精品解析:江西省上饶市横峰中学2024-2025学年高一下学期4月期中物理试题
2026-04-16
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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) | 江西省 |
| 地区(市) | 上饶市 |
| 地区(区县) | 横峰县 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 7.24 MB |
| 发布时间 | 2026-04-16 |
| 更新时间 | 2026-06-26 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-04-16 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/57388080.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
横峰中学 2024-2025 学年度第二学期
高一年级期中考试物理学科试卷
考试时间:75 分钟 满分:100 分 命题人:李炜 审题人:戴明
一、选择题:本题共 10 题,共46分。其中 1-7小题为单项选择题,每小题 4分,共28 分;8-10 小题为多选题,全部选对得 6 分,共18 分,选对但不全的得 3 分,有选错的得 0 分。
1. 以下说法正确的是( )
A. 哥白尼提出了日心说,并发现了万有引力定律
B. 第谷通过观察,提出行星绕太阳运动的轨道是椭圆
C. 牛顿进行了著名的“月-地检验”,得到了引力常量值
D. 卡文迪许的扭秤实验,采用了放大法
2. 关于如下图所示的四种圆周运动模型,下列表述正确的是( )
A. 如图甲所示,火车转弯时,受到重力、弹力和向心力作用
B. 如图乙所示,汽车安全通过拱桥最高点时速度越大,对桥面的压力越小
C. 如图丙所示,轻质细杆一端固定一小球,绕另一端O点在竖直面内做圆周运动,通过最高点最小速度为
D. 如图丁所示,衣服上的水滴与衣服间的附着力大于所需的向心力时,水滴做离心运动
3. 2023年3月30日,我国以“一箭四星”方式,成功将四颗干涉合成孔径雷达卫星运送到700km的轨道上。该组卫星在轨构成国际上首个车轮式卫星编队,三颗卫星围绕中心卫星,并保持车轮状绕地球运行。下列关于四颗卫星的说法正确的是( )
A. 四颗卫星均处于平衡状态
B. 该卫星编队的运行速度大于7.9km/s
C. 四颗卫星绕地球运动的周期小于地球静止卫星周期
D. 四颗卫星通过卫星间的万有引力保持队形
4. 高性能赛车都安装了扰流板——尾翼,气流通过车身会对车速为v的赛车产生大小为的压力,以增加汽车的抓地力,不同角度的尾翼张角对应不同的k值。假设赛车正在半径为的水平弯道上转弯,受到的最大静摩擦力为其对地面压力的0.8倍,赛车和车手的总质量为。以下说法正确的是( )
A. 若,车速为时,车辆不会发生侧滑
B. 若,车速为时,车辆会发生侧滑
C. 若,车速为时,车辆会发生侧滑
D. 若,车速为时,车辆会发生侧滑
5. 如图甲所示,光滑水平面上的小物块,在水平拉力F的作用下从坐标原点O开始沿x轴正方向运动,F随物块所在位置坐标x的变化关系如图乙所示,图线为半圆(与在数值上相等),则小物块从坐标原点O运动到处过程中拉力做的功为( )
A. 0 B. C. D.
6. 如图,某同学把质量为的足球从水平地面踢出,足球达到最高点时速度为,离地高度为。不计空气阻力,重力加速度为,下列说法正确的是( )
A. 该同学踢球时对足球做功
B. 足球上升过程重力做功
C. 该同学踢球时对足球做功
D. 足球上升过程克服重力做功
7. 风能是一种洁净、无污染、可再生的能源,临海括苍山山顶上建有全国第四大风力发电场,如图所示。已知该地区的风速约为6m/s,空气密度约,已知风力发电机的风叶叶片长度为40m,且风能的30%可转化为电能,则一台发电机发电功率约为( )
A. B. C. D.
8. 如图所示,一内壁光滑的圆锥面,轴线是竖直的,顶点O在下方,锥角为,现有两个质量相同的小钢珠A、B(均可视为质点)在圆锥的内壁上沿不同的圆轨道运动,则它们做圆周运动的( )
A. 角速度可能相同 B. 线速度可能相同
C. 受到圆锥面的支持力大小一定相等 D. 向心加速度大小一定相等
9. 质量为2t的汽车在平直路面上启动,启动过程的速度图像如图所示。从t1时刻起牵引力的功率保持不变,整个运动过程中汽车所受阻力恒为2000N,图中,则( )
A. 时间内,汽车牵引力为6000N
B. 时间内,汽车功率为60kW
C. 汽车运动的最大速度为20m/s
D. 时间内,汽车位移为1200m
10. 天舟七号货运飞船将采用3小时快速交会对接方式与天和核心舱实现地球外400公里高度对接,由于北斗卫星的精准定位,将远距离导引过程由多圈次压缩为一圈左右,从而实现快速对接。科学家发现沿霍曼椭圆轨道为最省钱轨道,如图所示,天舟七号从近地点运动到远地点后再与天和核心舱对接,已知天和核心舱的轨道半径是天舟七号在近地圆轨道Ⅰ半径的n倍;天和核心舱在轨道Ⅱ上的运动周期为,地球半径为R,地球表面重力加速度为g。下面说法正确的是( )
A. 天舟七号通过加速从近地圆轨道Ⅰ进入霍曼轨道
B. 天舟七号在轨道Ⅱ上通过加速可实现与天和核心舱对接
C. 天和核心舱轨道离地面的高度为
D. 若天舟七号从轨道Ⅰ进入圆轨道Ⅱ在霍曼轨道上恰好运动半周,其运动时间为
二、实验题:本题共2小题,共计14分。11题8分,12题6分,每空2分。
11. 题目:在“探究平抛运动的特点”实验中,采用如图1所示的实验装置。
(1)下列说法正确的是( )
A. 斜槽轨道必须光滑
B. 斜槽轨道末端可以不水平
C. 应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下
D. 用图1实验装置完成实验,必须测量小球的质量
(2)某同学记录了A、B、C三点,取A点为坐标原点,建立了如图2所示的坐标系。平抛运动的初速度为________,B点的竖直分速度为___________。(用图中符号表示)
(3)为了得到平抛物体的运动轨迹,同学们还提出了以下三种方案,其中不可行的是( )
A. 从细管水平喷出稳定的细水柱,拍摄照片,即可得到平抛运动轨迹
B. 将铅笔垂直于竖直的白纸板放置,笔尖紧靠白纸板,铅笔以一定初速度水平抛出,将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹
C. 用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置,平滑连接各位置,即可得到平抛运动轨迹
12. 如图所示,向心力演示仪的挡板A、C到转轴距离为R,挡板B到转轴距离为2R,塔轮①④半径相同,①②③半径之比为1∶2∶3,④⑤⑥半径之比为3∶2∶1. 现通过控制变量法,用该装置探究向心力大小与角速度、运动半径、质量的关系。
(1)当质量和运动半径一定时,探究向心力的大小与角速度的关系,将传动皮带套在②⑤塔轮上,应将质量相同的小球分别放在挡板___________处(选填“A”、“B”或“C”中的两个);
(2)当质量和角速度一定时,探究向心力的大小与运动半径之间的关系,应将皮带套在___________塔轮上(选填①②③④⑤⑥中的两个);
(3)将大小相同的铁球和橡胶球分别放置在A、C挡板处,传动皮带套在①④两个塔轮上,图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球向心力大小的比值为3∶1,则铁球与橡胶球的质量之比为___________。
三、计算题:本题共3小题,共40分。13题10分,14题14分,15题16分。答题时应写出必要的文字说明、方程式及主要计算步骤。
13. 2023年9月21日,“天宫课堂”第四课开讲,航天员景海鹏、朱杨桂、桂海潮在中国空间站内,为广大青少年带来了一场别出心裁的太空科普课。已知地球的半径为R,空间站距离地球表面的高度为h,万有引力常量为G,不考虑地球的自转,地球表面的重力加速度为g。求:
(1)地球的质量;
(2)空间站的线速度大小。
14. 图所示,质量为20kg的小孩坐在雪橇上,现用一个与水平方向成、大小为60N的力F拉着雪橇沿水平地面从静止开始以的加速度做匀加速直线运动,已知雪橇的质量为20kg,(忽略空气阻力)求:
(1)2s内拉力对雪橇做的功是多少?
(2)2s末拉力的瞬时功率;
(3)2s末撤去拉力,直至雪橇停下,(认为全过程地面粗糙程度一致)匀加速直线运动过程与匀减速直线运动过程摩擦力对雪橇做功各是多少?
15. 某装置轨道简化如图所示,在竖直平面内,有一半径为的圆弧轨道AB与水平轨道BE相切于B点,B为最低点,A与圆心O等高,半径的竖直圆轨道在最低点稍稍错开,并分别与左右两侧的直轨道平滑相连,右侧有一倾角为,长为的斜面EF与水平轨道平滑相连,整个轨道除EF段以外都是光滑的。一个质量为的小球从AB圆弧上某处由静止释放后沿轨道滑下。已知小球与斜面间的动摩擦因数,小球可视为质点,空气阻力不计,g取,,,求:
(1)小球不脱离轨道恰好能进入轨道,则运动到D点时速度的大小;
(2)若将小球从A点正上方高0.24m处,由静止释放后沿圆弧轨道进入,通过E后最终位置离E点的距离;
(3)若改变小球释放的离地高度h的值,小球不脱离圆轨道,在斜面通过的路程s与高度h之间的关系。
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横峰中学 2024-2025 学年度第二学期
高一年级期中考试物理学科试卷
考试时间:75 分钟 满分:100 分 命题人:李炜 审题人:戴明
一、选择题:本题共 10 题,共46分。其中 1-7小题为单项选择题,每小题 4分,共28 分;8-10 小题为多选题,全部选对得 6 分,共18 分,选对但不全的得 3 分,有选错的得 0 分。
1. 以下说法正确的是( )
A. 哥白尼提出了日心说,并发现了万有引力定律
B. 第谷通过观察,提出行星绕太阳运动的轨道是椭圆
C. 牛顿进行了著名的“月-地检验”,得到了引力常量值
D. 卡文迪许的扭秤实验,采用了放大法
【答案】D
【解析】
【详解】A.哥白尼提出日心说,但万有引力定律由牛顿发现,故A错误;
B.第谷通过观测积累了数据,但提出椭圆轨道的是开普勒,故B错误;
C.牛顿通过“月-地检验”验证了万有引力定律,但引力常量由卡文迪许测得,故C错误;
D.卡文迪许的扭秤实验利用镜子反射放大微小扭转角度,采用了放大法,故D正确。
故选D。
2. 关于如下图所示的四种圆周运动模型,下列表述正确的是( )
A. 如图甲所示,火车转弯时,受到重力、弹力和向心力作用
B. 如图乙所示,汽车安全通过拱桥最高点时速度越大,对桥面的压力越小
C. 如图丙所示,轻质细杆一端固定一小球,绕另一端O点在竖直面内做圆周运动,通过最高点最小速度为
D. 如图丁所示,衣服上的水滴与衣服间的附着力大于所需的向心力时,水滴做离心运动
【答案】B
【解析】
【详解】A.如图甲所示,火车按规定速度转弯时,受到重力、弹力作用,两力的合力提供向心力,故A错误;
B.如图乙所示,根据
解得
可知,汽车安全通过拱桥最高点时速度越大,所受桥面的支持力越小,由牛顿第三定律可知,汽车对桥面的压力越小,故B正确;
C.如图丙所示,轻质细杆一端固定一小球,绕另一端O点在竖直面内做圆周运动,通过最高点的最小速度为零,故C错误;
D.如图丁所示,衣服上的水滴与衣服间的附着力小于所需的向心力时,水滴做离心运动,故D错误。
故选B。
3. 2023年3月30日,我国以“一箭四星”方式,成功将四颗干涉合成孔径雷达卫星运送到700km的轨道上。该组卫星在轨构成国际上首个车轮式卫星编队,三颗卫星围绕中心卫星,并保持车轮状绕地球运行。下列关于四颗卫星的说法正确的是( )
A. 四颗卫星均处于平衡状态
B. 该卫星编队的运行速度大于7.9km/s
C. 四颗卫星绕地球运动的周期小于地球静止卫星周期
D. 四颗卫星通过卫星间的万有引力保持队形
【答案】C
【解析】
【详解】A.卫星做圆周运动,处于非平衡态,故A错误;
B.地球卫星运行速度均小于第一宇宙速度7.9km/s,故B错误;
C.由万有引力提供向心力
得
四颗卫星绕地球运动的轨道半径小于静止卫星的轨道半径,四颗卫星绕地球运动的周期小于地球静止卫星周期,故C正确;
D.卫星间的引力极小,不足以改变卫星的队形,事实上该卫星队列处于太阳同步轨道,24小时不间断接收太阳能,通过太阳能驱动卫星保持队列,故D错误。
故选C。
4. 高性能赛车都安装了扰流板——尾翼,气流通过车身会对车速为v的赛车产生大小为的压力,以增加汽车的抓地力,不同角度的尾翼张角对应不同的k值。假设赛车正在半径为的水平弯道上转弯,受到的最大静摩擦力为其对地面压力的0.8倍,赛车和车手的总质量为。以下说法正确的是( )
A. 若,车速为时,车辆不会发生侧滑
B. 若,车速为时,车辆会发生侧滑
C. 若,车速为时,车辆会发生侧滑
D. 若,车速为时,车辆会发生侧滑
【答案】B
【解析】
【详解】车辆转弯时,摩擦力提供向心力;要使车辆不打滑,则应满足
当车速时,代入可得
当车速时,代入可得
故B正确、ACD错误。
故选B。
5. 如图甲所示,光滑水平面上的小物块,在水平拉力F的作用下从坐标原点O开始沿x轴正方向运动,F随物块所在位置坐标x的变化关系如图乙所示,图线为半圆(与在数值上相等),则小物块从坐标原点O运动到处过程中拉力做的功为( )
A. 0 B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据图像与横轴围成的面积等于拉力做功的大小,由于图线为半圆,则有
与在数值上相等,则有
联立可得拉力做的功为
故选C。
6. 如图,某同学把质量为的足球从水平地面踢出,足球达到最高点时速度为,离地高度为。不计空气阻力,重力加速度为,下列说法正确的是( )
A. 该同学踢球时对足球做功
B. 足球上升过程重力做功
C. 该同学踢球时对足球做功
D. 足球上升过程克服重力做功
【答案】C
【解析】
【详解】AC.由动能定理可得
解得该同学踢球时对足球做功
故C正确,A错误;
BD.足球上升过程重力做功
则足球上升过程克服重力做功,故BD错误。
故选C。
7. 风能是一种洁净、无污染、可再生的能源,临海括苍山山顶上建有全国第四大风力发电场,如图所示。已知该地区的风速约为6m/s,空气密度约,已知风力发电机的风叶叶片长度为40m,且风能的30%可转化为电能,则一台发电机发电功率约为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】在内经过叶片的空气体积为
空气的质量为
空气的动能为
风能的30%可转化为电能,则
整理可得,电能就是发电功率
代入数据解得
故选B。
8. 如图所示,一内壁光滑的圆锥面,轴线是竖直的,顶点O在下方,锥角为,现有两个质量相同的小钢珠A、B(均可视为质点)在圆锥的内壁上沿不同的圆轨道运动,则它们做圆周运动的( )
A. 角速度可能相同 B. 线速度可能相同
C. 受到圆锥面的支持力大小一定相等 D. 向心加速度大小一定相等
【答案】CD
【解析】
【详解】C.以小球为对象,竖直方向根据受力平衡可得
解得
由于小钢珠A、B质量相同,所以它们受到圆锥面的支持力大小一定相等,故C正确;
ABD.以小球为对象,水平方向根据牛顿第二定律可得
解得
,,
由于两球做圆周运动的半径不相等,所以它们做圆周运动的角速度和线速度大小均不相等,但它们做圆周运动的向心加速度大小一定相等,故AB错误,D正确。
故选CD。
9. 质量为2t的汽车在平直路面上启动,启动过程的速度图像如图所示。从t1时刻起牵引力的功率保持不变,整个运动过程中汽车所受阻力恒为2000N,图中,则( )
A. 时间内,汽车牵引力为6000N
B. 时间内,汽车功率为60kW
C. 汽车运动的最大速度为20m/s
D. 时间内,汽车位移为1200m
【答案】AB
【解析】
【详解】A. 时间内,汽车的加速度
根据牛顿第二定律F-f=ma
可得牵引力为F=6000N,A正确;
B. 时间内,汽车功率为P=Fv1=60kW,B正确;
C. 汽车运动的最大速度为,C错误;
D. 时间内,汽车的位移
时间内,由动能定理
解得x2=1100m
则汽车位移为x=x1+x2=1125m,D错误。
故选AB。
10. 天舟七号货运飞船将采用3小时快速交会对接方式与天和核心舱实现地球外400公里高度对接,由于北斗卫星的精准定位,将远距离导引过程由多圈次压缩为一圈左右,从而实现快速对接。科学家发现沿霍曼椭圆轨道为最省钱轨道,如图所示,天舟七号从近地点运动到远地点后再与天和核心舱对接,已知天和核心舱的轨道半径是天舟七号在近地圆轨道Ⅰ半径的n倍;天和核心舱在轨道Ⅱ上的运动周期为,地球半径为R,地球表面重力加速度为g。下面说法正确的是( )
A. 天舟七号通过加速从近地圆轨道Ⅰ进入霍曼轨道
B. 天舟七号在轨道Ⅱ上通过加速可实现与天和核心舱对接
C. 天和核心舱轨道离地面的高度为
D. 若天舟七号从轨道Ⅰ进入圆轨道Ⅱ在霍曼轨道上恰好运动半周,其运动时间为
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.从近地圆轨道通过加速离心才能到达椭圆轨道,A正确;
B.天舟七号在轨道Ⅱ上加速后将做离心运动,向着更高的轨道运动,即同轨道上无法实现对接,B错误;
C.万有引力等于向心力,有
又、
解得
C正确;
D.根据题意可知,天舟七号在霍曼轨道运动时间为椭圆轨道运动周期的一半,根据开普勒第三定律有
D正确。
故选ACD。
二、实验题:本题共2小题,共计14分。11题8分,12题6分,每空2分。
11. 题目:在“探究平抛运动的特点”实验中,采用如图1所示的实验装置。
(1)下列说法正确的是( )
A. 斜槽轨道必须光滑
B. 斜槽轨道末端可以不水平
C. 应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下
D. 用图1实验装置完成实验,必须测量小球的质量
(2)某同学记录了A、B、C三点,取A点为坐标原点,建立了如图2所示的坐标系。平抛运动的初速度为________,B点的竖直分速度为___________。(用图中符号表示)
(3)为了得到平抛物体的运动轨迹,同学们还提出了以下三种方案,其中不可行的是( )
A. 从细管水平喷出稳定的细水柱,拍摄照片,即可得到平抛运动轨迹
B. 将铅笔垂直于竖直的白纸板放置,笔尖紧靠白纸板,铅笔以一定初速度水平抛出,将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹
C. 用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置,平滑连接各位置,即可得到平抛运动轨迹
【答案】(1)C (2) ①. ②.
(3)B
【解析】
【小问1详解】
A.斜槽轨道不一定要必须光滑,选项A错误;
B.斜槽轨道末端必须要水平,以保证小球能做平抛运动,选项B错误;
C.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下,以保证小球的轨迹相同,选项C正确;
D.该实验不需要测量小球的质量,选项D错误。
故选C。
【小问2详解】
竖直方向
水平方向
可得平抛运动的初速度为
B点的竖直分速度为
【小问3详解】
A.从细管水平喷出稳定的细水柱,拍摄照片,即可得到平抛运动轨迹,该方法可行,不符合题意;
B.将铅笔垂直于竖直的白纸板放置,笔尖紧靠白纸板,铅笔以一定初速度水平抛出,由于铅笔和纸之间没有压力,故不会形成运动轨迹,故该方法不可行,符合题意;
C.用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置,平滑连接各位置,即可得到平抛运动轨迹,该方法可行,不符合题意。
故选B。
12. 如图所示,向心力演示仪的挡板A、C到转轴距离为R,挡板B到转轴距离为2R,塔轮①④半径相同,①②③半径之比为1∶2∶3,④⑤⑥半径之比为3∶2∶1. 现通过控制变量法,用该装置探究向心力大小与角速度、运动半径、质量的关系。
(1)当质量和运动半径一定时,探究向心力的大小与角速度的关系,将传动皮带套在②⑤塔轮上,应将质量相同的小球分别放在挡板___________处(选填“A”、“B”或“C”中的两个);
(2)当质量和角速度一定时,探究向心力的大小与运动半径之间的关系,应将皮带套在___________塔轮上(选填①②③④⑤⑥中的两个);
(3)将大小相同的铁球和橡胶球分别放置在A、C挡板处,传动皮带套在①④两个塔轮上,图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球向心力大小的比值为3∶1,则铁球与橡胶球的质量之比为___________。
【答案】(1)AC (2)①④
(3)
【解析】
【小问1详解】
当质量和运动半径一定时,探究向心力的大小与角速度的关系,需要控制两小球做圆周运动的半径相同,故应将质量相同的小球分别放在挡板AC处。
【小问2详解】
当质量和角速度一定时,探究向心力的大小与运动半径之间的关系,两个变速轮塔靠皮带传送,即皮带套在的塔轮上线速度相同,若控制角速度相同,则两塔轮的半径相同,故应将皮带套在①④塔轮上;
【小问3详解】
将大小相同的铁球和橡胶球分别放置在A、C挡板处,传动皮带套在①④两个塔轮上,可知两球转动的半径和角速度相同,图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球向心力大小的比值为,根据
可知铁球与橡胶球的质量之比为
三、计算题:本题共3小题,共40分。13题10分,14题14分,15题16分。答题时应写出必要的文字说明、方程式及主要计算步骤。
13. 2023年9月21日,“天宫课堂”第四课开讲,航天员景海鹏、朱杨桂、桂海潮在中国空间站内,为广大青少年带来了一场别出心裁的太空科普课。已知地球的半径为R,空间站距离地球表面的高度为h,万有引力常量为G,不考虑地球的自转,地球表面的重力加速度为g。求:
(1)地球的质量;
(2)空间站的线速度大小。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)根据万有引力定律
得
(2)根据万有引力定律提供向心力
其中
得
代入得
14. 图所示,质量为20kg的小孩坐在雪橇上,现用一个与水平方向成、大小为60N的力F拉着雪橇沿水平地面从静止开始以的加速度做匀加速直线运动,已知雪橇的质量为20kg,(忽略空气阻力)求:
(1)2s内拉力对雪橇做的功是多少?
(2)2s末拉力的瞬时功率;
(3)2s末撤去拉力,直至雪橇停下,(认为全过程地面粗糙程度一致)匀加速直线运动过程与匀减速直线运动过程摩擦力对雪橇做功各是多少?
【答案】(1);(2);(3),
【解析】
【详解】(1)2s内雪橇的位移为
代入数据可得
拉力对雪橇做的功是
代入数据可得
(2)2s末雪橇的速度为
代入数据可得
2s末拉力的瞬时功率
代入数据可得
(3)匀减速运动过程运用动能定理可得
解得
全程运用动能定理可得
解得
15. 某装置轨道简化如图所示,在竖直平面内,有一半径为的圆弧轨道AB与水平轨道BE相切于B点,B为最低点,A与圆心O等高,半径的竖直圆轨道在最低点稍稍错开,并分别与左右两侧的直轨道平滑相连,右侧有一倾角为,长为的斜面EF与水平轨道平滑相连,整个轨道除EF段以外都是光滑的。一个质量为的小球从AB圆弧上某处由静止释放后沿轨道滑下。已知小球与斜面间的动摩擦因数,小球可视为质点,空气阻力不计,g取,,,求:
(1)小球不脱离轨道恰好能进入轨道,则运动到D点时速度的大小;
(2)若将小球从A点正上方高0.24m处,由静止释放后沿圆弧轨道进入,通过E后最终位置离E点的距离;
(3)若改变小球释放的离地高度h的值,小球不脱离圆轨道,在斜面通过的路程s与高度h之间的关系。
【答案】(1)1m/s;(2)1m;(3)见解析
【解析】
【详解】(1)设小球到达D点时的速度大小为,根据
得
(2)由于
所以小球会停在斜面上
设最终位置离E点的距离为x,全程动能定理得
得
(3)(ⅰ)小球到达小圆高度小于圆心等高处,即高度满足
小球无法到达E点,即
(ⅱ)恰好过小圆最高处D点,释放点到D点根据动能定理
得
说明在高度为
小球脱离轨道,不符合条件。
(ⅲ)恰好到达F点,释放点到F点根据动能定理
得
由于
所以小球会停在斜面上.
当高度为
从释放点到最终位置根据动能定理
得
(ⅳ)当高度为
小球从F点离开斜面,则
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