AP物理C：力学样本考试问题 

以下是考试中发现的多项选择题的示例。

第 I 部分：多项选择题

1. 该图显示位置 x 作为线性运动对象的时间 t 的函数。 以下哪个图表最能代表物体的速度 v 作为 t 的函数？

2. 一架飞机以速度 v 在天空中水平移动。 一个包是 从平面上掉下来并从点的水平移动距离 x 释放到它落在目标上的地方。 如果空气阻力可以忽略不计，从高度 发布的包是

3. 一个小球体被抛向空中，并沿着图中所示的抛物线轨迹运动。 P点是球体到达的最高点。 假设空气阻力可以忽略不计，以下哪项声明适用于运动中的球体？

(A) 球体速度的垂直分量在点 P 处最大

(B) 球体速度的水平分量在点 P 处为零。

(C) 球体的加速度是恒定的。

(D) 球体的速度是恒定的。

(E) 球体的位移在点 P 处为零。

4. 上图所示的秋千系在一根绳子上，绳子越过一个理想的滑轮，然后回到坐在秋千上的孩子的手上。 左边和右边一根绳子的张力分别为 TL 和 TR ，重量为 孩子加上秋千是 W 。 如果孩子要保持静止和平衡，以下哪个自由体图最能显示孩子和秋千？

5. 进行实验以确定球体的未知质量。 一种 弹簧式发射器用于发射球体。 发射器将发挥作用 在距离 D 上的球体上的平均大小为 F 的力。 这 球体垂直向上发射，需要时间 t 才能达到高度 H，如 如图所示。 以下哪项给出了所需的最少数据 确定球体的质量？

(A) 仅

(B) 仅限 F 和 D

(C) F、H 和 t

(D) H、t 和 D

(E) F、D 和 H

6. 块 K 和 L 最初静止在摩擦力可忽略不计的水平表面上。 如图所示，在块 K 上施加水平力 F，块以 2 m 的加速度向右移动。 块 L 施加在块 K 上的力的大小为 s2

(A)零

(B) 2 牛

(C) 12 牛

(D) 16 牛

(E) 28 牛

7. 一个粒子 P 位于 x 轴上，如图所示。 施加在粒子上的力由方程 F = kx3 给出，其中 k = 4。 多少工作 米 是由将粒子从 x = 2 m 移动到 x = 1m 的力完成的吗？

(A) 15 焦耳

(B) 28 焦耳

(C) 32 焦耳

(D) 36 焦耳

(E) 60 焦耳

8. 额定功率为 P 的电机用于在时间 t 内以恒定速度将重物提升到高度 H。提升箱子所做的功为 W。额定功率为 2P 的电机用于在时间 t2 内将相同的物体提升到相同的高度 H。提箱完成的新工作是 W2 。以下哪项声明正确地描述了两次和两个完成工作值之间的关系，并得到适当推理的支持？

(A) W2 > W 且 t2 < t ，因为功率越大的电机做功越多，做功越快。

(B) W2 > W 和 t2 < t ，因为只要工作做得更快，就会做更多的工作。

(C) W2 = W 且 t2 < t ，因为物体被提升到相同的高度，功率更大的电机可以更快地完成工作。

(D) W2 > W 且 t2 < t ，因为物体被提升到相同的高度，更强大的电机可以更快地完成工作。

(E) W2 = W 和 t2 = t ，因为物体被提升到相同的高度，完成的工作和完成工作的时间将是相同的。

9. 一个物体沿 x 轴直线运动。 Fx 施加的净力 对象上作为时间 t 的函数如图所示。 哪一个 以下可能是对象的动量 px 作为函数的函数？

10. 质量为 m 的块 1 在摩擦力可忽略不计的水平面上以速度向右移动，如图所示。 块 1 与质量为 2m 的块 2 进行弹性正面碰撞，块 2 处于静止状态。 下列哪一项分别是碰撞后块 1 和块 2 的正确速度 v1 和 v2？

12. 一个半径为 15 cm 的轮子的转动惯量为 2.3 kg• m2 。 车轮以每秒 6.5 转的速度旋转。 摩擦力沿切向施加到轮子上以使其停止。 扭矩使车轮停止所做的功最接近

(A) 零

(B) -50 J

(C) - 100 焦耳

(D) - 1920 焦耳

(E) -3840 焦耳

13. 水平杆的两端由绳索 I 和 II 支撑，绳索连接 如图所示，分别在 P 和 Q 点向杆移动。 两条绳子 具有可忽略的质量，并且杆具有不均匀的质量分布，使得 杆的质心在 R 点。 C点是杆的中心。 棒 保持水平。 以下哪个向量可以代表张力 分别在绳索 I 和 II 中的 TI 和 TII，以及杆的重量 W？

14. 一个质量为 m 的小球体位于长度为 L 的轻弦的末端。 球体 被拉回一小段距离并释放。 球体摆动周期为 运动 T。 用一个质量为 2m 的球体和一根 长度 4L。 新的运动周期将是

15. 地球表面的重力加速度为 g 。 宇航员正在前往另一个半径是地球三倍、质量是地球四倍的行星。 另一颗行星表面的重力加速度为

第二部分：自由回答问题

以下是考试中发现的自由回答问题的示例。

请注意，在实际的 AP 考试中，会有三个问题。

1. 学生搭建一个由两个积木和一个斜面组成的系统，如图所示。 质量为 M1 的块 1 位于与水平面成一定角度倾斜的表面上。 块 1 与表面之间的摩擦可以忽略不计。 一根绳子连接到块 1，延伸到一个理想的滑轮上，然后连接到块 2 质量 M

(a) 在初始设置中，M1 = 3M 和 M2 = M。 计算该值将使系统保持平衡。 原来的斜面现在被替换为具有粗糙表面的斜面。 块 1 和表面之间的静摩擦系数和动摩擦系数分别为 µs 和 µk。 再次选择块 1，以便 M1 = M。

现在选择质量 Mzis 的块 2，以便块 1 将加速倾斜平面。

(C)

i 推导出块 1 的加速度大小的表达式。酌情用 M1、M2、µs、µk 和物理常数表达您的答案。

ii. 导出弦中张力的表达式。 酌情用 M1、M2、µs、µk、 和物理常数表达你的答案。

(d) 在下面的轴上，画出第 1 块向上移动的速度 v 和距离 d 斜面是时间的函数。

(e) 在实验过程中，学生收集数据表明 当块在运动时，块实际上会增加。

i.在下面的这个轴上，画出块 1 的速度 v 作为函数的函数。

ii. 解释为什么实验可能会产生越来越多的 加速度而不是预测的恒定加速度。

2. 将一块质量为 2.0 kg 的块连接到一根缠绕在 实心圆柱体，如图所示。 圆柱体的质量为 M = 2.5 kg 半径为 R = 0.40 m 。 圆柱体可以旋转，摩擦力可以忽略不计 关于通过其中心轴的光杆。 缸体系统最初是 静止举行。

(a) 使用积分计算，证明圆柱的转动惯量 围绕其中心轴是 MR2 。

(b) 块从静止状态释放，绳子展开，使圆柱体在杆上旋转。

I.计算块的线性加速度。

ii. 计算施加在气缸上的净扭矩。

iii. 计算绳子的张力。 在时间 tS ，块到达其最低点，因为字符串已经完全 展开。 然后绳子开始在圆柱体上倒带，质量块被向上抬起。

(c) 在下面的轴上，将圆柱的角动量 L 画成 从质量释放的那一刻到 t 后不久的时间 t 的函数

实心圆柱体由质量和半径相同的空心圆柱体代替。 轻质辐条通过其中心轴将空心圆柱体连接到光杆上。 空心圆柱体可以绕其中心轴旋转，摩擦力可忽略不计。 将绳子缠绕在空心圆柱体上，使块体处于与之前相同的初始位置。 该块再次被释放 从休息。 琴弦从空心圆柱体中完全松开所需的时间为 tH 。 (d) 时间 tH 是大于、小于还是等于时间 tS ？ __________ 大于 __________ 小于 __________ 等于证明您的答案是正确的。

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