内容正文:
第三师图木舒克市第一中学2024-2025学年
高一分班考试物理试卷
一、选择题(1-8为单项选择题,9-12为多选题,每题4分,共48分)
1. 关于物体的运动,下列说法中正确的是( )
A. 物体在变力作用下不可能做直线运动
B. 物体做曲线运动,所受的合外力一定是变力
C. 物体在恒力作用下可能做曲线运动
D. 物体做曲线运动,其速度可能不变
2. 我国古代的指南车是利用齿轮传动来指明方向的一种简单机械。指南车某部分结构如图所示,在A,B,C三个齿轮的边缘上分别取1、2和3三点,齿轮B和C同轴转动,三个齿轮的半径之比。下列说法正确的是( )
A. 1、2、3三点的周期之比为
B. 1、2、3三点的角速度大小之比为
C. 1、2、3三点的线速度大小之比为
D. 1、2、3三点的向心加速度大小之比为
3. 如图所示,一汽车正在道路上转弯,弯道处的路面是倾斜的,且与水平面所成夹角的正切值。已知汽车在弯道上在水平面内做圆周运动的半径为40m,取重力加速度大小。若将汽车过弯道恰好没有向内、外侧滑动趋势时的速度称为安全速度,则下列说法正确的是( )
A. 汽车过该弯道的安全速度为10m/s
B. 汽车过该弯道的安全速度为9m/s
C. 若汽车的质量增大,汽车过该弯道的安全速度增大
D. 若遇雨雪天气路面变湿滑时,汽车过该弯道安全速度减小
4. 2022年北京冬奥会跳台滑雪项目比赛在位于张家口的国家跳台滑雪中心举行,其主体建筑设计灵感来自于中国传统饰物“如意”,因此被形象地称作“雪如意”。如图所示,现有甲、乙两名运动员(均视为质点)从出发区先后沿水平方向向左腾空飞出,其速度大小之比为,不计空气阻力,则关于甲、乙两名运动员从飞出至落到着陆坡(可视为斜面)上的过程中,下列说法不正确的是( )
A. 水平位移之比为
B. 落到坡面上的瞬时速度方向相同
C. 落到坡面上的瞬时速度大小之比为
D. 在空中飞行的时间之比为
5. 如图所示,一长为L的轻杆一端固定在O点,另一端固定一质量为m的小球,在A点处给小球一垂直于轻杆方向的初速度,使轻杆绕O点在竖直平面内做圆周运动。不计一切阻力及摩擦力。下列说法正确的是( )
A. 小球运动到A点时,轻杆对小球的弹力可能为零
B. 小球运动到B点时,轻杆对小球的弹力不可能为零
C. 小球运动到B点时的最小速度为
D. 若增大小球的初速度,则小球运动到B点时,轻杆对小球的弹力可能减小
6. 如图甲所示,一轻弹簧左端与墙壁相连于O点,作用于右端A点的水平外力F(F未画出)变化时,弹簧长度不断变化,取水平向左为正方向,得到F与弹簧长度l的关系如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 弹簧原长为5cm
B. 弹簧的劲度系数为4N/m
C. l=10cm时,弹簧对墙壁的弹力方向水平向左
D. 在弹性限度内,弹簧弹力的大小与弹簧长度成正比
7. 如图甲所示,一名登山爱好者正沿着竖直崖壁向上攀爬,绳的一端固定在较高处的A点,另一端拴在人的腰间C点(重心处)。在人向上攀爬的过程中可以把人简化为乙图所示的物理模型:脚与崖壁接触点为O点,人的重力G全部集中在C点,O到C点可简化为轻杆,AC为轻绳。已知OC长度不变,人向上攀爬过程中的某时刻AOC构成等边三角形,则( )
A. 轻绳对人的拉力与人对轻绳的拉力是一对平衡力
B. 在此时刻,轻绳对人的拉力大小等于G
C. 在虚线位置时,轻绳AC承受的拉力更小
D. 在虚线位置时,OC段承受的压力变大
8. 如图所示,当小车沿水平面向右做加速度大小为(为重力加速度大小)的加速运动时,物块恰好能相对于车厢静止在竖直车厢壁上,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则物块与车厢壁间的动摩擦因数为( )
A. 0.1 B. 0.2 C. 0.3 D. 0.4
9. 如图所示,汽车以速度v匀速行驶,当汽车到达P点时,绳子与水平方向夹角为,则下列说法正确的是( )
A. 此时物体M上升的速度大小为
B. 此时物体M上升的速度大小为
C. 汽车匀速行驶的过程中,物体M处于超重状态
D. 汽车匀速行驶的过程中,物体M向上做匀加速运动
10. 四个水球可以挡住一颗子弹!央视“国家地理”频道播出的一档节目真实地呈现了该过程,其实验示意图如图所示。四个完全相同的装满水的薄皮气球水平固定排列,子弹射入水球中并沿水平线做匀变速直线运动,恰好能穿出第4号水球。球皮对子弹的阻力忽略不计,子弹视为质点。下列说法正确的是( )
A. 子弹经过每个水球的过程中速度变化量均相同
B. 子弹穿出第2号水球时的速度大于穿过四个水球的平均速度
C. 子弹穿过每个水球所用时间依次为、、、,则
D. 子弹穿出第1号水球时的速度与穿出第2号水球时的速度大小之比为
11. 如图甲所示,倾斜的传送带正以恒定速率 v1沿顺时针方向转动,传送带的倾角为37°。一物块以初速度v0从传送带的底部冲上传送带并沿传送带向上运动,其运动的v-t图像如图乙所示,物块到传送带顶端时速度恰好为零, ,g取10m/s², 则( )
A. 传送带底端到顶端的距离为12m
B. 物块与传送带间的动摩擦因数为0.25
C. 摩擦力方向一直与物块运动的方向相反
D. 0~2s内物块受到摩擦力大小相等
12. 如图甲所示,将质量均为的物块A、B置于水平转盘的同一直径上,两者用长为的水平轻绳连接,轻绳恰好伸直但无拉力。已知两物块与转盘之间的动摩擦因数均为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物块A与转轴的距离等于,签个装置能绕通过转盘中心的竖直轴转动,当转盘以不同角速度匀速转动时,两物块所受摩擦力大小与角速度二次方的关系图像如图乙所示,重力加速度为,下列说法正确的是( )
A. 由图乙可知,转盘的角速度时,物块A所受摩擦力不变
B. 图乙中
C.
D. 当时,轻绳的拉力大小为
二、实验题(每空2分,共16分)
13. 某同学用如图甲所示装置做“探究加速度与力关系”的实验。已知滑轮的质量为。
(1)该实验______(填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力;
(2)按正确的实验操作进行实验,打出的一条纸带如图乙所示,已知打点计时器使用交流电源的频率为,相邻两计数点之间还有四个点未画出,由图中的数据可知小车运动的加速度大小是______(计算结果保留3位有效数字);
(3)改变砂桶中砂的质量进行多次实验,记录每次力传感器的示数,并根据打出的纸带求出小车运动的加速度,根据测得的多组、,作出图像,随着砂桶中砂的质量增加,作出的图像应该是______;若图像直线的斜率为,则小车的质量为______。
A. B. C.
14. 某实验小组同学用如图甲所示的装置“研究平抛物体的运动规律”,当地重力加速度大小。
(1)实验前应对实验装置反复调节,直到斜槽末端切线__________,每次让小球从同一位置由静止释放,为了每次平抛__________。
(2)贾同学正确实验得到小球做平抛运动的轨迹,如图乙所示,其中O为抛出点,则小球做平抛运动的初速度大小__________。
(3)林同学将白纸换成每格边长的方格纸,通过实验记录了小球在运动途中的三个位置,如图丙所示,则小球做平抛运动的初速度大小__________。
三、解答题(共36分)
15. 目前我国大力提倡发展新能源车,不仅在购车方面有国家和地方双补贴、免缴购置税等好政策,而且在出行上部分城市也实施了新能源汽车免受限号政策,受到大家的青睐。为检测某新能源车的刹车性能,一次在平直公路上实验时,某一辆新能源汽车以20 m/s的速度匀速行驶,某一时刻踩下制动器后开始做匀减速直线运动,在2 s内前进32 m,求:
(1)开始制动后汽车做匀减速直线运动的加速度大小;
(2)开始制动后3 s末的速度大小;
(3)开始制动后8 s内汽车行驶的距离。
16. 如图,一个质量为0.6kg的小球以某一初速度从 P点水平抛出, 恰好从光滑圆弧ABC 的A 点的切线方向进入圆弧(不计空气阻力, 进入圆弧时无机械能损失)。已知圆弧的半径 R0.3m,θ60°,小球到达A 点时的速度 v4m/s。(g取10m/s2)求:
(1)小球做平抛运动的初速度v0;
(2)P点与A点的竖直高度;
(3)若小球到达圆弧最高点C时的速度vC2m/s,则小球在最高点C时对轨道的压力?
17. 平台表面光滑,右角上固定一定滑轮,在水平面上放着一质量,厚度可忽略不计的薄板A,薄板A长度,在板A上叠放着质量,大小可忽略的物块B,物块B与板A之间的动摩擦因数为,一轻绳绕过定滑轮,轻绳左端系在物块B上,右端系住质量的物块C。起始时用手托着C,使各物体都处于静止状态,绳子伸直,物块B位于板A的左端点。然后放手,设板A的右端距滑轮足够远,台面足够高,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,忽略滑轮质量及其与轴之间的摩擦,取,求:
(1)刚放手瞬间,A物体的加速度;
(2)刚放手瞬间,B物体的加速度;
(3)从放手开始计时,经过,物块C下降的高度。
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第三师图木舒克市第一中学2024-2025学年
高一分班考试物理试卷
一、选择题(1-8为单项选择题,9-12为多选题,每题4分,共48分)
1. 关于物体的运动,下列说法中正确的是( )
A. 物体在变力作用下不可能做直线运动
B. 物体做曲线运动,所受的合外力一定是变力
C. 物体在恒力作用下可能做曲线运动
D. 物体做曲线运动,其速度可能不变
【答案】C
【解析】
【详解】A.当合外力方向与速度方向在同一直线上时,物体做直线运动,力可以是个变力,故A错误;
B.物体做曲线运动,是因为速度方向和合外力方向不相同,不一定是变力,故B错误;
C.物体在恒定的合力作用下,如果合力方向与初速度方向不在同一直线上,则物体做曲线运动,故C正确;
D.物体做曲线运动,其速度方向一定变化,速度一定改变,故D错误。
故选C。
2. 我国古代的指南车是利用齿轮传动来指明方向的一种简单机械。指南车某部分结构如图所示,在A,B,C三个齿轮的边缘上分别取1、2和3三点,齿轮B和C同轴转动,三个齿轮的半径之比。下列说法正确的是( )
A. 1、2、3三点的周期之比为
B. 1、2、3三点的角速度大小之比为
C. 1、2、3三点的线速度大小之比为
D. 1、2、3三点的向心加速度大小之比为
【答案】D
【解析】
【详解】AB.1、2两点的线速度相等,根据
v=ωr
可知,角速度之比为3:2;2、3两点同轴转动,角速度相等,可知1、2、3三点的角速度之比为3:2:2;根据
可得周期之比2:3:3,选项AB错误;
C.根据
v=ωr
可知,因1、2、3三点的半径之比
则线速度大小之比为3:3:1,选项C错误;
D.根据
a=vω
可得,1、2、3三点的向心加速度大小之比为,选项D正确。
故选D。
3. 如图所示,一汽车正在道路上转弯,弯道处的路面是倾斜的,且与水平面所成夹角的正切值。已知汽车在弯道上在水平面内做圆周运动的半径为40m,取重力加速度大小。若将汽车过弯道恰好没有向内、外侧滑动趋势时的速度称为安全速度,则下列说法正确的是( )
A. 汽车过该弯道的安全速度为10m/s
B. 汽车过该弯道安全速度为9m/s
C. 若汽车的质量增大,汽车过该弯道的安全速度增大
D. 若遇雨雪天气路面变湿滑时,汽车过该弯道的安全速度减小
【答案】A
【解析】
详解】A B.对汽车受力分析,有
解得
故A正确,B错误;
C D.根据
得
汽车的质量和路面的粗糙程度对安全速度无影响,故CD错误。
故选A。
4. 2022年北京冬奥会跳台滑雪项目比赛在位于张家口的国家跳台滑雪中心举行,其主体建筑设计灵感来自于中国传统饰物“如意”,因此被形象地称作“雪如意”。如图所示,现有甲、乙两名运动员(均视为质点)从出发区先后沿水平方向向左腾空飞出,其速度大小之比为,不计空气阻力,则关于甲、乙两名运动员从飞出至落到着陆坡(可视为斜面)上的过程中,下列说法不正确的是( )
A. 水平位移之比为
B. 落到坡面上的瞬时速度方向相同
C. 落到坡面上的瞬时速度大小之比为
D. 在空中飞行的时间之比为
【答案】C
【解析】
【详解】AD.设斜坡倾角为,则有
解得
可知他们飞行时间之比
根据
水平速度之比和时间之比都为3:1,可知,水平位移之比为
故AD正确,不符合题意;
BC.根据平抛运动的推论:瞬时速度与水平方向夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的两倍,只要是落在斜面上,位移与水平方向夹角相同,所以两人落到斜坡上的瞬时速度方向一定相同,故落在斜面上的速度大小之比等于初速度之比为,则有
故B正确,不符合题意,C错误,符合题意;
故选C。
5. 如图所示,一长为L的轻杆一端固定在O点,另一端固定一质量为m的小球,在A点处给小球一垂直于轻杆方向的初速度,使轻杆绕O点在竖直平面内做圆周运动。不计一切阻力及摩擦力。下列说法正确的是( )
A. 小球运动到A点时,轻杆对小球的弹力可能为零
B. 小球运动到B点时,轻杆对小球的弹力不可能为零
C. 小球运动到B点时的最小速度为
D. 若增大小球的初速度,则小球运动到B点时,轻杆对小球的弹力可能减小
【答案】D
【解析】
【详解】A.由题意可知,小球运动到A点时,由牛顿第二定律
可知,轻杆对小球的弹力方向一定竖直向上,且大小一定大于小球的重力,故A错误;
BCD.由题意可知,小球运动到B点时,由牛顿第二定律
当小球运动到B点时的速度为时,轻杆对小球的弹力为零;当杆对小球的弹力为mg时,小球的速度最小为零;若增大小球的初速度,则小球运动到B点时,轻杆对小球的弹力可能减小,故BC错误,D正确。
故选D。
6. 如图甲所示,一轻弹簧左端与墙壁相连于O点,作用于右端A点的水平外力F(F未画出)变化时,弹簧长度不断变化,取水平向左为正方向,得到F与弹簧长度l的关系如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 弹簧原长为5cm
B. 弹簧劲度系数为4N/m
C. l=10cm时,弹簧对墙壁的弹力方向水平向左
D. 在弹性限度内,弹簧弹力的大小与弹簧长度成正比
【答案】C
【解析】
【详解】A.当F=0时,弹簧处于自然长度状态,即弹簧原长为15cm,A错误;
B.由胡克定律可得弹簧的劲度系数为
B错误;
C.由图乙可知,l=10cm时,水平外力F是正值,方向向左,弹簧处于压缩状态,因此弹簧对墙壁的弹力方向水平向左,C正确;
D.在弹性限度内,由胡克定律可知,弹簧弹力与弹簧的形变量成正比关系,D错误。
故选C。
7. 如图甲所示,一名登山爱好者正沿着竖直崖壁向上攀爬,绳的一端固定在较高处的A点,另一端拴在人的腰间C点(重心处)。在人向上攀爬的过程中可以把人简化为乙图所示的物理模型:脚与崖壁接触点为O点,人的重力G全部集中在C点,O到C点可简化为轻杆,AC为轻绳。已知OC长度不变,人向上攀爬过程中的某时刻AOC构成等边三角形,则( )
A. 轻绳对人的拉力与人对轻绳的拉力是一对平衡力
B. 在此时刻,轻绳对人的拉力大小等于G
C. 在虚线位置时,轻绳AC承受的拉力更小
D. 在虚线位置时,OC段承受的压力变大
【答案】B
【解析】
【详解】A.轻绳对人的拉力与人对轻绳的拉力是一对作用力和反作用力,故A错误;
B.重力、轻绳对人的拉力、OC的支持力构成等边三角形,所以轻绳对人的拉力和OC的支持力大小都等于人的重力大小G,故B正确;
CD.对人受力分析,如图所示
根据三角形相似可得
在虚线位置时,AC变长,OA、OC不变,则轻绳承受的拉力FAC变大,OC段受到的压力一直不变,故CD错误。
故选B。
8. 如图所示,当小车沿水平面向右做加速度大小为(为重力加速度大小)的加速运动时,物块恰好能相对于车厢静止在竖直车厢壁上,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则物块与车厢壁间的动摩擦因数为( )
A. 0.1 B. 0.2 C. 0.3 D. 0.4
【答案】D
【解析】
【详解】对物块,竖直方向根据牛顿第二定律得
水平方向有
物块恰好能相对于车厢静止于竖直车厢壁上,物块受到的静摩擦力达到最大静摩擦力,有
联立解得
故选D。
9. 如图所示,汽车以速度v匀速行驶,当汽车到达P点时,绳子与水平方向夹角为,则下列说法正确的是( )
A. 此时物体M上升的速度大小为
B. 此时物体M上升的速度大小为
C. 汽车匀速行驶的过程中,物体M处于超重状态
D. 汽车匀速行驶的过程中,物体M向上做匀加速运动
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.将汽车的速度分解为沿细绳方向的速度和垂直细绳方向的速度,则沿细绳方向的速度等于物体的速度,则此时物体M上升的速度大小为
选项A正确,B错误;
CD.汽车匀速行驶的过程中,随着θ角减小,则物块M的速度增加,但不是匀加速上升,加速度向上,可知物体M处于超重状态,选项C正确,D错误。
故选AC。
10. 四个水球可以挡住一颗子弹!央视“国家地理”频道播出的一档节目真实地呈现了该过程,其实验示意图如图所示。四个完全相同的装满水的薄皮气球水平固定排列,子弹射入水球中并沿水平线做匀变速直线运动,恰好能穿出第4号水球。球皮对子弹的阻力忽略不计,子弹视为质点。下列说法正确的是( )
A. 子弹经过每个水球的过程中速度变化量均相同
B. 子弹穿出第2号水球时的速度大于穿过四个水球的平均速度
C. 子弹穿过每个水球所用时间依次为、、、,则
D. 子弹穿出第1号水球时的速度与穿出第2号水球时的速度大小之比为
【答案】BC
【解析】
【详解】A.子弹做匀减速直线运动,经过每个水球的过程位移相等,所用时间不相等,所以速度变化量不相同,故A错误;
B.子弹做匀减速直线运动,穿过四个水球的平均速度等于中间时刻的速度,而子弹穿过第1、2号水球所用时间大于穿过第3、4号水球所用时间,所以子弹匀减速过程中先经过中间位置后经过中间时刻,所以,子弹穿出第2号水球时的速度大于穿过四个水球的平均速度,故B正确;
C.将子弹匀减速直线运动的过程从右向左看,则子弹在最初两段相等时间内的位移之比为1:3,所以,从左向右看,子弹穿过第1、2、3号球所用的时间等于穿过第4号球所用时间,故C正确;
D.将子弹匀减速直线运动的过程从右向左看,子弹穿入第2号球与穿入第1号球的速度之比为,所以,从左向右看,子弹穿出第1号水球时的速度与穿出第2号水球时的速度大小之比为,故D错误。
故选BC。
【点睛】对于初速度为零的匀加速直线运动,把时间从开始等分为若干段,每段为T,则根据
物体在1T内、2T内、……、nT内的位移之比为,物体在物体在第1个T内、第2个T内、……、第n个T内的位移之比为。
对于初速度为零的匀加速直线运动,把位移从开始等分为若干段,每段为x,则根据
得
所以,物体通过1x、2x、……、nx时的速度之比为。
11. 如图甲所示,倾斜的传送带正以恒定速率 v1沿顺时针方向转动,传送带的倾角为37°。一物块以初速度v0从传送带的底部冲上传送带并沿传送带向上运动,其运动的v-t图像如图乙所示,物块到传送带顶端时速度恰好为零, ,g取10m/s², 则( )
A. 传送带底端到顶端的距离为12m
B. 物块与传送带间的动摩擦因数为0.25
C. 摩擦力方向一直与物块运动的方向相反
D. 0~2s内物块受到的摩擦力大小相等
【答案】BD
【解析】
【详解】A.物块运动的位移大小等于 v-t图像与横坐标轴所围图形的面积大小,则有
所以传送带底端到顶端的距离为10m,故A 错误;
B.根据v-t图像的斜率表示加速度,则在0~1s内物块的加速度大小为
根据牛顿第二定律得
解得
μ=0.25
故B正确;
CD.由题图乙可知,在0~1s内物块的速度大于传送带的速度,物块所受摩擦力的方向沿传送带向下,与物块运动的方向相反;1~2s内,物块的速度小于传送带的速度,物块所受摩擦力的方向沿传送带向上,与物块运动的方向相同,由于物块对传送带的压力相等,根据摩擦力公式。
可知两段时间内摩擦力大小相等,故C错误,D正确。
故选 BD。
12. 如图甲所示,将质量均为的物块A、B置于水平转盘的同一直径上,两者用长为的水平轻绳连接,轻绳恰好伸直但无拉力。已知两物块与转盘之间的动摩擦因数均为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物块A与转轴的距离等于,签个装置能绕通过转盘中心的竖直轴转动,当转盘以不同角速度匀速转动时,两物块所受摩擦力大小与角速度二次方的关系图像如图乙所示,重力加速度为,下列说法正确的是( )
A. 由图乙可知,转盘的角速度时,物块A所受摩擦力不变
B. 图乙中
C.
D. 当时,轻绳的拉力大小为
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.刚开始角速度比较小时,物块受到的静摩擦力提供所需的向心力,由于物块B的半径较大,所需向心力较大,则物块B受到的摩擦力先达到最大,之后物块B受到的摩擦力不变,绳子开始产生拉力,则图乙中图像为物块B所受摩擦力大小与角速度的平方的关系图像,对物块B,由牛顿第二定律可得
解得开始产生绳子拉力时的角速度为
故A错误,B正确;
CD.当时,物块A受到的摩擦力达到最大,分别对物块A和B进行受力分析,根据牛顿第二定律可得
联立解得
,
解得
故C错误,D正确。
故选BD。
二、实验题(每空2分,共16分)
13. 某同学用如图甲所示装置做“探究加速度与力关系”的实验。已知滑轮的质量为。
(1)该实验______(填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力;
(2)按正确的实验操作进行实验,打出的一条纸带如图乙所示,已知打点计时器使用交流电源的频率为,相邻两计数点之间还有四个点未画出,由图中的数据可知小车运动的加速度大小是______(计算结果保留3位有效数字);
(3)改变砂桶中砂的质量进行多次实验,记录每次力传感器的示数,并根据打出的纸带求出小车运动的加速度,根据测得的多组、,作出图像,随着砂桶中砂的质量增加,作出的图像应该是______;若图像直线的斜率为,则小车的质量为______。
A. B. C.
【答案】(1)需要 (2)2.40
(3) ①. A ②.
【解析】
【小问1详解】
由于实验通过传感器测小车受到的拉力与小车加速度的关系,所以该实验需要平衡摩擦力。
【小问2详解】
相邻两计数点之间还有四个点未画出,则相邻计数点间时间间隔为
由逐差法可得小车加速度大小
【小问3详解】
[1]根据牛顿第二定律可得
可得
可知图像应是通过原点的一条倾斜直线。
故选A。
[2]根据上述分析可得图像的斜率为
则小车的质量为
14. 某实验小组同学用如图甲所示的装置“研究平抛物体的运动规律”,当地重力加速度大小。
(1)实验前应对实验装置反复调节,直到斜槽末端切线__________,每次让小球从同一位置由静止释放,是为了每次平抛__________。
(2)贾同学正确实验得到小球做平抛运动的轨迹,如图乙所示,其中O为抛出点,则小球做平抛运动的初速度大小__________。
(3)林同学将白纸换成每格边长的方格纸,通过实验记录了小球在运动途中的三个位置,如图丙所示,则小球做平抛运动的初速度大小__________。
【答案】(1) ①. 水平 ②. 初速度相同
(2)1.5 (3)4.2
【解析】
【小问1详解】
[1][2]为了保证小球抛出的速度处于水平方向,实验前应对实验装置反复调节,直到斜槽末端切线水平;每次让小球从同一位置由静止释放,是为了每次平抛的初速度相同。
【小问2详解】
竖直方向有
可得
则小球做平抛运动的初速度大小为
【小问3详解】
竖直方向有
可得
水平方向有
可得小球做平抛运动的初速度大小为
三、解答题(共36分)
15. 目前我国大力提倡发展新能源车,不仅在购车方面有国家和地方双补贴、免缴购置税等好政策,而且在出行上部分城市也实施了新能源汽车免受限号的政策,受到大家的青睐。为检测某新能源车的刹车性能,一次在平直公路上实验时,某一辆新能源汽车以20 m/s的速度匀速行驶,某一时刻踩下制动器后开始做匀减速直线运动,在2 s内前进32 m,求:
(1)开始制动后汽车做匀减速直线运动的加速度大小;
(2)开始制动后3 s末的速度大小;
(3)开始制动后8 s内汽车行驶的距离。
【答案】(1)4 m/s2
(2)8 m/s (3)50 m
【解析】
【小问1详解】
设汽车减速运动时加速度大小为a,已知汽车2 s内前进32 m,其初速度v0 = 20 m/s,根据位移时间关系
代入数据解得
【小问2详解】
根据速度时间关系
联立以上,则3 s末的速度为
【小问3详解】
分析可知,汽车从开始刹车到停下来所需时间为
则8 s时汽车已经停止,故8 s内汽车行驶的距离为
联立以上解得
16. 如图,一个质量为0.6kg小球以某一初速度从 P点水平抛出, 恰好从光滑圆弧ABC 的A 点的切线方向进入圆弧(不计空气阻力, 进入圆弧时无机械能损失)。已知圆弧的半径 R0.3m,θ60°,小球到达A 点时的速度 v4m/s。(g取10m/s2)求:
(1)小球做平抛运动的初速度v0;
(2)P点与A点的竖直高度;
(3)若小球到达圆弧最高点C时的速度vC2m/s,则小球在最高点C时对轨道的压力?
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
小球恰好从光滑圆弧ABC的A点的切线方向进入圆弧,则小球到A点的速度与水平方向的夹角为θ,所以
【小问2详解】
小球到A点的竖直分速度
由平抛运动规律得
解得P点与A点的竖直高度
【小问3详解】
C点时,由圆周运动向心力公式得
代入数据得
根据牛顿第三定律,小球对轨道的压力大小
方向竖直向上。
17. 平台表面光滑,右角上固定一定滑轮,在水平面上放着一质量,厚度可忽略不计的薄板A,薄板A长度,在板A上叠放着质量,大小可忽略的物块B,物块B与板A之间的动摩擦因数为,一轻绳绕过定滑轮,轻绳左端系在物块B上,右端系住质量的物块C。起始时用手托着C,使各物体都处于静止状态,绳子伸直,物块B位于板A的左端点。然后放手,设板A的右端距滑轮足够远,台面足够高,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,忽略滑轮质量及其与轴之间的摩擦,取,求:
(1)刚放手瞬间,A物体的加速度;
(2)刚放手瞬间,B物体的加速度;
(3)从放手开始计时,经过,物块C下降的高度。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
B与A之间的最大静摩擦力
刚放手瞬间,假设A、B、C保持相对静止,根据牛顿第二定律有
此时对A进行分析有
解得
可知,假设不成立,B与A要发生相对运动,则对进行分析,根据牛顿第二定律有
解得
【小问2详解】
结合上述可知,刚放手瞬间,B与A要发生相对运动,对B、C整体进行分析,根据牛顿第二定律有
解得
【小问3详解】
若B到达A右侧,结合上述有
解得
可知1s后,B脱离A,此后对B、C整体进行分析,根据牛顿第二定律有
解得
在时间内物块C下降的高度
解得
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