内容正文:
梅河口市第五中学高一物理3月考
一、选择题(1-7小题为单选题,每小题4分,共28分;8-10小题为多选题,每小题6分,共18分,多选题选对不全得3分,多选或错选得0分,本题共46分)
1. 关于物体的运动,下列说法中正确的是( )
A. 物体在恒力作用下一定做直线运动
B. 物体在变力作用下一定做曲线运动
C. 物体的速度方向与合力方向不在同一直线上时,物体做曲线运动
D. 加速度不为零一定是匀变速运动
2. 如图所示,有关生活中的圆周运动实例分析,下列说法正确的是( )
A. 若拱桥最高点的曲率半径为R,汽车安全通过拱桥最高点的最小速度是
B. 火车转弯若超过规定速度行驶时,外轨对火车轮缘会有挤压作用
C. “水流星”表演中,在最高点处水对桶底一定有压力
D. 当湿衣服贴着滚筒洗衣机内壁随滚筒一起做匀速圆周运动时,到达最高点衣服受到的合力为零
3. 某质点在Oxy平面上运动,t=0时,质点位于y轴上。它在x方向运动的速度-时间图像如图甲所示,它在y方向的位移-时间图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 质点做直线运动
B. 质点做变加速曲线运动
C. t=0.5s时质点速度10m/s
D. t=1.0s时质点的位置坐标为(5.0m,5.0m)
4. 理论和实践证明,开普勒行星运动定律不仅适用于太阳系中的天体运动,而且对一切天体(包括卫星绕行星的运动)都适用。对于开普勒行星运动定律的说法正确的是( )
A. 只适用于轨道是椭圆的运动
B. 卫星绕地球运动的速度是不变的
C. 若地球绕太阳运转轨道的长半轴为,周期为,卫星绕地球运转轨道的长半轴为,周期为,则
D. 行星绕太阳运动时,关于公式中的k值是一个与行星无关的量
5. 2021年7月20日08时至7月21日06时,河南中北部出现大暴雨。如图,抢险队员驾驶救援船(可视为质点)以大小为v1 = 12m/s、船头与上游河岸成θ = 60°角的速度(在静水中的速度)从A点出发,恰好能到达正对岸B点,河宽为d = 96m。下列说法正确的是( )
A. 水流的速度大小为
B. 救援船从A点到B点所用的时间为8s
C. 以最短时间渡河时,救援船的位移大小为96m
D. 若救援船的船头始终指向正对岸,在渡河过程中水流的速度大小v2突然变小,则渡河时间不变
6. 某跳水运动员从离开跳板开始计时,跳水过程前2s运动员重心的图像如图所示,不计空气阻力,重力加速度g取,运动员的轨迹视为直线,取竖直向下为正方向。下列说法正确的是( )
A. 运动员在时已浮出水面 B. 运动员在始终处于失重状态
C. 运动员在所受阻力在增大 D. 运动员在的平均速度大小为
7. 如图所示,质量的物体从高为的光滑轨道上点由静止开始下滑,经点滑上水平传送带,物体和传送带之间的动摩擦因数为,传送带之间的距离为,传送带一直以的速度沿图示方向做匀速运动,(取)则( )
A. 物体运动到的速度是
B. 物体由运动到的时间是
C. 物体由运动到的过程中,物体与传送带间产生的热量
D. 物体由运动到的过程中,带动传送带转动的电动机多做了的功
二、多项选择题(第8~10题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,共18分)
8. 将一个物体在t=0时刻以一定的初速度竖直向上抛出,t=1.0s时刻物体的速度大小变为10m/s(重力加速度g取)。则下列说法正确的是( )
A. 物体的初速度大小一定是20m/s
B. t=1.0s时刻物体的运动方向可能向下
C. t=1.0s时刻物体一定在抛出点的上方
D. 物体可能在t=2.0s时回到抛出点
9. 如图将甲、乙两个完全相同的直尺斜立在水平面上,摆成“人”字形,甲尺略高出一些,两个直尺均处于静止状态。关于两个直尺的受力情况,下列说法正确的是( )
A. 甲所受地面的摩擦力一定比乙的小
B. 甲、乙受到地面的摩擦力大小一定相等
C. 甲、乙所受地面的支持力方向一定相同
D. 甲、乙所受地面的支持力大小一定相等
10. 如图所示,在倾角为的斜面体上用细线系着一个质量为的小球,随斜面体一起向右做加速度大小为的匀加速直线运动。重力加速度为,稳定时,细线的拉力大小可能为( )
A. B.
C. D.
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某实验小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。
(1)实验中采用的科学方法是( )
A. 控制变量法 B. 等效替代法 C. 理想实验法
(2)按照正常实验操作,图乙中的F与两力中,方向一定沿AO方向的是______________(填F或);
(3)某同学认为在此过程中必须注意以下几项其中正确的是______________(填入相应的字母)
A. 两根细绳必须等长
B. 橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上
C. 在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行
D. 在用一个弹簧秤拉细绳时,必须将橡皮条的另一端拉到用两个弹簧秤同时拉细绳时标记的位置
(4)实验时下列信息中需要标记或者记录的有( )
A. 橡皮筋的原长
B. 橡皮筋原长时结点的位置
C. 力和的大小和方向
(5)若右侧弹簧测力计的示数如图丙所示,其示数是______________N
(6)实验中的一次测量如图丙所示,两个测力计M、N的拉力方向互相垂直,即,若保持测力计M的读数不变,当角α由图中所示的值逐渐减小时,要使橡皮筋的活动端仍在O点,可采用的办法是( )
A. 增大N的读数,减小β角 B. 减小N的读数,减小β角
C. 减小N的读数,增大β角 D. 增大N的读数,增大β角
12. 某实验小组利用下面三种方法来研究平抛运动。
(甲)图甲中两个完全相同的小球A、B处于同一高度,用锤敲打弹片,A球沿水平方向抛出,同时B球自由落下,观察到两球同时落地。改变小球距地面的高度和击打力度,多次重复实验,两球仍然同时落地,可判断A球竖直方向做______运动。
(乙)图乙中两个完全相同斜槽M、N,N置于可视为光滑的水平地面上,M在N正上方且两斜槽在同一竖直平面内,从斜槽最高点同时释放两个完全相同的小球P、Q,P球落地时正好与Q球相碰,可判断P球水平方向做______运动。
(丙)小组同学利用斜槽等器材研究平抛运动,钢球每次在斜槽上同一位置由静止滚下,通过多次实验,在竖直(木板)白纸上用铅笔记录钢球经过的多个位置(球心的水平投影点),并用平滑曲线连接得到钢球做平抛运动的轨迹。
(1)实验过程中建立直角坐标系,下列图中坐标原点的选取正确的是______
(2)小赵、小李、小王、小丁四位同学分别建立(1)中A、B、C、D坐标系,在描出的平抛运动轨迹上任取一点,可求得钢球的初速度,其中小赵同学的结果与真实值相比______。(选填“偏大”“偏小”或“相等”)
(3)在探究平抛运动的特点实验中,用印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长。小球在平抛运动中的几个位置如图中的a、b、c、d所示,则小球平抛的初速度______。(g取,保留两位有效数字)
13. 一辆汽车在平直公路上匀速行驶,遇到紧急情况,突然刹车,从开始刹车起运动过程中位置与时间的关系式为。求:
(1)刹车过程中的初速度、加速度大小;
(2)刹车过程中第一个内、第二个内位移差。
14. 如图所示,粗糙水平面上放置一半径为R的四分之一圆柱体,圆柱体只有圆弧表面光滑,其他部分粗糙。光滑轻滑轮C(大小可忽略不计)用轻杆固定在圆心O的正上方,轻质细线一端固定在A点,另一端跨过滑轮连接质量为的小球(可视为质点),小球置于四分之一圆柱体圆弧表面上D点,,且与竖直方向成角,物块B通过光滑轻质圆环悬挂在细线上静止于P点,与竖直方向成角,此时圆柱体恰处于平衡状态。已知在同一竖直面内,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度。
(1)求细线的拉力;
(2)求物块B的质量;
(3)若四分之一圆柱体的质量为,求圆柱体与地面之间的动摩擦因数。
15. 如图所示,与水平方向成角、长的传送带以大小的速度顺时针匀速转动,水平面上质量的木板紧靠在传送带底端,木板上表面与传送带底端等高。质量的物块(可视为质点)从传送带的顶端由静止释放,在底端滑上静止的木板,最终物块恰好不滑离木板。已知物块冲上木板前后速度大小不变,物块与传送带间的动摩擦因数,物块与木板间的动摩擦因数,木板与地面间的动摩擦因数,重力加速度取,,求:
(1)物块刚释放的加速度大小;
(2)物块从释放运动到传送带底端时间;
(3)木板的长度。
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梅河口市第五中学高一物理3月考
一、选择题(1-7小题为单选题,每小题4分,共28分;8-10小题为多选题,每小题6分,共18分,多选题选对不全得3分,多选或错选得0分,本题共46分)
1. 关于物体的运动,下列说法中正确的是( )
A. 物体在恒力作用下一定做直线运动
B. 物体在变力作用下一定做曲线运动
C. 物体的速度方向与合力方向不在同一直线上时,物体做曲线运动
D. 加速度不为零一定是匀变速运动
【答案】C
【解析】
【详解】A.物体在恒力作用下不一定做直线运动,如平抛运动,故A错误;
B.物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上,如果变力的方向始终与速度共线,物体就做直线运动,故B错误;
C.物体的速度方向与合外力方向不在同一直线上时,物体一定做曲线运动,故C正确;
D.加速度不为零且保持不变的运动叫做匀变速运动,可以是直线运动,也可以是曲线运动,故D错误。
故选C
2. 如图所示,有关生活中的圆周运动实例分析,下列说法正确的是( )
A. 若拱桥最高点的曲率半径为R,汽车安全通过拱桥最高点的最小速度是
B. 火车转弯若超过规定速度行驶时,外轨对火车轮缘会有挤压作用
C. “水流星”表演中,在最高点处水对桶底一定有压力
D. 当湿衣服贴着滚筒洗衣机内壁随滚筒一起做匀速圆周运动时,到达最高点衣服受到的合力为零
【答案】B
【解析】
【详解】A.若拱桥最高点的曲率半径为R,汽车安全通过拱桥最高点的速度满足
可得,即,则汽车安全通过拱桥最高点的最大速度是,故A错误;
B.火车转弯若超过规定速度行驶时,火车将做离心运动,则外轨会对火车轮缘会有挤压作用,故B正确;
C.在“水流星”表演中,在最高点处若“水流星”的速度恰好满足,即时,此时水对桶底没有压力,故C错误;
D.当湿衣服贴着滚筒洗衣机内壁随滚筒一起做匀速圆周运动时,到达最高点衣服具有向心加速度,根据牛顿第二定律可知受到的合力不可能为零,故D错误。
故选B。
3. 某质点在Oxy平面上运动,t=0时,质点位于y轴上。它在x方向运动的速度-时间图像如图甲所示,它在y方向的位移-时间图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 质点做直线运动
B. 质点做变加速曲线运动
C. t=0.5s时质点速度为10m/s
D. t=1.0s时质点位置坐标为(5.0m,5.0m)
【答案】D
【解析】
【详解】AB.质点沿x轴做匀加速直线运动,初速度和加速度分别为,,沿y轴负方向做匀速直线运动,速度为,合初速度为,因合加速度恒定而做匀变速运动,且初速度与加速度方向不在同一直线,故质点做匀变速曲线运动,故AB错误;
C.时质点在x轴的分速度为,合速度大小为,故C错误;
D.质点第1s内在x轴、y轴的分位移为,,此时位置坐标为(5.0m,5.0m),故D正确。
故选D。
4. 理论和实践证明,开普勒行星运动定律不仅适用于太阳系中的天体运动,而且对一切天体(包括卫星绕行星的运动)都适用。对于开普勒行星运动定律的说法正确的是( )
A. 只适用于轨道是椭圆的运动
B. 卫星绕地球运动的速度是不变的
C. 若地球绕太阳运转轨道的长半轴为,周期为,卫星绕地球运转轨道的长半轴为,周期为,则
D. 行星绕太阳运动时,关于公式中的k值是一个与行星无关的量
【答案】D
【解析】
【详解】A.开普勒定律不仅适用于椭圆轨道,也适用于圆轨道(视为椭圆特例),故A错误;
B.根据开普勒第二定律,卫星绕地球运动时速度大小和方向会变化(椭圆轨道),或速度方向变化(圆轨道),故B错误;
C.地球绕太阳的k由太阳质量决定,卫星绕地球的k由地球质量决定,两者k不同,故,C错误;
D.公式中的k仅与中心天体(太阳)质量有关,与行星无关,故D正确。
故选D。
5. 2021年7月20日08时至7月21日06时,河南中北部出现大暴雨。如图,抢险队员驾驶救援船(可视为质点)以大小为v1 = 12m/s、船头与上游河岸成θ = 60°角的速度(在静水中的速度)从A点出发,恰好能到达正对岸B点,河宽为d = 96m。下列说法正确的是( )
A. 水流速度大小为
B. 救援船从A点到B点所用的时间为8s
C. 以最短时间渡河时,救援船的位移大小为96m
D. 若救援船的船头始终指向正对岸,在渡河过程中水流的速度大小v2突然变小,则渡河时间不变
【答案】D
【解析】
【详解】A.水流的速度大小为
v2 = v1cosθ = 6m/s
A错误;
B.救援船从A点到B点所用时间为
B错误;
C.以最短时间渡河时,船头垂直于河岸,则最短时间为
船在沿河岸向下的距离为
x = v2tmin = 48m
则救援船的位移大小为
C错误;
D.各分运动独立进行,不受其他分运动的影响,即当船头垂直指向河岸时,渡河时间由河宽及船速决定,与水速无关,D正确。
故选D。
6. 某跳水运动员从离开跳板开始计时,跳水过程前2s运动员重心的图像如图所示,不计空气阻力,重力加速度g取,运动员的轨迹视为直线,取竖直向下为正方向。下列说法正确的是( )
A. 运动员在时已浮出水面 B. 运动员在始终处于失重状态
C. 运动员在所受阻力在增大 D. 运动员在的平均速度大小为
【答案】B
【解析】
【详解】A.由图像可知,运动员下潜到水下最深处,故A错误;
B.由图像可知,运动员具有向下的加速度,处于失重状态,故B正确;
C.由图像可知,在1s~2s图像斜率减小,则运动员在1s~2s做加速度逐渐减小的减速运动,对运动员受力分析,根据牛顿第二定律可得
解得
由于运动员的加速度减小,因此,运动员在所受阻力在减小,故C错误;
D.由图像可知,运动员做匀变速直线运动,因此的平均速度大小为,故D错误。
故选B。
7. 如图所示,质量的物体从高为的光滑轨道上点由静止开始下滑,经点滑上水平传送带,物体和传送带之间的动摩擦因数为,传送带之间的距离为,传送带一直以的速度沿图示方向做匀速运动,(取)则( )
A. 物体运动到的速度是
B. 物体由运动到的时间是
C. 物体由运动到的过程中,物体与传送带间产生的热量
D. 物体由运动到的过程中,带动传送带转动的电动机多做了的功
【答案】C
【解析】
【详解】由点到点,根据动能定理有
解得,故A错误;
B.物体滑上传送带后,在滑动摩擦力作用下做匀加速直线运动有
则加速度大小,加速至速度与传送带速度相等时用时
匀加速运动的位移为
所以物体与传送带共速后向右匀速运动,匀速运动的时间为
从到总时间为,故B错误;
C.在时间内,传送带做匀速运动的位移为
故产生热量,故C正确;
D.电动机多做的功一部分转化成了物体的动能,另一部分转化为内能,则电动机多做的功,故D错误。
故选C。
二、多项选择题(第8~10题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,共18分)
8. 将一个物体在t=0时刻以一定的初速度竖直向上抛出,t=1.0s时刻物体的速度大小变为10m/s(重力加速度g取)。则下列说法正确的是( )
A. 物体的初速度大小一定是20m/s
B. t=1.0s时刻物体的运动方向可能向下
C. t=1.0s时刻物体一定在抛出点的上方
D. 物体可能在t=2.0s时回到抛出点
【答案】AC
【解析】
【详解】BC.物体做竖直上抛运动,在内的速度变化量
由于初速度不为零,可知时刻速度的方向一定竖直向上,不可能竖直向下,物体处于抛出点的上方,B错误,C正确;
A.由速度公式可知初速度
代入数据解得
A正确;
D.由物体的初速度,则上升到最高点的时间
物体不可能在t=2.0s时回到抛出点。D错误。
故选AC。
9. 如图将甲、乙两个完全相同的直尺斜立在水平面上,摆成“人”字形,甲尺略高出一些,两个直尺均处于静止状态。关于两个直尺的受力情况,下列说法正确的是( )
A. 甲所受地面的摩擦力一定比乙的小
B. 甲、乙受到地面的摩擦力大小一定相等
C. 甲、乙所受地面的支持力方向一定相同
D. 甲、乙所受地面的支持力大小一定相等
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.因为两个直尺均处于静止状态,故整体水平方向合外力为零,即甲,乙受到地面的摩擦力大小相等,A错误,B正确;
C.甲,乙所受地面的支持力竖直向上,C正确;
D.设甲,乙受到的支持力分别为,两杆之间作用力与竖直方向的夹角为,两个直尺受力情况如图,则有,
可知甲受地面支持力大小于乙,D错误。
故选BC.
10. 如图所示,在倾角为的斜面体上用细线系着一个质量为的小球,随斜面体一起向右做加速度大小为的匀加速直线运动。重力加速度为,稳定时,细线的拉力大小可能为( )
A. B.
C. D.
【答案】ABC
【解析】
【详解】物体随斜面向右加速运动时,当加速度较小时,物体和斜面之间有相互作用力,此时物体受三个力:重力、斜面的支持力、绳子拉力
竖直方向
水平方向
解得
当加速度较大时,物体会离开斜面,此时物体只受两个力,重力和绳子拉力
有
在即将要离开斜面时,物体只受两个力,重力和绳子拉力,此时绳子与水平面夹角为
解得
D错误,ABC正确。
故选ABC。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某实验小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。
(1)实验中采用的科学方法是( )
A. 控制变量法 B. 等效替代法 C. 理想实验法
(2)按照正常实验操作,图乙中的F与两力中,方向一定沿AO方向的是______________(填F或);
(3)某同学认为在此过程中必须注意以下几项其中正确的是______________(填入相应的字母)
A. 两根细绳必须等长
B. 橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上
C. 在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行
D. 在用一个弹簧秤拉细绳时,必须将橡皮条的另一端拉到用两个弹簧秤同时拉细绳时标记的位置
(4)实验时下列信息中需要标记或者记录的有( )
A. 橡皮筋的原长
B. 橡皮筋原长时结点位置
C. 力和的大小和方向
(5)若右侧弹簧测力计的示数如图丙所示,其示数是______________N
(6)实验中的一次测量如图丙所示,两个测力计M、N的拉力方向互相垂直,即,若保持测力计M的读数不变,当角α由图中所示的值逐渐减小时,要使橡皮筋的活动端仍在O点,可采用的办法是( )
A. 增大N的读数,减小β角 B. 减小N的读数,减小β角
C. 减小N的读数,增大β角 D. 增大N的读数,增大β角
【答案】(1)B (2) (3)CD (4)C
(5)3.00 (6)B
【解析】
【小问1详解】
两个力的作用效果与一个力的作用效果相同,利用了等效替代的科学方法,故B正确。
故选B。
【小问2详解】
是通过力的合成,作图做出来的,是通过实验得到的,实验与理论存在一定的误差。方向一定沿橡皮筋方向的是实验得出的力。
【小问3详解】
A. 实验中需要记录的是两个弹簧测力计的示数,与两根细绳长度无关,故A错误;
B. 橡皮条应与两绳夹角的平分线可以不在同一直线上,只有当两个弹簧测力计的示数相同时,橡皮条才会与两绳夹角的平分线在同一直线上,而实验中两弹簧测力计的示数一般不同,故B错误;
C. 在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行,减少摩擦对实验的影响,若不与平面平行,弹簧测力计的拉力会有其他方向的分力,造成实验结果误差变大,故C正确;
D. 在用一个弹簧秤拉细绳时,必须将橡皮条的另一端拉到用两个弹簧秤同时拉细绳时标记的位置,以保证两次实验中,一个力的作用效果与两个力的作用效果相同。故D正确。
故选CD。
【小问4详解】
AB. 该实验需要记录的是橡皮筋的被拉长后结点的位置,故AB错误;
C. 该实验需要记录两次实验中力和的大小和方向,故C正确。
故选C。
【小问5详解】
由图可知,弹簧测力计的分度值为0.1N,读数时,注意往后估读一位,所以读数为3.00N。
【小问6详解】
以O为圆心,以测力计M的示数为半径作圆,开始时力FM与F合的夹角为,力FN与F合的夹角为,如图所示,开始时力FN恰好与 辅助圆相切,所以当变小时,角变小,且力FN变小。故B正确。
故选B。
12. 某实验小组利用下面三种方法来研究平抛运动。
(甲)图甲中两个完全相同的小球A、B处于同一高度,用锤敲打弹片,A球沿水平方向抛出,同时B球自由落下,观察到两球同时落地。改变小球距地面的高度和击打力度,多次重复实验,两球仍然同时落地,可判断A球竖直方向做______运动。
(乙)图乙中两个完全相同斜槽M、N,N置于可视为光滑的水平地面上,M在N正上方且两斜槽在同一竖直平面内,从斜槽最高点同时释放两个完全相同的小球P、Q,P球落地时正好与Q球相碰,可判断P球水平方向做______运动。
(丙)小组同学利用斜槽等器材研究平抛运动,钢球每次在斜槽上同一位置由静止滚下,通过多次实验,在竖直(木板)白纸上用铅笔记录钢球经过的多个位置(球心的水平投影点),并用平滑曲线连接得到钢球做平抛运动的轨迹。
(1)实验过程中建立直角坐标系,下列图中坐标原点的选取正确的是______
(2)小赵、小李、小王、小丁四位同学分别建立(1)中A、B、C、D坐标系,在描出的平抛运动轨迹上任取一点,可求得钢球的初速度,其中小赵同学的结果与真实值相比______。(选填“偏大”“偏小”或“相等”)
(3)在探究平抛运动的特点实验中,用印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长。小球在平抛运动中的几个位置如图中的a、b、c、d所示,则小球平抛的初速度______。(g取,保留两位有效数字)
【答案】 ①. 自由落体 ②. 匀速直线 ③. C ④. 偏大 ⑤.
【解析】
【详解】(甲)[1]两球同时落地,说明A球竖直方向上的运动与B球相同,即A球竖直方向做自由落体运动。
(乙)[2]P球落地时正好与Q球相碰,说明两球水平方向运动相同,即P球水平方向做匀速直线运动。
(丙)(1)[3]建立坐标系时,坐标原点应该为小球球心,小球球心的投影在斜槽末端。
故选C。
(2)[4]根据题意,由平抛运动规律有,
解得
以(1)题中A图建立坐标系,小赵同学竖直方向位移测量值偏小,水平位移x测量准确,则初速度测量值偏大。
(3)[5]由图可知,相邻两点间水平距离相等,则运动时间相等,竖直方向上有
水平方向上有
联立解得
13. 一辆汽车在平直公路上匀速行驶,遇到紧急情况,突然刹车,从开始刹车起运动过程中的位置与时间的关系式为。求:
(1)刹车过程中的初速度、加速度大小;
(2)刹车过程中第一个内、第二个内的位移差。
【答案】(1)20m/s,
(2)35m
【解析】
【小问1详解】
根据位移公式有
将公式与题中函数式进行对比有,
解得
【小问2详解】
从刹车开始计时,停止运动的时间
第一个内位移
由于汽车在4s时停止运动,所以第二个3s内的位移即为3s到4s内的位移,根据逆向思维,第二个内的位移
位移差
14. 如图所示,粗糙水平面上放置一半径为R的四分之一圆柱体,圆柱体只有圆弧表面光滑,其他部分粗糙。光滑轻滑轮C(大小可忽略不计)用轻杆固定在圆心O的正上方,轻质细线一端固定在A点,另一端跨过滑轮连接质量为的小球(可视为质点),小球置于四分之一圆柱体圆弧表面上D点,,且与竖直方向成角,物块B通过光滑轻质圆环悬挂在细线上静止于P点,与竖直方向成角,此时圆柱体恰处于平衡状态。已知在同一竖直面内,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度。
(1)求细线的拉力;
(2)求物块B的质量;
(3)若四分之一圆柱体的质量为,求圆柱体与地面之间的动摩擦因数。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
由于,根据几何关系可知与竖直方向的夹角也为,以小球为对象,根据平衡条件可得,
解得
【小问2详解】
以物块B为对象,根据平衡条件可得
解得物块B的质量
【小问3详解】
若四分之一圆柱体的质量为,以圆柱体为对象,根据平衡条件可得,
又
解得圆柱体与地面之间的动摩擦因数
15. 如图所示,与水平方向成角、长的传送带以大小的速度顺时针匀速转动,水平面上质量的木板紧靠在传送带底端,木板上表面与传送带底端等高。质量的物块(可视为质点)从传送带的顶端由静止释放,在底端滑上静止的木板,最终物块恰好不滑离木板。已知物块冲上木板前后速度大小不变,物块与传送带间的动摩擦因数,物块与木板间的动摩擦因数,木板与地面间的动摩擦因数,重力加速度取,,求:
(1)物块刚释放的加速度大小;
(2)物块从释放运动到传送带底端的时间;
(3)木板的长度。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
物块在传送带上先做匀加速运动,有
解得物块刚释放的加速度大小
【小问2详解】
设物块滑上传送带后经时间与传送带同速,有
解得
物块的位移大小
物块共速后,受滑动摩擦力方向沿斜面向上,有
解得
由匀变速直线运动规律,有
解得
物块从共速运动到传送带底端的时间
可知物块从释放运动到传送带底端的时间
【小问3详解】
物块滑上木板后,设物块的加速度大小为,木板的加速度大小为,对物块有
解得
对木板有
解得
设物块与木板经时间达到共同速度,有
联立解得
物块的位移大小
木板的位移大小
可知木板的长度
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