精品解析:辽宁省凤城市第二中学2023-2024学年高三下学期第一次月考物理试卷
2024-08-06
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-阶段检测 |
| 学年 | 2024-2025 |
| 地区(省份) | 辽宁省 |
| 地区(市) | 丹东市 |
| 地区(区县) | 凤城市 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.66 MB |
| 发布时间 | 2024-08-06 |
| 更新时间 | 2025-11-09 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2024-08-06 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/46699005.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
2024届高三第一次考试物理试卷
时 间:75分钟 满 分:100分
一、选择题(本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每题4分。第8~10题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1. 如图所示,一个劈形物体A(各面均光滑)放在固定的斜面上,上表面水平,在其上表面放一个光滑小球B。劈形物体由静止开始释放,则小球在碰到斜面前的运动轨迹是( )
A. 沿斜面向下的直线 B. 竖直向下的直线
C. 无规则的曲线 D. 垂直斜面的直线
2. 质量为的物体在4个共点力作用下处于静止状态,其中最大的一个力大小为,最小的一个力大小为。下列判断正确的是( )
A. 其他两个力的合力大小可能等于
B. 其他两个力的合力大小一定为或
C. 若保持其他力不变,只撤除,物体运动的加速度大小一定是
D. 若保持其他力不变,瞬间把方向改变60°,物体由静止开始运动,在最初1秒内的位移大小是
3. 2023年5月30日,我国神舟十六号宇宙飞船成功发射,三位宇航员与神舟十五号的三位宇航员在中国空间站成功会师,目前神舟十六号三位宇航员通力协作,正有条不紊地完成各项预定任务。空间站绕地球运行视为匀速圆周运动,周期与地球静止卫星的周期之比为。下列描述正确的是( )
A. 神舟十六号的发射速度大于第二宇宙速度
B. 空间站运行的加速度大于地球表面重力加速度
C. 空间站运行的速度与静止卫星的速度大小之比为
D. 空间站的轨道半径和静止卫星的轨道半径之比为
4. 如图所示,长为的轻绳一端固定在点,另一端连接质量为的小球。先把绳子拉直且处于水平位置,然后由静止释放小球,设点所在的水平面为重力势能的零势面,不计空气阻力。当细绳与水平方向夹角为时(小于90°),下列说法正确的是( )
A. 一定时,越大,小球的机械能越大
B. 一定时,越大,小球的向心加速度越大
C. 一定时,绳的拉力与绳长无关
D. 一定时,越大,小球所受重力的瞬时功率越大
5. 图甲所示是采用36V、10Ah电池和180W额定功率电机设计的无人配送小车,车重为60kg,载重40kg.在某次进行刹车性能测试时,其位移x与时间t的关系可用图乙所示的图像表示,则下列说法正确的是( )
A. 小车运动的加速度大小为2m/s2
B. 小车运动的初速度大小为6m/s
C. 前2s内小车的位移大小为4m
D. 第2s末,小车的速度为10m/s
6. 如图所示,顶端有定滑轮O的斜面体A固定在水平面上,跨过滑轮细绳一端接物块B,另一端与竖直杆相连,另有轻质动滑轮跨过细绳与重物C相连,整个系统处于静止状态。现缓慢地向右移动竖直杆,B保持不动,下列说法正确的是( )
A. 细绳的拉力一直增大 B. B受到的摩擦力一直增大
C. B受到的摩擦力一直减小 D. B受到的摩擦力可能先增大后减小
7. 质量为m的物体受恒定合力F,在F作用下做匀变速运动,经过A点时速度大小为,速度方向与力的方向垂直。再经一段时间,速度方向与方向的夹角是,下列对这一过程的描述,说法正确的是( )
A. 可能大于90° B. 这一过程经历的时间是
C. 这一过程力做的功是 D. 这一过程物体速度的变化为
8. 如图所示,钢珠从高为的塔顶上边缘外侧被竖直向上以的初速度抛出,最终落在地面上。已知点和距离塔顶分别为和,不计空气阻力,重力加速度取。下列说法正确的是( )
A. 从钢珠被抛出到经过塔顶边缘需要
B. 钢珠距离地面的最大高度为
C. 钢珠从到所需时间为
D. 钢珠从到所需时间为
9. 如图所示,固定在竖直平面内的半径为R的光滑圆环的最高点C处有一个光滑的小孔,一质量为m的小球套在圆环上,一根细线的一端拴着这个小球,细线的另一端穿过小孔C,手拉细线使小球从A处沿圆环向上移动。在移动过程中手对细线的拉力和轨道对小球的弹力的大小变化情况是( )
A. 缓慢上移时,减小,不变
B. 缓慢上移时,不变,减小
C. 缓慢上移跟匀速圆周运动相比,在同一位置点的拉力相同
D. 缓慢上移跟匀速圆周运动相比,在同一位置点的弹力相同
10. 如图所示,劲度系数为k的轻弹簧的一端固定在墙上,另一端与置于水平面上质量为m的物体A连接(另有一个完全相同的物体B紧贴着A,不粘连,A、B均可视为质点),弹簧水平且无形变。用水平力F缓慢推动物体B,在弹性限度内弹簧长度被压缩了,此时物体A、B静止。撤去F后,物体A、B开始向左运动,已知重力加速度为g,物体A、B与水平面间的动摩擦因数为μ。则下列说法正确的是( )
A. 撤去F瞬间,物体A、B的加速度大小为
B. 撤去F后,物体A和B分离前,A、B两物体之间作用力与弹簧形变量成正比
C. 若物体A、B向左运动要分离,则分离时向左运动距离为
D. 物体A、B一起向左运动距离时获得最大速度
二、实验题(本题共2小题,共14分,每空2分)
11. 某实验小组用一只弹簧测力计和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则,设计的实验装置如图。固定在竖直木板上的量角器直边水平,橡皮筋一端固定在量角器圆心O的正上方A点,另一端系绳套1和绳套2。
(1)实验步骤如下:
①弹簧测力计挂在绳套1上,竖直向下拉橡皮筋,使橡皮筋的结点到达O点,记下弹簧测力计的示数F;
②弹簧测力计挂在绳套1上,手拉着绳套2,缓慢拉橡皮筋,使橡皮筋的结点达到O点,此时绳套1沿0°方向,绳套2沿120°方向,此时弹簧测力计的示数为;
③根据力的平行四边形定则计算绳套1和绳套2的合力___________;
④比较___________,即可初步验证力平行四边形定则。
(2)将绳套1由0°方向缓慢转动到60°方向,同时绳套2沿120°方向不变,此过程中保持橡皮筋的结点在O点不动,关于绳套1的拉力大小的变化,下列结论正确的是___________。
A.逐渐增大 B.先增大后减小
C.逐渐减小 D.先减小后增大
12. 某同学用图甲所示的实验装置探究“质量一定时,加速度与合外力的关系”。跨过处于同一水平面上的两个定滑轮的细绳,两端各挂有一个相同的小桶,在两个小桶内各有6个质量均为m的小钢球,左侧小桶下方有一个电磁铁,初始时电磁铁吸住左侧小桶。水平绳上靠近左侧定滑轮的位置固定有一个宽度为d的遮光条,天花板上靠近右侧定滑轮处固定有光电门,二者之间距离为x。每次实验时,从左侧小桶取出一个小钢球放到右侧小桶中,断开电磁铁电源,让两小桶从静止开始运动,分别记录遮光条通过光电门的时间t和系统受到的合力F。
(1)用螺旋测微器测出遮光条的宽度如图乙所示,其宽度为______mm;
(2)通过实验得出的图像如图丙所示,则每个小桶的质量为______(用题干和图丙中的字母表示);
(3)若用该装置探究“力一定时,加速度与质量关系”,在保证两桶内小钢球数量之______(填“和”或“差”)不变的情况下,在两桶中增减数量______(填“相同”或“不同”)的小钢球即可。
三、计算题(本题共3小题,共计40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13. 日常生活中,我们在门下缝隙处塞紧一个木楔(侧面如图所示),往往就可以把门卡住。已知木楔与地面间动摩擦因数为μ。最大静摩擦力等于滑动摩擦力。试求把门卡住,(即无论门对木楔上表面的压力有多大,木楔都不会动),木楔顶角θ的正切值的最大值。
14. 2021年5月15日中国自发研制的火星探测器“天问一号”成功登陆火星。探测器登陆过程主要为以下几个过程:首先探测器与环绕器分离,进入火星大气层,经历“气动减速”,假设当速度v2=500m/s时打开降落伞,进入“伞降减速阶段”,探测器匀减速下落x=7.5km至速度v3;接着降落伞脱落,推力发动机开启,进入“动力减速阶段”,经匀减速下落时间t=100s速度减为0,上述减速过程均可简化为探测器始终在竖直下落在距离火星表面100m时,探测器进入“悬停阶段”,接着探测器可以平移寻找着陆点;找到安全着陆点后在缓冲装置和气囊保护下进行“无动力着陆”。已知天问一号探测器质量为m=5×103kg,降落伞脱离可视为质量不变,火星表面重力加速度g约为4m/s2,“伞降减速阶段”中降落伞对探测器的拉力为重力的5倍。
(1)求“伞降减速阶段”中探测器的加速度大小;
(2)求“动力减速阶段”中推力发动机对探测器的作用力;
(3)在“悬停阶段”阶段,为寻找合适的着陆点,探测器先向右做匀加速直线运动,再向右做匀减速直线运动,减速阶段的加速度为加速阶段的2倍,平移总位移为6m,总时间为3s,求减速阶段中发动机对探测器的作用力与重力的比值。
15. 如图所示,甲、乙两滑块的质量分别为、,放在静止的水平传送带上,两者相距,与传送带间的动摩擦因数均为0.2。时,甲、乙分别以的初速度开始向右滑行,时,传送带启动(不计启动时间),立即以的速度向右做匀速直线运动,传送带足够长,重力加速度取。求:
(1)时,两滑块相之间的距离;
(2)内,乙相对传送带的位移;
(3)内,两滑块与传送带间摩擦生热
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2024届高三第一次考试物理试卷
时 间:75分钟 满 分:100分
一、选择题(本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每题4分。第8~10题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1. 如图所示,一个劈形物体A(各面均光滑)放在固定的斜面上,上表面水平,在其上表面放一个光滑小球B。劈形物体由静止开始释放,则小球在碰到斜面前的运动轨迹是( )
A. 沿斜面向下的直线 B. 竖直向下的直线
C. 无规则的曲线 D. 垂直斜面的直线
【答案】B
【解析】
【详解】由于小球放在劈形物体A上,劈形物体A的上表面光滑,所以在劈形物体A下滑过程中小球在水平方向上不受外力作用,则小球在水平方向上没有位移,仅沿竖直方向运动。
故选B。
2. 质量为的物体在4个共点力作用下处于静止状态,其中最大的一个力大小为,最小的一个力大小为。下列判断正确的是( )
A. 其他两个力的合力大小可能等于
B. 其他两个力的合力大小一定为或
C. 若保持其他力不变,只撤除,物体运动的加速度大小一定是
D. 若保持其他力不变,瞬间把的方向改变60°,物体由静止开始运动,在最初1秒内的位移大小是
【答案】C
【解析】
【详解】AB.物体处于平衡状态则合力为0,根据力的合成法则,个力的合力与剩余个力的合力等大反向。与的合力范围为
即
故其他两个力的合力范围为
故AB错误;
C.其余三个力的合力与等大反向,只撤除,物体运动的加速度大小为
故C正确;
D.若把的方向改变60°,则其余三力的合力与大小相等,方向成120°夹角,则合力
此时物体的加速度为
则在最初1秒内的位移大小是
故D错误。
故选C。
3. 2023年5月30日,我国神舟十六号宇宙飞船成功发射,三位宇航员与神舟十五号的三位宇航员在中国空间站成功会师,目前神舟十六号三位宇航员通力协作,正有条不紊地完成各项预定任务。空间站绕地球运行视为匀速圆周运动,周期与地球静止卫星的周期之比为。下列描述正确的是( )
A. 神舟十六号的发射速度大于第二宇宙速度
B. 空间站运行的加速度大于地球表面重力加速度
C. 空间站运行速度与静止卫星的速度大小之比为
D. 空间站的轨道半径和静止卫星的轨道半径之比为
【答案】D
【解析】
【详解】A.神舟十六号绕地球运行,所以发射速度大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度,故A错误;
B.空间站运行时万有引力充当向心力
地球表面万有引力等于重力
所以
空间站运行的加速度小于地球表面重力加速度,故B错误;
D.根据开普勒第三定律
可得空间站的轨道半径和静止卫星的轨道半径之比为
故D正确;
C.根据
可得空间站运行的速度与静止卫星的速度大小之比为
故C错误。
故选D。
4. 如图所示,长为的轻绳一端固定在点,另一端连接质量为的小球。先把绳子拉直且处于水平位置,然后由静止释放小球,设点所在的水平面为重力势能的零势面,不计空气阻力。当细绳与水平方向夹角为时(小于90°),下列说法正确的是( )
A. 一定时,越大,小球的机械能越大
B. 一定时,越大,小球的向心加速度越大
C. 一定时,绳的拉力与绳长无关
D. 一定时,越大,小球所受重力的瞬时功率越大
【答案】C
【解析】
【详解】A.小球摆动过程中,只有重力做功,所以机械能守恒,始终等于零,故A错误;
B.根据动能定理
小球的向心力
解得
所以一定时,小球的向心加速度与无关,故B错误;
C.根据
解得
所以一定时,绳的拉力与绳长无关,故C正确;
D.小球重力的瞬时功率
当时重力的瞬时功率为零,当接近90°时重力的瞬时功率接近零,所以一定时,越大,小球所受重力的瞬时功率先增大后减小,故D错误。
故选C。
5. 图甲所示是采用36V、10Ah电池和180W额定功率电机设计的无人配送小车,车重为60kg,载重40kg.在某次进行刹车性能测试时,其位移x与时间t的关系可用图乙所示的图像表示,则下列说法正确的是( )
A. 小车运动的加速度大小为2m/s2
B. 小车运动的初速度大小为6m/s
C. 前2s内小车的位移大小为4m
D. 第2s末,小车的速度为10m/s
【答案】B
【解析】
【详解】根据匀变速直线运动位移—时间公式
根据图像得:
即图像是一条倾斜的直线,由图像可知,图线斜率为小车运动的初速度,则
截距为小车运动的加速度的
则
a=-4m/s2
小车刹车时间为
t==1.5s
故第2s末的速度为0,前2s内物体的位移
故选B。
6. 如图所示,顶端有定滑轮O的斜面体A固定在水平面上,跨过滑轮细绳一端接物块B,另一端与竖直杆相连,另有轻质动滑轮跨过细绳与重物C相连,整个系统处于静止状态。现缓慢地向右移动竖直杆,B保持不动,下列说法正确的是( )
A. 细绳的拉力一直增大 B. B受到的摩擦力一直增大
C. B受到的摩擦力一直减小 D. B受到的摩擦力可能先增大后减小
【答案】A
【解析】
【详解】A.斜面体A和物块B均不动,设定滑轮右侧绳子长度为L不变,杆到斜面体间距离d,绳子与竖直方向的夹角为。由几何关系可知
缓慢地向右移动竖直杆,杆到斜面体间距离d增大,则增大;
选动滑轮为研究对象,进行受力分析,由平衡关系可知
增大则F增大,故A正确;
BCD.物块B平衡时,B与斜面间摩擦力情况有三种,可能不受摩擦力,可能受沿斜面向上摩擦力,也可能受沿斜面向下的摩擦力,当F增大时,物块B的摩擦力对应三种情况,可能增大,可能减小,也可能先减小后增大,故B、C、D都错误。
故选A。
7. 质量为m的物体受恒定合力F,在F作用下做匀变速运动,经过A点时速度大小为,速度方向与力的方向垂直。再经一段时间,速度方向与方向的夹角是,下列对这一过程的描述,说法正确的是( )
A. 可能大于90° B. 这一过程经历的时间是
C. 这一过程力做的功是 D. 这一过程物体速度的变化为
【答案】C
【解析】
【详解】A.经过点时速度大小为,速度方向与力的方向垂直,之后轨迹会向力的方向偏移,所以小于90°,故A错误;
B D.沿力的方向根据动量定理
这一过程经历的时间
速度变化量
故BD错误;
C.后来的速度大小为
根据动能定理
故C正确。
故选C。
8. 如图所示,钢珠从高为的塔顶上边缘外侧被竖直向上以的初速度抛出,最终落在地面上。已知点和距离塔顶分别为和,不计空气阻力,重力加速度取。下列说法正确的是( )
A. 从钢珠被抛出到经过塔顶边缘需要
B. 钢珠距离地面的最大高度为
C. 钢珠从到所需时间为
D. 钢珠从到所需时间为
【答案】BC
【解析】
【详解】A.钢珠被抛出到经过塔顶边缘做匀加速运动,则
解得
故A错误;
B.钢珠距离地面的最大高度为
故B正确;
CD.从最高点到的时间
从最高点到的时间
钢珠从到所需时间为
故C正确,D错误。
故选BC。
9. 如图所示,固定在竖直平面内的半径为R的光滑圆环的最高点C处有一个光滑的小孔,一质量为m的小球套在圆环上,一根细线的一端拴着这个小球,细线的另一端穿过小孔C,手拉细线使小球从A处沿圆环向上移动。在移动过程中手对细线的拉力和轨道对小球的弹力的大小变化情况是( )
A. 缓慢上移时,减小,不变
B. 缓慢上移时,不变,减小
C. 缓慢上移跟匀速圆周运动相比,在同一位置点的拉力相同
D. 缓慢上移跟匀速圆周运动相比,在同一位置点的弹力相同
【答案】AC
【解析】
【详解】
AB.由几何关系可知△OBC与△BFNF合是相似三角形, 根据相似三角形规律得
且在小球缓慢上移的过程中OC、OB不变,BC变小,所以FN不变,F变小,故A正确B错误;
CD.若是匀速圆周运动至B点,因为切向力为0,即F与mg在切向上分力要大小相等,和缓慢上移情形一致,故拉力F相同;但径向F与mg分力和FN提供向心力,FN变小,故C正确D错误。
故选AC。
10. 如图所示,劲度系数为k的轻弹簧的一端固定在墙上,另一端与置于水平面上质量为m的物体A连接(另有一个完全相同的物体B紧贴着A,不粘连,A、B均可视为质点),弹簧水平且无形变。用水平力F缓慢推动物体B,在弹性限度内弹簧长度被压缩了,此时物体A、B静止。撤去F后,物体A、B开始向左运动,已知重力加速度为g,物体A、B与水平面间的动摩擦因数为μ。则下列说法正确的是( )
A. 撤去F瞬间,物体A、B的加速度大小为
B. 撤去F后,物体A和B分离前,A、B两物体之间作用力与弹簧形变量成正比
C. 若物体A、B向左运动要分离,则分离时向左运动距离为
D. 物体A、B一起向左运动距离时获得最大速度
【答案】ABC
【解析】
【详解】A.撤去力F瞬间,对A、B系统,由牛顿第二定律得
解得
故A正确;
B.分离前,对A、B整体受力分析,由牛顿第二定律有
隔离B,由牛顿第二定律
联立得
故A、B两物体之间作用力与弹簧形变量成正比,故B正确;
C.分离时,A、B两物体加速度相同,没有相互作用力,故原长分离,即分离时向左运动的距离为,故C正确;
D.当系统所受合力为零,即
位移
时速度最大,故D错误。
故选ABC。
二、实验题(本题共2小题,共14分,每空2分)
11. 某实验小组用一只弹簧测力计和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则,设计的实验装置如图。固定在竖直木板上的量角器直边水平,橡皮筋一端固定在量角器圆心O的正上方A点,另一端系绳套1和绳套2。
(1)实验步骤如下:
①弹簧测力计挂在绳套1上,竖直向下拉橡皮筋,使橡皮筋的结点到达O点,记下弹簧测力计的示数F;
②弹簧测力计挂在绳套1上,手拉着绳套2,缓慢拉橡皮筋,使橡皮筋的结点达到O点,此时绳套1沿0°方向,绳套2沿120°方向,此时弹簧测力计的示数为;
③根据力的平行四边形定则计算绳套1和绳套2的合力___________;
④比较___________,即可初步验证力的平行四边形定则。
(2)将绳套1由0°方向缓慢转动到60°方向,同时绳套2沿120°方向不变,此过程中保持橡皮筋的结点在O点不动,关于绳套1的拉力大小的变化,下列结论正确的是___________。
A.逐渐增大 B.先增大后减小
C.逐渐减小 D.先减小后增大
【答案】 ①. ②. F与F'的大小 ③. D
【解析】
【详解】(1)③[1]根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力为
则绳套1和绳套2的合力
④[2]比较F和在误差允许的范围内相同,即可初步验证力的平行四边形定则;
(2)[3]两个绳套在转动过程中,合力保持不变,根据平行四边形定则画出图像,如图所示:
根据图像可知,绳套1的拉力先减小后增大,绳套2的拉力大小逐渐减小,故D正确,ABC错误。
故选D。
12. 某同学用图甲所示的实验装置探究“质量一定时,加速度与合外力的关系”。跨过处于同一水平面上的两个定滑轮的细绳,两端各挂有一个相同的小桶,在两个小桶内各有6个质量均为m的小钢球,左侧小桶下方有一个电磁铁,初始时电磁铁吸住左侧小桶。水平绳上靠近左侧定滑轮的位置固定有一个宽度为d的遮光条,天花板上靠近右侧定滑轮处固定有光电门,二者之间距离为x。每次实验时,从左侧小桶取出一个小钢球放到右侧小桶中,断开电磁铁电源,让两小桶从静止开始运动,分别记录遮光条通过光电门的时间t和系统受到的合力F。
(1)用螺旋测微器测出遮光条的宽度如图乙所示,其宽度为______mm;
(2)通过实验得出图像如图丙所示,则每个小桶的质量为______(用题干和图丙中的字母表示);
(3)若用该装置探究“力一定时,加速度与质量的关系”,在保证两桶内小钢球数量之______(填“和”或“差”)不变的情况下,在两桶中增减数量______(填“相同”或“不同”)的小钢球即可。
【答案】 ①. 2.090##2.089##2.091 ②. ③. 差 ④. 相同
【解析】
【详解】(1)[1]螺旋测微器读数即遮光条的宽度为
(2)[2]设每个小桶的质量为M,遮光条经过光电门的速度为
根据运动学公式
解得
结合牛顿第二定律可得
可得
则图像的斜率
解得
(3)[3][4]若用该装置探究力一定时加速度与质量的关系,需要保持合外力不变,则保证两桶内小钢球数量差不变的情况下,在两桶中增减相同数量的小钢球即可。
三、计算题(本题共3小题,共计40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13. 日常生活中,我们在门下缝隙处塞紧一个木楔(侧面如图所示),往往就可以把门卡住。已知木楔与地面间的动摩擦因数为μ。最大静摩擦力等于滑动摩擦力。试求把门卡住,(即无论门对木楔上表面的压力有多大,木楔都不会动),木楔顶角θ的正切值的最大值。
【答案】μ=tanθ
【解析】
【详解】对木楔受力分析,受重力、支持力、压力和摩擦力,如图所示
竖直方向
水平方向
最大静摩擦力约等于滑动摩擦力,为
考虑摩擦自锁情况:不管多大的力F均满足
即
由于m很小,故只要即可。
14. 2021年5月15日中国自发研制的火星探测器“天问一号”成功登陆火星。探测器登陆过程主要为以下几个过程:首先探测器与环绕器分离,进入火星大气层,经历“气动减速”,假设当速度v2=500m/s时打开降落伞,进入“伞降减速阶段”,探测器匀减速下落x=7.5km至速度v3;接着降落伞脱落,推力发动机开启,进入“动力减速阶段”,经匀减速下落时间t=100s速度减为0,上述减速过程均可简化为探测器始终在竖直下落在距离火星表面100m时,探测器进入“悬停阶段”,接着探测器可以平移寻找着陆点;找到安全着陆点后在缓冲装置和气囊保护下进行“无动力着陆”。已知天问一号探测器质量为m=5×103kg,降落伞脱离可视为质量不变,火星表面重力加速度g约为4m/s2,“伞降减速阶段”中降落伞对探测器的拉力为重力的5倍。
(1)求“伞降减速阶段”中探测器的加速度大小;
(2)求“动力减速阶段”中推力发动机对探测器作用力;
(3)在“悬停阶段”阶段,为寻找合适的着陆点,探测器先向右做匀加速直线运动,再向右做匀减速直线运动,减速阶段的加速度为加速阶段的2倍,平移总位移为6m,总时间为3s,求减速阶段中发动机对探测器的作用力与重力的比值。
【答案】(1)16m/s2;(2)2.5×104N;(3)
【解析】
【分析】
【详解】(1)“伞降减速阶段”中,由牛顿第二定律得
因此
(2)由匀变速运动位移公式得
解得
因此“动力减速阶段”的加速度
由牛顿第二定律得
得
(3)设加速阶段加速度为a3,减速阶段加速度为a4,且a4=2a3,运动过程中最大速度为vm,由
解得
所以发动机需要提供使其减速的力为
维持悬停的力为
因此发动机对探测器的作用力为
15. 如图所示,甲、乙两滑块的质量分别为、,放在静止的水平传送带上,两者相距,与传送带间的动摩擦因数均为0.2。时,甲、乙分别以的初速度开始向右滑行,时,传送带启动(不计启动时间),立即以的速度向右做匀速直线运动,传送带足够长,重力加速度取。求:
(1)时,两滑块相之间的距离;
(2)内,乙相对传送带的位移;
(3)内,两滑块与传送带间摩擦生热。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)传送带启动前,两物体做匀减速运动,加速度大小相等,则有
根据
可得时,两滑块相距
(2)内,乙相对传送带的位移大小为
内,乙相对传送带的位移大小为
因此内,乙相对传送带的位移大小为
(3)在前,甲均在做匀减速运动,则甲相对传送带的位移为
甲滑块与传送带间摩擦生热为
在乙做减速运动,传送带静止,在内,乙滑块做加速度运动,整个过程中乙滑块与传送带间摩擦生热
因此内,两滑块与传送带间摩擦生热为
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