内容正文:
江苏省扬州中学2024-2025学年第二学期3月自主学习效果评估
高一物理试卷
注意事项:
1.答卷前,考生务必将本人的班级、姓名、考试号填在答题卡的相应位置。
2.将每题的答案或解答写在答题卡上,在试卷上答题无效。考试结束,只交答题卡。
一、单项选择题:本题共10小题,每小题4分,共40分.每小题只有一个选项符合题意.选对的得 4 分,错选或不答的得 0 分.
1. 托球跑是校运动会趣味项目,如图所示,某段时间内乒乓球相对球拍静止一起水平向右匀速直线运动,此过程中( )
A. 重力对乒乓球不做功 B. 支持力对乒乓球做负功
C. 空气阻力对乒乓球不做功 D. 乒乓球所受合力做正功
2. 如图所示,在竖直平面内位于等高的、两点的两个小球相向做平抛运动,二者恰好在点相遇。已知构成三角形,其边长关系为、,则( )
A. 两个小球不一定同时抛出
B. 两个小球的初速度大小不相同
C. 两个小球相遇时速度相同
D. 两个小球相遇时速度方向是相互垂直的
3. 一小船匀速渡过一条宽度为的小河,已知船在静水中的速度为,水流速度,小船某次渡河时间为,则以下判断一定正确的是( )
A. 小船运动的路径恰好垂直于河岸 B. 船头方向与河岸的夹角的正弦值为
C. 小船到达对岸时一定在出发点下游15m处 D. 调整船头的方向,渡河时间可能为10s
4. 两种卫星绕地球运行的轨道如图,设地球半径为,地球赤道上的物体随地球自转的速度大小为,加速度大小为;近地卫星的轨道半径近似为,运行速度大小为,加速度大小为;地球静止卫星的轨道半径为,运行速度大小为,加速度大小为。下列选项正确的是( )
A. B. C. D.
5. 如图所示,质量为、半径为的光滑细圆管用轻杆固定在竖直平面内,质量为的小球A(可视为质点)的直径略小于细圆管的内径(内径远小于细圆管半径),在圆管中做圆周运动,某时刻小球运动到圆管最高点,速度大小为,重力加速度取,则此时杆对圆管的弹力为( )
A. B. C. D.
6. 如图所示,向心力演示仪可以探究影响向心力大小的因素。传动皮带所套的左、右塔轮圆盘半径、之比为3:1,A、B、C小球到各自转轴距离之比约为1:2:1,则下列关于A、B、C小球圆周运动的分析,正确的是( )
A. 角速度之比为1:1:3 B. 线速度之比为1:2:1
C. 向心加速度之比为1:2:3 D. 向心力之比一定为1:2:9
7. 图甲为儿童玩具拨浪鼓,其简化模型如图乙,拨浪鼓上分别系有长度不等的两根细绳,绳一端系着小球,另一端固定在关于手柄对称的鼓沿上;A、B两球相同,连接A球的绳子更长一些,现使鼓绕竖直方向的手柄匀速转动,两小球在水平面内做周期相同的匀速圆周运动,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 两球做匀速圆周运动时绳子与竖直方向的夹角 B. A、B两球的向心加速度相等
C. A球的线速度小于B球的线速度 D. A球所受的绳子拉力大于B球所受的绳子拉力
8. 北京时间2024年10月30日4时27分,搭载神舟十九号载人飞船的长征二号遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,之后飞船成功对接于空间站天和核心舱,发射取得圆满成功。载人飞船的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道,载人飞船首先从圆轨道的点变轨到椭圆轨道II,然后在椭圆轨道II的点再变轨进入预定轨道III,下列说法正确的是( )
A. 飞船从轨道II变轨到轨道III需要在点减速
B. 若飞船在轨道、、III上运行的周期分别为、、,则
C. 飞船分别在轨道I和轨道III上运行时,经过相同时间,飞船与地心连线扫过的面积相等
D. 飞船在轨道上运行时经过点的速度大于
9. 1772年,法籍意大利数学家拉格朗日在论文《三体问题》中指出:两个质量相差悬殊的天体(如太阳和地球)所在同一平面上有5个特殊点,如图中的所示,人们称为拉格朗日点。若飞行器位于这些点上,会在太阳与地球共同引力作用下,可以几乎不消耗燃料而保持与地球同步做圆周运动。若发射一颗卫星定位于拉格朗日点,下列说法正确的是( )
A. 该卫星绕太阳运动周期大于地球公转周期
B. 该卫星在点处于平衡状态
C. 该卫星绕太阳运动的向心加速度大于地球绕太阳运动的向心加速度
D. 该卫星在处所受太阳和地球引力的合力比在处小
10. 如图所示的装置,两根完全相同、轴线在同一水平面内的平行长圆柱上放一均匀木板,木板的重心与两圆柱等距,其中圆柱的半径,木板质量,木板与圆柱间的动摩擦因数,两圆柱以角速度绕轴线作相反方向的转动。现施加一过木板重心且平行圆柱轴线的拉力F于木板上,使其以速度沿圆柱表面作匀速运动。下列说法中正确的是( )
A. 不论多大,所需水平拉力恒为10N
B. 越大,所需水平拉力也越大
C. 若,则水平拉力
D. 若,水平拉力恒为20N,则木板做匀加速运动
二、非选择题:本题共5小题,共60分.请将解答填写在答题卡相应的位置.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.
11. 在某星球上用如图甲所示的装置探究平抛运动的规律。在铁架台的悬点正下方点有水平放置的炽热电热丝,当悬线摆至电热丝处时被烧断,之后小球做平抛运动。现利用频闪数码照相机连续拍摄,在有坐标纸的背景屏前拍下了小球做平抛运动的多张照片,经合成后,照片如图乙所示。、、、、为连续五次拍下的小球位置,而后用平滑曲线连接各点得到小球做平抛运动的轨迹,已知照相机拍照的频率为。
(1)根据上述信息,可知点______(填“是”或“不是”)小球平抛的起点,小球做平抛运动的初速度大小为______(结果保留两位有效数字);
(2)小球在点时竖直方向的速度为______(结果保留两位有效数字);
(3)该星球表面的重力加速度大小为______(结果保留两位有效数字);
(4)若该星球的半径与地球的半径之比为,地球表面加速度为,则该星球与地球的质量之比为______。
12. 如图所示,质量为1kg的物体在大小为10N的水平推力作用下,沿倾角α=37°的固定光滑斜面向上运动5m,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g取10m/s2。求:
(1)物体的加速度大小;
(2)力F做的功。
13. 游乐场的大型摩天轮匀速旋转,其半径为R,旋转一周需要时间为t.质量为m的小明乘坐的车厢处于摩天轮的最底部,以此刻开始计时.求:小明运动的周期 ____________;小明运动的线速度_________________;小明在最低点时的座椅对他的作用力____________________;
14. 近期我国科学家使用云南丽江双子天文台WO RC14望远镜再次观测了大熊座螺旋星系M108,该星系中有大量的恒星和星际物质,主要分布在半径为R的球体内,球体外仅有极少的恒星。球体内物质总质量为M,可认为均匀分布,球体外的所有恒星都绕星系中心做匀速圆周运动,恒星到星系中心的距离为,引力常量为G。求:
(1)区域的恒星做匀速圆周运动的速度大小与的关系;
(2)研究表明,星系M108还在高速自转,假设其自转周期为T0,求该螺旋星系不会瓦解的最小密度;
(3)已知一个质量均匀分布的球体内,某点所受外层球壳对其万有引力的合力为零,即如图所示P处物质受阴影部分物质的万有引力合力为零。求区域的恒星做匀速圆周运动的周期T。
15. 一个半径为的水平转盘可以绕竖直轴转动,水平转盘中心处有一个光滑小孔,用一根长细线穿过小孔将质量分别为的小球A和小物块B连接,小物块B放在水平转盘的边缘且与转盘保持相对静止,如图所示。现让小球A在水平面做角速度的匀速圆周运动,小物块B与水平转盘间的动摩擦因数(取),求:
(1)细线与竖直方向的夹角;
(2)小球A运动不变,现使水平转盘转动起来,要使小物块B与水平转盘间保持相对静止,通过计算,写出小物块所受摩擦力f与转盘角度速度平方之间的函数关系式,并求出水平转盘角速度的取值范围;(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
(3)在水平转盘角速度为(2)问中的最大值的情况下,当小球A和小物块B转动至两者速度方向相反时,由于某种原因细线突然断裂,经过多长时间小球A和小物块B的速度相互垂直。(可能使用到的)
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江苏省扬州中学2024-2025学年第二学期3月自主学习效果评估
高一物理试卷
注意事项:
1.答卷前,考生务必将本人的班级、姓名、考试号填在答题卡的相应位置。
2.将每题的答案或解答写在答题卡上,在试卷上答题无效。考试结束,只交答题卡。
一、单项选择题:本题共10小题,每小题4分,共40分.每小题只有一个选项符合题意.选对的得 4 分,错选或不答的得 0 分.
1. 托球跑是校运动会趣味项目,如图所示,某段时间内乒乓球相对球拍静止一起水平向右匀速直线运动,此过程中( )
A. 重力对乒乓球不做功 B. 支持力对乒乓球做负功
C. 空气阻力对乒乓球不做功 D. 乒乓球所受合力做正功
【答案】A
【解析】
【详解】A.乒乓球相对球拍静止一起水平向右匀速直线运动,重力方向与运动方向垂直,重力不做功,故A正确;
B.乒乓球所受支持力方向垂直于球拍斜向右上方,与运动方向夹角为锐角,支持力对乒乓球做正功,故B错误;
C.空气阻力与乒乓球运动方向相反,空气阻力对乒乓球做负功,故C错误;
D.乒乓球相对球拍静止一起水平向右匀速直线运动,所受外力的合力为0,即乒乓球所受合力不做功,故D错误。
故选A。
2. 如图所示,在竖直平面内位于等高的、两点的两个小球相向做平抛运动,二者恰好在点相遇。已知构成三角形,其边长关系为、,则( )
A. 两个小球不一定同时抛出
B. 两个小球的初速度大小不相同
C. 两个小球相遇时速度相同
D. 两个小球相遇时速度方向是相互垂直的
【答案】D
【解析】
【详解】A.两小球下落高度
在平抛运动中,下落高度,则
解得下落时间
因为两个小球下落高度相等,则下落时间相等,二者可以相遇,则一定是同时抛出的,故A错误;
B.因为构成等腰三角形,两点处到点的水平距离相等,均为,时间相等,则初速度大小
也相等,故B错误;
CD.两小球相遇时,竖直方向速度大小符合
解得
可知水平方向初速度
即速度与水平方向夹角为,处平抛的小球到相遇时速度为右下方与水平方向夹角,处平抛的小球到相遇时速度为左下方与水平方向夹角,则两个小球相遇时速度方向是相互垂直的,速度大小相等,但方向不同。故C错误,D正确。
故选D。
3. 一小船匀速渡过一条宽度为的小河,已知船在静水中的速度为,水流速度,小船某次渡河时间为,则以下判断一定正确的是( )
A. 小船运动的路径恰好垂直于河岸 B. 船头方向与河岸的夹角的正弦值为
C. 小船到达对岸时一定在出发点下游15m处 D. 调整船头的方向,渡河时间可能为10s
【答案】B
【解析】
【详解】A.若小船运动的路径恰好垂直于河岸,即船的合速度垂直于河岸,则
小船的渡河时间
故A错误;
B.设船头方向与河岸的夹角为,将船速沿着河岸和垂直于河岸分解,得,
解得
故B正确;
C.结合B选项分析,船速平行河岸分量
若船头方向与河岸的夹角为并指向河岸上游,则小船平行于河岸方向的分运动速度为
则小船到达对岸时,在出发点下游的距离为
若船头方向与河岸的夹角为并指向河岸下游,则小船平行于河岸方向的分运动速度为
则小船到达对岸时,在出发点下游的距离为
故C错误;
D.当船头垂直于河对岸渡河时,渡河时间最短,为
故D错误。
故选B。
4. 两种卫星绕地球运行的轨道如图,设地球半径为,地球赤道上的物体随地球自转的速度大小为,加速度大小为;近地卫星的轨道半径近似为,运行速度大小为,加速度大小为;地球静止卫星的轨道半径为,运行速度大小为,加速度大小为。下列选项正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】BD.卫星绕地球做匀速圆周运动,由万有引力提供向心力可得
可得,
则有,,故B正确,D错误;
AC.地球赤道上的物体与静止卫星的角速度相等,根据,
可得,
则有,故AC错误。
故选B。
5. 如图所示,质量为、半径为的光滑细圆管用轻杆固定在竖直平面内,质量为的小球A(可视为质点)的直径略小于细圆管的内径(内径远小于细圆管半径),在圆管中做圆周运动,某时刻小球运动到圆管最高点,速度大小为,重力加速度取,则此时杆对圆管的弹力为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】对分析,取向下为正方向,根据牛顿第二定律有
可得,圆管对小球的弹力为
根据牛顿第三定律可知,小球对圆管的弹力大小为,方向竖直向下,圆管处于平衡状态,则此时杆对圆管的弹力为,故选B。
6. 如图所示,向心力演示仪可以探究影响向心力大小的因素。传动皮带所套的左、右塔轮圆盘半径、之比为3:1,A、B、C小球到各自转轴距离之比约为1:2:1,则下列关于A、B、C小球圆周运动的分析,正确的是( )
A. 角速度之比为1:1:3 B. 线速度之比为1:2:1
C. 向心加速度之比为1:2:3 D. 向心力之比一定为1:2:9
【答案】A
【解析】
【详解】A.设左塔轮的角速度为,右塔轮的角速度为,根据皮带传动特点,即皮带上各点具有相同的线速度大小,则有
即
解得
其中,,故三者角速度之比为
故A正确;
B.根据
可得三者线速度之比为
故B错误;
C.根据
可得三者向心加速度之比为
故C错误;
D.根据
因不知道三个小球的质量关系,故向心力大小之比不一定为1:2:9,故D错误。
故选A。
7. 图甲为儿童玩具拨浪鼓,其简化模型如图乙,拨浪鼓上分别系有长度不等的两根细绳,绳一端系着小球,另一端固定在关于手柄对称的鼓沿上;A、B两球相同,连接A球的绳子更长一些,现使鼓绕竖直方向的手柄匀速转动,两小球在水平面内做周期相同的匀速圆周运动,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 两球做匀速圆周运动时绳子与竖直方向的夹角 B. A、B两球的向心加速度相等
C. A球的线速度小于B球的线速度 D. A球所受的绳子拉力大于B球所受的绳子拉力
【答案】D
【解析】
【详解】A.小球在水平面内做匀速圆周运动,绳子拉力与重力的合力提供小球的向心力,则有
可得
由于两球角速度ω相同,r相同,则L越大,α越大,则
故A错误;
B.对两小球,分别根据牛顿第二定律可得
解得
,
由于
所以
故B错误;
C.根据
由于两球的角速度相等,A球的轨道半径比B球的轨道半径大,则A球的线速度大于B球的线速度,故C错误;
D.A球所受的绳子拉力大小为
B球所受的绳子拉力大小为
由于
所以
故D正确。
故选D。
8. 北京时间2024年10月30日4时27分,搭载神舟十九号载人飞船的长征二号遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,之后飞船成功对接于空间站天和核心舱,发射取得圆满成功。载人飞船的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道,载人飞船首先从圆轨道的点变轨到椭圆轨道II,然后在椭圆轨道II的点再变轨进入预定轨道III,下列说法正确的是( )
A. 飞船从轨道II变轨到轨道III需要在点减速
B. 若飞船在轨道、、III上运行的周期分别为、、,则
C. 飞船分别在轨道I和轨道III上运行时,经过相同时间,飞船与地心连线扫过的面积相等
D. 飞船在轨道上运行时经过点的速度大于
【答案】B
【解析】
【详解】A.飞船从轨道II变轨到轨道III,是从低轨道进入高轨道,需要在 B 点加速做离心运动,故A错误;
B.根据开普勒第三定律
题图可知轨道I的半径、轨道II的半长轴、轨道III的半径关系为,所以对应的周期关系为,故B正确;
C.开普勒第二定律(面积定律)是指同一轨道上,卫星与中心天体连线在相等时间内扫过的面积相等。飞船在轨道I和轨道III是不同轨道,不满足该定律条件,所以经过相同时间,飞船与地心连线扫过的面积不相等 ,故C错误;
D.7.9km/s是第一宇宙速度,是近地卫星的环绕速度,也是卫星最大的环绕速度,轨道Ⅲ的运行速度一定小于7.9km/s,由轨道Ⅱ变轨到轨道III需在B点加速,所以B点速度一定小于7.9km/s,故D错误。
故选B。
9. 1772年,法籍意大利数学家拉格朗日在论文《三体问题》中指出:两个质量相差悬殊的天体(如太阳和地球)所在同一平面上有5个特殊点,如图中的所示,人们称为拉格朗日点。若飞行器位于这些点上,会在太阳与地球共同引力作用下,可以几乎不消耗燃料而保持与地球同步做圆周运动。若发射一颗卫星定位于拉格朗日点,下列说法正确的是( )
A. 该卫星绕太阳运动周期大于地球公转周期
B. 该卫星在点处于平衡状态
C. 该卫星绕太阳运动的向心加速度大于地球绕太阳运动的向心加速度
D. 该卫星在处所受太阳和地球引力的合力比在处小
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据题意可知,该卫星绕太阳运动周期和地球公转周期相等,故A错误;
B.该卫星在点绕太阳做匀速圆周运动,不是平衡状态,故B错误;
C.根据题意可知,该卫星绕太阳运动周期和地球公转周期相等,根据
由于卫星绕太阳运动的半径大于地球绕太阳运动的半径,则该卫星绕太阳运动的向心加速度大于地球绕太阳运动的向心加速度,故C正确;
D.根据题意,由牛顿第二定律有
卫星在处和在处绕太阳做圆周运动的周期相同,处半径大,则卫星在处所受太阳和地球引力的合力比在处大,故D错误。
故选C。
10. 如图所示的装置,两根完全相同、轴线在同一水平面内的平行长圆柱上放一均匀木板,木板的重心与两圆柱等距,其中圆柱的半径,木板质量,木板与圆柱间的动摩擦因数,两圆柱以角速度绕轴线作相反方向的转动。现施加一过木板重心且平行圆柱轴线的拉力F于木板上,使其以速度沿圆柱表面作匀速运动。下列说法中正确的是( )
A. 不论多大,所需水平拉力恒为10N
B. 越大,所需水平拉力也越大
C. 若,则水平拉力
D. 若,水平拉力恒为20N,则木板做匀加速运动
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】AC.木板与两个圆柱表面的摩擦力相等,大小为
当,圆柱表面的点转动的线速度大小为
木板的速度,则木板相对于圆柱表面的点运动的合速度大小为
由几何关系可知木板所受的滑动摩擦力与拉力的夹角为;木板在垂直于轴线方向受到两轴的滑动摩擦力的分力大小相等方向相反,所以在垂直于轴线方向上受到的滑动摩擦力为零;在平行于轴线方向上,木板受到的滑动摩擦力
木板做匀速直线运动,由平衡条件得
故A错误,C正确;
B.圆柱转动的角速度越大,则圆柱表面上的点的线速度越大,木板与圆柱表面的摩擦力沿垂直于轴线方向的分力越大,沿圆柱轴线方向的分力越小,所以匀速拉动木板的拉力越小,故B错误;
D.若时,拉力为,木板开始做加速运动,随木板速度的增大,则木板与圆柱表面的摩擦力沿圆柱轴线方向的分力增大,所以木板受到的合力将减小,木板不可能做匀加速直线运动,故D错误。
故选C。
二、非选择题:本题共5小题,共60分.请将解答填写在答题卡相应的位置.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.
11. 在某星球上用如图甲所示的装置探究平抛运动的规律。在铁架台的悬点正下方点有水平放置的炽热电热丝,当悬线摆至电热丝处时被烧断,之后小球做平抛运动。现利用频闪数码照相机连续拍摄,在有坐标纸的背景屏前拍下了小球做平抛运动的多张照片,经合成后,照片如图乙所示。、、、、为连续五次拍下的小球位置,而后用平滑曲线连接各点得到小球做平抛运动的轨迹,已知照相机拍照的频率为。
(1)根据上述信息,可知点______(填“是”或“不是”)小球平抛的起点,小球做平抛运动的初速度大小为______(结果保留两位有效数字);
(2)小球在点时竖直方向的速度为______(结果保留两位有效数字);
(3)该星球表面的重力加速度大小为______(结果保留两位有效数字);
(4)若该星球的半径与地球的半径之比为,地球表面加速度为,则该星球与地球的质量之比为______。
【答案】 ①. 不是 ②. 0.40 ③. 0.50 ④. 4.0 ⑤. 8︰5
【解析】
【详解】(1)[1]由于水平间距相等,时间间隔相同,从平抛起点开始竖直高度之比应为…,所以点不是平抛的起点。
[2]照相机拍照的频率为,小球水平方向微匀速直线运动,周期为
小球做平抛运动的初速度大小为
(2)[3]竖直方向中间时刻速度等于平均速度,可知点竖直方向速度为
(3)[4]根据匀变速直线运动规律
解得
(4)[5]在地球上
可得
同理在该星球
联立可得
12. 如图所示,质量为1kg的物体在大小为10N的水平推力作用下,沿倾角α=37°的固定光滑斜面向上运动5m,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g取10m/s2。求:
(1)物体的加速度大小;
(2)力F做的功。
【答案】(1)2m/s2;(2)40J
【解析】
【详解】(1)对物体进行分析,根据牛顿第二定律有
解得
(2)根据功的定义式,力F做的功为
解得
13. 游乐场的大型摩天轮匀速旋转,其半径为R,旋转一周需要时间为t.质量为m的小明乘坐的车厢处于摩天轮的最底部,以此刻开始计时.求:小明运动的周期 ____________;小明运动的线速度_________________;小明在最低点时的座椅对他的作用力____________________;
【答案】 ①. t ②. ③.
【解析】
【详解】小明运动的周期T=t;小明运动的线速度;小明在最低点时:,解得座椅对他的作用力:;
14. 近期我国科学家使用云南丽江双子天文台WO RC14望远镜再次观测了大熊座螺旋星系M108,该星系中有大量的恒星和星际物质,主要分布在半径为R的球体内,球体外仅有极少的恒星。球体内物质总质量为M,可认为均匀分布,球体外的所有恒星都绕星系中心做匀速圆周运动,恒星到星系中心的距离为,引力常量为G。求:
(1)区域的恒星做匀速圆周运动的速度大小与的关系;
(2)研究表明,星系M108还在高速自转,假设其自转周期为T0,求该螺旋星系不会瓦解的最小密度;
(3)已知一个质量均匀分布的球体内,某点所受外层球壳对其万有引力的合力为零,即如图所示P处物质受阴影部分物质的万有引力合力为零。求区域的恒星做匀速圆周运动的周期T。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)由万有引力定律和向心力公式有
解得
(2)设螺旋星系的半径为,由万有引力提供向心力得
解得
体积为
则该螺旋星系不会瓦解的最小密度为
(3)在内部,星体质量
由万有引力提供向心力得
解得
15. 一个半径为的水平转盘可以绕竖直轴转动,水平转盘中心处有一个光滑小孔,用一根长细线穿过小孔将质量分别为的小球A和小物块B连接,小物块B放在水平转盘的边缘且与转盘保持相对静止,如图所示。现让小球A在水平面做角速度的匀速圆周运动,小物块B与水平转盘间的动摩擦因数(取),求:
(1)细线与竖直方向的夹角;
(2)小球A运动不变,现使水平转盘转动起来,要使小物块B与水平转盘间保持相对静止,通过计算,写出小物块所受摩擦力f与转盘角度速度平方之间的函数关系式,并求出水平转盘角速度的取值范围;(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
(3)在水平转盘角速度为(2)问中的最大值的情况下,当小球A和小物块B转动至两者速度方向相反时,由于某种原因细线突然断裂,经过多长时间小球A和小物块B的速度相互垂直。(可能使用到的)
【答案】(1);(2),设沿半径指向圆心为正方向:,或者若设沿半径背离圆心为正方向:;(3)
【解析】
【详解】(1)对小球A受力分析如图所示,由
得
由几何关系知
解得
即
(2)当物块B受到的最大静摩擦力指向圆心时,转盘最大
当物块B受到的最大静摩擦力背离圆心时,转盘最小
水平转盘角速度的取值范围
设沿半径指向圆心为正方向
或者若设沿半径背离圆心为正方向
(3)绳断后A、B均做平抛运动,设经时间t,A和B速度垂直,由平抛运动规律知此时A、B竖直方向速度均为
水平方向
作图,由几何关系得
即
代入数据解得
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