内容正文:
高一上学期期末考试模拟测试02(原卷版)
(考试时间:75分钟 试卷满分:100分)
注意事项:
1.测试范围:人教版(2019): 必修第一册第1~4章、必修第二册第5章。
第Ⅰ卷 选择题
一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~8题只有一项符合题目要求,第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
1.足球是青少年喜爱的一项体育运动。如图所示是一次精彩的传球、头球攻门、进球的过程(虚线代表足球的飞行路径),下列说法正确的是( )
A.静止在场地上的足球受到的弹力就是它的重力
B.运动员用力蹬地,身体却向上跃起,说明力的作用是相互的
C.传球过程中,足球受到平衡力的作用
D.运动员用头顶球时,力只改变了球的运动状态
2.如图为江南水乡“蚕花水会”的一项表演活动,船上固定一根竹竿,表演者在竹竿顶端,下列说法正确的是( )
A.船静止时,竹竿对人的作用力垂直于杆向上
B.船匀速运动时,竹竿对人的作用力竖直向上
C.船加速运动时,竹竿对人的作用力竖直向上
D.无论船怎样运动,竹竿对人的作用力始终竖直向上
3.如图所示,质量的物体静止在地面上,用轻绳通过光滑、轻质定滑轮与质量的小球Q连接在一起,初始时刻滑轮与P间的轻绳与竖直方向的夹角为37°,小球Q刚好位于竖直方向,现在用一水平向左的力缓慢拉动小球Q,直到物块P刚要在地面上滑动。已知P与地面的动摩擦因数,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度,。下列说法中正确的是( )
A.此过程中Q受到的力最大值为
B.即将滑动时,P受到的摩擦力大小为
C.小球Q与滑轮间的轻绳与竖直方向的夹角最大为53°
D.即将滑动时,轴对滑轮的作用力大小为
4.某校高一物理兴趣小组进行了如图甲所示的无人机飞行表演活动。图乙为该无人机某次表演过程中在竖直方向运动的v-t图像。以竖直向上为正方向,关于无人机在竖直方向的运动情况,下列说法中正确的是( )
A.无人机在第3s末时的加速度为零
B.无人机在第1s末和第5s末的加速度相同
C.无人机在第2s末与第4s末时所处的高度不同
D.无人机在内的平均速度与内的平均速度相同
5.下列说法正确的是( )
A.图中“45min”指的是时刻
B.上午8时上课,“8时”指的是时间间隔
C.上午8时45分下课,“8时45分”指的是时间间隔
D.在表示时间的数轴上,时刻用点表示,时间间隔用线段表示
6.如图,某同学从A点水平抛出一弹性小球(可视为质点),小球在B点与竖直墙面发生碰撞后反弹,碰撞时间忽略不计,若弹性小球和墙面碰撞后,水平方向速度大小减小为原来的一半,竖直方向速度保持不变,经过一段时间,小球落在水平地面上。已知A点离地高为H、与墙距离为s,B点离地高为,不计空气阻力,则小球落地时距墙面的距离为( )
A. B.s C. D.2s
7.如图甲所示,质量均为m的A、B两个物体叠放在水平面上,A物体通过水平绳与力传感器连接。时刻,用一水平向右的力(k为常数)作用在B的物体上,力传感器的示数随时间变化的图线如图乙所示,已知k、、,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。以下说法正确的是( )
A.时间内B相对于A有向右运动的趋势
B.水平面与B之间的滑动摩擦力为
C.A、B之间的动摩擦因数
D.B与水平面间的动摩擦因数
8.曲柄连杆机构是发动机的主要运动机构,其功能是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动,从而驱动汽车车轮转动,其结构示意图如图所示。曲轴可绕固定的O点自由转动,连杆两端分别连接曲轴上的A点和活塞上的B点,若曲轴绕O点做匀速圆周运动,转速,下列说法正确的是( )
A.活塞在水平方向上做匀速直线运动
B.当OA竖直时,活塞的速度为
C.当OA与AB共线时,活塞的速度为
D.当OA与AB垂直时,活塞的速度为
9.(多选)随着强降雨季节的临近,各地开展“防溺水、强救援”应急演练活动。如图所示,在某段平直河流的中心有遇险人员A(随水流向下游漂移)等待救援,救援人员在岸边驾驶冲锋舟以最短时间救上遇险人员A后,冲锋舟实时调整航向以最短距离回到岸边。已知冲锋舟在静水中的速度,河中某处水流速度大小与到岸边距离d成正比,水流方向与河岸平行,已知河中央水流速度为3m/s,A到岸边的距离为200m。下列说法正确的是( )
A.前往河中央的过程中,冲锋舟的运动轨迹为直线
B.从岸边到达救援地点最少需要50s
C.从救援地点返回的过程中,冲锋舟行驶的路程为200m
D.返回岸边时,冲锋舟的速度大小为5m/s
10.(多选)下列对情景的分析和判断正确的是( )
A.刚启动的汽车速度为零,加速度一定为零
B.高铁运行时的速度很大,加速度不一定大
C.汽车紧急刹车时速度变化越快,加速度越大
D.轿车在十字路口转弯,仪表盘上的示数不变,说明轿车转弯时速度也不变
11.(多选)第24届北京冬季奥林匹克运动会中,高山滑雪是重要的比赛项目之一,图甲是一名滑雪运动员在比赛过程中的示意图,运动员自身和所有装备的总质量为m,在倾角的斜坡向下滑动过程中,受滑动摩擦力和空气阻力作用,假设空气阻力与速度成正比,即,其中比例系数(P是k的单位)。运动员在比赛中的某段过程v—t图像如图乙中实线AD所示,AB是曲线最左端A点的切线,B点的坐标为,CD是曲线AD的渐近线,已知重力加速度为,,下列说法中正确的是( )
A.题干中“”中的Р为N·s/m
B.当时,运动员的加速度为
C.雪橇与斜坡间的动摩擦因数是0.25
D.运动员自身和所有装备的总质量
12.(多选)如图所示为三种形式的吊车工作示意图,OA为固定杆,绳、杆和固定面间的夹角,绳和滑轮的质量忽略不计,AB缆绳通过滑轮吊着相同重物,均处于静止状态。甲图中。则定滑轮受到缆绳的作用力F甲、F乙、和F丙的大小关系是( )
A.、均沿杆
B.沿杆,均与杆夹角为30°
C.
D.
第Ⅱ卷 非选择题
二、实验题(共2小题,共20分)
13.某实验小组做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。
(1)按照正常实验操作,图乙中的F与两力中,方向一定沿AO方向的是 。
(2)某同学认为在此过程中必须注意以下几项,其中正确的是_____(填入相应的字母)
A.两根细绳必须等长
B.橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上
C.在用两个弹簧秤同时拉细绳时要注意使两个弹簧秤的读数相等
D.在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行
E.在用两个弹簧秤同时拉细绳时必须将橡皮条的另一端拉到用一个弹簧秤拉时记下的位置
(3)本实验采用的科学方法是 。
14.某同学设计了如图所示的装置,利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来测定滑块和轨道间的动摩擦因数。滑块和托盘上分别放有若干砝码,滑块质量为M,滑块上砝码总质量为m′,托盘和盘中砝码的总质量为m,实验中,滑块在水平轨道上从A到B做初速度为零的匀加速直线运动,重力加速度g取10m/s2。
(1)为测量滑块的加速度a,须测出它在A、B间运动的 与 ,计算a的运动学公式是 ;
(2)根据牛顿运动定律得到a与m的关系为 ;他想通过多次改变m,测出相应的a值,并利用上式来计算μ.若要求a是m的一次函数,必须使上式中的 保持不变,实验中应将从托盘中取出的砝码置于 ;
(3)实验得到a与m的关系如图所示,由此可知= (取两位有效数字)。
三、计算题(本题共3小题,共32分)
15.如图所示,一个质量为M、倾角为θ的斜面体置于水平面上,一个质量为m的滑块通过一根跨过轻质定滑轮A、B的轻绳与一个质量为m0的物块相连,两滑轮间的轻绳水平,现将滑块置于斜面上,斜面体、滑块和物块三者保持静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,当地重力加速度为g,两滑轮的摩擦可忽略不计。求:
(1)当斜面光滑时,m与m0的比值及杆对定滑轮B的弹力大小;
(2)地面对斜面体的支持力和摩擦力大小;
(3)当斜面体固定且斜面动摩擦因数为时,能使系统静止的m0的取值范围。
16.如图所示,质量分别为、的物体A、B通过劲度系数的轻弹簧连接,在施加于B的恒定拉力的作用下一起水平向右做匀速直线运动(A在水平地面上,B在空中),该拉力的大小,方向与水平方向的夹角。取重力加速度大小,,。求:
(1)A对地面的压力N;
(2)A与地面间的动摩擦因数;
(3)弹簧的伸长量x。
17.如图所示,一小球自平台上水平抛出,恰好落在邻近平台的一倾角为θ=53°的光滑斜面顶端,并刚好沿光滑斜面下滑,已知斜面顶端与平台的高度差h=0.8m,重力加速度g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6,求:
(1)小球达到斜面顶端速度大小是多少?
(2)若斜面顶端高H=7.2m,则小球离开平台后经多长时间t到达斜面底端?
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高一上学期期末考试模拟测试02(解析版)
(考试时间:75分钟 试卷满分:100分)
注意事项:
1.测试范围:人教版(2019): 必修第一册第1~4章、必修第二册第5章。
第Ⅰ卷 选择题
一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~8题只有一项符合题目要求,第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
1.足球是青少年喜爱的一项体育运动。如图所示是一次精彩的传球、头球攻门、进球的过程(虚线代表足球的飞行路径),下列说法正确的是( )
A.静止在场地上的足球受到的弹力就是它的重力
B.运动员用力蹬地,身体却向上跃起,说明力的作用是相互的
C.传球过程中,足球受到平衡力的作用
D.运动员用头顶球时,力只改变了球的运动状态
【答案】B
【详解】A.静止在场地上的足球受力平衡,此时重力大小等于足球受到的弹力大小,但是不能说足球受到的弹力就是它的重力,故A错误;
B.运动员用力蹬地,身体却向上跃起,说明力的作用是相互的,故B正确;
C.传球过程中,足球的运动状态改变,足球不是受到平衡力的作用,故C错误;
D.运动员用头顶球时,力即改变了足球的运动状态,也改让足球发生了形变,故D错误。
故选B。
2.如图为江南水乡“蚕花水会”的一项表演活动,船上固定一根竹竿,表演者在竹竿顶端,下列说法正确的是( )
A.船静止时,竹竿对人的作用力垂直于杆向上
B.船匀速运动时,竹竿对人的作用力竖直向上
C.船加速运动时,竹竿对人的作用力竖直向上
D.无论船怎样运动,竹竿对人的作用力始终竖直向上
【答案】B
【详解】A.船静止时,人处于平衡状态,由平衡条件知竹竿对人的作用力与人的重力等大反向,竖直向上,故A错误;
B.船匀速运动时,人处于平衡状态,由平衡条件知竹竿对人的作用力与人的重力等大反向,竖直向上,故B正确;
C.船加速运动时,人所受合外力不为零,竹竿对人的作用力与人的重力不等大反向,不是竖直向上,故C错误;
D.由C选项解析可知,竹竿对人的作用力不是始终竖直向上,故D错误。
故选B。
3.如图所示,质量的物体静止在地面上,用轻绳通过光滑、轻质定滑轮与质量的小球Q连接在一起,初始时刻滑轮与P间的轻绳与竖直方向的夹角为37°,小球Q刚好位于竖直方向,现在用一水平向左的力缓慢拉动小球Q,直到物块P刚要在地面上滑动。已知P与地面的动摩擦因数,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度,。下列说法中正确的是( )
A.此过程中Q受到的力最大值为
B.即将滑动时,P受到的摩擦力大小为
C.小球Q与滑轮间的轻绳与竖直方向的夹角最大为53°
D.即将滑动时,轴对滑轮的作用力大小为
【答案】A
【详解】ABC.滑动时轻绳拉力为,即将滑动时对物体P受力分析有
解得
摩擦力
对小球Q受力分析有
解得细绳与竖直方向夹角为
,
则
在小球Q缓慢移动的过程中逐渐增大,逐渐增大,所以逐渐增大,当小球Q与滑轮间的轻绳与竖直方向的夹角最大时最大,为,最大夹角为37°。A正确,BC错误。
D.轴对滑轮的作用力大小
D错误。
故选A。
4.某校高一物理兴趣小组进行了如图甲所示的无人机飞行表演活动。图乙为该无人机某次表演过程中在竖直方向运动的v-t图像。以竖直向上为正方向,关于无人机在竖直方向的运动情况,下列说法中正确的是( )
A.无人机在第3s末时的加速度为零
B.无人机在第1s末和第5s末的加速度相同
C.无人机在第2s末与第4s末时所处的高度不同
D.无人机在内的平均速度与内的平均速度相同
【答案】B
【详解】AB.根据图像的斜率表示加速度,可知无人机在第末时的加速度不为零;无人机在第末和第末的加速度大小相等,方向相同,故A错误,B正确;
CD.根据图像与横轴围成的面积表示位移,可知内和内无人机的位移相同,则无人机在第与第末时所处的高度相同,由于所用时间不相等,所以无人机在内的平均速度与内的平均速度不相等,故CD错误。
故选B。
5.下列说法正确的是( )
A.图中“45min”指的是时刻
B.上午8时上课,“8时”指的是时间间隔
C.上午8时45分下课,“8时45分”指的是时间间隔
D.在表示时间的数轴上,时刻用点表示,时间间隔用线段表示
【答案】D
【详解】A.图中“45min”指的是时间间隔,故A错误;
B.上午8时上课,“8时”指的是时刻,故B错误;
C.上午8时45分下课,“8时45分”指的是时刻,故B错误;
D.在表示时间的数轴上,时刻用点表示,时间间隔用线段表示,故D正确。
故选D。
6.如图,某同学从A点水平抛出一弹性小球(可视为质点),小球在B点与竖直墙面发生碰撞后反弹,碰撞时间忽略不计,若弹性小球和墙面碰撞后,水平方向速度大小减小为原来的一半,竖直方向速度保持不变,经过一段时间,小球落在水平地面上。已知A点离地高为H、与墙距离为s,B点离地高为,不计空气阻力,则小球落地时距墙面的距离为( )
A. B.s C. D.2s
【答案】A
【详解】设小球从抛出到碰墙的时间为,从碰墙到落地时间为,根据运动的独立性,小球竖直方向上有
,
解得
水平方向上,碰墙前有
碰墙后有
故选A。
7.如图甲所示,质量均为m的A、B两个物体叠放在水平面上,A物体通过水平绳与力传感器连接。时刻,用一水平向右的力(k为常数)作用在B的物体上,力传感器的示数随时间变化的图线如图乙所示,已知k、、,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。以下说法正确的是( )
A.时间内B相对于A有向右运动的趋势
B.水平面与B之间的滑动摩擦力为
C.A、B之间的动摩擦因数
D.B与水平面间的动摩擦因数
【答案】D
【详解】A.由图可知在时刻传感器刚开始有示数,则时间内A不受摩擦力,B相对于A没有运动趋势,故A错误;
BD.由图可知在时刻传感器刚开始有示数,此时水平面与B之间的摩擦力达到最大值,即滑动摩擦为
B与水平面间的动摩擦因数为
故B错误,D正确;
C.当在t2时刻后传感器示数开始保持不变,故说明t2时刻后A、B发生相对滑动,设A、B之间的最大静摩擦力为,则在t2时刻对B有
则有
故可得
故C错误;
故选D。
8.曲柄连杆机构是发动机的主要运动机构,其功能是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动,从而驱动汽车车轮转动,其结构示意图如图所示。曲轴可绕固定的O点自由转动,连杆两端分别连接曲轴上的A点和活塞上的B点,若曲轴绕O点做匀速圆周运动,转速,下列说法正确的是( )
A.活塞在水平方向上做匀速直线运动
B.当OA竖直时,活塞的速度为
C.当OA与AB共线时,活塞的速度为
D.当OA与AB垂直时,活塞的速度为
【答案】D
【详解】A.根据题意,活塞可沿水平方向往复运动,故A错误;
B.由公式
可得,A点线速度为
将A点和活塞的速度沿杆和垂直杆分解,如图所示,
由几何关系可得
故B错误;
C.同理可知,当OA与AB共线时,A点在沿杆方向的分速度是0,所以活塞的速度为0,故C错误;
D.同理可知,当OA与AB垂直时,A点的速度沿杆方向,则
由几何关系
联立,解得
故D正确。
故选D。
9.(多选)随着强降雨季节的临近,各地开展“防溺水、强救援”应急演练活动。如图所示,在某段平直河流的中心有遇险人员A(随水流向下游漂移)等待救援,救援人员在岸边驾驶冲锋舟以最短时间救上遇险人员A后,冲锋舟实时调整航向以最短距离回到岸边。已知冲锋舟在静水中的速度,河中某处水流速度大小与到岸边距离d成正比,水流方向与河岸平行,已知河中央水流速度为3m/s,A到岸边的距离为200m。下列说法正确的是( )
A.前往河中央的过程中,冲锋舟的运动轨迹为直线
B.从岸边到达救援地点最少需要50s
C.从救援地点返回的过程中,冲锋舟行驶的路程为200m
D.返回岸边时,冲锋舟的速度大小为5m/s
【答案】BC
【详解】A.冲锋舟前往救援过程中,要求时间最短,需要船头垂直河岸,冲锋舟在水中参与了一个匀速直线运动,一个匀变速直线运动,故合运动轨迹为曲线,A错误;
B.到达救援地点需要的最短时间
B正确;
C.从救援地点返回过程中,要求位移最短,由于冲锋舟在静水中速度大于水流速度,故实际运动轨迹为直线,最短位移200m,C正确;
D.冲锋舟回到岸边时,水流速度为零,冲锋舟速度为静水中速度4m/s,D错误。
故选BC。
10.(多选)下列对情景的分析和判断正确的是( )
A.刚启动的汽车速度为零,加速度一定为零
B.高铁运行时的速度很大,加速度不一定大
C.汽车紧急刹车时速度变化越快,加速度越大
D.轿车在十字路口转弯,仪表盘上的示数不变,说明轿车转弯时速度也不变
【答案】BC
【详解】A.解析刚启动的汽车速度为零,但加速度不为零,故A错误;
BC.加速度描述的是速度变化的快慢,速度很大时加速度不一定大,但速度变化越快,加速度越大,故BC正确;
D.轿车在十字路口转弯,仪表盘上的示数不变,说明轿车转弯时速度大小不变,但方向改变,故D错误。
故选BC
11.(多选)第24届北京冬季奥林匹克运动会中,高山滑雪是重要的比赛项目之一,图甲是一名滑雪运动员在比赛过程中的示意图,运动员自身和所有装备的总质量为m,在倾角的斜坡向下滑动过程中,受滑动摩擦力和空气阻力作用,假设空气阻力与速度成正比,即,其中比例系数(P是k的单位)。运动员在比赛中的某段过程v—t图像如图乙中实线AD所示,AB是曲线最左端A点的切线,B点的坐标为,CD是曲线AD的渐近线,已知重力加速度为,,下列说法中正确的是( )
A.题干中“”中的Р为N·s/m
B.当时,运动员的加速度为
C.雪橇与斜坡间的动摩擦因数是0.25
D.运动员自身和所有装备的总质量
【答案】ACD
【详解】A.结合题意有
根据单位运算可知,Р为N·s/m,故A正确;
B.图像的斜率表示加速度,当时,根据图像可知
故B错误;
CD.当时,根据牛顿第二定律有
当时,运动员做匀速运动,根据平衡条件有
解得
,
故CD正确。
故选ACD。
12.(多选)如图所示为三种形式的吊车工作示意图,OA为固定杆,绳、杆和固定面间的夹角,绳和滑轮的质量忽略不计,AB缆绳通过滑轮吊着相同重物,均处于静止状态。甲图中。则定滑轮受到缆绳的作用力F甲、F乙、和F丙的大小关系是( )
A.、均沿杆
B.沿杆,均与杆夹角为30°
C.
D.
【答案】BC
【详解】由题意,设重物重力为,可知甲、乙、丙三图中,每段绳的拉力大小等于重物的重力大小,图甲中定滑轮受到缆绳的作用力与两段绳合力大小相等,方向相同。根据平行四边形定则,可得大小为
方向沿杆AO方向;同理,图乙中定滑轮受到缆绳的作用力等于图乙中两段绳的合力,根据平行四边形定则,可得
方向与AO杆成指向右下方;同理,可得图丙中
方向与竖直方向成指向右下方,即与杆AO夹角为;且
故选BC。
第Ⅱ卷 非选择题
二、实验题(共2小题,共20分)
13.某实验小组做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。
(1)按照正常实验操作,图乙中的F与两力中,方向一定沿AO方向的是 。
(2)某同学认为在此过程中必须注意以下几项,其中正确的是_____(填入相应的字母)
A.两根细绳必须等长
B.橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上
C.在用两个弹簧秤同时拉细绳时要注意使两个弹簧秤的读数相等
D.在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行
E.在用两个弹簧秤同时拉细绳时必须将橡皮条的另一端拉到用一个弹簧秤拉时记下的位置
(3)本实验采用的科学方法是 。
【答案】(1)
(2)DE
(3)等效替代法
【详解】(1)图乙中F是通过平行四边形定则得到两个弹簧秤拉力合力的理论值,而是通过一个弹簧秤沿AO方向拉橡皮筋的力,是合力的实验值,所以一定沿AO方向的是。
(2)A.为减小力的方向的测量误差,两根细绳可以适当长些,但不需要等长,故A错误;
B.拉橡皮条的两个拉力大小不一定相等,所以橡皮条不一定与两绳夹角的平分线在同一直线上,故B错误;
C.在用两个弹簧秤同时拉细绳时,两个弹簧秤的读数只需要适当大一些,不需要相等,故C错误;
D.为了减小误差,在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行,故D正确;
E.在用两个弹簧秤同时拉细绳时,为了保证两次力的作用效果相同,必须将橡皮条的另一端拉到用一个弹簧秤拉时记下的位置,故E正确。
故选DE。
(3)本实验在操作过程中,两次拉橡皮筋时都要使结点达到同一位置O点,这样两个力的作用效果就和一个力的作用效果相同,所以本实验采用的科学方法是等效替代法。
14.某同学设计了如图所示的装置,利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来测定滑块和轨道间的动摩擦因数。滑块和托盘上分别放有若干砝码,滑块质量为M,滑块上砝码总质量为m′,托盘和盘中砝码的总质量为m,实验中,滑块在水平轨道上从A到B做初速度为零的匀加速直线运动,重力加速度g取10m/s2。
(1)为测量滑块的加速度a,须测出它在A、B间运动的 与 ,计算a的运动学公式是 ;
(2)根据牛顿运动定律得到a与m的关系为 ;他想通过多次改变m,测出相应的a值,并利用上式来计算μ.若要求a是m的一次函数,必须使上式中的 保持不变,实验中应将从托盘中取出的砝码置于 ;
(3)实验得到a与m的关系如图所示,由此可知= (取两位有效数字)。
【答案】(1) d t a=
(2) m+m′ 滑块上
(3)0.23
【详解】(1)[1][2][3]为测量滑块的加速度a,须测出它在A、B间运动的距离d与滑块从A到B的时间t,根据
可得计算a的运动学公式是
(2)[1]由牛顿第二定律对托盘
对滑块
解得
[2][3]若要求a是m的一次函数必须使不变,即使m+m′不变,在增大m时等量减小m′,所以实验中应将从托盘中取出的砝码置于滑块上。
(3)令
根据
由图像可知,当a=0.15m/s2时m=62×10-3kg,当a=0.43m/s2时m=69×10-3kg带入解得
μ=0.23
三、计算题(本题共3小题,共32分)
15.如图所示,一个质量为M、倾角为θ的斜面体置于水平面上,一个质量为m的滑块通过一根跨过轻质定滑轮A、B的轻绳与一个质量为m0的物块相连,两滑轮间的轻绳水平,现将滑块置于斜面上,斜面体、滑块和物块三者保持静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,当地重力加速度为g,两滑轮的摩擦可忽略不计。求:
(1)当斜面光滑时,m与m0的比值及杆对定滑轮B的弹力大小;
(2)地面对斜面体的支持力和摩擦力大小;
(3)当斜面体固定且斜面动摩擦因数为时,能使系统静止的m0的取值范围。
【答案】(1);
(2);m0g
(3)
【详解】(1)当斜面光滑时,对m和m0分析,由平衡条件得
mgsinθ=m0g
得
把滑轮B和活结结点作为一个整体受力分析可知,杆对定滑轮B的弹力大小等于结点两侧绳子拉力的合力大小,由于绳子拉力等于,由平衡条件得杆对定滑轮B的弹力大小
(2)对M和m整体及m0分析可知:
地面对斜面体的支持力
地面对斜面体的摩擦力
(3)当斜面体固定时,要使系统静止
当m所受最大静摩擦力沿斜面向下时,由平衡条件可知
当m所受最大静摩擦力沿斜面向上时,由平衡条件可知
故m0的取值范围
16.如图所示,质量分别为、的物体A、B通过劲度系数的轻弹簧连接,在施加于B的恒定拉力的作用下一起水平向右做匀速直线运动(A在水平地面上,B在空中),该拉力的大小,方向与水平方向的夹角。取重力加速度大小,,。求:
(1)A对地面的压力N;
(2)A与地面间的动摩擦因数;
(3)弹簧的伸长量x。
【答案】(1),方向竖直向下
(2)
(3)
【详解】( 1)A、B一起向前匀速运动,把AB作为整体,由平衡条件可知,竖直方向
解得
由牛顿第三定律可知,A对地面的压力N=N`=24N;
(2 )把AB作为整体,由平衡条件可知,水平方向
由因为
解得
( 3)设弹簧中的弹力水平分量和竖直分量分别和为和,m2受力如图
由m2处于平衡可知
解得
17.如图所示,一小球自平台上水平抛出,恰好落在邻近平台的一倾角为θ=53°的光滑斜面顶端,并刚好沿光滑斜面下滑,已知斜面顶端与平台的高度差h=0.8m,重力加速度g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6,求:
(1)小球达到斜面顶端速度大小是多少?
(2)若斜面顶端高H=7.2m,则小球离开平台后经多长时间t到达斜面底端?
【答案】(1)5m/s
(2)1.4s
【详解】(1)小球恰好沿斜面方向进入斜面,则
,
解得
小球达到斜面顶端速度大小
(2)小球平抛运动时
解得
小球在斜面上受力分析得
则
联立解得
则
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