精品解析:南京师范大学附属中学2024-2025学年高一下学期3月月考物理试题
2025-04-02
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2份
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理人教版必修 第二册 |
| 年级 | 高一 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-阶段检测 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 江苏省 |
| 地区(市) | 南京市 |
| 地区(区县) | 鼓楼区 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 3.27 MB |
| 发布时间 | 2025-04-02 |
| 更新时间 | 2026-01-24 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-04-02 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/51378949.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
2024级高一3月段考物理试卷
(本试卷1-14题满分100分,考试时间60分钟)
一、单项选择题(总分40分,每题4分)
1. 甲、乙两同学用如图所示的方法将带挂钩的重物抬起。不可伸长的轻绳两端分别固定于刚性直杆上的A、B两点,轻绳长度大于A、B两点间的距离。现将挂钩挂在轻绳上,乙站直后将杆的一端搭在肩上并保持不动,甲蹲下后将杆的另一端搭在肩上,此时物体刚要离开地面,然后甲缓慢站起至站直。若甲乙站直后肩膀高度相同,不计挂钩与绳之间的摩擦。在甲缓慢站起至站直的过程中,下列说法正确的是( )
A. 轻绳的张力一直变大 B. 轻绳的张力一直变小
C. 轻绳的张力先变大后变小 D. 轻绳对挂钩的合力一直变大
2. 细绳拴着一个质量为m的小球,小球用固定在墙上的水平轻质弹簧支撑,平衡时细绳与竖直方向的夹角为53°,如图所示,已知重力加速度为g,弹簧劲度系数为k,,sin53°=0.8, 下列说法正确的是( )
A. 弹簧的形变量大小为
B. 小球静止时细绳拉力大小为
C. 剪断弹簧瞬间小球的加速度大小为
D. 剪断弹簧瞬间小球的加速度大小为g
3. 有甲、乙两只船,它们在静水中的航行速度分别为和,现在两船从同一渡口向河对岸开去,已知甲船想用最短时间渡河,乙船想以最短航程渡河,结果两船抵达对岸的地点恰好相同。则甲、乙两船渡河所用时间之比为( )
A. B. C. D.
4. 如图所示,在水平桌面上用硬练习本做成一个斜面,使同一小钢球先后从斜面上A、B位置由静止释放滚下,钢球沿桌面飞出后均做平抛运动,最终落到同一水平面上。比较两次平抛运动,变化的物理量是( )
A. 速度的变化率 B. 落地时瞬时速度
C. 重力的平均功率 D. 落地时重力的瞬时功率
5. 如图所示,内壁光滑的空心圆柱体竖直固定在水平地面上,圆柱体的内径为R。沿着水平切向给贴在内壁左侧O点的小滑块一个初速度,小滑块将沿着柱体的内壁旋转向下运动,最终落在柱体的底面上。已知小滑块可看成质点,质量为m,重力加速度为g,O点距柱体的底面距离为h。下列判断正确的是( )
A. 越大,小滑块在圆柱体中运动时间越短 B. 小滑块运动中的加速度越来越大
C. 小滑块运动中对圆柱体内表面的压力越来越大 D. 小滑块落至底面时的速度大小为
6. 用一根细线的一端系一小球(可视为质点),另一端固定在一光滑圆锥顶上,如图所示,设小球在水平面内做匀速圆周运动的角速度为ω,细线的张力为T,则T随ω2变化的图像是下图中的( )
A. B. C. D.
7. 如图所示,两等长轻绳一端打结,记为O点,并系在小球上。两轻绳的另一端分别系在同一水平杆上的A、B两点,两轻绳与固定的水平杆夹角均为53°。给小球垂直纸面的速度,使小球在垂直纸面的竖直面内做往复运动。某次小球运动到最低点时,轻绳OB从O点断开,小球恰好做匀速圆周运动。已知sin53°=0.8,cos53°=0.6,则轻绳OB断开前后瞬间,轻绳OA的张力比为( )
A. 1:1 B. 25:32 C. 25:24 D. 3:4
8. 有a、b、c、d四颗地球卫星,卫星a还未发射,在地球赤道上随地球表面一起转动,卫星b在地面附近近地轨道上正常运行;c是地球同步卫星,d是高空探测卫星,各卫星排列位置如图,重力加速度为g,则有( )
A. a的向心加速度大小等于重力加速度大小g
B. b在相同时间内转过的弧长最长
C. c在4h内转过的圆心角是
D. d的运行周期有可能是20h
9. 为了节省燃料,发射火星探测器需要等火星与地球之间相对位置合适。如图所示,“天问一号”探测器自地球发射后,立即被太阳引力俘获,沿以太阳为焦点的椭圆地火转移轨道无动力到达火星附近,在火星附近被火星引力俘获后环绕火星飞行。已知火星的公转周期约是地球公转周期的1.9倍。则火星探测器( )。
A. 下一个发射时机需要再等约2.1年
B. 在地火转移轨道运动时间小于6个月
C. 在地火转移轨道运动时速度均大于地球绕太阳的速度
D. 进入地火转移轨道的速度大于7.9km/s小于11.2km/s
10. 如图所示,A、B、C三个一样的滑块从粗糙固定斜面上的同一高度同时开始运动,A由静止释放,B的初速度方向沿斜面向下,大小为v0,C的初速度方向沿斜面水平,大小也为v0,下列说法中正确的是( )
A. A、B、C三者的加速度相同
B. C和A同时滑到斜面底端
C. 滑到斜面底端时,A、B、C克服摩擦力做功相同
D. 滑到斜面底端时,A、C所受重力的功率大小关系为PC> PA
二、实验题(总分12分,每空3分)
11. 图甲为“探究加速度与物体所受合外力关系”的实验装置,实验中所用小车的质量为M,重物的质量为m,实验时改变重物的质量,记下测力计对应的读数F。
(1)实验过程中,___________(填“需要”或“不需要”)满足M>>m。
(2)实验过程中得到如图乙所示纸带,已知所用交流电的频率为50Hz。其中A、B、C、D、E为五个计数点,相邻两个计数点之间还有4个点没有标出,根据纸带提供的数据,可求出小车加速度的大小为___________m/s2(计算结果保留2位有效数字)。
(3)当重物质量合适时,小车做匀速运动,此时测力计的读数为F0,更换重物,用a表示重物的加速度,F表示弹簧测力计的示数,下列描绘的a-F关系表达式为___________,图像合理的为___________。
A.B.
C. D.
三、解答题(总分48分,每题16分)
12. 万有引力定律揭示了天体运行规律与地上物体运动规律具有内在的一致性。将地球视为质量均匀分布的球体,不考虑空气的影响。已知地球质量为M,地球同步卫星的轨道半径r,万有引力常量为G。
(1)求地球自转周期T。
(2)由于地球自转的影响,在地球表面不同的地方,物体的重量会随纬度的变化而有所不同。将地球视为质量均匀分布的球体,不考虑空气的影响。用弹簧秤称量一个相对于地面静止的小物体的重量,设在地球北极地面称量时,弹簧秤的读数是F1;在赤道地面称量时,弹簧秤的读数是F2。已知地球半径为R。
a.求比值的表达式;
b.在纬度为θ地面,求测得弹簧秤的读数F3(用F1、F2、θ表示)。
13. 如图所示,倾角、高的斜面固定在水平地面上。O点位于M点正上方且与N点等高。不可伸长的轻质细绳下方悬挂一质量为的小球(可视为质点),另一端固定在O点。小球从某点静止释放在竖直平面内做圆周运动,运动到最低点时细绳恰好拉断,之后小球垂直击中斜面的中点Q,不计空气阻力,重力加速度。
(1)求细绳被拉断时小球的速度大小;
(2)求细绳能承受的最大拉力T;
(3)若小球击中斜面后速度反向,大小为击中前的一半,则反弹后小球能不能落到M点?请列式说明。
14. 如图甲所示,质量。M=2kg足够长木板C置于水平面上,滑块A、B质量均为m=1kg,置于C上,B位于A右方L=1m处。A、C间的动摩擦因数,B、C间及C与地面间的动摩擦因数,t = 0时刻给C施加一水平向右、大小可调的恒力F。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取。
(1)若A、B始终不相遇,求恒力F的范围;
(2)若F=9.5N,,求A、B第一次相遇的时刻;
(3)设A、B第一次相遇时刻为t,试求出与F关系式并在图示坐标系中作出图像。
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2024级高一3月段考物理试卷
(本试卷1-14题满分100分,考试时间60分钟)
一、单项选择题(总分40分,每题4分)
1. 甲、乙两同学用如图所示的方法将带挂钩的重物抬起。不可伸长的轻绳两端分别固定于刚性直杆上的A、B两点,轻绳长度大于A、B两点间的距离。现将挂钩挂在轻绳上,乙站直后将杆的一端搭在肩上并保持不动,甲蹲下后将杆的另一端搭在肩上,此时物体刚要离开地面,然后甲缓慢站起至站直。若甲乙站直后肩膀高度相同,不计挂钩与绳之间的摩擦。在甲缓慢站起至站直的过程中,下列说法正确的是( )
A. 轻绳的张力一直变大 B. 轻绳的张力一直变小
C. 轻绳的张力先变大后变小 D. 轻绳对挂钩的合力一直变大
【答案】A
【解析】
【详解】ABC.不计挂钩与绳之间的摩擦,则挂钩可视为“活结”。挂钩两侧绳上的拉力大小相等。甲缓慢站起至站直的过程,可视为动态平衡。设挂钩两侧轻绳的夹角为,设轻绳上的拉力为F,则由共点力的平衡可得
则当甲缓慢站起至站直的过程中,轻绳间的夹角变大,变小,轻绳的张力变大;甲乙站直后肩膀高度相同,当甲站直时,杆水平,轻绳间夹角最大,轻绳的张力最大。所以轻绳的张力大小一直变大,故A正确,BC错误;
D.把挂钩与重物看成一个整体,它们一直保持动态平衡状态,所以轻绳对挂钩和重物的作用力大小等于挂钩和重物的重力,所以轻绳对挂钩的作用力不变,故D错误。
故选A。
2. 细绳拴着一个质量为m的小球,小球用固定在墙上的水平轻质弹簧支撑,平衡时细绳与竖直方向的夹角为53°,如图所示,已知重力加速度为g,弹簧劲度系数为k,,sin53°=0.8, 下列说法正确的是( )
A. 弹簧形变量大小为
B. 小球静止时细绳的拉力大小为
C. 剪断弹簧瞬间小球的加速度大小为
D. 剪断弹簧瞬间小球的加速度大小为g
【答案】C
【解析】
【详解】AB.以小球为研究对象,受力分析如图
根据受力平衡可得,
解得,
根据胡克定律可得弹簧的形变量大小为
故AB错误;
CD.剪断弹簧瞬间,小球的加速度垂直于绳子向下,则有
解得
故C正确;D错误。
故选C。
3. 有甲、乙两只船,它们在静水中的航行速度分别为和,现在两船从同一渡口向河对岸开去,已知甲船想用最短时间渡河,乙船想以最短航程渡河,结果两船抵达对岸的地点恰好相同。则甲、乙两船渡河所用时间之比为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】当与河岸垂直时,甲船渡河时间最短;乙船船头斜向上游开去,才有可能航程最短,由于甲、乙两只船到达对岸的地点相同(此地点并不在河正对岸),可见乙船在静水中的速度比水的流速要小,要满足题意,则如图所示
设河宽为d,甲用时
乙用时
则
又
解得
故选C。
4. 如图所示,在水平桌面上用硬练习本做成一个斜面,使同一小钢球先后从斜面上A、B位置由静止释放滚下,钢球沿桌面飞出后均做平抛运动,最终落到同一水平面上。比较两次平抛运动,变化的物理量是( )
A. 速度的变化率 B. 落地时瞬时速度
C. 重力的平均功率 D. 落地时重力的瞬时功率
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据
可得
两次平抛运动的下落高度相同,由
解得
可知两次平抛运动的时间相同,速度的变化率也相同,故A错误;
B.依题意,两次平抛运动的初速度不同,下落高度相同,有
解得
根据
可知两次平抛运动,落地时瞬时速度不相同,故B正确;
C.由
可知两次平抛运动重力的平均功率相同,故C错误;
D.根据
可知两次平抛运动,落地时重力的瞬时功率相同,故D错误。
故选B。
5. 如图所示,内壁光滑的空心圆柱体竖直固定在水平地面上,圆柱体的内径为R。沿着水平切向给贴在内壁左侧O点的小滑块一个初速度,小滑块将沿着柱体的内壁旋转向下运动,最终落在柱体的底面上。已知小滑块可看成质点,质量为m,重力加速度为g,O点距柱体的底面距离为h。下列判断正确的是( )
A. 越大,小滑块在圆柱体中运动时间越短 B. 小滑块运动中的加速度越来越大
C. 小滑块运动中对圆柱体内表面的压力越来越大 D. 小滑块落至底面时的速度大小为
【答案】D
【解析】
【详解】AB.小滑块在竖直方向做自由落体运动,加速度恒定不变,根据
可得
可知小滑块在圆柱体中运动时间与无关,小球在水平方向的加速度也不变,则小球的加速度不变,故AB错误;
C.小滑沿着圆柱体表面方向的速度大小不变,所需向心力不变,则小滑块运动中对圆柱体内表面的压力不变,故C错误;
D.小滑块落至底面时竖直方向的速度
小滑块落至底面时的速度大小
故D正确。
故选D。
6. 用一根细线的一端系一小球(可视为质点),另一端固定在一光滑圆锥顶上,如图所示,设小球在水平面内做匀速圆周运动的角速度为ω,细线的张力为T,则T随ω2变化的图像是下图中的( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB.圆锥面与竖直方向的夹角为θ,设线长为L,对小球进行受力分析,如图所示
当ω=0时,小球静止,受重力mg、支持力N和线的拉力T而平衡,T≠0,故A、B错误;
CD.ω增大时,T增大,N减小,当N=0时,角速度为ω0;当ω<ω0时,水平方向有
Tsin θ-Ncos θ=mω2Lsin θ
竖直方向有
Tcos θ+Nsin θ=mg
解得
T=mω2Lsin2θ+mgcos θ
当ω>ω0时,小球离开锥面,线与竖直方向的夹角变大,设为β,由牛顿第二定律得
Tsin β=mω2Lsin β
解得
T=mLω2
此时图像的反向延长线经过原点,T-ω2图像的斜率变大,故C正确,D错误。
故选C。
7. 如图所示,两等长轻绳一端打结,记为O点,并系在小球上。两轻绳的另一端分别系在同一水平杆上的A、B两点,两轻绳与固定的水平杆夹角均为53°。给小球垂直纸面的速度,使小球在垂直纸面的竖直面内做往复运动。某次小球运动到最低点时,轻绳OB从O点断开,小球恰好做匀速圆周运动。已知sin53°=0.8,cos53°=0.6,则轻绳OB断开前后瞬间,轻绳OA的张力比为( )
A. 1:1 B. 25:32 C. 25:24 D. 3:4
【答案】B
【解析】
【详解】轻绳OB断开前,小球以A、B中点为圆心的圆弧做往复运动,设小球经过最低点的速度大小为v,绳长为L,小球质量为m,轻绳的张力为,由向心力公式有
轻绳OB断开后,小球在水平面内做匀速圆周运动,其圆心在A点的正下方,设轻绳的张力为,有
联立解得
故B正确。
8. 有a、b、c、d四颗地球卫星,卫星a还未发射,在地球赤道上随地球表面一起转动,卫星b在地面附近近地轨道上正常运行;c是地球同步卫星,d是高空探测卫星,各卫星排列位置如图,重力加速度为g,则有( )
A. a的向心加速度大小等于重力加速度大小g
B. b在相同时间内转过弧长最长
C. c在4h内转过的圆心角是
D. d的运行周期有可能是20h
【答案】B
【解析】
【详解】A.同步卫星的周期与地球自转周期相同,角速度相同,则知a与c的角速度相同,根据a=ω2r知,c的向心加速度大于a的向心加速度,由万有引力产生向心加速度
解得
由此式可知,b的向心加速度近似等于g,且卫星的轨道半径越大,向心加速度越小,则c的向心加速度小于b的向心加速度,则a的向心加速度小于重力加速度g,故A错误;
B.根据
可得
可知bcd中b的线速度最大,ac比较根据v=ωr,可知c的线速度大于a,四个卫星中b线速度最大,可知b在相同时间内转过的弧长最长,选项B正确;
C.因c的周期为24h,则c在4h内转过的圆心角是
选项C错误;
D.由开普勒第三定律得可知:卫星的半径r越大,周期T越大,所以d的运动周期大于c的周期24h,故D错误。
故选B。
9. 为了节省燃料,发射火星探测器需要等火星与地球之间相对位置合适。如图所示,“天问一号”探测器自地球发射后,立即被太阳引力俘获,沿以太阳为焦点的椭圆地火转移轨道无动力到达火星附近,在火星附近被火星引力俘获后环绕火星飞行。已知火星的公转周期约是地球公转周期的1.9倍。则火星探测器( )。
A. 下一个发射时机需要再等约2.1年
B. 地火转移轨道运动时间小于6个月
C. 在地火转移轨道运动时速度均大于地球绕太阳的速度
D. 进入地火转移轨道的速度大于7.9km/s小于11.2km/s
【答案】A
【解析】
【详解】A.由题意可知火星的公转周期为年,设下一个发射时机需要再经过时间,则有
可得
解得
A正确;
B.根据开普勒第三定律可知,探测器在地火转移轨道的周期大于地球的公转周期,故探测器在地火转移轨道运动时间为
可知火星探测器在地火转移轨道运动时间大于6个月,B错误;
C.根据万有引力提供向心力可得
解得
可知地球绕太阳的速度大于火星绕太阳的速度,根据卫星从低轨道变轨到高轨道需要在变轨处点火加速,可知火星探测器运动到火星轨道处的速度小于火星绕太阳的速度,故火星探测器在地火转移轨道运动时速度并不是一直大于地球绕太阳的速度,C错误;
D.火星探测器进入地火转移轨道需要脱离地球的束缚,火星探测器进入地火转移轨道的速度大于小于,D错误;
故选A。
10. 如图所示,A、B、C三个一样的滑块从粗糙固定斜面上的同一高度同时开始运动,A由静止释放,B的初速度方向沿斜面向下,大小为v0,C的初速度方向沿斜面水平,大小也为v0,下列说法中正确的是( )
A. A、B、C三者的加速度相同
B. C和A同时滑到斜面底端
C. 滑到斜面底端时,A、B、C克服摩擦力做功相同
D. 滑到斜面底端时,A、C所受重力的功率大小关系为PC> PA
【答案】D
【解析】
【详解】AB.设斜面倾角为,A、B、C三个滑块所受的滑动摩擦力大小相等
A和B所受滑动摩擦力沿斜面向上,根据牛顿第二定律
解得
C沿斜面向上的力是滑动摩擦力的分力,所以它们的加速度不相同,C沿斜面方向的加速度大于A的加速度,沿斜面的位移相同,根据运动学规律,沿斜面方向
推知C比A先到达斜面底端,AB错误;
C.根据上述分析可知,A、B克服摩擦力做功相同,均小于C克服摩擦力做功,C错误;
D.A、C两个滑块所受的滑动摩擦力大小相等,A所受滑动摩擦力沿斜面向上,C受摩擦力方向与速度方向相反,C沿斜面向上的力是滑动摩擦力的分力,所以C在沿斜面向下方向的加速度大于A的加速度,沿斜面方向,A、C都做初速度为零的加速直线运动,沿斜面的位移也相同,根据
可知C到达斜面底端时沿斜面向下方向的速度大于A,所以滑到斜面底端时,A、C所受重力的功率大小关系为PC> PA,D正确。
故选D。
二、实验题(总分12分,每空3分)
11. 图甲为“探究加速度与物体所受合外力关系”的实验装置,实验中所用小车的质量为M,重物的质量为m,实验时改变重物的质量,记下测力计对应的读数F。
(1)实验过程中,___________(填“需要”或“不需要”)满足M>>m。
(2)实验过程中得到如图乙所示的纸带,已知所用交流电的频率为50Hz。其中A、B、C、D、E为五个计数点,相邻两个计数点之间还有4个点没有标出,根据纸带提供的数据,可求出小车加速度的大小为___________m/s2(计算结果保留2位有效数字)。
(3)当重物质量合适时,小车做匀速运动,此时测力计的读数为F0,更换重物,用a表示重物的加速度,F表示弹簧测力计的示数,下列描绘的a-F关系表达式为___________,图像合理的为___________。
A.B.
C. D.
【答案】(1)不需要 (2)0.64
(3) ①. ②. D
【解析】
【小问1详解】
[1]实验过程中,小车所受拉力可通过测力计可以直接读出,因此不需要满足M>>m。
【小问2详解】
[1]相邻两个计数点之间有4个点没有标出,故计数点间隔为
根据逐差法可求出小车加速度的大小为
【小问3详解】
[1][2]当重物质量合适时,小车做匀速运动,此时测力计的读数为F0,根据平衡条件知,滑动摩擦力大小为2F0,更换重物,用a表示重物的加速度,F表示弹簧测力计的示数,根据牛顿第二定律
推得
故对应的a-F关系图像合理的为D。
三、解答题(总分48分,每题16分)
12. 万有引力定律揭示了天体运行规律与地上物体运动规律具有内在的一致性。将地球视为质量均匀分布的球体,不考虑空气的影响。已知地球质量为M,地球同步卫星的轨道半径r,万有引力常量为G。
(1)求地球自转周期T。
(2)由于地球自转影响,在地球表面不同的地方,物体的重量会随纬度的变化而有所不同。将地球视为质量均匀分布的球体,不考虑空气的影响。用弹簧秤称量一个相对于地面静止的小物体的重量,设在地球北极地面称量时,弹簧秤的读数是F1;在赤道地面称量时,弹簧秤的读数是F2。已知地球半径为R。
a.求比值的表达式;
b.在纬度为θ的地面,求测得弹簧秤的读数F3(用F1、F2、θ表示)。
【答案】(1)
(2)a.;b.
【解析】
【小问1详解】
同步卫星与地球自转同步,万有引力提供向心力,可得
解得
【小问2详解】
a.在北极测量时,重力等于万有引力,即
在赤道测量时,重力等于万有引力与向心力之差,即
联立,解得
b.在纬度为θ位置处,万有引力为F1,向心力大小为
根据余弦定理
解得
13. 如图所示,倾角、高的斜面固定在水平地面上。O点位于M点正上方且与N点等高。不可伸长的轻质细绳下方悬挂一质量为的小球(可视为质点),另一端固定在O点。小球从某点静止释放在竖直平面内做圆周运动,运动到最低点时细绳恰好拉断,之后小球垂直击中斜面的中点Q,不计空气阻力,重力加速度。
(1)求细绳被拉断时小球的速度大小;
(2)求细绳能承受的最大拉力T;
(3)若小球击中斜面后速度反向,大小为击中前的一半,则反弹后小球能不能落到M点?请列式说明。
【答案】(1)
(2)
(3)恰好落到M点
【解析】
【小问1详解】
小球做平抛运动并垂直击中斜面的中点,有
且
解得
【小问2详解】
小球做平抛运动的竖直位移为
所以细绳的长度为
在圆周运动最低点时有
解得
【小问3详解】
若小球击中斜面反弹的速度大小为击中前的一半,设小球经过时间落到地面,则在竖直方向上有
解得
所以水平方向位移为
由此可知,小球从Q点反弹后做斜上抛运动,恰好落到M点。
14. 如图甲所示,质量。M=2kg的足够长木板C置于水平面上,滑块A、B质量均为m=1kg,置于C上,B位于A右方L=1m处。A、C间的动摩擦因数,B、C间及C与地面间的动摩擦因数,t = 0时刻给C施加一水平向右、大小可调的恒力F。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取。
(1)若A、B始终不相遇,求恒力F的范围;
(2)若F=9.5N,,求A、B第一次相遇的时刻;
(3)设A、B第一次相遇的时刻为t,试求出与F关系式并在图示坐标系中作出图像。
【答案】(1)
(2)2s (3)
见解析
【解析】
【小问1详解】
当BC之间即将发生相对滑动时,对B由牛顿第二定律得
解得
对整体由牛顿第二定律得
解得 F1= 8 N
当 F> 8 N时,B相对C向后滑动,会与A相碰当A、C之间即将发生相对滑动时,对A由牛顿第二定律得
解得
则对A、C整体由牛顿第二定律得
解得F2 = 11N
当 F> 11N时,A、B都相对C向后滑动,但是A的加速度大于B,B会与A相碰。
因此若AB始终不相遇
【小问2详解】
由于, 则B与C之间出现了相对运动,B的加速度大小为
A、C相对静止,对A、C由牛顿第二定律得
解得
由运动学公式可得
解得从刚开始施加力至A、B第一次相遇所用时间 t=2s
【小问3详解】
若8N≤F≤11N, 对A、C由牛顿第二定律得
解得
由
得
若F>11N, 由
可知
画出与F的关系图像如图所示
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