精品解析:贵州省贵阳市修文中学2024-2025学年高一下学期4月月考物理试题
2025-04-21
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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 | - |
| 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) | 贵州省 |
| 地区(市) | 贵阳市 |
| 地区(区县) | 修文县 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 3.50 MB |
| 发布时间 | 2025-04-21 |
| 更新时间 | 2026-03-21 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-04-21 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/51735025.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
修文中学2024-2025学年第二学期高一第1次质量监测考试
物理选择性考试试卷
注意事项:
亲爱的同学,欢迎你参加这次高一的物理学习回溯之旅。在近一个月里,你肯定有又着许多新奇的发现和独特的体验。这一次段考又是你大显身手的好机会哟!我们相信,在这紧张而又愉快的时间里,你一定会有更好的表现!
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分)
1. 一质点做匀速圆周运动,其线速度大小为8m/s,转动周期为2s,下列说法正确的是( )
A. 角速度为1rad/s B. 转速为0.5r/s
C. 运动轨迹的半径为m D. 频率为2Hz
2. 如图所示,一物体紧贴在匀速转动的圆筒的内壁上随圆筒一起转动,在圆筒的角速度ω减小一些以后,它与圆筒间仍未发生相对滑动。下列说法中正确的是( )
A. 物体所受弹力减小,摩擦力大小不变
B. 物体所受弹力增大,摩擦力减小
C. 物体所受弹力和摩擦力都减小
D. 物体所受弹力大小不变,摩擦力减小
3. 如图甲为我国以前农村毛驴拉磨的场景。毛驴拉磨可看成是匀速圆周运动,假设毛驴的拉力始终与拉磨半径方向垂直,图乙为其简化图,拉力为500N,拉磨半径为2m,拉磨周期为10s。下列说法正确的是( )
A. 毛驴拉磨一周所做的功为2000πJ
B. 毛驴拉磨一周所做的功为0J
C. 毛驴拉磨的转速为0.1r/min
D. 毛驴拉磨的瞬时功率为50W
4. 阋神星是一个已知最大的属于柯伊伯带及海王星外天体的矮行星,因观测估算比冥王星大,在公布发现时曾被其发现者和NASA等组织称为“第十大行星”。若将地球和阋神星绕太阳的运动看作匀速圆周运动,它们的运行轨道如图所示。已知阋神星绕太阳运行一周的时间约为n年,设地球绕太阳运行的轨道半径为R,则阋神星绕太阳运行的轨道半径约为( )
A. B. C. D.
5. 某型号“双引擎”节能环保汽车,当行驶速度达到一定值时会自动切换引擎,改变输出动力。t=0时刻,该汽车在平直的公路上由静止启动,在t=t0时刻自动切换引擎,其牵引力F随时间t变化的关系如图。已知该汽车行驶时所受阻力大小恒为f,则汽车切换引擎( )
A. 前后牵引力功率不变 B. 后阻力的功率保持不变
C. 前做匀加速运动 D. 后做匀减速运动
6. 质量为m=1.6kg的小球,从离桌面H=2.0m高的A处由静止下落,桌面离地面B处高度为h=1.0m,如图所示。若以桌面为参考平面,重力加速度g=10m/s²,下列说法正确的是( )
A. 小球在A点的重力势能为48J
B. 小球在B点重力势能16J
C. 由A点下落至B点过程中重力做功为48J
D. 由A点下落至B点过程中重力势能的变化量为48J
7. 海底世界里的“海豹顶球”表演深受小朋友们的喜欢。在某次表演中,球被海豹以一定的初速度顶起后沿竖直方向向上运动,到达最高点后又落回原处被海豹接住,球上升和下落过程中的动能与位移x的关系如图所示。假设整个过程中球所受的空气阻力大小不变,则球所受重力和阻力大小分别为( )
A. , B. ,
C. , D. ,
二、多项选择题:本题共3小题,每小题5分,共15分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 2024年9月19日,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭与远征一号上面级,成功发射第59、60颗北斗导航卫星。若该第59颗北斗导航卫星在距地球表面高度为h的轨道上做匀速圆周运动的角速度为,地球的半径为R,引力常量为G,忽略地球的自转,则下列说法正确的是( )
A. 该卫星线速度大小为
B. 该卫星的向心加速度大小为
C. 地球的质量为
D. 地球的平均密度为
9. 2024年9月29日,自贡到重庆的高铁正式开通,早上吃冷吃兔,中午吃重庆火锅。假设此高铁列车启动后沿水平直轨道行驶,发动机的总功率恒为。且行驶过程中受到的阻力大小恒定,列车的质量为,最大行驶速度为。下列说法正确的是( )
A. 在加速阶段,高铁列车的加速度保持不变
B. 高铁列车受到阻力大小
C. 在加速阶段,发动机对高铁列车的牵引力逐渐增大
D. 当高铁列车的速度为时,列车的加速度大小为
10. 如图所示,可视为质点的小球质量为m,轻质细线长为L,一端系于悬点O,另一端连接小球。把小球和悬线拉到水平位置的A点且悬线绷直,由静止释放小球,小球经过t时间运动至最低点B。小球运动过程中受到大小恒为f的阻力作用,且该阻力的方向始终与运动方向相反,小球可视为质点,重力加速度大小为g。则( )
A. 小球摆到最低点的动能为
B. 下摆过程中,小球重力的平均功率为
C. 下摆过程中,小球重力的瞬时功率先增大后减小
D. 下摆过程中,小球阻力的瞬时功率一直为零
三、实验题题:本题共2小题,共15分。
11. 如图所示是探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系的实验装置。转动手柄,可使两侧变速塔轮以及长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在左右两塔轮上的不同圆盘上,可使两个槽内的小球分别以各自的角速度做匀速圆周运动,其向心力由挡板对小球的压力提供,球对挡板的反作用力,通过杠杆作用使弹簧测力筒下降,从而露出标尺,标尺上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。那么:
(1)下列实验的实验方法与本实验相同的是____________。
A. 探究小车速度随时间变化规律 B. 探究两个互成角度的力的合成规律
C. 探究加速度与力、质量的关系 D. 验证机械能守恒定律
(2)若长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A到转轴距离的2倍,长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等。探究向心力F和角速度ω的关系时,若将传动皮带套在两半径之比等于的轮盘上,将质量相同的小球分别放在挡板____________和挡板____________处(选填“A”、“B”或“C”),则标尺露出红白相间的等分格数的比值约为____________。若仅改变皮带位置,通过对比皮带位置轮盘半径之比和向心力大小之比,可以发现向心力F与____________成正比。
(3)利用传感器升级实验装置,用力传感器测压力F,用光电计时器测周期T进行定量探究。某同学多次改变转速后,记录一组力与对应周期T数据,他用图像法来处理数据,结果画出了如图所示的图像,该图线是一条过原点的直线,请你分析他的图像横坐标x表示的物理量是____________。
12. 采用如下图所示的实验装置做“探究平抛运动的特点”的实验。
(1)实验时不需要下列哪个器材___________。(填器材前的字母)
A. 弹簧测力计 B. 重垂线 C. 打点计时器 D. 坐标纸
(2)以下是实验过程中的一些做法,其中合理的有___________。
A. 要求斜槽轨道保持水平且光滑
B. 每次小球释放的初始位置可以任意选择
C 每次小球应从同一高度由静止释放
D. 为描出小球的运动轨迹,描绘的点可以用折线连接
(3)如图为一小球做平抛运动时用闪光照相的方法获得的相片的一部分,图中背景小方格的边长为5cm,取10m/s²,则:
①拍摄时间T=___________s;
②图中A点___________平抛的起点(选填“是”或“不是”);
③小球运动的初速度v₀=___________m/s;
④小球过B点的竖直方向速度=___________m/s。
三、主观题:本题共3小题,共42分。
13. 如图所示,质量为m=2kg的物体静止在倾角为θ=37°的斜面上,物体与斜面的动摩擦因数为μ=0.8,现使物体与斜面相对静止并水平向左匀速移动距离l=20m,取g=10m/s²,sin37°=0.6,cos37°=0.8。试求:
(1)摩擦力对物体做的功;
(2)斜面对物体的弹力做的功;
(3)重力对物体做的功;
(4)各力对物体所做的总功是多少?
14. 如图所示,高速公路转弯处弯道半径,汽车的质量,重力加速度。
(1)当汽车以的速率行驶时,其所需的向心力为多大?
(2)若路面是水平,已知汽车轮胎与路面间的动摩擦因数,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。问汽车转弯时不发生径向滑动所允许的最大速率为多少?
(3)通过弯道路面内外高差的合理设计,可实现汽车转弯时刚好不受径向的摩擦力作用的效果。若汽车转弯时仍以(2)中的最大速率运动,则转弯处的路面与水平面倾斜角的正切值为多少?
15. 如图所示,光滑的斜坡轨道与粗糙的水平轨道平滑连接,水平轨道与半径为的光滑半圆形轨道平滑连接,相切于点,所有轨道都在竖直平面内,、的距离为。可视为质点且质量为的小物块从半圆轨道上的点由静止滑下,运动到点速度恰好为0。,求:
(1)小物块滑至半圆形轨道最低点时受到的支持力大小;
(2)水平轨道与小物块间的动摩擦因数;
(3)若小物块从斜坡轨道上点由静止滑下,刚好能通过半圆轨道的最高点,则点离水平轨道的高度。
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修文中学2024-2025学年第二学期高一第1次质量监测考试
物理选择性考试试卷
注意事项:
亲爱的同学,欢迎你参加这次高一的物理学习回溯之旅。在近一个月里,你肯定有又着许多新奇的发现和独特的体验。这一次段考又是你大显身手的好机会哟!我们相信,在这紧张而又愉快的时间里,你一定会有更好的表现!
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分)
1. 一质点做匀速圆周运动,其线速度大小为8m/s,转动周期为2s,下列说法正确的是( )
A. 角速度为1rad/s B. 转速为0.5r/s
C. 运动轨迹的半径为m D. 频率为2Hz
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据角速度与周期的关系
解得其角速度为
A错误;
BD.根据转速、频率与周期的关系可得
B正确,D错误;
C.根据题意可知,质点的线速度
代入数据解得
C错误。
故选B。
2. 如图所示,一物体紧贴在匀速转动的圆筒的内壁上随圆筒一起转动,在圆筒的角速度ω减小一些以后,它与圆筒间仍未发生相对滑动。下列说法中正确的是( )
A. 物体所受弹力减小,摩擦力大小不变
B. 物体所受弹力增大,摩擦力减小
C. 物体所受弹力和摩擦力都减小
D. 物体所受弹力大小不变,摩擦力减小
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】物体在竖直方向受重力和摩擦力相平衡,则当圆筒的角速度ω减小一些以后,摩擦力不变;水平方向筒壁对小球的弹力等于向心力,则
则当角速度减小时,物体所受弹力减小。
故选A
3. 如图甲为我国以前农村毛驴拉磨的场景。毛驴拉磨可看成是匀速圆周运动,假设毛驴的拉力始终与拉磨半径方向垂直,图乙为其简化图,拉力为500N,拉磨半径为2m,拉磨周期为10s。下列说法正确的是( )
A. 毛驴拉磨一周所做的功为2000πJ
B. 毛驴拉磨一周所做的功为0J
C. 毛驴拉磨的转速为0.1r/min
D. 毛驴拉磨的瞬时功率为50W
【答案】A
【解析】
【详解】AB.将圆周分割为若干小段、、…,则毛驴拉磨转动一周所做功为
A正确,B错误;
C.由于拉磨的周期,故毛驴拉车的转速为
C错误;
D.毛驴拉磨时线速度大小为
毛驴拉磨的瞬时功率为
D错误。
故选A。
4. 阋神星是一个已知最大的属于柯伊伯带及海王星外天体的矮行星,因观测估算比冥王星大,在公布发现时曾被其发现者和NASA等组织称为“第十大行星”。若将地球和阋神星绕太阳的运动看作匀速圆周运动,它们的运行轨道如图所示。已知阋神星绕太阳运行一周的时间约为n年,设地球绕太阳运行的轨道半径为R,则阋神星绕太阳运行的轨道半径约为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】依题意,由开普勒第三定律可得
其中,
解得阋神星绕太阳运行的轨道半径为
故选C。
5. 某型号“双引擎”节能环保汽车,当行驶速度达到一定值时会自动切换引擎,改变输出动力。t=0时刻,该汽车在平直的公路上由静止启动,在t=t0时刻自动切换引擎,其牵引力F随时间t变化的关系如图。已知该汽车行驶时所受阻力大小恒为f,则汽车切换引擎( )
A. 前后牵引力功率不变 B. 后阻力的功率保持不变
C. 前做匀加速运动 D. 后做匀减速运动
【答案】C
【解析】
【详解】A.切换引擎后瞬间,牵引力变大,速度不变,则牵引力功率增大,故A错误;
BD.根据牛顿第二定律可得
由图可知,切换引擎后,牵引力大于阻力,但牵引力减小,所以加速度减小,汽车做加速度减小的加速运动,阻力的功率变大,故BD错误;
C.0~t0阶段,牵引力不变,阻力不变,加速度恒定,则汽车做匀加速直线运动,故C正确。
故选C。
6. 质量为m=1.6kg的小球,从离桌面H=2.0m高的A处由静止下落,桌面离地面B处高度为h=1.0m,如图所示。若以桌面为参考平面,重力加速度g=10m/s²,下列说法正确的是( )
A. 小球在A点的重力势能为48J
B. 小球在B点的重力势能16J
C. 由A点下落至B点过程中重力做功为48J
D. 由A点下落至B点过程中重力势能的变化量为48J
【答案】C
【解析】
【详解】AB.由题可知,小球在A点的重力势能为
小球在B点的重力势能
AB错误;
C.从A到B的过程中重力所做的功为
C正确;
D.A点下落至B点过程中重力势能的变化量
D错误。
故选C。
7. 海底世界里的“海豹顶球”表演深受小朋友们的喜欢。在某次表演中,球被海豹以一定的初速度顶起后沿竖直方向向上运动,到达最高点后又落回原处被海豹接住,球上升和下落过程中的动能与位移x的关系如图所示。假设整个过程中球所受的空气阻力大小不变,则球所受重力和阻力大小分别为( )
A. , B. ,
C. , D. ,
【答案】B
【解析】
【详解】令球所受空气阻力大小为f,根据图像可知,球上升的初动能
球上升的最大位移
球上升过程中,根据动能定理有
解得
球在下落过程中,根据动能定理有
解得
则球上升和下降过程中,图像斜率的绝对值分别为,
联立解得,
故选B。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题5分,共15分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 2024年9月19日,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭与远征一号上面级,成功发射第59、60颗北斗导航卫星。若该第59颗北斗导航卫星在距地球表面高度为h的轨道上做匀速圆周运动的角速度为,地球的半径为R,引力常量为G,忽略地球的自转,则下列说法正确的是( )
A. 该卫星的线速度大小为
B. 该卫星的向心加速度大小为
C. 地球的质量为
D. 地球的平均密度为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.根据线速度与角速度关系,该卫星的线速度大小
故A正确;
B.根据向心加速度公式,向心加速度大小
故B错误;
CD.设地球质量为M,根据牛顿第二定律有
解得
地球的平均密度
解得
故C正确,D错误。
故选AC。
9. 2024年9月29日,自贡到重庆的高铁正式开通,早上吃冷吃兔,中午吃重庆火锅。假设此高铁列车启动后沿水平直轨道行驶,发动机的总功率恒为。且行驶过程中受到的阻力大小恒定,列车的质量为,最大行驶速度为。下列说法正确的是( )
A. 在加速阶段,高铁列车的加速度保持不变
B. 高铁列车受到阻力大小为
C. 在加速阶段,发动机对高铁列车的牵引力逐渐增大
D. 当高铁列车的速度为时,列车的加速度大小为
【答案】BD
【解析】
【详解】AC.发动机的功率恒定,由可知加速阶段,发动机对高铁列车的牵引力逐渐减小,由牛顿第二定律
可知高铁列车的加速度逐渐减小,故AC错误;
B.高铁列车最大速度行驶时
故高铁列车受到的阻力大小为
故B正确;
D.当高铁列车的速度为时,由
解得牵引力为
由牛顿第二定律得
解得列车的加速度大小为
故D正确。
故选BD。
10. 如图所示,可视为质点的小球质量为m,轻质细线长为L,一端系于悬点O,另一端连接小球。把小球和悬线拉到水平位置的A点且悬线绷直,由静止释放小球,小球经过t时间运动至最低点B。小球运动过程中受到大小恒为f的阻力作用,且该阻力的方向始终与运动方向相反,小球可视为质点,重力加速度大小为g。则( )
A. 小球摆到最低点的动能为
B. 下摆过程中,小球重力的平均功率为
C. 下摆过程中,小球重力的瞬时功率先增大后减小
D. 下摆过程中,小球阻力的瞬时功率一直为零
【答案】AC
【解析】
【详解】A.小球由静止释放到最低点过程,根据动能定理有
解得小球摆到最低点时的动能为
故A正确;
B.下摆过程中,小球重力的平均功率为
故B错误;
C.小球竖直方向的速度先增大后减小,根据
可知重力的瞬时功率先增大后减小,故C正确;
D.阻力和瞬时速度的方向相反,阻力的功率为
下落过程中速度逐渐增大,阻力大小不变,阻力的功率也逐渐增大,故D错误。
故选AC。
三、实验题题:本题共2小题,共15分。
11. 如图所示是探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系的实验装置。转动手柄,可使两侧变速塔轮以及长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在左右两塔轮上的不同圆盘上,可使两个槽内的小球分别以各自的角速度做匀速圆周运动,其向心力由挡板对小球的压力提供,球对挡板的反作用力,通过杠杆作用使弹簧测力筒下降,从而露出标尺,标尺上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。那么:
(1)下列实验的实验方法与本实验相同的是____________。
A. 探究小车速度随时间变化规律 B. 探究两个互成角度的力的合成规律
C. 探究加速度与力、质量的关系 D. 验证机械能守恒定律
(2)若长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A到转轴距离的2倍,长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等。探究向心力F和角速度ω的关系时,若将传动皮带套在两半径之比等于的轮盘上,将质量相同的小球分别放在挡板____________和挡板____________处(选填“A”、“B”或“C”),则标尺露出红白相间的等分格数的比值约为____________。若仅改变皮带位置,通过对比皮带位置轮盘半径之比和向心力大小之比,可以发现向心力F与____________成正比。
(3)利用传感器升级实验装置,用力传感器测压力F,用光电计时器测周期T进行定量探究。某同学多次改变转速后,记录一组力与对应周期T数据,他用图像法来处理数据,结果画出了如图所示的图像,该图线是一条过原点的直线,请你分析他的图像横坐标x表示的物理量是____________。
【答案】(1)C (2) ①. A ②. C ③. 1:4 ④.
(3)
【解析】
【小问1详解】
本实验所用的研究方法是控制变量法,与验证牛顿第二定律实验的实验方法相同,与其他三个实验方法不同。
故选C。
【小问2详解】
[1][2]在探究向心力和角速度的关系时,则要保持质量和半径不变,即要将质量相同的小球分别放在挡板A和挡板C上;
[3]若将传动皮带套在两半径之比等于2:1的轮盘上,因两轮盘边缘的线速度相同,则角速度之比为,,则向心力之比为,则标尺露出红白相间的等分格数的比值约为1:4;
[4]若仅改变皮带位置,通过对比皮带位置轮盘半径之比和向心力大小之比,可以发现向心力F与成正比。
【小问3详解】
根据
纵标表示向心力F,则图像横坐标x表示的物理量是,图像为过原点的直线。
12. 采用如下图所示的实验装置做“探究平抛运动的特点”的实验。
(1)实验时不需要下列哪个器材___________。(填器材前的字母)
A. 弹簧测力计 B. 重垂线 C. 打点计时器 D. 坐标纸
(2)以下是实验过程中的一些做法,其中合理的有___________。
A. 要求斜槽轨道保持水平且光滑
B. 每次小球释放的初始位置可以任意选择
C. 每次小球应从同一高度由静止释放
D. 为描出小球的运动轨迹,描绘的点可以用折线连接
(3)如图为一小球做平抛运动时用闪光照相的方法获得的相片的一部分,图中背景小方格的边长为5cm,取10m/s²,则:
①拍摄时间T=___________s;
②图中A点___________平抛的起点(选填“是”或“不是”);
③小球运动的初速度v₀=___________m/s;
④小球过B点的竖直方向速度=___________m/s。
【答案】(1)AC (2)C
(3) ①. 0.1 ②. 不是 ③. 1.5 ④. 2.0
【解析】
【小问1详解】
A.该实验不需要测量小球的重力,所以不需要弹簧测力计,A不需要;
B.实验时需要用重锤线确定y轴,B需要;
C.该实验用刻度尺来测量位移,用竖直方向小球自由落体运动规律求时间,C不需要;
D.坐标纸用来记录小球轨迹和数据分析,D需要。
故选AC。
【小问2详解】
A.该实验需要要求斜槽轨道的末端必须水平但不一定光滑,A不合理;
BC.由于要画同一运动的轨迹,必须每次在相同位置静止释放小球,以保证相同的初速度,B不合理,C合理;
D.描点法描绘运动轨迹时,应将各点连成平滑的曲线,不能连成折线或者直线,D不合理。
故选C。
【小问3详解】
[1]根据匀变速直线运动规律
结合图像可知
解得
[2]根据平抛运动在竖直方向为自由落体运动,若A为抛点,则有
由题意可知
故A点不是抛点;
[3]根据平抛运动水平方向为匀速直线运动,则有
[4]根据匀变速直线运动规律可得
三、主观题:本题共3小题,共42分。
13. 如图所示,质量为m=2kg的物体静止在倾角为θ=37°的斜面上,物体与斜面的动摩擦因数为μ=0.8,现使物体与斜面相对静止并水平向左匀速移动距离l=20m,取g=10m/s²,sin37°=0.6,cos37°=0.8。试求:
(1)摩擦力对物体做的功;
(2)斜面对物体的弹力做的功;
(3)重力对物体做的功;
(4)各力对物体所做的总功是多少?
【答案】(1)-192J
(2)192J (3)0
(4)0
【解析】
【小问1详解】
物体受到摩擦力为静摩擦力,方向沿斜面向上,根据受力平衡可得摩擦力大小为
方向沿斜面向上,则摩擦力对物体做的功为
【小问2详解】
物体受到支持力垂直斜面向上,大小为
斜面对物体的弹力做的功为
【小问3详解】
由于重力方向竖直向下,与物体的运动方向垂直,可知重力对物体做的功为0。
【小问4详解】
各力对物体所做的总功为
14. 如图所示,高速公路转弯处弯道半径,汽车的质量,重力加速度。
(1)当汽车以的速率行驶时,其所需的向心力为多大?
(2)若路面是水平的,已知汽车轮胎与路面间的动摩擦因数,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。问汽车转弯时不发生径向滑动所允许的最大速率为多少?
(3)通过弯道路面内外高差的合理设计,可实现汽车转弯时刚好不受径向的摩擦力作用的效果。若汽车转弯时仍以(2)中的最大速率运动,则转弯处的路面与水平面倾斜角的正切值为多少?
【答案】(1)4000N
(2)40m/s (3)0.8
【解析】
【小问1详解】
由题意,根据向心力公式
代入数据,解得所需向心力
【小问2详解】
当以最大速率转弯时,最大静摩擦力提供向心力,此时有
解得最大速率
【小问3详解】
若汽车转弯时仍以(2)中的最大速率,且要求汽车刚好不受径向的摩擦力作用,则转弯处的路面应设计成“外高内低”的情况,设路面的斜角为θ,作出汽车的受力图,如图所示
根据牛顿第二定律有
解得
15. 如图所示,光滑的斜坡轨道与粗糙的水平轨道平滑连接,水平轨道与半径为的光滑半圆形轨道平滑连接,相切于点,所有轨道都在竖直平面内,、的距离为。可视为质点且质量为的小物块从半圆轨道上的点由静止滑下,运动到点速度恰好为0。,求:
(1)小物块滑至半圆形轨道最低点时受到的支持力大小;
(2)水平轨道与小物块间的动摩擦因数;
(3)若小物块从斜坡轨道上点由静止滑下,刚好能通过半圆轨道的最高点,则点离水平轨道的高度。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
设小物块滑至C点时的速度为,半圆轨道在C点对小物块的支持力为,P到C的过程
在C点,由牛顿第二定律可得
解得
小问2详解】
对P到C再到Q的过程,根据动能定理可得
解得
【小问3详解】
在A点,根据牛顿第二定律得
D到A的过程,由动能定理可得
解得
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