内容正文:
蒙阴县实验中学高三上学期月考
物理试题
一、单项选择题(本题包括8个小题,每小题4分,共32分。在每个小题给出的四个选项中,只有一项正确。)
1. 有研究发现,轿车的加速度的变化情况将影响乘客的舒适度。若引入一个新的物理量(急动度)来表示加速度变化的快慢,该物理量的单位是( )
A. m/s B. m/s2 C. m/s3 D. m2/s
2. 如图所示,某粮库使用电动传输机向粮垛上输送麻袋包,现将一麻袋包放置在倾斜的传送带上,与传送带一起斜向上匀速运动,其间突遇故障,传送带减速直至停止.若上述匀速和减速过程中,麻袋包与传送带始终保持相对静止,则下列说法正确的是( )
A. 匀速运动时,麻袋包只受重力与支持力作用
B. 匀速运动时,麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上
C. 减速运动时,麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向下
D. 减速运动时,麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上
3. 物体由静止开始做匀加速直线运动,加速8 s后,立即做匀减速直线运动,再经过4 s停下.关于该物体的运动情况,下列说法正确的是( )
A. 加速、减速过程中的加速度大小之比为2∶1
B. 加速、减速过程中的平均速度大小之比为2∶1
C. 加速、减速过程中的位移大小之比为2∶1
D. 加速、减速过程中速度的变化率大小之比为2∶1
4. a、b两物体从同一位置沿同一直线运动,它们的速度图像如图所示,下列说法正确的是( )
A. a、b加速时,物体a的加速度大于物体b的加速度
B. 20s时,a、b两物体相距最远
C. 60s时,物体a在物体b的前方
D. 40s时,a、b两物体速度相等,相距200m
5. 如图所示,光滑斜面被分成四个长度相等的部分AB、BC、CD、DE,一个物体由A点静止释放,下面结论中不正确的是( )
A. 物体到达各点的速度vB:vC:vD:vE=1:::2
B. 物体到达各点所经历时间tB:tC:tD:tE=1:::2
C. 物体从A到E的平均速度v=vB
D. 通过每一部分时,其速度增量均相等
6. 如图所示,放置三个完全相同的圆柱体.每个圆柱体质量为m,截面半径为R,为了防止圆柱体滚动,在圆柱体两侧固定两个木桩.不计一切摩擦,由此可知
A. 木桩对圆柱体作用力为 mg
B. 上面圆柱体对下面一侧圆柱体的作用力为mg
C. 地面对下面其中一个圆柱体的作用力为mg
D. 地面对下面两个圆柱体作用力为2mg
7. 如图所示,在水平天花板的A点处固定一根轻杆a,杆与天花板保持垂直.杆的下端有一个轻滑轮O,另一根细线上端固定在该天花板的B点处,细线跨过滑轮O,下端系一个重为G的物体,BO段细线与天花板的夹角θ=30°,系统保持静止,不计一切摩擦,下列说法中正确的是( )
A. 细线BO对天花板的拉力大小是 B. a杆对滑轮的作用力大小是
C. a杆和细线对滑轮的合力大小是G D. a杆对滑轮的作用力大小是G
8. 如图所示,固定在水平地面上的物体P,左侧是光滑圆弧面,一根轻绳跨过物体P顶点上的小滑轮,一端系有质量为m=3 kg的小球,小球与圆心连线跟水平方向的夹角θ=60°,绳的另一端水平连接物块3,三个物块重均为50 N,作用在物块2的水平力F=10N,整个系统处于平衡状态,g取10 m/s2,则以下说法正确的是 ( )
A. 1和2之间的摩擦力是10 N
B. 2和3之间摩擦力是25 N
C. 3与桌面间的摩擦力为15 N
D. 物块3受6个力作用
二、多项选择题(共4题,每小题4分,共计16分,在每小题给出的四个选项中有多个选项符合题目要求,全部选对的4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。)
9. 关于自由落体运动的加速度g,下列说法正确的是( )
A. 同一地点轻重不同的物体的g值一样大
B. 北京地面的g值比上海地面的g值略大
C. g值在赤道处大于在南北两极处
D. g值在地面任何地方都一样
10. 某同学在学习了动力学知识后,绘出了一个沿直线运动的物体的位移x、速度v、加速度a随时间变化的图象如图所示,若该物体在t=0时刻,初速度均为零,则下列图象中表示该物体在t=6 s内位移一定不为0的是( )
A. B.
C. D.
11. 如图所示,横截面为直角三角形的斜劈A,底面靠在粗糙的竖直墙面上,力F通过球心水平作用在光滑球B上,系统处于静止状态。当力F增大时,系统仍保持静止。则下列说法正确的是( )
A. A受到的摩擦力一定增大 B. 墙对A的弹力一定减小
C. A对B的弹力一定增大 D. B对地的压力一定增大
12. 如图所示,倾角为的斜面体C置于水平面上,B置于斜面C上,通过细绳跨过光滑的定滑轮与A相连,连接B的一段细绳与斜面平行,A、B、C处于静止状态,则( )
A. 水平面对C的支持力小于B、C的总力
B. B一定受到C的摩擦力
C. C受到水平面的摩擦力为零
D. 若将细线剪断,B物体开始沿斜面向下滑动,则水平面对C的摩擦力不为零
三、实验题(本题共2小题,共12分)
13. 在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,用打点计时器打出一条纸带A、B、C、D、E为我们纸带上所选的计数点.相邻计数点间的时间间隔为0.1s,各点间的距离如图所示,则在打D点时,小车的速度为____m/s,小车的加速度大小为___.若当时交流电的实际频率小于50Hz时,仍按50Hz计算,则测量的加速度值比真实的加速度值___(选填“偏大”“偏小”或“不变”).(计算结果保留2位小数)
14. 在“验证力的平行四边形定则”的实验中
(1)采用的科学方法是___________
A.理想实验法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.建立物理模型法
(2)下列是某同学在做该实验的一些看法,其中正确的是___________(填相应的字母)
A.拉橡皮筋的绳线要细长,实验中弹簧秤、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板平面平行
B.拉橡皮筋结点到某一位置O时,拉力要适当大些,读数时视线要正对弹簧秤刻度
C.拉橡皮筋结点到某一位置O时,两个弹簧秤之间夹角应取90°,以便于算出合力大小
D.实验中,橡皮筋应该与两个弹簧秤之间夹角平分线在同一直线上
E.实验中,先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程,然后只需调节另一个弹簧秤拉力的大小和方向,把橡皮筋另一端拉到O点。
(3)实验中的情况如图甲所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,OB和OC为绳线,O为橡皮筋与绳线的结点,图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。图乙中的F与F′ 两力中,方向一定沿AO方向的是___________(选填“F”或“F′ ”)
四、计算题:本题共4小题,共40分,解答时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得分,有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位。
15. 如图所示,用三条完全相同的轻质细绳1、2、3将A、B两个质量均为m的完全相同的小球连接并悬挂,小球处于静止状态,轻绳1与竖直方向的夹角为45°,轻绳3水平,求轻质细绳1、2、3上的拉力分别为多大?
16. 跳伞运动员从350 m的高空离开直升机,自由下落一段距离后才打开降落伞,设开伞后以2 m/s2的加速度匀减速下降,到达地面的速度为4 m/s,求他下落的总时间及自由下落的距离。(g取10 m/s2)
17. 如图所示,放在粗糙的固定斜面上的物块A和悬挂的物体B均处于静止状态。轻绳AO绕过光滑的定滑轮与轻弹簧的右端及轻绳BO的上端连接于O点,轻弹簧中轴线沿水平方向,轻绳的OC段与竖直方向的夹角,斜面倾角,物块A和B的质量分别为,,弹簧的劲度系数,(,,重力加速度),求:
(1)弹簧的伸长量x;
(2)物块A受到摩擦力。
18. 货车A正在该公路上以20m/s的速度匀速行驶,因疲劳驾驶司机注意力不集中,当司机发现正前方有一辆静止的轿车B时,两车距离仅有64m。
(1)若此时B车立即以2m/s2的加速度启动,通过计算判断:如果A车司机没有刹车,是否会撞上B车;若不相撞,求两车相距最近时的距离;若相撞,求出从A车发现B车开始到撞上B车的时间;
(2)若A车司机发现B车,立即刹车(不计反应时间)做匀减速直线运动,加速度大小为2m/s2(两车均视为质点),为避免碰撞,在A车刹车的同时,B车立即做匀加速直线运动(不计反应时间),问:B车加速度a2至少多大才能避免事故。(这段公路很窄,无法靠边让道)
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蒙阴县实验中学高三上学期月考
物理试题
一、单项选择题(本题包括8个小题,每小题4分,共32分。在每个小题给出的四个选项中,只有一项正确。)
1. 有研究发现,轿车的加速度的变化情况将影响乘客的舒适度。若引入一个新的物理量(急动度)来表示加速度变化的快慢,该物理量的单位是( )
A. m/s B. m/s2 C. m/s3 D. m2/s
【答案】C
【解析】
【详解】由急动度表示加速度变化的快慢,即其单位关系为
故选C。
2. 如图所示,某粮库使用电动传输机向粮垛上输送麻袋包,现将一麻袋包放置在倾斜的传送带上,与传送带一起斜向上匀速运动,其间突遇故障,传送带减速直至停止.若上述匀速和减速过程中,麻袋包与传送带始终保持相对静止,则下列说法正确的是( )
A 匀速运动时,麻袋包只受重力与支持力作用
B. 匀速运动时,麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上
C. 减速运动时,麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向下
D. 减速运动时,麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上
【答案】B
【解析】
【详解】AB.传送带匀速运动时,麻袋包受力平衡,麻袋包除受重力、垂直传送带向上的支持力外,还要受沿斜面向上的摩擦力的作用,A错误,B正确;
CD.传送带向上减速运动时,麻袋包的加速度沿斜面向下,设传送带倾角为θ,麻袋包的加速度大小为a,根据牛顿第二定律可知,当时,摩擦力为零,当时,摩擦力沿传送带向下,当时,摩擦力沿传送带向上,故选项CD错误.
3. 物体由静止开始做匀加速直线运动,加速8 s后,立即做匀减速直线运动,再经过4 s停下.关于该物体的运动情况,下列说法正确的是( )
A. 加速、减速过程中的加速度大小之比为2∶1
B. 加速、减速过程中的平均速度大小之比为2∶1
C. 加速、减速过程中的位移大小之比为2∶1
D. 加速、减速过程中速度的变化率大小之比为2∶1
【答案】C
【解析】
【详解】AD.设匀加速直线运动的末速度大小为v,则加速阶段的加速度大小a1=,减速阶段的加速度大小a2=,可知a1∶a2=t2∶t1=1∶2,则速度变化率大小之比为1∶2,故A、D错误;
B.根据匀变速直线运动的平均速度推论知,匀加速和匀减速阶段的平均速度大小均为 ,即平均速度大小之比为1∶1,故B错误;
C.根据x=t得,加速阶段和减速阶段的位移大小之比为2∶1,故C正确.
4. a、b两物体从同一位置沿同一直线运动,它们的速度图像如图所示,下列说法正确的是( )
A. a、b加速时,物体a的加速度大于物体b的加速度
B. 20s时,a、b两物体相距最远
C. 60s时,物体a在物体b的前方
D. 40s时,a、b两物体速度相等,相距200m
【答案】C
【解析】
【详解】A.在v-t图像中斜率代表加速度,由图可知a的斜率较小,因此物体a的加速度小于于物体b的加速度,故A错误;
B.追及相遇问题中,当两者速度相同时相距最远,因此40s时,a、b两物体相距最远,故B错误;
C.在v-t图像中面积代表位移在60s时,a的面积较大,位移较大,因此物体a在物体b的前方,故C正确;
D.40s时,a、b两物体速度相等,相距为两者面积差,即
故D错误。
故选C。
5. 如图所示,光滑斜面被分成四个长度相等的部分AB、BC、CD、DE,一个物体由A点静止释放,下面结论中不正确的是( )
A. 物体到达各点的速度vB:vC:vD:vE=1:::2
B. 物体到达各点所经历的时间tB:tC:tD:tE=1:::2
C. 物体从A到E的平均速度v=vB
D. 通过每一部分时,其速度增量均相等
【答案】D
【解析】
【详解】A.设每一部分的长度为x,根据v2-v02=2ax得
vB2=2ax
vC2=2a·2x
vD2=2a·3x
vE2=2a·4x
所以
vB:vC:vD:vE=1:::2
A正确,不符合题意;
B.根据x=at2得
所以
tB:tC:tD:tE=1:::2
B正确,不符合题意;
C.从A到E的平均速度等于中间时刻的速度,而B是从A到E的中间时刻,所以v=vB,C正确,不符合题意;
D.由vB、vC、vD、vE之比可知每一部分的速度增量不相等,D错误,符合题意。
故选D。
6. 如图所示,放置三个完全相同的圆柱体.每个圆柱体质量为m,截面半径为R,为了防止圆柱体滚动,在圆柱体两侧固定两个木桩.不计一切摩擦,由此可知
A. 木桩对圆柱体作用力为 mg
B. 上面圆柱体对下面一侧圆柱体的作用力为mg
C. 地面对下面其中一个圆柱体的作用力为mg
D. 地面对下面两个圆柱体的作用力为2mg
【答案】A
【解析】
【详解】B、设下面一个圆柱体对上面圆柱体的作用力大小为F,隔离上面的圆柱体,受力分析,由平衡条件可得,解得,故B错误;
A、隔离下面一个圆柱体,分析受力,由平衡条件可得:木桩对圆柱体作用力为,故A正确;
CD、对三个圆柱体整体,由平衡条件可得,地面对下面两个圆柱体的作用力为3mg,根据对称性可知地面对下面其中一个圆柱体的作用力为1.5mg,故CD错误;
故选A.
7. 如图所示,在水平天花板的A点处固定一根轻杆a,杆与天花板保持垂直.杆的下端有一个轻滑轮O,另一根细线上端固定在该天花板的B点处,细线跨过滑轮O,下端系一个重为G的物体,BO段细线与天花板的夹角θ=30°,系统保持静止,不计一切摩擦,下列说法中正确的是( )
A. 细线BO对天花板的拉力大小是 B. a杆对滑轮的作用力大小是
C. a杆和细线对滑轮的合力大小是G D. a杆对滑轮的作用力大小是G
【答案】D
【解析】
【分析】先对重物受力分析,根据平衡条件求得细线的拉力;再对滑轮受力分析,根据力的合成的平行四边形定则求得细线对滑轮的合力,再得到a杆对滑轮的力.
【详解】A.对重物G受力分析,受到重力和拉力T,根据平衡条件,有T=G,同一根绳子拉力处处相等,故绳子对天花板的拉力也等于G,故A错误;
B D.对滑轮受力分析,受到绳子的压力(等于两边绳子拉力的合力),以及杆的弹力(向右上方的支持力),如图;
根据平衡条件,因滑轮两边细绳的拉力夹角为120°,则结合几何关系,有a杆对滑轮的作用力大小 F=T=G,故B错误,D正确;
C.由于滑轮处于平衡状态,故a杆和细线对滑轮的合力大小是零,故C错误;
故选D.
【点睛】本题的关键是先后对重物和滑轮受力分析,然后根据共点力平衡条件列式分析.解答时,要熟练运用几何知识研究.
8. 如图所示,固定在水平地面上的物体P,左侧是光滑圆弧面,一根轻绳跨过物体P顶点上的小滑轮,一端系有质量为m=3 kg的小球,小球与圆心连线跟水平方向的夹角θ=60°,绳的另一端水平连接物块3,三个物块重均为50 N,作用在物块2的水平力F=10N,整个系统处于平衡状态,g取10 m/s2,则以下说法正确的是 ( )
A. 1和2之间的摩擦力是10 N
B. 2和3之间的摩擦力是25 N
C. 3与桌面间的摩擦力为15 N
D. 物块3受6个力作用
【答案】D
【解析】
【详解】A、物体1受重力和支持力而平衡,不受静摩擦力,否则不能平衡,故A错误;
B、对1与2整体分析,受重力、支持力、拉力和静摩擦力,根据平衡条件,3对12整体的静摩擦力向左,与拉力平衡,为10N,故2和3之间的摩擦力是10N,故B错误;
C、对m受力分析,重力,支持力与绳子的拉力,由平衡条件,结合力的平行四边形定则可知,绳子的拉力F=mgsin30°=15N,则3与桌面之间的摩擦力是15-10=5N,即3与桌面间摩擦力为5N,故C错误;
D、对物块3受力分析,重力,支持力,2对3的压力,绳子对3向左的拉力,2对3水平向右静摩擦力,绳子对3向左的拉力,桌面对3静摩擦力,共受到6个力,故D正确;
故选D.
二、多项选择题(共4题,每小题4分,共计16分,在每小题给出的四个选项中有多个选项符合题目要求,全部选对的4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。)
9. 关于自由落体运动的加速度g,下列说法正确的是( )
A. 同一地点轻重不同的物体的g值一样大
B. 北京地面的g值比上海地面的g值略大
C. g值在赤道处大于在南北两极处
D. g值在地面任何地方都一样
【答案】AB
【解析】
【分析】
【详解】A.在同一地点,轻、重物体的重力加速度g相同,故A正确;
BCD.在地球表面,随纬度的升高,重力加速度增大,北京地面的g值比上海地面的g值略大,在赤道处的g值小于在南北两极处的g值,故B正确,CD错误。
故选AB。
10. 某同学在学习了动力学知识后,绘出了一个沿直线运动的物体的位移x、速度v、加速度a随时间变化的图象如图所示,若该物体在t=0时刻,初速度均为零,则下列图象中表示该物体在t=6 s内位移一定不为0的是( )
A. B.
C. D.
【答案】BCD
【解析】
【详解】根据A图象可知,6s时的位移x=0-0=0.故A错误.B图中,速度时间图线与坐标轴围成的面积表示位移,则6s内位移为正.故B正确.C图中,0-1s内加速度不变,做匀加速直线运动,1-2s内加速度方向,大小不变,向正方向做匀减速直线运动,2s末速度为零.在一个周期内速度的方向不变,则6s内位移不为零.故C正确.D图中,在0-1s内,向正方向做匀加速直线运动,1-2s内加速度方向改变,大小不变,向正方向做匀减速直线运动,2s末速度为零,2-3s内向负方向做匀加速直线运动,运动的方向发生变化,4s末位移为零,6s末位移等于2s末位移,不为零.故D正确.
11. 如图所示,横截面为直角三角形的斜劈A,底面靠在粗糙的竖直墙面上,力F通过球心水平作用在光滑球B上,系统处于静止状态。当力F增大时,系统仍保持静止。则下列说法正确的是( )
A. A受到的摩擦力一定增大 B. 墙对A的弹力一定减小
C. A对B的弹力一定增大 D. B对地的压力一定增大
【答案】CD
【解析】
【详解】ACD.设A、B的总质量为M,A的质量为m。对B受力分析,如图所示
根据平衡条件可得
可见F增大,则增大,即A、B之间的弹力增大;竖直方向有
可见增大,则增大,根据牛顿第三定律,则B球对地面的压力增大;以整体为研究对象,竖直方向有
若增大至与Mg相等,则,所以A受到的摩擦力减小,故A错误,CD正确;
B.以整体为研究对象,受力分析,根据平衡条件,水平方向有
F增大,则增大,故B错误。
故选CD。
12. 如图所示,倾角为的斜面体C置于水平面上,B置于斜面C上,通过细绳跨过光滑的定滑轮与A相连,连接B的一段细绳与斜面平行,A、B、C处于静止状态,则( )
A. 水平面对C的支持力小于B、C的总力
B. B一定受到C的摩擦力
C. C受到水平面的摩擦力为零
D. 若将细线剪断,B物体开始沿斜面向下滑动,则水平面对C的摩擦力不为零
【答案】AD
【解析】
【详解】A.把BC看做一个整体,对其受力分析,绳子对B的拉力在竖直方向上有分量,所以水平面对C的支持力比B、C的总重力要小,故A正确;
B.若AB质量存在关系MAg=MBgsinθ时,B在斜面C上无相对运动趋势,所以此时BC之间无摩擦力作用,故B错误;
C.把BC看做一个整体,对其受力分析,不论B、C间摩擦力大小、方向如何,绳子对B的拉力在水平方向上始终有向右的分量,所以整体有向右的运动趋势,所以水平面对C的摩擦力方向一定向左,故C错误;
D.若将细线剪断,B向下滑动时,B对C有向下的滑动摩擦力,则C有向左的运动趋势,因此水平面对C有向右的摩擦力,故D正确。
故选AD。
点睛:解答该题的关键是正确的判断静摩擦力的有无,对于静摩擦力的有无,关键在于正确判断其运动的趋势,解答过程中重用假设法和特殊值法来判断静摩擦力的相关问题.该题还应注意整体法和隔离法的正确应用。
三、实验题(本题共2小题,共12分)
13. 在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,用打点计时器打出一条纸带A、B、C、D、E为我们纸带上所选的计数点.相邻计数点间的时间间隔为0.1s,各点间的距离如图所示,则在打D点时,小车的速度为____m/s,小车的加速度大小为___.若当时交流电的实际频率小于50Hz时,仍按50Hz计算,则测量的加速度值比真实的加速度值___(选填“偏大”“偏小”或“不变”).(计算结果保留2位小数)
【答案】 ①. 0.34 ②. 0.40 ③. 偏大
【解析】
【详解】[1].根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可得:
[2].由题意可知:x1=24.0mm,x2=28.0mm,x3=32.0mm,x4=36.0mm由此可知相邻计数点之间的距离差为:△x=4.0mm,根据匀变速直线运动推论△x=aT2可得:
[3].若交流电频率为50赫兹,则其打点周期为0.02s,当电源频率低于低于50Hz时,实际打点周期将变大,而进行计算时,仍然用0.02s,因此测出的速度数值将比物体的真实数值大.
14. 在“验证力的平行四边形定则”的实验中
(1)采用的科学方法是___________
A.理想实验法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.建立物理模型法
(2)下列是某同学在做该实验的一些看法,其中正确的是___________(填相应的字母)
A.拉橡皮筋的绳线要细长,实验中弹簧秤、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板平面平行
B.拉橡皮筋结点到某一位置O时,拉力要适当大些,读数时视线要正对弹簧秤刻度
C.拉橡皮筋结点到某一位置O时,两个弹簧秤之间夹角应取90°,以便于算出合力大小
D.实验中,橡皮筋应该与两个弹簧秤之间夹角的平分线在同一直线上
E.实验中,先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程,然后只需调节另一个弹簧秤拉力的大小和方向,把橡皮筋另一端拉到O点。
(3)实验中的情况如图甲所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,OB和OC为绳线,O为橡皮筋与绳线的结点,图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。图乙中的F与F′ 两力中,方向一定沿AO方向的是___________(选填“F”或“F′ ”)
【答案】 ①. B ②. AB ③. F′
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1] 该实验中采用的科学方法是等效替代法.故B正确,A、C、D错误.
故选B.
(2)[2] A.拉橡皮筋的绳线要细长,便于确定拉力的方向;要准确地表示出拉力的大小和方向,故实验中弹簧秤、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板平面平行,故A正确;
B.为减小读数的误差,拉橡皮筋结点到某一位置O时,拉力要适当大些;读数时视线要正对弹簧秤刻度,故B正确;
C.平行四边形定则中两个分力的夹角是任意的,故拉橡皮筋结点到某一位置O时,两个弹簧秤之间夹角是任意的,故C错误;
D.实验中,两个分力大小不一定相同,故合力不一定在其角平分线上,故D错误;
E.在实验中,拉力不需太大,也不要太小,不需要先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程,故E错误.
故选:AB.
(3)[3] F1与F2的合力的实际值测量值为一个弹簧拉绳套时的弹簧的弹力大小和方向,而理论值是通过平行四边形定则得到的值.方向一定沿AO方向的是F′.
四、计算题:本题共4小题,共40分,解答时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得分,有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位。
15. 如图所示,用三条完全相同的轻质细绳1、2、3将A、B两个质量均为m的完全相同的小球连接并悬挂,小球处于静止状态,轻绳1与竖直方向的夹角为45°,轻绳3水平,求轻质细绳1、2、3上的拉力分别为多大?
【答案】2mg,mg,2mg
【解析】
【分析】
【详解】对球A和B整体受力分析,受重力和两个拉力,根据平衡条件,有
T1cos45°=T3; T1sin45°=2mg
联立解得
T1=2mg;T3=2mg
再对球B受力分析,受重力和两个细线的拉力,根据平衡条件,有
16. 跳伞运动员从350 m的高空离开直升机,自由下落一段距离后才打开降落伞,设开伞后以2 m/s2的加速度匀减速下降,到达地面的速度为4 m/s,求他下落的总时间及自由下落的距离。(g取10 m/s2)
【答案】18.6s;59m
【解析】
【详解】运动员在下落过程中经历了开伞前的自由落体运动和开伞后的匀减速直线运动两个过程,衔接这两个过程的是运动员开伞瞬间的速度,其位移关系如图所示
设运动员开伞瞬间速度为,则有
、
且
代入数据解得
、
下落的总时间
17. 如图所示,放在粗糙的固定斜面上的物块A和悬挂的物体B均处于静止状态。轻绳AO绕过光滑的定滑轮与轻弹簧的右端及轻绳BO的上端连接于O点,轻弹簧中轴线沿水平方向,轻绳的OC段与竖直方向的夹角,斜面倾角,物块A和B的质量分别为,,弹簧的劲度系数,(,,重力加速度),求:
(1)弹簧的伸长量x;
(2)物块A受到的摩擦力。
【答案】(1);(2),方向沿斜面向上
【解析】
【详解】(1)根据题意,对结点受力分析,设弹簧的弹力为,绳子的拉力为,由平衡条件有
,
代入数据解得
由胡克定律可得,弹簧的伸长量
(2)由于
则物块A有沿斜面向下的运动趋势,受斜面沿斜面向上的静摩擦力,由平衡条件可得,物块A受到的摩擦力大小为
方向沿斜面向上。
18. 货车A正在该公路上以20m/s的速度匀速行驶,因疲劳驾驶司机注意力不集中,当司机发现正前方有一辆静止的轿车B时,两车距离仅有64m。
(1)若此时B车立即以2m/s2的加速度启动,通过计算判断:如果A车司机没有刹车,是否会撞上B车;若不相撞,求两车相距最近时的距离;若相撞,求出从A车发现B车开始到撞上B车的时间;
(2)若A车司机发现B车,立即刹车(不计反应时间)做匀减速直线运动,加速度大小为2m/s2(两车均视为质点),为避免碰撞,在A车刹车的同时,B车立即做匀加速直线运动(不计反应时间),问:B车加速度a2至少多大才能避免事故。(这段公路很窄,无法靠边让道)
【答案】(1)会,4s;(2)1125m/s2
【解析】
【详解】(1)当两车速度相等时,所用时间为
t0==10s
在此10s内A车的位移为
xA=vAt0=20×10m=200m
B车的位移为
xB=at=×2×102m=100m
此时A、B两车间的位移差为
Δx=xA-xB=100m>64m
所以两车必定相撞;设两车相撞的时间为t,则相撞时有
vAt-at2=64m
代入数据解得
t=4s(另一根不合题意舍去)
所以A车撞上B车的时间为4s;
(2)已知A车的加速度aA=-2m/s2,初速度vA=20m/s;设B车的加速度为a2,B车运动经过时间为t′,两车相遇时,则有
vAt′+aAt′2=a2t′2+L
代入数据有
(a2+1)t′2-20t′+64=0
要避免相撞,则上式无实数解,根据数学关系知
a2>1.125m/s2
所以B的加速度的最小值为1.125m/s2。
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