精品解析:湖南省张家界市2024-2025学年高一上学期期末考试物理试题
2025-05-28
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内容正文:
张家界市2024年普通高中一年级第一学期期末联考
物理学试卷
考生须知:本试卷由单项选择题、多项选择题、实验题、解答题四部分组成,共6页,考试时量75分钟,满分100分,考生必须在答题卡上答题,在草稿纸、试题卷上答题无效。
一、单项选择题(本题共6小题,每小题给出的4个选项中,只有1项是符合题目要求的,共24分)
1. 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F遥十九运载火箭,在酒泉卫星发射中心点火发射,约10分钟后,神舟十九号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,航天员乘组状态良好,发射取得圆满成功。神舟十九号载人飞船入轨后,于北京时间2024年10月30日11时00分,成功对接于空间站天和核心舱前向端口,整个对接过程历时约6.5小时。下列说法正确的是( )
A. “北京时间2024年10月30日4时27分”表示的是时间间隔
B. 题中“6.5小时”表示的是某时刻
C. 飞船和空间站对接过程可以将飞船视为质点
D. 地面遥测飞船位置时可以将飞船视为质点
2. 如图所示,一盆景放在水平的小方桌上保持静止状态,下列说法正确的是( )
A. 盆景所受重力和对小方桌的压力是一对作用力与反作用力
B. 花盆所受的支持力是由于花盆的形变而产生的
C. 盆景所受重力和小方桌对盆景的支持力是一对平衡力
D. 由于松树重心不在花盆中心正上方,花盆受到水平方向摩擦力
3. 一遥控玩具汽车在平直路上运动的位移—时间图像如图所示,则( )
A. 10~15s内汽车的位移为150m B. 前10s内汽车的速度为3m/s
C. 20s末汽车的速度为1m/s D. 前 25s内汽车做单方向直线运动
4. 一个篮球从距地面一定高度处由静止释放,篮球落到地面上时的速度大小为、方向为竖直向下,与地面碰后的速度大小变为碰前的一半、方向为竖直向上,篮球与地面碰撞的时间为,取竖直向下为正方向,取重力加速为,忽略空气阻力的影响,下列说法正确的是( )
A. 篮球在与地面碰撞的过程中的速度变化量为2m/s
B. 篮球在与地面碰撞的过程中的平均加速度大小为
C. 篮球从距地面1m的高度处由静止释放
D. 篮球从静止释放到第一次到达地面用了
5. 如图所示,质量为m的鱼在水中沿水平方向以加速度a从左向右匀加速游动,则水给鱼的作用力的说法正确的是( )
A. 大小等于零 B. 大小等于mg,方向竖直向上
C. 大小等于ma,方向水平向右 D. 大小等于 ,方向斜向右上方
6. 如图甲所示为家用燃气炉架,其有四个对称分布的爪,将总质量m一定的锅放在炉架上,如图乙所示(侧视图),不计爪与锅之间的摩擦力,若锅的外表面是半径为R的球面,相邻的两爪间距为d,则( )
A. 爪与锅之间的弹力大小为 B. d越大,锅受到的合力越大
C. R越大,爪与锅之间的弹力不变 D. d越大,爪与锅之间的弹力越大
二、多项选择题(本题共4小题,每小题5分,共20分,全对得5分,部分对得3分,错选得0分)
7. 在下面的物理量和单位中,叙述正确的是( )
①力 ②牛 ③米/秒 ④速度 ⑤长度 ⑥质量 ⑦千克 ⑧时间
A. 属于国际单位制中基本单位的是⑦ B. 属于国际单位制中导出单位的是②③⑦
C. 属于基本量的是⑤⑥⑧ D. 属于国际单位的是②③⑦
8. 如图所示,两个完全相同的物体在同一水平面上做匀速直线运动,若不计空气阻力,且v1<v2,则它们所受拉力F1、F2和所受地面的滑动摩擦力f1、f2的大小关系为( )
A. F1<F2 B. F1=F2 C. f1<f2 D. f1=f2
9. 甲、乙两物体由同一位置开始沿同一直线运动,其速度图像如图所示,下列说法正确的是( )
A. 开始阶段乙在甲的前面,20s后乙在甲的后面 B. 20s末,甲、乙的速度相等
C. 40s末,甲追上乙 D. 在追上前,20s末两物体相距40m
10. 如图甲,倾角为θ=37°的足够长的传送带顺时针匀速转动。一质量为m=1kg的煤块(可视为质点)以某一初速度从传送带底端滑上传送带,煤块运动的图像如图乙所示,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,下列说法正确的是( )
A. 传送带转动的速度大小为8m/s
B. 物块与传送带间的动摩擦因数为0.4
C. 物块向上运动到最高点的过程中,煤块在传送带上留下的黑色痕迹为4m
D. 物块在传送带上运动的总时间为
三、实验题(本题共2小题,每空2分,共18分)
11. 某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验。具体操作如下:
①用图钉将白纸固定在木板上;
②取一根橡皮条,一端固定在木板上的A点,另一端连接轻质小圆环,将两细线系在小圆环上,细线另一端系在弹簧测力计上,用两个弹簧测力计共同拉动小圆环到某位置,标记小圆环圆心位置为O点,并记下拉力、的大小和方向OB、OC;
③改用一个弹簧测力计拉动小圆环,使其圆心到O点,记下拉力F的大小和方向;
④按照给定的标度画出、和F的图示,然后按平行四边形定则画出、的合力如图乙。
(1)图甲中沿OC方向的弹簧测力计的示数为______N;
(2)图乙中,一定与AO在同一直线上的是______(选填F或)
(3)下列措施中,能够减小实验误差的是______
A. 拉橡皮筋的线要粗一些且长一些
B. 标记同一细绳方向的两点应该近一些
C. 用弹簧测力计拉两根细线时,两拉力夹角越大越好
D. 实验时,弹簧秤、橡皮筋、细线应贴近木板且与木板面平行
(4)完成上述实验后,该同学继续探究,用弹簧测力计沿和方向拉,仍将小圆环圆心拉到O点,如图丙所示,现保持大小不变,并将逆时针旋转,使其与AO延长线的夹角逐渐减小,要保持小圆环圆心仍在O点,下列办法可行的是______
A. 增大,并减小与AO延长线的夹角
B. 增大,并增大与AO延长线的夹角
C. 减小,并减小与AO延长线的夹角
D. 减小,并增大与AO延长线的夹角
12. 如图甲所示为“探究滑块加速度与力、质量的关系”实验装置图。滑块置于一端带有定滑轮的长木板上,左端连接纸带,纸带穿过电磁打点计时器。滑块的质量为M,托盘(及砝码)的质量为m,重力加速度g已知。
(1)关于该实验,下列说法正确的是______。(填正确选项前的字母)
A. 为平衡滑块与木板之间的摩擦力,应将木板不带滑轮的一端适当垫高,在不挂托盘(及砝码)但连接好纸带的情况下使滑块恰好做匀速直线运动
B. 每次改变滑块质量时,应重新平衡摩擦力
C. 本实验中不需要满足M远大于m的条件
D. 实验时,应先释放滑块,再接通打点计时器的电源
(2)实验中得到一条如图乙所示的纸带,图中相邻两计数点间还有4个点未画出,打点计时器所用电源的频率为50Hz。由图中实验数据可知,滑块运动的加速度大小是______m/s2(结果保留两位有效数字)。
(3)在探究滑块加速度与质量的关系时,为了更直观地判断出加速度a与质量M的关系,应该作的是______(选填“”或“”)图像。
(4)若实验小组忘记平衡摩擦力,用F表示滑块所受绳子拉力,得到的滑块加速度a与F的图像如图丙所示,已知图线的斜率为k,横轴截距为b,则滑块的质量为______,滑块与水平长木板间的动摩擦因数为______。(用物理量字母k、b、g表示)
四、解答题(本题共3小题,共38分,13题12分,14题12分,15题14分)
13. 某校利用无人机为同学们拍毕业照。无人机从地面由静止起飞,沿竖直方向先向上做匀加速直线运动,经过4s升至16米高处,后匀减速上升经8s速度减为零,在该处悬停拍摄。求:
(1)无人机做匀加速直线运动的加速度大小a;
(2)无人机上升过程中的最大速度的大小v;
(3)无人机悬停时距地面的高度h。
14. 如图所示,小朋友和雪橇的总质量m=60kg,大人用绳子拉动雪橇,绳子与水平方向夹角为37°,当绳中拉力大小F=200N时,小朋友和雪橇恰能向右做匀速运动,g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,(计算结果可用分数表示)求:
(1)雪橇受到雪面的支持力FN和摩擦力f1的大小;
(2)雪橇与雪面间的动摩擦因数μ;
(3)某时刻,绳子突然断裂,雪橇和小孩向前减速运动时所受摩擦力f2大小?
15. 如图所示,两块不同薄板静置在粗糙水平地面上,薄板的质量、,长度,,质量的小物块(可看作质点),以初速度水平向右滑上薄板A的左端。已知小物块与薄板间的动摩擦因数均为,薄板与地面间的动摩擦因数均为,重力加速度取。求:
(1)小物块刚滑上薄板A时,小物块、薄板A、B的加速度大小;
(2)小物块经过多长时间滑上薄板B;
(3)最终小物块与薄板B右端的间距d以及薄板B运动的距离。
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张家界市2024年普通高中一年级第一学期期末联考
物理学试卷
考生须知:本试卷由单项选择题、多项选择题、实验题、解答题四部分组成,共6页,考试时量75分钟,满分100分,考生必须在答题卡上答题,在草稿纸、试题卷上答题无效。
一、单项选择题(本题共6小题,每小题给出的4个选项中,只有1项是符合题目要求的,共24分)
1. 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F遥十九运载火箭,在酒泉卫星发射中心点火发射,约10分钟后,神舟十九号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,航天员乘组状态良好,发射取得圆满成功。神舟十九号载人飞船入轨后,于北京时间2024年10月30日11时00分,成功对接于空间站天和核心舱前向端口,整个对接过程历时约6.5小时。下列说法正确的是( )
A. “北京时间2024年10月30日4时27分”表示的是时间间隔
B. 题中“6.5小时”表示的是某时刻
C. 飞船和空间站对接过程可以将飞船视为质点
D. 地面遥测飞船位置时可以将飞船视为质点
【答案】D
【解析】
【详解】A.“北京时间2024年10月30日4时27分”表示的是时刻,故A错误;
B.题中“6.5小时”表示的是时间间隔,故B错误;
C.飞船和空间站对接过程,飞船的形状大小不能忽略不计,不可以将飞船视为质点,故C错误;
D.地面遥测飞船位置时,飞船的形状大小能忽略不计,可以将飞船视为质点,故D错误。
故选D。
2. 如图所示,一盆景放在水平的小方桌上保持静止状态,下列说法正确的是( )
A. 盆景所受重力和对小方桌的压力是一对作用力与反作用力
B. 花盆所受的支持力是由于花盆的形变而产生的
C. 盆景所受重力和小方桌对盆景的支持力是一对平衡力
D. 由于松树重心不在花盆中心正上方,花盆受到水平方向摩擦力
【答案】C
【解析】
【详解】AC.盆景所受重力和小方桌对盆景的支持力是一对平衡力,盆景对小方桌的压力和小方桌对盆景的支持力是一对作用力与反作用力,故A错误,C正确;
B.花盆所受的支持力是由于小方桌的形变而产生的,故B错误;
D.盆景放在水平的小方桌上保持静止状态,根据平衡条件可知,所以花盆水平方向没有受到摩擦力作用,故D错误。
故选C。
3. 一遥控玩具汽车在平直路上运动的位移—时间图像如图所示,则( )
A. 10~15s内汽车的位移为150m B. 前10s内汽车的速度为3m/s
C. 20s末汽车的速度为1m/s D. 前 25s内汽车做单方向直线运动
【答案】B
【解析】
【详解】A.由题图可知,10~15s内汽车的位移为0,故A错误;
B.根据图像的斜率表示速度,可知前10s内汽车的速度为
故B正确;
C.根据图像的斜率表示速度,可知20s末汽车的速度为
故C错误;
D.由题图可知,汽车前10s内沿正方向运动,在15~25s内沿负方向运动,故D错误。
故选B。
4. 一个篮球从距地面一定高度处由静止释放,篮球落到地面上时的速度大小为、方向为竖直向下,与地面碰后的速度大小变为碰前的一半、方向为竖直向上,篮球与地面碰撞的时间为,取竖直向下为正方向,取重力加速为,忽略空气阻力的影响,下列说法正确的是( )
A. 篮球在与地面碰撞的过程中的速度变化量为2m/s
B. 篮球在与地面碰撞的过程中的平均加速度大小为
C. 篮球从距地面1m的高度处由静止释放
D. 篮球从静止释放到第一次到达地面用了
【答案】B
【解析】
【详解】AB.取竖直向下为正方向,则篮球在与地面碰撞的过程中的速度变化量为
篮球在与地面碰撞的过程中的平均加速度为
可知篮球在与地面碰撞的过程中的平均加速度大小为,故A错误,B正确;
CD.篮球从静止释放到第一次到达地面所用时间为
篮球静止释放时与地面的距离为
故CD错误。
故选B。
5. 如图所示,质量为m的鱼在水中沿水平方向以加速度a从左向右匀加速游动,则水给鱼的作用力的说法正确的是( )
A. 大小等于零 B. 大小等于mg,方向竖直向上
C. 大小等于ma,方向水平向右 D. 大小等于 ,方向斜向右上方
【答案】D
【解析】
【详解】质量为m的鱼在水中沿水平方向以加速度a从左向右匀加速游动,竖直方向有
水平方向有
则水给鱼的作用力大小为
方向斜向右上方。
故选D。
6. 如图甲所示为家用燃气炉架,其有四个对称分布的爪,将总质量m一定的锅放在炉架上,如图乙所示(侧视图),不计爪与锅之间的摩擦力,若锅的外表面是半径为R的球面,相邻的两爪间距为d,则( )
A. 爪与锅之间的弹力大小为 B. d越大,锅受到的合力越大
C. R越大,爪与锅之间的弹力不变 D. d越大,爪与锅之间的弹力越大
【答案】D
【解析】
【详解】A.设爪与球心连线与竖直方向的夹角为,炉架的四个爪对锅的弹力的合力与锅受到的重力大小相等,方向相反,即
可得
由几何关系,可得,联立可得,故A错误;
B.锅受到的合力为零,始终保持不变,故B错误;
C.根据几何关系可知R越大,则越小,越大,根据可知爪与锅之间的弹力越小,故C错误;
D.根据几何关系可知d越大,则越大,越小,根据可知爪与锅之间的弹力越大,故D正确。
故选D。
二、多项选择题(本题共4小题,每小题5分,共20分,全对得5分,部分对得3分,错选得0分)
7. 在下面的物理量和单位中,叙述正确的是( )
①力 ②牛 ③米/秒 ④速度 ⑤长度 ⑥质量 ⑦千克 ⑧时间
A. 属于国际单位制中基本单位的是⑦ B. 属于国际单位制中导出单位的是②③⑦
C. 属于基本量的是⑤⑥⑧ D. 属于国际单位的是②③⑦
【答案】ACD
【解析】
【详解】牛、米/秒、千克属于国际单位,其中千克属于国际单位制中的基本单位,牛、米/秒属于国际单位制中的导出单位;力、速度、长度、质量和时间属于物理量,其中属于基本物理量的是长度、质量和时间。
故选ACD。
8. 如图所示,两个完全相同的物体在同一水平面上做匀速直线运动,若不计空气阻力,且v1<v2,则它们所受拉力F1、F2和所受地面的滑动摩擦力f1、f2的大小关系为( )
A. F1<F2 B. F1=F2 C. f1<f2 D. f1=f2
【答案】BD
【解析】
【详解】两个完全相同的物体在同一水平面上做匀速直线运动,物体受到滑动摩擦力作用,则有
根据受力平衡可得
,
则有
故选BD
9. 甲、乙两物体由同一位置开始沿同一直线运动,其速度图像如图所示,下列说法正确的是( )
A. 开始阶段乙在甲的前面,20s后乙在甲的后面 B. 20s末,甲、乙的速度相等
C. 40s末,甲追上乙 D. 在追上前,20s末两物体相距40m
【答案】BC
【解析】
【详解】B.由题图可知,20s末,甲、乙的速度相等,故B正确;
AC.甲、乙两物体开始位于同一位置,根据图像与横轴所围的面积表示位移,可知,内两图像与横轴所围的面积相等,即40s末,甲追上乙;可知在内乙一直在甲的前面,故A错误,C正确;
D.根据图像与横轴所围的面积表示位移,可知在追上前,20s末两物体相距
故D错误。
故选BC。
10. 如图甲,倾角为θ=37°的足够长的传送带顺时针匀速转动。一质量为m=1kg的煤块(可视为质点)以某一初速度从传送带底端滑上传送带,煤块运动的图像如图乙所示,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,下列说法正确的是( )
A. 传送带转动的速度大小为8m/s
B. 物块与传送带间的动摩擦因数为0.4
C. 物块向上运动到最高点的过程中,煤块在传送带上留下的黑色痕迹为4m
D. 物块在传送带上运动的总时间为
【答案】CD
【解析】
【详解】A.由图乙可知,物块的初速度大小为8m/s,物块的速度减速到与传送带的速度相同时,加速度发生变化,所以传送带转动的速度大小为4m/s,故A错误;
B.0~0.4s内,由牛顿第二定律有
根据图乙可得加速度大小为
解得物块与传送带间的动摩擦因数为
故B正确;
C.0~0.4s内,物块的位移大小为
传送带的位移大小为
此过程物块相对于传送带向上运动的距离为
共速后,设物块做匀减速直线运动的加速度大小为a2,由牛顿第二定律有
解得
则物块速度减为0的时间为
则物块减速到零的位移大小为
传送带的位移大小为
此过程中物块相对传送带向下运动的距离为
则物块向上运动到最高点的过程中,煤块在传送带上留下的黑色痕迹为4m,故C正确;
D.物块反向加速过程有
解得
故物块在传送带上运动的总时间为
故D正确。
故选CD。
三、实验题(本题共2小题,每空2分,共18分)
11. 某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验。具体操作如下:
①用图钉将白纸固定在木板上;
②取一根橡皮条,一端固定在木板上的A点,另一端连接轻质小圆环,将两细线系在小圆环上,细线另一端系在弹簧测力计上,用两个弹簧测力计共同拉动小圆环到某位置,标记小圆环圆心位置为O点,并记下拉力、的大小和方向OB、OC;
③改用一个弹簧测力计拉动小圆环,使其圆心到O点,记下拉力F的大小和方向;
④按照给定的标度画出、和F的图示,然后按平行四边形定则画出、的合力如图乙。
(1)图甲中沿OC方向的弹簧测力计的示数为______N;
(2)图乙中,一定与AO在同一直线上的是______(选填F或)
(3)下列措施中,能够减小实验误差的是______
A. 拉橡皮筋的线要粗一些且长一些
B. 标记同一细绳方向的两点应该近一些
C. 用弹簧测力计拉两根细线时,两拉力夹角越大越好
D. 实验时,弹簧秤、橡皮筋、细线应贴近木板且与木板面平行
(4)完成上述实验后,该同学继续探究,用弹簧测力计沿和方向拉,仍将小圆环圆心拉到O点,如图丙所示,现保持大小不变,并将逆时针旋转,使其与AO延长线的夹角逐渐减小,要保持小圆环圆心仍在O点,下列办法可行的是______
A. 增大,并减小与AO延长线的夹角
B. 增大,并增大与AO延长线的夹角
C. 减小,并减小与AO延长线的夹角
D. 减小,并增大与AO延长线的夹角
【答案】(1)1.90
(2)F (3)D (4)C
【解析】
【小问1详解】
由图可知弹簧测力计的分度值为,则沿OC方向的弹簧测力计的示数为。
【小问2详解】
由图乙可知,是通过做平行四边形得到的合力理论值,由于存在一定的误差,的方向不一定与AO在同一直线上;是通过一个弹簧测力计拉橡皮筋得到的合力实验值,根据二力平衡可知,的方向一定与AO在同一直线上。
【小问3详解】
AB.为了减小拉力方向的误差,拉橡皮筋的线要细一些且长一些,标记同一细绳方向的两点应该远一些,故AB错误;
C.用弹簧测力计拉两根细线时,两拉力夹角不能太大,也不能太小,适当就好,故C错误;
D.为了减小误差,实验时,弹簧秤、橡皮筋、细线应贴近木板且与木板面平行,故D正确。
故选D。
【小问4详解】
现保持大小不变,并将逆时针旋转,使其与AO延长线的夹角逐渐减小,要保持小圆环圆心仍在O点,如图所示
可行的办法是减小,并减小与AO延长线的夹角。
故选C。
12. 如图甲所示为“探究滑块加速度与力、质量的关系”实验装置图。滑块置于一端带有定滑轮的长木板上,左端连接纸带,纸带穿过电磁打点计时器。滑块的质量为M,托盘(及砝码)的质量为m,重力加速度g已知。
(1)关于该实验,下列说法正确的是______。(填正确选项前的字母)
A. 为平衡滑块与木板之间的摩擦力,应将木板不带滑轮的一端适当垫高,在不挂托盘(及砝码)但连接好纸带的情况下使滑块恰好做匀速直线运动
B. 每次改变滑块质量时,应重新平衡摩擦力
C. 本实验中不需要满足M远大于m的条件
D. 实验时,应先释放滑块,再接通打点计时器的电源
(2)实验中得到一条如图乙所示的纸带,图中相邻两计数点间还有4个点未画出,打点计时器所用电源的频率为50Hz。由图中实验数据可知,滑块运动的加速度大小是______m/s2(结果保留两位有效数字)。
(3)在探究滑块加速度与质量的关系时,为了更直观地判断出加速度a与质量M的关系,应该作的是______(选填“”或“”)图像。
(4)若实验小组忘记平衡摩擦力,用F表示滑块所受绳子拉力,得到的滑块加速度a与F的图像如图丙所示,已知图线的斜率为k,横轴截距为b,则滑块的质量为______,滑块与水平长木板间的动摩擦因数为______。(用物理量字母k、b、g表示)
【答案】(1)A (2)0.50
(3)
(4) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
A.为平衡滑块与木板之间的摩擦力,应将木板不带滑轮的一端适当垫高,在不挂托盘(及砝码)但连接好纸带的情况下使滑块恰好做匀速直线运动,故A正确;
B.平衡摩擦力时,有
可得
可知每次改变滑块质量时,不需要重新平衡摩擦力,故B错误;
C.根据牛顿第二定律可得
,
可得
为了使细线拉力近似等于托盘(及砝码)的总重力,本实验中需要满足M远大于m的条件,故C错误;
D.为了充分利用纸带,实验时,应先接通打点计时器的电源,再释放滑块,故D错误。
故选A。
【小问2详解】
图中相邻两计数点间还有4个点未画出,则相邻计数点的时间间隔为
根据逐差法可得滑块运动的加速度大小为
【小问3详解】
在探究滑块加速度与质量的关系时,加速度与质量成反比,因此为了更直观地判断出加速度a与质量M的关系,应该作的是图像。
【小问4详解】
[1][2]根据牛顿第二定律可得
可得
可知图像的斜率为
可得滑块的质量为
当刚要有加速度时,由图像可知
解得滑块与水平长木板间的动摩擦因数为
四、解答题(本题共3小题,共38分,13题12分,14题12分,15题14分)
13. 某校利用无人机为同学们拍毕业照。无人机从地面由静止起飞,沿竖直方向先向上做匀加速直线运动,经过4s升至16米高处,后匀减速上升经8s速度减为零,在该处悬停拍摄。求:
(1)无人机做匀加速直线运动的加速度大小a;
(2)无人机上升过程中的最大速度的大小v;
(3)无人机悬停时距地面的高度h。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
无人机做匀加速直线运动过程中,由
可得加速度大小为
【小问2详解】
无人机加速上升4s时速度达到最大值,则有
【小问3详解】
根据运动学公式可得无人机减速上升过程经过的位移为
则无人机悬停时距地面的高度为
14. 如图所示,小朋友和雪橇的总质量m=60kg,大人用绳子拉动雪橇,绳子与水平方向夹角为37°,当绳中拉力大小F=200N时,小朋友和雪橇恰能向右做匀速运动,g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,(计算结果可用分数表示)求:
(1)雪橇受到雪面的支持力FN和摩擦力f1的大小;
(2)雪橇与雪面间的动摩擦因数μ;
(3)某时刻,绳子突然断裂,雪橇和小孩向前减速运动时所受摩擦力f2大小?
【答案】(1),
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
分析雪橇和小朋友整体受力,竖直方向由平衡条件得
解得雪橇受到雪面的支持力大小为
水平方向由平衡条件得
解得雪橇受到雪面的摩擦力大小为
【小问2详解】
由
可得雪橇与雪面间的动摩擦因数为
【小问3详解】
绳子突然断裂,则雪橇和小孩向前减速运动时所受摩擦力大小为
解得
15. 如图所示,两块不同薄板静置在粗糙水平地面上,薄板的质量、,长度,,质量的小物块(可看作质点),以初速度水平向右滑上薄板A的左端。已知小物块与薄板间的动摩擦因数均为,薄板与地面间的动摩擦因数均为,重力加速度取。求:
(1)小物块刚滑上薄板A时,小物块、薄板A、B的加速度大小;
(2)小物块经过多长时间滑上薄板B;
(3)最终小物块与薄板B右端的间距d以及薄板B运动的距离。
【答案】(1)4m/s2,0,0
(2)0.5s (3)3m;1.5m
【解析】
【小问1详解】
小物块与薄板间的滑动摩擦力大小
薄板A、B与地面的滑动摩擦力大小
因为,所以薄板都静止不动,则有
小物块在薄板A上做匀减速直线运动,根据牛顿第二定律得
解得
【小问2详解】
设小物块经过时间滑上薄板B,根据运动学公式可得
解得
(舍去)
【小问3详解】
刚滑上B时,根据匀减速直线运动有
解得小物块刚滑上B时的速度为
小物块滑上B时,薄板B受到地面的滑动摩擦力
对薄板B分析,受到小物块向右的滑动摩擦力和地面对它向左的滑动摩擦力,根据牛顿第二定律可得
解得
方向水平向右。小物块继续在薄板B上做匀减速直线运动,薄板B向右做匀加速运动,当速度相同时,根据速度时间关系有
解得
,
该时间内,小物块运动的距离为
薄板B运动的距离为
所以小物块与薄板B右端的间距
小物块与薄板B共速后,一起在水平地面上做匀减速直线运动,根据牛顿第二定律可得
解得
设继续运动的距离为,由运动学公式
解得
薄板B运动的总距离
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