精品解析:吉林省长春市东北师范大学附属中学2024-2025学年高一上学期期中考试物理试题
2024-11-04
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内容正文:
2024-2025学年上学期东北师大附中(物理)科试卷
高一年级期中考试
注意事项:
1.答题前,考生须将自己的处名、班级、考场/座位号填写在答题卡指定位置上,并粘贴条形码。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其它答案标号。
3.回答非选择题时,请使用0.5。毫米黑色字迹签字笔将答案写在答题卡各题目的答题区域内,超出答题区域或在草稿纸、本试题卷上书写的答案无效。
4.保持卡面清洁,不要折叠、不要弄皱、弄破,不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、选择题(本题共13个小题,每个小题4分,共52分,每个小题的四个选项中,1-7题只有一个正确选项,8-13题至少有两个选项是正确的。全部答对的得4分,选对但不全得2分,有错选的不得分)
1. 下列有关力的说法,正确的是( )
A. 物体所受重力的施力物体是地球,方向总是垂直地面向下
B. 杆对物体的弹力一定是沿杆的方向
C. 物体重心的位置与形状有关,形状规则的物体重心一定在几何中心上
D. 箱子对地面的压力是由于箱子发生微小形变而产生的
2. 下列说法正确的是( )
A. 位移是表示物体空间位置变化快慢的物理量
B. 物体速度变化大,加速度一定大
C. 加速度减小,速度可能增大
D. 研究子弹穿过薄木板的时间,可以将子弹看成质点
3. 某同学将一石子竖直向上抛出,经过2s落回抛出点,已知重力加速度g=10m/s2,忽略空气阻力。关于石子在空中的运动,下列说法正确的是( )
A. 上升的时间大于下降的时间
B. 加速度先减小后反向增大
C. 抛出瞬间的速度大小为20m/s
D. 上升的最大高度为5m
4. 两个力F1和F2间的夹角为,两力的合力为F.以下说法正确的是( )
A. 若F1和F2的大小不变,角越小,合力越大
B. 合力F总比分力F1和F2中的任何一个力都大
C. 若夹角不变,F1大小不变,只要F2增大,合力F就增大
D. 若夹角不变,F1和F2同时增大,则合力F一定增大
5. 质点做匀变速直线运动,某过程用时为,已知经过第一个时间内位移为,后时间内位移为,该过程中物体的加速度为( )
A. B. C. D.
6. 如图所示,某创新实验小组制作了一个半径为12cm的圆环,将3个相同的轻弹簧一端等间距地连接在圆环上的A、B、C三点,另外一端连接于同一点,结点恰好在圆心O处。将圆环水平放置,在结点O处悬挂一瓶矿泉水,缓慢释放直至平衡时测得结点下降了5cm。已知轻弹簧的自然长度为9cm,矿泉水的重力为6N,则弹簧的劲度系数为( )
A. B. C. D.
7. 已知越野车和自动驾驶车在同一公路上向东行驶,自动驾驶车由静止开始运动时,越野车刚好以速度v0从旁边加速驶过,如图所示,分别是越野车和自动驾驶车的图线,根据这些信息,可以判断( )
A. 越野车的初速度v0为6m/s
B. 加速阶段自动驾驶车的加速度是越野车的2.5倍
C. 第8s末两车相遇
D. 第25s末两车再次相遇
8. 春节贴“福”字是由来已久的风俗,新春佳节临近,邢同学写“福”字,他在水平桌面上平铺一张红纸,并在红纸桌面左侧靠近边缘处用“镇纸”压住以防止打滑,整个书写过程中红纸始终保持静止,则在书写过程中( )
A. 提笔静止时,手对毛笔的摩擦力大小与握力成正比
B. 向右行笔时,红纸对桌面的静摩擦力方向向右
C. 向右行笔时,镇纸不受静摩擦力作用
D. 向下顿笔时,毛笔对纸的压力大小等于纸对毛笔的支持力大小
9. 关于描述运动的物理量,下列说法正确的是( )
A. 速度为零,加速度可以不为零
B. 物体有加速度,速度就一定增大
C. 平均速度的大小就是平均速率
D. 速度变化量和速度变化率都是矢量
10. 一个挡板固定于光滑水平地面上,截面为四分之一圆的柱状物体甲放在水平面上,半径与甲相等的光滑圆球乙被夹在甲与挡板之间,没有与地面接触而处于静止状态,如图所示。现在对甲施加一个水平向左的力F,使甲沿地面缓慢地移动,直至甲与挡板接触为止。设乙对挡板的压力F1,甲对地面的压力为F2,在此过程中( )
A. F缓慢减小,F1缓慢减小
B. F缓慢增大,F1缓慢增大
C. F1缓慢减小,F2不变
D. F1缓慢减小,F2缓慢增大
11. 木块A、B分别重50N和60N,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25;轻弹簧两端栓接在A、B上,且轻弹簧被拉伸了2cm,弹簧的劲度系数为400N/m。系统置于水平地面上静止不动,现用F=2N的水平拉力作用在木块B上,如图所示,力F作用后( )
A. 木块A所受摩擦力大小是12.5N B. 木块A所受摩擦力大小是8N
C. 木块B所受摩擦力大小是10N D. 木块B所受摩擦力大小是6N
12. 甲、乙两物体同时同向运动,乙在甲前方x0处,甲做初速度为6m/s,加速度为1m/s2的匀加速直线运动,乙做初速度为零,加速度为2m/s2匀加速直线运动,在运动过程中两个物体不会相碰,则( )
A. 若x0=18m,两车相遇1次
B. 若x0=36m,两车相遇1次
C. 若x0<18m,两车相遇2次
D. 若x0=54m,两车相遇1次
13. 如图所示,OA、OB是两根光滑的金属杆,且AO⊥OB,OA与水平方向呈60°角。小球a、b分别套在OA和OB两根杆上,其质量均为m,某位置系统处于平衡状态,弹簧与金属杆OB呈60°角。已知重力加速度为g,弹簧的劲度系数为k。则以下说法中正确的是( )
A. 此时弹簧处于压缩状态,且其压缩量等于
B. 小球a受到OA杆的弹力大小为
C. 小球b受到OB杆的弹力大小为
D. 移动小球b至O点,待再次平衡后,弹簧压缩量变为
二、实验题(共2小题,每空2分,共12分)
14. 一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品,在家中验证力的平行四边形定则。
(1)如图(a),在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶,记下水壶静止时电子秤的示数F;
(2)如图(b),将三根细线L1、L2、L3的一端打结,另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A和水壶杯带上。水平拉开细线L1,在白纸上记下结点O的位置、___________和电子秤的示数F1;
(3)如图(c),将另一颗墙钉B钉在与O同一水平位置上,并将L1拴在其上。手握电子秤沿着(2)中L2的方向拉开细线L2,使___________和三根细线的方向与(2)中重合,记录电子秤的示数F2;
(4)在白纸上按一定标度作出电子秤拉力F、F1、F2的图示,根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F′的图示,若___________,则平行四边形定则得到验证。
15. 某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动,用自制“滴水计时器”计量时间。实验前,将该计时器固定在小车旁,如图(a)所示。实验时,保持桌面水平,用手轻推一下小车。在小车运动过程中,滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴,图(b)记录了桌面上连续的6个水滴的位置。(已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴)
(1)由图(b)可知,小车在桌面上是 运动的;(选填“A”或“B”)
A. 从右向左 B. 从左向右
(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图(b)中A点位置时的速度大小为___________m/s,加速度大小为____________________m/s2(结果均保留2位有效数字)。
三、解答题(共3小题,16题8分、17题12分、18题16分,共36分。要求有必要的步骤和文字说明,如有绘图请用铅笔草稿后务必用黑色中性笔描实。)
16. 如图所示,在水平粗糙横杆上,有一质量为m的小圆环A,用一细线悬吊一个质量为m的球B。现用一水平拉力缓慢地拉起球B,使细线与竖直方向成37°角,此时环A仍保持静止。已知sin37°=0.6,重力加速度为g。求:
(1)横杆对环的支持力;
(2)横杆对环的摩擦力。
17. 如图所示,质量均为m的小滑块A、B用轻绳连接,置于倾角θ=37°的斜面上,在滑块B上施加有水平向右的恒力F,两滑块恰好均未上滑。已知两滑块和斜面间的动摩擦因数均为μ=0.5,滑块和斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,已知sin37°=0.6,重力加速度为g,求:
(1)轻绳对滑块A的拉力大小;
(2)外力F的大小。
18. 如图所示为车辆行驶过程中常见的变道超车情形。图中A车车长 LA=4m,B车车长 LB=6m,两车车头相距L=26m时,B车正以vB=10m/s的速度匀速行驶,A车正以vA=15m/s的速度借道超车,此时A车司机发现前方不远处有一辆汽车C正好迎面驶来,其速度为,C车和B车车头之间相距d=94m,现在A车司机有两个选择,一是放弃超车,驶回与B相同的车道,而后减速行驶;二是加速超车,在B与C相遇之前超过B车,不考虑变道过程的时间和速度的变化。
(1)若A车选择放弃超车,回到B车所在车道,则A车至少应该以多大的加速度匀减速刹车,才能避免与B车相撞;
(2)若A车选择加速超车,求A车能够安全超车的加速度至少多大;
(3)若A车选择超车,但因某种原因并未加速,C车司机在图示位置做出反应(不计反应时间),则C车减速的加速度至少多大才能保证A车安全超车。
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2024-2025学年上学期东北师大附中(物理)科试卷
高一年级期中考试
注意事项:
1.答题前,考生须将自己的处名、班级、考场/座位号填写在答题卡指定位置上,并粘贴条形码。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其它答案标号。
3.回答非选择题时,请使用0.5。毫米黑色字迹签字笔将答案写在答题卡各题目的答题区域内,超出答题区域或在草稿纸、本试题卷上书写的答案无效。
4.保持卡面清洁,不要折叠、不要弄皱、弄破,不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、选择题(本题共13个小题,每个小题4分,共52分,每个小题的四个选项中,1-7题只有一个正确选项,8-13题至少有两个选项是正确的。全部答对的得4分,选对但不全得2分,有错选的不得分)
1. 下列有关力的说法,正确的是( )
A. 物体所受重力的施力物体是地球,方向总是垂直地面向下
B. 杆对物体的弹力一定是沿杆的方向
C. 物体重心的位置与形状有关,形状规则的物体重心一定在几何中心上
D. 箱子对地面的压力是由于箱子发生微小形变而产生的
【答案】D
【解析】
【详解】A.物体所受重力的施力物体是地球,方向总是竖直向下,不一定垂直地面向下,故A错误;
B.杆对物体的弹力可能沿杆的方向,也可能不沿杆的方向,故B错误;
C.物体重心的位置与形状有关,但形状规则的物体重心不一定在几何中心上,故C错误;
D.箱子对地面的压力是由于箱子发生微小形变而产生的,故D正确。
故选 D。
2. 下列说法正确的是( )
A. 位移是表示物体空间位置变化快慢的物理量
B. 物体速度变化大,加速度一定大
C. 加速度减小,速度可能增大
D. 研究子弹穿过薄木板的时间,可以将子弹看成质点
【答案】C
【解析】
【详解】A.位移是表示物体空间位置变化的物理量,速度是表示物体空间位置变化快慢的物理量,故A错误;
B.加速度是描述速度变化快慢的物理量,加速度与速度变化量没有直接关系,所以物体速度变化大,加速度不一定大,故B错误;
C.加速度减小,如果加速度方向与速度方向相同,则速度增大,故C正确;
D.研究子弹穿过薄木板的时间,子弹的形状大小不能忽略不计,不可以将子弹看成质点,故D错误。
故选C。
3. 某同学将一石子竖直向上抛出,经过2s落回抛出点,已知重力加速度g=10m/s2,忽略空气阻力。关于石子在空中的运动,下列说法正确的是( )
A. 上升的时间大于下降的时间
B. 加速度先减小后反向增大
C. 抛出瞬间的速度大小为20m/s
D. 上升的最大高度为5m
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据竖直上抛的对称性,石子上升的时间等于下降的时间。故A错误;
B.石子在空中仅受重力作用,不管是上升还是下降,加速度都为重力加速度,大小和方向都不变。故B错误;
C.上升时间为
石子抛出瞬间速度
故C错误;
D.石子上升的最大高度
故D正确。
故选D。
4. 两个力F1和F2间的夹角为,两力的合力为F.以下说法正确的是( )
A. 若F1和F2的大小不变,角越小,合力越大
B. 合力F总比分力F1和F2中的任何一个力都大
C. 若夹角不变,F1大小不变,只要F2增大,合力F就增大
D. 若夹角不变,F1和F2同时增大,则合力F一定增大
【答案】A
【解析】
【详解】A.由平行四边形定则可知,分力大小一定,夹角越小合力越大,故A正确;
B.合力可能大于、等于或小于任何一个分力,故B错误;
C.当时,大小不变,增大,合力F可能减小,故C错误;
D、当时,和同时增大,则合力F不一定增大,故D错误。
故选A。
5. 质点做匀变速直线运动,某过程用时为,已知经过第一个时间内位移为,后时间内位移为,该过程中物体的加速度为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】在第一个时间内平均速度
在后时间内平均速度
则
故选C。
6. 如图所示,某创新实验小组制作了一个半径为12cm的圆环,将3个相同的轻弹簧一端等间距地连接在圆环上的A、B、C三点,另外一端连接于同一点,结点恰好在圆心O处。将圆环水平放置,在结点O处悬挂一瓶矿泉水,缓慢释放直至平衡时测得结点下降了5cm。已知轻弹簧的自然长度为9cm,矿泉水的重力为6N,则弹簧的劲度系数为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】如图所示
由几何关系可知平衡时每根弹簧的长度均为
cm=13cm
每根弹簧的伸长量均为
cm-9cm=4cm
根据竖直方向受力平衡可得
解得劲度系数为
N/m=130 N/m
故选B。
7. 已知越野车和自动驾驶车在同一公路上向东行驶,自动驾驶车由静止开始运动时,越野车刚好以速度v0从旁边加速驶过,如图所示,分别是越野车和自动驾驶车的图线,根据这些信息,可以判断( )
A. 越野车的初速度v0为6m/s
B. 加速阶段自动驾驶车的加速度是越野车的2.5倍
C. 第8s末两车相遇
D. 第25s末两车再次相遇
【答案】A
【解析】
【详解】AB.根据图像比例可知,时,两车的速度均为;根据图像的斜率表示加速度,可知加速阶段自动驾驶车的加速度为
加速阶段越野车的加速度为
可知加速阶段自动驾驶车的加速度是越野车的3倍;越野车的初速度为
故A正确,B错误;
CD.根据图像与横轴围成的面积表示位移,内自动驾驶车的位移为
根据图中比例可知时,越野车的速度为,则内越野车的位移为
可知时,两车相遇;根据图像与横轴围成的面积表示位移,可知内自动驾驶车的位移大于越野车的位移,则时自动驾驶车在越野车的前面,所以两车再次相遇在后,故CD错误。
故选A。
8. 春节贴“福”字是由来已久的风俗,新春佳节临近,邢同学写“福”字,他在水平桌面上平铺一张红纸,并在红纸桌面左侧靠近边缘处用“镇纸”压住以防止打滑,整个书写过程中红纸始终保持静止,则在书写过程中( )
A. 提笔静止时,手对毛笔的摩擦力大小与握力成正比
B. 向右行笔时,红纸对桌面的静摩擦力方向向右
C. 向右行笔时,镇纸不受静摩擦力作用
D. 向下顿笔时,毛笔对纸的压力大小等于纸对毛笔的支持力大小
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.提笔静止时,手对毛笔的摩擦力为静摩擦力,大小等于重力,与握力不是成正比关系,故A错误;
B.向右行笔时,笔受到红纸的摩擦力向左,则笔对红纸的摩擦力向右,以红纸和镇纸为整体,根据受力平衡可知,桌面对红纸的静摩擦力方向向左,则红纸对桌面的静摩擦力方向向右,故B正确;
C.向右行笔时,镇纸处于静止状态,根据受力平衡可知,镇纸不受静摩擦力作用,故C正确;
D.向下顿笔时,毛笔对纸的压力与纸对毛笔的支持力是一对相互作用力,大小总是相等,故D正确。
故选BCD。
9. 关于描述运动的物理量,下列说法正确的是( )
A. 速度为零,加速度可以不为零
B. 物体有加速度,速度就一定增大
C. 平均速度的大小就是平均速率
D. 速度变化量和速度变化率都是矢量
【答案】AD
【解析】
【详解】A.速度为零,加速度可以不为零,比如自由落体运动初始时刻,故A正确;
B.物体有加速度,如果加速度方向与速度方向相反,则速度减小,故B错误;
C.平均速度等于位移除以时间,平均速率等于路程除以时间,平均速度的大小不一定等于平均速率,故C错误;
D.速度是矢量,所以速度变化量是矢量,速度变化率为加速度,矢量,故D正确。
故选AD。
10. 一个挡板固定于光滑水平地面上,截面为四分之一圆的柱状物体甲放在水平面上,半径与甲相等的光滑圆球乙被夹在甲与挡板之间,没有与地面接触而处于静止状态,如图所示。现在对甲施加一个水平向左的力F,使甲沿地面缓慢地移动,直至甲与挡板接触为止。设乙对挡板的压力F1,甲对地面的压力为F2,在此过程中( )
A. F缓慢减小,F1缓慢减小
B. F缓慢增大,F1缓慢增大
C. F1缓慢减小,F2不变
D. F1缓慢减小,F2缓慢增大
【答案】AC
【解析】
【详解】以球乙为研究对象,受力如图所示
当甲向左移动时,N2与竖直方向的夹角减小,由图可知,甲物体对球乙的弹力N2与挡板对球乙的弹力N1均减小;根据牛顿第三定律可知,球对挡板的弹力F1减小;
以甲、乙为整体,受力如图所示
根据受力平衡可得
,
可知推力F缓慢减小;地面对整体的支持力保持不变,则甲对地面的压力F2不变。
故选AC。
11. 木块A、B分别重50N和60N,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25;轻弹簧两端栓接在A、B上,且轻弹簧被拉伸了2cm,弹簧的劲度系数为400N/m。系统置于水平地面上静止不动,现用F=2N的水平拉力作用在木块B上,如图所示,力F作用后( )
A. 木块A所受摩擦力大小是12.5N B. 木块A所受摩擦力大小是8N
C. 木块B所受摩擦力大小是10N D. 木块B所受摩擦力大小是6N
【答案】BD
【解析】
【详解】由题意,可知两木块与地面间的最大静摩擦力为
此时弹簧弹力为
现用的水平拉力作用在木块B上,木块B受到弹簧向左的弹力为8N,拉力为2N,二力合力为6N,方向水平向左,小于最大静摩擦力15N,根据平衡条件可知B受到静摩擦力作用,大小为6N,方向水平向右;此时木块A受到向右的弹力为8N,小于最大静摩擦力12.5N,故A将保持静止不动,受到静摩擦力作用,大小为8N,方向水平向左。
故选BD。
12. 甲、乙两物体同时同向运动,乙在甲前方x0处,甲做初速度为6m/s,加速度为1m/s2的匀加速直线运动,乙做初速度为零,加速度为2m/s2匀加速直线运动,在运动过程中两个物体不会相碰,则( )
A. 若x0=18m,两车相遇1次
B. 若x0=36m,两车相遇1次
C. 若x0<18m,两车相遇2次
D. 若x0=54m,两车相遇1次
【答案】AC
【解析】
【详解】已知,,,设时刻两物体速度大小相等,则
代入数据得
此时两物体的位移分别为
两物体位移差
若,两物体在速度相等时刻甲物体追上乙,此后乙的速度大于甲的速度。即相遇一次。
若,两物体在速度相等时刻甲物体没有追上乙,此后乙的速度大于甲的速度。即两物体不会相遇。
若,两物体在速度相等时刻甲物体追上并超过乙,由于此后乙的速度大于甲的速度,所以乙还会追上甲。即相遇两次。
故选AC
13. 如图所示,OA、OB是两根光滑的金属杆,且AO⊥OB,OA与水平方向呈60°角。小球a、b分别套在OA和OB两根杆上,其质量均为m,某位置系统处于平衡状态,弹簧与金属杆OB呈60°角。已知重力加速度为g,弹簧的劲度系数为k。则以下说法中正确的是( )
A. 此时弹簧处于压缩状态,且其压缩量等于
B. 小球a受到OA杆的弹力大小为
C. 小球b受到OB杆的弹力大小为
D. 移动小球b至O点,待再次平衡后,弹簧压缩量变为
【答案】AC
【解析】
【详解】对两小球受力分析
A.对小球
解得弹簧弹力
由分析可知弹簧处于压缩状态,压缩量
故A正确;
B.对小球受力分析可得,小球a受到OA杆的弹力大小
故B错误;
C.对小球受力分析可得,小球b受到OB杆的弹力大小
故C正确;
D.移动小球b至O点时,对于小球有弹簧弹力
弹簧压缩量
故D错误。
故选AC。
二、实验题(共2小题,每空2分,共12分)
14. 一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品,在家中验证力的平行四边形定则。
(1)如图(a),在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶,记下水壶静止时电子秤的示数F;
(2)如图(b),将三根细线L1、L2、L3的一端打结,另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A和水壶杯带上。水平拉开细线L1,在白纸上记下结点O的位置、___________和电子秤的示数F1;
(3)如图(c),将另一颗墙钉B钉在与O同一水平位置上,并将L1拴在其上。手握电子秤沿着(2)中L2的方向拉开细线L2,使___________和三根细线的方向与(2)中重合,记录电子秤的示数F2;
(4)在白纸上按一定标度作出电子秤拉力F、F1、F2的图示,根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F′的图示,若___________,则平行四边形定则得到验证。
【答案】 ①. 三根细线的方向; ②. 结点O的位置; ③. F和F′在误差允许的范围内重合
【解析】
【详解】(2)[1]要画出平行四边形,则需要记录分力的大小和方向,所以在白纸上记下结点O的位置的同时,也要记录三根细线的方向以及电子称的示数F1;
(3)[2]已经记录了一个分力的大小,还要记录另一个分力的大小,则结点O的位置不能变化,力的方向也不能变化,所以应使结点O的位置和三根细线的方向与(2)中重合,记录电子称的示数F2;
(4)[3]根据平行四边形定则作出电子秤拉力F、F1、F2的图示,若F和F′在误差允许的范围内重合,则平行四边形定则得到验证。
15. 某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动,用自制“滴水计时器”计量时间。实验前,将该计时器固定在小车旁,如图(a)所示。实验时,保持桌面水平,用手轻推一下小车。在小车运动过程中,滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴,图(b)记录了桌面上连续的6个水滴的位置。(已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴)
(1)由图(b)可知,小车在桌面上是 运动的;(选填“A”或“B”)
A. 从右向左 B. 从左向右
(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图(b)中A点位置时的速度大小为___________m/s,加速度大小为____________________m/s2(结果均保留2位有效数字)。
【答案】(1)A (2) ①. 0.21 ②. 0.038
【解析】
【小问1详解】
小车运动过程中减速,相同时间内位移逐渐减小,由图判断小车从右向左运动,故选A。
【小问2详解】
[1]滴水计时器每30s滴落46个小水滴,则两水滴之间的时间间隔为
由中间时刻的瞬时速度等于平均速度,可解得A点的瞬时速度大小为
[2]设,,,
根据逐差公式可得,
解得加速度为
解得
可知加速度大小为
三、解答题(共3小题,16题8分、17题12分、18题16分,共36分。要求有必要的步骤和文字说明,如有绘图请用铅笔草稿后务必用黑色中性笔描实。)
16. 如图所示,在水平粗糙横杆上,有一质量为m的小圆环A,用一细线悬吊一个质量为m的球B。现用一水平拉力缓慢地拉起球B,使细线与竖直方向成37°角,此时环A仍保持静止。已知sin37°=0.6,重力加速度为g。求:
(1)横杆对环的支持力;
(2)横杆对环的摩擦力。
【答案】(1),方向竖直向上
(2),方向水平向左
【解析】
【小问1详解】
以A、B为整体,竖直方向根据受力平衡可得
可知横杆对环的支持力大小为,方向竖直向上。
【小问2详解】
以球B为对象,竖直方向根据受力平衡可得
以A为对象,水平方向根据受力平衡可得
联立可得
可知横杆对环的摩擦力大小为,方向水平向左。
17. 如图所示,质量均为m的小滑块A、B用轻绳连接,置于倾角θ=37°的斜面上,在滑块B上施加有水平向右的恒力F,两滑块恰好均未上滑。已知两滑块和斜面间的动摩擦因数均为μ=0.5,滑块和斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,已知sin37°=0.6,重力加速度为g,求:
(1)轻绳对滑块A的拉力大小;
(2)外力F的大小。
【答案】(1);(2)
【解析】
【分析】
【详解】(1)分析A的受力,如图所示。
解得
(2)分析B的受力,如图所示
解得
18. 如图所示为车辆行驶过程中常见的变道超车情形。图中A车车长 LA=4m,B车车长 LB=6m,两车车头相距L=26m时,B车正以vB=10m/s的速度匀速行驶,A车正以vA=15m/s的速度借道超车,此时A车司机发现前方不远处有一辆汽车C正好迎面驶来,其速度为,C车和B车车头之间相距d=94m,现在A车司机有两个选择,一是放弃超车,驶回与B相同的车道,而后减速行驶;二是加速超车,在B与C相遇之前超过B车,不考虑变道过程的时间和速度的变化。
(1)若A车选择放弃超车,回到B车所在车道,则A车至少应该以多大的加速度匀减速刹车,才能避免与B车相撞;
(2)若A车选择加速超车,求A车能够安全超车的加速度至少多大;
(3)若A车选择超车,但因某种原因并未加速,C车司机在图示位置做出反应(不计反应时间),则C车减速的加速度至少多大才能保证A车安全超车。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)若A车选择放弃超车, 回到B车所在车道,根据运动学公式有
解得A车的最小加速度为
(2)A车加速超车最长时间为
A车安全超车,根据运动学公式有
解得A车能够安全超车的加速度至少为
(3)C车做减速运动最长时间为
A车安全超车,根据运动学公式有
解得C车减速的最小加速度为
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