精品解析:陕西省渭南市大荔中学2024-2025学年高一下学期4月期中物理试题
2025-07-18
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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-期中 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 陕西省 |
| 地区(市) | 渭南市 |
| 地区(区县) | 大荔县 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.71 MB |
| 发布时间 | 2025-07-18 |
| 更新时间 | 2025-07-25 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-07-18 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/53120155.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
2024~2025学年大荔中学高一年级第二学期第六次质量检测
物理
考生注意:
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分,考试时间75分钟。
2.答题前,考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时,请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上作答无效。
4.本卷命题范围:人教版必修第二册第五章至第八章第2节。
一、选择题(本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题中只有一项符合题目要求,每小题4分,第8~10题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1. 如图所示,质点做减速曲线运动,运动中点的速度的方向和加速度的方向描述正确的是( )
A. B.
C. D.
2. 下列关于行星绕太阳运动的描述正确的选项有( )
A. 太阳处于椭圆轨道的中心
B. 所有行星在同一椭圆轨道上运动
C. 行星运行周期的三次方与轨道的半长轴的二次方成正比
D. 行星从远日点运动到近日点过程中速率逐渐增大
3. 对于万有引力定律的表达式,下列说法正确的是( )
A. 若m1>m2,则两物体之间m1所受万有引力比m2的大
B. 当物体间的距离趋近于0时,物体间的万有引力无穷大
C. 引力常量G的单位为N⋅m2/kg2
D. 该表达式只能用来计算质点与质点间的万有引力大小
4. 质量为m的汽艇以18km/h的速度沿垂直于河岸的方向匀速向对岸行驶,河宽500m。如果河水流速是3.6km/h,下列说法正确的是( )
A. 汽艇过河做的是曲线运动
B. 汽艇行驶到对岸需要的时间为
C. 汽艇到达对岸的位置与出发点连线垂直于河岸
D. 若水流速度是0,则汽艇行驶到对岸需要时间变短
5. 汽车在平直公路上行驶,阻力F保持不变。当它以速度v、加速度a加速前进时,发动机的实际功率正好等于额定功率,从此时开始,发动机始终在额定功率下工作,如果公路足够长,那么汽车最后的速度是( )
A. B. C. D.
6. 对于在离地约400km高的环地球轨道上工作生活的航天员。下列判断正确的是( )
A. 在“天宫”空间站中,航天员不可以使用弹簧拉力器锻炼身体
B. “天宫”空间站的运行速度小于地球同步卫星的运行速度
C. “天宫”空间站的运行速度介于7.9km/s与11.2km/s之间
D. “天宫”空间站的运行周期比地球同步卫星的周期短
7. 如图所示,一部机器与电动机通过皮带连接,机器皮带轮的半径是电动机皮带轮半径的2倍,皮带与两轮之间不发生滑动。机器皮带轮上A点到转轴的距离为轮半径的一半,B、C两点在轮边缘。下列说法正确的是( )
A. 线速度
B. 角速度
C. 向心加速度
D. 电动机皮带轮与机器皮带轮的转速之比
8. 如图所示,质量为0.5kg的小球,从A点下落到地面上的B点,h1为1.2m,桌面高h2为0.8m,g取10m/s2。下列说法正确的是( )
A. 以桌面为零势能参考平面,小球在B点重力势能为
B. 以地面为零势能参考平面,小球在A点的重力势能为
C. 以桌面为零势能参考平面,小球下落过程中,重为势能先减小后增大
D. 小球从A点下落到地面上的B点,重力做正功,重力势能减少了10J
9. 一个质量为150kg雪橇,受到与水平方向成37°角斜向上方的拉力,大小为500N,在水平地面上移动的距离为5m,地面对雪橇的阻力为100N,cos37°=0.8。下列说法正确的是( )
A. 地面对雪橇的支持力做正功
B. 拉力做功为2000J
C. 各力对雪橇做的总功为1500J
D. 阻力做功为500J
10. 下列四幅图是有关生活中的圆周运动的实例分析,其中说法正确的是( )
A. 甲图中,汽车通过凹形桥的最低点时,速度越快越容易爆胎
B. 乙图中,如果行驶速度超过设计速度,轮缘会挤压外轨,会使外轨受损
C. 丙图中所示是圆锥摆,减小θ,但保持圆锥摆的高不变,则圆锥摆的角速度变大
D. 丁图中,波轮洗衣机脱水时,衣服紧贴在筒壁上做匀速圆周运动,衣服受到4个力作用
二、实验题(本题共2小题,共14分)
11. 某实验小组利用如图所示的装置进行“探究向心力大小与半径,角速度、质量的关系”实验,转动手柄,可使塔轮,长槽和短槽随之匀速转动,塔轮自上而下有三层,每层左、右半径之比分别是1:1、2:1和3:1。左,右塔轮通过皮带连接,并可通过改变皮带所处层来改变左、右塔轮的角速度之比,实验时,将两个小球分别放在长槽A处和短槽的C处,A、C到左、右塔轮中心的距离相等,两个小球随塔轮做匀速圆周运动,向心力大小关系可由标尺露出的等分格的格数判断。
(1)在研究向心力的大小F与质量m,角速度和半径r之间的关系时我们主要用到了物理学中的________。
A. 微元法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 D. 转化放大法
(2)如图所示,实验中某同学把两个质量相等的小球放在A、C位置,将皮带处于左、右两边半径不等的塔轮上,转动手柄,观察左、右标尺的刻度,这是在探究向心力大小F与________(填选项前的字母)。
A. 质量m的关系 B. 半径r的关系 C. 角速度的关系
(3)若两个质量相等的小球放在A、C位置,与皮带连接的左、右两个变速塔轮半径之比为2:1,发现标尺上的等分格显示出两个小球所受向心力大小之比为1:4;再改变两个变速塔轮半径之比为3:1,则标尺上的等分格显示出两个小球所受向心力大小之比为________,则说明当做圆周运动的物体的质量、半径不变时,物体所受向心力大小与________(选填“”“”或“”)成正比。
12. 小明同学用如图甲所示的实验装置研究物体做平抛运动规律。
(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)以抛出点为原点,沿水平和竖直建立坐标系,小球运动轨迹如图乙所示,据图乙中的数据算出小球做平抛运动的初速度为_____。(取)
(3)在另一次实验中将白纸换成方格纸,每小格的边长,通过实验记录了小球在运动途中的三个位置,如图丙所示,则该小球做平抛运动的初速度为_____,运动到点时的速度为_____。(g取)
三、计算题(本题共3小题,共计40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。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)
13. 已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,地球自转的周期为T,试求地球静止卫星的向心加速度大小.
14.
(1)质量为2000kg的汽车在水平公路上行驶,轮胎与路面间的最大静摩擦力为14000N。汽车经过半径为50m的弯路时。如果车速达到72km/h。这辆车会不会发生侧滑?请通过计算说明。
(2)如图所示是场地自行车比赛的圆形赛道。路面与水平面的夹角为15°,不考虑空气阻力,g取10m/s2。为方便计算,取sin15°≈0.259=0.3,cos15°≈0.966=1。
①某运动员骑自行车在该赛道上做匀速圆周运动,圆周的半径为60m,要使自行车不受摩擦力作用,其速度应等于多少(结果保留根号)?
②若该运动员骑自行车以18m/s速度仍沿该赛道做匀速圆周运动,自行车和运动员的质量一共是100kg,此时自行车所受摩擦力的大小又是多少(结果保留整数)?方向如何?
15. 如图所示,在水平桌面上离桌面右边缘9.2m处放着一质量的小铁块(可看作质点),铁块与水平桌面间的动摩擦因数。现用水平向右的拉力作用于铁块,作用一段时间后撤去F,铁块继续运动,到达桌面的边缘A点飞出,恰好从竖直圆弧轨道BCD的B端沿切线进入圆弧轨道,且铁块恰好能通过圆弧轨道的最高点D。已知,A、B、C、D四点在同一竖直平面内,水平桌面离B端的竖直高度,圆弧轨道半径,C点为圆弧轨道的最低点。(取重力加速度,,)求:
(1)铁块经D点时的速度大小;
(2)铁块经A点时的速度大小;
(3)水平拉力F作用的时间;
(4)若铁块与圆弧轨道间的动摩擦因数,铁块以5m/s的速度经过圆弧轨道最低点C时的加速度大小。
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2024~2025学年大荔中学高一年级第二学期第六次质量检测
物理
考生注意:
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分,考试时间75分钟。
2.答题前,考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时,请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上作答无效。
4.本卷命题范围:人教版必修第二册第五章至第八章第2节。
一、选择题(本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题中只有一项符合题目要求,每小题4分,第8~10题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1. 如图所示,质点做减速曲线运动,运动中点的速度的方向和加速度的方向描述正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】BD.质点做曲线运动时,速度方向为轨迹的切线方向,合外力的方向指向轨迹的凹侧,即加速度指向轨迹的凹侧,BD错误;
CD.质点速度在减小,速度与加速度方向夹角大于90°,A正确,C错误。
故选A。
2. 下列关于行星绕太阳运动的描述正确的选项有( )
A. 太阳处于椭圆轨道的中心
B. 所有行星在同一椭圆轨道上运动
C. 行星运行周期的三次方与轨道的半长轴的二次方成正比
D 行星从远日点运动到近日点过程中速率逐渐增大
【答案】D
【解析】
【详解】A.太阳位于椭圆轨道的一个公共焦点上,不是位于椭圆轨道的中点。故A错误;
B.所有行星的轨道都是椭圆,但不是位于同一个椭圆轨道上。故B错误;
C.根据开普勒第三定律可知
故C错误;
D.根据开普勒第二定律可知,行星从远日点运动到近日点过程中速率逐渐增大。D正确。
故选D。
3. 对于万有引力定律的表达式,下列说法正确的是( )
A. 若m1>m2,则两物体之间m1所受万有引力比m2的大
B. 当物体间的距离趋近于0时,物体间的万有引力无穷大
C. 引力常量G的单位为N⋅m2/kg2
D. 该表达式只能用来计算质点与质点间的万有引力大小
【答案】C
【解析】
【详解】A.两物体彼此之间的万有引力是一对相互作用力,大小总是相等,故A错误;
B.当r趋近于无穷远时,万有引力趋近于无穷小,但当间距为零时,万有引力定律不适用,故B错误;
C.根据
有
根据单位运算可知,引力常量G的单位为N⋅m2/kg2,故C正确;
D.万有引力定律可以普遍使用,但需要满足的条件是两个质点间或者形状规则质量分布均匀的球体间万有引力大小的计算,故D错误。
故选C。
4. 质量为m的汽艇以18km/h的速度沿垂直于河岸的方向匀速向对岸行驶,河宽500m。如果河水流速是3.6km/h,下列说法正确的是( )
A. 汽艇过河做的是曲线运动
B. 汽艇行驶到对岸需要的时间为
C. 汽艇到达对岸的位置与出发点连线垂直于河岸
D. 若水流速度是0,则汽艇行驶到对岸需要的时间变短
【答案】B
【解析】
【详解】A.汽艇的运动由垂直河岸的速度(18 km/h)和沿河岸的水流速度(3.6 km/h)合成。两个方向均为匀速直线运动,合运动为匀速直线运动,轨迹是直线,故A错误;
B.过河时间仅由垂直河岸的分运动决定,河宽
垂直速度
时间,故B正确;
C.由于水流存在,汽艇实际到达对岸的位置会沿水流方向偏移,连线不垂直于河岸,故C错误;
D.过河时间仅与垂直速度相关,与水流速度无关。若水流速度为0,时间仍为,故D错误。
故选B。
5. 汽车在平直公路上行驶,阻力F保持不变。当它以速度v、加速度a加速前进时,发动机的实际功率正好等于额定功率,从此时开始,发动机始终在额定功率下工作,如果公路足够长,那么汽车最后的速度是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】当汽车以速度、加速度加速时,牵引力满足牛顿第二定律
解得
此时发动机的额定功率为
当汽车达到最大速度时,牵引力等于阻力,此时功率仍为额定功率
联立得
解得,故A正确,BCD错误。
故选A。
6. 对于在离地约400km高的环地球轨道上工作生活的航天员。下列判断正确的是( )
A. 在“天宫”空间站中,航天员不可以使用弹簧拉力器锻炼身体
B. “天宫”空间站的运行速度小于地球同步卫星的运行速度
C. “天宫”空间站的运行速度介于7.9km/s与11.2km/s之间
D. “天宫”空间站的运行周期比地球同步卫星的周期短
【答案】D
【解析】
【详解】A.弹簧拉力器依靠弹簧形变产生弹力,与重力无关,在微重力环境中仍可使用,故A错误;
B.由,可得
可知轨道半径越小,速度越大。天宫轨道半径远小于同步卫星,故天宫速度更大,故B错误;
C.7.9km/s是第一宇宙速度(近地轨道速度),天宫轨道半径大于近地轨道,速度应小于7.9km/s,故C错误;
D.由开普勒第三定律,可知天宫轨道半径更小,周期更短,故D正确。
故选D。
7. 如图所示,一部机器与电动机通过皮带连接,机器皮带轮的半径是电动机皮带轮半径的2倍,皮带与两轮之间不发生滑动。机器皮带轮上A点到转轴的距离为轮半径的一半,B、C两点在轮边缘。下列说法正确的是( )
A 线速度
B. 角速度
C. 向心加速度
D. 电动机皮带轮与机器皮带轮的转速之比
【答案】A
【解析】
【详解】A.机器和电动机是皮带传动,所以B、C点的线速度大小相等,有
A、C点是共轴传动,有
由公式,可得
故有
故A正确;
B.由上分析可知,即,故B错误;
C.由公式,得向心加速度
故C错误;
D.由公式,得电动机皮带轮与机器皮带轮的转速之比
故D错误。
故选A。
8. 如图所示,质量为0.5kg的小球,从A点下落到地面上的B点,h1为1.2m,桌面高h2为0.8m,g取10m/s2。下列说法正确的是( )
A. 以桌面为零势能参考平面,小球在B点的重力势能为
B. 以地面为零势能参考平面,小球在A点的重力势能为
C. 以桌面为零势能参考平面,小球下落过程中,重为势能先减小后增大
D. 小球从A点下落到地面上的B点,重力做正功,重力势能减少了10J
【答案】AD
【解析】
【详解】A.以桌面为零势能参考平面,小球B点的重力势能,故A正确;
B.以地面为零势能参考平面,小球A点的重力势能,故B错误;
C.物体小球向下运动,重力做正功,重力势能一直减小,故C错误;
D.小球从A点下落到地面上的B点,重力势能减少,故D正确;
故选AD。
9. 一个质量为150kg的雪橇,受到与水平方向成37°角斜向上方的拉力,大小为500N,在水平地面上移动的距离为5m,地面对雪橇的阻力为100N,cos37°=0.8。下列说法正确的是( )
A. 地面对雪橇的支持力做正功
B. 拉力做功为2000J
C. 各力对雪橇做的总功为1500J
D. 阻力做功为500J
【答案】BC
【解析】
【详解】A. 支持力方向竖直向上,位移水平,夹角为90°,故支持力做功为。因此支持力不做功,故A错误。
B.拉力做功为,故B正确。
CD.总功为各力做功的代数和,拉力做功;阻力做功
支持力和重力均不做功,则总功为 ,故C正确,D错误。
故选BC。
10. 下列四幅图是有关生活中的圆周运动的实例分析,其中说法正确的是( )
A. 甲图中,汽车通过凹形桥最低点时,速度越快越容易爆胎
B. 乙图中,如果行驶速度超过设计速度,轮缘会挤压外轨,会使外轨受损
C. 丙图中所示是圆锥摆,减小θ,但保持圆锥摆的高不变,则圆锥摆的角速度变大
D. 丁图中,波轮洗衣机脱水时,衣服紧贴在筒壁上做匀速圆周运动,衣服受到4个力的作用
【答案】AB
【解析】
【详解】A.汽车通过凹形桥的最低点时,由牛顿第二定律得
解得
故在最低点车速越快,凹形桥对汽车的支持力越大,越容易爆胎,故A正确;
B.如果行驶速度超过设计速度,火车有离心的趋势,故轮缘会挤压外轨,故B正确;
C.根据牛顿第二定律,由于重力和拉力的合力提供向心力,有
解得
故减小,但保持圆锥的高不变时,角速度不变,故C错误;
D.衣服受重力、静摩擦力和弹力共3个力作用,所受合力提供向心力,故D错误。
故选AB。
二、实验题(本题共2小题,共14分)
11. 某实验小组利用如图所示的装置进行“探究向心力大小与半径,角速度、质量的关系”实验,转动手柄,可使塔轮,长槽和短槽随之匀速转动,塔轮自上而下有三层,每层左、右半径之比分别是1:1、2:1和3:1。左,右塔轮通过皮带连接,并可通过改变皮带所处层来改变左、右塔轮的角速度之比,实验时,将两个小球分别放在长槽A处和短槽的C处,A、C到左、右塔轮中心的距离相等,两个小球随塔轮做匀速圆周运动,向心力大小关系可由标尺露出的等分格的格数判断。
(1)在研究向心力的大小F与质量m,角速度和半径r之间的关系时我们主要用到了物理学中的________。
A. 微元法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 D. 转化放大法
(2)如图所示,实验中某同学把两个质量相等的小球放在A、C位置,将皮带处于左、右两边半径不等的塔轮上,转动手柄,观察左、右标尺的刻度,这是在探究向心力大小F与________(填选项前的字母)。
A. 质量m的关系 B. 半径r的关系 C. 角速度的关系
(3)若两个质量相等的小球放在A、C位置,与皮带连接的左、右两个变速塔轮半径之比为2:1,发现标尺上的等分格显示出两个小球所受向心力大小之比为1:4;再改变两个变速塔轮半径之比为3:1,则标尺上的等分格显示出两个小球所受向心力大小之比为________,则说明当做圆周运动的物体的质量、半径不变时,物体所受向心力大小与________(选填“”“”或“”)成正比。
【答案】(1)C (2)C
(3) ①. 1:9 ②.
【解析】
【详解】(1)本实验探究一个物理量跟几个物理量的关系,应使用了控制变量法。
故选C。
(2)两个变速塔轮线速度大小相等,小球质量相等,做圆周运动的半径相等,塔轮半径不同,导致塔轮转动角速度不同,故在探究向心力大小与角速度的关系。
故选C。
(3)[1][2]质量相等,线速度相等,塔轮半径比为2:1,则角速度比为1:2,之比为1:4,向心力之比为1:4;同理塔轮半径之比为3:1,则之比为1:9,向心力之比为1:9;重复实验仍得到此结论,说明当做圆周运动物体的质量、半径不变时,物体所受向心力大小与成正比。
12. 小明同学用如图甲所示的实验装置研究物体做平抛运动规律。
(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)以抛出点为原点,沿水平和竖直建立坐标系,小球运动轨迹如图乙所示,据图乙中的数据算出小球做平抛运动的初速度为_____。(取)
(3)在另一次实验中将白纸换成方格纸,每小格的边长,通过实验记录了小球在运动途中的三个位置,如图丙所示,则该小球做平抛运动的初速度为_____,运动到点时的速度为_____。(g取)
【答案】(1) ①. 水平 ②. 初速度相同
(2)1.5 (3) ①. 1.0 ②.
【解析】
【小问1详解】
[1][2]为了保证小球的初速度水平,做平抛运动,斜槽末端切线应水平,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,运动轨迹相同。
【小问2详解】
分析图乙,点为抛出点,取坐标点,
在竖直方向上
水平方向上
代入数据解得小球平抛初速度
【小问3详解】
[1][2]分析图丙、
由图可知,小球由到和由到在水平方向位移相等,均为,则运动时间相等,在竖直方向,由图示可知
由匀变速直线运动的推论
可得
初速度
根据匀变速直线运动中,一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可知,在点竖直分速度
B点速度
三、计算题(本题共3小题,共计40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。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)
13. 已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,地球自转的周期为T,试求地球静止卫星的向心加速度大小.
【答案】
【解析】
【分析】
【详解】设卫星离地面高度为h
ma
由以上三式解得
14.
(1)质量为2000kg的汽车在水平公路上行驶,轮胎与路面间的最大静摩擦力为14000N。汽车经过半径为50m的弯路时。如果车速达到72km/h。这辆车会不会发生侧滑?请通过计算说明。
(2)如图所示是场地自行车比赛的圆形赛道。路面与水平面的夹角为15°,不考虑空气阻力,g取10m/s2。为方便计算,取sin15°≈0.259=0.3,cos15°≈0.966=1。
①某运动员骑自行车在该赛道上做匀速圆周运动,圆周的半径为60m,要使自行车不受摩擦力作用,其速度应等于多少(结果保留根号)?
②若该运动员骑自行车以18m/s的速度仍沿该赛道做匀速圆周运动,自行车和运动员的质量一共是100kg,此时自行车所受摩擦力的大小又是多少(结果保留整数)?方向如何?
【答案】(1)会侧滑,见解析
(2)①;②,沿斜面向下
【解析】
【小问1详解】
当汽车在水平面上以做圆周运动,所需要的向心力
故汽车会发生侧滑;
【小问2详解】
①设人和自行车的总质量为m,若不受摩擦力作用则由重力和支持力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律可得
解得
②当自行车速为
此时重力和支持力的合力不足以提供向心力,斜面对人和自行车施加沿斜面向下的静摩擦力,其受力分析如图所示
在y轴方向,根据平衡条件可得
在x轴方向,根据牛顿第二定律可得
联立解得
15. 如图所示,在水平桌面上离桌面右边缘9.2m处放着一质量的小铁块(可看作质点),铁块与水平桌面间的动摩擦因数。现用水平向右的拉力作用于铁块,作用一段时间后撤去F,铁块继续运动,到达桌面的边缘A点飞出,恰好从竖直圆弧轨道BCD的B端沿切线进入圆弧轨道,且铁块恰好能通过圆弧轨道的最高点D。已知,A、B、C、D四点在同一竖直平面内,水平桌面离B端的竖直高度,圆弧轨道半径,C点为圆弧轨道的最低点。(取重力加速度,,)求:
(1)铁块经D点时的速度大小;
(2)铁块经A点时的速度大小;
(3)水平拉力F作用的时间;
(4)若铁块与圆弧轨道间的动摩擦因数,铁块以5m/s的速度经过圆弧轨道最低点C时的加速度大小。
【答案】(1)
(2)4m/s (3)2.4s
(4)
【解析】
【小问1详解】
铁块恰好通过D点时,轨道作用力为零,由重力提供向心力,有
解得
【小问2详解】
铁块从A点到B点的过程中做平抛运动,根据平抛运动规律有
解得
铁块做平抛运动,水平方向速度大小不变,铁块沿切线进入圆弧轨道,则B点速度方向与OB垂直,有
【小问3详解】
铁块在水平面上做加速运动时,由牛顿第二定律有
解得
铁块做减速运动时由牛顿第二定律有
解得
设F作用时间为t,由运动学的公式可知最大速度为
铁块加速和减速过程总位移,由运动学公式有
联立解得,
【小问4详解】
铁块在C点受到重力、支持力和摩擦力三个力作用,重力和支持力产生向心加速度改变速度方向,由向心加速度的表达式有
摩擦力产生切向加速度改变速度大小
由重力和支持力的合力提供向心力有
联立解得
则铁块在最低点C时的加速度大小
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