精品解析:山西省山大附中等校2025-2026学年高二上学期9月开学考试物理试题
2025-09-09
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-开学 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 山西省 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 9.18 MB |
| 发布时间 | 2025-09-09 |
| 更新时间 | 2025-09-09 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-09-09 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/53843483.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
山大附中2025~2026学年第一学期9月开学考试
高二年级物理试题
考查时间:75分钟 满分:100分 考查内容:必修二、动量定理、动量守恒
一、单项选择题:共7小题,每小题4分,共28分;在每小题给出的四个选项中只有一个选项正确。
1. 在动画电影《哪吒》中,哪吒与敖丙在冰封的海面上对决,哪吒脚踩风火轮(总质量),以速度水平向右疾行,敖丙手持冰锤(总质量)以速度水平向左冲来,两人迎面相撞后紧紧抓住对方共同运动。假设冰面光滑,忽略空气阻力,则相撞后两人的共同速度为( )
A. 7.5m/s,水平向右
B. 1m/s,水平向右
C. 7.5m/s,水平向左
D. 1m/s,水平向左
2. 无人机灯光表演给喜庆的节日氛围增添了几许惊艳。在一次无人机表演中,若分别以水平向右、竖直向上为轴、轴的正方向,某架参演的无人机在方向的图像分别如图甲、乙所示,则在时间内,该无人机的运动轨迹为( )
A. B.
C. D.
3. 复兴号动车在世界上首次实现速度350km/h自动驾驶功能,成为我国高铁自主创新又一重大标志性成果。一列质量为m的动车,从静止开始以恒定功率P在平直轨道上运动,经时间t达到该功率下的最大速度,设动车行驶过程所受到的阻力f保持不变。动车在时间t内( )
A. 做匀加速直线运动
B. 复兴号动车的功率
C. 牵引力做功
D. 复兴号动车通过的位移
4. 一质量为的物块静止在光滑水平面上,某时刻起受到沿水平方向的力作用。已知力的方向不变,其大小随位移变化的规律如图所示,下列说法正确的是( )
A. 物块一直做加速运动
B. 时,物块的速度为零
C. 力对物块做的总功为
D. 物块的最大速度为
5. 智慧天网一号01星是我国首颗中轨宽带通信卫星,“通信星座”组网完成将实现全球无盲点覆盖的个性化6G网络。如图,地球表面的物体A,中轨卫星B和同步通信卫星C均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动。设A、B、C的圆周运动速率分别为、、,向心加速度分别为、、,则( )
A. B. C. D.
6. 如图高台跳雪运动员a、b(可视为质点)从雪道末端先后以初速度之比沿水平方向向左飞出。不计空气阻力,则两名运动员从飞出至落到雪坡(可视为斜面)上的整个过程中,下列说法正确的是
A. 飞行时间之比为
B. 飞行的水平位移之比为1∶4
C. 落到雪坡上的瞬时速度方向一定不相同
D. 在空中离雪坡面最大距离之比为
7. 如图所示,半径为R的圆盘在竖直平面内绕O轴匀速转动,角速度为ω。圆盘表面粘有A、B两小球,圆心O和A、B位置三点共线,且OA=AB=。当B球运动至最低位置时,两球会同时脱落,调节圆心O离地的高度H,发现两球落到水平地面上同一点P。不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 若仅增大角速度ω,两球一定落到P右侧水平地面上的同一点
B. 若同时增大角速度ω和增大高度H,两球可能落到P右侧水平地面上的同一点
C. 若同时增大角速度ω和减小高度H,两球可能落到P左侧水平地面上的同一点
D. 若同时增大角速度ω和减小高度H,两球可能都落到P点
二、多项选择题:共3小题,每小题6分,共18分;在每小题给出的四个选项中有多个选项正确,全部选对得6分,选对但不全得3分,有错或不答得0分。
8. 如图所示,光滑圆弧轨道固定在竖直平面内,圆心为O。可视为质点的小球穿在轨道上,轻质弹簧一端与小球相连,另一端固定在与O处于同一水平面上的A点,OA连线与圆弧交于B点,现将小球拉至M点无初速度释放,小球将在M、N之间往复运动。已知小球在M点时弹簧处于伸长状态,运动到B点时弹簧处于压缩状态。在整个运动过程中,下列说法正确的是( )
A. 小球和弹簧组成的系统机械能守恒
B. 从M到B的过程中小球的机械能逐步增大
C. 小球在M点时弹簧的弹性势能比小球在N点时小
D. 弹簧弹力对小球做功的功率为零的位置有2处(M、N两点除外)
9. 如图所示,楔形木块abc固定在水平面上,粗糙斜面ab与水平面的夹角为60°,光滑斜面bc与水平面的夹角为30°,顶角b处安装一定滑轮。质量分别为M、m(M>m)的两滑块A和B,通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接,轻绳与斜面平行。两滑块由静止释放后,沿斜面做匀加速运动,A、B不会与定滑轮碰撞。若不计滑轮的质量和摩擦,在两滑块沿斜面运动的过程中( )
A. 轻绳对滑轮作用力的方向竖直向下
B. 拉力和重力对M做功之和大于M动能增加量
C. 拉力对M做的功等于M机械能的增加量
D. 两滑块组成系统的机械能损失等于M克服摩擦力做的功
10. 如图所示,一倾斜匀质圆盘可绕通过圆心、垂直于盘面的固定轴以不同的角速度匀速转动,盘面上离转轴距离为l=5cm处有一可视为质点的小物体始终相对静止在圆盘上。已知物块与盘面间的动摩擦因数为,盘面与水平面的夹角,重力加速度大小为,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列说法正确的是( )
A. 小物体运动到最高点时所受静摩擦力可能为零
B. 小物体运动过程中静摩擦力方向始终都是通过圆盘中心,但不一定指向圆盘中心,也可能是背离圆盘中心
C. 圆盘做匀速圆周运动,小物体运动到与圆盘圆心等高点时摩擦力方向并不指向圆盘中心
D. 若要小物体与圆盘始终保持相对静止,圆盘角速度的最大值为
三、实验题:本题包含2小题,共16分。
11. 某同学用如图甲所示的实验装置探究平抛运动的特点,在水平桌面上固定一个斜槽,斜槽的末端与桌子边缘对齐,每次都让小钢球从斜槽上的同一位置静止滚下。
(1)为保证小钢球离开斜槽末端后做平抛运动,斜槽末端应调成______(选填“水平”或“竖直”),斜槽不光滑______(选填“会”或“不会”)影响实验结果。
(2)为了方便记录小钢球平抛运动经过的位置,该同学将一张带有小方格的白纸固定在背景板上,然后通过频闪照相得到了如图乙所示的照片,照片记录了小钢球在运动过程中的四个位置。小方格的边长为0.1m,取重力加速度大小。则频闪周期为______s,小钢球离开斜槽末端的速率为______m/s。(结果均保留1位有效数字)
12. 用如图的实验装置验证、组成的系统机械能守恒。从高处由静止开始下落,上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。实验中获取的一条纸带如图所示,0是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个打下的点(图中未标出),打点频率为50Hz,计数点间的距离已标记在纸带上。已知、,则(g=9.8m/s²,所有结果均保留三位有效数字)
(1)在纸带上打下计数点5时的速度_______m/s。
(2)在打下0~5的过程中系统动能的增量ΔEₖ=_______J,系统势能的减少量ΔEₚ=_______J。
(3)在本实验中,若某同学作出了的图像,如图所示:
则当地的重力加速度的测量值___________。
四、计算题:本题包含3小题,共38分。解答时请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。
13. 一个质量为50kg蹦床运动员,从离水平网面3.2m高处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0m高处。已知运动员与网接触的时间为0.8s,g取10m/s2。求网对运动员的平均作用力大小。
14. 如图所示,半径为R 的光滑圆轨道竖直固定在光滑的水平面上,圆轨道下端有一小口,可视为质点的小球放置在小口左侧。现给小球一个水平向右的初速度(未知),使小球从最低点A 进入圆轨道,不计空气阻力,重力加速度为 g。求:
(1)当 时,小球沿圆轨道上升的最大高度;
(2)要使小球不脱离圆轨道,的取值范围;
(3)当 时,小球与圆轨道圆心连线扫过多大角度时开始不做圆周运动(即脱离圆轨道)。
15. 如图,一长的倾斜传送带在电动机带动下以速度沿顺时针方向匀速转动,传送带与水平方向的夹角,质量的小物块A和质量的小物块B由跨过定滑轮的轻绳连接,A与定滑轮间的绳子与传送带平行,不可伸长的轻绳足够长。某时刻将物块A轻轻放在传送带底端,已知物块A与传送带间的动摩擦因数,不计滑轮的质量与摩擦,在A运动到传送带顶端前物块B都没有落地。取,,重力加速度。求:
(1)物块B刚下降时的加速度a;
(2)物块A从底端到达顶端所需的时间t;
(3)物块A从底端到达顶端过程中,摩擦力对A做的功W以及电动机多做的功。
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山大附中2025~2026学年第一学期9月开学考试
高二年级物理试题
考查时间:75分钟 满分:100分 考查内容:必修二、动量定理、动量守恒
一、单项选择题:共7小题,每小题4分,共28分;在每小题给出的四个选项中只有一个选项正确。
1. 在动画电影《哪吒》中,哪吒与敖丙在冰封的海面上对决,哪吒脚踩风火轮(总质量),以速度水平向右疾行,敖丙手持冰锤(总质量)以速度水平向左冲来,两人迎面相撞后紧紧抓住对方共同运动。假设冰面光滑,忽略空气阻力,则相撞后两人的共同速度为( )
A. 7.5m/s,水平向右
B. 1m/s,水平向右
C. 7.5m/s,水平向左
D. 1m/s,水平向左
【答案】B
【解析】
【详解】取向右为正方向,根据动量守恒定律有
代入数据解得
方向水平向右。
故选B。
2. 无人机灯光表演给喜庆的节日氛围增添了几许惊艳。在一次无人机表演中,若分别以水平向右、竖直向上为轴、轴的正方向,某架参演的无人机在方向的图像分别如图甲、乙所示,则在时间内,该无人机的运动轨迹为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由图可知,在时间内无人机竖直方向做匀速直线运动,水平方向向右做匀减速直线运动,可知在时间内无人机受到的合外力方向水平向左,根据合外力指向轨迹凹处,可知时间内无人机运动的轨迹向左弯曲;在时间内无人机竖直方向向上做匀减速直线运动,水平方向做匀速直线运动,可知在时间内无人机的合外力竖直向下,根据合外力指向轨迹凹处,可知在时间内无人机运动的轨迹向下弯曲。
故选A。
3. 复兴号动车在世界上首次实现速度350km/h自动驾驶功能,成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量为m的动车,从静止开始以恒定功率P在平直轨道上运动,经时间t达到该功率下的最大速度,设动车行驶过程所受到的阻力f保持不变。动车在时间t内( )
A. 做匀加速直线运动
B. 复兴号动车的功率
C. 牵引力做功
D. 复兴号动车通过的位移
【答案】D
【解析】
【详解】A.动车从静止开始以恒定功率P在平直轨道上运动,根据
可知,速度增大,牵引力减小,根据牛顿第二定律可知,动车开始做加速度减小的变加速直线运动,当加速度减为0时,速度达到最大值,动车做匀速直线运动,故A错误;
B.结合上述可知,速度达到最大值时,加速度为0,此时牵引力与阻力平衡,则有,故B错误;
C.动车从静止开始以恒定功率P在平直轨道上运动,牵引力做功,故C错误;
D.根据动能定理有
解得,故D正确。
故选D。
4. 一质量为的物块静止在光滑水平面上,某时刻起受到沿水平方向的力作用。已知力的方向不变,其大小随位移变化的规律如图所示,下列说法正确的是( )
A. 物块一直做加速运动
B. 时,物块的速度为零
C. 力对物块做的总功为
D. 物块的最大速度为
【答案】A
【解析】
【详解】AB.由图可知,物块受到水平向右的力为物块的合外力,合外力方向与速度方向相同,物块一直做加速运动,故位移为时,物块的速度达最大,故A正确,B错误;
C.力F对物块做的总功为
故C错误;
D.根据动能定理
当位移为时,速度最大,可得
故D错误。
故选A。
5. 智慧天网一号01星是我国首颗中轨宽带通信卫星,“通信星座”组网完成将实现全球无盲点覆盖的个性化6G网络。如图,地球表面的物体A,中轨卫星B和同步通信卫星C均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动。设A、B、C的圆周运动速率分别为、、,向心加速度分别为、、,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】AB.对卫星BC,万有引力提供向心力有
解得加速度
由于B圆周半径比C小,则有
对卫星AC,由于角速度相同,由于A的圆周半径比C小,根据
可知
综合可知
故AB错误;
CD.对卫星BC,万有引力提供向心力有
解得加速度
由于B圆周半径比C小,则有
对卫星AC,由于角速度相同,由于A的圆周半径比C小,根据
可知
综合可知
故C错误,D正确
故选D。
6. 如图高台跳雪运动员a、b(可视为质点)从雪道末端先后以初速度之比沿水平方向向左飞出。不计空气阻力,则两名运动员从飞出至落到雪坡(可视为斜面)上的整个过程中,下列说法正确的是
A. 飞行时间之比为
B. 飞行的水平位移之比为1∶4
C. 落到雪坡上的瞬时速度方向一定不相同
D. 在空中离雪坡面的最大距离之比为
【答案】B
【解析】
【详解】A.a、b运动员落在斜面上都满足
解得
所以,故A错误;
B.飞行的水平位移之比为,故B正确;
C.假设落到雪坡上的瞬时速度方向与水平方向的夹角为,则
斜面倾角不变,可知两运动员落到雪坡上的瞬时速度方向一定相同,故C错误;
D.将初速度分解为垂直于斜面的和平行于斜面的,垂直斜面方向做匀变速直线运动,有,垂直斜面方向的加速度为,垂直于斜面方向达到最大距离时有,解得
所以在空中离雪坡面的最大距离之比为,故D错误。
故选B。
7. 如图所示,半径为R的圆盘在竖直平面内绕O轴匀速转动,角速度为ω。圆盘表面粘有A、B两小球,圆心O和A、B位置三点共线,且OA=AB=。当B球运动至最低位置时,两球会同时脱落,调节圆心O离地的高度H,发现两球落到水平地面上同一点P。不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 若仅增大角速度ω,两球一定落到P右侧水平地面上同一点
B. 若同时增大角速度ω和增大高度H,两球可能落到P右侧水平地面上的同一点
C. 若同时增大角速度ω和减小高度H,两球可能落到P左侧水平地面上的同一点
D. 若同时增大角速度ω和减小高度H,两球可能都落到P点
【答案】A
【解析】
【详解】由题知,A、B两球同轴转动,具有相同的角速度,设抛出时A球的线速度为v,则B球的线速度为2v,平抛时间分别为tA和tB,水平位移为x,对A、B两球,根据平抛运动规律有,,,
联立解得
故两球落到同一点对应的H是确定的,水平位移为x正比于角速度,故若仅增大角速度,两球一定落到P右侧水平地面上的同一点。
故选A。
二、多项选择题:共3小题,每小题6分,共18分;在每小题给出的四个选项中有多个选项正确,全部选对得6分,选对但不全得3分,有错或不答得0分。
8. 如图所示,光滑圆弧轨道固定在竖直平面内,圆心为O。可视为质点的小球穿在轨道上,轻质弹簧一端与小球相连,另一端固定在与O处于同一水平面上的A点,OA连线与圆弧交于B点,现将小球拉至M点无初速度释放,小球将在M、N之间往复运动。已知小球在M点时弹簧处于伸长状态,运动到B点时弹簧处于压缩状态。在整个运动过程中,下列说法正确的是( )
A. 小球和弹簧组成的系统机械能守恒
B. 从M到B过程中小球的机械能逐步增大
C. 小球在M点时弹簧的弹性势能比小球在N点时小
D. 弹簧弹力对小球做功的功率为零的位置有2处(M、N两点除外)
【答案】AC
【解析】
【详解】A.由题可知,小球在运动过程中,只有小球的重力和弹簧的弹力做功,则小球和弹簧组成的系统机械能守恒,故A正确;
B.由于小球在M点时弹簧处于伸长状态,运动到B点时弹簧处于压缩状态,则从M到B的过程中,弹簧对小球先做正功,后做负功,则小球的机械能先增大后减小,故B错误;
C.以OA连线的高度为重力势能的零点,、分别表示小球将在M、N两点时与OA连线的高度差的绝对值,由系统机械能守恒
则,即小球在M点时弹簧的弹性势能比在N点时小,故C正确;
D.弹簧弹力对小球做功的功率为零的位置有弹簧恢复原长的位置,即MB、BN之间各有1处,和弹力与小球速度方向垂直的位置,即B点,一共有3处(M、N两点除外),故D错误。
故选AC。
9. 如图所示,楔形木块abc固定在水平面上,粗糙斜面ab与水平面的夹角为60°,光滑斜面bc与水平面的夹角为30°,顶角b处安装一定滑轮。质量分别为M、m(M>m)的两滑块A和B,通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接,轻绳与斜面平行。两滑块由静止释放后,沿斜面做匀加速运动,A、B不会与定滑轮碰撞。若不计滑轮的质量和摩擦,在两滑块沿斜面运动的过程中( )
A. 轻绳对滑轮作用力的方向竖直向下
B. 拉力和重力对M做功之和大于M动能的增加量
C. 拉力对M做的功等于M机械能的增加量
D. 两滑块组成系统的机械能损失等于M克服摩擦力做的功
【答案】BD
【解析】
【详解】A.根据题意可知,两段轻绳的夹角为90°,轻绳拉力的大小相等,根据平行四边形定则可知,合力方向与轻绳方向的夹角为45°,所以轻绳对滑轮作用力的方向不是竖直向下的,故A错误;
B.对M受力分析,受到重力、斜面的支持力、轻绳的拉力以及滑动摩擦力作用,根据动能定理可知,M动能的增加量等于拉力、重力以及摩擦力做功之和,而摩擦力做负功,则拉力和重力对M做功之和大于M动能的增加量,故B正确;
C.由除重力和弹力之外的力对物体做的功等于物体机械能的变化量可知,拉力和摩擦力对M做的功之和等于M机械能的增加量,故C错误;
D.对两滑块组成系统分析可知,除了重力之外只有摩擦力对M做功,所以两滑块组成的系统的机械能损失等于M克服摩擦力做的功,故D正确。
故选BD。
10. 如图所示,一倾斜的匀质圆盘可绕通过圆心、垂直于盘面的固定轴以不同的角速度匀速转动,盘面上离转轴距离为l=5cm处有一可视为质点的小物体始终相对静止在圆盘上。已知物块与盘面间的动摩擦因数为,盘面与水平面的夹角,重力加速度大小为,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列说法正确的是( )
A. 小物体运动到最高点时所受静摩擦力可能为零
B. 小物体运动过程中静摩擦力方向始终都是通过圆盘中心,但不一定指向圆盘中心,也可能是背离圆盘中心
C. 圆盘做匀速圆周运动,小物体运动到与圆盘圆心等高点时摩擦力方向并不指向圆盘中心
D. 若要小物体与圆盘始终保持相对静止,圆盘角速度的最大值为
【答案】CD
【解析】
【详解】AD.小物块在最低点即将滑动时,由牛顿第二定律有
解得圆盘角速度的最大值
小物块在最高点不受摩擦力,根据牛顿第二定律有
解得小物块在最高点不受摩擦力时的角速度
代入数据解得
由于物体与圆盘相对静止,故角速度不会超过,故摩擦力不能为零,故A错误,D正确;
BC.由于做匀速圆周运动,合力方向指向圆盘中心,除掉最高点和最低点外其他位置摩擦力方向均不通过圆盘中心,故B错误,C正确
故选CD。
三、实验题:本题包含2小题,共16分。
11. 某同学用如图甲所示的实验装置探究平抛运动的特点,在水平桌面上固定一个斜槽,斜槽的末端与桌子边缘对齐,每次都让小钢球从斜槽上的同一位置静止滚下。
(1)为保证小钢球离开斜槽末端后做平抛运动,斜槽末端应调成______(选填“水平”或“竖直”),斜槽不光滑______(选填“会”或“不会”)影响实验结果。
(2)为了方便记录小钢球平抛运动经过的位置,该同学将一张带有小方格的白纸固定在背景板上,然后通过频闪照相得到了如图乙所示的照片,照片记录了小钢球在运动过程中的四个位置。小方格的边长为0.1m,取重力加速度大小。则频闪周期为______s,小钢球离开斜槽末端的速率为______m/s。(结果均保留1位有效数字)
【答案】(1) ①. 水平 ②. 不会
(2) ①. 0.1 ②. 2
【解析】
【小问1详解】
[1]为保证小钢球离开斜槽末端后做平抛运动,斜槽末端应调成水平;
[2]小钢球做平抛运动,只要保证小钢球每次从同一位置静止释放即可,斜槽光滑或者不光滑对实验结果没有影响。
【小问2详解】
[1]小方格的边长为,根据平抛运动竖直方向上做自由落体运动,可得
代入数值解得
[2]根据平抛运动水平方向上做匀速直线运动,可得
解得
即小钢球离开斜槽末端的速率为
12. 用如图的实验装置验证、组成的系统机械能守恒。从高处由静止开始下落,上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。实验中获取的一条纸带如图所示,0是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个打下的点(图中未标出),打点频率为50Hz,计数点间的距离已标记在纸带上。已知、,则(g=9.8m/s²,所有结果均保留三位有效数字)
(1)在纸带上打下计数点5时速度_______m/s。
(2)在打下0~5的过程中系统动能的增量ΔEₖ=_______J,系统势能的减少量ΔEₚ=_______J。
(3)在本实验中,若某同学作出了的图像,如图所示:
则当地的重力加速度的测量值___________。
【答案】(1)2.40
(2) ①. 0.576 ②. 0.588
(3)9.70
【解析】
【小问1详解】
由题知,每相邻两计数点间还有4个打下的点,则相邻计数点的时间间隔为
根据中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,可得在纸带上打下计数点5时的速度
【小问2详解】
[1]在打下0~5的过程中系统动能的增量
[2]系统势能的减少量
【小问3详解】
根据系统机械能守恒有
整理得
可知的图像的斜率为
代入数据解得
四、计算题:本题包含3小题,共38分。解答时请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。
13. 一个质量为50kg的蹦床运动员,从离水平网面3.2m高处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0m高处。已知运动员与网接触的时间为0.8s,g取10m/s2。求网对运动员的平均作用力大小。
【答案】1625N
【解析】
【详解】设运动员质量为,触网速度大小为,离网速度大小为
由题意,
取向上为正方向,设网对运动员作用力大小为,由动量定理
代入数据得
14. 如图所示,半径为R 的光滑圆轨道竖直固定在光滑的水平面上,圆轨道下端有一小口,可视为质点的小球放置在小口左侧。现给小球一个水平向右的初速度(未知),使小球从最低点A 进入圆轨道,不计空气阻力,重力加速度为 g。求:
(1)当 时,小球沿圆轨道上升的最大高度;
(2)要使小球不脱离圆轨道,的取值范围;
(3)当 时,小球与圆轨道圆心连线扫过多大角度时开始不做圆周运动(即脱离圆轨道)。
【答案】(1)
(2)或者
(3)120°
【解析】
【小问1详解】
根据机械能守恒定律可知
解得
可知小球不会脱离轨道,即小球沿圆轨道上升的最大高度;
【小问2详解】
小球恰能到达最高点时,则
从最低点到最高点由机械能守恒定律
解得
若小球恰能达到与圆心等高的位置,则
解得
要使小球不脱离圆轨道,的取值范围或者
【小问3详解】
当 时,小球经过与圆心等高的位置后向上运动一段后将脱离圆轨道,设此时的位置与圆心连线与竖直方向夹角为θ,则
由机械能守恒定律
解得
小球与圆轨道圆心连线扫过120°时开始不做圆周运动。
15. 如图,一长的倾斜传送带在电动机带动下以速度沿顺时针方向匀速转动,传送带与水平方向的夹角,质量的小物块A和质量的小物块B由跨过定滑轮的轻绳连接,A与定滑轮间的绳子与传送带平行,不可伸长的轻绳足够长。某时刻将物块A轻轻放在传送带底端,已知物块A与传送带间的动摩擦因数,不计滑轮的质量与摩擦,在A运动到传送带顶端前物块B都没有落地。取,,重力加速度。求:
(1)物块B刚下降时的加速度a;
(2)物块A从底端到达顶端所需的时间t;
(3)物块A从底端到达顶端过程中,摩擦力对A做的功W以及电动机多做的功。
【答案】(1);(2)2.5s;(3)72J,136J
【解析】
【详解】(1)对A分析,有
对B分析,有
解得
(2)当达到与传送带共速
解得
A的位移
解得
由于
故A物体与传送共速之后做匀速直线运动。匀速阶段有
解得
物块A从底端到达顶端所需的时间
(3)物块A加速上升时,有
物块A匀速上升时,有
摩擦力对A做的功
由功能关系可知,电动机多做的功与多消耗电能的关系,有
根据能量守恒,可知
解得
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