内容正文:
遂宁中学高新校区高2024级第二期3月月考物理试题
总分:100分 考试时间:75分钟
一、单选题(每题4分,共28分)
1. 关于向心加速度,下列说法正确的是( )
A. 向心加速度是描述线速度变化的物理量
B. 向心加速度只改变线速度的方向,不改变线速度的大小
C. 向心加速度大小恒定,方向时刻改变
D. 物体做非匀速圆周运动时,向心加速度的公式不再成立
2. 据《甘石星经》记载,我国古代天文学家石申,早在2000多年前就对木星的运行进行了精确观测和记录。若已知木星公转轨道半径r,周期T,木星星体半径R,木星表面重力加速度g,万有引力常量G。则太阳质量( )
A. B. C. D.
3. 宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”,它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动,而不至因为万有引力的作用而吸引到一起。如图所示,某双星系统中A、B两颗天体绕O点做匀速圆周运动,它们的轨道半径之比,则两颗天体的( )
A. 质量之比
B. 角速度之比
C. 线速度大小之比
D. 双星间距离一定,双星的质量之和越大,其转动周期越大
4. 2024年10月30日,搭载神舟十九号载人飞船的火箭成功发射升空,6名中国航天员在太空顺利会师。如图是飞船发射至对接的原理图,载人飞船进入预定轨道1后,与轨道2的天宫空间站完成自主快速交会对接,以下说法正确的是( )
A. 飞船在轨道1近地点A的线速度大小等于第一宇宙速度
B. 飞船从地面发射进入轨道1的速度应超过11.2km/s
C. 飞船先进入轨道2,再加速即可完成对接
D. 天宫空间站的运行周期大于飞船在轨道1的运行周期
5. 如图,半径为R的半球形陶罐,固定在水平转台上,转轴与过陶罐球心O的对称轴重合,一质量为m的小物块放入陶罐内,随着陶罐一起以角速度ω匀速旋转。已知小物块和O点的连线与之间的夹角θ为60°,小物块与罐壁间的动摩擦因素,重力加速度大小为g。若 则小物块所受的摩擦力的大小为( )
A. B. C. D.
6. 如图所示,一位同学做飞镖游戏,已知圆盘的直径为d,飞镖距圆盘L,且对准圆盘上最高点A点水平抛出,初速度为v0,飞镖抛出的同时,圆盘绕垂直圆盘过盘心O的水平轴匀速转动,角速度为ω。若飞镖恰好击中A点,则下列关系正确的是( )
A. d=L2g
B. ωL=π(1+2n)v0(n=0,1,2,…)
C. v0=ω
D. dω2=gπ2(1+2n)2(n=0,1,2,…)
7. 如图所示,细绳穿过竖直的管子拴住一个小球,让小球在A高度处做水平面内的匀速圆周运动,现用力将细绳缓慢下拉,使小球在B高度处做水平面内的匀速圆周运动,A、B位置在同一竖直线上,不计一切摩擦,则( )
A. 线速度 B. 角速度
C. 向心加速度 D. 向心力
二、多选题(每题6分,共计18分,全对6分,选对但不全3分,有错选0分)
8. 如图所示,物体和分别用不可伸长的轻绳连接跨过定滑轮(不计摩擦),轻绳足够长。当用水平力拉物体水平向右做匀速直线运动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 物体也做匀速直线运动
B. 物体的速率等于物体的速率
C. 物体的速率小于物体的速率
D. 绳子的拉力始终大于物体所受的重力
9. 如图所示,A是静止在赤道上的物体,B、C是同一平面内两颗人造卫星。B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上,C是地球同步卫星。下列说法中正确的是( )
A. 卫星B的速度大小小于地球的第一宇宙速度 B. A、B的线速度大小关系为
C. A、B、C周期大小关系为 D. B、C的向心加速度大小关系为
10. 如图所示,一个半径为3R 的圆盘可绕通过其中心且垂直于盘面的竖直轴匀速转动。在圆盘边缘等间隔地固定着三个完全相同的小物块A、B、C(C在圆盘最外端),它们的质量均为m,与圆盘间的动摩擦因数均为μ。当圆盘以角速度ω缓慢增大时,下列说法正确的是( )
A. 当时,A物块所受摩擦力为
B. 当时,B 物块所受摩擦力为μmg
C. 当时,C物块刚要开始滑动
D. 当时,A、B、C三个物块均已滑动
三、实验题(每空2分,共计16分)
11. 在“探究平抛运动的特点”实验中。
(1)某老师做了如图1、图2两个演示实验:图1所示装置进行实验,小锤打击弹性金属片,A球水平抛出,同时B球被松开自由下落;图2所示装置进行实验,两个相同的弧形轨道M、N位于同一竖直面内,其中N轨道的末端与光滑的水平地面相切,两个完全相同的小钢球P、Q,以相同的水平初速度v0同时从轨道M、N的末端射出。关于这两个实验,下列说法正确的是( )
A. 所用两球的质量均须相等
B. 图1实验应改变装置的高度等多次实验,才可以得出结论
C. 图1实验中用较大的力敲击弹性金属片,则两球不能同时落地
D. 图2实验只做一次观察到P落地时与Q相遇,即可说明P球在水平方向上做匀速直线运动
(2)为了进一步探究平抛运动,某同学用如图3所示的装置进行实验,下列操作中,必要的是( )
A. 通过调节使斜槽末端保持水平
B. 每次需要从不同位置静止释放小球
C. 通过调节使木板保持竖直
D. 尽可能减小斜槽与小球之间的摩擦
(3)如图4所示,为一次实验记录中的一部分,图中背景方格的边长表示实际长度5cm。从图像上分析,小球从抛出运动到B点时,已经在空中飞行了_________s。(取10m/s2)
12. 航天器绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态,在这种环境中无法用天平称量物体的质量。某同学设计了如图所示的装置(图中O为光滑小孔)在失重环境中间接测量物体的质量:将细线一端连接物体,另一端连接弹簧测力计,给待测物体一个初速度,使它在水平面内做匀速圆周运动。设航天器中具有基本测量工具。
(1)实验中用传感器可以测出物体经过其旁边时的线速度大小v,为了测量物体的质量,还需要测量的物理量有________和________。(写出物理量的名称并用合适的字母表示)
(2)若用来做实验的平板平整但不光滑,则物体做圆周运动时共受到________个力,物体绕O点做圆周运动的向心力由________提供。
(3)待测物体质量的表达式为________。
四、解答题(13题10分,14题10分,15题18分)
13. 我国将在2030年前后实现航天员登月计划并在月球上进行相关的科学探测与实验。若航天员站在月球表面上的倾角为的斜面顶端处,沿水平方向以初速度抛出一个小球,如图所示,经时间小球落在斜面上处。空气阻力不计,月球半径为,引力常量为。求:
(1)月球表面的重力加速度;
(2)如果要在月球上发射一颗绕月球运行的卫星,所需的最小发射速度为多大?
14. 现有一根长L=0.2m的不可伸长轻绳,其一端固定于O点,另一端系着一质量m=1kg的小球(可视为质点),将小球提至O点正上方的A点处,此时绳刚好伸直且无拉力,如图所示。不计空气阻力,取g=10m/s2。
(1)若小球以v1=3m/s的速度水平抛出,小球做什么运动?求小球抛出瞬间绳的拉力大小;
(2)若小球以v2=1m/s的速度水平抛出,小球做什么运动?计算小球从抛出到绳再次伸直时所经历的时间。
15. 某游戏装置的竖直截面如图所示,质量为的滑块自A点以的初速度从倾角为53°的粗糙斜面滑下,冲入水平面上的半径为的圆轨道,滑块经过轨道最高点D时的速度为,圆轨道在最低点稍微错开,滑块在圆弧轨道上滑行一周后冲出,而后冲上倾角为37°的传送带,传送带以的速度匀速向上传送,从传送带上端F离开后恰好水平滑上距离F高为h的平台,在平台上滑块被缓冲锁定视为成功。已知水平轨道和倾斜轨道与传送带分别在B、E点平滑连接,AB长度为,EF长度为,滑块与斜面间动摩擦因数,与传送带的动摩擦因数,其余阻力不计,滑块可视为质点,(由机械能守恒可知滑块在C和速度大小相同)求:
(1)滑块经过D点时轨道对滑块的支持力大小;
(2)滑块冲上传送带时的速度的大小;
(3)平台高度h;
(4)若传送带的传送速度v和平台离F的高度h可调,仍要滑块水平滑上平台锁定,写出h随v变化的关系。
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遂宁中学高新校区高2024级第二期3月月考物理试题
总分:100分 考试时间:75分钟
一、单选题(每题4分,共28分)
1. 关于向心加速度,下列说法正确的是( )
A. 向心加速度是描述线速度变化的物理量
B. 向心加速度只改变线速度的方向,不改变线速度的大小
C. 向心加速度大小恒定,方向时刻改变
D. 物体做非匀速圆周运动时,向心加速度的公式不再成立
【答案】B
【解析】
【详解】AB.加速度是描述速度变化快慢的物理量,向心加速度是描述线速度方向变化快慢的物理量,向心加速度只改变线速度的方向,不改变线速度的大小,故A错误,B正确;
C.向心加速度指向圆心,方向时刻改变,只有匀速圆周运动的向心加速度大小才恒定,故C错误;
D.向心加速度的公式对匀速圆周运动和变速圆周运动同样成立,故D错误。
故选B。
2. 据《甘石星经》记载,我国古代天文学家石申,早在2000多年前就对木星的运行进行了精确观测和记录。若已知木星公转轨道半径r,周期T,木星星体半径R,木星表面重力加速度g,万有引力常量G。则太阳质量( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】A.该式由木星表面物体重力等于万有引力推导
解得
计算的是木星质量而非太阳质量,故A错误;
B.是木星表面的重力加速度,不是木星公转轨道处的向心加速度,该式无物理依据,故B错误;
C.木星绕太阳公转时万有引力提供向心力,有
约去后解得
故C正确;
D.公式中应代入木星公转轨道半径,而非木星自身半径,故D错误。
故选C。
3. 宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”,它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动,而不至因为万有引力的作用而吸引到一起。如图所示,某双星系统中A、B两颗天体绕O点做匀速圆周运动,它们的轨道半径之比,则两颗天体的( )
A. 质量之比
B. 角速度之比
C. 线速度大小之比
D. 双星间距离一定,双星的质量之和越大,其转动周期越大
【答案】A
【解析】
【详解】B.双星运动的角速度大小相等,即
故B错误;
A.由万有引力提供向心力有
解得
故A正确;
C.由公式可得,线速度大小之比
故C错误;
D.由万有引力提供向心力有
解得
,
则
可知,双星间距离一定,双星的质量之和越大,其转动周期越小,故D错误。
故选A。
4. 2024年10月30日,搭载神舟十九号载人飞船的火箭成功发射升空,6名中国航天员在太空顺利会师。如图是飞船发射至对接的原理图,载人飞船进入预定轨道1后,与轨道2的天宫空间站完成自主快速交会对接,以下说法正确的是( )
A. 飞船在轨道1近地点A的线速度大小等于第一宇宙速度
B. 飞船从地面发射进入轨道1的速度应超过11.2km/s
C. 飞船先进入轨道2,再加速即可完成对接
D. 天宫空间站的运行周期大于飞船在轨道1的运行周期
【答案】D
【解析】
【详解】A.过A点可以作出近地卫星的圆轨道,该轨道上的速度等于第一宇宙速度,由近地圆轨道变轨到轨道1,需要再A点加速,可知,飞船在轨道1近地点A的线速度大小大于第一宇宙速度,故A错误;
B.11.2km/s为第二宇宙速度,飞船在轨道1上仍然在地球束缚之下,可知,飞船从地面发射进入轨道1的速度不能够超过11.2km/s,故B错误;
C.船先进入轨道2,加速后,速度增大,万有引力不足以提供圆周运动的向心力,飞船将做离心运动,不能够完成对接,故C错误;
D.由于天宫空间站的运行的轨道半径大于轨道1的半长轴,根据开普勒第三定律可知,天宫空间站的运行周期大于飞船在轨道1的运行周期,故D正确。
故选D。
5. 如图,半径为R的半球形陶罐,固定在水平转台上,转轴与过陶罐球心O的对称轴重合,一质量为m的小物块放入陶罐内,随着陶罐一起以角速度ω匀速旋转。已知小物块和O点的连线与之间的夹角θ为60°,小物块与罐壁间的动摩擦因素,重力加速度大小为g。若 则小物块所受的摩擦力的大小为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】当物块与罐壁恰好没有摩擦力时,重力与支持力提供向心力,由
得
当ω=时,所需向心力更大,则摩擦力沿罐壁向下,与水平方向成60°角,则,
得。
故选B。
6. 如图所示,一位同学做飞镖游戏,已知圆盘的直径为d,飞镖距圆盘L,且对准圆盘上最高点A点水平抛出,初速度为v0,飞镖抛出的同时,圆盘绕垂直圆盘过盘心O的水平轴匀速转动,角速度为ω。若飞镖恰好击中A点,则下列关系正确的是( )
A. d=L2g
B. ωL=π(1+2n)v0(n=0,1,2,…)
C. v0=ω
D. dω2=gπ2(1+2n)2(n=0,1,2,…)
【答案】B
【解析】
【详解】A.飞镖做平抛运动,
解得
A错误;
B.根据上述解得
圆盘转动的周期
由于飞镖恰好击中A点,则有(n=0,1,2,3…)
解得(n=0,1,2,3…)
B正确;
C.根据上述有(n=0,1,2,3…)
C错误;
D.根据,,(n=0,1,2,3…)
解得(n=0,1,2,3…)
D错误。
故选B。
7. 如图所示,细绳穿过竖直的管子拴住一个小球,让小球在A高度处做水平面内的匀速圆周运动,现用力将细绳缓慢下拉,使小球在B高度处做水平面内的匀速圆周运动,A、B位置在同一竖直线上,不计一切摩擦,则( )
A. 线速度 B. 角速度
C. 向心加速度 D. 向心力
【答案】C
【解析】
【详解】D.设绳子与竖直方向夹角为θ,绳子长度为l,A、B位置在同一竖直线上,所以小球做圆周运动的半径r相同,且
对小球分析有向心力
根据数学知识可知
故D错误;
C.根据牛顿第二定律
解得
因为
故向心加速度
故C正确;
A.根据牛顿第二定律
解得
因为
所以线速度
故A错误;
B.根据牛顿第二定律
解得
因为
故角速度
故B错误。
故选C。
二、多选题(每题6分,共计18分,全对6分,选对但不全3分,有错选0分)
8. 如图所示,物体和分别用不可伸长的轻绳连接跨过定滑轮(不计摩擦),轻绳足够长。当用水平力拉物体水平向右做匀速直线运动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 物体也做匀速直线运动
B. 物体的速率等于物体的速率
C. 物体的速率小于物体的速率
D. 绳子的拉力始终大于物体所受的重力
【答案】CD
【解析】
【详解】ABC.根据速度的分解,可得
可见物体的速率小于物体的速率,向右移动的过程中,减小,增大,物体A不是匀速直线运动,AB错误,C正确;
D.根据上述分析可知,A做加速运动,根据牛顿第二定律则有
解得
故绳子的拉力始终大于物体所受的重力,D正确。
故选CD。
9. 如图所示,A是静止在赤道上的物体,B、C是同一平面内两颗人造卫星。B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上,C是地球同步卫星。下列说法中正确的是( )
A. 卫星B的速度大小小于地球的第一宇宙速度 B. A、B的线速度大小关系为
C. A、B、C周期大小关系为 D. B、C的向心加速度大小关系为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.第一宇宙速度是绕地球做圆周运动的最大的环绕速度,由于卫星B的轨道半径大于地球的半径,则卫星B的速度小于地球的第一宇宙速度,故A正确;
B.A、C具有相等的角速度,根据
可得
对于B、C,根据万有引力提供向心力有
可得
所以
故,故B错误;
C.A、C的角速度相等,则A、C的周期相等,根据万有引力提供向心力有
可得
所以,故C正确;
D.对于B、C,根据万有引力提供向心力有
可得
所以,故D错误。
故选AC。
10. 如图所示,一个半径为3R 的圆盘可绕通过其中心且垂直于盘面的竖直轴匀速转动。在圆盘边缘等间隔地固定着三个完全相同的小物块A、B、C(C在圆盘最外端),它们的质量均为m,与圆盘间的动摩擦因数均为μ。当圆盘以角速度ω缓慢增大时,下列说法正确的是( )
A. 当时,A物块所受摩擦力为
B. 当时,B 物块所受摩擦力为μmg
C. 当时,C物块刚要开始滑动
D. 当时,A、B、C三个物块均已滑动
【答案】BD
【解析】
【详解】A.当时,假设A物块仍静止,A物块所受摩擦力为
故假设成立,A受到的摩擦力为,故A错误;
B.当时,假设B物块仍静止,B物块所受摩擦力为
假设不成立,说明物块B已经滑动,受到滑动摩擦力,大小为μmg,故B正确;
C.当时,假设C物块仍静止,C物块所受摩擦力为
C物块已经滑动,故C错误;
D.当A物块刚要滑动,则
解得
说明A已经滑动,因为B、C半径大于A,需要的向心力更大,也已经滑动,故D正确。
故选BD。
三、实验题(每空2分,共计16分)
11. 在“探究平抛运动的特点”实验中。
(1)某老师做了如图1、图2两个演示实验:图1所示装置进行实验,小锤打击弹性金属片,A球水平抛出,同时B球被松开自由下落;图2所示装置进行实验,两个相同的弧形轨道M、N位于同一竖直面内,其中N轨道的末端与光滑的水平地面相切,两个完全相同的小钢球P、Q,以相同的水平初速度v0同时从轨道M、N的末端射出。关于这两个实验,下列说法正确的是( )
A. 所用两球的质量均须相等
B. 图1实验应改变装置的高度等多次实验,才可以得出结论
C. 图1实验中用较大的力敲击弹性金属片,则两球不能同时落地
D. 图2实验只做一次观察到P落地时与Q相遇,即可说明P球在水平方向上做匀速直线运动
(2)为了进一步探究平抛运动,某同学用如图3所示的装置进行实验,下列操作中,必要的是( )
A. 通过调节使斜槽末端保持水平
B. 每次需要从不同位置静止释放小球
C. 通过调节使木板保持竖直
D. 尽可能减小斜槽与小球之间的摩擦
(3)如图4所示,为一次实验记录中的一部分,图中背景方格的边长表示实际长度5cm。从图像上分析,小球从抛出运动到B点时,已经在空中飞行了_________s。(取10m/s2)
【答案】(1)B (2)AC
(3)0.2
【解析】
【小问1详解】
A.在图1实验中,A球做平抛运动,B球做自由落体运动,平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动,此运动与质量无关;图2实验中,P球做平抛运动,Q球做匀速直线运动,探究平抛运动水平方向的运动情况也与质量无关,所以两实验所用两球的质量不须相等,故A错误;
B.图1实验中,改变装置的高度等多次实验,若两球总是同时落地,能更充分地说明平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动,故B正确;
C.图1实验中,无论用多大的力敲击弹性金属片,A球在竖直方向始终做自由落体运动,B球也做自由落体运动,两球在竖直方向的运动情况相同,所以两球总是同时落地,故C错误;
D.图2实验只做一次观察到P落地时与Q相遇,存在偶然性,应多次实验,才能说明P球在水平方向上做匀速直线运动,故D错误。
故选B。
【小问2详解】
A.通过调节使斜槽末端保持水平,这样才能保证小球做平抛运动,故A正确;
B.每次应从同一位置静止释放小球,以保证小球每次平抛的初速度相同,故B错误;
C.通过调节使木板保持竖直,方便记录小球的运动轨迹,故C正确;
D.斜槽与小球之间的摩擦对小球做平抛运动的初速度有影响,但只要每次从同一位置静止释放小球,保证初速度相同即可,不需要尽可能减小摩擦,故D错误。
故选AC。
【小问3详解】
在竖直方向上,根据
从图中可知
则
小球到B点时,竖直方向上的速度为
则小球到B点时,已经在空中飞行的时间为
12. 航天器绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态,在这种环境中无法用天平称量物体的质量。某同学设计了如图所示的装置(图中O为光滑小孔)在失重环境中间接测量物体的质量:将细线一端连接物体,另一端连接弹簧测力计,给待测物体一个初速度,使它在水平面内做匀速圆周运动。设航天器中具有基本测量工具。
(1)实验中用传感器可以测出物体经过其旁边时的线速度大小v,为了测量物体的质量,还需要测量的物理量有________和________。(写出物理量的名称并用合适的字母表示)
(2)若用来做实验的平板平整但不光滑,则物体做圆周运动时共受到________个力,物体绕O点做圆周运动的向心力由________提供。
(3)待测物体质量的表达式为________。
【答案】(1) ①. 弹簧测力计示数F ②. 物体做圆周运动的半径r
(2) ①. 2 ②. 细线上的拉力
(3)
【解析】
【详解】(1)[1][2]实验中用传感器测出物体经过其旁边时的线速度大小,为了测量物体的质量,根据可知,还需要测量的物理量有物体做圆周运动的半径以及弹簧测力计的示数。
(2)[1][2]由于物体处于完全失重状态,故物体与平板之间没有弹力及摩擦力,物体做圆周运动时只受细线的拉力及重力两个力的作用,物体绕O点做圆周运动的向心力由细线的拉力提供。
(3)根据公式,得待测物体质量的表达式为
四、解答题(13题10分,14题10分,15题18分)
13. 我国将在2030年前后实现航天员登月计划并在月球上进行相关的科学探测与实验。若航天员站在月球表面上的倾角为的斜面顶端处,沿水平方向以初速度抛出一个小球,如图所示,经时间小球落在斜面上处。空气阻力不计,月球半径为,引力常量为。求:
(1)月球表面的重力加速度;
(2)如果要在月球上发射一颗绕月球运行的卫星,所需的最小发射速度为多大?
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
小球从到的过程中由平抛运动规律得:
水平位移
竖直位移
由位移关系得
解得
【小问2详解】
在月球表面所需的最小发射速度即为月球的第一宇宙速度
又对月球表面物体,重力等于万有引力,即
得
得
14. 现有一根长L=0.2m的不可伸长轻绳,其一端固定于O点,另一端系着一质量m=1kg的小球(可视为质点),将小球提至O点正上方的A点处,此时绳刚好伸直且无拉力,如图所示。不计空气阻力,取g=10m/s2。
(1)若小球以v1=3m/s的速度水平抛出,小球做什么运动?求小球抛出瞬间绳的拉力大小;
(2)若小球以v2=1m/s的速度水平抛出,小球做什么运动?计算小球从抛出到绳再次伸直时所经历的时间。
【答案】(1)圆周运动,35N
(2)平抛运动,0.2s
【解析】
【小问1详解】
若小球恰好做圆周运动,则
解得
由于
所以小球做圆周运动,绳中有拉力,根据牛顿第二定律得
解得
【小问2详解】
由于
所以小球做平抛运动,设经过时间t绳拉直,如图所示
在竖直方向有
在水平方向有
由几何关系得
解得
15. 某游戏装置的竖直截面如图所示,质量为的滑块自A点以的初速度从倾角为53°的粗糙斜面滑下,冲入水平面上的半径为的圆轨道,滑块经过轨道最高点D时的速度为,圆轨道在最低点稍微错开,滑块在圆弧轨道上滑行一周后冲出,而后冲上倾角为37°的传送带,传送带以的速度匀速向上传送,从传送带上端F离开后恰好水平滑上距离F高为h的平台,在平台上滑块被缓冲锁定视为成功。已知水平轨道和倾斜轨道与传送带分别在B、E点平滑连接,AB长度为,EF长度为,滑块与斜面间动摩擦因数,与传送带的动摩擦因数,其余阻力不计,滑块可视为质点,(由机械能守恒可知滑块在C和速度大小相同)求:
(1)滑块经过D点时轨道对滑块的支持力大小;
(2)滑块冲上传送带时的速度的大小;
(3)平台高度h;
(4)若传送带的传送速度v和平台离F的高度h可调,仍要滑块水平滑上平台锁定,写出h随v变化的关系。
【答案】(1)1N (2)8m/s
(3)0.288m (4)
【解析】
【小问1详解】
在D点,根据牛顿第二定律可得
解得
【小问2详解】
BE段光滑,滑块冲上传送带时的速度即为经过B点时的速度,滑块在AB段下滑,根据牛顿第二定律可得
解得
根据运动学公式
解得滑块经过B点时的速度为
即滑块冲上传送带时的速度为
【小问3详解】
滑块冲上传送带时做减速运动,根据牛顿第二定律可得
解得
与传送带共速时,根据
可得
即恰好运动至F点共速,根据
可得平台高度为
【小问4详解】
若,物块在传送带上一直以做减速运动,到F点时速度为4m/s,则有
若,滑块所受摩擦力斜向上,由于,滑块仍然减速运动,根据
可得
若一直减速,则有
可得
根据
可得
若,则滑块先以做减速运动,再以做减速运动,则有
可得
结合上述解得
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