精品解析:吉林省白城市第一中学2025-2026学年高三上学期1月期末物理试题
2026-01-21
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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-期末 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 吉林省 |
| 地区(市) | 白城市 |
| 地区(区县) | 洮北区 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 5.36 MB |
| 发布时间 | 2026-01-21 |
| 更新时间 | 2026-01-22 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-01-21 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/56081649.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
白城一中2025-2026学年度高三上学期期末考试
物理试卷
一、选择题(本大题共15小题,每小题3分,共45分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1. 矿井中升降机从井底开始以5m/s的速度竖直向上匀速运行,某时刻一螺钉从升降机底板松脱,经过3s升降机底板上升至井口,此时松脱的螺钉刚好落到井底,不计空气阻力,取重力加速度大小g=10m/s2,下列说法正确的是( )
A. 螺钉松脱后做自由落体运动
B. 矿井的深度为45m
C. 螺钉落到井底时的速度大小为25m/s
D. 螺钉随升降机从井底出发到落回井底共用时6s
2. 沙游乐场有两个沙坡PM、QM,P、Q、M三点在同一竖直圆周上,圆心为O,圆周最低点为M,P、Q位置如图所示,一游客分别从P、Q两点由静止下滑到M点的过程中,加速度分别为a1、a2,经历的时间分别为t1、t2,损失的机械能分别为E1、E2,到达M点的速度分别为v1、v2,则( )
A. a1>a2 B. t1=t2 C. E1<E2 D. v1>v2
3. 如图所示,一滑块(可视为质点)沿光滑斜面下滑,滑块依次经过斜面上的A、B、C、D四点,已知滑块通过AB、BC、CD的时间分别为T、2T、3T,其中AB的长度为,CD的长度为L,则BC的长度为( )
A. B. C. D.
4. 如图为两波源 S1、S2 在水槽中产生波形,其中实线表示波峰,虚线表示波谷。为使两波在相遇区域能发生干涉,应( )
A. 增大 S1 与 S2 的间距 B. 降低 S1 的振动周期
C. 将槽中的水换成油 D. 增大 S2 的振动频率
5. 如图甲所示实验装置中,分别用a、b两束光照射阴极K,移动滑片P,得到电压表示数U与微安表示数I的关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 测量遏止电压时,应将滑片P向a端移动
B. 滑片P向b端移动时,微安表示数减小
C. a光的频率可能大于b光
D. a光的光子动量可能大于b光
6. 由于高度限制,车库出入口采用图所示的曲杆道闸,道闸由转动杆与横杆链接而成,P、Q为横杆的两个端点。在道闸抬起过程中,杆始终保持水平。杆绕O点从与水平方向成30°匀速转动到60°的过程中,下列说法正确的是( )
A. P点的线速度大小不变
B. P点的加速度方向不变
C. Q点在竖直方向做匀速运动
D. Q点在水平方向做匀速运动
7. 如图所示三个装置,(a)中桌面光滑,(b)、(c)中桌面粗糙程度相同,(c)用大小为(为重力加速度)的力替代重物进行牵引,其余均相同。不计绳和滑轮质量及绳与滑轮摩擦,都由静止释放,在移动相同距离的过程中,下列关于三个实验装置的分析中,正确的是( )
A. 装置(a)中的动能增加量大于(b)中的动能增加量
B. 装置(a)中物块的加速度为
C. 装置(b)、(c)中物块的动量增加量相同
D. 装置(b)中绳上的张力等于装置(c)中绳上的张力
8. 为了研究空气动力学问题,如图所示,某人将质量为m的小球从距地面高h处以一定初速度水平抛出,在距抛出点水平距离L处,有一根管口比小球直径略大的竖直细管,上管口距地面的高度为。小球在水平方向上受恒定风力作用,且小球恰能无碰撞地通过管子,则下列说法正确的是( )
A. 小球的初速度大小为 B. 风力的大小为
C. 小球落地时的速度大小为2 D. 小球落地时的速度大小为
9. 如图(a),被固定在竖直平面内轨道是由内径很小、内壁均光滑的水平直轨道和半圆形轨道平滑连接而成,在半圆形轨道内壁的最高和最低处分别安装M、N、P、Q四个压力传感器。一小球(可视为质点)在水平轨道内以不同的初速度向右运动(传感器不影响小球的运动)。在同一坐标系中绘出传感器的示数F与的图像I、II、III如图(b)所示。重力加速度。下列判断正确的是( )
A. 直线I、II、III分别是 M、N、P传感器图像
B. 由图像可求得小球的质量
C. 当时,Q传感器的示数为28N
D. 当时,N传感器的示数为22N
10. 如图所示,载有物资的热气球静止于距水平地面H的高处,现将质量为m的物资以相对地面的速度水平投出,落地时物资与热气球的距离为d。已知投出物资后热气球的总质量为M,所受浮力不变,重力加速度为g,不计阻力,以下判断正确的是( )
A. 投出物资后热气球做匀加速直线运动
B. 投出物资后热气球所受合力大小为
C.
D.
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 如图1所示是一个多用电表欧姆挡内部电路示意图,由表头、电源、调零电阻和表笔组成,今用其测量的阻值。
(1)甲、乙两测试表笔中,甲表笔应是________(填“红”或“黑”)表笔;
(2)测电阻倍率选择“”,将甲、乙两表笔短接,调节调零电阻R,使表针指到表盘刻度的最右端;在测试表笔乙已接触被测电路右端的前提下(见图1),测试表笔甲应接触被测电路中的________(填“a”或“b”)点,此时表针恰好指在上图2的虚线位置,则被测电阻的阻值为________Ω;
(3)某小组同学们发现欧姆表的表盘刻度线不均匀,分析在同一个挡位下通过待测电阻的电流I和它的阻值关系,他们分别画出了如图所示的几种图像,其中可能正确的是________;(选填选项下面的字母)
A. B.
C. D.
12. 某同学想用一支新HB铅笔芯(粗细均匀)的电阻来探索石墨的导电性。
(1)先用多用电表直接测量笔芯的电阻,把选择开关调至欧姆“”挡,测量结果如图1所示,则该铅笔笔芯的电阻为_____。
(2)该同学想更准确地测出这支铅笔芯的电阻,他从实验室找到如下器材:
A.电源:电动势约;
B.电压表:量程为,内阻约;
C.电压表:量程为,内阻约;
D.滑动变阻器:最大阻值为;
E.滑动变阻器:最大阻值为;
F.定值电阻;
G.定值电阻;
H.开关、导线若干。
①为了尽量准确地测量这支铅笔笔芯电阻的阻值,根据实验室提供的器材,他设计了如图2所示的电路,图中电压表a应选用_____,定值电阻选用_____,滑动变阻器应选用_____(均填仪器前面对应的选项字母);
②闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,记录电压表的示数和电压表的示数,根据测得的多组数据描绘出图像,如图3所示,则笔芯电阻的阻值_____Ω。
13. 如图为一倾角为的粗糙固定斜面,质量的物块与劲度系数的轻弹簧一端连接,弹簧另一端固定于斜面顶端。质量的物块叠放在上。系统静止时,弹簧伸长量,与斜面间动摩擦因数,已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,,重力加速度大小,求
(1)系统静止时,斜面对的摩擦力。
(2)取走瞬间的加速度。
14. 如图所示,光滑斜面上的物块A与水平面上的物块B通过绕过固定在斜面顶端的定滑轮的轻绳相连,斜面倾角为,物块A、B的质量分别为和,此时物块A、B处于静止且B与水平面间摩擦力为最大静摩擦力。从时刻开始对物块B施加水平方向的作用力F,规定水平向右为F的正方向,F随时间t变化规律如图乙所示。物块B与水平面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,其他摩擦均不计,物块A、B开始时均离滑轮足够远,重力加速度为。求:
(1)滑块B与水平面间的动摩擦因数大小;
(2)时间内物块A、B之间绳子拉力大小;
(3)时间内外力F做功大小。
15. 如图所示,平面直角坐标系中,在第二象限内存在垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域,为圆心,半径为,磁场边界与两坐标轴相切;区域内交替分布宽度均为的匀强电场和匀强磁场,其边界均与轴平行,匀强电场的电场强度大小为,方向沿轴负方向,匀强磁场的磁感应强度大小为,方向垂直于纸面向里。一质量为、电量为的带电粒子,从圆形边界上的点以初速度射入磁场,与轴平行,与夹角。粒子射出圆形磁场瞬间,在区域内加上沿轴正向的匀强电场(图中未画出)。已知圆形磁场的磁感应强度大小为,区域内匀强电场的电场强度大小为,不计粒子重力。
(1)求粒子在圆形磁场区域做圆周运动的半径;
(2)求粒子离开圆形磁场区域后,到达轴的速度大小;
(3)求粒子穿出区域内第二个电场时速度方向与竖直方向夹角的正弦值;
(4)若粒子到达区域内某个磁场下边界时,速度方向恰好沿轴正向,求此时速度大小。
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白城一中2025-2026学年度高三上学期期末考试
物理试卷
一、选择题(本大题共15小题,每小题3分,共45分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1. 矿井中的升降机从井底开始以5m/s的速度竖直向上匀速运行,某时刻一螺钉从升降机底板松脱,经过3s升降机底板上升至井口,此时松脱的螺钉刚好落到井底,不计空气阻力,取重力加速度大小g=10m/s2,下列说法正确的是( )
A. 螺钉松脱后做自由落体运动
B. 矿井的深度为45m
C. 螺钉落到井底时的速度大小为25m/s
D. 螺钉随升降机从井底出发到落回井底共用时6s
【答案】BC
【解析】
【详解】A.螺钉松脱时具有与升降机相同的向上的初速度,故螺钉脱落后做竖直上抛运动,故A错误;
B.取竖直向上为正方向,螺钉从脱落至落到井底的位移
h1=v0t-gt2=-30m
升降机这段时间的位移
h2=v0t=15m
故矿井的深度为
h=|h1|+h2=45m
故B正确;
C.螺钉落到井底时的速度为
v=v0-gt=-25m/s
故C正确;
D.螺钉松脱前运动的时间为
t′==6s
所以螺钉运动的总时间为
t总=t+t′=9s
故D错误。
故选BC。
2. 沙游乐场有两个沙坡PM、QM,P、Q、M三点在同一竖直圆周上,圆心为O,圆周最低点为M,P、Q位置如图所示,一游客分别从P、Q两点由静止下滑到M点的过程中,加速度分别为a1、a2,经历的时间分别为t1、t2,损失的机械能分别为E1、E2,到达M点的速度分别为v1、v2,则( )
A. a1>a2 B. t1=t2 C. E1<E2 D. v1>v2
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A.设PM与水平面夹角为,QM与水平面夹角为,根据牛顿第二定律有
依题意,有
解得
a1a2
故A错误;
B.根据几何关系,有
解得
因为两角度不相等,故B错误;
C.损失的机械能在数值上等于克服摩擦力做的功,有
因为
所以
E1<E2
故C正确;
D.根据匀变速直线运动规律,有
联立,可得
v1<v2
故D错误。
故选C。
3. 如图所示,一滑块(可视为质点)沿光滑斜面下滑,滑块依次经过斜面上的A、B、C、D四点,已知滑块通过AB、BC、CD的时间分别为T、2T、3T,其中AB的长度为,CD的长度为L,则BC的长度为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设的长度为,由匀变速直线运动的规律可得
滑块在通过的中间时刻的瞬时速度为
滑块在通过的中间时刻的瞬时速度为
由的中间时刻到的中间时刻对应的时间间隔为
则根据匀变速直线运动速度与位移的关系式有
联立解得
故选B。
4. 如图为两波源 S1、S2 在水槽中产生的波形,其中实线表示波峰,虚线表示波谷。为使两波在相遇区域能发生干涉,应( )
A. 增大 S1 与 S2 的间距 B. 降低 S1 的振动周期
C. 将槽中的水换成油 D. 增大 S2 的振动频率
【答案】B
【解析】
【详解】BD.介质相同,则波传播速度一定,根据图示可知,波源S1传播的波长大一些,根据
可知,波源S1的频率小一些,周期大一些,为了发生稳定的干涉图样,需要使两波源的频率或周期相等,即可以降低S1的振动周期,或者减小S2的振动频率,故B正确,D错误;
AC.为了发生稳定干涉图样,需要使两波源的频率或周期相等,与S1与S2的间距和槽中的介质无关,故AC错误。
故选B。
5. 如图甲所示实验装置中,分别用a、b两束光照射阴极K,移动滑片P,得到电压表示数U与微安表示数I关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 测量遏止电压时,应将滑片P向a端移动
B. 滑片P向b端移动时,微安表示数减小
C. a光的频率可能大于b光
D. a光的光子动量可能大于b光
【答案】A
【解析】
【详解】A.图甲中滑片向a端移动,所加为反向电压,测量遏止电压时,应将滑片P向a端移动,A正确;
B.滑片P向b端移动时,所加为正向电压,所以电流表的示数增大,B错误;
C.由图乙知光的遏止电压大于光的遏制电压
根据光电效应方程可知
故a光的频率小于b光,C错误;
D.光子动量
故a光光子动量小于b光,D错误。
故选A。
6. 由于高度限制,车库出入口采用图所示的曲杆道闸,道闸由转动杆与横杆链接而成,P、Q为横杆的两个端点。在道闸抬起过程中,杆始终保持水平。杆绕O点从与水平方向成30°匀速转动到60°的过程中,下列说法正确的是( )
A. P点的线速度大小不变
B. P点的加速度方向不变
C. Q点在竖直方向做匀速运动
D. Q点在水平方向做匀速运动
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】A.由题知杆OP绕O点从与水平方向成30°匀速转动到60°,则P点绕O点做匀速圆周运动,则P点的线速度大小不变,A正确;
B.由题知杆OP绕O点从与水平方向成30°匀速转动到60°,则P点绕O点做匀速圆周运动,P点的加速度方向时刻指向O点,B错误;
C.Q点在竖直方向的运动与P点相同,相对于O点在竖直方向的位置y关于时间t的关系为
y = lOPsin( + ωt)
则可看出Q点在竖直方向不是匀速运动,C错误;
D.Q点相对于O点在水平方向的位置x关于时间t的关系为
x = lOPcos( + ωt) + lPQ
则可看出Q点在水平方向也不是匀速运动,D错误。
故选A。
【点睛】
7. 如图所示三个装置,(a)中桌面光滑,(b)、(c)中桌面粗糙程度相同,(c)用大小为(为重力加速度)的力替代重物进行牵引,其余均相同。不计绳和滑轮质量及绳与滑轮摩擦,都由静止释放,在移动相同距离的过程中,下列关于三个实验装置的分析中,正确的是( )
A. 装置(a)中的动能增加量大于(b)中的动能增加量
B. 装置(a)中物块的加速度为
C. 装置(b)、(c)中物块的动量增加量相同
D. 装置(b)中绳上的张力等于装置(c)中绳上的张力
【答案】A
【解析】
【详解】A.由于装置(b)有摩擦力,可知装置(a)中物块的合外力较大,根据,可知装置(a)中物块的加速度较大,在m移动相同距离的过程中得到的速度较大,则装置(a)m的动能增加量大于(b)中m的动能增加量,故A正确;
B.装置(a)中对系统根据牛顿第二定律
解得物块m的加速度为
故B错误;
C.装置(b)中对系统根据牛顿第二定律
解得物块m的加速度为
装置(c)中对系统根据牛顿第二定律
解得物块m的加速度为
可知装置(c)中物块m的加速度较大,在m移动相同距离的过程中得到的速度较大,则装置(c)m的动能增加量大于(b)中m的动能增加量,故C错误;
D.装置(b)中对物块m根据牛顿第二定律
解得
装置(c)中绳子张力为
所以,装置(b)中绳上的张力不等于装置(c)中绳上的张力,故D错误。
故选A。
8. 为了研究空气动力学问题,如图所示,某人将质量为m小球从距地面高h处以一定初速度水平抛出,在距抛出点水平距离L处,有一根管口比小球直径略大的竖直细管,上管口距地面的高度为。小球在水平方向上受恒定风力作用,且小球恰能无碰撞地通过管子,则下列说法正确的是( )
A. 小球的初速度大小为 B. 风力的大小为
C. 小球落地时的速度大小为2 D. 小球落地时的速度大小为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.小球在竖直方向上做自由落体运动,故从抛出点到上管口的运动过程中,有
小球在水平方向上做匀减速运动,因恰能无碰撞地通过管子,故小球到管口时水平速度刚好减为零,设小球的初速度为v0,
联立以上两式解得
故A错误;
B.设风力大小为F,根据牛顿第二定律有,小球在水平方向上的加速度大小
由匀变速直线运动规律可得
由上可得
联立可得
故B正确;
CD.小球到达上管口时,水平速度减为零,进入管中后其不再受风力作用,只有竖直方向的运动,从抛出到落地全程,小球在竖直方向上做自由落体运动,所以有
则小球落地时的速度大小为,D正确,C错误;
故选BD。
9. 如图(a),被固定在竖直平面内的轨道是由内径很小、内壁均光滑的水平直轨道和半圆形轨道平滑连接而成,在半圆形轨道内壁的最高和最低处分别安装M、N、P、Q四个压力传感器。一小球(可视为质点)在水平轨道内以不同的初速度向右运动(传感器不影响小球的运动)。在同一坐标系中绘出传感器的示数F与的图像I、II、III如图(b)所示。重力加速度。下列判断正确的是( )
A. 直线I、II、III分别是 M、N、P传感器的图像
B. 由图像可求得小球的质量
C. 当时,Q传感器的示数为28N
D. 当时,N传感器的示数为22N
【答案】BC
【解析】
【详解】A.在Q点
在N点
对M点
P传感器不会受到压力作用,故A错误;
B.根据以上分析可知,I、II、III对应Q、M、N,由图像可求得,当速度为零时,在点Q
所以小球的质量,故B正确;
C.根据图b可知,当时,N处弹力为零,此时到达N处的速度
对N处,当弹力为零时
解得
当时,Q传感器的示数为
解得
故C正确;
D.当时,到达N点的速度
N传感器的示数
解得
所以此时N传感器示数为零,故D错误。
故选BC。
10. 如图所示,载有物资的热气球静止于距水平地面H的高处,现将质量为m的物资以相对地面的速度水平投出,落地时物资与热气球的距离为d。已知投出物资后热气球的总质量为M,所受浮力不变,重力加速度为g,不计阻力,以下判断正确的是( )
A. 投出物资后热气球做匀加速直线运动
B. 投出物资后热气球所受合力大小为
C.
D.
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】AB.热气球开始携带物资时处于静止状态,所受合外力为0,初动量为0,水平投出重力为的物资瞬间,满足动量守恒定律
则热气球和物资的动量等大反向,热气球获得水平向左的速度,热气球所受合外力恒为,竖直向上,所以热气球做匀加速曲线运动,故A错误,B正确;
CD.热气球和物资的运动示意图如图所示
热气球和物资所受合力大小均为,所以热气球在竖直方向上加速度大小为
物资落地过程所用的时间内,根据解得落地时间为
热气球在竖直方向上运动的位移为
热气球和物资在水平方向均做匀速直线运动,水平位移为
根据勾股定理可知热气球和物资的实际位移为
故C正确,D错误。
故选BC。
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 如图1所示是一个多用电表欧姆挡内部电路示意图,由表头、电源、调零电阻和表笔组成,今用其测量的阻值。
(1)甲、乙两测试表笔中,甲表笔应是________(填“红”或“黑”)表笔;
(2)测电阻的倍率选择“”,将甲、乙两表笔短接,调节调零电阻R,使表针指到表盘刻度的最右端;在测试表笔乙已接触被测电路右端的前提下(见图1),测试表笔甲应接触被测电路中的________(填“a”或“b”)点,此时表针恰好指在上图2的虚线位置,则被测电阻的阻值为________Ω;
(3)某小组同学们发现欧姆表的表盘刻度线不均匀,分析在同一个挡位下通过待测电阻的电流I和它的阻值关系,他们分别画出了如图所示的几种图像,其中可能正确的是________;(选填选项下面的字母)
A. B.
C. D.
【答案】 ①. 红 ②. b ③. 1500 ④. AC##CA
【解析】
【详解】(1)[1]根据红表笔连接多用电表内部电源负极,黑表笔连接多用电表内部电源正极可知,甲表笔应是红表笔;
(2)[2]为了防止外部电流对测量结果产生影响,测试表笔甲应接触被测电路中的b点;
[3]测电阻的倍率选择,指针指在“15”处,则被测电阻的阻值为。
(3)[4]设欧姆表内电池电动势为,电池内阻、电流表内阻、调零电阻等的总电阻为,则有
则图像是双曲线的一条,随着的增大,减小。而上式的倒数为
可知图像是线性函数图像,纵截距大于零,随将的增大而增大。故AC。
12. 某同学想用一支新HB铅笔芯(粗细均匀)的电阻来探索石墨的导电性。
(1)先用多用电表直接测量笔芯电阻,把选择开关调至欧姆“”挡,测量结果如图1所示,则该铅笔笔芯的电阻为_____。
(2)该同学想更准确地测出这支铅笔芯的电阻,他从实验室找到如下器材:
A.电源:电动势约;
B.电压表:量程,内阻约;
C.电压表:量程为,内阻约;
D.滑动变阻器:最大阻值为;
E.滑动变阻器:最大阻值为;
F.定值电阻;
G.定值电阻;
H.开关、导线若干。
①为了尽量准确地测量这支铅笔笔芯电阻的阻值,根据实验室提供的器材,他设计了如图2所示的电路,图中电压表a应选用_____,定值电阻选用_____,滑动变阻器应选用_____(均填仪器前面对应的选项字母);
②闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,记录电压表的示数和电压表的示数,根据测得的多组数据描绘出图像,如图3所示,则笔芯电阻的阻值_____Ω。
【答案】(1)19.0##19
(2) ①. C ②. F ③. D ④. 20
【解析】
【小问1详解】
根据图1中表盘示数可读得该铅笔笔芯的电阻或
【小问2详解】
[1]电压表b测的总电压,电压表a测两端的电压,为使金属电阻阻值的测量结果尽量准确,图中a应选用量程小的V2,b应选用量程大的V1。
[2][3]滑动变阻器采用分压式接法,应选用最大阻值较小的滑动变阻器,即。由串联电路的分压规律有
其中分别为
解得
故定值电阻应选,故电压表a应选用C,定值电阻应选用F,滑动变阻器应选用D。
[4]由串联电路的分压规律有
整理得
由图丙可知
解得
13. 如图为一倾角为的粗糙固定斜面,质量的物块与劲度系数的轻弹簧一端连接,弹簧另一端固定于斜面顶端。质量的物块叠放在上。系统静止时,弹簧伸长量,与斜面间动摩擦因数,已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,,重力加速度大小,求
(1)系统静止时,斜面对的摩擦力。
(2)取走瞬间的加速度。
【答案】(1)斜面对的摩擦力大小为,方向沿斜面向上
(2)的加速度为,方向沿斜面向上
【解析】
【小问1详解】
系统静止时,对、整体受力分析,由胡克定律得
弹簧弹力沿斜面向上。总重力沿斜面向下的分力为
因系统静止,沿斜面方向合力为零。设静摩擦力沿斜面向上,由平衡条件
代入数据
解得
方向沿斜面向上。
【小问2详解】
取走瞬间,弹簧弹力不突变,
方向沿斜面向上,对受力分析,的重力沿斜面向下的分力为
斜面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力
因有沿斜面向上的趋势,摩擦力方向沿斜面向下。沿斜面方向应用牛顿第二定律
代入数据
解得
方向沿斜面向上。
14. 如图所示,光滑斜面上的物块A与水平面上的物块B通过绕过固定在斜面顶端的定滑轮的轻绳相连,斜面倾角为,物块A、B的质量分别为和,此时物块A、B处于静止且B与水平面间摩擦力为最大静摩擦力。从时刻开始对物块B施加水平方向的作用力F,规定水平向右为F的正方向,F随时间t变化规律如图乙所示。物块B与水平面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,其他摩擦均不计,物块A、B开始时均离滑轮足够远,重力加速度为。求:
(1)滑块B与水平面间的动摩擦因数大小;
(2)时间内物块A、B之间绳子拉力大小;
(3)时间内外力F做功大小。
【答案】(1)0.25
(2)9N (3)60J
【解析】
【小问1详解】
物块A、B处于静止且B与水平面间摩擦力为最大静摩擦力,则有
解得滑块B与水平面间的动摩擦因数
【小问2详解】
时间内对B有
对A有
联立解得
,
【小问3详解】
1s末的速度
位移
1s后的对B有
对A有
联立解得
,
可见AB做减速运动,减速到0的时间
此过程的位移
由于摩擦力
之后AB静止。
时间内外力F做功大小
15. 如图所示,平面直角坐标系中,在第二象限内存在垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域,为圆心,半径为,磁场边界与两坐标轴相切;区域内交替分布宽度均为的匀强电场和匀强磁场,其边界均与轴平行,匀强电场的电场强度大小为,方向沿轴负方向,匀强磁场的磁感应强度大小为,方向垂直于纸面向里。一质量为、电量为的带电粒子,从圆形边界上的点以初速度射入磁场,与轴平行,与夹角。粒子射出圆形磁场瞬间,在区域内加上沿轴正向的匀强电场(图中未画出)。已知圆形磁场的磁感应强度大小为,区域内匀强电场的电场强度大小为,不计粒子重力。
(1)求粒子在圆形磁场区域做圆周运动的半径;
(2)求粒子离开圆形磁场区域后,到达轴的速度大小;
(3)求粒子穿出区域内第二个电场时速度方向与竖直方向夹角的正弦值;
(4)若粒子到达区域内某个磁场下边界时,速度方向恰好沿轴正向,求此时速度大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
【解析】
【小问1详解】
粒子在第二象限圆形磁场中,有
其中
解得
【小问2详解】
如图所示
由几何关系得粒子射出圆形磁场时距离轴
粒子从射出圆形磁场到轴,由动能定理得
解得
【小问3详解】
粒子在区域第一个电场中加速,由动能定理得
粒子在区域第一个磁场中,有
如图所示
由几何关系得
粒子在区域经历两个电场加速,有,
解得
【小问4详解】
设粒子在第个磁场下边界的速度为,粒子在区域整个向下运动过程中,由动能定理得
水平方向由动量定理得
其中
解得
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