精品解析:黑龙江省鹤岗市宝泉岭高级中学2024-2025学年高一上学期12月月考物理试题
2025-01-07
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内容正文:
宝泉岭高级中学2024-2025学年高一上学期12月月考物理试卷
满分;100分 考试时间:90分钟
一、单选题(每题3分,共计30分)
1. 下面四个选项中,是国际单位制中的基本单位的是( )
A. N B. Pa C. J D. A
2. 惯性是经典物理学中的重要概念。下列说法正确的是( )
A. 质量大的物体惯性大 B. 质量小的物体惯性大
C. 只有静止的物体才具有惯性 D. 只有运动的物体才具有惯性
3. 如图,一物体通过细绳悬挂于O点,用作用于A点的水平外力F1缓慢拉动细绳,在角逐渐增大的过程中,外力F1和细绳OA的拉力F2的合力将是( )
A. 变小 B. 变大
C. 不变 D. 先变大,再变小
4. 如图所示,一个半径为r、重为G的光滑均匀球,用长度为l的细绳挂在竖直光滑的墙壁上,绳与墙壁之间夹角为θ,则绳子的拉力FT的大小是( )
A. Gcosθ B. Gsinθ C. D. Gtanθ
5. 张师傅正在抢修重要机器,其中一个零件如图所示。张师傅要剪去细绳,其中小球A质量为2m,小球B质量为3m,中间连接了一根弹簧,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 剪去细绳瞬间,A球加速度
B. 剪去细绳瞬间,A球加速度
C. 剪去细绳瞬间,B球加速度
D. 剪去细绳瞬间,B球加速度
6. 神舟十六号返回舱载着三名航天员于2023年10月31日返回地面,如图所示为返回舱降落的场景,主伞打开后返回舱减速下降,此时航天员感觉( )
A. 超重 B. 失重 C. 完全失重 D. 既不超重也不失重
7. 如图所示,五块完全相同的木块并排放在水平地面上,它们与地面间的摩擦不计。当用力F推1使它们共同加速运动时,第2块木块对第3块木块的推力为( )
A. B. C. D. F
8. 平板小车B静止在光滑水平面上,物体A以某一水平初速度v0滑向B的一端,如图所示,由于A、B间存在摩擦,因而A滑上B后,A开始做减速运动,B开始做加速运动,设B足够长,则B速度达到最大时,下列说法不正确的是( )
A. A相对于B上停止滑动 B. A、B速度相等
C. A的速度为零 D. A、B开始做匀速直线运动
9. 一个质量为0.2kg的小球用细线吊在倾角的斜面顶端,如图,斜面静止时,球紧靠在斜面上,细线与斜面平行,不计摩擦及空气阻力,当斜面以10m/s²的加速度向右做加速运动时,则(sin53°=0.8,cos53°=0.6,取g=10m/s2)( )
A. 细线的拉力为1.60N B. 细线的拉力为
C. 斜面对小球的弹力为1.20N D. 斜面对小球的弹力为0.40N
10. 如图所示,斜面体静止于粗糙水平面上,质量为m的小物块P恰好能沿斜面匀速下滑,该过程斜面体保持静止。在小物块匀速下滑过程中,给P 施加一沿水平向右的推力F。施加F后,P沿斜面下滑过程中,下列说法正确的是( )
A. 水平面对斜面体的摩擦力为零
B. 水平面对斜面体的摩擦力方向水平向左
C. P对斜面的作用力指向右下方
D. P对斜面的作用力方向水平向右
二、多选题(每题4分,共计16分,每题不只一个选项正确,选不全的得2分,有错误选项不得分。)
11. 如图所示,光滑大球固定不动,它的正上方有一个定滑轮,放在大球上的光滑小球(可视为质点)用细绳连接,并绕过定滑轮,当人用力F缓慢拉动细绳时,小球所受支持力为N,则N,F的变化情况是( )
A. N变大 B. N不变 C. F变大 D. F变小
12. 如图甲所示,轻杆OB可绕B点自由转动,另一端O点用细绳OA拉住,固定在左侧墙壁上,质量为m的重物用细绳OC悬挂在轻杆的O点,OA与轻杆的夹角∠BOA=。乙图中水平轻杆OB一端固定在竖直墙壁上,另一端O装有光滑的小滑轮,用一根轻绳跨过滑轮后悬挂一质量为m的重物,图中∠BOA=,下列说法正确的是( )
A. 甲图中OA细绳的拉力为mg
B. 甲图中轻杆受到的弹力为mg
C. 乙图中OA细绳的拉力为mg
D. 乙图中轻杆受到的弹力为mg
13. 如图所示,悬挂于小车里的小球偏离竖直方向θ角,则小车可能的运动情况是( )
A. 向右减速运动
B. 向右加速运动
C. 向左减速运动
D. 向左加速运动
14. 如图所示,为皮带传输装置示意图的一部分,传送带与水平地面的倾角θ = 37°,A、B两端相距4.45 m,质量为m = 10 kg的物体以v0 = 5.0 m/s的速度沿AB方向从A端滑上传送带,物体与传送带间的动摩擦因数处处相同,均为0.5(g取10 m/s2,sin37° = 0.6,cos37° = 0.8,),下列说法中正确的是( )
A. 开始时物体的加速度大小可能为2 m/s2
B. 若传送带不转动,物体沿传送带上滑的最大距离是2.25 m
C. 若传送带逆时针运转的速度v = 4.0 m/s,物体沿传送带上滑的最大距离是2.25 m
D. 若传送带顺时针运转的速度可以调节,则物体从A点到达B点所需的最短时间是1.16 s
三、实验题(共计16分)
15. 某同学在做“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中,设计了如图甲所示的实验装置。
(1)如图乙所示,是某根弹簧所受拉力F与伸长量x之间的关系图,由图可知,该弹簧的劲度系数是________N/m。
(2)该同学用此弹簧制作成一把弹簧秤,丙图是某次测力时的弹簧秤指针位置的示意图,则该力的大小为________N。
16. 某同学利用如图所示的装置探究物体的加速度a与所受合力F的关系。
(1)他用小木块将长木板无滑轮的一端垫高,目的是平衡摩擦力。具体操作是:把木板垫高后,小车放在木板上,在不挂小桶且打点计时器打点的情况下,轻推一下小车,若小车拖着纸带做匀速运动,表明已经消除了摩擦内和其他阻力的影响。正确平衡摩擦力后,改变小车的质量再次实验,是否需要重新平衡摩擦力?________(选填选项前的字母)。
A. 需要 B. 不需要
(2)实验时保持小桶及砝码的总质量远小于小车的质量,其目的是________(选填选项前的字母)。
A. 小车所受的拉力近似等于小桶及砝码的总重力
B. 保证小车运动的加速度不超过当地重力加速度
(3)某同学通过实验得到如图所示的a-F图像,造成这一结果的原因是_______________。
(4)某同学得到如图所示的纸带。已知打点计时器电源频率为50Hz。A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点,=__________cm。由此可算出小车的加速度a=_______m/s2(此空保留两位有效数字)。
(5)“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,在探究加速度a和小车质量M的关系时,由于没有能够始终满足(m为沙桶和沙的总质量)的条件,结果得到的图像应该是下图中的_________。
A. B. C. D.
四、解答题(要有必要的步骤,共计38分)
17. 如图所示,一水平拉力作用在质量的物体上,物体由静止开始沿光滑水平面做匀加速直线运动,加速度的大小。求:
(1)物体所受水平拉力的大小;
(2)物体在内的位移大小。
18. 如图所示,一位滑雪者从倾角θ=37°的斜坡上A处由静止开始自由下滑,经过4s滑至坡底B后进入水平雪道(B处有一光滑小圆弧与两雪道平滑连接),最终停在C处;已知滑雪板与斜坡雪地间的动摩擦因数,BC的长度为64m,(不计空气阻力,取,,),求:
(1)滑雪者在倾斜雪道上的加速度的大小;
(2)滑雪者在倾斜雪道上的末速度大小v及位移大小;
(3)滑雪板与水平雪地间的动摩擦因数。
19. 如图,一长木板静止在水平地面上,一物块叠放在长木板上,整个系统处于静止状态,长木板的质量为,物块的质量为,物块与长木板间的动摩擦因数为,长木板与地面之间的动摩擦因数为,对长木板施加一个水平向右的拉力,拉力,作用后将力撤去,之后长木板和物块继续运动,最终物块没有从长木板上掉下来。物块可看作质点,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小取 ,求∶
(1)刚开始运动时物块与长木板的加速度大小分别为多大;
(2)撤去拉力后,和运动的时间分别为多少;
(3)长木板的最短长度。
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宝泉岭高级中学2024-2025学年高一上学期12月月考物理试卷
满分;100分 考试时间:90分钟
一、单选题(每题3分,共计30分)
1. 下面四个选项中,是国际单位制中的基本单位的是( )
A. N B. Pa C. J D. A
【答案】D
【解析】
【详解】国际单位制中的基本单位有:kg、m、s、A、K、cd、mol。
故选D。
2. 惯性是经典物理学中的重要概念。下列说法正确的是( )
A. 质量大的物体惯性大 B. 质量小的物体惯性大
C. 只有静止的物体才具有惯性 D. 只有运动的物体才具有惯性
【答案】A
【解析】
【详解】一切物体都有惯性,质量是惯性大小的量度,质量越大,惯性越大;惯性大小与物体的运动状态无关。
故选A。
3. 如图,一物体通过细绳悬挂于O点,用作用于A点的水平外力F1缓慢拉动细绳,在角逐渐增大的过程中,外力F1和细绳OA的拉力F2的合力将是( )
A. 变小 B. 变大
C. 不变 D. 先变大,再变小
【答案】C
【解析】
【详解】根据力的合成可知,外力F1和细绳OA的拉力F2的合力与重力等大反向,故合力不变。
故选C。
4. 如图所示,一个半径为r、重为G的光滑均匀球,用长度为l的细绳挂在竖直光滑的墙壁上,绳与墙壁之间夹角为θ,则绳子的拉力FT的大小是( )
A. Gcosθ B. Gsinθ C. D. Gtanθ
【答案】C
【解析】
【详解】根据平衡条件可知,FT在竖直方向的分力与球的重力G平衡,则
解得
故选C。
5. 张师傅正在抢修重要机器,其中一个零件如图所示。张师傅要剪去细绳,其中小球A质量为2m,小球B质量为3m,中间连接了一根弹簧,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 剪去细绳瞬间,A球加速度
B. 剪去细绳瞬间,A球加速度
C. 剪去细绳瞬间,B球加速度
D. 剪去细绳瞬间,B球加速度
【答案】A
【解析】
【详解】剪去细绳前,以B为对象,可得弹簧弹力为
剪去细绳瞬间,弹簧弹力保持不变,则B的受力不变,B的加速度为0;以A为对象,根据牛顿第二定律可得
故选A。
6. 神舟十六号返回舱载着三名航天员于2023年10月31日返回地面,如图所示为返回舱降落的场景,主伞打开后返回舱减速下降,此时航天员感觉( )
A. 超重 B. 失重 C. 完全失重 D. 既不超重也不失重
【答案】A
【解析】
【详解】主伞打开后返回舱减速下降,加速度向上,合力向上。拉力大于重力,此时航天员感觉是超重。
故选A。
7. 如图所示,五块完全相同的木块并排放在水平地面上,它们与地面间的摩擦不计。当用力F推1使它们共同加速运动时,第2块木块对第3块木块的推力为( )
A. B. C. D. F
【答案】C
【解析】
【详解】设每一块木块的质量为,对五块木块整体由牛顿第二定律得
设第2块木块对第3块木块的推力为,对右边三块木块由牛顿第二定律得
故C正确,ABD错误。
故选C。
8. 平板小车B静止在光滑水平面上,物体A以某一水平初速度v0滑向B的一端,如图所示,由于A、B间存在摩擦,因而A滑上B后,A开始做减速运动,B开始做加速运动,设B足够长,则B速度达到最大时,下列说法不正确的是( )
A. A相对于B上停止滑动 B. A、B速度相等
C. A的速度为零 D. A、B开始做匀速直线运动
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】物体A滑上小车B后受到向左的滑动摩擦力作用,向右做匀减速直线运动,小车B受到向右的滑动摩擦力作用,向右做匀加速直线运动,由于小车B足够长,当两者速度相同时,摩擦力为零,之后两者保持相同速度(相对静止)一起向右匀速运动。
故选C。
9. 一个质量为0.2kg的小球用细线吊在倾角的斜面顶端,如图,斜面静止时,球紧靠在斜面上,细线与斜面平行,不计摩擦及空气阻力,当斜面以10m/s²的加速度向右做加速运动时,则(sin53°=0.8,cos53°=0.6,取g=10m/s2)( )
A. 细线的拉力为1.60N B. 细线的拉力为
C. 斜面对小球的弹力为1.20N D. 斜面对小球的弹力为0.40N
【答案】B
【解析】
【详解】当小球对斜面的压力恰为零时,小球离开斜面的临界加速度为,受力分析如图所示
由牛顿第二定律得
解得
因为
所以当斜面以10m/s²的加速度向右做加速运动时,小球一定离开斜面,斜面对小球的弹力为零,这时小球受力如图所示
则水平方向由牛顿第二定律得
竖直方向由受力平衡得
联立解得
故选B。
10. 如图所示,斜面体静止于粗糙水平面上,质量为m的小物块P恰好能沿斜面匀速下滑,该过程斜面体保持静止。在小物块匀速下滑过程中,给P 施加一沿水平向右的推力F。施加F后,P沿斜面下滑过程中,下列说法正确的是( )
A. 水平面对斜面体的摩擦力为零
B. 水平面对斜面体的摩擦力方向水平向左
C. P对斜面的作用力指向右下方
D. P对斜面的作用力方向水平向右
【答案】A
【解析】
【详解】未加力F前,小物块匀速下滑,小物块所受的支持力N、摩擦力f,如图
由平衡知,小物块所受的支持力N、摩擦力f的合力与小物块重力等大反向,据牛顿第三定律可知,小物块给斜面体的压力与摩擦力的合力与小物块重力等大同向,竖直向下,故此时水平面对斜面体的摩擦力为零,且有
由题可知,给小物块施加一沿水平向右的推力F,分析可知小物块给斜面体的压力与摩擦力为
对比可知,给小物块施加一沿水平向右的推力F,小物块给斜面体的压力与摩擦力同步增大了,故二者合力依然竖直向下,即此时水平面对斜面体的摩擦力依然为零,故A正确,BCD错误。
故选 A。
二、多选题(每题4分,共计16分,每题不只一个选项正确,选不全的得2分,有错误选项不得分。)
11. 如图所示,光滑大球固定不动,它的正上方有一个定滑轮,放在大球上的光滑小球(可视为质点)用细绳连接,并绕过定滑轮,当人用力F缓慢拉动细绳时,小球所受支持力为N,则N,F的变化情况是( )
A. N变大 B. N不变 C. F变大 D. F变小
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】受力如图
小球处于平衡状态,则支持力N与拉力F的合力F′与重力G大小相等.由于三个力构成的三角形与 相似,则有
,
由于在拉动小球的过程中,AO变短,R+h及R不变,故F变小,N不变。
故选BD。
12. 如图甲所示,轻杆OB可绕B点自由转动,另一端O点用细绳OA拉住,固定在左侧墙壁上,质量为m的重物用细绳OC悬挂在轻杆的O点,OA与轻杆的夹角∠BOA=。乙图中水平轻杆OB一端固定在竖直墙壁上,另一端O装有光滑的小滑轮,用一根轻绳跨过滑轮后悬挂一质量为m的重物,图中∠BOA=,下列说法正确的是( )
A. 甲图中OA细绳的拉力为mg
B. 甲图中轻杆受到的弹力为mg
C. 乙图中OA细绳的拉力为mg
D. 乙图中轻杆受到的弹力为mg
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.图甲中,以O点为研究对象
受到重物的拉力、AO绳的拉力和杆的弹力,根据平衡条件得
,
即甲图中细绳OA的拉力为2mg,轻杆受到的弹力是,方向沿杆的方向,故A错误,B正确;
CD.图乙中,以O点为研究对象
受到重物的拉力、AO绳的拉力和杆的弹力,用平行四边形定则作图,由于拉力T和G的夹角为,则由几何知识可得
N=T=mg
即乙图中细绳OA的拉力为mg,轻杆受到的弹力是mg,方向不沿杆的方向,故C正确,D错误。
故选BC。
13. 如图所示,悬挂于小车里的小球偏离竖直方向θ角,则小车可能的运动情况是( )
A. 向右减速运动
B. 向右加速运动
C. 向左减速运动
D. 向左加速运动
【答案】BC
【解析】
【分析】车和球一起运动,它们有共同的加速度,对小球受力分析,可以求得小球的加速度的方向,即为小车的加速度的方向,从而可以判断小车可能的运动情况。
【详解】对小车及小球整体分析可知,整体沿水平方向运动,则加速度沿水平方向,即合力沿水平方向;对小球受力分析可知其合力水平向右,则加速度也水平向右,所以小车可能是向右加速运动,也可能是向左减速运动,故选项BC正确,选项AD错误。
故选BC。
【点睛】对于多个物体的受力分析通常采用的方法就是整体法和隔离法,通过隔离法求得加速度,再利用整体法判断整体的运动情况。
14. 如图所示,为皮带传输装置示意图的一部分,传送带与水平地面的倾角θ = 37°,A、B两端相距4.45 m,质量为m = 10 kg的物体以v0 = 5.0 m/s的速度沿AB方向从A端滑上传送带,物体与传送带间的动摩擦因数处处相同,均为0.5(g取10 m/s2,sin37° = 0.6,cos37° = 0.8,),下列说法中正确的是( )
A. 开始时物体的加速度大小可能为2 m/s2
B. 若传送带不转动,物体沿传送带上滑的最大距离是2.25 m
C. 若传送带逆时针运转的速度v = 4.0 m/s,物体沿传送带上滑的最大距离是2.25 m
D. 若传送带顺时针运转的速度可以调节,则物体从A点到达B点所需的最短时间是1.16 s
【答案】AD
【解析】
【详解】A.若传送带顺时针转动,且传送带的速度v ≥ v0 = 5.0 m/s,此时物体沿AB方向从A端滑上传送带向上做减速运动的加速度大小为a1,由牛顿第二定律得
解得
方向沿传送带向下,故A正确;
BC.若传送带不转动或传送带逆时针转动,此时物体刚开始沿AB方向从A端滑上传送带向上做减速运动的加速度大小为a2,由牛顿第二定律得
解得
方向沿传送带向下,物体沿传送带上滑到最大距离xm时,其速度为0,则
解得
故BC错误;
D.若传送带顺时针运转的速度可以调节,则当传送带的速度v < v0 = 5.0 m/s时,物体刚开始沿传送带向上做减速运动的加速度为a2(较大);而当传送带的速度v ≥ v0 = 5.0 m/s时,物体沿传送带向上做减速运动的加速度为a1(较小),从而使物体从A点运动到B点的时间最短,则
解得
或(不合题意,舍去)
故D正确。
故选AD。
三、实验题(共计16分)
15. 某同学在做“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中,设计了如图甲所示的实验装置。
(1)如图乙所示,是某根弹簧所受拉力F与伸长量x之间的关系图,由图可知,该弹簧的劲度系数是________N/m。
(2)该同学用此弹簧制作成一把弹簧秤,丙图是某次测力时的弹簧秤指针位置的示意图,则该力的大小为________N。
【答案】(1)200 (2)2.75
【解析】
【小问1详解】
根据胡克定律 ,劲度系数 k 是 图像的斜率。由图乙可知,当 时,
则
【小问2详解】
此弹簧秤的分度值为0.1N,应再估读一位,即读到0.01N。图中弹簧秤的读数为2.75N。
16. 某同学利用如图所示的装置探究物体的加速度a与所受合力F的关系。
(1)他用小木块将长木板无滑轮的一端垫高,目的是平衡摩擦力。具体操作是:把木板垫高后,小车放在木板上,在不挂小桶且打点计时器打点的情况下,轻推一下小车,若小车拖着纸带做匀速运动,表明已经消除了摩擦内和其他阻力的影响。正确平衡摩擦力后,改变小车的质量再次实验,是否需要重新平衡摩擦力?________(选填选项前的字母)。
A. 需要 B. 不需要
(2)实验时保持小桶及砝码的总质量远小于小车的质量,其目的是________(选填选项前的字母)。
A. 小车所受的拉力近似等于小桶及砝码的总重力
B. 保证小车运动的加速度不超过当地重力加速度
(3)某同学通过实验得到如图所示的a-F图像,造成这一结果的原因是_______________。
(4)某同学得到如图所示的纸带。已知打点计时器电源频率为50Hz。A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点,=__________cm。由此可算出小车的加速度a=_______m/s2(此空保留两位有效数字)。
(5)“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,在探究加速度a和小车质量M的关系时,由于没有能够始终满足(m为沙桶和沙的总质量)的条件,结果得到的图像应该是下图中的_________。
A. B. C. D.
【答案】(1)B (2)A
(3)平衡摩擦力过度 (4) ①. 1.80 ②. 5.0 (5)D
【解析】
【小问1详解】
实验过程中,摩擦力只需要平衡一次,即可满足
故不用再次平衡摩擦力。
故选B。
【小问2详解】
根据
拉力
保持小桶及砝码的总质量远小于小车的质量,其目的是小车所受的拉力近似等于小桶及砝码的总重力。
故选A。
【小问3详解】
根据图像可知,当F=0时有加速度,说明平衡摩擦力过度。
【小问4详解】
[1][2]根据刻度尺读数可得
=3.90cm-2.10cm=1.80cm
根据题意,由于电源频率为50Hz,则AD两点间和DG两点间的时间间隔为
T=3× s =0.06s
由逐差法可得,小车的加速度为
=5.0m/s2
【小问5详解】
根据题意,牛顿第二定律有
解得
可知,的斜率为
当M>>m时
则在M较大(较小)时,图像近似为直线,当不满足M>>m时,随着的增大,斜率k减小,因此图像应向下弯曲偏离直线。
故选D。
四、解答题(要有必要的步骤,共计38分)
17. 如图所示,一水平拉力作用在质量的物体上,物体由静止开始沿光滑水平面做匀加速直线运动,加速度的大小。求:
(1)物体所受水平拉力的大小;
(2)物体在内的位移大小。
【答案】(1)2.0N
(2)4.0m
【解析】
【小问1详解】
根据牛顿第二定律
代入数据解得
【小问2详解】
根据匀变速直线运动位移与时间的关系可得,物体在内运动的位移大小
代入数据解得
18. 如图所示,一位滑雪者从倾角θ=37°的斜坡上A处由静止开始自由下滑,经过4s滑至坡底B后进入水平雪道(B处有一光滑小圆弧与两雪道平滑连接),最终停在C处;已知滑雪板与斜坡雪地间的动摩擦因数,BC的长度为64m,(不计空气阻力,取,,),求:
(1)滑雪者在倾斜雪道上的加速度的大小;
(2)滑雪者在倾斜雪道上的末速度大小v及位移大小;
(3)滑雪板与水平雪地间的动摩擦因数。
【答案】(1)
(2)v=16m/s
(3)
【解析】
【小问1详解】
对滑雪者受力分析如图所示
沿斜坡和垂直斜坡方向分别有
又
解得
【小问2详解】
由匀变速直线运动的规律得
解得
v=16m/s
由匀变速直线运动的规律得
解得
【小问3详解】
设滑雪者在水平雪道上滑行的加速度大小为,由匀变速直线运动的规律得
解得
由牛顿第二定律得
解得
19. 如图,一长木板静止在水平地面上,一物块叠放在长木板上,整个系统处于静止状态,长木板的质量为,物块的质量为,物块与长木板间的动摩擦因数为,长木板与地面之间的动摩擦因数为,对长木板施加一个水平向右的拉力,拉力,作用后将力撤去,之后长木板和物块继续运动,最终物块没有从长木板上掉下来。物块可看作质点,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小取 ,求∶
(1)刚开始运动时物块与长木板的加速度大小分别为多大;
(2)撤去拉力后,和运动的时间分别为多少;
(3)长木板的最短长度。
【答案】(1),
(2)1.1s,0.5s
(3)0.6m
【解析】
【小问1详解】
假设物块与长木板一起运动,以整体为研究对象,根据牛顿第二定律有
解得
当物块与长木板之间相对滑动时,以物块为研究对象,根据牛顿第二定律有
解得
由于,则物块与长木板之间发生相对滑动。以长木板为研究对象,根据牛顿第二定律有
解得
【小问2详解】
作用时间s过程中,物块做匀加速直线运动,物块速度的大小为
长木板做匀加速直线运动,长木板速度的大小为
撤去拉力时长木板的速度大于物块速度,则撤去拉力之后物块与长木板之间继续发生相对滑动,设再经二者共速,物块继续做匀加速运动,加速度为
长木板做匀减速直线运动,以长木板为研究对象,根据牛顿第二定律有
解得
设经过时间物块与长木板达到共同速度v,根据运动学公式
解得
s,
当两者速度相等之后,假设物块与长木板一起运动,以整体为研究对象,根据牛顿第二定律有
解得
此时物块与长木板之间的摩擦力为
N
物块与长木板之间的最大静摩擦力为
N
由于,则物块与长木板两者速度相等之后不会一起做减速运动,物块相对于长木板向前滑动,物块的加速度
停止的时间
s
物块运动的时间为
以长木板为研究对象,根据牛顿第二定律有
解得
停止的时间
长木板运动的时间为
【小问3详解】
作用s时间过程中,物块的位移
m
长木板的位移
m
撤去拉力后0.1s,此过程中物块的位移为
m
长木板的位移
m
在s和s时间内物块相对于长木板向左滑动的距离为
m
当两者速度相等之后,物块减速过程运动位移为
长木板减速过程运动位移为
m
此过程中物块相对于长木板向前滑动的位移为
m
则,则长木板的最小长度为
m
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