空中水柱的水量

2

02tan Sgt Q Sv t θ

==

故B 正确；

C ． 水流落地时，竖直方向位移2

12

h gt =

，根据几何关系得，水流落地时位移大小为 2

sin 2sin h gt s θθ

==

故C 正确；

D ．水流落地时，竖直方速度v y =gt ，则水流落地时的速度

v ==

故D 错误。 故选BC 。 【点睛】

水从喷嘴喷出后，做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，根据平抛运动的基本规律结合几何关系即可求解。

9．一小船在静水中的速度为8m/s ，要渡过宽为80m 、水流速度为6m/s 的河流，下列说法正确的是（ ） A ．小船渡河的最短时间为8s B ．小船渡河的最短时间为10s

C ．若小船在静水中的速度增大，则小船渡河的最短路程不变

D ．若小船在静水中的速度比水流速度小，则小船渡河的最短路程不变

【解析】 【分析】 【详解】

AB ．当船头指向正对岸时渡河时间最短，且最短时间为

80

s 10s 8

d t v =

==船 B 正确，A 错误；

C ．由于船速大于水流的速度，因此小船渡河的最短路程是到达正对岸，若小船在静水中的速度增大，则小船渡河的最短路程不变，C 正确；

D ．若小船在静水中的速度比水流速度小，则小船不能到达正对岸，因此渡河的最短路程改变，D 错误。 故选BC 。

10．如图所示，用一根长杆和两个定滑轮的组合装置来提升重物M ，长杆的一端放在地面上通过铰链联结形成转轴，其端点恰好处于左侧滑轮正下方O 点处，在杆的中点C 处拴一细绳，通过两个滑轮后挂上重物M ，C 点与O 点距离为L ，现在杆的另一端用力，使其逆时针匀速转动，由竖直位置以角速度ω缓缓转至水平（转过了90角）。下列有关此过程的说法中正确的是（ ）

A ．重物M 做匀速直线运动

B ．重物M 做变速直线运动

C ．重物M 的最大速度是L ω

D ．重物M 的最大速度是2ωL 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】

AB ．设C 点线速度方向与绳子沿线的夹角为θ（锐角），由题知C 点的线速度为ωL ，该线速度在绳子方向上的分速度就为ωL cos θ，即为重物运动的速度，θ的变化规律是开始最大（90），然后逐渐变小，直至绳子和杆垂直，θ变为零度；然后，θ又逐渐增大，所以重物做变速运动，B 正确，A 错误；

CD ．θ角先减小后增大，所以ωL cos θ先增大后减小（绳子和杆垂直时最大），重物的速度先增大后减小，最大速度为ωL 。故C 正确，D 错误。

二、第六章 圆周运动易错题培优（难）

11．如图所示，小球A 可视为质点，装置静止时轻质细线AB 水平，轻质细线AC 与竖直方向的夹角37θ?=，已知小球的质量为m ，细线AC 长L ，B 点距C 点的水平和竖直距离相等。装置BO 'O 能以任意角速度绕竖直轴O 'O 转动，且小球始终在BO 'O 平面内，那么在ω从零缓慢增大的过程中（ ）（g 取10m/s 2，sin370.6?=，cos370.8?=）

A ．两细线张力均增大

B ．细线AB 中张力先变小，后为零，再增大

C ．细线AC 中张力先不变，后增大

D ．当AB 中张力为零时，角速度可能为54g L

【答案】BCD 【解析】 【分析】 【详解】

AB ．当静止时，受力分析如图所示

由平衡条件得

T AB =mg tan37°=0.75mg T AC =

cos37

mg

＝1.25mg

若AB 中的拉力为0，当ω最小时绳AC 与竖直方向夹角θ1=37°，受力分析如图

mg tan θ1=m （l sinθ1）ωmin 2

得

ωmin 54g l

当ω最大时，由几何关系可知，绳AC 与竖直方向夹角θ2=53°

mg tan θ2＝mωmax 2l sin θ2

得

ωmax ＝

53g l

所以ω取值范围为

54g l ≤ω≤53g l

绳子AB 的拉力都是0。

由以上的分析可知，开始时AB 是拉力不为0，当转速在

54g l ≤ω≤53g

l

时，AB 的拉力为0，角速度再增大时，AB 的拉力又会增大，故A 错误；B 正确；

C ．当绳子AC 与竖直方向之间的夹角不变时，AC 绳子的拉力在竖直方向的分力始终等于重力，所以绳子的拉力绳子等于1.25mg ；当转速大于

54g

l

后，绳子与竖直方向之间的夹角增大，拉力开始增大；当转速大于

53g

l

后，绳子与竖直方向之间的夹角不变，AC 上竖直方向的拉力不变，水平方向的拉力增大，则AC 的拉力继续增大；故C 正确； D ．由开始时的分析可知，当ω取值范围为54g l ≤ω≤53g l

时，绳子AB 的拉力都是0，故D 正确。 故选BCD 。

12．如图所示，两个啮合的齿轮，其中小齿轮半径为10cm ，大齿轮半径为20cm ，大齿轮中C 点离圆心O 2的距离为10cm ，A 、B 两点分别为两个齿轮边缘上的点，则A 、B 、C 三点的（ ）

A ．线速度之比是1：1：2

B ．角速度之比是1：2：2

C ．向心加速度之比是4：2：1

D ．转动周期之比是1：2：2 【答案】CD 【解析】 【分析】 【详解】

A ．同缘传动时，边缘点的线速度相等

v A =v B ①

同轴转动时，各点的角速度相等

ωB =ωC ②

根据

v =ωr ③

由②③联立代入数据，可得

B C 2v v =④

由①④联立可得

v A ：v B ：v C =2：2：1

A 错误；

B ．由①③联立代入数据，可得

A B :2:1ωω=⑤

再由②⑤联立可得

A B C ::2:1:1ωωω=⑥

B 错误； D ．由于

2T π

ω

=

⑦

由⑥⑦联立可得

A B C ::1:2:2T T T =

D 正确； C ．根据

2a r ω= ⑧

由⑥⑧联立代入数据得

A B C ::4:2:1a a a =

C 正确。 故选C

D 。

13．如图所示，水平的木板B 托着木块A 一起在竖直平面内做圆心为O 的匀速圆周运动，Oa 水平，从最高点b 沿顺时针方向运动到a 点的过程中（ ）

A ．

B 对A 的支持力越来越大 B ．B 对A 的支持力越来越小

C ．B 对A 的摩擦力越来越小

D ．B 对A 的摩擦力越来越大 【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】

由于始终做匀速圆周运动，合力指向圆心，合力大小不变，从最高点b 沿顺时针方向运动到a 点的过程中，合力的水平分量越来越大，竖直向下的分量越来越小，而合力由重力，支持力和摩擦力提供，因此对A 进行受力分析可知，A 受到的摩擦力越来越大，B 对A 的支持力越来越大，因此AD 正确，BC 错误。 故选AD 。

14．高铁项目的建设加速了国民经济了发展，铁路转弯处的弯道半径r 是根据高速列车的速度决定的。弯道处要求外轨比内轨高，其内外轨高度差h 的设计与r 和速率v 有关。下列说法正确的是（ ）

A ．r 一定的情况下，预设列车速度越大，设计的内外轨高度差h 就应该越小

B ．h 一定的情况下，预设列车速度越大，设计的转弯半径r 就应该越大

C ．r 、h 一定，高速列车在弯道处行驶时，速度越小越安全

D ．高速列车在弯道处行驶时，速度太小或太大会对都会对轨道产生很大的侧向压力 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】

如图所示，两轨道间距离为L 恒定，外轨比内轨高h ，两轨道最高点连线与水平方向的夹角为θ。

当列车在轨道上行驶时，利用自身重力和轨道对列车的支持力的合力来提供向心力，有

2

=tan h v F mg mg m L r

θ==向

A ． r 一定的情况下，预设列车速度越大，设计的内外轨高度差h 就应该越大，A 错误；

B ．h 一定的情况下，预设列车速度越大，设计的转弯半径r 就应该越大，B 正确；

C ．r 、h 一定，高速列车在弯道处行驶时，速度越小时，列车行驶需要的向心力过小，而为列车提供的合力过大，也会造成危险，C 错误；

D ．高速列车在弯道处行驶时，向心力刚好有列车自身重力和轨道的支持力提供时，列车对轨道无侧压力，速度太小内轨向外有侧压力，速度太大外轨向内有侧压力，D 正确。 故选BD 。

15．如图所示，两个水平放置的轮盘靠摩擦力传动，其中O 、O ′分别为两轮盘的轴心，已知两个轮盘的半径比r 甲∶r 乙=3∶1，且在正常工作时两轮盘不打滑。两个同种材料制成的完全相同的滑块A 、B 放置在轮盘上，两滑块与轮盘间的动摩擦因数相同，两滑块距离轴心O 、O ′的间距R A =2R B ，两滑块的质量之比为m A ∶m B =9∶2.若轮盘乙由静止开始缓慢地转动起来，且转速逐渐增加，则下列叙述正确的是（ ）

A ．滑块A 和

B 在与轮盘相对静止时，线速度之比v A ∶v B =2∶3 B ．滑块A 和B 在与轮盘相对静止时，向心加速度的比值a A ∶a B =2∶9

C ．转速增加后滑块B 先发生滑动

D ．转速增加后两滑块一起发生滑动 【答案】ABC 【解析】 【分析】 【详解】

A ．假设轮盘乙的半径为r ，因r 甲∶r 乙=3∶1，所以轮盘甲的半径为3r 。 由题意可知两轮盘边缘的线速度v 大小相等，由v =ωr 可得

:3:1ωω=甲乙

滑块A 和B 在与轮盘相对静止时，线速度之比

::2:3A B v v R R ωω==A B 甲乙

选项A 正确；

B ．滑块A 和B 在与轮盘相对静止时，根据2a R ω=得A 、B 的向心加速度之比为

22:29A B A B a a R R ωω==甲乙::

选项B 正确；

CD ．根据题意可得物块的最大静摩擦力分别为

A A f m g μ=

B B f m g μ=

最大静摩擦力之比为

A B A B f f m m =::

转动中所受的静摩擦力之比为

4.5A B A A B B A B f f m a m a m m ''==:::

综上分析可得滑块B 先达到最大静摩擦力，先开始滑动，选项C 正确，D 错误。 故选ABC 。

16．A 、B 、C 三个物体放在旋转圆台上，它们由相同材料制成，A 的质量为2m ，B 、C 的质量各为m ．如果OA=OB=R ，OC=2R ，则当圆台旋转时（设A 、B 、C 都没有滑动），下述结论中正确的是( )

A ．物体A 向心加速度最大

B ．B 物静摩擦力最小

C ．当圆台旋转转速增加时，C 比B 先开始滑动

D ．当圆台旋转转速增加时，A 比B 先开始滑动 【答案】BC 【解析】

A 、三个物体都做匀速圆周运动，角速度相等，向心加速度2

n a r ω=，可见，半径越大，

向心加速度越大，所以C 物的向心加速度最大，A 错误； B 、三个物体的合力都指向圆心，对任意一个受力分析，如图

支持力与重力平衡，由静摩擦力f 提供向心力，则得 f n F =． 根据题意，222C A B r r r R ===

由向心力公式2

m n F r ω=，得三个物体所受的静摩擦力分别为：

()2222A f m R m R ωω==,

2B f m R ω=.

()2222C f m R m R ωω==,

故B 物受到的静摩擦力最小，B 正确；

C 、

D 当ω变大时，所需要的向心力也变大，当达到最大静摩擦力时，物体开始滑动．当转速增加时，A 、C 所需向心力同步增加，且保持相等．B 所需向心力也都增加，A 和C 所

需的向心力与B所需的向心力保持2：1关系．由于B和C受到的最大静摩擦力始终相等，都比A小，所以C先滑动，A和B后同时滑动，C正确；D错误；故选BC．

17．如图所示，b球在水平面内做半径为R的匀速圆周运动，BC为圆周运动的直径，竖直平台与b球运动轨迹相切于B点且高度为R。当b球运动到切点B时，将a球从切点正上方的A点水平抛出，重力加速度大小为g，从a球水平抛出开始计时，为使b球在运动一周的时间内与a球相遇(a球与水平面接触后不反弹)，则下列说法正确的是（）

A．a球在C点与b球相遇时，a球的运动时间最短

B．a球在C点与b球相遇时，a球的初始速度最小

C．若a球在C点与b球相遇，则a2gR

D．若a球在C点与b球相遇，则b 2R g

【答案】C 【解析】【分析】【详解】

A．平抛时间只取决于竖直高度，高度R不变，时间均为

2R

t

g

=A错误。

BC．平抛的初速度为

x

v

t

=时间相等，在C点相遇时，水平位移最大

max 2

x R

=

则初始速度最大为：

max 2

2 R

v gR

t

==

故B错误，C正确。

D．在C点相遇时，b球运动半个周期，故b球做匀速圆周运动的周期为

2

22

b R

T t

g

==

故D错误。

故选C。

18．如图所示为某一传动机构中两个匀速转动的相互咬合的齿轮，a 、b 、c 、d 四点均在齿轮上。a 、b 、c 、d 四个点中角速度ω与其半径r 成反比的两个点是（ ）

A ．a 、b

B ．b 、c

C ．b 、d

D ．a 、d

【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】

a 、

b 同轴转动，

c 、

d 同轴转动，角速度相同，b 、c 紧密咬合的齿轮是同缘传动，边缘点线速度相等，根据v =ωr 得b 、c 两点角速度ω与其半径r 成反比，选项B 正确，ACD 错误。 故选B 。

19．如图所示，转台上固定有一长为4L 的水平光滑细杆，两个中心有孔的小球A 、B 从细杆穿过并用原长为L 的轻弹簧连接起来，小球A 、B 的质量分别为3m 、2m 。竖直转轴处于转台及细杆的中心轴线上，当转台绕转轴匀速转动时（ ）

A ．小球A 、

B 受到的向心力之比为3：2

B ．当轻弹簧长度变为2L 时，小球A 做圆周运动的半径为1.5L

C ．当轻弹簧长度变为3L 时，转台转动的角速度为ω，则弹簧的劲度系数为1.8mω2

D ．如果角速度逐渐增大，小球A 先接触转台边沿 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】

A ．由于弹簧的拉力提供小球做圆周运动的向心力，弹簧对两个小球的拉力相等，因此两个小球的向心力相等，A 错误；

B ．由于向心力相等，因此

221232m r m r ωω=

而轻弹簧长度变为2L 时

12

2

r r L

+=

可得

1

0.8

r L

=，

2

1.2

r L

=

当轻弹簧长度变为2L时，小球A做圆周运动的半径为0.8L，B错误；

C．当长度为3L时，即

12

3

r r L

''

+=

可得

1

1.2

r L

'=

此时弹簧的弹力提供A球做圆周运动的向心力，则

2

(3)3 1.2

k L L m L

ω

-=?

整理得

2

1.8

k mω

=

C正确；

D．由于B球的轨道半径总比A球的大，因此B球先接触转台边沿，D错误。

故选C。

20．如图是德国物理学家史特恩设计的最早测定气体分子速率的示意图．M、N是两个共轴圆筒的横截面，外筒N的半径为R，内筒的半径比R小得多，可忽略不计．筒的两端封闭，两筒之间抽成真空，两筒以相同角速度ω绕其中心轴线匀速转动．M筒开有与转轴平行的狭缝S，且不断沿半径方向向外射出速率分别为v1和v2的分子，分子到达N筒后被吸附，如果R、v1、v2保持不变，ω取某合适值，则以下结论中正确的是（）

A．当

12

2

R R

n

V V

π

ω

-≠时（n为正整数），分子落在不同的狭条上

B．当

12

2

R R

n

V V

π

ω

+=时（n为正整数），分子落在同一个狭条上

C．只要时间足够长，N筒上到处都落有分子

D．分子不可能落在N筒上某两处且与S平行的狭条上

【答案】A

【解析】

微粒从M到N运动时间

R

t

v

=，对应N筒转过角度

R

t

v

ω

θω

==，即如果以v1射出时，转过

角度：11

R

t v

ωθω==

，如果以v 2射出时，转过角度：22

R

t v ωθω==

，只要θ1、θ2不是相

差2π的整数倍，即当

122 R R n v v πω

-≠ 时（n 为正整数），分子落在不同的两处与S 平行的狭条上，故A 正确，D 错误；若相差2π的整数倍，则落在一处，即当1

22 R

R n v v πω

-

＝ 时（n 为正整数），分子落在同一个狭条上．故B 错误；若微粒运动时间为N 筒转动周期的整数倍，微粒只能到达N 筒上固定的位置，因此，故C 错误．故选A 点睛：

解答此题一定明确微粒运动的时间与N 筒转动的时间相等，在此基础上分别以v 1、v 2射出时来讨论微粒落到N 筒上的可能位置．

三、第八章 机械能守恒定律易错题培优（难）

21．某实验研究小组为探究物体冲上粗糙斜面能达到的最大位移x 与斜面倾角θ的关系，使某一物体每次以不变的初速率v 0沿足够长的斜面向上运动，如图甲所示，调节斜面与水平面的夹角θ，实验测得x 与θ的关系如图乙所示，取g ＝10m/s 2。则由图可知（ ）

A ．物体的初速率v 0＝3m/s

B ．物体与斜面间的动摩擦因数μ＝0.8

C ．图乙中x min ＝0.36m

D ．取初始位置所在水平面为重力势能参考平面，当θ＝37°，物体上滑过程中动能与重力势能相等时，物体上滑的位移为0.1875m 【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】 A ．当2

π

θ=

时，物体做竖直上抛运动，不受摩擦力作用，根据

2

02v gh =

可得

03m/s v =

A 正确；

B ．当0θ=时，物体沿水平面做减速运动，根据动能定理

2

012

mv mgx μ= 代入数据解得

=0.75μ

B 错误；

C ．根据动能定理

2

01cos sin 2

mv mgx mgx μθθ=+ 整理得

9

20(0.75cos sin )

x θθ=

+

因此位移最小值

min 2

0.36m 200.751

x =

=+

C 正确；

D ．动能与重力势能相等的位置

o 2

o o 01sin 37(sin 37cos37)2

mgx mv mgx mgx μ=

-+ 整理得

0.25m x =

D 错误。 故选AC 。

22．在机场和火车站对行李进行安全检查用的水平传送带如图所示，当行李放在匀速运动的传送带上后，传送带和行李之间的滑动摩擦力使行李开始运动，随后它们保持相对静止，行李随传送带一起匀速通过检测仪检查，设某机场的传送带匀速前进的速度为0.4 m/s ，某行李箱的质量为5 kg ，行李箱与传送带之间的动摩擦因数为0.2，当旅客把这个行李箱小心地放在传送带上的A 点，已知传送带AB 两点的距离为1.2 m ,那么在通过安全检查的过程中，g 取10 m/s 2，则 （ ）．

A ．开始时行李箱的加速度为0.2 m/s 2

B ．行李箱从A 点到达B 点时间为3.1 s

C ．传送带对行李箱做的功为0.4 J

D ．传送带上将留下一段摩擦痕迹，该痕迹的长度是0.04 m 【答案】BCD 【解析】