精品解析:广东省东莞市东华高级中学2025-2026学年高三上学期10月联考物理试卷
2026-01-31
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内容正文:
东华中学2026届高三10月联考
物理
试卷满分:100分 答题时间:75分钟
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的姓名、准考证号、座位号、学校、班级等考生信息填写在答卷上。
2.选择题的作答:每小题选出答案后,用统一提供的2B铅笔把答卷上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其它答案标号,写在本试卷上无效。
3.非选择题的作答:用黑色字迹的钢笔或签字笔直接答在答卷上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸上无效。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28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. 在全球首个人形机器人半程马拉松比赛中,机器人“天工”跑完全程21.0975公里。期间三次更换电池,最终夺冠成绩是2小时40分42秒,相当于人类中游水平业余跑者的能力。则以下说法中正确的是( )
A. “天工”平均速度大小约为8km/h
B. 研究“天工”跑步姿势时,可以把它看成质点
C. 相对于身后同速陪跑的工程师,“天工”是静止的
D. 题中的“2小时40分42秒”描述的是时刻
2. 如图所示,一辆小汽车在水平路面上向前做直线运动,车轮直径为60cm,某时刻汽车后轮外边缘上的A点位于最高点,不考虑车轮的形变且汽车行驶过程中不打滑,则A点从最高点到第一次运动到最低点时,A点的位移大小约为( )
A. 60cm B. 94cm C. 112cm D. 154cm
3. 某人用绕过定滑轮的绳子提升重物,若人拉绳的速度越来越快,人相对地面始终静止,则此过程中( )
A. 地面对人的摩擦力一定变小
B. 地面对人的摩擦力一定变大
C. 人对地面的压力一定变大
D. 人对地面的压力可能不变
4. 某智能物流系统中,质量为30kg的分拣机器人沿水平直线轨道运动,受到的合力沿轨道方向,合力F随时间t的变化如图所示,则下列图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
5. 我国贵州省的500m口径球面射电望远镜(视为开口向上的固定半球体),有“中国天眼”之称。“中国天眼”维护时,机器人沿着球面内侧缓慢向上移动,则该过程中,下列说法正确的是( )
A. 机器人对球面的压力和球面对机器人的支持力是一对平衡力
B. 机器人受到球面的摩擦力逐渐增大
C. 机器人受到球面的支持力逐渐增大
D. 机器人受到球面的合力方向不在竖直方向上
6. 如图所示,两长度相等的细绳一端系在同一物块上,两名同学分别握住绳的另一端,保持手在同一水平面以相同速率v相向运动。当两边绳与竖直方向的夹角为θ时,物块的速度大小为( )
A. B. C. D.
7. 如图甲所示,在竖直平面内有一半径为0.5m的圆形轨道(粗糙程度未知),a、c分别为轨道最低点和最高点,一个质量为0.5kg的小物块(视为质点)从a点开始在轨道内侧沿顺时针运动;图乙是物块的速度v与物块和圆心连线转过的夹角θ的关系图像。重力加速度g取10m/s2。则以下说法中正确的是( )
A. 小物块做圆周运动时机械能不守恒
B. 小物块恰能安全通过c点
C. θ=60°时,克服重力做功2.5J
D. θ=60°时,克服重力做功的功率为W
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 在物理学的重大发现中科学家们创造出了许多思想方法,极大地推动了自然科学的发展。以下关于所用物理学研究方法的叙述正确的是( )
A. 借助激光笔及平面镜观察桌面的微小形变的实验中,用到了放大法
B. 在不需要考虑物体本身大小和形状时,用质点来代替物体的方法叫假设法
C. 在验证力的平行四边形定则的实验中,用到了等效替代法
D. 某时刻的速度认为等于该时刻前后极短时间内的平均速度,是类比思想
9. 2024年6月2日,嫦娥六号在月球背面南极——艾特肯盆地中的预选着陆点着陆,顺利完成月壤与月岩采样任务。如图所示为嫦娥六号经过多次变轨,顺利进入预定环月轨道的简化示意图,假设环月圆形轨道Ⅰ半径为R,周期为T,环月椭圆轨道Ⅱ半长轴为a,周期为t,月球半径为,月球表面重力加速度为,则下列说法中正确的是( )
A. 嫦娥六号在轨道Ⅱ上运动时,机械能守恒
B. 嫦娥六号在轨道I上P点处的速度比在轨道Ⅱ上P 点处的速度小
C.
D. 嫦娥六号在轨道I上运行的周期
10. 如图甲,一同学练习投篮。以篮球(视为质点)抛出时刻为计时起点,篮球的水平初速度为vx,竖直分位移为y,图像如图乙所示(图中b,t1均已知)。不计空气阻力,则篮球( )
A. 在时刻运动到最高点
B. 在竖直方向的加速度大小为
C. 抛出时的初速度大小为
D. 上升的最大高度等于图乙中图线与坐标轴围成的面积
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 请完成下面两个实验。
(1)一研究小组用频闪相机研究匀变速直线运动,实验装置如图甲所示。小球沿斜面向下运动过程中,频闪相机每隔一段时间拍摄一张相片记录小球的位置,如图乙所示,频闪光源频率为20Hz。
①如图丙,游标卡尺测得小球的直径d=______cm。
②根据图乙的数据,小球的加速度a=______m/s2(结果保留2位有效数字)。
(2)在实验“探究两个互成角度的力的合成规律”,选用的器材为弹簧秤、白纸、木板、图钉、橡皮条、铅笔、细绳套,下列说法正确的是_____。
A. 用两个弹簧秤拉橡皮条和用一个弹簧秤拉橡皮条时,只需要橡皮条伸长长度相同即可
B. 两细绳套应适当长一些
C. 用两个弹簧测力计互成角度拉细绳套时,两测力计的读数越大越好
12. 某同学设计了如图所示装置测量物块与长木板间的动摩擦因数。长木板固定在水平桌面上,绕过定滑轮的细线一端连接在力传感器上,另一端吊着空沙桶,物块静止,重力加速度为g。
(1)按图示安装好装置,调节定滑轮的高度,使连接物块的细线与长木板_________;
(2)逐渐增加沙桶中沙的质量,每次增加后记录沙和沙桶的总质量及力传感器的示数,某次沙和沙桶的总质量为m、力传感器的示数为F,物块正在加速运动,则物块运动的加速度a=______________
(3)根据每次实验记录的力传感器的示数F及求出的对应实验物块运动的加速度a,作a-F图像,得到图像应该是________,图像的斜率表示________________________;
A. B. C.
(4)要求得物块与长木板间的动摩擦因数,只需要求得图像上某一个物理量,若这个物理量的绝对值为b,由此求得物块与长木板间的动摩擦因数μ=________。
13. 如图,上有卡口的导热性能良好的汽缸(不计缸壁厚度)竖直放置,缸内用质量m=0.5kg、横截面积S=10cm2的活塞密封一定质量的理想气体。当环境温度T0=300K时,活塞与缸底的距离为h=20cm;随着环境温度逐渐升高至T=400K时,缸内气体压强变为p=1.12×105Pa。取大气压p0=1.0×105Pa,不计活塞与汽缸间的摩擦力,求:
(1)环境温度逐渐升高,活塞运动至卡口前的过程中,缸内气体作__________变化,活塞运动至卡口后,缸内气体作__________变化;(选填“等温”、“等压”或“等容”)
(2)活塞恰好到达容器卡口处时的环境温度T1;
(3)整个过程中活塞上升的距离Δh.
14. 如图所示,圆弧轨道AB与水平轨道BCP相切于B点,其中BC段粗糙,其余段均光滑。轻质弹簧右端固定于P点,左端自然伸长到C点。现用一小球向右压缩弹簧至某一位置后由静止释放,小球沿轨道向左运动,已知圆弧轨道AB半径R=1m,BC段长度L=2m,与小球间动摩擦因数μ=0.1;小球质量m=2kg,可视为质点;释放小球时弹簧弹性势能EP=25J;重力加速度g=10m/s2,不计空气阻力。求:
(1)小球第一次到达A点时,对A点的压力大小。
(2)在某次极限运动表演时,某一极限跳伞运动员从离地H=80m高处悬停的飞机上无初速度下落,为确保安全落地,当速度达到v=22m/s后打开降落伞,获得加速度大小a1=15m/s2,此时运动员离地高度h=16m。若运动员打开伞的同时,从飞机上静止释放一物体,物体下落加速度a2=7m/s2,求物体落地前和运动员间最远的竖直距离。已知重力加速度g=10m/s2,运动员和物体运动均沿竖直方向。
15. 如图所示,足够长的斜面倾角θ=30°,斜面上有A、B、C三个点,AB、BC间的距离分别为x1=0.2m,x2=0.3m,斜面除B到C区域外均为光滑。两块质量均为m=1kg,长度均为L=0.1m的均匀矩形薄板a和b,初始静止且相互接触放置在斜面上,板a的下端位于A点。释放后,两板一起由静止沿斜面下滑;当板a的下端到达C点时,两板开始分离。已知两块薄板与斜面粗糙部分(B到C区域)的动摩擦因数均为,重力加速度大小g=10m/s2。求:
(1)板a的下端刚到达点时的速度大小v1;
(2)板a完全通过B点的过程中因摩擦产生的热量Q;
(3)板a完全进入粗糙区域(B到C区域)瞬间,两板之间作用力的大小F;
(4)板b完全通过C点时的速度大小v2。
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东华中学2026届高三10月联考
物理
试卷满分:100分 答题时间:75分钟
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的姓名、准考证号、座位号、学校、班级等考生信息填写在答卷上。
2.选择题的作答:每小题选出答案后,用统一提供的2B铅笔把答卷上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其它答案标号,写在本试卷上无效。
3.非选择题的作答:用黑色字迹的钢笔或签字笔直接答在答卷上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸上无效。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28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. 在全球首个人形机器人半程马拉松比赛中,机器人“天工”跑完全程21.0975公里。期间三次更换电池,最终夺冠成绩是2小时40分42秒,相当于人类中游水平业余跑者的能力。则以下说法中正确的是( )
A. “天工”平均速度大小约为8km/h
B. 研究“天工”跑步姿势时,可以把它看成质点
C. 相对于身后同速陪跑的工程师,“天工”是静止的
D. 题中的“2小时40分42秒”描述的是时刻
【答案】C
【解析】
【详解】A.“天工”的平均速率为
平均速度是位移与时间的比值,平均速率是路程与时间的比值,马拉松全程21.0975公里为路程(曲线距离),位移大小小于路程,所以平均速度大小一定小于7.88km/h,故A错误;
B.研究跑步姿势时,需分析身体各部位动作,机器人大小和形状不可忽略,不能视为质点,故B错误;
C.相对于身后同速陪跑的工程师,两者速度相同,相对位置不变,相对速度为零,故“天工”相对静止,故C正确;
D.“2小时40分42秒”描述的是完成比赛所用的时间间隔,不是某一具体时刻,故D错误。
故选C。
2. 如图所示,一辆小汽车在水平路面上向前做直线运动,车轮直径为60cm,某时刻汽车后轮外边缘上的A点位于最高点,不考虑车轮的形变且汽车行驶过程中不打滑,则A点从最高点到第一次运动到最低点时,A点的位移大小约为( )
A. 60cm B. 94cm C. 112cm D. 154cm
【答案】C
【解析】
【详解】A点从最高点到第一次运动到最低点时,A点的水平位移大小为
竖直位移大小为
则A点的位移大小为
故选C。
3. 某人用绕过定滑轮的绳子提升重物,若人拉绳的速度越来越快,人相对地面始终静止,则此过程中( )
A. 地面对人的摩擦力一定变小
B. 地面对人的摩擦力一定变大
C. 人对地面的压力一定变大
D. 人对地面的压力可能不变
【答案】D
【解析】
【详解】若人拉绳的速度越来越快,即重物加速上升,假如重物匀加速上升,以重物为对象,根据牛顿第二定律可得
可知绳的拉力大小恒定不变;由于人处于静止状态,可知人的受力保持不变,则地面对人的支持力和摩擦力均不变,根据牛顿第三定律可知,人对地面的压力可能不变。
故选D。
4. 某智能物流系统中,质量为30kg的分拣机器人沿水平直线轨道运动,受到的合力沿轨道方向,合力F随时间t的变化如图所示,则下列图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】结合图像和牛顿第二定律可知,0到1s内和2s到3s内分拣机器人受恒力作用,做匀变速直线运动。加速度大小为,方向相反。图像斜率表示加速度。
A.结合图像,0到1s内和2s到3s内加速度方向相同。故A错误;
B.0到1s内加速度大小。故B错误;
C.0到1s内和2s到3s内加速度大小为,方向相反。故C正确;
D.0到1s内和2s到3s内加速度大小为,方向相同。故D错误。
故选C。
5. 我国贵州省的500m口径球面射电望远镜(视为开口向上的固定半球体),有“中国天眼”之称。“中国天眼”维护时,机器人沿着球面内侧缓慢向上移动,则该过程中,下列说法正确的是( )
A. 机器人对球面的压力和球面对机器人的支持力是一对平衡力
B. 机器人受到球面的摩擦力逐渐增大
C. 机器人受到球面的支持力逐渐增大
D. 机器人受到球面的合力方向不在竖直方向上
【答案】B
【解析】
【详解】A.机器人对球面的压力和球面对机器人的支持力是一对相互作用力,A项错误;
BC.将机器人的重力分解,摩擦力,支持力,随着的增大,摩擦力增大,支持力减小,B项正确,C项错误;
D.机器人受到球面的合力方向竖直向上,与重力等大反向,D项错误。
故选B。
6. 如图所示,两长度相等的细绳一端系在同一物块上,两名同学分别握住绳的另一端,保持手在同一水平面以相同速率v相向运动。当两边绳与竖直方向的夹角为θ时,物块的速度大小为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】将同学手的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分解。物块的速度沿绳子方向的分速度与同学手沿绳子方向的分速度大小相等。同学手的速度v沿绳子方向的分速度为,设物块的速度为,物块速度沿绳子方向的分速度为,因为这两个沿绳子方向的分速度大小相等,所以
解得
故选A。
7. 如图甲所示,在竖直平面内有一半径为0.5m的圆形轨道(粗糙程度未知),a、c分别为轨道最低点和最高点,一个质量为0.5kg的小物块(视为质点)从a点开始在轨道内侧沿顺时针运动;图乙是物块的速度v与物块和圆心连线转过的夹角θ的关系图像。重力加速度g取10m/s2。则以下说法中正确的是( )
A. 小物块做圆周运动时机械能不守恒
B. 小物块恰能安全通过c点
C. θ=60°时,克服重力做功2.5J
D. θ=60°时,克服重力做功的功率为W
【答案】D
【解析】
【详解】AB.由图像可知,小物块在a点速度为6m/s,运动到c点速度为4m/s,有
可知小物块运动时机械能守恒;在c点,有
可知此时小物块与轨道间弹力大于0,不是恰安全通过;AB错误。
CD. θ=60°时,克服重力做功=1.25J,C错误;
物块由a点到θ=60°过程,由动能定理得,
解得
物块克服重力做功的瞬时功率,D正确。
故选D。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 在物理学的重大发现中科学家们创造出了许多思想方法,极大地推动了自然科学的发展。以下关于所用物理学研究方法的叙述正确的是( )
A. 借助激光笔及平面镜观察桌面的微小形变的实验中,用到了放大法
B. 在不需要考虑物体本身大小和形状时,用质点来代替物体的方法叫假设法
C. 在验证力的平行四边形定则的实验中,用到了等效替代法
D. 某时刻的速度认为等于该时刻前后极短时间内的平均速度,是类比思想
【答案】AC
【解析】
【详解】A.借助激光笔及平面镜观察桌面微小形变的实验,用到的是微小量放大法,故A正确;
B.在不需要考虑物体本身大小和形状时,用质点来代替物体的方法叫理想模型法,不是假设法,故B错误;
C.在验证力的平行四边形定则的实验中,用一个合力等效替代两个分力的合力,用到了等效替代法,故C正确;
D.某时刻的速度认为等于该时刻前后极短时间内的平均速度,是极限思想,不是类比思想,故D错误。
故选AC。
9. 2024年6月2日,嫦娥六号在月球背面南极——艾特肯盆地中的预选着陆点着陆,顺利完成月壤与月岩采样任务。如图所示为嫦娥六号经过多次变轨,顺利进入预定环月轨道的简化示意图,假设环月圆形轨道Ⅰ半径为R,周期为T,环月椭圆轨道Ⅱ半长轴为a,周期为t,月球半径为,月球表面重力加速度为,则下列说法中正确的是( )
A. 嫦娥六号在轨道Ⅱ上运动时,机械能守恒
B. 嫦娥六号在轨道I上P点处的速度比在轨道Ⅱ上P 点处的速度小
C.
D. 嫦娥六号在轨道I上运行的周期
【答案】AD
【解析】
【详解】A.嫦娥六号在环月轨道Ⅱ上运动时,只受到月球对它的万有引力作用,机械能守恒,故A正确;
B.嫦娥六号从环月椭圆轨道Ⅱ上的P点进入环月圆轨道Ⅰ,需要加速,所以嫦娥六号在环月轨道Ⅰ上P点处的速度比在环月轨道Ⅱ上P点处的速度大,故B错误;
C.开普勒第三定律适用于围绕同一中心天体运动的天体,环月圆轨道Ⅰ和环月椭圆轨道Ⅱ都是围绕月球运动的,应该是,故C错误;
D.在月球表面,物体的重力等于万有引力,即
可得
对于环月圆轨道Ⅰ,根据万有引力提供向心力有
联立解得嫦娥六号在环月轨道I上运行的周期为,故D正确。
故选AD。
10. 如图甲,一同学练习投篮。以篮球(视为质点)抛出时刻为计时起点,篮球的水平初速度为vx,竖直分位移为y,图像如图乙所示(图中b,t1均已知)。不计空气阻力,则篮球( )
A. 在时刻运动到最高点
B. 在竖直方向的加速度大小为
C. 抛出时的初速度大小为
D. 上升的最大高度等于图乙中图线与坐标轴围成的面积
【答案】BC
【解析】
【详解】ABC.不计空气阻力,竖直方向上,篮球做竖直上抛运动,则有
可得
由图乙可知,
可得篮球在竖直方向的加速度大小为
篮球抛出时的初速度大小为
篮球运动最高点的时刻为,故A错误,BC正确;
D.上升的最大高度为
图乙中图线与坐标轴围成的面积为,故D错误。
故选BC。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 请完成下面两个实验。
(1)一研究小组用频闪相机研究匀变速直线运动,实验装置如图甲所示。小球沿斜面向下运动过程中,频闪相机每隔一段时间拍摄一张相片记录小球的位置,如图乙所示,频闪光源频率为20Hz。
①如图丙,游标卡尺测得小球的直径d=______cm。
②根据图乙的数据,小球的加速度a=______m/s2(结果保留2位有效数字)。
(2)在实验“探究两个互成角度的力的合成规律”,选用的器材为弹簧秤、白纸、木板、图钉、橡皮条、铅笔、细绳套,下列说法正确的是_____。
A. 用两个弹簧秤拉橡皮条和用一个弹簧秤拉橡皮条时,只需要橡皮条伸长长度相同即可
B. 两细绳套应适当长一些
C. 用两个弹簧测力计互成角度拉细绳套时,两测力计的读数越大越好
【答案】(1) ①. 0.97 ②. 3.2 (2)B
【解析】
【小问1详解】
[1]如图为10分度游标卡尺,读数为
[2] 根据逐差法可得
【小问2详解】
A.用两个弹簧秤同时拉橡皮条和用一个弹簧秤拉橡皮条时,需要橡皮条沿相同方向伸长相同长度,保证作用效果相同,故A错误;
B.为方便确定细绳的方向,两细绳套应适当长一些,故B正确;
C.为减小测量的误差,拉力适当大一些,但并不是越大越好,故C错误。
故选B。
12. 某同学设计了如图所示装置测量物块与长木板间的动摩擦因数。长木板固定在水平桌面上,绕过定滑轮的细线一端连接在力传感器上,另一端吊着空沙桶,物块静止,重力加速度为g。
(1)按图示安装好装置,调节定滑轮的高度,使连接物块的细线与长木板_________;
(2)逐渐增加沙桶中沙的质量,每次增加后记录沙和沙桶的总质量及力传感器的示数,某次沙和沙桶的总质量为m、力传感器的示数为F,物块正在加速运动,则物块运动的加速度a=______________
(3)根据每次实验记录的力传感器的示数F及求出的对应实验物块运动的加速度a,作a-F图像,得到图像应该是________,图像的斜率表示________________________;
A. B. C.
(4)要求得物块与长木板间的动摩擦因数,只需要求得图像上某一个物理量,若这个物理量的绝对值为b,由此求得物块与长木板间的动摩擦因数μ=________。
【答案】(1)平行 (2)
(3) ①. C ②. 物块质量的倒数
(4)
【解析】
【小问1详解】
调节定滑轮的高度,使连接物块的细线与长木板平行。
【小问2详解】
对沙桶进行受力分析,由牛顿第二定律,则有
解得
【小问3详解】
[1]对物块进行受力分析,由牛顿第二定律,则有
得到
可知图像C正确。
故选C。
[2]根据上述分析可知,图像的斜率为物块质量的倒数。
【小问4详解】
由可知,这个物理量为图像与纵轴的交点,这个物理量的绝对值为b,则
可得
13. 如图,上有卡口的导热性能良好的汽缸(不计缸壁厚度)竖直放置,缸内用质量m=0.5kg、横截面积S=10cm2的活塞密封一定质量的理想气体。当环境温度T0=300K时,活塞与缸底的距离为h=20cm;随着环境温度逐渐升高至T=400K时,缸内气体压强变为p=1.12×105Pa。取大气压p0=1.0×105Pa,不计活塞与汽缸间的摩擦力,求:
(1)环境温度逐渐升高,活塞运动至卡口前的过程中,缸内气体作__________变化,活塞运动至卡口后,缸内气体作__________变化;(选填“等温”、“等压”或“等容”)
(2)活塞恰好到达容器卡口处时的环境温度T1;
(3)整个过程中活塞上升的距离Δh.
【答案】(1) ①. 等压 ②. 等容
(2)T1=375K (3)5cm
【解析】
【小问1详解】
[1]环境温度逐渐升高,活塞运动至卡口前的过程中,缸内气体的压强不变,可以看作等压过程;
[2]活塞运动至卡口后,缸内气体的体积不变。可以看作等容变化。
【小问2详解】
活塞运动至卡口后,缸内气体作等容变化。对活塞进行受力分析,则有
根据查理定律可得
解得活塞恰好到达容器卡口处时的环境温度T1=375K
【小问3详解】
活塞运动至卡口前,缸内气体为等压变化。由盖-吕萨克定律可得
可得此时活塞离缸底的高度h1=25cm
则整个过程中活塞上升距离Δh=h1-h0=5cm
14. 如图所示,圆弧轨道AB与水平轨道BCP相切于B点,其中BC段粗糙,其余段均光滑。轻质弹簧右端固定于P点,左端自然伸长到C点。现用一小球向右压缩弹簧至某一位置后由静止释放,小球沿轨道向左运动,已知圆弧轨道AB半径R=1m,BC段长度L=2m,与小球间动摩擦因数μ=0.1;小球质量m=2kg,可视为质点;释放小球时弹簧弹性势能EP=25J;重力加速度g=10m/s2,不计空气阻力。求:
(1)小球第一次到达A点时,对A点的压力大小。
(2)在某次极限运动表演时,某一极限跳伞运动员从离地H=80m高处悬停的飞机上无初速度下落,为确保安全落地,当速度达到v=22m/s后打开降落伞,获得加速度大小a1=15m/s2,此时运动员离地高度h=16m。若运动员打开伞的同时,从飞机上静止释放一物体,物体下落加速度a2=7m/s2,求物体落地前和运动员间最远的竖直距离。已知重力加速度g=10m/s2,运动员和物体运动均沿竖直方向。
【答案】(1)2N (2)75m
【解析】
【小问1详解】
小球运动到A的过程中,根据能量守恒定律,则有
在A点由牛顿第二定律可得
联立解得小球受到的支持力为 FN =2N
由牛顿第三定律可知,小球对A点的压力为=2N
【小问2详解】
当物体与运动员速度相等时,两者竖直距离最远。则有
解得 t=1s
此时,运动员下落
代入数据可得 h1=14.5m<h,可判断运动员还未落地。 物体下落
则物体落地前和运动员间最远的竖直距离
代入数据解得Δh=75m
15. 如图所示,足够长的斜面倾角θ=30°,斜面上有A、B、C三个点,AB、BC间的距离分别为x1=0.2m,x2=0.3m,斜面除B到C区域外均为光滑。两块质量均为m=1kg,长度均为L=0.1m的均匀矩形薄板a和b,初始静止且相互接触放置在斜面上,板a的下端位于A点。释放后,两板一起由静止沿斜面下滑;当板a的下端到达C点时,两板开始分离。已知两块薄板与斜面粗糙部分(B到C区域)的动摩擦因数均为,重力加速度大小g=10m/s2。求:
(1)板a的下端刚到达点时的速度大小v1;
(2)板a完全通过B点的过程中因摩擦产生的热量Q;
(3)板a完全进入粗糙区域(B到C区域)瞬间,两板之间作用力的大小F;
(4)板b完全通过C点时的速度大小v2。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
【解析】
【小问1详解】
释放后,两板一起沿斜面下滑,板a的下端刚到达B点时,有
解得
【小问2详解】
板a从刚到达B点到完全通过B点的过程中,因为板是均匀薄板,故摩擦力均匀变化,因摩擦而产生的热量
解得
【小问3详解】
板a开始进入粗糙区域时,板a和b一起向下加速,当板a完全进入粗糙区域时,对整体有
解得加速度大小为
对板,根据牛顿第二定律可得
可得两板之间作用力的大小
【小问4详解】
由(2)可判断,板a、板b从刚到达B点到完全通过B点的过程中因摩擦产生的热量均为Q,对整体,从A点到C点,根据能量守恒定律有
可得板a下端刚到达C点时的速度为
板a下端刚到达C点时,板a、板b开始分离。分离后,对板b,有
板b做匀速直线运动至板b下端到达C点。板b通过C点,克服摩擦力做功
又
可得板b完全通过C点时的速度
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