内容正文:
2025年12月高三物理月考试题
一、单选题(每题4分,共24分)
1. 一道物理题的答案是用物理量符号表示的,为。该答案的单位用国际单位制的基本单位表示应为( )
A. s B. m C. D.
2. 如图所示,粗糙斜面固定在水平地面上,木块以一定的初速度从斜面底端冲上斜面后又滑回斜面底端。则木块( )
A. 上滑过程的时间大于下滑过程的时间
B. 上滑过程的加速度小于下滑过程的加速度
C. 上滑过程与下滑过程损失的机械能相等
D. 上滑过程的动量变化量小于下滑过程的动量变化量
3. 如图所示,两端开口的足够长玻璃管竖直插在水银槽中,管中有一段水银柱将一部分气体封闭,封闭气体看成理想气体,初始时系统静止。保持玻璃管不动,现从上管口缓慢向管中倒入水银,使水银柱长度增加,在倒入水银的过程中气体温度不变,下列说法正确的是( )
A. 管中气体分子数密度不变
B. 管中气体内能增大
C. 稳定后,水银槽中的水银在管内、外液面高度差增加量小于l
D. 管中气体放出热量
4. 倾角为的斜面固定在水平地面上,在与斜面共面的平面上方A点伸出三根光滑轻质细杆至斜面上B、C、D三点,其中AC与斜面垂直,且,现有三个质量均为的小圆环(看作质点)分别套在三根细杆上,依次从A点由静止滑下,滑到斜面上B、C、D三点所有时间分别为、、,下列说法正确的是( )
A. B.
C. D.
5. 司马迁最早把岁星命名为木星,如图甲所示,两卫星a、b环绕木星在同一平面内做匀速圆周运动,绕行方向相反,卫星c绕木星做椭圆运动,某时刻开始计时,卫星a、b间距离x随时间t变化的关系图像如图乙所示,其中R、T为已知量,下列说法正确的是( )
A. 卫星c在N点的速度大于卫星a的速度 B. 卫星a、b的运动周期之比为1∶4
C. 卫星a的运动周期为 D. 卫星a的加速度大小为
6. 如图所示,水平面内ab和cd是两条平行放置的足够长的固定粗糙金属直导轨,MN和M′N′是两根用细线连接的金属杆,其质量分别为2kg和1kg,两杆与导轨间的动摩擦因数相同。开始时恒定水平外力F作用在杆MN上,使两杆以大小为4m/s的速度水平向右匀速运动。整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与导轨所在平面垂直,导轨电阻可忽略。在t=0时刻将细线烧断,保持外力F不变,金属杆和导轨始终接触良好,已知在t=t0时刻后杆MN速度大小为5m/s并保持不变,且在0~t0时间内两杆速度方向始终向右,下列说法正确的是( )
A. 细线烧断后,流经MN的电流方向为由M到N
B. M′N′稳定后的速度大小为3m/s
C. 0~t0时间内MN和M′N′的位移大小之比大于3∶2
D. 整个过程中系统动能变化量的大小等于整个系统产生的焦耳热
二、多选题(每题5分,共15分)
7. 如图(a)所示,轻质弹簧上端固定,下端连接质量为m的小球,构成竖直方向的弹簧振子。取小球平衡位置为x轴原点,竖直向下为x轴正方向,设法让小球在竖直方向振动起来后,小球在一个周期内的振动曲线如图(b)所示,若时刻弹簧弹力为0,重力加速度为g,则有( )
A. 0时刻弹簧弹力大小为
B. 弹簧劲度系数为
C. 时间段,回复力冲量为0
D. 时间段,小球动能与重力势能之和不变
8. 如图所示,小球从固定的斜面上方某处由静止释放,随后小球与斜面发生第一次碰撞并反弹,再落回斜面发生第二次碰撞并反弹,设小球与斜面间的碰撞为弹性碰撞(小球垂直斜面的速度大小不变、方向反向,沿斜面方向的速度大小和方向均不变,碰撞时间极短),碰撞点依次为A、B、C、D,小球从A到B、从B到C、从到的运动时间依次为、、,位移依次为、、,不计空气阻力,下列说法正确的有( )
A. B.
C. D.
9. 如图所示,纸面为竖直面,MN为竖直线段,MN之间的距离为h,空间存在平行于纸面的足够宽广的匀强电场,其大小和方向均未知(图中未画出)。一带电量为,质量为m的小球从M点在纸面内以的速度水平向左开始运动,以后恰好以大小为的速度通过N点。已知重力加速度为g,不计空气阻力。则( )
A.
B. 小球经过N点时速度方向一定与水平向右的方向成
C. 电场强度方向有可能斜向右上方
D. 小球在运动过程中的最小速度为
三、实验题(共20分)
10. 某探究小组利用橡皮筋完成下面实验。
(1)将粘贴有坐标纸的木板竖直放置。橡皮筋的一端用图钉固定在木板上,另一端悬挂钩码。钩码质量分别为200g、250g、⋯、500g,平衡时橡皮筋底端在坐标纸上对应的位置如图(a)中圆点所示(钩码的质量在图中用数字标出)。悬挂的钩码质量分别为200g和300g时,橡皮筋底端位置间的距离为___________cm。
(2)根据图(a)中各点的位置可知,在所测范围内橡皮筋长度的增加量与所挂钩码的__________(选填“质量”或“质量的增加量”)成正比,由此可求出橡皮筋的劲度系数为___________(保留2位有效数字,重力加速度取)。
(3)悬挂的钩码质量为时,在橡皮筋底端施以水平向右的力,平衡时橡皮筋方向如图(b)中虚线所示,图(b)中测力计的示数给出了力的大小,则___________,___________g(选填“200”“300”或“400”)。
11. 新型圆柱形的导电材料,电阻阻值在8Ω~10Ω之间,为了测量该导电材料电阻率,实验室提供了以下实验器材:
A.20分度的游标卡尺 B.螺旋测微器
C.电流表A1(0~100mA,内阻约为10Ω) D.电流表A2(0~0.6A,内阻约为0.1Ω)
E.电压表V1(0~3V,内阻约为3kΩ) F.电压表V2(0~15V,内阻约为15kΩ)
G.直流电源E(4V,内阻不计)
H.滑动变阻器R1(0~10Ω,2A) I.滑动变阻器R2(0~100Ω,200mA)
J.开关及导线若干
(1)用游标卡尺测得该样品的长度L,其示数如图1所示,其读数为_______mm;用螺旋测微器测得该样品的外径d,其示数如图2所示,其读数为_______mm.
(2)本次实验的电流表选用的是_______,电压表选用的是_______滑动变阻器选用的是_______(填写所提供器材前的字母).
(3)测量新型圆柱形的导电材料电阻R是采用图3的_______(选填“甲”“乙”“丙”或“丁”)电路图为本次实验的最佳电路。但用此最佳电路测量的结果仍然会比真实值偏______(填“大”或“小”)。此时测得电流为I、电压为U。
(4)本实验中金属丝的电阻率为______(用本题中给出的字母表示)。
四、解答题(共41分)
12. 如图为一透明材质的长方体纵截面,一束平行光以60°的入射角照射在上表面,AB为一长为L的不透光装饰长条(厚度不计),在长方体的左侧壁形成的影子CD长为L。已知光在真空中的传播速度为c。求:
(1)透明材料的折射率;
(2)求照射到D点和到C点的光在长方体中传播的时间差,并判断随着入射角变大,这个时间差如何变化?
13. 如图所示,借助电动机和斜面将质量为20kg的货物用最短的时间从斜面底端拉到斜面顶端。货物依次经历匀加速、变加速、匀速、匀减速四个阶段,到达顶端时速度刚好为零。已知电动机的额定功率为1200W、绳子的最大拉力为300N,绳子与斜面平行,斜面长度为34.2m,倾角θ=30°,货物与斜面的摩擦因数为,减速阶段加速度大小不超过5m/s2,g取10m/s2。求:
(1)减速阶段电动机的牵引力T;
(2)货物运动总时间t。
14. 如图甲,装置由弧形轨道、竖直圆轨道(点位置轨道前后稍有错开)及水平直轨道平滑连接而成。水平轨道段与滑块间的动摩擦因数从左向右随距离均匀变化,如图乙所示。除段外,其余轨道均光滑。现将质量的滑块(视为质点)从高度的点静止释放,第一次通过圆轨道后与挡板碰撞反弹,恰好能第二次通过圆轨道最高点。已知圆轨道半径,段长,重力加速度取。求:
(1)滑块第一次运动到点时的速度大小;
(2)滑块第二次经过点时的动能并求出滑块与挡板碰撞损失的动能;
(3)滑块最终停在何处。
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2025年12月高三物理月考试题
一、单选题(每题4分,共24分)
1. 一道物理题的答案是用物理量符号表示的,为。该答案的单位用国际单位制的基本单位表示应为( )
A. s B. m C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】质量单位为kg,速度单位为,力的单位用基本单位表示为,为常数无单位,g单位为,故
故选A。
2. 如图所示,粗糙斜面固定在水平地面上,木块以一定的初速度从斜面底端冲上斜面后又滑回斜面底端。则木块( )
A. 上滑过程的时间大于下滑过程的时间
B. 上滑过程的加速度小于下滑过程的加速度
C. 上滑过程与下滑过程损失的机械能相等
D. 上滑过程的动量变化量小于下滑过程的动量变化量
【答案】C
【解析】
【详解】AB.设斜面倾角为,木块受到摩擦力大小为f,木块质量为m,木块上滑过程,由牛顿第二定律有
木块下滑过程,由牛第二定律有
可知
将上升的过程采用逆向思维,根据位移时间公式得
位移x相等,易得
故AB错误;
C.根据
可知上滑过程与下滑过程克服摩擦力做功相同,因为克服摩擦阻力做功等于物体机械能的变化量,所以上滑过程与下滑过程损失的机械能相等,故C正确;
D.由公式
且,可知上滑时木块的初速度大于木块下滑到低端时的速度,可知上滑过程的速度变化量大于下滑过程的速度变化量,故上滑过程的动量变化量大于下滑过程的动量变化量,故D错误。
故选C。
3. 如图所示,两端开口的足够长玻璃管竖直插在水银槽中,管中有一段水银柱将一部分气体封闭,封闭气体看成理想气体,初始时系统静止。保持玻璃管不动,现从上管口缓慢向管中倒入水银,使水银柱长度增加,在倒入水银的过程中气体温度不变,下列说法正确的是( )
A. 管中气体分子数密度不变
B. 管中气体内能增大
C. 稳定后,水银槽中的水银在管内、外液面高度差增加量小于l
D. 管中气体放出热量
【答案】D
【解析】
【详解】A.设管中气体初始状态时压强为,末态压强为,对水银柱受力分析,由平衡条件
由于从上管口缓慢向管中倒入水银,水银质量增大,所以管中气体压强增大,根据玻意耳定律
可知管中气体体积减小,管中气体被压缩,体积减小,则管中气体分子数密度增大,故A错误;
B.由于在倒入水银的过程中气体温度不变,则管中气体内能不变,故B错误;
C.设大气压强为,管上部水银柱的长度为h,管内外水银面的高度差为,对封闭气体进行受力分析,其压强P由上方的大气和水银柱产生,即
同时,封闭气体的压强也平衡了下方的大气压和管内外水银面的高度差产生的压强,即
由以上两式可得,即上部水银柱的长度等于管内外水银面的高度差,故C错误;
D.根据热力学第一定律
其中,
则,则故管中气体放出热量,故D正确。
故选D。
4. 倾角为的斜面固定在水平地面上,在与斜面共面的平面上方A点伸出三根光滑轻质细杆至斜面上B、C、D三点,其中AC与斜面垂直,且,现有三个质量均为的小圆环(看作质点)分别套在三根细杆上,依次从A点由静止滑下,滑到斜面上B、C、D三点所有时间分别为、、,下列说法正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】由于
则可以判断AB竖直向下,以AB为直径做圆,则必过C点,如图
圆环在杆AC上运动过程,由牛顿第二定律及运动学公式可得
mgcosθ=ma
联立解得
可见从A点出发,到达圆周各点所用的时间相等,与杆的长短、倾角无关,可得
故选B。
5. 司马迁最早把岁星命名为木星,如图甲所示,两卫星a、b环绕木星在同一平面内做匀速圆周运动,绕行方向相反,卫星c绕木星做椭圆运动,某时刻开始计时,卫星a、b间距离x随时间t变化的关系图像如图乙所示,其中R、T为已知量,下列说法正确的是( )
A. 卫星c在N点的速度大于卫星a的速度 B. 卫星a、b的运动周期之比为1∶4
C. 卫星a的运动周期为 D. 卫星a的加速度大小为
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据万有引力提供向心力
可得
可知卫星的速度大于卫星的速度,卫星在点做近心运动,所以卫星在N点的速度小于卫星的速度,则卫星c在N点的速度小于卫星a的速度,故A错误;
B.根据图乙可知卫星、最远距离为5R,最近距离为,则
可得
根据万有引力提供向心力
可得
可知卫星a、b的运动周期之比为,故B错误;
C.设卫星的周期为,卫星的周期为,根据两卫星从相距最远到相距最近有
又
联立解得
故C正确;
D.卫星a的加速度大小
故D错误。
故选C。
6. 如图所示,水平面内ab和cd是两条平行放置的足够长的固定粗糙金属直导轨,MN和M′N′是两根用细线连接的金属杆,其质量分别为2kg和1kg,两杆与导轨间的动摩擦因数相同。开始时恒定水平外力F作用在杆MN上,使两杆以大小为4m/s的速度水平向右匀速运动。整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与导轨所在平面垂直,导轨电阻可忽略。在t=0时刻将细线烧断,保持外力F不变,金属杆和导轨始终接触良好,已知在t=t0时刻后杆MN速度大小为5m/s并保持不变,且在0~t0时间内两杆速度方向始终向右,下列说法正确的是( )
A. 细线烧断后,流经MN的电流方向为由M到N
B. M′N′稳定后的速度大小为3m/s
C. 0~t0时间内MN和M′N′的位移大小之比大于3∶2
D. 整个过程中系统动能变化量的大小等于整个系统产生的焦耳热
【答案】C
【解析】
【详解】A.细线烧断前两杆做匀速运动,回路中无感应电流,烧断细线后,MN的速度大于M′N′的速度,根据右手定则可知MN切割磁感线产生的感应电动势大于M′N′产生的感应电动势,则回路中电流方向由N到M,故A错误;
B.两杆组成的系统所受的合外力为零,系统动量守恒,设MN的质量为,M′N′的质量为,初始速度为,MN稳定后的速度大小为,M′N′稳定后的速度大小为。规定向右为正方向,由系统动量守恒定律
代入数据解得M′N′稳定后的速度大小为,故B错误;
C.由题意可知做加速运动,做减速运动,两者速度差变大,电动势变大,电流变大,安培力变大,安培力向左,安培力向右。根据牛顿第二定律可知、的加速度大小都逐渐减小,则、的图像如图所示
由图可知,,
则,故C正确;
D.根据能量守恒定律
故整个过程中系统动能变化量的大小不等于整个系统产生的焦耳热,故D错误。
故选C。
二、多选题(每题5分,共15分)
7. 如图(a)所示,轻质弹簧上端固定,下端连接质量为m的小球,构成竖直方向的弹簧振子。取小球平衡位置为x轴原点,竖直向下为x轴正方向,设法让小球在竖直方向振动起来后,小球在一个周期内的振动曲线如图(b)所示,若时刻弹簧弹力为0,重力加速度为g,则有( )
A. 0时刻弹簧弹力大小为
B. 弹簧劲度系数为
C. 时间段,回复力冲量为0
D. 时间段,小球动能与重力势能之和不变
【答案】AC
【解析】
【详解】B.小球平衡位置为x轴原点,竖直向下为x轴正方向,时刻弹簧弹力为0,位移大小为A,有
可得劲度系数为
故B错误;
A.0时刻在正的最大位移处,弹簧的伸长量为2A,则弹力大小为
故A正确;
C.时间段,小球从从最高点振动到达最低点,回复力在前时间沿正方向,在后时间沿负方向,两段时间的回复力平均值大小相等,则由
可知回复力冲量为0,故C正确;
D.时间段,小球从最高点振动到达最低点,根据能量守恒定律可知弹簧的弹性势能和小球的机械能相互转化,因弹簧的弹性势能一直增大,则小球动能与重力势能之和减小,故D错误。
故选AC。
8. 如图所示,小球从固定的斜面上方某处由静止释放,随后小球与斜面发生第一次碰撞并反弹,再落回斜面发生第二次碰撞并反弹,设小球与斜面间的碰撞为弹性碰撞(小球垂直斜面的速度大小不变、方向反向,沿斜面方向的速度大小和方向均不变,碰撞时间极短),碰撞点依次为A、B、C、D,小球从A到B、从B到C、从到的运动时间依次为、、,位移依次为、、,不计空气阻力,下列说法正确的有( )
A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】
【详解】令斜面倾角为,小球从释放开始,在平行斜面方向一直做匀加速直线运动,加速度大小为,而在垂直斜面方向上,第一次碰撞前做类自由落体运动,每次碰撞后都做的是相同的类竖直上抛运动,加速度大小为。设由释放到第一次碰撞的时间为T,根据对称性可知,此后相邻两次碰撞间的时间间隔均为2T,则有
可知
由匀变速直线运动规律可知,在平行斜面方向上,由静止开始,各个T内的位移之比为1:3:5:7:9:11:13:…,可知
故选AD。
9. 如图所示,纸面为竖直面,MN为竖直线段,MN之间的距离为h,空间存在平行于纸面的足够宽广的匀强电场,其大小和方向均未知(图中未画出)。一带电量为,质量为m的小球从M点在纸面内以的速度水平向左开始运动,以后恰好以大小为的速度通过N点。已知重力加速度为g,不计空气阻力。则( )
A.
B. 小球经过N点时速度方向一定与水平向右的方向成
C. 电场强度方向有可能斜向右上方
D. 小球在运动过程中的最小速度为
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.小球从M到N的运动过程中,根据动能定理有
解得,故A正确;
B.小球在水平方向的运动具有对称性,故到达N点时,小球水平方向的速度大小为,所以在N点小球在竖直方向的速度为
设小球经过N点时速度方向与水平方向的夹角为,则有
解得,故B正确;
C.若小球在竖直方向只受重力的作用,则有
解得
故小球一定受到竖直向下的电场力的分力,由于小球带正电,所以电场强度一定有竖直向下的分量,因此电场强度方向不可能斜向右上方,故C错误;
D.画出小球从M到N的速度变化矢量图,如图所示:
可知,实际速度与垂直时速度最小,则
所以小球在运动过程中的最小速度为,故D正确。
故选ABD。
三、实验题(共20分)
10. 某探究小组利用橡皮筋完成下面实验。
(1)将粘贴有坐标纸的木板竖直放置。橡皮筋的一端用图钉固定在木板上,另一端悬挂钩码。钩码质量分别为200g、250g、⋯、500g,平衡时橡皮筋底端在坐标纸上对应的位置如图(a)中圆点所示(钩码的质量在图中用数字标出)。悬挂的钩码质量分别为200g和300g时,橡皮筋底端位置间的距离为___________cm。
(2)根据图(a)中各点的位置可知,在所测范围内橡皮筋长度的增加量与所挂钩码的__________(选填“质量”或“质量的增加量”)成正比,由此可求出橡皮筋的劲度系数为___________(保留2位有效数字,重力加速度取)。
(3)悬挂的钩码质量为时,在橡皮筋底端施以水平向右的力,平衡时橡皮筋方向如图(b)中虚线所示,图(b)中测力计的示数给出了力的大小,则___________,___________g(选填“200”“300”或“400”)。
【答案】(1)1.90
(2) ①. 质量的增加量 ②. 52
(3) ①. 1.00 ②. 300
【解析】
【小问1详解】
根据图(a)可知悬挂的钩码质量分别为200g和300g时,橡皮筋底端位置间的距离为1.90cm;
【小问2详解】
[1]根据图像可知钩码每增加相同的质量橡皮筋增加相同的长度,故在所测范围内橡皮筋长度的增加量与所挂钩码的质量的增加量成正比。
[2]设橡皮筋原长为L0,劲度系数为k,根据胡克定律;其中,x为橡皮筋长度的增加量。
设悬挂质量为m1、m2的钩码时,橡皮筋长度的增加量分别为x1、x2,则,
两式相减得
取,,
根据,可得
【小问3详解】
[1][2]根据图(b)可知F=1.00N;设橡皮筋与竖直方向夹角为θ,对橡皮筋下端点进行受力分析有;从图中可知,结合F=1.0N
可得,所以取m=300g。
11. 新型圆柱形的导电材料,电阻阻值在8Ω~10Ω之间,为了测量该导电材料电阻率,实验室提供了以下实验器材:
A.20分度的游标卡尺 B.螺旋测微器
C.电流表A1(0~100mA,内阻约为10Ω) D.电流表A2(0~0.6A,内阻约为0.1Ω)
E.电压表V1(0~3V,内阻约为3kΩ) F.电压表V2(0~15V,内阻约为15kΩ)
G.直流电源E(4V,内阻不计)
H.滑动变阻器R1(0~10Ω,2A) I.滑动变阻器R2(0~100Ω,200mA)
J.开关及导线若干
(1)用游标卡尺测得该样品的长度L,其示数如图1所示,其读数为_______mm;用螺旋测微器测得该样品的外径d,其示数如图2所示,其读数为_______mm.
(2)本次实验的电流表选用的是_______,电压表选用的是_______滑动变阻器选用的是_______(填写所提供器材前的字母).
(3)测量新型圆柱形的导电材料电阻R是采用图3的_______(选填“甲”“乙”“丙”或“丁”)电路图为本次实验的最佳电路。但用此最佳电路测量的结果仍然会比真实值偏______(填“大”或“小”)。此时测得电流为I、电压为U。
(4)本实验中金属丝的电阻率为______(用本题中给出的字母表示)。
【答案】 ①. 10.95 ②. 6.126##6.125##6.127 ③. D ④. E ⑤. H ⑥. 甲 ⑦. 小 ⑧.
【解析】
【详解】(1)(1)[1]20分度游标卡尺的精确值为0.05mm,由图可知其读数为
[2]螺旋测微器的精确值为0.01mm,由图可知其读数为
(2)[3][4][5]电源电动势为4V,电压表应选量程3V的,即选择E;由于电阻阻值在8Ω~10Ω之间,可知电流最大值约为0.3A左右,则电流表应选择量程为0.6的,即选择D;为了调节方便,使电表示数变化明显,滑动变阻器应选择阻值较小的,即选择H。
(3)[6]由于待测电阻较小,远小于电压表的内阻,故采用电流表外接法;由于滑动变阻器最大阻值较小,为了调节方便,使电表示数变化范围大一些,滑动变阻器应采用分压接法,故甲电路图为本次实验的最佳电路;
[7]电流表采用外接法,由于电压表的分流作用,使得电流表示数大于待测电阻的实际电流,则电阻测量的结果仍然会比真实值偏小。
(4)[8]由电阻定律得
又
,
联立解得
四、解答题(共41分)
12. 如图为一透明材质的长方体纵截面,一束平行光以60°的入射角照射在上表面,AB为一长为L的不透光装饰长条(厚度不计),在长方体的左侧壁形成的影子CD长为L。已知光在真空中的传播速度为c。求:
(1)透明材料的折射率;
(2)求照射到D点和到C点的光在长方体中传播的时间差,并判断随着入射角变大,这个时间差如何变化?
【答案】(1)
(2),变小
【解析】
【小问1详解】
由题意可知,光路图如图所示
其中,入射角为,折射角为,过C点作左侧壁的垂线交BD于E,则四边形ACDE为平行四边形,所以
则
根据几何关系可知,
可得透明材料的折射率为
联立,解得
【小问2详解】
光在透明材料中的速度为
照射到D点比到C点的光在长方体中传播多用的时间为
解得
若入射角变大,则折射角变大,又因为
则DE变小,故时间差变小。
13. 如图所示,借助电动机和斜面将质量为20kg的货物用最短的时间从斜面底端拉到斜面顶端。货物依次经历匀加速、变加速、匀速、匀减速四个阶段,到达顶端时速度刚好为零。已知电动机的额定功率为1200W、绳子的最大拉力为300N,绳子与斜面平行,斜面长度为34.2m,倾角θ=30°,货物与斜面的摩擦因数为,减速阶段加速度大小不超过5m/s2,g取10m/s2。求:
(1)减速阶段电动机的牵引力T;
(2)货物运动总时间t。
【答案】(1)100N;(2)7s
【解析】
【详解】(1)减速阶段,根据牛顿第二定律有
解得
(2)货物在第一阶段做匀加速上升过程,根据牛顿第二定律可得
解得
当功率达到额定功率时,设货物的速度为v1,则有
此过程所用时间和上滑的距离分别为
货物以最大速度匀速时,有
货物最后以最大加速度做匀减速运动的时间和上滑的距离分别为
因此,从电动机达到额定功率到货物即将减速,上滑的距离为
设重物从结束匀加速运动到开始做匀减速运动所用时间为t2,该过程根据动能定理可得
解得
所以总时间为
14. 如图甲,装置由弧形轨道、竖直圆轨道(点位置轨道前后稍有错开)及水平直轨道平滑连接而成。水平轨道段与滑块间的动摩擦因数从左向右随距离均匀变化,如图乙所示。除段外,其余轨道均光滑。现将质量的滑块(视为质点)从高度的点静止释放,第一次通过圆轨道后与挡板碰撞反弹,恰好能第二次通过圆轨道最高点。已知圆轨道半径,段长,重力加速度取。求:
(1)滑块第一次运动到点时的速度大小;
(2)滑块第二次经过点时的动能并求出滑块与挡板碰撞损失的动能;
(3)滑块最终停在何处。
【答案】(1)
(2),
(3)点右侧处
【解析】
【小问1详解】
滑块从点运动到点,由动能定理,有
解得
【小问2详解】
由题意,滑块反弹后恰好能从点通过圆轨道最高点,由动能定理,有
在圆轨道最高点,有
联立解得
利用面积法可得滑块经过段,滑动摩擦力做功为
与挡板碰前的动能为
滑块与挡板碰撞损失的动能
【小问3详解】
由题意,而
则滑块不能回到点,设其还能向左运动位移为,如图所示
则由几何关系可知,在停止位置,接触面间的动摩擦因数
由动能定理,有
由面积法,有
联立,解得或-5.5m(舍去)
则
即滑块最终停止位置为点右侧处。
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