精品解析:天津市滨海新区大港第三中学2024-2025学年高三上学期11月期中物理试题
2025-10-29
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内容正文:
高三年级第一学期第二次阶段性检测
物理试卷
Ⅰ卷
一、单项选择题(每题4分,共32分)
1. 下列说法正确的是( )
A. 物体速度变化越大,则加速度越大
B. 物体动量发生变化,则物体的动能一定变化
C. 合外力对系统做功为零,则系统的动量一定守恒
D. 系统所受合外力为零,则系统的动量一定守恒
2. 人造地球卫星绕地球做圆周运动,若卫星的线速度变为原来的卫星仍做圆周运动,则( )
A. 卫星的向心加速度变为原来的 B. 卫星的角速度变为原来的
C. 卫星的轨道半径变为原来的倍 D. 卫星的周期变为原来的倍
3. 运动员将铅球从A处以一初速度斜向上抛出,运动轨迹如图所示则小球到达最高点B处时()
A. 速度为零,加速度为零 B. 速度为零,加速度不为零
C. 速度不为零,加速度为零 D. 速度不为零,加速度不为零
4. 质量为m的汽车在平直的路面上启动,启动过程的速度-时间图像如图所示,其中OA段为直线,AB段为曲线,B点后为平行于横轴的直线。 已知从时刻开始汽车的功率保持不变,整个运动过程中汽车所受阻力的大小恒为,以下说法正确的是 ( )
A. 时间内,汽车牵引力的大小为
B. 时间内,汽车的功率等于
C. 时间内,汽车的平均速率大于
D. 汽车以最大速率运动时牵引力大于阻力
5. 如图所示,倾角为θ的斜面体C置于水平地面上,小物块B置于斜面上,通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连接,连接物体B的一段细绳与斜面平行,已知A、B、C都处于静止状态.则( )
A. 物体B受到斜面体C的摩擦力一定不为零
B. 斜面体C受到水平面的摩擦力一定为零
C. 斜面体C有沿地面向右滑动的趋势,一定受到地面向左的摩擦力
D. 将细绳剪断,若B物体依然静止在斜面上,此时水平面对斜面体C的摩擦力一定不为零
6. 如图所示,A、B两质量相等的物体,原来静止在平板小车C上,A和B间夹一被压缩了的轻弹簧,A、B与平板车上表面动摩擦因数之比为3∶2,地面光滑。当弹簧突然释放后,A、B相对C滑动的过程中:①A、B系统动量守恒;②A、B、C系统动量守恒;③小车向左运动;④小车向右运动。以上说法中正确的是( )
A. ①② B. ②③ C. ③① D. ①④
7. 固定的粗糙绝缘斜面上,有平行于斜面的匀强电场。一个带电体从斜面的底端,以一定的初速度沿斜面向上滑动后,又沿斜面加速下滑到底端。将带电体上滑过程与下滑过程比较( )
A. 加速度大小相等
B. 滑行的时间相等
C. 速度改变量大小相等
D. 克服摩擦力做功相等
8. 一小球以初速度竖直上抛,它能到达的最大高度为H,问下列几种情况中,哪种情况小球不可能达到高度H(忽略空气阻力)( )
A. 图a,以初速度沿光滑斜面向上运动
B. 图b(),以初速度沿半径为R的光滑圆轨道从最低点向上运动
C. 图c(),以初速度沿半径为R的光滑圆轨道从最低点向上运动
D. 图d,以初速度沿光滑的抛物线轨道,从最低点向上运动
二、多项选择题 (每题4分,共16分)
9. 一轻杆一端固定质量为的小球,以另一端O为圆心,使小球在竖直面内做半径为R的圆周运动,如图所示,则下列说法正确的是 ( )
A. 小球过最高点时,杆所受到的弹力可以等于零
B. 小球过最高点的最小速度是
C. 小球过最高点时,杆对球的作用力一定随速度增大而增大
D. 小球过最低点时,杆对球的作用力一定拉力
10. 如右图所示,木块、 用一轻弹簧连接起来,放在光滑水平面上,紧靠在墙壁上,在 上施加向左的水平力F使弹簧压缩,当撤去外力后,下列说法中正确的是( )
A. 尚未离开墙壁前, 、与弹簧组成的系统动量守恒
B. 尚未离开墙壁前, 、与弹簧组成的系统机械能守恒
C. 离开墙壁后, 、与弹簧组成的系统动量守恒
D. 离开墙壁后, 、与弹簧组成的系统机械能守恒
11. 如图所示,实线表示电场线,虚线表示只受电场力作用的电荷运动轨迹,轨迹为曲线。a、b为运动轨迹上的两点,可以判定( )
A. 电荷在 a点速度大于在 b点速度
B. 电荷为正电荷
C. 电荷在 a点的电势能大于在 b点的电势能
D. a点的电势低于b点的电势
12. 如图,质量分别为m1=1.0kg和m2=2.0kg的弹性小球a、b,用轻绳紧紧的把它们捆在一起,使它们发生微小的形变.该系统以速度v0=0.10m/s沿光滑水平面向右做直线运动.某时刻轻绳突然自动断开,断开后两球仍沿原直线运动.经过时间t=5.0s后,测得两球相距s=4.5m,则下列说法正确的是( )
A. 刚分离时,a球的速度大小为0.7m/s
B. 刚分离时,b球的速度大小为0.2m/s
C. 刚分离时,ab两球的速度方向相同
D. 两球分开过程中释放的弹性势能为0.27J
Ⅱ卷
三、实验填空题 (每空3分,共15分)
13. 在高中物理力学实验中,下列说法中正确的是( )
A. 利用打点计时器在“研究匀变速直线运动规律”的实验中,可以根据纸带上的点迹计算物体的平均速度
B. 在“验证力的平行四边形定则”实验中,要使力的作用效果相同,只需橡皮条具有相同的伸长量
C. 在利用木板和小滑车“验证牛顿第二定律”的实验中,若把小滑车所挂重物重力当成小滑车的合力,需要先平衡摩擦力
D. 在“验证机械能守恒定律”的实验中,应该先释放重物后接通电源
14. 某同学用频闪摄影研究小球自由下落过程中机械能是否守恒。如图甲所示是小球自由下落时的频闪照片示意图,频闪仪间隔T时间闪光一次,重力加速度为g,小球质量为,图甲中小球下落的实际位置如图乙所示,OA 距离为、AB之间距离是 、BC之间距离、CD之间距离是,分析回答下列问题:
(1)小球落到A 处的速度=________,从A 处落到C处的动能变化 _________________ ;
(2)小球从A到C过程中重力势能减少量 = ___________
(3)若计算得 小于,其主要原因可能是___________________________。
四、计算题 (写出必要的解题过程和步骤,共37分)
15. 如图所示, M、m 两木块的质量分别为在水平推力 作用下沿光滑水平面从静止开始匀加速向右运动,运动时间 ,试求:
(1)m物体的速度v是多少?
(2)M给m的作用力所做的功W多大?
(3)推力F的平均功率P是多少?
16. 如图所示,竖直平面内一光滑水平轨道左边与墙壁对接,右边与一足够高的光滑圆弧轨道相连,木块A、B静置于光滑水平轨道上,A、B质量分别为1.5 kg和0.5 kg.现让A以6 m/s的速度水平向左运动,之后与墙壁碰撞,碰撞时间为0.3 s,碰后速度大小变为4 m/s.当A与B碰撞后会立即粘在一起运动,已知g=10 m/s2,求:
(1)A与墙壁碰撞过程中,墙壁对小球平均作用力F;
(2)A、B滑上圆弧轨道的最大高度.
17. 如图所示,AB段为一半径R=0.2m的光滑圆形轨道,EF为一倾角为30°的光滑斜面,斜面上有一质量为0.1kg的薄木板CD,木板的下端D离斜面底端的距离为15m,开始时木板被锁定.一质量也为0.1kg的物块从A点由静止开始下滑,通过B点后被水平抛出,经过一段时间后恰好以平行于薄木板的方向滑上木板,在物块滑上木板的同时木板解除锁定.已知物块与薄木板间的动摩擦因数为μ=。取g=10m/s2,求:
(1)物块到达B点时对圆形轨道的压力大小;
(2)物块做平抛运动的时间;
(3)若下滑过程中某时刻物块和木板达到共同速度,则这个速度为多大?
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高三年级第一学期第二次阶段性检测
物理试卷
Ⅰ卷
一、单项选择题(每题4分,共32分)
1. 下列说法正确的是( )
A. 物体速度变化越大,则加速度越大
B. 物体动量发生变化,则物体的动能一定变化
C. 合外力对系统做功为零,则系统的动量一定守恒
D. 系统所受合外力为零,则系统的动量一定守恒
【答案】D
【解析】
【详解】A.加速度是反映速度变化快慢的物理量,速度变化大,加速度不一定大.故A错误;
B.若动量发生变化可能是速度的方向发生了变化而大小没发生变化,动能不一定变化,故B错误;
C.系统所不受外力或外力的冲量为零,系统动量守恒,合外力对系统做功为零,冲量不一定为零,系统的动量不一定守恒,故C错误;
D.系统所受的合外力为零,系统动量守恒,故D正确。
故选D。
2. 人造地球卫星绕地球做圆周运动,若卫星的线速度变为原来的卫星仍做圆周运动,则( )
A. 卫星的向心加速度变为原来的 B. 卫星的角速度变为原来的
C. 卫星的轨道半径变为原来的倍 D. 卫星的周期变为原来的倍
【答案】CD
【解析】
【详解】AC.人造地球卫星绕地球做圆周运动,由万有引力提供向心力,即
解得
当线速度变为原来的,即
联立解得
可知半径变为原来的倍,根据
解得
可知卫星的向心加速度变为原来的 ,故A错误,C正确;
B.根据
解得
可知卫星的角速度变为原来的,故B错误;
D.根据
可知卫星的周期变为原来的倍,故D正确。
故选CD。
3. 运动员将铅球从A处以一初速度斜向上抛出,运动轨迹如图所示则小球到达最高点B处时()
A. 速度为零,加速度为零 B. 速度为零,加速度不为零
C. 速度不为零,加速度为零 D. 速度不为零,加速度不为零
【答案】D
【解析】
【详解】铅球做抛体运动,在最高时,速度水平向右,不为零,否则接下来做自由落体运动,不符合实际情况;铅球只受重力,根据牛顿第二定律,加速度为重力加速度,也不为零;故ABC错误,D正确;故选D.
4. 质量为m的汽车在平直的路面上启动,启动过程的速度-时间图像如图所示,其中OA段为直线,AB段为曲线,B点后为平行于横轴的直线。 已知从时刻开始汽车的功率保持不变,整个运动过程中汽车所受阻力的大小恒为,以下说法正确的是 ( )
A. 时间内,汽车牵引力的大小为
B. 时间内,汽车的功率等于
C. 时间内,汽车的平均速率大于
D. 汽车以最大速率运动时牵引力大于阻力
【答案】C
【解析】
【详解】A.由题图可知,阶段,汽车做匀加速直线运动,加速度大小为
根据牛顿第二定律有
联立可得汽车牵引力的大小为,故A错误;
B.从时刻开始汽车的功率保持不变,则时间内,汽车的功率等于,故B错误;
C.由于时间内,汽车做加速度逐渐减小的加速运动,根据图像围成的面积表示位移,结合可知,该段时间内的平均速率大于,故C正确;
D.由题意知,汽车以恒定功率行驶且汽车速度达最大时,牵引力等于阻力,故D错误。
故选C。
5. 如图所示,倾角为θ的斜面体C置于水平地面上,小物块B置于斜面上,通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连接,连接物体B的一段细绳与斜面平行,已知A、B、C都处于静止状态.则( )
A. 物体B受到斜面体C的摩擦力一定不为零
B. 斜面体C受到水平面的摩擦力一定为零
C. 斜面体C有沿地面向右滑动的趋势,一定受到地面向左的摩擦力
D. 将细绳剪断,若B物体依然静止在斜面上,此时水平面对斜面体C的摩擦力一定不为零
【答案】C
【解析】
【详解】A.设A、B、C的重力分别为GA、GB、GC;若
GA=GBsinθ
B相对于C没有运动趋势,B不受C的摩擦力,故A错误;
BC.以B、C整体为研究对象,受力分析如图所示
根据平衡条件得地面对C的摩擦力
f=Fcosθ=GAcosθ
方向水平向左,说明C有沿地面向右滑动的趋势,则受到向左的摩擦力,故B错误,C正确;
D.将细绳剪断,若B依然静止在斜面上,则以B、C整体为研究对象得到
f=0
即水平面对C的摩擦力为零,故D错误。
故选C。
6. 如图所示,A、B两质量相等的物体,原来静止在平板小车C上,A和B间夹一被压缩了的轻弹簧,A、B与平板车上表面动摩擦因数之比为3∶2,地面光滑。当弹簧突然释放后,A、B相对C滑动的过程中:①A、B系统动量守恒;②A、B、C系统动量守恒;③小车向左运动;④小车向右运动。以上说法中正确的是( )
A. ①② B. ②③ C. ③① D. ①④
【答案】B
【解析】
【详解】系统动量守恒的条件是合外力为零,A、B相对C滑动的过程中,A、B与C间的滑动摩擦力不等,所以A、B系统所受合外力不为零,A、B系统动量不守恒;因为地面光滑,A、B、C组成的系统所受合外力为零,故A、B、C系统动量守恒,故①错误,②正确;
当压缩弹簧突然释放将A、B弹开过程中,A、B相对C发生相对运动,A向左运动,A受到的摩擦力向右,故C受到A的滑动摩擦力向左,B向右运动,B受到的摩擦力向左,故C受到B的滑动摩擦力向右,而A、B质量相等,与平板车的上表面的滑动摩擦力之比为3:2,所以C受到A向左的摩擦力大于受B向右的摩擦力,合力向左,故C向左运动,故③正确,④错误。
故ACD错误,B正确。
故选B。
7. 固定的粗糙绝缘斜面上,有平行于斜面的匀强电场。一个带电体从斜面的底端,以一定的初速度沿斜面向上滑动后,又沿斜面加速下滑到底端。将带电体上滑过程与下滑过程比较( )
A. 加速度大小相等
B. 滑行的时间相等
C. 速度改变量大小相等
D. 克服摩擦力做功相等
【答案】D
【解析】
【详解】A.若带电体带正电,在沿斜面方向上滑时加速度大小
同理下滑时加速度大小
由两式看出加速度不同,故A错误;
B.上滑与下滑时,都有一个速度为零,且两个过程位移x大小相等,根据
由于加速度a不同,则时间也不同,故B错误;
C.上滑与下滑时,都有一个速度为零,可知速度变化量大小均为
由于加速度a不同,可知速度改变量大小不同,故C错误;
D.电场力沿斜面方向,无论是上滑还是下滑,带电体对斜面的摩擦力均为,位移大小相等,所以克服摩擦力做功相等,故D正确。
故选D。
8. 一小球以初速度竖直上抛,它能到达的最大高度为H,问下列几种情况中,哪种情况小球不可能达到高度H(忽略空气阻力)( )
A. 图a,以初速度沿光滑斜面向上运动
B. 图b(),以初速度沿半径为R的光滑圆轨道从最低点向上运动
C. 图c(),以初速度沿半径为R的光滑圆轨道从最低点向上运动
D. 图d,以初速度沿光滑的抛物线轨道,从最低点向上运动
【答案】C
【解析】
【详解】小球以竖直上抛的最大高度为H,到达最大高度时速度为0。
AB.小球到达最高点的速度可以为零,根据机械能守恒定律得
则
故AB项小球能达到高H处,不符合题意;
C.小球超过圆心高度后某位置会离开轨道做斜抛运动,最高点的速度不能为零,所以小球C最高点达不到H高度处,符合题意;
D.小球运动到最高点速度可以为零,根据机械能守恒定律可知,小球能达到最高点即高H处,不符合题意。
故选C。
二、多项选择题 (每题4分,共16分)
9. 一轻杆一端固定质量为的小球,以另一端O为圆心,使小球在竖直面内做半径为R的圆周运动,如图所示,则下列说法正确的是 ( )
A. 小球过最高点时,杆所受到的弹力可以等于零
B. 小球过最高点的最小速度是
C. 小球过最高点时,杆对球的作用力一定随速度增大而增大
D. 小球过最低点时,杆对球的作用力一定拉力
【答案】AD
【解析】
【详解】A.当小球在最高点时,若重力恰好提供向心力,即
解得
可知此时杆对小球没有作用力,那么杆所受到的弹力也等于零,故A正确;
B.轻杆可以对小球提供支持力,所以小球过最高点的最小速度可以为零,故B错误;
C.当小球在最高点速度时,杆对小球的作用力是支持力,根据
可知速度越大,杆对球的作用力F越小,所以不是一定随速度增大而增大,故C错误;
D.小球过最低点时,需要向心力向上,而重力向下,所以杆对球的作用力一定是拉力,来提供向上的向心力,故D正确。
故选AD。
10. 如右图所示,木块、 用一轻弹簧连接起来,放在光滑水平面上,紧靠在墙壁上,在 上施加向左的水平力F使弹簧压缩,当撤去外力后,下列说法中正确的是( )
A. 尚未离开墙壁前, 、与弹簧组成的系统动量守恒
B. 尚未离开墙壁前, 、与弹簧组成的系统机械能守恒
C. 离开墙壁后, 、与弹簧组成的系统动量守恒
D. 离开墙壁后, 、与弹簧组成的系统机械能守恒
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.当撤去外力F后,尚未离开墙壁前,系统受到墙壁的作用力,系统所受的外力之和不为零.所以和组成的系统的动量不守恒,故A错;
B.以及弹簧组成的系统为研究对象,在离开墙壁前后,除了系统内弹力做功外,无其他力做功,系统机械能守恒,B正确;
C.离开墙壁后,系统所受的外力之和为0,所以组成的系统的动量守恒,故C正确;
D.在离开墙壁后,除了系统内弹力做功外,无其他力做功,系统机械能守恒,D正确。
故选BCD。
11. 如图所示,实线表示电场线,虚线表示只受电场力作用的电荷运动轨迹,轨迹为曲线。a、b为运动轨迹上的两点,可以判定( )
A. 电荷在 a点速度大于在 b点速度
B. 电荷为正电荷
C. 电荷在 a点的电势能大于在 b点的电势能
D. a点的电势低于b点的电势
【答案】BC
【解析】
【详解】AC.粒子从a运动到b的过程中,根据物体做曲线运动特点,可知电场力沿电场线切线向上,所以电场力对粒子做正功,粒子的电势能减小(即电荷在 a点的电势能大于在 b点的电势能),动能增大,则电荷在a点速度小于在b点速度,故A错误,C正确;
B.由图看出,粒子的轨迹向左上弯曲,粒子所受电场力大致向左上方,与电场线方向相同,说明粒子带正电。故B正确;
D.电荷在a点的电势能大于在b点的电势能,粒子带正电,根据,可知a点的电势高于b点的电势,故D错误。
故选BC。
12. 如图,质量分别为m1=1.0kg和m2=2.0kg的弹性小球a、b,用轻绳紧紧的把它们捆在一起,使它们发生微小的形变.该系统以速度v0=0.10m/s沿光滑水平面向右做直线运动.某时刻轻绳突然自动断开,断开后两球仍沿原直线运动.经过时间t=5.0s后,测得两球相距s=4.5m,则下列说法正确的是( )
A. 刚分离时,a球的速度大小为0.7m/s
B. 刚分离时,b球的速度大小为0.2m/s
C. 刚分离时,ab两球的速度方向相同
D. 两球分开过程中释放的弹性势能为0.27J
【答案】ABD
【解析】
【分析】
【详解】ABC、系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得
(m1+m2)v0=m1v1+m2v2,位移:s=v1t-v2t
代入数据解得:v1=0.70m/s,v2=-0.20m/s,符号表示速度方向与正方向相反;故选项AB正确,C错误;
D、由能量守恒定律得
(m1+m2)v02+EP=m1v12+m2v22
代入数据解得
Ep=0.27J
选项D正确;
故选ABD。
Ⅱ卷
三、实验填空题 (每空3分,共15分)
13. 在高中物理力学实验中,下列说法中正确的是( )
A. 利用打点计时器在“研究匀变速直线运动规律”的实验中,可以根据纸带上的点迹计算物体的平均速度
B. 在“验证力的平行四边形定则”实验中,要使力的作用效果相同,只需橡皮条具有相同的伸长量
C. 在利用木板和小滑车“验证牛顿第二定律”的实验中,若把小滑车所挂重物重力当成小滑车的合力,需要先平衡摩擦力
D. 在“验证机械能守恒定律”的实验中,应该先释放重物后接通电源
【答案】AC
【解析】
【详解】A.在 “研究匀变速直线运动规律” 实验中,根据纸带上点迹,用某段时间内的位移除以时间,可计算物体的平均速度,故A正确;
B.在 “验证力的平行四边形定则” 实验中,要使力的作用效果相同,橡皮条不仅要具有相同的伸长量,还要沿相同方向伸长,故B错误;
C.在 “验证牛顿第二定律” 实验中,把小滑车所挂重物重力当成小滑车的合力,需要先平衡摩擦力,消除木板对小滑车的摩擦力影响,故C正确;
D.在 “验证机械能守恒定律” 实验中,应该先接通电源,再释放重物,这样才能保证纸带开头有足够的点,便于数据处理,故D错误。
故选AC。
14. 某同学用频闪摄影研究小球自由下落过程中机械能是否守恒。如图甲所示是小球自由下落时的频闪照片示意图,频闪仪间隔T时间闪光一次,重力加速度为g,小球质量为,图甲中小球下落的实际位置如图乙所示,OA 距离为、AB之间距离是 、BC之间距离、CD之间距离是,分析回答下列问题:
(1)小球落到A 处的速度=________,从A 处落到C处的动能变化 _________________ ;
(2)小球从A到C过程中重力势能减少量 = ___________
(3)若计算得 小于,其主要原因可能是___________________________。
【答案】(1) ①. ②.
(2)
(3)小球下落过程中受到空气阻力,有部分重力势能转化为内能
【解析】
【小问1详解】
[1]小球落到A处的速度
[2]小球落到C处的速度
则从A处落到C处的动能变化
【小问2详解】
小球从A到C过程中重力势能减少量
【小问3详解】
小球下落过程中受到空气阻力,有部分重力势能转化为内能。
四、计算题 (写出必要的解题过程和步骤,共37分)
15. 如图所示, M、m 两木块的质量分别为在水平推力 作用下沿光滑水平面从静止开始匀加速向右运动,运动时间 ,试求:
(1)m物体的速度v是多少?
(2)M给m的作用力所做的功W多大?
(3)推力F的平均功率P是多少?
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
对M、m整体,根据牛顿第二定律有
解得
则t=5s时m速度
【小问2详解】
对m,根据动能定理,可知M给m的作用力所做的功
【小问3详解】
对m、M,根据动能定理,可知推力F做的功
则推力F的平均功率
16. 如图所示,竖直平面内一光滑水平轨道左边与墙壁对接,右边与一足够高的光滑圆弧轨道相连,木块A、B静置于光滑水平轨道上,A、B质量分别为1.5 kg和0.5 kg.现让A以6 m/s的速度水平向左运动,之后与墙壁碰撞,碰撞时间为0.3 s,碰后速度大小变为4 m/s.当A与B碰撞后会立即粘在一起运动,已知g=10 m/s2,求:
(1)A与墙壁碰撞过程中,墙壁对小球平均作用力F;
(2)A、B滑上圆弧轨道的最大高度.
【答案】①②h=0.45m
【解析】
【详解】(1)设水平向右为正方向,当A与墙壁碰撞时,由动量定理得:
Ft=mAv′1-mA•(-v1),代入数据解得:F=50N.
(2)设碰撞后A、B的共同速度为v,以向右为正方向,由动量守恒定律得:
mAv′1=(mA+mB)v,
A、B在光滑圆形轨道上滑动时,机械能守恒,由机械能守恒定律得:
(mA+mB)v2=(mA+mB)gh,
代入数据解得:h=0.45m
17. 如图所示,AB段为一半径R=0.2m的光滑圆形轨道,EF为一倾角为30°的光滑斜面,斜面上有一质量为0.1kg的薄木板CD,木板的下端D离斜面底端的距离为15m,开始时木板被锁定.一质量也为0.1kg的物块从A点由静止开始下滑,通过B点后被水平抛出,经过一段时间后恰好以平行于薄木板的方向滑上木板,在物块滑上木板的同时木板解除锁定.已知物块与薄木板间的动摩擦因数为μ=。取g=10m/s2,求:
(1)物块到达B点时对圆形轨道的压力大小;
(2)物块做平抛运动的时间;
(3)若下滑过程中某时刻物块和木板达到共同速度,则这个速度为多大?
【答案】(1)3N;(2);(3)3.465m/s
【解析】
【详解】(1)物块从A到B的过程中机械能守恒,得
得
物块到达B受重力G和向上的弹力F作用,由牛顿第二定律知
代入数据得
F=3N
由牛顿第三定律可知,物块到达B点时对圆形轨道的压力大小等于物块受到的支持力,即3N,方向竖直向下。
(2)设物块离开B点做平抛运动的时间为t1,落地点到C点时竖直方向的分速度是vy,则
所以
又
vy=gt1
所以
(3)物块到达C时的合速度
到达C点后物块受到重力、支持力和摩擦力的作用,沿斜面方向
ma1=mgsin30°﹣μmgcos30°
代入数据得:a1=2.5m/s2,方向沿斜面向
此时木板沿斜面的方向
Ma2=Mgsin30°+μmgcos30°
代入数据得:a2=7.5m/s2,方向沿斜面向下;
设经过时间t2二者的速度相等,则
v+a1t2=a2t2
联立方程,代入数据得
二者的共同速度:
v共=a2t2=7.5×0.462m/s=3.465m/s
该过程中木板的位移
即二者达到共同速度时,木板没有滑到底端
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