内容正文:
高一卓越部期中考试模拟试卷
一、选择题(1-7单选,每题4分,8-10多选,每题6分,共46分)
1. 下列关于物理学史、物理学研究方法的叙述中,不正确的是( )
A. 探究向心力的关系式,需要用到控制变量法
B. 伽利略研究抛体运动利用几何工具证明了抛体运动的轨迹是一条抛物线
C. 所有的抛体运动都可以看成是匀速直线运动与自由落体运动的合成
D. 平抛运动随着运动时间的延长,最终可以变成竖直下抛运动
2. 假设地球可视为质量分布均匀的球体,地球表面重力加速度在两极的大小为,在赤道的大小为g,已知地球自转的周期为T,引力常量为G,则地球的半径为( )
A. B. C. D.
3. 如图所示为传动装置的简化示意图,滑块A、B放置在光滑水平面上,滑块均通过铰链和轻杆与球C相连,两杆长相同。A、B、C同时由静止释放、球C始终沿竖直方向运动,当杆与水平方向夹角均为时,球C的速度大小为v,则此时滑块A、B的速度大小为( )
A. B. C. D.
4. 一同学在操场练习定点投篮,他将篮球以的速度以一定投射角从离地高度处投出,篮球从篮筐上方斜向下直接经过篮筐的中心点无碰撞进入篮筐。篮球从投出到进入篮筐的过程中,上升时间与下降时间之比为,篮筐距离地面的高度为。重力加速度,忽略空气阻力,则( )
A. 篮球从投出到进入篮筐的时间为
B. 篮球最高点速度大小为
C. 篮球抛出点到篮筐中心的水平距离
D. 投射角的正切值
5. 歼-35A是由中国航空工业集团自主研制的新一代中型隐身多用途战斗机。如图所示歼-35A战机在a位置先水平向右,再沿曲线ab向上,过b位置后沿陡斜线直入云霄。设飞行路径在同一竖直面内,飞行速率不变。则在沿ab段曲线飞行过程中( )
A. 战机所受合外力为一恒力
B. 战机在某点加速度方向可能沿轨迹的切线方向
C. 战机水平方向的分速度逐渐增大
D. 战机竖直方向的分速度逐渐增大
6. 2024年5月3日17时27分,长征五号遥八运载火箭顺利将嫦娥六号探测器送入预定轨道,开启了首次月背采样任务。嫦娥六号的飞行轨迹可以简化为如图所示:首先进入近地圆轨道I,在P点进入椭圆轨道II,到达远地点Q后进入地月转移轨道,到达月球附近后进入环月轨道,近地圆轨道I的半径为,周期为,椭圆轨道II的半长轴为a,周期为,环月轨道III的半径为,周期为。忽略地球自转,忽略太阳引力的影响。下列说法正确的是( )
A.
B. 嫦娥六号在轨道I上运行速度大于第一宇宙速度
C. 嫦娥六号在椭圆轨道II上P点的加速度等于在圆轨道I上P点的加速度
D. 嫦娥六号沿椭圆轨道II从P点向Q点飞行的过程中速度逐渐增大
7. 如图所示,两完全相同的滑块P、Q用长为L的轻绳拴接,轻绳刚好拉直,放在水平的圆形转台上,转台的圆心O与P、Q在同一条直线上,,两滑块的质量均为m,与转台间的动摩擦因数为μ。现让转台的角速度从0逐渐增加,当角速度为ω1时,Q所受的摩擦力达到最大静摩擦力,当角速度为ω2时,滑块刚好相对转台滑动,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,两滑块均视为质点,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 滑块P、Q所受的摩擦力大小之比始终等于1∶3
B.
C.
D. 转台的角速度为时,轻绳的拉力大小为
8. 有关圆周运动的基本模型,下列说法正确的是( )
A. 如图a,汽车通过拱桥最高点时对桥的压力大于重力
B. 如图b所示是两个圆锥摆A、B,细线悬挂于同一点且两小球处于同一水平面,则A、B小球做匀速圆周运动的周期相等
C. 如图c,同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动,则小球在A位置的角速度不等于在B位置时的角速度
D. 如图d,火车转弯超过规定速度行驶时,内轨和轮缘间会有挤压作用
9. 各种大型的货运站中少不了悬臂式起重机。如图甲所示,某起重机的悬臂保持不动,可沿悬臂行走的天车有两个功能,一是吊着货物沿竖直方向运动,二是吊着货物沿悬臂水平方向运动。现天车吊着质量为100kg的货物在x方向的位移-时间图像和y方向的速度-时间图像如图乙、丙所示,下列说法正确的是( )
A. 2s末货物的速度大小为
B. 货物做曲线运动
C. 货物所受的合力大小为150N
D. 0到2s末这段时间内,货物的合位移大小为
10. 某行星周围的卫星绕其做圆周运动的轨道半径与运动周期的关系如图所示。行星的半径为,引力常量为,图中、为已知量。下列说法正确的是( )
A. 绕该行星表面运行卫星的周期为
B. 该行星的质量为
C. 该行星的密度为
D. 该行星表面的重力加速度为
二、实验题(每空2分,共14分)
11. 某实验小组利用如图所示的装置进行“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验。转动手柄,可使塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。塔轮自上而下有三层,每层左、右半径比分别是1∶1、2∶1和3∶1.左、右塔轮通过皮带连接,并可通过改变皮带所处层来改变左、右塔轮的角速度之比。实验时,将两个小球分别放在短槽C处和长槽的A(或B)处,A、C到左、右塔轮中心的距离相等,两个小球随塔轮做匀速圆周运动,向心力大小关系可由标尺露出的等分格的格数判断。
(1)该实验用到的方法是___________。
A.理想实验法 B.等效替代法
C.微元法 D.控制变量法
(2)在某次实验中,某同学把两个质量相等的小球分别放在A、C位置,将皮带连接在左、右塔轮半径之比为2∶1的塔轮上,实验中匀速转动手柄时,得到左、右标尺露出的等分格数之比为1∶4。
(3)若将皮带连接在左、右塔轮半径之比为3∶1的塔轮上,左、右两边塔轮的角速度之比为___________,当左边标尺露出1个等分格时,右边标尺露出9个等分格,则实验说明___________。
12. 某兴趣小组为探究平抛运动的特点,做了如下几个实验:
(1)图1中用象棋中的两枚棋子,一枚置于拇指与弯曲的食指之间,另一枚放于中指上,它们处于同一高度,如图1所示,食指弹击放于中指上的棋子使其水平飞出,同时拇指食指间的棋子被释放。由此实验可判断_____________
A. 平抛运动的水平分运动是匀速直线运动
B. 平抛运动的竖直分运动是自由落体
C. 降低手所在高度,两棋子不同时落地
(2)图3是利用图2装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片,由照片可判断实验操作错误的是_____________。
A. 释放小球时初速度不为0
B. 释放小球的初始位置不同
C. 斜槽末端切线不水平
(3)图4为物体的运动轨迹,a、b、c三点的位置在运动轨迹上已标出(g取),由图可知,小球由a到b的时间与由b到c时间相等,小球平抛的初速度_____________(保留两位有效数字);小球开始做平抛运动的位置坐标_____________。
三、解答题(13题12分,14题14分,15题14分,共40分)
13. 我国发射一颗返回式月球软着陆器,进行首次月球样品自动取样并安全返回地球。假设宇航员在月球表面某处以速度v0竖直向上抛出一个小球,经过时间t,小球落回到抛出点。已知月球半径为R,月球的质量分布均匀,万有引力常量为G,忽略月球自转,求:
(1)月球表面的重力加速度大小;
(2)月球的质量;
(3)月球的第一宇宙速度大小。
14. 跳台滑雪是冬奥会项目,运动员穿专用滑雪板,在滑雪道上获得一定速度后从跳台飞出,在空中飞行一段距离后着陆。如图所示,运动员从跳台A处以速度v0=10m/s沿水平方向飞出,在斜坡B处着陆,斜坡与水平方向夹角为45°,不计空气阻力,重力加速度g=10m/s2,求:
(1)运动员在空中的时间及A、B间的距离;
(2)运动员落到B处时的速度大小;
(3)运动员在空中离坡面的最大距离。
15. 如图所示,竖直光滑圆弧轨道AB的半径R=0.8m,水平传送带与圆弧轨道相切于B点。传送带长L=1.4m,以v=5m/s的速度顺时针匀速转动。一质量m=0.5kg的小物块从A点无初速度释放后,从B点滑上传送带,在B点时的速度大小为4m/s,再从C点飞离传送带,落到水平地面上的P点。已知C、P两点间的高度差h=3.2m,小物块可视为质点,小物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2。
(1)求小物块运动至B点时对轨道的压力大小;
(2)求小物块在传送带上运动的时间;
(3)求小物块从C点飞到P点的水平位移的大小。
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高一卓越部期中考试模拟试卷
一、选择题(1-7单选,每题4分,8-10多选,每题6分,共46分)
1. 下列关于物理学史、物理学研究方法的叙述中,不正确的是( )
A. 探究向心力的关系式,需要用到控制变量法
B. 伽利略研究抛体运动利用几何工具证明了抛体运动的轨迹是一条抛物线
C. 所有的抛体运动都可以看成是匀速直线运动与自由落体运动的合成
D. 平抛运动随着运动时间的延长,最终可以变成竖直下抛运动
【答案】D
【解析】
【详解】A.探究向心力关系式时,需控制变量(如保持质量、半径不变,研究F与v2的关系),故A正确,不符合题意;
B.伽利略通过分解运动为水平和竖直方向,利用几何方法证明了抛体轨迹为抛物线,故B正确,不符合题意;
C.抛体运动(如平抛、斜抛)均可分解为水平匀速直线运动和竖直方向的匀变速运动(加速度为g,无论初速度如何),此处的“自由落体”广义指仅受重力作用的运动,故C正确,不符合题意;
D.平抛运动的水平速度始终存在,轨迹为抛物线,即使时间无限长,也不会变为仅竖直方向的直线运动(竖直下抛),故D错误,符合题意。
故选D。
2. 假设地球可视为质量分布均匀的球体,地球表面重力加速度在两极的大小为,在赤道的大小为g,已知地球自转的周期为T,引力常量为G,则地球的半径为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】在两极有:;在赤道有:;联立两式解得,故选A.
3. 如图所示为传动装置的简化示意图,滑块A、B放置在光滑水平面上,滑块均通过铰链和轻杆与球C相连,两杆长相同。A、B、C同时由静止释放、球C始终沿竖直方向运动,当杆与水平方向夹角均为时,球C的速度大小为v,则此时滑块A、B的速度大小为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由于轻杆不可伸长和压缩,球C速度沿轻杆方向的分速度与滑块A.B的速度在杆方向的分速度大小相等,则有
解得
故选C。
4. 一同学在操场练习定点投篮,他将篮球以的速度以一定投射角从离地高度处投出,篮球从篮筐上方斜向下直接经过篮筐的中心点无碰撞进入篮筐。篮球从投出到进入篮筐的过程中,上升时间与下降时间之比为,篮筐距离地面的高度为。重力加速度,忽略空气阻力,则( )
A. 篮球从投出到进入篮筐的时间为
B. 篮球最高点速度大小为
C. 篮球抛出点到篮筐中心的水平距离
D. 投射角的正切值
【答案】C
【解析】
【详解】A.设篮球投出到进筐过程中,上升时间为,下降时间为,由题意可得
其中
解得,
则篮球投出到进筐过程总时间故A错误;
BD.抛出瞬间篮球速度的水平分量为
篮球速度的竖直分量为
解得,,,
篮球在水平方向做匀速运动,因此篮球最高点速度大小为,故BD错误;
C.篮球抛出点到篮筐中心的水平距离满足,故C正确。
故选C。
5. 歼-35A是由中国航空工业集团自主研制的新一代中型隐身多用途战斗机。如图所示歼-35A战机在a位置先水平向右,再沿曲线ab向上,过b位置后沿陡斜线直入云霄。设飞行路径在同一竖直面内,飞行速率不变。则在沿ab段曲线飞行过程中( )
A. 战机所受合外力为一恒力
B. 战机在某点加速度方向可能沿轨迹的切线方向
C. 战机水平方向的分速度逐渐增大
D. 战机竖直方向的分速度逐渐增大
【答案】D
【解析】
【详解】AB.根据曲线运动的条件,飞机沿ab段飞行做曲线运动,所受合外力一定不为零,但方向时刻改变,为变力,故AB错误;
C.设战机速度大小为v,速度方向与水平方向夹角为,则水平分速度为,在ab段,逐渐增大,逐渐减小,而v不变,所以水平方向的分速度逐渐减小,故C错误;
D.战机竖直方向的分速度,可知在ab段,逐渐增大,逐渐增大,因为v大小不变,故逐渐增大,故D正确。
故选D。
6. 2024年5月3日17时27分,长征五号遥八运载火箭顺利将嫦娥六号探测器送入预定轨道,开启了首次月背采样任务。嫦娥六号的飞行轨迹可以简化为如图所示:首先进入近地圆轨道I,在P点进入椭圆轨道II,到达远地点Q后进入地月转移轨道,到达月球附近后进入环月轨道,近地圆轨道I的半径为,周期为,椭圆轨道II的半长轴为a,周期为,环月轨道III的半径为,周期为。忽略地球自转,忽略太阳引力的影响。下列说法正确的是( )
A.
B. 嫦娥六号在轨道I上运行速度大于第一宇宙速度
C. 嫦娥六号在椭圆轨道II上P点的加速度等于在圆轨道I上P点的加速度
D. 嫦娥六号沿椭圆轨道II从P点向Q点飞行的过程中速度逐渐增大
【答案】C
【解析】
【详解】A.开普勒第三定律适用于同一个中心天体,则有
故A错误;
B.第一宇宙速度等于近地卫星的环绕速度,可知,嫦娥六号在近地圆轨道I上运行时,其速度不可能大于第一宇宙速度,故B错误;
C.由牛顿第二定律可得
解得
可知,嫦娥六号在椭圆轨道II上P点的加速度等于在圆轨道I上P点的加速度,故C正确;
D.嫦娥六号沿椭圆轨道II从P点向Q点飞行的过程中,万有引力与速度方向夹角为钝角,万有引力对卫星有减速的效果,可知,速度减小,故D错误。
故选C。
7. 如图所示,两完全相同的滑块P、Q用长为L的轻绳拴接,轻绳刚好拉直,放在水平的圆形转台上,转台的圆心O与P、Q在同一条直线上,,两滑块的质量均为m,与转台间的动摩擦因数为μ。现让转台的角速度从0逐渐增加,当角速度为ω1时,Q所受的摩擦力达到最大静摩擦力,当角速度为ω2时,滑块刚好相对转台滑动,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,两滑块均视为质点,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 滑块P、Q所受的摩擦力大小之比始终等于1∶3
B.
C.
D. 转台的角速度为时,轻绳的拉力大小为
【答案】B
【解析】
【详解】A.刚开始角速度比较小时,两滑块的静摩擦力提供所需的向心力,由于滑块Q的半径较大,所需向心力较大,则滑块Q受到的摩擦力先达到最大静摩擦力,此后角速度再增大,轻绳的拉力逐渐增大,滑块Q的静摩擦力不变,而滑块P的静摩擦力逐渐增大,直到增加到最大静摩擦力,所以两滑块P、Q所受的摩擦力之比并不始终等于1:3,故A错误;
B.当角速度为时,对滑块Q由牛顿第二定律得
解得
故B正确;
CD.转台的角速度为时,滑块P受到的摩擦力达到最大,分别对滑块P、Q由牛顿第二定律,则有,
联立解得,
故C、D错误。
故选B。
8. 有关圆周运动的基本模型,下列说法正确的是( )
A. 如图a,汽车通过拱桥最高点时对桥的压力大于重力
B. 如图b所示是两个圆锥摆A、B,细线悬挂于同一点且两小球处于同一水平面,则A、B小球做匀速圆周运动的周期相等
C. 如图c,同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动,则小球在A位置的角速度不等于在B位置时的角速度
D. 如图d,火车转弯超过规定速度行驶时,内轨和轮缘间会有挤压作用
【答案】BC
【解析】
【详解】A.汽车在拱桥最高点时,合力向下提供向心力
可得桥对汽车的支持力
根据牛顿第三定律,汽车对桥的压力等于支持力,因此压力小于重力,A错误;
B.对圆锥摆小球受力分析,重力和拉力的合力提供向心力
设悬挂点到圆周圆心的竖直高度为,由几何关系得
解得周期
两球处于同一水平面,相同,因此周期相等,B正确;
C.对圆锥筒内小球受力分析,设侧棱与中轴线夹角为,合力提供向心力得
化简得
由图可知A位置圆周半径,因此,C正确;
D.火车转弯时,重力与支持力的合力刚好提供规定速度的向心力。当速度超过规定速度时,所需向心力更大,合力不足,火车会向外偏移挤压外轨,外轨与轮缘间产生挤压作用,D错误。
故选BC。
9. 各种大型的货运站中少不了悬臂式起重机。如图甲所示,某起重机的悬臂保持不动,可沿悬臂行走的天车有两个功能,一是吊着货物沿竖直方向运动,二是吊着货物沿悬臂水平方向运动。现天车吊着质量为100kg的货物在x方向的位移-时间图像和y方向的速度-时间图像如图乙、丙所示,下列说法正确的是( )
A. 2s末货物的速度大小为
B. 货物做曲线运动
C. 货物所受的合力大小为150N
D. 0到2s末这段时间内,货物的合位移大小为
【答案】BCD
【解析】
【详解】BC.由图乙可知,货物沿水平方向做匀速直线运动,速度大小为
由图丙可知,货物沿竖直方向做匀加速直线运动,加速度大小为
则货物做匀变速曲线运动;
货物所受的合力大小为
故BC正确;
A.2s末货物的速度大小为
故A错误;
D.0到2s末这段时间内,货物在x方向的分位移大小为8m
y方向的分位移大小为
则0到2s末这段时间内,货物的合位移大小为
故D正确。
故选BCD。
10. 某行星周围的卫星绕其做圆周运动的轨道半径与运动周期的关系如图所示。行星的半径为,引力常量为,图中、为已知量。下列说法正确的是( )
A. 绕该行星表面运行卫星的周期为
B. 该行星的质量为
C. 该行星的密度为
D. 该行星表面的重力加速度为
【答案】BC
【解析】
【详解】A.根据开普勒第三定律有
由图可知
绕该行星表面运行卫星的轨道半径
解得,故A错误;
B.由万有引力提供向心力得,得
由题图斜率
联立解得,故B正确;
C.由,且
得,故C正确;
D.由得,故D错误。
故选BC。
二、实验题(每空2分,共14分)
11. 某实验小组利用如图所示的装置进行“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验。转动手柄,可使塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。塔轮自上而下有三层,每层左、右半径比分别是1∶1、2∶1和3∶1.左、右塔轮通过皮带连接,并可通过改变皮带所处层来改变左、右塔轮的角速度之比。实验时,将两个小球分别放在短槽C处和长槽的A(或B)处,A、C到左、右塔轮中心的距离相等,两个小球随塔轮做匀速圆周运动,向心力大小关系可由标尺露出的等分格的格数判断。
(1)该实验用到的方法是___________。
A.理想实验法 B.等效替代法
C.微元法 D.控制变量法
(2)在某次实验中,某同学把两个质量相等的小球分别放在A、C位置,将皮带连接在左、右塔轮半径之比为2∶1的塔轮上,实验中匀速转动手柄时,得到左、右标尺露出的等分格数之比为1∶4。
(3)若将皮带连接在左、右塔轮半径之比为3∶1的塔轮上,左、右两边塔轮的角速度之比为___________,当左边标尺露出1个等分格时,右边标尺露出9个等分格,则实验说明___________。
【答案】 ①. D ②. ③. 做匀速圆周运动的物体,在质量和转动半径一定时,向心力与转动角速度的平方成正比
【解析】
【详解】(1)[1]探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系,先控制其中两个物理量不变,探究向心力与另一个物理量的关系,该实验用到的方法是控制变量法。
故选D。
(3)[2]若将皮带连接在左、右塔轮半径之比为的塔轮上,用皮带连接的左、右塔轮边缘线速度大小相等,根据可知,左、右两边塔轮的角速度之比为;
[3]又根据题意知放在A、C两处的小球质量相等,转动半径相等,左边标尺露出1个等分格,右边标尺露出9个等分格,表明两球向心力之比为,此次实验说明,做匀速圆周运动的物体,在质量和转动半径一定时,向心力与转动角速度的平方成正比。
12. 某兴趣小组为探究平抛运动的特点,做了如下几个实验:
(1)图1中用象棋中的两枚棋子,一枚置于拇指与弯曲的食指之间,另一枚放于中指上,它们处于同一高度,如图1所示,食指弹击放于中指上的棋子使其水平飞出,同时拇指食指间的棋子被释放。由此实验可判断_____________
A. 平抛运动的水平分运动是匀速直线运动
B. 平抛运动的竖直分运动是自由落体
C. 降低手所在高度,两棋子不同时落地
(2)图3是利用图2装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片,由照片可判断实验操作错误的是_____________。
A. 释放小球时初速度不为0
B. 释放小球的初始位置不同
C. 斜槽末端切线不水平
(3)图4为物体的运动轨迹,a、b、c三点的位置在运动轨迹上已标出(g取),由图可知,小球由a到b的时间与由b到c时间相等,小球平抛的初速度_____________(保留两位有效数字);小球开始做平抛运动的位置坐标_____________。
【答案】(1)B (2)C
(3) ①. 2.0 ②.
【解析】
【小问1详解】
AB.由于两枚棋子从同一高度同时释放,一枚棋子做自由落体运动,另一枚棋子做平抛运动,只要两枚棋子同时落地,即可验证平抛运动在竖直方向上是自由落体运动,故A错误,B正确;
C.只要两枚棋子在同一高度,同时释放,它们就必然同时落地,故C错误。
故选B。
【小问2详解】
C.由图可知小球做斜抛运动,则斜槽末端切线不水平,故C正确;
A.释放小球时初速度不为0,不会使物体斜抛出去,故A错误;
B.释放小球的初始位置不同,从斜槽末端飞出的速度不同,不会使物体斜抛出去,故B错误。
故选C。
【小问3详解】
根据逐差法求加速度有
解得
水平方向做匀速直线运动,有
b点的竖直分速度
在竖直方向小球做自由落体运动,有
代入数据得
则小球开始做平抛运动的位置坐标
由计算出小球运动到b点的时间
则水平方向运动的距离
故小球开始做平抛运动的位置坐标
三、解答题(13题12分,14题14分,15题14分,共40分)
13. 我国发射一颗返回式月球软着陆器,进行首次月球样品自动取样并安全返回地球。假设宇航员在月球表面某处以速度v0竖直向上抛出一个小球,经过时间t,小球落回到抛出点。已知月球半径为R,月球的质量分布均匀,万有引力常量为G,忽略月球自转,求:
(1)月球表面的重力加速度大小;
(2)月球的质量;
(3)月球的第一宇宙速度大小。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)根据
可知月球表面的重力加速度为
(2)根据小球所受重力等于万有引力
解得
(3)根据万有引力提供向心力
解得
14. 跳台滑雪是冬奥会项目,运动员穿专用滑雪板,在滑雪道上获得一定速度后从跳台飞出,在空中飞行一段距离后着陆。如图所示,运动员从跳台A处以速度v0=10m/s沿水平方向飞出,在斜坡B处着陆,斜坡与水平方向夹角为45°,不计空气阻力,重力加速度g=10m/s2,求:
(1)运动员在空中的时间及A、B间的距离;
(2)运动员落到B处时的速度大小;
(3)运动员在空中离坡面的最大距离。
【答案】(1)2s,
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
设A、B间的距离为L,根据平抛运动规律,竖直方向
水平方向Lcos45°=v0t
联立代入数据解得t=2s,
【小问2详解】
竖直速度vy = gt = 10×2s = 20m/s
落地速度的大小
【小问3详解】
初速度沿垂直斜面方向的分量为,加速度沿垂直斜面的分量为,沿垂直斜面方向运动员做匀减速运动,则运动员在空中离坡面的最大距离
15. 如图所示,竖直光滑圆弧轨道AB的半径R=0.8m,水平传送带与圆弧轨道相切于B点。传送带长L=1.4m,以v=5m/s的速度顺时针匀速转动。一质量m=0.5kg的小物块从A点无初速度释放后,从B点滑上传送带,在B点时的速度大小为4m/s,再从C点飞离传送带,落到水平地面上的P点。已知C、P两点间的高度差h=3.2m,小物块可视为质点,小物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2。
(1)求小物块运动至B点时对轨道的压力大小;
(2)求小物块在传送带上运动的时间;
(3)求小物块从C点飞到P点的水平位移的大小。
【答案】(1)5N
(2)0.3s (3)4m
【解析】
【小问1详解】
物块在点,由牛顿第二定律
解得
由牛顿第三定律得物块对轨道的压力大小为。
【小问2详解】
由(1)问得物块以v0=4m/s从点滑上传送带做匀加速直线运动,由牛顿第二定律
得
物块加速至过程,由匀变速直线运动规律
得
由运动学公式
得= 0.9m
物块在传送带上匀速运动的时间
物块在传送带上运动的总时间=t1 + t2 = 0.3s
【小问3详解】
由平抛运动规律有:
联立解得x=4m
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