精品解析：湖北武汉市部分重点中学（六校）2025-2026学年高一上学期期末物理试卷

2025—2026学年度上学期期末 高一物理试卷 考试时间：2026年2月3日上午8：30—9：45 试卷满分：100分 一、选择题：本题共10小题，每小题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，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 1. 电梯、汽车等交通工具在加速时会使乘客产生不适感，其中不适感的程度可用“急动度”来描述。急动度是描述加速度变化快慢的物理量，即。该物理量的单位可表示为（　　） A. B. C. D. 2. 如图所示，要将卡在球筒中的羽毛球取出，可以采用如下方法：手拿着球筒的中部，使球筒以比较大的初速度向下运动，球筒的下端撞击在桌面上，假设球筒与桌面碰后速度立即变为0，最终羽毛球可以从球筒出来。空气阻力忽略不计，当球筒的下端作用在桌面上后（　　） A. 羽毛球的惯性发生了改变 B. 羽毛球受到的摩擦力向下 C. 羽毛球最终会从球筒下端出来 D. 羽毛球的加速度一定大于重力加速度 3. 某人站在置于水平地面的压力传感器上，持续多次完成下蹲、站起、下蹲、站起的动作，图中呈现的是在一段时间内，压力传感器的示数随时间变化的情况。由此可以判断（　　） A. 状态b时，人处于静止状态 B. 在0-8s内，该人完成两次完整的下蹲、站起过程 C. 状态b到状态c对应着站起过程，人处于超重状态 D. 从状态e到状态f，人的重心运动的加速度方向向下 4. 如图所示，半球形容器内有三块不同长度的滑板、、，其下端都固定于容器底部点，上端搁在容器侧壁上，已知三块滑板的长度，若三个滑块同时从A、B、C处开始由静止下滑（忽略阻力），则（　　） A. A处滑块最先到达点 B. B处滑块最先到达点 C. C处滑块最先到达点 D. 三个滑块同时到达点 5. “旋转飞椅”是游乐场中非常受欢迎的项目，装置一般有两个座椅并排，如图甲所示。我们可以将之简化成如选项所示的结构：两相同的球通过相同长度的轻绳悬于竖直平面内直角杆的不同位置上，整个装置绕竖直杆稳定转动，不计一切阻力，下列图中可能符合两球实际位置关系的是（　　） A. B. C. D. 6. 假设地球是一个半径为、质量分布均匀的球体，已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零。若在地球内部，以地心为圆心、为半径挖一条圆形隧道，如图所示。现使一小球在隧道内做匀速圆周运动，且不与隧道壁接触，小球可视为质点，不考虑隧道宽度与阻力。已知地表重力加速度为g，则其在隧道中做匀速圆周运动的速度大小为（　　） A. B. C. D. 7. 如图所示，轻杆长3L，在杆两端分别固定质量为m的球A和质量为2m的球B，水平转轴穿过杆上距球A为L处的O点，在转轴带动下轻杆在竖直平面内绕O点匀速转动。某时刻轻杆处于竖直方向且转轴在竖直方向上恰好不受杆的作用力，重力加速度为g，转轴转动的角速度大小为（　　） A. B. C. D. 8. 在《流浪地球2》电影中出现了太空电梯的科幻设想（如图甲）。超级缆绳将地球赤道上的固定基座、同步空间站连接在一起，使它们随地球同步旋转。一宇航员乘坐电梯轿厢从固定在地面的基座出发，依次经过、，向同步轨道空间站运行（如图乙），在此过程中，下列说法正确的是（　　） A. 宇航员受到的重力越来越大 B. 电梯轿厢绕地球运行的线速度逐渐增大 C. 宇航员到达同步轨道空间站时不受地球的引力作用，处于完全失重状态 D. 当电梯轿厢分别停靠在、两位置时，在位置宇航员对电梯轿厢的压力更大 9. 某钓鱼爱好者钓到一条鱼，如图所示，钓线穿过竿顶端O点的光滑小环，收线的过程中，鱼沿水平直线从A位置被拉到B位置，小环的位置保持不变。小环与鱼之间的线始终拉直，鱼视为质点，下列说法正确的是（　　） A. 若该爱好者匀速收线，则鱼一定做加速运动 B. 若该爱好者加速收线，则鱼可能做匀速运动 C. 若该爱好者减速收线，则鱼可能做加速运动 D. 无论该爱好者怎样收线，鱼都不可能做匀速运动 10. 如图所示，轻质弹簧竖直放置在水平地面上，其上下端点分别与物块B及地面固定连接，物块A放在B上并通过轻质细绳跨过光滑定滑轮M、N与轻质挂钩连接。M、A间细绳竖直且足够长，M、N间细绳水平，A、B两物块的质量分别为，，弹簧的劲度系数为，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度g取，开始时系统静止，细绳伸直无拉力作用。现在轻质挂钩上挂上钩码C并从静止开始释放，发现C的速度最大时，A、B恰好分离。已知释放时C位置离地面足够远，所有阻力忽略不计，关于钩码C下降、物块A、B上升过程中，下列说法正确的是（　　） A. C质量大小为2kg B. 释放钩码C时，A、B间的作用力为22.5N C. 钩码C下降位移为0.3m时，A、B分离 D. 只要C的质量足够大，就可以在C挂上去的同时A、B就分离 二、非选择题：本大题共5小题，共60分。 11. 某学习小组利用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。请回答下列问题： （1）某实验小组补偿阻力时是这样操作的：将不悬挂槽码的小车静止地放在水平长木板上，把木板不带滑轮的一端慢慢垫高，直到小车由静止开始沿木板向下滑动为止，即认为刚好补偿阻力完毕。如果该小组已按如上操作补偿阻力，保持M（小车和砝码总质量）不变，以槽码的重力为外力，通过改变槽码质量，得到图像是下图中的________（将选项代号的字母填在横线上）； A. B. C. D. （2）实验获得的纸带如图乙所示，相邻计数点间均有4个点未画出，打点计时器电源频率为50Hz，则小车的加速度大小为________（结果保留三位有效数字）； （3）该实验小组在另一次实验中正确补偿了阻力，保持小车和砝码总质量不变，以槽码的重力为外力，通过改变槽码的个数，得到了图丙中的曲线图像，一位同学利用最初的几组数据拟合了一条直线图像。如图所示，作一条与纵轴平行的虚直线，与这两条图线及横轴的交点分别为P、Q、N，若此虚线对应的小车和砝码总质量为M，悬挂槽码的质量为m，则________（用M、m表示）； （4）该实验小组经过讨论后，改进了（3）中的实验方案，保持槽码、小车、砝码的总质量不变，把槽码分别逐个叠放在小车上，重复（3）中的实验。由此得到的图像是一条________（填“直线”或“曲线”）。 12. 为了探究斜面对平抛运动的制约性，某实验小组设计了如图甲所示的实验装置：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与小钢球接触而不连接，桌面右端有一个光电门连接数字计时器，紧贴桌面右端放置一倾角为的斜面，斜面顶端与桌面等高。已知小钢球直径为，开始时弹簧处于原长状态。向左推小球使弹簧压缩一段距离，由静止释放小球，小球在点以水平向右的初速度做平抛运动，落到或平面上，用刻度尺测出小球的落点与之间的距离为，多次做实验，获取数据，画出关系图像如图乙所示，画出的关系图像如图丙所示，重力加速度为g，回答下列问题。 （1）图________（选填“乙”或“丙”）说明小球落在斜面上；图丙对应小球平抛运动的时间________（选填“是”或“不是”）定值； （2）若图乙和图丙的斜率分别为和，则的正切值为________，、两点的高度差为________。 13. 如图所示，游乐场里有一个半径、盘面与水平面的夹角的倾斜匀质圆盘，圆盘可绕过圆盘圆心O且垂直于盘面的固定对称轴以一定的角速度匀速转动。一个质量为20kg的小孩（可视为质点）坐在盘面上距O点距离处。已知小孩与盘面间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取。 （1）要保证小孩与圆盘始终保持相对静止，则角速度的最大值为多少？ （2）当圆盘角速度为0.8rad/s时，求小孩在其轨迹最高点（如图所示小孩所处位置）对盘面的摩擦力的大小和方向。 14. 风洞是一种通过产生可控气流以模拟真实空气动力学条件的管道实验设备，用于测试模型或实物的气流特性与性能，被誉为研制新一代飞行器的摇篮。如图所示，在风洞中，有一固定的斜面，斜面倾角为30°、长且距地面有一定高度。有一质量的小滑块以的初速度从斜面顶端A点沿斜面下滑，与斜面的动摩擦因数为，在斜面上风洞对滑块始终施加水平向右的恒定风力F，小滑块从斜面底端B点离开时速度为2m/s，取。求： （1）恒定风力F的大小； （2）若小滑块离开B点时，风洞对滑块的风力变为大小为10N，方向沿斜面向上的恒力，求小滑块从B点离开后的最小速度（小滑块达到最小速度前未落地），以及从离开B点到达到最小速度所用的时间。 15. 如图所示，滑块从传送带的左端滑上传送带，然后滑过光滑直轨道AB，并滑上上表面与轨道AB相平的6个紧密排列的相同木块。已知滑块质量，每个木块的质量，宽度，传送带的长度，滑块与传送带及木块间的动摩擦因数分别为、，木块与地面CD间动摩擦因数为，各轨道间平滑连接，不计水平轨道与传送带及木块间的间隙，滑块可当作质点，设最大静摩擦等于滑动摩擦力，g取。（计算结果可用根式表示） （1）若传送带以的速度顺时针转动，滑块放在传送带左端的初速度为零，求滑块在传送带上运动的时间t； （2）若传送带以的速度逆时针转动，滑块以水平向右的初速度滑上传送带的左端，滑块最终静止在木块5上，求： ①大小的范围；②木块5的最大速度及运动的最远距离。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025—2026学年度上学期期末 高一物理试卷 考试时间：2026年2月3日上午8：30—9：45 试卷满分：100分 一、选择题：本题共10小题，每小题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，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 1. 电梯、汽车等交通工具在加速时会使乘客产生不适感，其中不适感的程度可用“急动度”来描述。急动度是描述加速度变化快慢的物理量，即。该物理量的单位可表示为（　　） A. B. C. D. 【答案】AB 【解析】 【详解】AC．由可知加速度单位，时间单位，因此的单位为，故A正确，C错误； BD．由可知加速度单位，时间单位，因此的单位为，故B正确，D错误。 故选AB。 2. 如图所示，要将卡在球筒中的羽毛球取出，可以采用如下方法：手拿着球筒的中部，使球筒以比较大的初速度向下运动，球筒的下端撞击在桌面上，假设球筒与桌面碰后速度立即变为0，最终羽毛球可以从球筒出来。空气阻力忽略不计，当球筒的下端作用在桌面上后（　　） A. 羽毛球的惯性发生了改变 B. 羽毛球受到的摩擦力向下 C. 羽毛球最终会从球筒下端出来 D. 羽毛球的加速度一定大于重力加速度 【答案】C 【解析】 【详解】A．羽毛球质量不变，羽毛球的惯性不变，故A错误； B．球筒与桌面碰后，羽毛球速度向下，羽毛球相对球筒向下运动，受到的摩擦力向上，故B错误； C．球筒与桌面碰后，羽毛球速度向下，羽毛球向下运动，从球筒下端出来，故C正确； D．静止时，重力等于静摩擦力，如果最大静摩擦力等于滑动摩擦力，竖直方向，羽毛球受到向上的摩擦力和向下的重力，由牛顿第二定律得 加速度 由于不知道摩擦力大小，因此不能判断加速度与重力加速度的大小关系，故D错误。 故选C。 3. 某人站在置于水平地面的压力传感器上，持续多次完成下蹲、站起、下蹲、站起的动作，图中呈现的是在一段时间内，压力传感器的示数随时间变化的情况。由此可以判断（　　） A. 状态b时，人处于静止状态 B. 在0-8s内，该人完成两次完整的下蹲、站起过程 C. 状态b到状态c对应着站起过程，人处于超重状态 D. 从状态e到状态f，人的重心运动的加速度方向向下 【答案】D 【解析】 【详解】A．状态时，压力传感器示数等于人的重力，此时人处于匀速直线运动状态，并非静止状态，故A错误； B．由图像可知，人的重力为，则压力传感器的示数大于重力时处于超重，加速度向上，压力传感器的示数小于重力时处于失重，加速度向下，一次下蹲过程是先向下加速再向下减速，则应为先失重后超重；一次站起过程是先向上加速再向上减速，则应为先超重后失重，故在内，该人完成一次完整的下蹲过程（状态到状态）和一次完整的站起的过程（状态到状态），即该人完成一次完整的蹲起过程，故B错误； C．状态到状态对应着下蹲过程中的减速过程，加速度向上，处于超重状态，故C错误； D．从状态到状态，人的视重小于重力，处于失重状态，人处于向上站起的减速阶段，则重心运动的速度方向向上，加速度方向向下，故D正确。 故选D。 4. 如图所示，半球形容器内有三块不同长度的滑板、、，其下端都固定于容器底部点，上端搁在容器侧壁上，已知三块滑板的长度，若三个滑块同时从A、B、C处开始由静止下滑（忽略阻力），则（　　） A. A处滑块最先到达点 B. B处滑块最先到达点 C. C处滑块最先到达点 D. 三个滑块同时到达点 【答案】D 【解析】 【详解】令半球形容器的半径为，滑板的倾角为，对滑块进行分析，根据牛顿第二定律有 根据位移公式有 解得 可知时间与滑板的倾角和板的长度均无关，故三个滑块同时到达点。 故选D。 5. “旋转飞椅”是游乐场中非常受欢迎的项目，装置一般有两个座椅并排，如图甲所示。我们可以将之简化成如选项所示的结构：两相同的球通过相同长度的轻绳悬于竖直平面内直角杆的不同位置上，整个装置绕竖直杆稳定转动，不计一切阻力，下列图中可能符合两球实际位置关系的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】AC．设细线与竖直方向的夹角为，小球的质量为。两球做同轴转动，角速度相同，由向心力可知离转轴越远，向心力越大；对两球进行受力分析可得到 因此离转轴较远的球，轻绳与竖直方向夹角较大，故AC错误； BD．两球在水平面内做匀速圆周运动，将两球的圆周运动等效成圆锥摆，摆长为，根据受力分析可知 可得 为等效悬点到小球的高度差，由于两球的角速度相同，因此相同，分别将两球的悬线延长与竖直转轴相交，即符合两球实际位置关系的图像为选项B的图。故B正确，D错误。 故选B。 6. 假设地球是一个半径为、质量分布均匀的球体，已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零。若在地球内部，以地心为圆心、为半径挖一条圆形隧道，如图所示。现使一小球在隧道内做匀速圆周运动，且不与隧道壁接触，小球可视为质点，不考虑隧道宽度与阻力。已知地表重力加速度为g，则其在隧道中做匀速圆周运动的速度大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】地球表面由万有引力公式得 地球体积 地球密度 半径的球体体积为 半径的球体质量 隧道内，万有引力提供向心力，有 联立推导出 故选C。 7. 如图所示，轻杆长3L，在杆两端分别固定质量为m的球A和质量为2m的球B，水平转轴穿过杆上距球A为L处的O点，在转轴带动下轻杆在竖直平面内绕O点匀速转动。某时刻轻杆处于竖直方向且转轴在竖直方向上恰好不受杆的作用力，重力加速度为g，转轴转动的角速度大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】根据圆周运动的杆模型和牛顿第二定律由向心力公式Fn=mrω2可知，质量为2m的小球所需的向心力更大，转轴恰好不受杆的作用力，则质量为m的小球在最低点，质量为2m的小球在最高点，设杆的弹力大小为F，在最低点处，根据牛顿第二定律得F-mg=mω2L 在最高点处，根据牛顿第二定律得F+2mg=2mω2•2L 解得 故选B。 8. 在《流浪地球2》电影中出现了太空电梯的科幻设想（如图甲）。超级缆绳将地球赤道上的固定基座、同步空间站连接在一起，使它们随地球同步旋转。一宇航员乘坐电梯轿厢从固定在地面的基座出发，依次经过、，向同步轨道空间站运行（如图乙），在此过程中，下列说法正确的是（　　） A. 宇航员受到的重力越来越大 B. 电梯轿厢绕地球运行的线速度逐渐增大 C. 宇航员到达同步轨道空间站时不受地球的引力作用，处于完全失重状态 D. 当电梯轿厢分别停靠在、两位置时，在位置宇航员对电梯轿厢的压力更大 【答案】BD 【解析】 【详解】A．重力，离地面越高，半径越大，地球对物体引力越小，重力越小，因此宇航员受到的重力越来越小，故A错误； B．由可知角速度一定，随半径增大，线速度增大，因此电梯轿厢绕地球运行的线速度逐渐增大，故B正确； C．宇航员到达同步轨道空间站时地球对他的引力完全提供向心力，处于完全失重状态，故C错误； D．合力提供向心力有 推导出 点引力大于点引力，点半径小于点半径，因此轿厢对宇航员的支持力满足 根据牛顿第三定律在位置宇航员对电梯轿厢的压力更大，故D正确。 故选BD。 9. 某钓鱼爱好者钓到一条鱼，如图所示，钓线穿过竿顶端O点的光滑小环，收线的过程中，鱼沿水平直线从A位置被拉到B位置，小环的位置保持不变。小环与鱼之间的线始终拉直，鱼视为质点，下列说法正确的是（　　） A. 若该爱好者匀速收线，则鱼一定做加速运动 B. 若该爱好者加速收线，则鱼可能做匀速运动 C. 若该爱好者减速收线，则鱼可能做加速运动 D. 无论该爱好者怎样收线，鱼都不可能做匀速运动 【答案】AC 【解析】 【详解】A．令该钓鱼爱好者收线的速度为，鱼向左运动的速度为，小环与鱼之间的线与AB连线的夹角为，根据牵连速度的规律有 解得 鱼向左运动过程，夹角增大，减小，可知，当该爱好者匀速收线时，即大小不变，则增大，即鱼一定做加速运动，故A正确； B．结合上述，当该爱好者加速收线时，即大小增大，则增大，即鱼一定做加速运动，故B错误； C．结合上述，当该爱好者减速收线时，即大小减小，由于减小，则可能增大，也可能减小，还有可能不变，即鱼可能做加速运动，故C正确； D．结合上述可知，当该爱好者减速收线时，即大小减小，由于减小，则可能不变，即鱼可能做匀速运动，故D错误。 故选AC。 10. 如图所示，轻质弹簧竖直放置在水平地面上，其上下端点分别与物块B及地面固定连接，物块A放在B上并通过轻质细绳跨过光滑定滑轮M、N与轻质挂钩连接。M、A间细绳竖直且足够长，M、N间细绳水平，A、B两物块的质量分别为，，弹簧的劲度系数为，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度g取，开始时系统静止，细绳伸直无拉力作用。现在轻质挂钩上挂上钩码C并从静止开始释放，发现C的速度最大时，A、B恰好分离。已知释放时C位置离地面足够远，所有阻力忽略不计，关于钩码C下降、物块A、B上升过程中，下列说法正确的是（　　） A. C质量大小为2kg B. 释放钩码C时，A、B间的作用力为22.5N C. 钩码C下降位移为0.3m时，A、B分离 D. 只要C的质量足够大，就可以在C挂上去的同时A、B就分离 【答案】BC 【解析】 【详解】A．初态弹簧压缩量为，有 C的速度最大时，A、B恰好分离，此时间弹力为零，加速度均为零，此时弹簧压缩量 由平衡条件 C质量大小为，故A错误； C．A、B分离时，钩码C下降位移为，故C正确； B．释放钩码C时，对ABC整体有 解得 对B有 解得释放钩码C时，A、B间的作用力为，故B正确； D．对ABC整体有 对B有 联立得A、B间的作用力 当C的质量足够大，，所以A、B不可能分离，故D错误。 故选BC。 二、非选择题：本大题共5小题，共60分。 11. 某学习小组利用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。请回答下列问题： （1）某实验小组补偿阻力时是这样操作的：将不悬挂槽码的小车静止地放在水平长木板上，把木板不带滑轮的一端慢慢垫高，直到小车由静止开始沿木板向下滑动为止，即认为刚好补偿阻力完毕。如果该小组已按如上操作补偿阻力，保持M（小车和砝码总质量）不变，以槽码的重力为外力，通过改变槽码质量，得到图像是下图中的________（将选项代号的字母填在横线上）； A. B. C. D. （2）实验获得的纸带如图乙所示，相邻计数点间均有4个点未画出，打点计时器电源频率为50Hz，则小车的加速度大小为________（结果保留三位有效数字）； （3）该实验小组在另一次实验中正确补偿了阻力，保持小车和砝码总质量不变，以槽码的重力为外力，通过改变槽码的个数，得到了图丙中的曲线图像，一位同学利用最初的几组数据拟合了一条直线图像。如图所示，作一条与纵轴平行的虚直线，与这两条图线及横轴的交点分别为P、Q、N，若此虚线对应的小车和砝码总质量为M，悬挂槽码的质量为m，则________（用M、m表示）； （4）该实验小组经过讨论后，改进了（3）中的实验方案，保持槽码、小车、砝码的总质量不变，把槽码分别逐个叠放在小车上，重复（3）中的实验。由此得到的图像是一条________（填“直线”或“曲线”）。 【答案】（1）C （2）0.625 （3） （4）直线 【解析】 【小问1详解】 将不悬挂槽码的小车静止地放在水平长木板上，把木板不带滑轮的一端慢慢垫高，直到小车由静止开始沿木板向下滑动为止，即认为刚好补偿阻力完毕。此时小车重力沿木板向下的分力已经大于阻力，在不挂槽码的情况下已经有加速度，图像应与纵轴交于正半轴；随着槽码质量增大，不再满足槽码质量远小于小车质量时，图像会向力的方向弯曲。 故选C。 【小问2详解】 相邻计数点间的时间间隔 小车的加速度大小为 【小问3详解】 当槽码总质量较小时，根据牛顿第二定律得 可得 对应图像P点，图像斜率 当槽码总质量较大时，根据牛顿第二定律 可得 对应图像Q点，图像斜率 联立可得 【小问4详解】 设槽码的总质量为m，总个数为N，每个槽码的质量为，取走槽码的个数为n（），对槽码和小车整体分析，根据牛顿第二定律 可得 由此得到的图像是一条直线。 12. 为了探究斜面对平抛运动的制约性，某实验小组设计了如图甲所示的实验装置：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与小钢球接触而不连接，桌面右端有一个光电门连接数字计时器，紧贴桌面右端放置一倾角为的斜面，斜面顶端与桌面等高。已知小钢球直径为，开始时弹簧处于原长状态。向左推小球使弹簧压缩一段距离，由静止释放小球，小球在点以水平向右的初速度做平抛运动，落到或平面上，用刻度尺测出小球的落点与之间的距离为，多次做实验，获取数据，画出关系图像如图乙所示，画出的关系图像如图丙所示，重力加速度为g，回答下列问题。 （1）图________（选填“乙”或“丙”）说明小球落在斜面上；图丙对应小球平抛运动的时间________（选填“是”或“不是”）定值； （2）若图乙和图丙的斜率分别为和，则的正切值为________，、两点的高度差为________。 【答案】（1） ①. 乙 ②. 是 （2） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 [1]当小球落在斜面上，下落高度与水平距离满足 根据平抛运动规律有， 联立解得① 因此图乙说明小球落在斜面上； [2]当小球没有落在斜面上，令下落最大高度为，根据平抛运动规律，有， 推导出，② 不变，时间不变，因此图丙对应小球平抛运动的时间为定值。 【小问2详解】 [1]由①式可知，图乙的斜率 推导得 [2]由②可知，图丙的斜率 推导出、两点的高度差 13. 如图所示，游乐场里有一个半径、盘面与水平面的夹角的倾斜匀质圆盘，圆盘可绕过圆盘圆心O且垂直于盘面的固定对称轴以一定的角速度匀速转动。一个质量为20kg的小孩（可视为质点）坐在盘面上距O点距离处。已知小孩与盘面间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取。 （1）要保证小孩与圆盘始终保持相对静止，则角速度的最大值为多少？ （2）当圆盘角速度为0.8rad/s时，求小孩在其轨迹最高点（如图所示小孩所处位置）对盘面的摩擦力的大小和方向。 【答案】（1） （2）68N，方向沿斜面向下 【解析】 【小问1详解】 当小孩转到圆盘的最低点刚要滑动时，所受的静摩擦力沿斜面向上达到最大，此时角速度最大为，则 又 解得 【小问2详解】 因为，所以小孩受到的摩擦力沿斜面向上 由牛顿第二定律 得 由牛顿第三定律小孩对盘面的摩擦力 方向沿斜面向下。 14. 风洞是一种通过产生可控气流以模拟真实空气动力学条件的管道实验设备，用于测试模型或实物的气流特性与性能，被誉为研制新一代飞行器的摇篮。如图所示，在风洞中，有一固定的斜面，斜面倾角为30°、长且距地面有一定高度。有一质量的小滑块以的初速度从斜面顶端A点沿斜面下滑，与斜面的动摩擦因数为，在斜面上风洞对滑块始终施加水平向右的恒定风力F，小滑块从斜面底端B点离开时速度为2m/s，取。求： （1）恒定风力F的大小； （2）若小滑块离开B点时，风洞对滑块的风力变为大小为10N，方向沿斜面向上的恒力，求小滑块从B点离开后的最小速度（小滑块达到最小速度前未落地），以及从离开B点到达到最小速度所用的时间。 【答案】（1） （2），与水平方向夹角为（左下）；0.1s 【解析】 【小问1详解】 小滑块由过程 可得 垂直于斜面方向 沿斜面方向, 解得 【小问2详解】 法一：小滑块离开B点后的合力，与水平方向夹角，与速度方向夹角；当小滑块速度与合力垂直，斜向左下时，速度最小，此时速度与水平方向成夹角；将速度v分解为沿合力和垂直于合力方向，沿合力方向分速度。 垂直于合力方向分速度 最小速度 加速度 所用时间 法二：将速度v分解为沿水平方向和竖直方向 水平方向 竖直方向 水平方向加速度 竖直方向加速度 经过时间t小滑块从B点到速度最小；水平速度 竖直速度 速度最小时 解得 最小速度为 15. 如图所示，滑块从传送带的左端滑上传送带，然后滑过光滑直轨道AB，并滑上上表面与轨道AB相平的6个紧密排列的相同木块。已知滑块质量，每个木块的质量，宽度，传送带的长度，滑块与传送带及木块间的动摩擦因数分别为、，木块与地面CD间动摩擦因数为，各轨道间平滑连接，不计水平轨道与传送带及木块间的间隙，滑块可当作质点，设最大静摩擦等于滑动摩擦力，g取。（计算结果可用根式表示） （1）若传送带以的速度顺时针转动，滑块放在传送带左端的初速度为零，求滑块在传送带上运动的时间t； （2）若传送带以的速度逆时针转动，滑块以水平向右的初速度滑上传送带的左端，滑块最终静止在木块5上，求： ①大小的范围；②木块5的最大速度及运动的最远距离。 【答案】（1）5s （2）①；②； 【解析】 【小问1详解】 当滑块在传送带上滑动时由滑块和传送带之间的摩擦力为滑块提供动力，则对滑块列牛顿第二定律方程有 解得滑块的加速度为 设经时间滑块与传送带共速，则根据匀变速直线运动速度与时间的关系式可得 此过程滑块运动的位移为 故之后滑块跟传送带一起匀速运动，设再经时间滑块滑下传送带，则有 所以滑块在传送带上运动的总时间为 【小问2详解】 ①滑块在木块上滑行时，设其加速度为，则对滑块进行受力分析列牛顿第二定律方程有 解得 同时对木块进行受力分析列牛顿第二定律方程有 其中n表示滑动的木块的数量，当时，木块发生移动，解得 即滑块在木块1到木块4上运动时，所有木块不发生移动；当时，解得 即滑块滑上木块5时，、6木块一起以的加速度向右做匀加速直线运动。设滑块离开传送带时的速度为，最终停在木块5的左端，则根据匀变速直线运动速度与位移的关系式有 解得 同理滑块从传送带左端运动到的过程有 解得滑块运动的最小初速度为 当滑块初速度比较大时，恰好到滑块5的右端时与之共速，设滑块在木块5左端时的速度为，再经过时间t与滑块5共速，则有 此过程滑块的位移为 木块5的位移为 又因为 联立解得，，， 设滑块离开传送带时的速度为，则滑块从B运动到木块5左端的过程有 解得 同理滑块从传送带左端运动到A有 解得滑块运动的最大初速度为 所以大小的范围为 ②滑块与木块5、6共速之后一起向右匀减速到停下，根据牛顿第二定律有 解得其加速度为 则滑块与木块5、6一起向右匀减速到停下过程中的位移为 所以木块5的最大速度为 运动的最远距离为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $