内容正文:
莆田四中2025-2026学年高三上学期第一次月考物理科目
本试卷满分100分:考试用时75分
一、单项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 下列关于运动的基本概念的说法,正确的是( )
A. 为方便研究物理问题,体积小的物体均可以视为质点
B. 加速度是用微元法定义的物理量,加速度与速度的变化量成正比
C. 速度是用比值法定义的物理量,速度与位移成正比
D. 由速度可知,当趋于零时,表示物体的瞬时速度,这里采用了极限思想
【答案】D
【解析】
【详解】A.物体能否看成质点与所研究的问题有关,不可以将所有体积很小的物体都看成质点,故A错误;
B.加速度采用了比值法定义物理量,加速度与速度的变化量无关,故B错误;
CD.速度是用比值法定义的物理量,速度与位移无关,当非常小趋于零时,可以表示物体在时刻的瞬时速度,这里采用了极限法。故C错误,D正确。
故选D。
2. t=0时刻,P、Q两物体均从静止开始做直线运动,其中P物体的加速度a随时间t变化的图像如图甲所示,Q物体的速度v随时间t变化的图像如图乙所示,下列判断正确的是( )
A. P物体做往返运动
B. P物体在0~4s的时间内,第2s末的速度最大
C. Q物体在1~2s内和2~3s内,加速度方向相反
D. Q物体在0~6s的时间内,平均速度为零
【答案】B
【解析】
【详解】AB.由图可知,P物体在0~1s内沿正方向做加速度增大的加速运动,1~2s内沿正方向做加速度减小的加速运动,2~3s内,加速度反向,物体沿正方向做加速度增大的减速运动,3~4s内,物体仍沿正方向做加速度减小的减速运动,4s时速度减小到零,由此可知,物体一直沿正方向运动,不是往返运动,2s时物体开始做减速运动,所以2s末速度最大,故A错误,B正确;
C.Q物体在1~2s内和2~3s内,图线的斜率不变,即加速度相同,故C错误;
D.图线与坐标轴所围区域的面积表示位移,由图可知,Q物体在0~6s的时间内,位移为2m,平均速度为,故D错误。
故选B。
3. t=0时,质量为m的汽车由静止开始启动并沿平直路面行驶,发动机的输出功率恒为P,受到的阻力大小一定,汽车能够达到的最大速度为v。已知t=t0时汽车的速度为,下列判断正确的是( )
A. t=t0时,汽车的加速度大小为 B. 0~t0的时间内,汽车的位移大小为
C. t=2t0时,汽车的速度大小为v D. t0~2t0的时间内,汽车的位移大小为
【答案】A
【解析】
【详解】A.当汽车速度达到最大值v时,牵引力等于阻力,即
所以阻力
在t=t0时,汽车速度为,此时牵引力为
根据牛顿第二定律可得,故A正确;
B.在0~t0时间内,根据动能定理可得
解得,故B错误;
C.若汽车做匀加速直线运动,t=t0时汽车的速度为,t=2t0时,汽车的速度大小为v,但此时汽车的功率恒定,加速度减小,速度增大,所以t=2t0时,汽车的速度小于v,故C错误;
D.0~t0的时间内,汽车的位移大小为,由于汽车的速度不断增大,所以t0~2t0的时间内,汽车的位移大于,故D错误。
故选A。
4. 如图所示,水平横杆右端套一圆环A,左端固定一定滑轮,轻绳的一端连接圆环A,另一端绕过动滑轮和定滑轮连接物体B,动滑轮上挂着物体C。平衡时两滑轮间的轻绳与竖直方向的夹角为60°,圆环A恰好未滑动。已知圆环A的质量为m,物体C的质量为2m,重力加速度为g,不计滑轮质量和滑轮的摩擦,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法中正确的是( )
A. 物体B的质量小于2m
B. 绳对定滑轮的作用力大小等于
C. 圆环A与横杆间的动摩擦因数为
D. 若给圆环A施加竖直向下的作用力,圆环A受到的摩擦力增大
【答案】B
【解析】
【详解】A.设作用在绳子上的拉力为,对物体B,由平衡条件可得
对于动滑轮而言,根据平衡条件则有
解得,,故A错误;
B.对定滑轮受力分析,根据平衡条件可得,故B正确;
CD.对环受力分析,则有水平方向
竖直方向则有
结合
联立解得
若对圆环A施加竖直向下的作用力,会增大圆环所受的压力,但水平拉力并未改变,因此圆环所受的摩擦力不变(只会导致最大摩擦力增大),故CD错误。
故选B。
二、双项选择题:本题共4小题,每小题6分,共24分。在每小题给出的四个选项中,有两项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
5. 如图所示,置于光滑水平面上的物块A和B用轻质弹簧连接,。在水平恒力F的作用下,A、B以相同的加速度向右运动。为使再次稳定后弹簧的伸长量增大,下列操作可行的是( )
A. 仅增大A的质量 B. 仅增大B的质量
C. 仅将A、B的位置对调 D. 仅减小水平恒力F
【答案】BC
【解析】
【详解】弹簧稳定时的伸长量取决于弹簧的弹力T的大小。以整体为研究对象,有
以B为研究对象得
联立可得
可知当仅增大B的质量或者仅将A、B的位置对调时,弹力T变大。
故选BC。
6. 一物块以初速度自固定斜面底端沿斜面向上运动,一段时间后回到斜面底端。该物体的动能随位移x的变化关系如图所示,图中、、均已知。根据图中信息可以求出的物理量有( )
A. 重力加速度大小 B. 物体所受滑动摩擦力的大小
C. 斜面的倾角 D. 沿斜面上滑的时间
【答案】BD
【解析】
【详解】ABC.由动能定义式得,则可求解质量m;上滑时,由动能定理
下滑时,由动能定理
x0为上滑的最远距离;由图像的斜率可知
,
两式相加可得
相减可知
即可求解gsinθ和所受滑动摩擦力f的大小,但重力加速度大小、斜面的倾角不能求出,故AC错误,B正确;
D.上滑过程,根据动能定理有
解得加速度大小为
由于、均已知,上滑过程中不变,故恒定,物块做匀减速直线运动。
所以,物块沿斜面上滑的时间为,故可求解沿斜面上滑的时间,D正确。
故选BD。
7. 如图所示,送水工人用推车运桶装水,到达目的地后,工人抬起把手,带动板OA转至水平即可将水桶卸下。水桶对板OA、OB的压力分别为F1、F2,若桶与接触面之间的摩擦不计,∠AOB为锐角且保持不变,在OA由竖直缓慢转到水平过程中( )
A. F1一直增大 B. F1先增大后减小
C. F2一直减小 D. F2先增大后减小
【答案】BC
【解析】
【详解】在倒出水桶的过程中,重力及两个支持力的夹角都是确定值,受力情况如图所示。
根据正弦定理,可得
由于重力和不变,故该式子比值不变,在转动过程中, 从90°增大到 180°,则不断减小,将不断减小,根据牛顿第三定律可得将不断减小;转动过程中,从钝角减小为锐角,先增大后减小,则 将先增大后减小,根据牛顿第三定律可得先增大后减小。
故选BC。
8. 如图所示,倾角的固定斜面顶端固定一劲度系数为k的轻质弹簧,弹簧处于原长时下端位于O点。质量为m的滑块Q(视为质点)与斜面间的动摩擦因数,过程Ⅰ:Q以速度从斜面底端P点沿斜面向上运动恰好能滑至O点;过程Ⅱ:将Q连接在弹簧的下端并拉至P点由静止释放,Q通过M点(图中未画出)时速度最大,过O点后能继续上滑。弹簧始终在弹性限度内,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,忽略空气阻力,重力加速度为g。(弹簧的弹性势能可以表示为,k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量)( )
A. P、M两点之间的距离为
B. Q在从P点单向运动到O点的过程中,系统损失的机械能为
C. 过程Ⅱ中,Q从P点沿斜面向上运动的最大位移为
D. 连接在弹簧下端的Q无论从斜面上何处释放,最终一定静止在M点
【答案】BC
【解析】
【详解】A.过程Ⅰ:从P点至O点,设P点至O的距离为,根据动能定理有
解得
设M点至O的距离为,在M点(图中未画出)时速度最大,加速度为0,有
P、M两点之间的距离为
联立解得P、M两点之间的距离为,故A错误;
B.Q在从P点单向运动到O点的过程中,系统损失的机械能为,故B正确;
C.设过程Ⅱ中,Q从P点沿斜面向上运动的最大位移为,根据能量关系可得
解得,故C正确;
D.因为,可得,所以物块Q在O点的加速度不为0,在M点,有
故滑块Q可以静止在M点上方一点,此时有
静摩擦力小于最大静摩擦力,故D错误。
故选BC。
三、填空题(每小题3分,共6分)
9. A、B两物体在同一高度且处于平衡状态,滑轮两边的轻绳都平行于斜面,不考虑摩擦,当剪断轻绳让物体从静止开始沿斜面滑下,则两物体的质量之比是________;着地瞬间两物体的速度大小之比是________;着地瞬间两物体所受重力做功的功率之比是________。
【答案】 ①. ②. 1:1 ③. 1:1
【解析】
【详解】[1]两物体均处于平衡状态,绳子对A、B的拉力大小相等,对A有
对B有
可得
[2]依题意,绳子剪断后,由于两个物体都机械能守恒,有
解得着地瞬间两物体速度大小
[3]着地瞬间两物体所受重力做功的功率之比
10. 如图,建筑工人用砖夹竖直搬运四块相同的砖,每块砖的质量均为,重力加速度大小为。若将砖块一起竖直向上匀速提起,则此过程中砖块1对砖块2的摩擦力大小为______,砖块3对砖块4的摩擦力大小为______;当将四块砖一起竖直向上加速提起时,砖块2对砖块3的摩擦力为______。
【答案】 ①. mg ②. mg ③. 0
【解析】
【详解】[1]木块一起竖直向上匀速提起,以四块砖的整体为对象,砖夹与1、4接触,由对称性可知砖夹对砖块1和砖块4的静摩擦力相同,方向竖直向上,大小为2mg;再对砖块1受力分析,有
解得砖块2对砖块1的摩擦力大小为
由牛顿第三定律可知砖块1对砖块2的摩擦力大小为mg;
[2]木块一起竖直向上匀速提起,以砖块2和砖块3的整体为研究对象,四块砖完全相同,根据对称性可知砖块4对砖块3的摩擦力与砖块1对砖块2的摩擦力大小相等,方向均竖直向上,根据受力平衡可得
解得砖块4对砖块3的摩擦力大小为
则木块3对木块4的摩擦力大小为mg;
[3]当将四块砖一起竖直向上加速提起时,对砖块2和砖块3整体,根据牛顿第二定律有
解得砖块4对砖块3的摩擦力大小
方向竖直向上;
对砖块3,根据牛顿第二定律有
解得
可知砖块2对砖块3的摩擦力为0。
四、实验题。(第12题6分,第二13题8分,共14分)
11. 某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。遮光条和滑块的总质量为M,托盘和砝码的总质量为m。
(1)实验中________满足M>m(选填“需要”或“不需要”)。
(2)用游标卡尺测量遮光条的宽度d,如图乙所示,则d=________mm。
(3)实验时开启气泵,先将气垫导轨调至水平,然后通过细线将滑块与托盘相连。将滑块从图甲所示的位置由静止释放,读出遮光条通过光电门的挡光时间∆t,则遮光条通过光电门时,速度大小为________(用d、∆t表示)。
(4)已知刚释放时遮光条到光电门的距离为l(l>>d),当地的重力加速度为g。在滑块从静止释放到运动至光电门的过程中,在误差允许范围内,关系式________成立,可验证机械能守恒定律(用题中给出的字母表示)。
【答案】(1)不需要 (2)3.60
(3)
(4)
【解析】
【小问1详解】
本实验中应保持气垫导轨水平放置,所以只要绳拉力不等于零,滑块将向左加速运动,所以不需要满足M>m。
【小问2详解】
游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和,所以
【小问3详解】
遮光条通过光电门的速度大小为
【小问4详解】
若系统机械能守恒,则
所以
12. 小明同学探究两个互成角度的力的合成规律,实验步骤如下:
①如图甲(a),轻质小圆环拴在橡皮条的一端,另一端固定,橡皮条的长度为GE。
②用两个弹簧测力计共同拉动小圆环,使小圆环处于O点,如图甲(b)。标记O点位置,并记录F1、F2的大小和方向。
③撤去两个弹簧测力计,改用一个弹簧测力计单独拉动小圆环,如图甲(c),仍使它处于O点,记录F的大小和方向。
④由纸上O点出发,用力的图示法画出拉力F1、F2和F,如图丙(标度未画出)。
回答下列问题:
(1)力F单独作用,与F1、F2共同作用的效果是一样的,都能使小圆环静止在同一位置,这里体现的物理方法是( )
A. 类比法 B. 控制变量法 C. 等效法 D. 逆向思维法
(2)某次弹簧测力计的读数如图乙所示,读数为________N。
(3)作出F1、F2的合力F3________,并比较F和F3,得出两个互成角度的力的合成规律_______。
【答案】(1)C (2)3.6
(3) ①. ②. 两个互成角度的力的合成规律满足平行四边形定则
【解析】
【小问1详解】
力F单独作用,与F1、F2共同作用的效果是一样的,都能使小圆环静止在同一位置,这里体现的物理方法是等效法。
故选C。
【小问2详解】
弹簧测力计每一小格为0.2N,所以测力计示数为3.6N。
【小问3详解】
[1]作出F1、F2的合力F3,如图所示
[2]由图可知,两个互成角度的力的合成规律满足平行四边形定则。
四、解答题(本题共3小题,第13题12分,第14题14分,第15题14分,共40分。解写出必要的文字说明、公式和步骤,只写最后答案的不给分)
13. 如图所示,一辆小轿车以15m/s的速度从匝道驶入限速为90km/h的行车道,此时前方一辆大货车保持17m/s速度匀速行驶。某时刻轿车司机踩油门超车,以恒定加速度a1加速,达到限速后保持匀速,在的时间内行驶x=175m。此时发现无超车条件,立即以大小为a2的加速度刹车做匀减速运动,减速2s后恰好与货车速度相等。已知轿车开始加速时与货车相距,求:
(1)轿车加速过程的加速度大小和减速过程的加速度大小;
(2)轿车与货车的最近距离。
【答案】(1),
(2)
【解析】
【小问1详解】
已知限速为,轿车加速运动时间为
加速运动的位移大小为
由题意可得
其中,,联立解得
轿车以大小为的加速度刹车做匀减速运动,减速2s后恰好与货车速度相等,则有
解得
【小问2详解】
当轿车减速到与货车共速时,轿车与货车的距离最近,轿车通过的总位移大小为
货车通过的总位移大小为
则轿车与货车的最近距离为
14. 如图所示,质量为的长木板静止在水平面上,质量为的铁块B放在长木板上表面的左端,用水平拉力拉铁块已知铁块与长木板上表面的动摩擦因数为,长木板与水平面的动摩擦因数为,重力加速度为g取,不计铁块的大小,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,求:
(1)铁块和长木板运动的加速度分别多大;
(2)铁块相对木板运动时撤去拉力F,此后,铁块运动到长木板右端时刚好与长木板相对静止,则木板的长度为多少;
(3)在(2)问中整个过程长木板在水平面上运动的路程
【答案】(1),
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
设铁块和长木板发生相对滑动,对铁块,由牛顿第二定律
解得
对长木板,由牛顿第二定律
解得
【小问2详解】
设铁块相对木板运动所用时间为,则
解得
撤去拉力时,铁块的速度
长木板的速度
撤去拉力后.铁块相对长木板运动时的加速度大小
长木板运动的加速度大小
设从撤去拉力至铁块与长木板共速所用时间为.则
解得
此过程铁块相对长木板运动的距离为
因此长木板长为
【小问3详解】
铁块和长木板刚好共速时的速度大小为
拉力作用下木板运动的距离
撤去拉力后长木板加速运动的距离
共速后,铁块和长木板一起运动的加速度大小为
一起减速运动的距离
因此长木板运动的路程
15. 如图所示,光滑水平导轨AB左端有一压缩的轻弹簧,轻弹簧左端固定,右端前放一个质量为的物块(可视为质点),物块与轻弹簧不粘连,B点与水平传送带的左端刚好平齐接触,传送带BC的长为,沿顺时针方向以恒定速率运动。长为水平轨道CD与传送带的右端刚好平齐接触,CD右端与半径为竖直光滑圆周轨道相连。物块可以从D点进入该轨道,沿轨道内侧运动,运动一周后从G点滑出该轨道进入GH水平轨道。已知物块与传送带间的动摩擦因数,与水平轨道CD、GH的动摩擦因数,取。求:
(1)若释放弹簧,物块滑上传送带时刚好能做匀速运动,弹簧储存的弹性势能;
(2)若释放弹簧,物块滑上传送带时的速度为,物块通过传送带的过程中产生的热能Q;
(3)若释放弹簧,物块向右运动进入圆轨道后恰好不脱离圆轨道,物块最终停在距离D点多远的位置。
【答案】(1)
(2)32J (3)200m或6m
【解析】
【小问1详解】
物块滑上传送带时刚好能做匀速运动,则物块在B点的速度
根据机械能守恒定律有
【小问2详解】
若物块滑上传送带时的速度为,则物块滑上传送带受到摩擦力作用,由牛顿第二定律
设物块经时间与传送带共速,由运动学公式有
此过程的位移
解得,
之后物块向右做匀速直线运动,物块匀加速直线运动过程,传送带的位移
则物块通过传送带的过程中产生的热能
【小问3详解】
物块恰好不脱离圆轨道有两种情况,第一种情景物块能做完整的圆周运动,在点有
物块由到的过程由动能定理有
在水平轨道上由动能定理得
联立解得
第二种情景物块到达点的速度刚好为零,即有
物块由到的过程由动能定理有
解得
物块滑上传送带后减速过程有
解得减速的位移,
即物块没滑出传送带,物块随后向右加速到与传送带共速后做匀速直线运动,随后物块在传送带与圆轨道之间做往返运动,滑上传送带和滑离传送带的速率不变,动能全部用来在段克服摩擦力做功,由动能定理得
解得
由于
则物块停下的位置距点间距为
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莆田四中2025-2026学年高三上学期第一次月考物理科目
本试卷满分100分:考试用时75分
一、单项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 下列关于运动的基本概念的说法,正确的是( )
A. 为方便研究物理问题,体积小的物体均可以视为质点
B. 加速度是用微元法定义的物理量,加速度与速度的变化量成正比
C. 速度是用比值法定义的物理量,速度与位移成正比
D. 由速度可知,当趋于零时,表示物体的瞬时速度,这里采用了极限思想
2. t=0时刻,P、Q两物体均从静止开始做直线运动,其中P物体的加速度a随时间t变化的图像如图甲所示,Q物体的速度v随时间t变化的图像如图乙所示,下列判断正确的是( )
A. P物体做往返运动
B. P物体在0~4s的时间内,第2s末的速度最大
C. Q物体在1~2s内和2~3s内,加速度方向相反
D. Q物体在0~6s的时间内,平均速度为零
3. t=0时,质量为m的汽车由静止开始启动并沿平直路面行驶,发动机的输出功率恒为P,受到的阻力大小一定,汽车能够达到的最大速度为v。已知t=t0时汽车的速度为,下列判断正确的是( )
A. t=t0时,汽车的加速度大小为 B. 0~t0的时间内,汽车的位移大小为
C. t=2t0时,汽车的速度大小为v D. t0~2t0的时间内,汽车的位移大小为
4. 如图所示,水平横杆右端套一圆环A,左端固定一定滑轮,轻绳的一端连接圆环A,另一端绕过动滑轮和定滑轮连接物体B,动滑轮上挂着物体C。平衡时两滑轮间的轻绳与竖直方向的夹角为60°,圆环A恰好未滑动。已知圆环A的质量为m,物体C的质量为2m,重力加速度为g,不计滑轮质量和滑轮的摩擦,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法中正确的是( )
A. 物体B的质量小于2m
B. 绳对定滑轮的作用力大小等于
C. 圆环A与横杆间的动摩擦因数为
D. 若给圆环A施加竖直向下的作用力,圆环A受到的摩擦力增大
二、双项选择题:本题共4小题,每小题6分,共24分。在每小题给出的四个选项中,有两项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
5. 如图所示,置于光滑水平面上的物块A和B用轻质弹簧连接,。在水平恒力F的作用下,A、B以相同的加速度向右运动。为使再次稳定后弹簧的伸长量增大,下列操作可行的是( )
A. 仅增大A的质量 B. 仅增大B的质量
C. 仅将A、B的位置对调 D. 仅减小水平恒力F
6. 一物块以初速度自固定斜面底端沿斜面向上运动,一段时间后回到斜面底端。该物体的动能随位移x的变化关系如图所示,图中、、均已知。根据图中信息可以求出的物理量有( )
A. 重力加速度大小 B. 物体所受滑动摩擦力的大小
C. 斜面的倾角 D. 沿斜面上滑的时间
7. 如图所示,送水工人用推车运桶装水,到达目的地后,工人抬起把手,带动板OA转至水平即可将水桶卸下。水桶对板OA、OB的压力分别为F1、F2,若桶与接触面之间的摩擦不计,∠AOB为锐角且保持不变,在OA由竖直缓慢转到水平过程中( )
A. F1一直增大 B. F1先增大后减小
C. F2一直减小 D. F2先增大后减小
8. 如图所示,倾角的固定斜面顶端固定一劲度系数为k的轻质弹簧,弹簧处于原长时下端位于O点。质量为m的滑块Q(视为质点)与斜面间的动摩擦因数,过程Ⅰ:Q以速度从斜面底端P点沿斜面向上运动恰好能滑至O点;过程Ⅱ:将Q连接在弹簧的下端并拉至P点由静止释放,Q通过M点(图中未画出)时速度最大,过O点后能继续上滑。弹簧始终在弹性限度内,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,忽略空气阻力,重力加速度为g。(弹簧的弹性势能可以表示为,k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量)( )
A. P、M两点之间的距离为
B. Q在从P点单向运动到O点的过程中,系统损失的机械能为
C. 过程Ⅱ中,Q从P点沿斜面向上运动的最大位移为
D. 连接在弹簧下端的Q无论从斜面上何处释放,最终一定静止在M点
三、填空题(每小题3分,共6分)
9. A、B两物体在同一高度且处于平衡状态,滑轮两边的轻绳都平行于斜面,不考虑摩擦,当剪断轻绳让物体从静止开始沿斜面滑下,则两物体的质量之比是________;着地瞬间两物体的速度大小之比是________;着地瞬间两物体所受重力做功的功率之比是________。
10. 如图,建筑工人用砖夹竖直搬运四块相同的砖,每块砖的质量均为,重力加速度大小为。若将砖块一起竖直向上匀速提起,则此过程中砖块1对砖块2的摩擦力大小为______,砖块3对砖块4的摩擦力大小为______;当将四块砖一起竖直向上加速提起时,砖块2对砖块3的摩擦力为______。
四、实验题。(第12题6分,第二13题8分,共14分)
11. 某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。遮光条和滑块的总质量为M,托盘和砝码的总质量为m。
(1)实验中________满足M>m(选填“需要”或“不需要”)。
(2)用游标卡尺测量遮光条的宽度d,如图乙所示,则d=________mm。
(3)实验时开启气泵,先将气垫导轨调至水平,然后通过细线将滑块与托盘相连。将滑块从图甲所示的位置由静止释放,读出遮光条通过光电门的挡光时间∆t,则遮光条通过光电门时,速度大小为________(用d、∆t表示)。
(4)已知刚释放时遮光条到光电门的距离为l(l>>d),当地的重力加速度为g。在滑块从静止释放到运动至光电门的过程中,在误差允许范围内,关系式________成立,可验证机械能守恒定律(用题中给出的字母表示)。
12. 小明同学探究两个互成角度的力的合成规律,实验步骤如下:
①如图甲(a),轻质小圆环拴在橡皮条的一端,另一端固定,橡皮条的长度为GE。
②用两个弹簧测力计共同拉动小圆环,使小圆环处于O点,如图甲(b)。标记O点位置,并记录F1、F2的大小和方向。
③撤去两个弹簧测力计,改用一个弹簧测力计单独拉动小圆环,如图甲(c),仍使它处于O点,记录F的大小和方向。
④由纸上O点出发,用力的图示法画出拉力F1、F2和F,如图丙(标度未画出)。
回答下列问题:
(1)力F单独作用,与F1、F2共同作用的效果是一样的,都能使小圆环静止在同一位置,这里体现的物理方法是( )
A. 类比法 B. 控制变量法 C. 等效法 D. 逆向思维法
(2)某次弹簧测力计的读数如图乙所示,读数为________N。
(3)作出F1、F2的合力F3________,并比较F和F3,得出两个互成角度的力的合成规律_______。
四、解答题(本题共3小题,第13题12分,第14题14分,第15题14分,共40分。解写出必要的文字说明、公式和步骤,只写最后答案的不给分)
13. 如图所示,一辆小轿车以15m/s的速度从匝道驶入限速为90km/h的行车道,此时前方一辆大货车保持17m/s速度匀速行驶。某时刻轿车司机踩油门超车,以恒定加速度a1加速,达到限速后保持匀速,在的时间内行驶x=175m。此时发现无超车条件,立即以大小为a2的加速度刹车做匀减速运动,减速2s后恰好与货车速度相等。已知轿车开始加速时与货车相距,求:
(1)轿车加速过程的加速度大小和减速过程的加速度大小;
(2)轿车与货车的最近距离。
14. 如图所示,质量为的长木板静止在水平面上,质量为的铁块B放在长木板上表面的左端,用水平拉力拉铁块已知铁块与长木板上表面的动摩擦因数为,长木板与水平面的动摩擦因数为,重力加速度为g取,不计铁块的大小,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,求:
(1)铁块和长木板运动的加速度分别多大;
(2)铁块相对木板运动时撤去拉力F,此后,铁块运动到长木板右端时刚好与长木板相对静止,则木板的长度为多少;
(3)在(2)问中整个过程长木板在水平面上运动的路程
15. 如图所示,光滑水平导轨AB左端有一压缩的轻弹簧,轻弹簧左端固定,右端前放一个质量为的物块(可视为质点),物块与轻弹簧不粘连,B点与水平传送带的左端刚好平齐接触,传送带BC的长为,沿顺时针方向以恒定速率运动。长为水平轨道CD与传送带的右端刚好平齐接触,CD右端与半径为竖直光滑圆周轨道相连。物块可以从D点进入该轨道,沿轨道内侧运动,运动一周后从G点滑出该轨道进入GH水平轨道。已知物块与传送带间的动摩擦因数,与水平轨道CD、GH的动摩擦因数,取。求:
(1)若释放弹簧,物块滑上传送带时刚好能做匀速运动,弹簧储存的弹性势能;
(2)若释放弹簧,物块滑上传送带时的速度为,物块通过传送带的过程中产生的热能Q;
(3)若释放弹簧,物块向右运动进入圆轨道后恰好不脱离圆轨道,物块最终停在距离D点多远的位置。
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