精品解析:四川省绵阳市绵阳中学实验学校2025-2026学年高三上学期入学考试物理试题
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内容正文:
绵阳中学实验学校2025-2026学年度高三上入学考试物理试题
测试时间:75分钟 满分:100分
请考生在作答前先将自己的个人信息填写在答题卡上,考试结束后,只需交回你的答题卡,谢谢!
一、单选题:本大题共7小题,共28分。
1. 如图所示,一同学画了一条表示时间的数轴,关于该时间轴下列说法正确的是( )
A. a点表示第1s初这一时刻 B. b点表示第2s内这一段时间
C. a点到c点表示的时间间隔 D. c点到d点表示1s的时间间隔
2. 2020年11月10日,中国“奋斗者”号载人潜水器(如图)在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度为10909米。潜水器从海平面由静止开始向下做匀加速直线运动的过程中,第1个3s、第2个3s和第4个3s内的位移大小之比为( )
A. B. C. D.
3. 如图所示,在倾斜的天花板上用力F垂直天花板压住一木块,使它处于静止状态,则关于木块受力情况,下列说法正确的是( )
A. 可能只受两个力作用 B. 可能只受三个力作用
C. 必定受四个力作用 D. 以上说法都不对
4. 刘洋在2024年巴黎奥运会吊环获得金牌,如图是比赛时的照片。若图中时刻静止,两等长"吊绳"与竖直方向夹角都为,则每根吊绳的张力大小为( )(刘洋质量为m,重力加速度为g)
A. mg B. C. D.
5. 如图,小球从加速滑道的不同位置由静止滑下,到达A点后会以不同的速度水平飞出,分别落在滑道的M、B和N点。已知滑道AB和BC倾斜角均为45°,并且M为AB的中点,M、N两点在同一水平面。不计空气阻力,重力加速度为,则下列说法正确的是( )
A. 三次在空中飞行时间之比为
B. 三次的水平初速度大小之比为
C. 落在M点的速度偏转角比落在B点的速度偏转角大
D. 落在N点的时候速度方向恰好垂直斜坡BC
6. 如图所示,长为的绳子下端连着质量为m的小球,上端悬于天花板上,当把绳子拉直时,绳子与竖直方向的夹角为60°,此时小球静止于固定的光滑水平桌面上。重力加速度为g。则( )
A. 当小球以一定的角速度在水平面内做圆锥摆运动时,小球一定受到重力,支持力和绳子拉力的作用
B. 当小球以一定的角速度在水平面内做圆锥摆运动时,小球可能受到重力,支持力和向心力的作用
C. 当小球以角速度为做圆锥摆运动时,桌面对小球的支持力FN恰好为0
D. 当小球以角速度ω2=做圆锥摆运动时,绳子的张力大小为5mg,桌面对小球的支持力为0
7. 如图所示,水平地面上的木板中央竖直固定一根轻杆,轻杆顶端用轻绳连接一可看作质点的小球,初始时把连接小球的绳子拉至水平。小球由静止释放,在向下摆动的过程中木板恰好没有滑动。设物体间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,已知小球与木板的质量分别为m和3m。则木板与地面间的动摩擦因数为( )
A. B. C. D.
二、多选题:本大题共3小题,共18分。(全选对得6分,选对但不全得部分分)
8. 小明在某次篮球比赛投篮过程中,第一次出手,篮球的初速度方向与竖直方向的夹角53°;第二次出手,篮球的初速度方向与竖直方向的夹角为37°;两次出手的位置在同一竖直线上,结果两次篮球正好垂直撞击到篮板同一位置点C,不计空气阻力,已知sin53°=0.8,sin37°=0.6,则从篮球出手到运动到点C的过程中,下列说法正确的是( )
A. 前后两次运动时间的比值为3:4 B. 前后两次上升的最大高度的比值为1:9
C. 前后两次上升的最大高度的比值为9:16 D. 两球的初速度大小相同
9. 如图,广场水平地面上同种盆栽紧密排列在以为圆心、和为半径的同心圆上,圆心处装有竖直细水管,其上端水平喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度均可调节,以保障喷出的水全部落入相应的花盆中。依次给内圈和外圈上的盆栽浇水时,喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度分别用、、和、、表示。花盆大小相同,半径远小于同心圆半径,出水口截面积保持不变,忽略喷水嘴水平长度和空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 若,则
B. 若,则
C. 若,,喷水嘴各转动一周,则落入每个花盆的水量相同
D. 若,喷水嘴各转动一周且落入每个花盆的水量相同,则
10. 某卫星绕地球运动的示意图如图,卫星运动周期为地球自转周期的,卫星运行轨道与赤道平面存在一定夹角,某时刻卫星恰好经过赤道上点的正上方。已知地球质量为,地球半径为,引力常量为,卫星的运动视作匀速圆周运动,则下列说法正确的是( )
A. 卫星的加速度是点加速度的倍
B. 卫星下一次经过点正上方时,卫星转过的角度为
C. 卫星转过的角度为时,卫星与点距离最远
D. 卫星与点的最远距离为
三、实验题:本大题共2小题,共16分。
11. 采用如图所示的实验装置做“探究平抛运动的特点”的实验。
(1)实验时不需要下列哪些器材______;(填器材前的字母)
A. 弹簧测力计 B. 重垂线 C. 打点计时器 D. 坐标纸
(2)以下是实验过程中的一些做法,其中合理的是______
A. 要求斜槽轨道保持水平且光滑
B. 每次小球释放的初始位置可以任意选择
C. 每次小球应从同一高度由静止释放
D. 为描出小球的运动轨迹,描绘的点可以用折线连接
(3)在白纸上描出小球平抛运动的轨迹并测量了相关数据,A、B、C是轨迹上的三个点,取A点为坐标原点,坐标如图所示,重力加速度g取,则小球做平抛运动的初速度_____m/s。(结果保留两位有效数字)
12. 在用“落体法”做“验证机械能守恒定律”的实验时,小明选择一条较为满意的纸带,如图甲所示。他舍弃前面密集的点,以O为起点,从A点开始选取纸带上连续点A、B、C……,测出O到A、B、C……的距离分别为、、……已知电源打点的周期为T,当地重力加速度为g。
(1)在实验过程中,下列操作正确的是_____
A. 必须称出重物的质量
B. 释放重物前,手捏住纸带上端,让重物靠近打点计时器并使纸带保持竖直
C. 做实验时,先释放重物,再接通打点计时器的电源
(2)打B点时,重锤的速度为_____。
(3)实验中发现,动能增加量略小于重力势能减少量,除实验中的偶然误差外,写出一条可能产生这一结果的原因:______
(4)根据图像计算出该直线斜率为k,在实验误差允许范围内,当______重锤在下落过程中机械能守恒。
四、计算题:本大题共3小题,共38分。
13. 图甲为管口出水方向可调的瓶装水电动取水器,某同学将取水器管口调成水平方向,使水从管口沿水平方向喷出,待水在空中形成稳定的弯曲水柱后,紧贴水柱后方放置白底方格板,放置方格板时方格板上的方格线分别竖直和水平,现利用手机正对水柱拍摄照片,取水柱上的三个点a、b、c,如图乙所示。已知每个正方形方格的边长为L,重力加速度为g,不计空气阻力,求:
(1)水流喷出时的初速度大小;
(2)出水口到b点的位移大小。
14. 如图所示,一滑板爱好者总质量(包括装备)为50kg,从以O为圆心,半径为光滑圆弧轨道的A点由静止开始下滑,到达轨道最低点B后(OB在同一竖直线上),滑板爱好者沿水平切线飞出做平抛运动,并恰好从C点以平行斜面方向的速度进入斜面,若到达轨道最低点B时对轨道的压力为950N,B和C之间的竖直高度为,()求:
(1)滑板爱好者到达轨道最低点B时的速度;
(2)滑板爱好者从B运动到C的时间;
(3)斜面的倾角。
15. 如图所示,为竖直平面内光滑四分之一圆弧轨道,半径,长度的水平传送带,左端与圆弧轨道最低点连接,右端上表面与固定平台等高并紧靠。平台上固定有一底端处开口且略微错开的竖直圆轨道。一质量的滑块(视为质点),从圆弧轨道最高点处静止释放,经过传送带,从处进入圆轨道后,在始终沿轨迹切线方向的外力作用下做匀速圆周运动,外力施加前后速率不变。运动一周后撤去外力,滑块再次通过点之后向右滑动,与位于平台处的轻质挡板相撞并粘连。已知滑块与传送带表面的动摩擦因数,与圆轨道间的动摩擦因数,与右侧平台间的动摩擦因数,左侧平台光滑,。轻弹簧初始为原长,左端与轻质挡板铰接,右端固定,其劲度系数。弹簧弹性势能的表达式(为弹簧形变量),取最大静摩擦力等于滑动摩擦力,不计经过各连接处的能量损失,重力加速度。
(1)求滑块下滑至圆弧轨道最低点时对处的压力大小;
(2)若传送带不转,求滑块滑到圆轨道处的速度大小;
(3)若传送带以顺时针转动,求滑块经过传送带因摩擦而产生的热量;
(4)若传送带以逆时针转动,求滑块从冲上传送带到弹簧第一次被压缩到最短的过程中因摩擦而产生的热量。
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绵阳中学实验学校2025-2026学年度高三上入学考试物理试题
测试时间:75分钟 满分:100分
请考生在作答前先将自己的个人信息填写在答题卡上,考试结束后,只需交回你的答题卡,谢谢!
一、单选题:本大题共7小题,共28分。
1. 如图所示,一同学画了一条表示时间的数轴,关于该时间轴下列说法正确的是( )
A. a点表示第1s初这一时刻 B. b点表示第2s内这一段时间
C. a点到c点表示的时间间隔 D. c点到d点表示1s的时间间隔
【答案】D
【解析】
【详解】A.a点表示第1s末这一时刻;故A错误;
B.b点表示第2s末这一时刻;故B错误;
C.a点到c点表示的时间间隔;故C错误;
D.c点到d点表示1s的时间间隔。故D正确。
故选D。
2. 2020年11月10日,中国“奋斗者”号载人潜水器(如图)在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度为10909米。潜水器从海平面由静止开始向下做匀加速直线运动的过程中,第1个3s、第2个3s和第4个3s内的位移大小之比为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据初速度为零的匀加速直线运动连续相等时间比例规律,第1个1s、第2个1s、第3个1s、第4个1s内…的位移大小之比为1:3:5:7…,则第1个3s、第2个3s和第4个3s内的位移大小之比为
故选B。
3. 如图所示,在倾斜的天花板上用力F垂直天花板压住一木块,使它处于静止状态,则关于木块受力情况,下列说法正确的是( )
A. 可能只受两个力作用 B. 可能只受三个力作用
C. 必定受四个力作用 D. 以上说法都不对
【答案】C
【解析】
【详解】木块受到重力、推力、天花板的弹力、天花板的摩擦力,合力为零,处于静止状态,C正确,ABD错误。
故选C。
4. 刘洋在2024年巴黎奥运会吊环获得金牌,如图是比赛时的照片。若图中时刻静止,两等长"吊绳"与竖直方向夹角都为,则每根吊绳的张力大小为( )(刘洋质量为m,重力加速度为g)
A. mg B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由于刘洋处于静止状态,两条绳子对他的拉力的合力等于他的重力mg,则有
可得每条绳子上的拉力大小为
故选C。
5. 如图,小球从加速滑道的不同位置由静止滑下,到达A点后会以不同的速度水平飞出,分别落在滑道的M、B和N点。已知滑道AB和BC倾斜角均为45°,并且M为AB的中点,M、N两点在同一水平面。不计空气阻力,重力加速度为,则下列说法正确的是( )
A. 三次在空中飞行时间之比为
B. 三次的水平初速度大小之比为
C. 落在M点的速度偏转角比落在B点的速度偏转角大
D. 落在N点的时候速度方向恰好垂直斜坡BC
【答案】B
【解析】
【详解】A.轨迹1、3的高度相等,在空中飞行的时间相等;轨迹1、2的高度之比为1∶2,由
所以时间之比为,综合可得
故A错误;
B.由几何关系,轨迹1、2、3的水平位移之比为
由
水平初速度之比为
故B正确。
C.因为落在斜坡上的位移偏转角相同,速度偏转角也相同,故C错误;
D.轨迹1的速度偏转角
轨迹3的速度偏转角
已知
所以
不与斜坡垂直,故D错误。
故选B。
6. 如图所示,长为的绳子下端连着质量为m的小球,上端悬于天花板上,当把绳子拉直时,绳子与竖直方向的夹角为60°,此时小球静止于固定的光滑水平桌面上。重力加速度为g。则( )
A. 当小球以一定的角速度在水平面内做圆锥摆运动时,小球一定受到重力,支持力和绳子拉力的作用
B. 当小球以一定的角速度在水平面内做圆锥摆运动时,小球可能受到重力,支持力和向心力的作用
C. 当小球以角速度为做圆锥摆运动时,桌面对小球的支持力FN恰好为0
D. 当小球以角速度ω2=做圆锥摆运动时,绳子的张力大小为5mg,桌面对小球的支持力为0
【答案】D
【解析】
【详解】A.当小球以一定的角速度在水平面内做圆锥摆运动时,小球有可能只受到重力和绳子拉力的作用,故A错误;
B.当小球以一定的角速度在水平面内做圆锥摆运动时,小球可能受到的力中不可能有向心力,向心力是效果力,仍由性质力来提供,故B错误;
C.对球分析,当支持力FN恰好为0时,则有
解得
故C错误;
D.对球分析,因为>,所以小球离开桌面,则有
解得
故D正确。
故选D。
7. 如图所示,水平地面上的木板中央竖直固定一根轻杆,轻杆顶端用轻绳连接一可看作质点的小球,初始时把连接小球的绳子拉至水平。小球由静止释放,在向下摆动的过程中木板恰好没有滑动。设物体间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,已知小球与木板的质量分别为m和3m。则木板与地面间的动摩擦因数为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】设轻绳与水平方向的夹角为θ时,小球的速度大小为v,根据机械能守恒定律有
设轻绳中的张力大小为T,则有
解得
要使木板不滑动,则轻绳中的拉力在水平方向的分力不大于对应木板受到的最大静摩擦力,则有
得
显然上式右边为第一象限内单位圆上的点与定点连线斜率的相反数,如图所示
可知,当时,即
函数存在最大值,由于恰好没有滑动,摩擦系数
故选C。
二、多选题:本大题共3小题,共18分。(全选对得6分,选对但不全得部分分)
8. 小明在某次篮球比赛投篮过程中,第一次出手,篮球的初速度方向与竖直方向的夹角53°;第二次出手,篮球的初速度方向与竖直方向的夹角为37°;两次出手的位置在同一竖直线上,结果两次篮球正好垂直撞击到篮板同一位置点C,不计空气阻力,已知sin53°=0.8,sin37°=0.6,则从篮球出手到运动到点C的过程中,下列说法正确的是( )
A. 前后两次运动时间的比值为3:4 B. 前后两次上升的最大高度的比值为1:9
C. 前后两次上升的最大高度的比值为9:16 D. 两球的初速度大小相同
【答案】ACD
【解析】
【详解】
BC.设投篮处与篮板的水平距离为x,根据做平抛运动的物体任意时刻速度的反向延长线过水平位移的中点,所以有
所以
故B错误,C正确;
A.根据
故A正确;
D.两球初速度为
则两球的初速度大小相同,故D正确。
故选ACD。
9. 如图,广场水平地面上同种盆栽紧密排列在以为圆心、和为半径的同心圆上,圆心处装有竖直细水管,其上端水平喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度均可调节,以保障喷出的水全部落入相应的花盆中。依次给内圈和外圈上的盆栽浇水时,喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度分别用、、和、、表示。花盆大小相同,半径远小于同心圆半径,出水口截面积保持不变,忽略喷水嘴水平长度和空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 若,则
B. 若,则
C. 若,,喷水嘴各转动一周,则落入每个花盆的水量相同
D. 若,喷水嘴各转动一周且落入每个花盆的水量相同,则
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.根据平抛运动的规律
解得
可知若h1=h2,则
v1:v2 =R1:R2
若v1=v2,则
选项A错误,B正确;
C.若,则喷水嘴各转动一周的时间相同,因v1=v2,出水口的截面积相同,可知单位时间喷出水的质量相同,喷水嘴转动一周喷出的水量相同,但因内圈上的花盆总数量较小,可知得到的水量较多,选项C错误;
D.设出水口横截面积为S0,喷水速度为v,流量为Q,
在圆周上单位长度的水量为
若,喷水嘴各转动一周且落入每个花盆的水量相同,则,选项D正确。
故选BD。
10. 某卫星绕地球运动的示意图如图,卫星运动周期为地球自转周期的,卫星运行轨道与赤道平面存在一定夹角,某时刻卫星恰好经过赤道上点的正上方。已知地球质量为,地球半径为,引力常量为,卫星的运动视作匀速圆周运动,则下列说法正确的是( )
A. 卫星的加速度是点加速度的倍
B. 卫星下一次经过点正上方时,卫星转过的角度为
C. 卫星转过的角度为时,卫星与点距离最远
D. 卫星与点的最远距离为
【答案】CD
【解析】
【详解】A.设卫星的高度为,则卫星的向心加速度大小
位于P点处物体的向心加速度大小
则
对卫星,根据万有引力提供向心力可得
解得
联立解得,故A错误;
B.卫星下一次经过点正上方时,设卫星转了m圈,P点转了n圈(m、n为正整数),则有
解得,
则卫星转过的角度为,故B错误;
C.根据
可得卫星的角速度和点的角速度之比为
则卫星转过的角度为时,即2圈半,点刚好转过一圈,此时卫星与点距离最远,故C正确;
D.卫星与点的最远距离为,故D正确。
故选CD。
三、实验题:本大题共2小题,共16分。
11. 采用如图所示的实验装置做“探究平抛运动的特点”的实验。
(1)实验时不需要下列哪些器材______;(填器材前的字母)
A. 弹簧测力计 B. 重垂线 C. 打点计时器 D. 坐标纸
(2)以下是实验过程中的一些做法,其中合理的是______
A. 要求斜槽轨道保持水平且光滑
B. 每次小球释放的初始位置可以任意选择
C. 每次小球应从同一高度由静止释放
D. 为描出小球的运动轨迹,描绘的点可以用折线连接
(3)在白纸上描出小球平抛运动的轨迹并测量了相关数据,A、B、C是轨迹上的三个点,取A点为坐标原点,坐标如图所示,重力加速度g取,则小球做平抛运动的初速度_____m/s。(结果保留两位有效数字)
【答案】(1)AC (2)C
(3)2.0
【解析】
【小问1详解】
A.该实验不需要测量小球的重力,所以不需要弹簧测力计,故A错误;
B.实验时需要重锤线确定y轴,故B正确;
C.该实验不需要打点计时器来测量时间和位移,故C错误;
D.该实验需要坐标纸确定点迹间的距离,故D正确;
故选AC。
【小问2详解】
A.本实验中为了使小球飞出轨道时做平抛运动,要求斜槽轨道末端保持水平,但只要每次从同一位置由静止放开小球,即能保证小球做平抛运动的初速度相同,所以轨道不一定要光滑,故A错误;
BC.为了能保证小球做平抛运动的初速度相同,要求每次从同一位置由静止放开小球,故B错误,C正确;
D.为描出小球的运动轨迹,描绘的点应用平滑的曲线连接,故D错误。
故选C。
【小问3详解】
根据题图可知小球从到和从到时间相等,竖直方向,根据
水平方向,根据
代入数据,联立解得
12. 在用“落体法”做“验证机械能守恒定律”的实验时,小明选择一条较为满意的纸带,如图甲所示。他舍弃前面密集的点,以O为起点,从A点开始选取纸带上连续点A、B、C……,测出O到A、B、C……的距离分别为、、……已知电源打点的周期为T,当地重力加速度为g。
(1)在实验过程中,下列操作正确的是_____
A. 必须称出重物的质量
B. 释放重物前,手捏住纸带上端,让重物靠近打点计时器并使纸带保持竖直
C. 做实验时,先释放重物,再接通打点计时器的电源
(2)打B点时,重锤的速度为_____。
(3)实验中发现,动能增加量略小于重力势能减少量,除实验中的偶然误差外,写出一条可能产生这一结果的原因:______
(4)根据图像计算出该直线斜率为k,在实验误差允许范围内,当______重锤在下落过程中机械能守恒。
【答案】(1)B (2)
(3)空气阻力的存在,导致部分减少的重力势能转化为摩擦热
(4)
【解析】
【小问1详解】
A.根据实验原理可知等式两边质量可以约掉,可知不是必须称出重物的质量,故A错误;
BC.实验过程中,正确实验操作为:释放重物前,手捏住纸带上端,让重物靠近打点计时器并使纸带保持竖直,先接通打点计时器的电源,再释放重物,故B正确,C错误。
故选B。
【小问2详解】
根据匀变速直线运动中间时刻瞬时速度等于该过程平均速度可得
【小问3详解】
实验中发现,动能增加量略小于重力势能减少量,除实验中的偶然误差外,可能是空气阻力的存在,导致部分减少的重力势能转化为摩擦热。
【小问4详解】
根据
可得
可知在实验误差允许范围内,当时重锤在下落过程中机械能守恒。
四、计算题:本大题共3小题,共38分。
13. 图甲为管口出水方向可调的瓶装水电动取水器,某同学将取水器管口调成水平方向,使水从管口沿水平方向喷出,待水在空中形成稳定的弯曲水柱后,紧贴水柱后方放置白底方格板,放置方格板时方格板上的方格线分别竖直和水平,现利用手机正对水柱拍摄照片,取水柱上的三个点a、b、c,如图乙所示。已知每个正方形方格的边长为L,重力加速度为g,不计空气阻力,求:
(1)水流喷出时的初速度大小;
(2)出水口到b点的位移大小。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
设a、b、c的时间间隔为T,根据得,
解得
水平方向位移为,用时为,则水流喷出时的初速度大小为
解得
【小问2详解】
设水从出水口运动到b点的时间为t,b点速度的竖直分量为
解得
出水口到b点的水平位移大小为
出水口到b点的竖直位移大小为
出水口到b点的位移大小为
14. 如图所示,一滑板爱好者总质量(包括装备)为50kg,从以O为圆心,半径为光滑圆弧轨道的A点由静止开始下滑,到达轨道最低点B后(OB在同一竖直线上),滑板爱好者沿水平切线飞出做平抛运动,并恰好从C点以平行斜面方向的速度进入斜面,若到达轨道最低点B时对轨道的压力为950N,B和C之间的竖直高度为,()求:
(1)滑板爱好者到达轨道最低点B时的速度;
(2)滑板爱好者从B运动到C的时间;
(3)斜面的倾角。
【答案】(1)12m/s;(2);(3)
【解析】
【详解】(1)根据牛顿第三定律得,在B点轨道对物体支持力
根据牛顿第二定律得
到达轨道最低点的速度为
(2)从B到C,平抛运动,竖直方向上
从B到C的时间为
(3)竖直方向上
恰好沿斜面方向进入斜面,则有
斜面的倾角
15. 如图所示,为竖直平面内光滑四分之一圆弧轨道,半径,长度的水平传送带,左端与圆弧轨道最低点连接,右端上表面与固定平台等高并紧靠。平台上固定有一底端处开口且略微错开的竖直圆轨道。一质量的滑块(视为质点),从圆弧轨道最高点处静止释放,经过传送带,从处进入圆轨道后,在始终沿轨迹切线方向的外力作用下做匀速圆周运动,外力施加前后速率不变。运动一周后撤去外力,滑块再次通过点之后向右滑动,与位于平台处的轻质挡板相撞并粘连。已知滑块与传送带表面的动摩擦因数,与圆轨道间的动摩擦因数,与右侧平台间的动摩擦因数,左侧平台光滑,。轻弹簧初始为原长,左端与轻质挡板铰接,右端固定,其劲度系数。弹簧弹性势能的表达式(为弹簧形变量),取最大静摩擦力等于滑动摩擦力,不计经过各连接处的能量损失,重力加速度。
(1)求滑块下滑至圆弧轨道最低点时对处的压力大小;
(2)若传送带不转,求滑块滑到圆轨道处的速度大小;
(3)若传送带以顺时针转动,求滑块经过传送带因摩擦而产生的热量;
(4)若传送带以逆时针转动,求滑块从冲上传送带到弹簧第一次被压缩到最短的过程中因摩擦而产生的热量。
【答案】(1)60N (2)4m/s
(3)9J (4)246J
【解析】
【小问1详解】
从A到B机械能守恒
解得v0=10m/s
在B点
解得FN=60N
根据牛顿第三定律,压力大小为60N。
【小问2详解】
在传送带上做匀减速直线运动,到C点的速度为v1,有
解得v1=4m/s
【小问3详解】
滑块以速度v0冲上传送带后,做匀减速直线运动,有
解得
然后随传送带匀速运动。
产生的热量
【小问4详解】
滑块的整个运动过程有三段产生摩擦热,具体分析如下:
第一段过程为滑块以速度v0冲上传送带过程,通过传送带时间
滑块与传送带相对位移Δx=vt+L
此过程产生的摩擦热Q2=μ1mgΔx
联立解得Q2=168J
第二段过程为滑块以速度v1冲上右侧的固定平台后,在竖直圆轨道匀速运动一周的过程,如图所示,
选取竖直圆轨道上下对称的P、P′两点,根据牛顿第二定律则有:
在P、P′两点附近选取微元长度Δl,则滑块在这两段微元长度Δl克服摩擦力做的功之和:ΔWf=μ2N1Δl+μ2N2Δl
求和可得Wf=∑ΔWf
联立可得Wf=64J
第三段过程为滑块滑上C右侧平台并与挡板粘连,由功能关系可知,弹簧第一次被压缩到最短(此时滑块运动到E点)则有:
代入数据解得LDE=0.2m
第三个阶段产生的热量Q3=μ3mg(LCD+LDE)=14J
所以整个过程产生的热量为Q总=Q2+Wf+Q3=168J+64J+14J=246J
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