精品解析:江西省南昌市第二中学2023-2024学年高一下学期5月期中考试物理试题
2024-07-17
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高一 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期中 |
| 学年 | 2024-2025 |
| 地区(省份) | 江西省 |
| 地区(市) | 南昌市 |
| 地区(区县) | 东湖区 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 10.18 MB |
| 发布时间 | 2024-07-17 |
| 更新时间 | 2024-07-18 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2024-07-17 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/46390077.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
南昌二中2023—2024学年度下学期高一物理期中试卷
一、单项选择题(共7题,每小题只有一个选项是正确的,每题4分,共28分)
1. 如图,一个轻弹簧上端固定,下端栓着一个小球,在弹性限度内,小球从轻弹簧原长处下落的过程中( )
A. 小球的重力势能增大 B. 小球的重力势能减小
C. 弹簧的弹性势能减小 D. 弹簧的弹性势能不变
2. 静止于水平地面上质量为的物体,在水平拉力(式中F为力的大小、x为位移的大小,力F、位移x的单位分别是N、m)作用下,沿水平方向移动了。已知重力加速度,则在物体移动的过程中拉力所做的功为( )
A. B. C. D.
3. 我国首次发射的火星探测器“天问一号”自2020年7月23日成功发射入轨后,2021年2月10日成功被火星捕获,顺利进入环火轨道;5月15日,“天问一号”着陆巡视器顺利软着陆于火星表面。关于“天问一号”的运行,可以简化为如图所示的模型:“天问一号”先绕火星做半径为、周期为T的匀速圆周运动,在某一位置A点改变速度,使其轨道变为椭圆,椭圆轨道在B点与火星表面相切,设法使着陆巡视器落在火星上。若火星的半径为,则下列说法正确的是( )
A. “天问一号”从圆轨道变为椭圆轨道,机械能增加
B. “天问一号”在圆轨道A点的加速度小于椭圆轨道上A点的加速度
C. “天问一号”在椭圆轨道A点速度等于椭圆轨道B点的速度
D. “天问一号”从椭圆轨道的A点运动到B点所需的时间为
4. 图甲是淄博市科技馆的一件名为“最速降线”的展品,在高度差一定的不同光滑轨道中,小球滚下用时最短的轨道叫做最速降线轨道。取其中的“最速降线”轨道Ⅰ和直线轨道Ⅱ进行研究,如图乙所示,两轨道的起点M高度相同,终点N高度也相同,轨道Ⅰ的末端与水平面相切于N点。若将两个相同的小球a和b分别放在Ⅰ、Ⅱ两轨道的起点M,同时由静止释放,发现在Ⅰ轨道上的小球a先到达终点。下列描述两球速率v与时间t、速率平方与下滑高度h的关系图像可能正确的是( )
A B.
C. D.
5. 近几年我国全力发展绿色环保动力,新能源汽车发展前景广阔。质量为的新能源实验小车在水平直轨道上以额定功率启动,达到最大速度后经一段时间关闭电源,其动能与位移的关系如图所示。假设整个过程阻力恒定,重力加速度g取,下列说法正确的是( )
A. 小车的最大速度为 B. 小车的额定功率为4W
C. 小车减速时的加速度大小为 D. 前4m小车运动的时间为3s
6. 喷泉可以美化景观,如图为秋水广场内的喷泉,若该喷泉可看做竖直向上喷出,且上升和下降水流不发生碰撞,不计空气阻力及电动机损耗,下列选项正确的是( )
A. 若喷泉初速度增加为原来的2倍,单位时间内喷出水的质量为原来的4倍
B. 若喷泉初速度增加为原来的2倍,单位时间内喷出水的质量为原来的8倍
C. 若喷泉初速度增加为原来的2倍,给喷管喷水的电动机输出功率变为原来4倍
D. 若喷泉初速度增加为原来的2倍,给喷管喷水的电动机输出功率变为原来8倍
7. 若取无穷远处引力势能为零,地球外离地心距离r处的物体引力势能表达式为,式中M、m分别为地球质量和物体质量,G为引力常量。若在地球表面以第一宇宙速度竖直向上发射一个物体,地球半径为R,忽略地球自转和空气阻力影响。物体能够离开地面的最大高度为( )
A. R B. 2R C. 3R D. 4R
二、多项选择题(共3题,每题有多个选项是正确的,共18分,每题选全得6分,漏选得3分)
8. 如图所示,一滑板爱好者沿着倾角为30°的斜坡从静止开始自由下滑,下滑过程中的加速度大小恒为,已知滑板爱好者连同滑板的总质量为m,重力加速度为g。在滑板爱好者(含滑板)沿斜坡下滑距离为L的过程中,下列说法正确的是( )
A. 滑板爱好者下滑过程中机械能守恒 B. 滑板爱好者减少的重力势能为
C. 滑板爱好者增加动能为 D. 滑板爱好者减少的机械能为
9. 一块质量为M、长为l的长木板A静止放在光滑的水平面上,质量为m的物体B(可视为质点)以初速度从左端滑上长木板A的上表面并从右端滑下,该过程中,物体B的动能减少量为,长木板A的动能增加量为,A、B间因摩擦产生的热量为Q,下列说法正确的是( )
A. A、B组成的系统机械能守恒
B. ,,Q的值可能为,,
C. ,,Q的值可能为,,
D. 若增大和长木板A的质量M,B一定会从长木板A的右端滑下,且Q将不变
10. 如图所示,劲度系数为k的轻弹簧下端固定于倾角为的光滑斜面底端,上端连接质量为m的物块Q,Q同时跟与斜面平行的轻绳相连,轻绳跨过定滑轮O与套在光滑半圆环上的质量为2m的小球P连接,半圆环的半径为R,固定在竖直面内,圆心为,与滑轮O等高;开始时,小球P在圆弧上的A点,A、的连线与水平方向的夹角为53°,A、O的连线与竖直方向夹角为67°,环上B点与等高,C与A在同一竖直线上,弹簧处于原长,小球P在A点由静止释放。不计滑轮大小及摩擦,不计小球与滑块的大小,,,则下列判断正确的是( )
A. 小球P从A运动到B的过程中,P的机械能一直增大
B. 小球P从A运动到C的过程中,P的机械能先减小后增大
C. 小球P运动到C点时,滑块Q的速度大小为
D. 小球P运动到C点时,小球P的速度大小为
三、非选择题(本大题共有5小题,共54分)
11. 如图1所示是“验证机械能守恒定律”的实验装置。
(1)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的器材是
A. 低压交流电源 B. 刻度尺 C. 天平(含砝码)
(2)重物下落过程中除了重力外会受到空气阻力和摩擦阻力的影响,故动能的增加量____(选填“略小于”或“略大于”)重力势能的减少量,这属于____(选填“系统误差”或“偶然误差”),此实验另一类误差来源于高度的测量,减小误差的办法是多次测量取____(选填“最大值”或“平均值”)。
(3)按照正确的操作得到图2所示的一条纸带,在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到起始点O的距离分别为、、,已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能的减少量为____,动能的增加量为____。
12. 用如图甲所示实验装置验证、组成的系统机械能守恒。从高处由静止开始下落,上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。如图乙给出的是实验中获取的一条纸带:O是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个点。(图中未标出),所用电源的频率为,计数点间的距离如图乙所示。
已知、,则:(结果均保留两位有效数字)
(1)在纸带上打下计数点 5时速度____;
(2)若某同学在实验中取多个点计算速度,并作出的图像,如图丙所示,则该图像的斜率代表的物理意义正确的是 ;
A. B. C. g D.
(3)计算得到当地的重力加速度____;
13. 如图所示,运动员把质量为的足球从水平地面踢出,足球在空中到达的最大高度是,在最高点的速度为,不考虑空气阻力,。求运动员踢球时对足球做的功。
14. 在快递分类时常用传送带运送快件,一倾角为37°的传送带在电动机的带动下以恒定速率顺时针方向运行,传送带底端到顶端的距离为,如图甲所示。传送带现将一质量的快件静止放于传送带底端,以传送带最底端为参考平面,快件在传送带上运动整个过程中速度的平方随位移x的变化如图乙所示,取重力加速度大小,,,快件可视为质点,求:
(1)快件与传送带之间的动摩擦因数;
(2)快件从传送带底端到顶端过程电动机多做的功W。
15. 可利用如图所示装置测量滑块与某些材料间的动摩擦因数。将原长为L的轻质弹簧放置在光滑水平面AB上,一端固定在A点,另一端与滑块P(可视为质点,质量为m)接触但不连接,AB的长度为,B端与半径为L的光滑半圆轨道BCD相切,C点与圆心O等高,D点在O点的正上方,是半圆轨道的最高点,用滑块P将弹簧压缩至E点(图中未画出),AE的长度为R,静止释放后,滑块P刚好能到达半圆轨道的最高点D;在水平面AB上铺被测材料薄膜,滑块P仍从E点由静止释放,恰能运动到半圆轨道上的F点,O、F连线与OC的夹角为,重力加速度为g,。
(1)求滑块P在E点时,弹簧的弹性势能;
(2)求滑块P与被测材料间的动摩擦因数;
(3)在不撤去被测材料的基础上仅将滑块P换为质量的同种材质的滑块Q,滑块Q最终不与弹簧接触,试判断滑块Q由静止释放后能否压缩弹簧2次。
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南昌二中2023—2024学年度下学期高一物理期中试卷
一、单项选择题(共7题,每小题只有一个选项是正确的,每题4分,共28分)
1. 如图,一个轻弹簧上端固定,下端栓着一个小球,在弹性限度内,小球从轻弹簧原长处下落的过程中( )
A. 小球的重力势能增大 B. 小球的重力势能减小
C. 弹簧的弹性势能减小 D. 弹簧的弹性势能不变
【答案】B
【解析】
【详解】在弹性限度内,小球从轻弹簧原长处下落的过程中,小球的重力对小球一直做正功,可知其重力势能一直在减小,而弹簧的形变量越来越大,可知弹簧的弹性势能越来越大。
故选B。
2. 静止于水平地面上质量为的物体,在水平拉力(式中F为力的大小、x为位移的大小,力F、位移x的单位分别是N、m)作用下,沿水平方向移动了。已知重力加速度,则在物体移动的过程中拉力所做的功为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意可知,水平拉力与位移的关系式为
则物体移动过程中拉力的平均值为
则拉力做的功
故选B。
3. 我国首次发射的火星探测器“天问一号”自2020年7月23日成功发射入轨后,2021年2月10日成功被火星捕获,顺利进入环火轨道;5月15日,“天问一号”着陆巡视器顺利软着陆于火星表面。关于“天问一号”的运行,可以简化为如图所示的模型:“天问一号”先绕火星做半径为、周期为T的匀速圆周运动,在某一位置A点改变速度,使其轨道变为椭圆,椭圆轨道在B点与火星表面相切,设法使着陆巡视器落在火星上。若火星的半径为,则下列说法正确的是( )
A. “天问一号”从圆轨道变为椭圆轨道,机械能增加
B. “天问一号”在圆轨道A点的加速度小于椭圆轨道上A点的加速度
C. “天问一号”在椭圆轨道A点的速度等于椭圆轨道B点的速度
D. “天问一号”从椭圆轨道的A点运动到B点所需的时间为
【答案】D
【解析】
【详解】A.当“天问一号”从圆轨道变为椭圆轨道,需要在A点减速使其做近心运动,动能减小,变轨时势能不变,则机械能减小,故A错误;
B.根据
解得
可知“天问一号”在圆轨道A点的加速度等于椭圆轨道上A点的加速度,故B错误;
C.天问一号”在椭圆轨道近地点的速度大于远地点的速度,故C错误;
D.由图可知,椭圆轨道的半长轴为
设椭圆轨道的周期为,根据开普勒第三定律得
“天问一号”从椭圆轨道的A点运动到B点所需的时间为
联立解得
故D正确。
故选D。
4. 图甲是淄博市科技馆的一件名为“最速降线”的展品,在高度差一定的不同光滑轨道中,小球滚下用时最短的轨道叫做最速降线轨道。取其中的“最速降线”轨道Ⅰ和直线轨道Ⅱ进行研究,如图乙所示,两轨道的起点M高度相同,终点N高度也相同,轨道Ⅰ的末端与水平面相切于N点。若将两个相同的小球a和b分别放在Ⅰ、Ⅱ两轨道的起点M,同时由静止释放,发现在Ⅰ轨道上的小球a先到达终点。下列描述两球速率v与时间t、速率平方与下滑高度h的关系图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】AB.根据机械能守恒可得
可得小球a和b到达轨道底端的速度大小均为
小球b沿直线轨道Ⅱ做匀加速直线运动,其图像为一条倾斜直线,小球a沿“最速降线”轨道Ⅰ运动过程,加速度逐渐减小,则其图像的切线斜率逐渐减小,且小球a所用时间小于小球b所用时间,故A正确,B错误;
CD.根据机械能守恒可得
可得小球a和b下滑过程速率平方与下滑高度h的关系为
可知小球a和b的图像均为一条过原点的倾斜直线,故CD错误。
故选A。
5. 近几年我国全力发展绿色环保动力,新能源汽车发展前景广阔。质量为的新能源实验小车在水平直轨道上以额定功率启动,达到最大速度后经一段时间关闭电源,其动能与位移的关系如图所示。假设整个过程阻力恒定,重力加速度g取,下列说法正确的是( )
A. 小车的最大速度为 B. 小车的额定功率为4W
C. 小车减速时的加速度大小为 D. 前4m小车运动的时间为3s
【答案】D
【解析】
【详解】A. 小车运动的最大动能为2J,所以最大速度满足
解得
m/s
故A错误;
BC.对减速运动分析,有
m/s2=1m/s2
N
对小车匀速运动分析,有
N
小车的额定功率为
W
故B正确、C错误;
D.前4m小车运动过程中,对小车用动能定理有
解得
s
故D正确。
故选D。
6. 喷泉可以美化景观,如图为秋水广场内的喷泉,若该喷泉可看做竖直向上喷出,且上升和下降水流不发生碰撞,不计空气阻力及电动机损耗,下列选项正确的是( )
A. 若喷泉初速度增加为原来的2倍,单位时间内喷出水的质量为原来的4倍
B. 若喷泉初速度增加为原来的2倍,单位时间内喷出水的质量为原来的8倍
C. 若喷泉初速度增加为原来的2倍,给喷管喷水的电动机输出功率变为原来4倍
D. 若喷泉初速度增加为原来2倍,给喷管喷水的电动机输出功率变为原来8倍
【答案】D
【解析】
【详解】AB.若喷泉初速度增加为原来的2倍,根据
可知单位时间内喷出水的质量为原来的2倍,故AB错误;
CD.若喷泉初速度增加为原来的2倍,给喷管喷水的电动机输出功率
则变为原来8倍,故C错误,D正确。
故选D。
7. 若取无穷远处引力势能为零,地球外离地心距离r处的物体引力势能表达式为,式中M、m分别为地球质量和物体质量,G为引力常量。若在地球表面以第一宇宙速度竖直向上发射一个物体,地球半径为R,忽略地球自转和空气阻力影响。物体能够离开地面的最大高度为( )
A. R B. 2R C. 3R D. 4R
【答案】A
【解析】
【详解】由
可得
根据能量守恒
可得
故选A。
二、多项选择题(共3题,每题有多个选项是正确的,共18分,每题选全得6分,漏选得3分)
8. 如图所示,一滑板爱好者沿着倾角为30°的斜坡从静止开始自由下滑,下滑过程中的加速度大小恒为,已知滑板爱好者连同滑板的总质量为m,重力加速度为g。在滑板爱好者(含滑板)沿斜坡下滑距离为L的过程中,下列说法正确的是( )
A. 滑板爱好者下滑过程中机械能守恒 B. 滑板爱好者减少的重力势能为
C. 滑板爱好者增加动能为 D. 滑板爱好者减少的机械能为
【答案】CD
【解析】
【详解】A.滑板爱好者下滑过程中的加速度大小为,小于,因此滑板受到滑动摩擦力,机械能不守恒,故A错误;
B.滑板爱好者减少的重力势能等于重力所做的功,即减少的重力势能为
故B错误;
C.根据动能定理可知,滑板爱好者增加的动能为
故C正确;
D.根据牛顿第二定律可得
解得摩擦力大小为
滑板爱好者减少的机械能等于克服摩擦力所做的功,即为
故D正确。
故选CD
9. 一块质量为M、长为l的长木板A静止放在光滑的水平面上,质量为m的物体B(可视为质点)以初速度从左端滑上长木板A的上表面并从右端滑下,该过程中,物体B的动能减少量为,长木板A的动能增加量为,A、B间因摩擦产生的热量为Q,下列说法正确的是( )
A. A、B组成的系统机械能守恒
B. ,,Q的值可能为,,
C. ,,Q的值可能为,,
D. 若增大和长木板A质量M,B一定会从长木板A的右端滑下,且Q将不变
【答案】BD
【解析】
【详解】A. A、B由于存在摩擦生热,故系统机械能不守恒,故A错误;
BC.画出物体B和长木板A的速度—时间图线,分别如图中1和2所示,图中1和2之间的梯形面积表示板长,1与t轴所围的面积表示物体B的位移x1,2与t轴所围的面积表示长木板A的位移x2,由图可知
x1>,x1<
又有
,,
则有
可知B项所给数值有可能,故B正确,C错误;
D.若增大v0和长木板A的质量M,在v-t图像中1将向上平移,而2的图像斜率变小,即A 的加速度变小,显然可知B一定会从长木板A 的右端滑下,而不变,故D正确。
故选BD。
10. 如图所示,劲度系数为k的轻弹簧下端固定于倾角为的光滑斜面底端,上端连接质量为m的物块Q,Q同时跟与斜面平行的轻绳相连,轻绳跨过定滑轮O与套在光滑半圆环上的质量为2m的小球P连接,半圆环的半径为R,固定在竖直面内,圆心为,与滑轮O等高;开始时,小球P在圆弧上的A点,A、的连线与水平方向的夹角为53°,A、O的连线与竖直方向夹角为67°,环上B点与等高,C与A在同一竖直线上,弹簧处于原长,小球P在A点由静止释放。不计滑轮大小及摩擦,不计小球与滑块的大小,,,则下列判断正确的是( )
A. 小球P从A运动到B的过程中,P的机械能一直增大
B. 小球P从A运动到C的过程中,P的机械能先减小后增大
C. 小球P运动到C点时,滑块Q的速度大小为
D. 小球P运动到C点时,小球P速度大小为
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.小球P从A运动到C的过程中,轻绳的拉力与小球的速度夹角先大于90°后小于90°,即轻绳的拉力先做负功后做正功,因此小球P的机械能先减小后增大,故A错误,B正确;
CD.根据几何关系,AC长为1.6R,设小球到C点时速度大小为v,则Q的速度大小为
根据机械能守恒有
解得
,
故C错误,D正确。
故选BD。
三、非选择题(本大题共有5小题,共54分)
11. 如图1所示是“验证机械能守恒定律”的实验装置。
(1)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的器材是
A. 低压交流电源 B. 刻度尺 C. 天平(含砝码)
(2)重物下落过程中除了重力外会受到空气阻力和摩擦阻力的影响,故动能的增加量____(选填“略小于”或“略大于”)重力势能的减少量,这属于____(选填“系统误差”或“偶然误差”),此实验另一类误差来源于高度的测量,减小误差的办法是多次测量取____(选填“最大值”或“平均值”)。
(3)按照正确的操作得到图2所示的一条纸带,在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到起始点O的距离分别为、、,已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能的减少量为____,动能的增加量为____。
【答案】(1)AB (2) ①. 略小于 ②. 系统误差 ③. 平均值
(3) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
A.电磁打点计时器需要低压交流电源,故A正确;
B.打出的纸带计数点间的距离需要刻度尺测量,故B正确;
C.验证机械能守恒定律,则有
因此只需要验证
即可,因此不需要用天平(含砝码)测量重物的质量,故C错误。
故选AB。
【小问2详解】
[1] [2] [3]重物下落过程中除了重力外会受到空气阻力和摩擦阻力的影响,故动能的增加量略小于重力势能的减少量,这属于系统误差;除受到空气阻力和摩擦阻力的影响外,还有误差来源于高度的测量,减小误差的办法是多次测量取平均值。
【小问3详解】
[1][2]从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能的减少量
由匀变速直线运动在某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可得,打B点时的速度为
则有动能的增加量为
12. 用如图甲所示的实验装置验证、组成的系统机械能守恒。从高处由静止开始下落,上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。如图乙给出的是实验中获取的一条纸带:O是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个点。(图中未标出),所用电源的频率为,计数点间的距离如图乙所示。
已知、,则:(结果均保留两位有效数字)
(1)在纸带上打下计数点 5时的速度____;
(2)若某同学在实验中取多个点计算速度,并作出的图像,如图丙所示,则该图像的斜率代表的物理意义正确的是 ;
A. B. C. g D.
(3)计算得到当地的重力加速度____;
【答案】(1)2.4 (2)B
(3)9.6
【解析】
【小问1详解】
(1)每相邻两计数点间还有4个点,则相邻计数点的时间间隔
T=0.025s=0.1s
根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可知,计数点5的瞬时速度
m/s=2.4m/s
【小问2详解】
根据系统机械能守恒可知
解得
作出的图像,则该图像的斜率代表。
故选B。
【小问3详解】
根据(2)中结论可知
m/s2
解得
m/s2
13. 如图所示,运动员把质量为的足球从水平地面踢出,足球在空中到达的最大高度是,在最高点的速度为,不考虑空气阻力,。求运动员踢球时对足球做的功。
【答案】
【解析】
【详解】根据动能定理可得
解得运动员踢球时对足球做的功为
14. 在快递分类时常用传送带运送快件,一倾角为37°的传送带在电动机的带动下以恒定速率顺时针方向运行,传送带底端到顶端的距离为,如图甲所示。传送带现将一质量的快件静止放于传送带底端,以传送带最底端为参考平面,快件在传送带上运动整个过程中速度的平方随位移x的变化如图乙所示,取重力加速度大小,,,快件可视为质点,求:
(1)快件与传送带之间的动摩擦因数;
(2)快件从传送带底端到顶端过程电动机多做的功W。
【答案】(1)0.875;(2)198J
【解析】
【详解】(1)快件放上传送带先做匀加速运动,根据
结合图乙可得快件做匀加速运动的加速度为
m/s2
根据牛顿第二定律可得
解得动摩擦因数为
=0.875
(2)设传送带的速度为v,根据图像可知
v=3m/s
快件加速的时间为
s
快件与传送带的相对位移为
=4.5m
快件和传送带间因摩擦产生的热量为
电动机多消耗的电能等于快件重力势能和动能的增加量以及因摩擦而产生的热量之和,即
解得
E=198J
15. 可利用如图所示装置测量滑块与某些材料间的动摩擦因数。将原长为L的轻质弹簧放置在光滑水平面AB上,一端固定在A点,另一端与滑块P(可视为质点,质量为m)接触但不连接,AB的长度为,B端与半径为L的光滑半圆轨道BCD相切,C点与圆心O等高,D点在O点的正上方,是半圆轨道的最高点,用滑块P将弹簧压缩至E点(图中未画出),AE的长度为R,静止释放后,滑块P刚好能到达半圆轨道的最高点D;在水平面AB上铺被测材料薄膜,滑块P仍从E点由静止释放,恰能运动到半圆轨道上的F点,O、F连线与OC的夹角为,重力加速度为g,。
(1)求滑块P在E点时,弹簧的弹性势能;
(2)求滑块P与被测材料间的动摩擦因数;
(3)在不撤去被测材料的基础上仅将滑块P换为质量的同种材质的滑块Q,滑块Q最终不与弹簧接触,试判断滑块Q由静止释放后能否压缩弹簧2次。
【答案】(1);(2);(3)滑块Q可以压缩弹簧两次
【解析】
【详解】(1)滑块P到达半圆轨道最高点D点时,只有滑块P的重力提供向心力,有
滑块P从E点运动到D点的过程,由机械能守恒定律有
(2)水平面AB上铺上被测材料薄膜后,滑块P到达F点时,只有滑块P重力沿半径方向的分力提供向心力有
由能量守恒定律可得
又
联立解得
(3)当换成滑块Q后,假设滑块Q滑不到C处,由能量守恒定律得
解得
则假设成立,滑块Q第一次释放后没有脱离半圆轨道,由能量守恒定律可得
解得
若滑块Q下滑后都运动到E点,可知释放后滑块Q可以再运动到E点两次,而实际上,滑块下滑后都只能运动到E点左侧,故释放后滑块Q可以压缩弹簧两次。
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