精品解析:河北省唐县第一中学2025-2026学年高三上学期9月月考物理试题
2025-09-27
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-阶段检测 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 河北省 |
| 地区(市) | 保定市 |
| 地区(区县) | 唐县 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 12.31 MB |
| 发布时间 | 2025-09-27 |
| 更新时间 | 2025-09-27 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-09-27 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/54131512.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
高三物理考试
试卷满分100分 考试时间75分钟
一、单选题(每题4分)
1. 诗词是中国传统文化的重要组成部分,阅读古诗词可以感受诗词之美、之趣,从中汲取营养,涵养心灵,下列说法正确的是( )
A. 一日看尽长安花”中的一日”指的是时刻
B. 轻舟已过万重山”是以江水为参考系来描述轻舟运动的
C. 春江潮水连海平,海上明月共潮生”,说明了海潮与月亮的引力有关
D. 朝辞白帝彩云间,千里江陵一日还”,根据千里江陵一日还”可估算出诗人的平均速度
2. 某旅客在站台上候车线处候车,若“高铁”一节车厢长为L,进站时可以看作匀减速直线运动,他发现第10节车厢经过他用时为T,停下时旅客刚好在12号车厢门口(车厢门口可近似看成在两节车厢连接处),如图所示。下列判断正确的是( )
A. 无法求出该高铁”的减速运动的加速度
B. 第11节车厢经过他用时为
C. 第10节车厢口和第11,节车厢口经过他时的速度之比为
D. 第11节车厢经过他的时间与第8、9、10节车厢经过他的总时间相同
3. 在同一位置同时朝着上、下、左、右四个方向抛出四个小球,小球的初速度大小均相等。不考虑空气阻力,则经过一段时间后(小球均未落地),四个小球的位置可能为( )
A B.
C. D.
4. 如图,内壁截面为半圆形的光滑凹槽固定在水平面上,左右边沿等高。该截面内,一根不可伸长的细绳穿过带有光滑孔的小球,一端固定于凹槽左边沿,另一端过右边沿并沿绳方向对其施加拉力F。小球半径远小于凹槽半径,所受重力大小为G。若小球始终位于内壁最低点,则F的最大值为( )
A. B. C. G D.
5. 火灾逃生的首要原则是离开火灾现场,如图所示是火警设计的一种让当事人快捷逃离现场的救援方案:用一根不变形的轻杆支撑在楼面平台上,端在水平地面上向右以匀速运动,被救助的人员紧抱在端随轻杆一起向平台端靠近,平台高为,当时,被救人员向点运动的速率是( )
A. B. C. D.
6. 我国发射“天问一号”探测器对火星开展广泛的科学探测工作。已知探测器质量为m,在火星表面附近悬停,受到竖直向上的升力F,火星半径为R,万有引力常量为G,忽略火星自转。下列说法正确的是( )
A. 火星表面重力加速度大小为 B. 火星质量为
C. 火星的第一宇宙速度大小为 D. 火星密度为
7. 如图所示,某景区中A、B两景点间可通过缆车往返,当甲车以6m/s的速度开始减速时,对向的乙车从B景点由静止启动,两车加速度大小均为甲车到B景点速度减为零。则甲、乙相遇时,甲到B景点的距离为( )
A. B. 18m C. 27m D. 36m
二、多选题(每题6分,选对一半得3分,错选不得分)
8. 据人民网8月 4 日报道:面对不明无人机来袭,辽宁舰首次出动战斗机进行查证,全程雷达截获,该无人机也始终在我方战机导弹发射范围之内。无人机在现代战争中扮演着极其重要的角色。一质量为的无人机从地面静止开始竖直向上飞行,该过程中加速度随上升高度的变化关系如图所示(图中为重力加速度,)。下列说法正确的是( )
A. 无人机飞至高为处时,空气对其作用力大小为
B. 无人机飞至高为处时,空气对其作用力大小为
C. 无人机飞至处时的速度大小为
D. 无人机飞至处时的速度大小为
9. 如图,餐厅里两瓷罐(可视为质点)放在水平圆桌转盘上,质量分别为,离转轴的距离分别为,与转盘间的动摩擦因数均为。若转盘从静止开始缓慢地加速转动,与转盘均保持相对静止,用表示转盘的角速度,则( )
A. 当增大时,比先开始滑动 B. 未滑动前所受的摩擦力大小相等
C. 开始滑动时的角速度为 D. 线速度大小始终相等
10. 如图所示,一轻质弹簧的下端固定在水平面上,上端叠放两个质量均为M的物体A、B(B物体与弹簧连接),弹簧的劲度系数为k,初始时物体处于静止状态。现用竖直向上的拉力F作用在物体A上,使物体A开始向上做加速度为a(a<g)的匀加速运动,重力加速度为g,则下列说法不正确的是( )
A. 施加外力F大小恒为M(g+a)
B. A、B分离时,弹簧弹力恰好为零
C. A、B分离时,A上升距离为
D. 弹簧恢复到原长时,物体B的速度达到最大值
第II卷(非选择题)
三、实验题(每空2分,共16分)
11. 某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验,装置如图甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳。
(1)本实验主要采用科学方法是 。
A. 理想实验法 B. 等效替代法
C. 控制变量法 D. 建立物理模型法
(2)关于本实验的操作过程,下列说法正确的是 ;
A. 为了方便测量,实验时两细绳OB、OC必须相互垂直
B. 橡皮条必须与两绳夹角的平分线在同一直线上
C. 为了减小误差,两根绳必须等长
D. 在同一组实验中,结点O的位置不能改变
(3)根据实验数据,该同学作出实验结果图如图乙所示,则______(选填“F”或“”)一定沿AO方向。
(4)图丙是某次实验记录的部分信息,其中合力F=6N,与合力F夹角为60°,F2与合力F夹角为30°,则的大小为______N。
12. 利用如图甲的实验装置“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”。
(1)图乙是实验得到纸带的一部分,每相邻两计数点间有四个点未画出。相邻计数点的间距已在图中给出。打点计时器电源频率为50 Hz,则小车的加速度大小为______m/s2(结果保留3位有效数字)。
(2)实验得到的理想a − F图像应是一条过原点的直线,但由于实验误差影响,常出现如图丙所示的①、②、③三种情况。下列说法正确的是( )
A. 图线①的产生原因是小车的质量太大
B. 图线②的产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过大
C. 图线③的产生原因是小车的质量太小
(3)实验小组的同学觉得用图甲装置测量加速度较大时系统误差较大,所以大胆创新,选用图丁所示器材进行实验,测量小车质量M,所用交流电频率为50 Hz,共5个槽码,每个槽码的质量均为m = 10 g。实验步骤如下:i.安装好实验器材,跨过定滑轮的细线一端连接在小车上,另一端悬挂着5个槽码。调整轨道的倾角,用手轻拨小车,直到打点计时器在纸带上打出一系列等间距的点,表明小车沿倾斜轨道匀速下滑:ii.保持轨道倾角不变,取下1个槽码(即细线下端悬挂4个槽码),让小车拖着纸带沿轨道下滑,根据纸带上打的点迹测出加速度a;iii.逐个减少细线下端悬挂的槽码数量,重复步骤ii;iv.以取下槽码的总个数n(1 ≤ n ≤ 5)的倒数为横坐标,为纵坐标,在坐标纸上作出关系图线。已知重力加速度大小g = 9.78 m/s2,计算结果均保留三位有效数字,请完成下列填空:
①写出随变化的关系式______(m,g,M,a,n表示);
②测得关系图线的斜率为2.5 s2/m,则小车质量M = ______kg(计算结果保留两位有效数字)。
四、解答题
13. 垫球是排球运动基本技术之一,如图所示,在某次垫球训练过程中,排球自小丽的手上方某处自由下落,以速度落在小丽手上,小丽将其以原速率竖直向上垫起。已知排球和小丽的手接触的时间,取重力加速度大小。不计排球所受空气阻力,求:
(1)排球第一次下落的高度h;
(2)第一次下落过程中,排球运动最后的距离所用的时间t;
(3)排球与小丽的手接触过程中的平均加速度大小a。
14. 如图所示,为竖直光滑圆弧轨道的直径,其半径,端切线水平。水平轨道与半径的光滑圆弧轨道相接于点,为圆弧轨道的最低点,圆弧轨道对应的圆心角。一质量为的小球(视为质点)从水平轨道上某点以某一速度冲上竖直圆轨道,并从点飞出,取,,。
(1)若小球恰好能从点飞出,求小球落地点与点的水平距离;
(2)若小球从点飞出,经过点恰好沿切线进入圆弧轨道,求小球在点对圆弧轨道的压力大小;
(3)若小球从点飞出,经过点恰好沿切线进入圆弧轨道,求小球在点受到的支持力的大小。
15. 如图所示,足够长的长木板A的质量为m1=2kg,可视为质点的物块B的质量为m2=1kg,A与B之间的动摩擦因数μ=0.4,B以初速度v0=6m/s从左端滑上静止在光滑水平面上的A木板,同时对B施加一个大小为F=6N、方向水平向左的恒力,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)B在A上相对A向右滑动过程中,A和B的加速度大小;
(2)A与B达到的共同速度的大小;
(3)B向右运动的最大位移。
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高三物理考试
试卷满分100分 考试时间75分钟
一、单选题(每题4分)
1. 诗词是中国传统文化的重要组成部分,阅读古诗词可以感受诗词之美、之趣,从中汲取营养,涵养心灵,下列说法正确的是( )
A. 一日看尽长安花”中的一日”指的是时刻
B. 轻舟已过万重山”是以江水为参考系来描述轻舟运动的
C. 春江潮水连海平,海上明月共潮生”,说明了海潮与月亮的引力有关
D. 朝辞白帝彩云间,千里江陵一日还”,根据千里江陵一日还”可估算出诗人的平均速度
【答案】C
【解析】
【详解】A.一日看尽长安花”中的一日”指的是时间间隔,故A错误;
B.轻舟已过万重山”是以岸边为参考系来描述轻舟运动的,故B错误;
C.春江潮水连海平,海上明月共潮生”,说明了海潮与月亮的引力有关,故C正确;
D.朝辞白帝彩云间,千里江陵一日还”,根据千里江陵一日还”不知道位移大小,所以不可估算出诗人的平均速度,故D错误。
故选C。
2. 某旅客在站台上候车线处候车,若“高铁”一节车厢长为L,进站时可以看作匀减速直线运动,他发现第10节车厢经过他用时为T,停下时旅客刚好在12号车厢门口(车厢门口可近似看成在两节车厢连接处),如图所示。下列判断正确的是( )
A. 无法求出该高铁”的减速运动的加速度
B. 第11节车厢经过他用时为
C. 第10节车厢口和第11,节车厢口经过他时的速度之比为
D. 第11节车厢经过他的时间与第8、9、10节车厢经过他的总时间相同
【答案】D
【解析】
【详解】A.设第10节车厢刚到达旅客处时,车的速度大小为,加速度大小为a,有
从第10节车厢刚到达旅客处至列车停下来,有
因L、T为已知量,联立两式,可求出该“高铁”的减速运动的加速度,故A错误;
C.根据逆向思维题,火车反向做初速度为零的匀加速直线运动,则第10节车厢口经过他时有
解得
第11节车厢口经过他时有
解得
则第10节车厢口和第11节车厢口经过他时的速度之比为
故C错误;
BD.根据逆向思维题,火车反向做初速度为零的匀加速直线运动,则有
解得
,,
则8、9、10节车厢经过他的总时间为
故B错误,D正确。
故选D。
3. 在同一位置同时朝着上、下、左、右四个方向抛出四个小球,小球的初速度大小均相等。不考虑空气阻力,则经过一段时间后(小球均未落地),四个小球的位置可能为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】四个小球加速度均相同,假设在该位置还静止释放一个小球,则抛出的四个小球均相对静止释放的小球做匀速直线运动,经过相同时间,四个小球相对中间小球的距离应该相同。
故选A。
4. 如图,内壁截面为半圆形的光滑凹槽固定在水平面上,左右边沿等高。该截面内,一根不可伸长的细绳穿过带有光滑孔的小球,一端固定于凹槽左边沿,另一端过右边沿并沿绳方向对其施加拉力F。小球半径远小于凹槽半径,所受重力大小为G。若小球始终位于内壁最低点,则F的最大值为( )
A. B. C. G D.
【答案】B
【解析】
【详解】分析可知当凹槽底部对小球支持力为零时,此时拉力F最大,根据平衡条件有
解得
故选B。
5. 火灾逃生的首要原则是离开火灾现场,如图所示是火警设计的一种让当事人快捷逃离现场的救援方案:用一根不变形的轻杆支撑在楼面平台上,端在水平地面上向右以匀速运动,被救助的人员紧抱在端随轻杆一起向平台端靠近,平台高为,当时,被救人员向点运动的速率是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】将N端的速度进行分解,设此时与水平方向的夹角为,如图所示
则人的速度大小等于沿杆的分量,即
根据几何关系可得
解得
故选A。
6. 我国发射“天问一号”探测器对火星开展广泛的科学探测工作。已知探测器质量为m,在火星表面附近悬停,受到竖直向上的升力F,火星半径为R,万有引力常量为G,忽略火星自转。下列说法正确的是( )
A. 火星表面重力加速度大小为 B. 火星质量为
C. 火星的第一宇宙速度大小为 D. 火星密度为
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据平衡条件得,解得,故A错误;
B.根据黄金代换式, 解得,故B错误;
C.根据牛顿第二定律得,解得,故C正确;
D.根据密度公式得,解得,故D错误。
故选C。
7. 如图所示,某景区中A、B两景点间可通过缆车往返,当甲车以6m/s的速度开始减速时,对向的乙车从B景点由静止启动,两车加速度大小均为甲车到B景点速度减为零。则甲、乙相遇时,甲到B景点的距离为( )
A. B. 18m C. 27m D. 36m
【答案】A
【解析】
【详解】设甲、乙两车经过时间相遇,甲车做匀减速直线运动,根据速度—时间公式,甲车速度减为零的时间
甲车的位移
乙车做初速度为零的匀加速直线运动,乙车的位移
又因为(两车初始距离等于甲车以初速度行驶时间的位移)
即
解得
则甲到景点距离
A正确。
故选A。
二、多选题(每题6分,选对一半得3分,错选不得分)
8. 据人民网8月 4 日报道:面对不明无人机来袭,辽宁舰首次出动战斗机进行查证,全程雷达截获,该无人机也始终在我方战机导弹发射范围之内。无人机在现代战争中扮演着极其重要的角色。一质量为的无人机从地面静止开始竖直向上飞行,该过程中加速度随上升高度的变化关系如图所示(图中为重力加速度,)。下列说法正确的是( )
A. 无人机飞至高为处时,空气对其作用力大小为
B. 无人机飞至高为处时,空气对其作用力大小为
C. 无人机飞至处时的速度大小为
D. 无人机飞至处时的速度大小为
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.无人机飞至高为处时,加速度为
根据牛顿第二定律有
解得空气对其作用力大小为,故A正确,B错误;
CD.设无人机飞至处时的速度为,结合题图,由动能定理有
代入题中数据,解得,故C正确,D错误。
故选AC。
9. 如图,餐厅里两瓷罐(可视为质点)放在水平圆桌转盘上,质量分别为,离转轴的距离分别为,与转盘间的动摩擦因数均为。若转盘从静止开始缓慢地加速转动,与转盘均保持相对静止,用表示转盘的角速度,则( )
A. 当增大时,比先开始滑动 B. 未滑动前所受的摩擦力大小相等
C. 开始滑动时的角速度为 D. 线速度大小始终相等
【答案】AC
【解析】
【详解】A.瓷罐刚开始滑动时角速度为,则有
解得临界角速度
可知r越大,临界角速度越小,故当增大时,比先开始滑动,故A正确;
B.未滑动前,Q受到的摩擦力
P受到的摩擦力
可知未滑动前所受的摩擦力大小不相等,故B错误;
C.由A选项可知开始滑动时的角速度为
故C正确;
D.属于同轴转动,角速度相等,则线速度
由于二者r不同,故线速度相等,故D错误。
故选 AC。
10. 如图所示,一轻质弹簧下端固定在水平面上,上端叠放两个质量均为M的物体A、B(B物体与弹簧连接),弹簧的劲度系数为k,初始时物体处于静止状态。现用竖直向上的拉力F作用在物体A上,使物体A开始向上做加速度为a(a<g)的匀加速运动,重力加速度为g,则下列说法不正确的是( )
A. 施加外力F大小恒为M(g+a)
B. A、B分离时,弹簧弹力恰好为零
C. A、B分离时,A上升的距离为
D. 弹簧恢复到原长时,物体B的速度达到最大值
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.施加F前,物体AB整体平衡,根据平衡条件,有:2Mg=kx
解得:
加外力F后到物体A、B分离前,对AB整体有
又因
由于压缩量x减小,故F为变力,物体A、B分离时,此时A、B具有共同的v和a,且
对A有:
解得:
故A错误;
BD.A、B分离后,B将做加速度减小的加速运动,当时,B达到最大速度,故BD错误;
C.对B有:
解得:
此时弹簧的压缩量为
故弹簧的压缩量减小了
即A上升的距离
故C正确
本题选不正确的,故应选ABD。
第II卷(非选择题)
三、实验题(每空2分,共16分)
11. 某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验,装置如图甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳。
(1)本实验主要采用的科学方法是 。
A. 理想实验法 B. 等效替代法
C. 控制变量法 D. 建立物理模型法
(2)关于本实验的操作过程,下列说法正确的是 ;
A. 为了方便测量,实验时两细绳OB、OC必须相互垂直
B. 橡皮条必须与两绳夹角的平分线在同一直线上
C. 为了减小误差,两根绳必须等长
D. 在同一组实验中,结点O的位置不能改变
(3)根据实验数据,该同学作出实验结果图如图乙所示,则______(选填“F”或“”)一定沿AO方向。
(4)图丙是某次实验记录的部分信息,其中合力F=6N,与合力F夹角为60°,F2与合力F夹角为30°,则的大小为______N。
【答案】(1)B (2)D
(3)
(4)3
【解析】
【小问1详解】
本实验两次拉橡皮条的效果相同,即合力与分力作用效果相同,所以本实验采用的科学方法是等效替代法。故B正确,ACD错误。
故选B。
【小问2详解】
A.为减小实验误差,用两个弹簧秤拉细绳套时,两根细绳套夹角大小合适,方便实验,并不是相互垂直,故A错误;
B.由于两弹簧测力计的示数不一定相同,橡皮条的反向延长线不一定是两条细绳夹角的角平分线,故B错误;
C.两根绳不必等长,起到方便测量力方向的作用,故C错误;
D.在同一组实验中,结点O的位置不能改变,以保证合力与分力作用效果相同,故D正确。
故选D。
【小问3详解】
F为平行四边形的对角线,是合力的理论值;是单独用一个弹簧测力计测出的合力的实验值,因此的方向一定沿AO的方向。
【小问4详解】
根据平行四边形定则,可知
12. 利用如图甲的实验装置“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”。
(1)图乙是实验得到纸带的一部分,每相邻两计数点间有四个点未画出。相邻计数点的间距已在图中给出。打点计时器电源频率为50 Hz,则小车的加速度大小为______m/s2(结果保留3位有效数字)。
(2)实验得到的理想a − F图像应是一条过原点的直线,但由于实验误差影响,常出现如图丙所示的①、②、③三种情况。下列说法正确的是( )
A. 图线①的产生原因是小车的质量太大
B. 图线②的产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过大
C. 图线③的产生原因是小车的质量太小
(3)实验小组的同学觉得用图甲装置测量加速度较大时系统误差较大,所以大胆创新,选用图丁所示器材进行实验,测量小车质量M,所用交流电频率为50 Hz,共5个槽码,每个槽码的质量均为m = 10 g。实验步骤如下:i.安装好实验器材,跨过定滑轮的细线一端连接在小车上,另一端悬挂着5个槽码。调整轨道的倾角,用手轻拨小车,直到打点计时器在纸带上打出一系列等间距的点,表明小车沿倾斜轨道匀速下滑:ii.保持轨道倾角不变,取下1个槽码(即细线下端悬挂4个槽码),让小车拖着纸带沿轨道下滑,根据纸带上打的点迹测出加速度a;iii.逐个减少细线下端悬挂的槽码数量,重复步骤ii;iv.以取下槽码的总个数n(1 ≤ n ≤ 5)的倒数为横坐标,为纵坐标,在坐标纸上作出关系图线。已知重力加速度大小g = 9.78 m/s2,计算结果均保留三位有效数字,请完成下列填空:
①写出随变化的关系式______(m,g,M,a,n表示);
②测得关系图线的斜率为2.5 s2/m,则小车质量M = ______kg(计算结果保留两位有效数字)。
【答案】(1)2.86 (2)B
(3) ①. ②. 0.19
【解析】
【小问1详解】
小车的加速度大小为
【小问2详解】
A.图线①的产生原因是,砝码盘和砝码的总质量增大到一定程度后不再满足砝码盘和砝码的总质量远小于小车质量,是由于小车质量太小造成的,故A错误;
B.图线②说明F = 0时小车就有加速度,其产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过大,故B正确;
C.图线③说明F增大到一定程度小车才开始有加速度,其产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角偏小或未平衡摩擦力,故C错误。
故选B
【小问3详解】
[1]对小车和槽码根据牛顿第二定律分别有
两式联立,求得
[2]由的关系式可知,关系图线的斜率
即
四、解答题
13. 垫球是排球运动的基本技术之一,如图所示,在某次垫球训练过程中,排球自小丽的手上方某处自由下落,以速度落在小丽手上,小丽将其以原速率竖直向上垫起。已知排球和小丽的手接触的时间,取重力加速度大小。不计排球所受空气阻力,求:
(1)排球第一次下落的高度h;
(2)第一次下落过程中,排球运动最后的距离所用的时间t;
(3)排球与小丽的手接触过程中的平均加速度大小a。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
根据运动学公式可得
解得排球第一次下落的高度为
【小问2详解】
根据,可得排球第一次下落的时间为
排球在开始下落所用时间为
则第一次下落过程中,排球运动最后的距离所用的时间为
【小问3详解】
已知小丽将其以原速率竖直向上垫起,排球和小丽的手接触的时间,则排球与小丽的手接触过程中的平均加速度大小为
14. 如图所示,为竖直光滑圆弧轨道的直径,其半径,端切线水平。水平轨道与半径的光滑圆弧轨道相接于点,为圆弧轨道的最低点,圆弧轨道对应的圆心角。一质量为的小球(视为质点)从水平轨道上某点以某一速度冲上竖直圆轨道,并从点飞出,取,,。
(1)若小球恰好能从点飞出,求小球落地点与点的水平距离;
(2)若小球从点飞出,经过点恰好沿切线进入圆弧轨道,求小球在点对圆弧轨道的压力大小;
(3)若小球从点飞出,经过点恰好沿切线进入圆弧轨道,求小球在点受到的支持力的大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
小球恰好能从点飞出,设此时速度为,对在点的小球受力分析,只受重力,根据牛顿第二定律
又小球落地时间满足
水平位移
联立解得
【小问2详解】
将小球在处的速度分解,在竖直方向上有
在水平方向上有
联立并代入数据得
对小球在处受力分析,由牛顿第二定律得
解得
根据牛顿第三定律知,圆弧轨道受到的压力大小
【小问3详解】
小球在处速度
其受力分析如图所示
由牛顿第二定律得
解得
15. 如图所示,足够长的长木板A的质量为m1=2kg,可视为质点的物块B的质量为m2=1kg,A与B之间的动摩擦因数μ=0.4,B以初速度v0=6m/s从左端滑上静止在光滑水平面上的A木板,同时对B施加一个大小为F=6N、方向水平向左的恒力,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)B在A上相对A向右滑动过程中,A和B的加速度大小;
(2)A与B达到的共同速度的大小;
(3)B向右运动的最大位移。
【答案】(1)2m/s2,10m/s2
(2)1m/s (3)2m
【解析】
【小问1详解】
根据题意,B相对A向右滑动过程中,B受到向左的恒力和滑动摩擦力做匀减速运动,A受摩擦力向右做匀加速运动,设A和B的加速度大小分别为a1、a2,由牛顿第二定律,对有
解得A的加速度大小
对B有
解得B的加速度大小
【小问2详解】
设经过时间t,A和B达到共同速度v,则有
解得
A和B达到共同速度的大小
【小问3详解】
假设当两者达到共同速度后相对静止,系统只受恒力F作用,设系统的加速度为a3,则由牛顿第二定律有
解得
此时A需要的摩擦力为
B与A间的最大静摩擦力为
假设成立,所以两者将一起向右做匀减速运动,综上所述,由运动学公式可得,B第一段的位移为
B第二段的位移为
则B向右运动的最大位移
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