精品解析:湖北省楚天协作体2025-2026学年高一上学期11月期中联考物理试题
2025-12-18
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2份
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高一 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期中 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 湖北省 |
| 地区(市) | 孝感市 |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 8.75 MB |
| 发布时间 | 2025-12-18 |
| 更新时间 | 2025-12-30 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-12-18 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/55511445.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
高一物理
注意事项:
1.答题前,先将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答:每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答:用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
一、选择题:本题共10小题,每题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,第1-7题只有一项符合题目要求,第8-10题有多项符合题目要求,每小题全部选对的得4分,选对但不全对的得2分,有选错的得0分。
1. 2025年4月19日,北京亦庄半程马拉松暨人形机器人半程马拉松(约21km)赛场上,来自北京亦庄的“天工Ultra”以2时40分42秒的成绩冲线,夺得全球首个人形机器人半程马拉松赛事桂冠。以下说法正确的是( )
A. 21km指的是位移,2时40分42秒指的是时间
B. 研究机器人跑步姿态时,机器人可以看成质点
C. 机器人冲线时的速度一定大于全程的平均速度
D. “天工Ultra”全程平均速率约为
2. 关于加速度,下列说法正确的是( )
A. 物体的速度发生变化,其加速度一定变化
B. 物体的速度变化越快,其加速度一定越大
C. 物体的速度为0时,其加速度一定为0
D. 加速度为,表示物体速度大小每秒减小
3. 一无人机起飞后在竖直方向上运动,其图像如图所示,对应图线为曲线,其余为直线。下列说法正确的是( )
A. 无人机0~10s内做匀加速直线运动
B. 无人机内的路程为
C. 无人机末的速度与末的速度相同
D. 无人机在内平均速度大于
4. 一物体以的初速度沿足够长的斜面做匀减速直线运动,加速度大小是,运动第内物体在斜面上的平均速度大小是( )
A. B. C. D.
5. 一弹性弹珠由静止掉落地面,与地面碰撞后原速率弹回,不计空气阻力,该过程弹珠运动的图像,下列可能正确的是( )
A. B. C. D.
6. 如图所示,底端置于粗糙水平地面上的杆,其顶端被一根细线用手拉住,杆处于静止状态,细线水平。下列说法正确的是( )
A. 杆对细线的弹力水平向右 B. 地面对杆的弹力竖直向上
C. 地面对杆的摩擦力水平向右 D. 地面对杆可能没有摩擦力
7. 如图所示,用一根轻绳跨过光滑的铁钉将一块小黑板悬挂在竖直墙壁上,细绳的两端固定在小黑板边缘两点、上。小黑板静止时,铁钉两侧细绳与竖直方向的夹角分别为、。已知垂直于,,黑板重力为,下列说法正确的是( )
A. 小于
B. 绳中的张力为
C. 绳子对铁钉的作用力为
D. 若将黑板扶正对称悬挂,则绳中张力变大
8. 两个物体相互接触,关于接触处的弹力和摩擦力,以下说法正确的是( )
A. 如果两物体间弹力减小,则摩擦力不一定减小
B. 如果两物体间没有相对运动,则一定没有摩擦力
C. 如果两物体间弹力消失,则摩擦力不可能存在
D. 由可知,摩擦力一定与弹力成正比
9. 甲、乙两小车在同一地点同时开始做直线运动的图像如图所示,两车可视为质点,根据图像提供的信息可知( )
A. 甲车在内的加速度大小为
B. 在甲追上乙之前,两车间最远间距为
C. 后两车间距开始减小
D. 甲车追上乙车的时刻为
10. 如图所示,将两个质量均为的物块P、Q置于倾角为的固定斜面上,斜面与两物块间动摩擦因数均为0.8。夹在P、Q之间的轻弹簧被压缩了,弹簧的劲度系数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是( )
A. P、Q受到的静摩擦力方向相同
B. 对P施加一个沿斜面向上的的力,P可能向上滑动
C. 缓慢将斜面倾角减小到,P受到的摩擦力减小,Q受到的摩擦力先减小后变大
D. 缓慢增大斜面倾角,弹簧弹力逐渐变大
二、非选择题:本题共5小题,共60分。
11. 某实验小组用如图所示的装置来完成“探究两个互成角度的力的合成规律”实验。弹簧测力计A挂于固定点,下端用细线挂一重物,弹簧测力计B的一端用细线系于点,手持另一端向左拉,使结点静止在某位置。分别读出弹簧测力计A和B的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录点的位置和细线的方向。
(1)图中弹簧测力计A的示数为_____N。
(2)实验中必要的是_____。
A. 测力计B所拉细线必须保持水平
B. 需要测量重物M的重力
C. 重复多次做实验时,结点必须在木板的同一位置
D. 拉动测力计时,要确保细线与木板表面平行
(3)某次实验时测得重物所受的重力大小,弹簧测力计A的示数,则弹簧测力计B的示数可能为_____。
A. B. C. D.
(4)某次实验中,测力计B所拉细线保持水平,该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程,下列解决办法不可行的是_____。
A. 减小M的质量
B. 将B继续水平向左拉,增大与竖直方向的夹角
C. 减小弹簧测力计B拉力的大小
D. 将A更换成更大量程的弹簧测力计
12. 在实验室可利用如图所示的装置研究自由落体运动。
(1)下列实验步骤的准确顺序是_____
A 断开电源,取下纸带,计算重力加速度
B. 接通电源,使电火花打点计时器开始工作
C. 释放重锤,带动纸带做自由落体运动
(2)某同学实验时得到下图一段纸带,测得,。已知交流电频率是,则实验测出的重力加速度值为_____。
(3)若实验时电源频率略高于,但该同学并不知道,则重力加速度测量值与真实值相比_____(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(4)另一同学选取点为计时起点,并依次计算出后面各点到点的距离与所用时间的比值。作出的图像如下,则打下点时的速度为_____,重力加速度为_____(均用b、c、d表示)。
13. 国庆节期间一商场举办庆典活动,使用漂浮的氦气球悬挂条幅。该情景简化为如下图所示模型,轻绳的一端与氦气球连接,另一端与放在粗糙地面上的沙袋相连,由于气球受水平风力作用,轻绳与竖直方向成夹角,沙袋保持静止。已知氦气球受到竖直向上的浮力大小为,沙袋的质量为,不计气球重力,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度取,,。求:
(1)水平风力的大小和细绳拉力的大小;
(2)沙袋与地面间的动摩擦因数至少为多大。
14. 2025年9月21日,中国首艘电磁弹射型航母福建舰首次对外公开舰载机起降测试影像,这一技术突破不仅标志着中国航母跻身世界前列,更创造了常规动力航母搭载电磁弹射系统全球先例。若福建舰电磁弹射轨道长度为,电磁弹射系统可以使战机在轨道上获得一个恒定的加速度,在轨道末端战机速度达到时离舰升空。此后战机做的匀加速直线运动,已知升空后经位移战机速度达到最大并以此速度开始匀速。整个过程可认为航母处于静止状态,求:
(1)电磁弹射过程中战机的加速度为多少?
(2)战机从升空到匀速运动的时间和最终匀速时的速度为多少?
(3)实际上电磁弹射时的加速度并不是定值,会随着弹射过程推进逐渐增大,这种设计有助于减少对飞机机体和飞行员的冲击,延长飞机使用寿命。简化该过程,假设弹射过程分为两个阶段,第一阶段战机加速度恒为,第二阶段战机加速度恒为,求战机以加速度运动的时间。
15. 如图所示,轻杆一端连接在水平固定铰链上,另一端连接一个质量为小球P。轻绳跨过水平固定滑轮A,一端与小球P相连接,另一端系着质量为的小球Q,连线水平。开始时对小球P施加竖直向上的拉力,使小球P处于静止状态,静止时轻杆与水平方向夹角为,轻绳与水平方向夹角为,重力加速度为,已知,求:
(1)细绳对滑轮的作用力大小;
(2)竖直拉力的大小;
(3)若拉力大小、方向可变,缓慢使OP杆向下转至对称位置保持静止,求此时力的最小值和方向。
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高一物理
注意事项:
1.答题前,先将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答:每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答:用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
一、选择题:本题共10小题,每题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,第1-7题只有一项符合题目要求,第8-10题有多项符合题目要求,每小题全部选对的得4分,选对但不全对的得2分,有选错的得0分。
1. 2025年4月19日,北京亦庄半程马拉松暨人形机器人半程马拉松(约21km)赛场上,来自北京亦庄的“天工Ultra”以2时40分42秒的成绩冲线,夺得全球首个人形机器人半程马拉松赛事桂冠。以下说法正确的是( )
A. 21km指是位移,2时40分42秒指的是时间
B. 研究机器人跑步姿态时,机器人可以看成质点
C. 机器人冲线时的速度一定大于全程的平均速度
D. “天工Ultra”全程的平均速率约为
【答案】D
【解析】
【详解】AD. 21km指的是路程,2时40分42秒指的是时间,则“天工Ultra”全程的平均速率,故A错误,D正确;
B.研究机器人跑步姿态时,机器人的形状大小不能忽略不计,不可以把机器人看成质点,故B错误;
C.机器人冲线时的速度不一定大于全程的平均速度,故C错误。
故选D。
2. 关于加速度,下列说法正确的是( )
A. 物体的速度发生变化,其加速度一定变化
B. 物体的速度变化越快,其加速度一定越大
C. 物体的速度为0时,其加速度一定为0
D. 加速度为,表示物体速度大小每秒减小
【答案】B
【解析】
【详解】A.速度变化仅表明加速度不为零,但加速度可以是恒定的,故A错误;
B.加速度是速度变化快慢的量度,速度变化越快(即越大),加速度越大,这是加速度的定义,故B正确;
C.速度为零时,加速度不一定为零。例如,射出子弹的瞬间,子弹速度为零,加速度不为零,故C错误;
D.加速度为负仅表示方向与规定正方向相反,若加速度与速度同向,速度大小增加;若加速度与速度反向,速度大小减小,因此加速度为,但是可能做加速运动,物体速度大小每秒可能增大,故D错误。
故选B。
3. 一无人机起飞后在竖直方向上运动,其图像如图所示,对应的图线为曲线,其余为直线。下列说法正确的是( )
A. 无人机0~10s内做匀加速直线运动
B. 无人机内的路程为
C. 无人机末的速度与末的速度相同
D. 无人机在内平均速度大于
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据图像的斜率表示速度,由题图可知无人机0~10s内做匀速直线运动,故A错误;
B.由题图可知无人机内的路程为,故B正确;
C.根据图像的斜率表示速度,由题图可知无人机末的速度与末的速度大小相等,方向相反,故C错误;
D.无人机在内平均速度大小为,故D错误。
故选B。
4. 一物体以的初速度沿足够长的斜面做匀减速直线运动,加速度大小是,运动第内物体在斜面上的平均速度大小是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由运动学公式可知物体第内的位移大小为
所以运动第内物体在斜面上的平均速度大小为
故选 A。
5. 一弹性弹珠由静止掉落地面,与地面碰撞后原速率弹回,不计空气阻力,该过程弹珠运动的图像,下列可能正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】弹珠先向下做自由落体运动,落地后以原速率向上做竖直上抛运动,恰回到原高度,可知与地面碰撞后速度方向突变,图线斜率即加速度均是竖直向下的重力加速度,下降与上升过程图像斜率相同,且均为正值。
故选C。
6. 如图所示,底端置于粗糙水平地面上的杆,其顶端被一根细线用手拉住,杆处于静止状态,细线水平。下列说法正确的是( )
A. 杆对细线的弹力水平向右 B. 地面对杆的弹力竖直向上
C. 地面对杆的摩擦力水平向右 D. 地面对杆可能没有摩擦力
【答案】B
【解析】
【详解】A.细线对杆的拉力水平向右,则杆对细线的弹力水平向左,故A错误;
B.地面对杆的弹力竖直向上,故B正确;
CD.以杆为对象,根据平衡条件可知,地面对杆的摩擦力与绳子拉力等大反向,则地面对杆的摩擦力水平向左,故CD错误。
故选B。
7. 如图所示,用一根轻绳跨过光滑的铁钉将一块小黑板悬挂在竖直墙壁上,细绳的两端固定在小黑板边缘两点、上。小黑板静止时,铁钉两侧细绳与竖直方向的夹角分别为、。已知垂直于,,黑板重力为,下列说法正确的是( )
A. 小于
B. 绳中的张力为
C. 绳子对铁钉的作用力为
D. 若将黑板扶正对称悬挂,则绳中张力变大
【答案】D
【解析】
【详解】AB.绳子跨过的是光滑的铁钉,所以绳子各处的张力大小相等。设绳OA段和OB段的张力大小均为T。小黑板处于静止状态,所受合力为零。因此,两个拉力的合力与重力G大小相等、方向相反。如图所示
根据平行四边形定则可知
又,可知,可知等于,将两个拉力沿竖直方向分解,根据平衡条件有
可知,故AB错误;
C.绳子对铁钉的作用力是铁钉两侧绳子拉力的合力,这两个拉力大小均为,夹角
根据平行四边形定则,可知绳子对铁钉的作用力大小,故C错误;
D.若将黑板扶正对称悬挂,则AB边变为水平。设AB长度为d,绳子的总长度L保持不变。初始状态下绳长
对称悬挂时,绳子构成一个等腰三角形,两边长为
设此时绳与竖直方向的夹角为,由几何关系得
此时的张力满足
可得,故D正确。
故选D。
8. 两个物体相互接触,关于接触处的弹力和摩擦力,以下说法正确的是( )
A. 如果两物体间弹力减小,则摩擦力不一定减小
B. 如果两物体间没有相对运动,则一定没有摩擦力
C. 如果两物体间弹力消失,则摩擦力不可能存在
D. 由可知,摩擦力一定与弹力成正比
【答案】AC
【解析】
【详解】A.如果是滑动摩擦力,则两物体间弹力减小时,滑动摩擦力减小;如果是静摩擦力,静摩擦力与压力没有直接关系,则两物体间弹力减小时,静摩擦力不一定减小,故A正确;
B.如果两物体间没有相对运动,但有相对运动趋势,则可能存在静摩擦力作用,故B错误;
C.如果两物体间弹力消失,根据摩擦力产生条件可知,摩擦力不可能存在,故C正确;
D.由可知,滑动摩擦力一定与弹力成正比,但静摩擦力与弹力没有直接关系,故D错误。
故选AC。
9. 甲、乙两小车在同一地点同时开始做直线运动的图像如图所示,两车可视为质点,根据图像提供的信息可知( )
A. 甲车在内的加速度大小为
B. 在甲追上乙之前,两车间最远间距为
C. 后两车间距开始减小
D. 甲车追上乙车的时刻为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.由题图可知,甲车在内加速度大小为,故A错误;
BC.在甲追上乙之前,当,两车速度相等时,间距最大,根据图像与横轴围成的面积表示位移,可知内两车的位移分别为,
则两车间最远间距为,故B正确,C错误;
D.设从后再经过时间,甲车追上乙车,则有
解得
可知甲车追上乙车的时刻为,故D正确。
故选BD。
10. 如图所示,将两个质量均为的物块P、Q置于倾角为的固定斜面上,斜面与两物块间动摩擦因数均为0.8。夹在P、Q之间的轻弹簧被压缩了,弹簧的劲度系数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是( )
A. P、Q受到的静摩擦力方向相同
B. 对P施加一个沿斜面向上的的力,P可能向上滑动
C. 缓慢将斜面倾角减小到,P受到的摩擦力减小,Q受到的摩擦力先减小后变大
D. 缓慢增大斜面倾角,弹簧弹力逐渐变大
【答案】AC
【解析】
【详解】A.两物块与斜面间的最大静摩擦力均为
两物块沿斜面向下的重力分力均为
根据胡克定律可得弹簧弹力大小为
根据平衡条件可知,P、Q受到的静摩擦力方向均沿斜面向上,故A正确;
B.对P施加一个沿斜面向上的的力,由于
可知P处于静止状态,故B错误;
C.缓慢将斜面倾角减小到,可知重力沿斜面向下的分力逐渐减小到0,根据
可知P受到的摩擦力减小;根据
可知Q受到的摩擦力先减小,当重力沿斜面向下的分力小于弹力时,Q受到的摩擦力反向增大,故C正确;
D.缓慢增大斜面倾角,弹簧的压缩量不变时,弹簧弹力不变,故D错误。
故选AC。
二、非选择题:本题共5小题,共60分。
11. 某实验小组用如图所示的装置来完成“探究两个互成角度的力的合成规律”实验。弹簧测力计A挂于固定点,下端用细线挂一重物,弹簧测力计B的一端用细线系于点,手持另一端向左拉,使结点静止在某位置。分别读出弹簧测力计A和B的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录点的位置和细线的方向。
(1)图中弹簧测力计A的示数为_____N。
(2)实验中必要的是_____。
A. 测力计B所拉细线必须保持水平
B. 需要测量重物M的重力
C. 重复多次做实验时,结点必须在木板的同一位置
D. 拉动测力计时,要确保细线与木板表面平行
(3)某次实验时测得重物所受的重力大小,弹簧测力计A的示数,则弹簧测力计B的示数可能为_____。
A. B. C. D.
(4)某次实验中,测力计B所拉细线保持水平,该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程,下列解决办法不可行的是_____。
A. 减小M的质量
B. 将B继续水平向左拉,增大与竖直方向的夹角
C. 减小弹簧测力计B拉力的大小
D. 将A更换成更大量程的弹簧测力计
【答案】(1)4.65##4.64##4.66 (2)BD (3)C (4)B
【解析】
【小问1详解】
图中弹簧测力计的分度值为,由图可知弹簧测力计A的示数为。
【小问2详解】
A.测力计B所拉细线不需要保持水平,故A错误;
B.本实验通过点的受力平衡探究两个互成角度的力的合成规律,需要测量重物M的重力,故B正确;
C.重复多次做实验时,结点不需要在木板的同一位置,故C错误;
D.为了减小误差,拉动测力计时,要确保细线与木板表面平行,故D正确。
故选BD。
【小问3详解】
某次实验时测得重物所受的重力大小,弹簧测力计A的示数,弹簧测力计B的示数需要满足
故选C。
【小问4详解】
某次实验中,测力计B所拉细线保持水平,该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程。
A.减小M的质量,使弹簧测力计A的拉力变小,可使弹簧测力计A的示数不超出量程,故A可行,不满足题意要求;
B.将B继续水平向左拉,增大与竖直方向的夹角,根据
可知弹簧测力计A的拉力变大,簧测力计A的示数超出量程,故B不可行,满足题意要求;
C.减小弹簧测力计B拉力的大小,根据
可知弹簧测力计A的拉力变小,可使弹簧测力计A的示数不超出量程,故C可行,不满足题意要求;
D.将A更换成更大量程的弹簧测力计,可使弹簧测力计A的示数不超出量程,故D可行,不满足题意要求。
故选B。
12. 在实验室可利用如图所示的装置研究自由落体运动。
(1)下列实验步骤的准确顺序是_____
A. 断开电源,取下纸带,计算重力加速度
B. 接通电源,使电火花打点计时器开始工作
C. 释放重锤,带动纸带做自由落体运动
(2)某同学实验时得到下图一段纸带,测得,。已知交流电频率是,则实验测出的重力加速度值为_____。
(3)若实验时电源频率略高于,但该同学并不知道,则重力加速度测量值与真实值相比_____(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(4)另一同学选取点为计时起点,并依次计算出后面各点到点的距离与所用时间的比值。作出的图像如下,则打下点时的速度为_____,重力加速度为_____(均用b、c、d表示)。
【答案】(1)BCA (2)9.75
(3)偏小 (4) ①. b ②.
【解析】
【小问1详解】
为了充分利用纸带,实验时,应先接通电源,使电火花打点计时器开始工作,再释放重锤,带动纸带做自由落体运动,最后断开电源,取下纸带,计算重力加速度。故准确顺序是BCA。
【小问2详解】
由图可知相邻计数点的时间间隔为
则实验测出的重力加速度值为
【小问3详解】
若实验时电源频率略高于,则实际打点周期小于0.02s,但该同学并不知道,则代入计算的时间间隔偏大,使得重力加速度测量值与真实值相比偏小。
【小问4详解】
[1][2]设打下点时的速度为,根据运动学公式可得
可得
由图像可知,
解得
13. 国庆节期间一商场举办庆典活动,使用漂浮的氦气球悬挂条幅。该情景简化为如下图所示模型,轻绳的一端与氦气球连接,另一端与放在粗糙地面上的沙袋相连,由于气球受水平风力作用,轻绳与竖直方向成夹角,沙袋保持静止。已知氦气球受到竖直向上的浮力大小为,沙袋的质量为,不计气球重力,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度取,,。求:
(1)水平风力的大小和细绳拉力的大小;
(2)沙袋与地面间的动摩擦因数至少为多大。
【答案】(1),
(2)
【解析】
【小问1详解】
以氦气球为对象,根据平衡条件可得,
解得,
【小问2详解】
以沙袋为对象,根据平衡条件可得,
又
可得
可知沙袋与地面间的动摩擦因数至少为。
14. 2025年9月21日,中国首艘电磁弹射型航母福建舰首次对外公开舰载机起降测试影像,这一技术突破不仅标志着中国航母跻身世界前列,更创造了常规动力航母搭载电磁弹射系统的全球先例。若福建舰电磁弹射轨道长度为,电磁弹射系统可以使战机在轨道上获得一个恒定的加速度,在轨道末端战机速度达到时离舰升空。此后战机做的匀加速直线运动,已知升空后经位移战机速度达到最大并以此速度开始匀速。整个过程可认为航母处于静止状态,求:
(1)电磁弹射过程中战机的加速度为多少?
(2)战机从升空到匀速运动的时间和最终匀速时的速度为多少?
(3)实际上电磁弹射时的加速度并不是定值,会随着弹射过程推进逐渐增大,这种设计有助于减少对飞机机体和飞行员的冲击,延长飞机使用寿命。简化该过程,假设弹射过程分为两个阶段,第一阶段战机加速度恒为,第二阶段战机加速度恒为,求战机以加速度运动的时间。
【答案】(1)
(2),
(3)
【解析】
【小问1详解】
根据运动学公式可得
解得电磁弹射过程中战机的加速度为
【小问2详解】
已知升空后经位移战机速度达到最大,则有
解得最大速度为
战机从升空到匀速运动的时间为
【小问3详解】
设第一阶段所用时间为,则有,
第二阶段所用时间为,则有,
又
联立解得,
15. 如图所示,轻杆一端连接在水平固定铰链上,另一端连接一个质量为小球P。轻绳跨过水平固定滑轮A,一端与小球P相连接,另一端系着质量为的小球Q,连线水平。开始时对小球P施加竖直向上的拉力,使小球P处于静止状态,静止时轻杆与水平方向夹角为,轻绳与水平方向夹角为,重力加速度为,已知,求:
(1)细绳对滑轮作用力大小;
(2)竖直拉力大小;
(3)若拉力的大小、方向可变,缓慢使OP杆向下转至对称位置保持静止,求此时力的最小值和方向。
【答案】(1)
(2)
(3),方向垂直于杆向上。
【解析】
【小问1详解】
细绳的拉力大小
细绳对滑轮的作用力大小
【小问2详解】
杆对小球P的作用力一定沿杆,大小设为,对小球P受力分析并沿杆和绳的方向建立坐标系如图所示
根据沿方向受力平衡有
解得
【小问3详解】
将此时小球P所受细绳的拉力沿水平和竖直方向分解,如图所示
则小球P所受细绳拉力与重力的合力大小为
设此合力与水平方向的夹角为,则
则可求得,
又
小球P所受、、杆的作用力可构成一个首尾相接的矢量三角形,当与杆垂直时最小,如图所示
最小值为
方向垂直于杆向上。
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