内容正文:
高一物理期中考试
一、选择题(本题共10小题46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,每个小题4分;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,有错选或不答的得0分)
1. 关于曲线运动,下列说法正确的是( )
A. 做曲线运动的物体速度可能不变
B. 曲线运动可能是匀变速运动
C. 物体在变力作用下一定做曲线运动
D. 做曲线运动时,物体的速度方向和合外力方向可能位于曲线同侧
2. 如图所示,修正带是一种常见的学习用具,是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的,其原理可简化为图中所示的模型。A、B是转动的大小齿轮边缘的两点,若A、B的轨道半径之比为2:3,则关于A、B两点的说法正确的是( )
A. 两者线速度之比为2:3 B. 两者角速度之比为2:3
C. 两者周期之比为2:3 D. 两者向心加速度之比为2:3
3. 春季健身节中,某校男生进行拉轮胎训练,如图所示,质量为m的轮胎在与水平面成θ角的恒定拉力F作用下,由静止沿水平地面向前加速移动了一段距离l。已知轮胎与地面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,则以下关于轮胎受到的各力做功说法正确的是( )
A. 拉力做功为
B. 支持力做功为
C. 合力做功为0
D. 滑动摩擦力做功为
4. 如图所示,在铁路转弯处,为了减小火车对铁轨的损伤,内、外轨设计时高度略有不同。某段转弯处半径为R,当火车以规定速度行驶时,恰好轮缘对内、外轨道无压力,轨道平面与水平地面间夹角为θ,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 该节车厢向心力由重力沿轨道斜面方向的分力提供
B. 该转弯处设计规定的行驶速度为
C. 当火车运载质量增大时,火车转弯时的规定速度要增大
D. 当火车的行驶速度时,外轨与轮缘会有挤压作用
5. 如图所示,A是静止在赤道上的物体,B、C是同一平面内两颗人造卫星。B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上,C是地球静止卫星。已知地球自转周期为T1,B的运行周期为T2,则以下判断正确的是( )
A. 卫星C的运行速度大小大于地球的第一宇宙速度
B. A、B的线速度大小关系为vA>vB
C. 周期大小关系为TC>TB>TA
D. A、B的向心加速度大小关系为aB>aA
6. 2024年10月30日,搭载神舟十九号载人飞船的火箭成功发射升空,6名中国航天员在太空顺利会师。如图是飞船发射至对接的原理图,载人飞船进入预定轨道1后,与轨道2的天宫空间站完成自主快速交会对接,以下说法正确的是( )
A. 飞船在轨道1近地点A的线速度大小等于第一宇宙速度
B. 飞船从地面发射进入轨道1的速度应超过11.2km/s
C. 飞船先进入轨道2,再加速即可完成对接
D. 天宫空间站的运行周期大于飞船在轨道1的运行周期
7. 火力发电的主要燃料是煤粉,将煤块制成煤粉的机械称为球磨机。球磨机的核心部件是一个半径为R的躺卧圆筒,里面装有小钢球,小钢球与筒壁间的动摩擦因数足够大。圆筒匀速转动时,小钢球被带到一定高度处脱离筒壁,落下后与煤块发生碰撞将煤块击碎。如图所示,当小钢球通过A点时,与圆筒分离,此后小钢球仅在重力作用下到达位置B,AB连线过圆心O,已知重力加速度为g。则圆筒旋转的角速度ω为( )
A. B. C. D.
8. 如图所示,倾角、高的斜面固定在水平地面上。点位于点正上方且与点等高。不可伸长的轻质细绳下方悬挂一质量为的小球(可视为质点),另一端固定在点。小球从某点由静止开始释放,在竖直平面内做圆周运动,运动到最低点时细绳恰好拉断,之后小球垂直击中斜面的中点,不计空气阻力,重力加速度取10m/s2。下列说法正确的是( )
A. 细绳被拉断时,小球的速度大小为2m/s
B. 小球从最低点运动到击中斜面中点的时间为0.1s
C. 细绳的长度为0.04m
D. 细绳能承受的最大拉力为15N
9. 如题图甲,辘轳是古代民间提水设施,由辘轳头、支架、井绳、水斗等部分构成。如题图乙为提水设施工作原理简化图,某次需从井中汲取m=2kg的水,辘轳绕绳轮轴半径为r=0.1m,水斗的质量为0.5kg,井足够深且井绳的质量忽略不计。t=0时刻,轮轴由静止开始绕中心轴转动,其角速度随时间变化规律如题图丙所示,g取,则( )
A. 水斗速度随时间变化规律为v=0.4t
B. 井绳拉力瞬时功率随时间变化规律为P=10t
C. 0~10s内水斗上升的高度为4m
D. 0~10s内井绳拉力所做的功为520J
10. 如图所示,北斗卫星导航系统中的一颗卫星a位于赤道上空,其对地张角为。已知地球的半径为R,自转周期为,表面的重力加速度为g,万有引力常量为G。根据题中条件,可求出( )
A. 地球的平均密度为
B. 静止卫星的轨道半径为
C. 卫星a的周期为
D. a与近地卫星运行方向相反时,二者不能直接通讯的连续时间为
二、非选择题
11. 机械能守恒定律是物理学中的基本定律,是能量守恒定律的特殊表现形式。某实验小组的同学利用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验。
(1)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的器材是_______。(填写选项前字母)
A.交流电源 B.刻度尺 C.天平(含砝码) D.停表
(2)实验中,先接通电源,再释放重物,得到如图所示的一条纸带。由下图看出,纸带的______端(选填“左”或“右”)与重物相连。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到初速度为0的起始点O的距离分别为、、。
已知当地重力加速度为g取,打点计时器打点的周期为0.02s。从O点到B点的过程中,重物的重力势能的减少量______J,动能的变化量______。(均保留3位有效数字,重锤质量用表示)
(3)实验结果显示,重力势能的减少量总略大于动能的增加量,出现这种结果的原因是( )
A.存在空气阻力和摩擦阻力的影响
B.利用公式计算重物速度
C.利用公式计算重物速度
D.没有采用多次实验取平均值的方法
12. 在科技节活动中,某小组设计了一款仿“愤怒的小鸟”弹射器。如图1所示,弹射器将球形物体(可视为质点)从O点弹出,使其落在水平桌面的目标区域内。为探究其运动规律,小组做了以下实验:
①固定弹射器,使球形物体每次从O点以相同的水平初速度弹出。
②通过升降装置,改变球形物体离桌面的高度H,记录对应的水平射程L(落点P到O点的水平距离)。
(1)已知重力加速度为g,根据平抛运动的规律,射程L与高度H的关系式为______(用、、表示)。
(2)如图2所示,该小组在坐标纸上绘制图像,其斜率______(用、表示)。
(3)现通过升降装置将球形物体调整到与桌面等高位置,若弹射器可调节仰角,使球形物体以与水平方向成角弹出(初速度大小不变),且球形物体落到桌面上,则最大射程对应的角度______,最大射程为______(用、表示)。
13. 在2025中国大学生飞行器设计创新大赛的限重定点空投项目中,某飞行器以v0=15m/s的速度水平向右匀速飞行,在某时刻释放了一沙袋,此时飞行器到水平地面的距离h=20m,空气阻力忽略不计,g取10m/s2。sin37°=0.6,cos37°=0.8,求沙袋:
(1)在空中运动的时间t;
(2)落地时速度v。
14. 如图所示,水平放置的正方形光滑木板abcd,边长为2L,距地面的高度为H=1.8m,木板正中间有一个光滑的小孔O,一根长为2L的细线穿过小孔,两端分别系着两个完全相同的小球A、B,两小球在同一竖直平面内。小球A以角速度在木板上绕О点沿逆时针方向做匀速圆周运动时,B也在水平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动,О点正好是细线的中点,其中L=2m,不计空气阻力,取g=10m/s2。求:
(1)小球B的角速度;
(2)当小球A、B的速度方向均平行于木板ad边时,剪断细线,求两小球落地点之间的距离。
15. 如图,餐桌上表面离地面的高度,餐桌中心是一个半径为的圆盘,圆盘可绕中心轴转动,近似认为圆盘与餐桌在同一水平面内且两者之间的间隙可忽略不计。已知放置在圆盘边缘的的小物体与圆盘间的动摩擦因数为,小物体与餐桌间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,缓慢增大圆盘的转动速度,物体从圆盘上甩出后,在餐桌上做匀减速直线运动,恰好不会滑出餐桌落到地上,g取,不计空气阻力。
(1)为使物体不从圆盘滑到餐桌上,求圆盘的边缘线速的最大值;
(2)物体在餐桌上滑行的时间;
(3)若餐桌上洒上了油,导致物体与餐桌间的动摩擦因数减小,物体沿桌面匀减速直线运动后落地,落地点距离圆桌中心的水平距离,求此过程桌面对物体做的功。
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高一物理期中考试
一、选择题(本题共10小题46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,每个小题4分;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,有错选或不答的得0分)
1. 关于曲线运动,下列说法正确的是( )
A. 做曲线运动的物体速度可能不变
B. 曲线运动可能是匀变速运动
C. 物体在变力作用下一定做曲线运动
D. 做曲线运动时,物体的速度方向和合外力方向可能位于曲线同侧
【答案】B
【解析】
【详解】A.做曲线运动的物体,其在某一点的速度方向,沿曲线在这一点的切线方向,故做曲线运动的物体其速度方向时刻改变,即速度时刻改变,故A错误;
B. 匀变速运动是指加速度不变的运动。当物体所受合外力是恒力,即加速度保持不变时,物体做曲线运动就是匀变速曲线运动,例如平抛运动,物体只受重力,加速度为重力加速度保持不变,而运动轨迹是曲线,属于匀变速运动,故B正确;
C.物体在变力的作用下不一定做曲线运动,如弹簧振子的振动过程受到的力是变力,但做直线往返运动,故C错误;
D.根据物体做曲线运动的条件可知,物体做曲线运动时,合外力方向一定指向曲线的内侧,而速度方向沿曲线的切线方向,所以物体的速度方向和合外力方向不可能位于曲线同侧,故D错误。
故选B。
2. 如图所示,修正带是一种常见的学习用具,是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的,其原理可简化为图中所示的模型。A、B是转动的大小齿轮边缘的两点,若A、B的轨道半径之比为2:3,则关于A、B两点的说法正确的是( )
A. 两者线速度之比为2:3 B. 两者角速度之比为2:3
C. 两者周期之比为2:3 D. 两者向心加速度之比为2:3
【答案】C
【解析】
【详解】A.齿轮咬合传动,边缘点线速度大小相等,即
线速度之比为,故A错误;
B.根据
可知,角速度与半径成反比,即,故B错误;
C.根据
可知,周期与角速度成反比,即,故C正确;
D.根据
可知,向心加速度与半径成反比,即,故D错误;
故选C。
3. 春季健身节中,某校男生进行拉轮胎训练,如图所示,质量为m的轮胎在与水平面成θ角的恒定拉力F作用下,由静止沿水平地面向前加速移动了一段距离l。已知轮胎与地面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,则以下关于轮胎受到的各力做功说法正确的是( )
A. 拉力做功为
B. 支持力做功为
C. 合力做功为0
D. 滑动摩擦力做功为
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据功的定义式可知,拉力做功为
故A正确;
B.由于支持力方向与位移方向垂直,可知,支持力做功为0,故B错误;
C.对轮胎进行分析有,
解得
则合力做功为,由于轮胎加速运动,合力不等于0,则合力做功不等于0,故C错误;
D.结合上述可知,动摩擦力做功为
解得
故D错误。
故选A。
4. 如图所示,在铁路转弯处,为了减小火车对铁轨的损伤,内、外轨设计时高度略有不同。某段转弯处半径为R,当火车以规定速度行驶时,恰好轮缘对内、外轨道无压力,轨道平面与水平地面间夹角为θ,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 该节车厢向心力由重力沿轨道斜面方向的分力提供
B. 该转弯处设计规定的行驶速度为
C. 当火车运载质量增大时,火车转弯时的规定速度要增大
D. 当火车的行驶速度时,外轨与轮缘会有挤压作用
【答案】B
【解析】
【详解】ABC.车厢向心力由重力和支持力度合力提供,当火车以规定速度行驶时,恰好轮缘对内、外轨道无压力,对火车进行分析,根据牛顿第二定律有
解得
由此可知火车转弯时的规定速度与火车运载质量无关,故B正确,AC错误;
D.当火车的行驶速度时,内轨与轮缘会有挤压作用,故D错误;
故选B。
5. 如图所示,A是静止在赤道上的物体,B、C是同一平面内两颗人造卫星。B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上,C是地球静止卫星。已知地球自转周期为T1,B的运行周期为T2,则以下判断正确的是( )
A. 卫星C的运行速度大小大于地球的第一宇宙速度
B. A、B的线速度大小关系为vA>vB
C. 周期大小关系为TC>TB>TA
D. A、B的向心加速度大小关系为aB>aA
【答案】D
【解析】
【详解】A.第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度,轨道半径近似为地球半径。卫星C是同步卫星,轨道半径。根据万有引力提供向心力
得
可知轨道半径越大,线速度越小,所以卫星C的运行速度小于第一宇宙速度,故A错误;
B.A物体随地球自转,C为同步卫星,两者角速度相等,根据
由于,则。B、C均为卫星,根据
由于,则。综上可知,即,故B错误;
C.A物体随地球自转,周期
C为同步卫星,周期
所以
对于卫星B和C,根据开普勒第三定律
由于,则。所以,故C错误;
D.A物体随地球自转,C为同步卫星,两者角速度相等,根据
由于,则。B、C均为卫星,根据万有引力提供向心力
得
由于,则。综上可知,即,故D正确。
故选D。
6. 2024年10月30日,搭载神舟十九号载人飞船的火箭成功发射升空,6名中国航天员在太空顺利会师。如图是飞船发射至对接的原理图,载人飞船进入预定轨道1后,与轨道2的天宫空间站完成自主快速交会对接,以下说法正确的是( )
A. 飞船在轨道1近地点A的线速度大小等于第一宇宙速度
B. 飞船从地面发射进入轨道1的速度应超过11.2km/s
C. 飞船先进入轨道2,再加速即可完成对接
D. 天宫空间站的运行周期大于飞船在轨道1的运行周期
【答案】D
【解析】
【详解】A.过A点可以作出近地卫星的圆轨道,该轨道上的速度等于第一宇宙速度,由近地圆轨道变轨到轨道1,需要再A点加速,可知,飞船在轨道1近地点A的线速度大小大于第一宇宙速度,故A错误;
B.11.2km/s为第二宇宙速度,飞船在轨道1上仍然在地球束缚之下,可知,飞船从地面发射进入轨道1的速度不能够超过11.2km/s,故B错误;
C.船先进入轨道2,加速后,速度增大,万有引力不足以提供圆周运动的向心力,飞船将做离心运动,不能够完成对接,故C错误;
D.由于天宫空间站的运行的轨道半径大于轨道1的半长轴,根据开普勒第三定律可知,天宫空间站的运行周期大于飞船在轨道1的运行周期,故D正确。
故选D。
7. 火力发电的主要燃料是煤粉,将煤块制成煤粉的机械称为球磨机。球磨机的核心部件是一个半径为R的躺卧圆筒,里面装有小钢球,小钢球与筒壁间的动摩擦因数足够大。圆筒匀速转动时,小钢球被带到一定高度处脱离筒壁,落下后与煤块发生碰撞将煤块击碎。如图所示,当小钢球通过A点时,与圆筒分离,此后小钢球仅在重力作用下到达位置B,AB连线过圆心O,已知重力加速度为g。则圆筒旋转的角速度ω为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设AB连线与水平直径的夹角为θ,在A点时,根据牛顿第二定律可得
其中
从A点开始小钢球做斜上抛运动,则
联立可得
故选B。
8. 如图所示,倾角、高的斜面固定在水平地面上。点位于点正上方且与点等高。不可伸长的轻质细绳下方悬挂一质量为的小球(可视为质点),另一端固定在点。小球从某点由静止开始释放,在竖直平面内做圆周运动,运动到最低点时细绳恰好拉断,之后小球垂直击中斜面的中点,不计空气阻力,重力加速度取10m/s2。下列说法正确的是( )
A. 细绳被拉断时,小球的速度大小为2m/s
B. 小球从最低点运动到击中斜面中点的时间为0.1s
C. 细绳的长度为0.04m
D. 细绳能承受的最大拉力为15N
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.小球做平抛运动并垂直击中斜面的中点,则有,
解得,,故A错误,B正确;
C.结合上述,小球做平抛运动的竖直位移为
根据几何关系可知,细绳的长度为,故C错误;
D.小球在圆周运动最低点时有
解得,故D正确。
故选BD。
9. 如题图甲,辘轳是古代民间提水设施,由辘轳头、支架、井绳、水斗等部分构成。如题图乙为提水设施工作原理简化图,某次需从井中汲取m=2kg的水,辘轳绕绳轮轴半径为r=0.1m,水斗的质量为0.5kg,井足够深且井绳的质量忽略不计。t=0时刻,轮轴由静止开始绕中心轴转动,其角速度随时间变化规律如题图丙所示,g取,则( )
A. 水斗速度随时间变化规律为v=0.4t
B. 井绳拉力瞬时功率随时间变化规律为P=10t
C. 0~10s内水斗上升的高度为4m
D. 0~10s内井绳拉力所做的功为520J
【答案】AD
【解析】
【详解】A.根据图像可知,水斗速度
A正确;
B.井绳拉力瞬时功率为
又由于
根据上述有
则有
P=10.4t
B错误;
C.根据图像可知,0~10s内水斗上升的高度为
C错误;
D.根据上述
P=10.4t
0~10s内井绳拉力所做的功为
D正确。
故选AD。
10. 如图所示,北斗卫星导航系统中的一颗卫星a位于赤道上空,其对地张角为。已知地球的半径为R,自转周期为,表面的重力加速度为g,万有引力常量为G。根据题中条件,可求出( )
A. 地球的平均密度为
B. 静止卫星的轨道半径为
C. 卫星a的周期为
D. a与近地卫星运行方向相反时,二者不能直接通讯的连续时间为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.在地球表面有
地球密度
解得
A错误;
B.对静止卫星有
结合上述解得
B正确;
C.卫星a的轨道半径
根据
解得
由于不能确定地球静止卫星的轨道半径,故C错误;
D.对近地卫星有
解得
令a与近地卫星运行方向相反时,二者不能直接通讯的连续时间为,则有
解得
D正确。
故选BD。
二、非选择题
11. 机械能守恒定律是物理学中的基本定律,是能量守恒定律的特殊表现形式。某实验小组的同学利用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验。
(1)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的器材是_______。(填写选项前字母)
A.交流电源 B.刻度尺 C.天平(含砝码) D.停表
(2)实验中,先接通电源,再释放重物,得到如图所示的一条纸带。由下图看出,纸带的______端(选填“左”或“右”)与重物相连。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到初速度为0的起始点O的距离分别为、、。
已知当地重力加速度为g取,打点计时器打点的周期为0.02s。从O点到B点的过程中,重物的重力势能的减少量______J,动能的变化量______。(均保留3位有效数字,重锤质量用表示)
(3)实验结果显示,重力势能的减少量总略大于动能的增加量,出现这种结果的原因是( )
A.存在空气阻力和摩擦阻力的影响
B.利用公式计算重物速度
C.利用公式计算重物速度
D.没有采用多次实验取平均值的方法
【答案】 ①. AB##BA ②. 左 ③. 2.32m ④. 2.31m ⑤. A
【解析】
【详解】(1)[1]打点计时器需要用到交流电源,处理纸带数据需要用刻度尺测量计数点间的距离,验证机械能守恒表达式等号两边的质量可以约掉,故不需要天平测质量,本实验通过打点计时器可以知道计数点间的时间间隔,故不需要停表测时间;故选AB。
(2)[2]重物做匀加速直线运动,相同时间内通过的位移越来越大,即纸带上相邻点间的距离越来越大,故纸带的左端与重物相连;
[3]从O点到B点的过程中,重物的重力势能的减少量
[4]根据匀变速直线运动中间时刻速度等于这段时间的平均速度,B点对应的速度为
动能的变化量为
(3)实验结果显示,重力势能的减少量总略大于动能的增加量
A.存在空气阻力和摩擦阻力的影响,使得有一部分机械能转化为内能,故重力势能的减少量略大于动能的增加量,A正确;
B.由于空气阻力和摩擦阻力的存在,使得实际加速度小于,利用公式计算重物速度,使得速度计算值偏大,动能的增加量偏大,B错误;
C.由于空气阻力和摩擦阻力的存在,使得实际加速度小于,利用公式计算重物速度,使得速度计算值偏大,动能的增加量偏大,C错误;
D.没有采用多次实验取平均值的方法,只会影响偶然误差,不能确定是否重力势能的减少量大于动能的增加量,D错误。
故选A。
12. 在科技节活动中,某小组设计了一款仿“愤怒的小鸟”弹射器。如图1所示,弹射器将球形物体(可视为质点)从O点弹出,使其落在水平桌面的目标区域内。为探究其运动规律,小组做了以下实验:
①固定弹射器,使球形物体每次从O点以相同的水平初速度弹出。
②通过升降装置,改变球形物体离桌面的高度H,记录对应的水平射程L(落点P到O点的水平距离)。
(1)已知重力加速度为g,根据平抛运动的规律,射程L与高度H的关系式为______(用、、表示)。
(2)如图2所示,该小组在坐标纸上绘制图像,其斜率______(用、表示)。
(3)现通过升降装置将球形物体调整到与桌面等高位置,若弹射器可调节仰角,使球形物体以与水平方向成角弹出(初速度大小不变),且球形物体落到桌面上,则最大射程对应的角度______,最大射程为______(用、表示)。
【答案】(1)
(2)
(3) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
平抛运动分解为竖直方向自由落体、水平方向匀速直线运动: 竖直方向
解得运动时间
水平方向射程
【小问2详解】
对第(1)问中公式两边平方得
与成正比,因此斜率
【小问3详解】
将斜抛运动分解,初速度分量,
抛出点与桌面等高,落回桌面时竖直位移为0,由竖直方向运动公式
得运动时间
水平射程
的最大值为1,对应,即,此时最大射程
13. 在2025中国大学生飞行器设计创新大赛的限重定点空投项目中,某飞行器以v0=15m/s的速度水平向右匀速飞行,在某时刻释放了一沙袋,此时飞行器到水平地面的距离h=20m,空气阻力忽略不计,g取10m/s2。sin37°=0.6,cos37°=0.8,求沙袋:
(1)在空中运动的时间t;
(2)落地时速度v。
【答案】(1)2s (2)25m/s,方向与水平成53°角
【解析】
【小问1详解】
根据
代入数据解得t=2s
【小问2详解】
根据
代入数据解得
根据
代入数据解得v=25m/s
方向与水平夹角正弦
所以夹角成53°角。
14. 如图所示,水平放置的正方形光滑木板abcd,边长为2L,距地面的高度为H=1.8m,木板正中间有一个光滑的小孔O,一根长为2L的细线穿过小孔,两端分别系着两个完全相同的小球A、B,两小球在同一竖直平面内。小球A以角速度在木板上绕О点沿逆时针方向做匀速圆周运动时,B也在水平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动,О点正好是细线的中点,其中L=2m,不计空气阻力,取g=10m/s2。求:
(1)小球B的角速度;
(2)当小球A、B的速度方向均平行于木板ad边时,剪断细线,求两小球落地点之间的距离。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)A和B的圆周运动半径分别为
其中θ为BO线与竖直方向的夹角,设绳子拉力为T,则对A有
对B有
,
联立解得
,
(2)当剪断细绳后,A先匀速运动L,后做平抛运动;B做平抛运动,A做圆周运动的线速度为
B做圆周运动的线速度为
半径为
做平抛运动过程中A的水平位移为
做平抛运动过程中B的水平位移为
如图为A、B两小球在轨迹的俯视图可知(其中包含A在正方向abcd上做的距离为L的匀速直线运动)
可知A、B落地点间距为
15. 如图,餐桌上表面离地面的高度,餐桌中心是一个半径为的圆盘,圆盘可绕中心轴转动,近似认为圆盘与餐桌在同一水平面内且两者之间的间隙可忽略不计。已知放置在圆盘边缘的的小物体与圆盘间的动摩擦因数为,小物体与餐桌间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,缓慢增大圆盘的转动速度,物体从圆盘上甩出后,在餐桌上做匀减速直线运动,恰好不会滑出餐桌落到地上,g取,不计空气阻力。
(1)为使物体不从圆盘滑到餐桌上,求圆盘的边缘线速的最大值;
(2)物体在餐桌上滑行的时间;
(3)若餐桌上洒上了油,导致物体与餐桌间的动摩擦因数减小,物体沿桌面匀减速直线运动后落地,落地点距离圆桌中心的水平距离,求此过程桌面对物体做的功。
【答案】(1);(2)1s;(3)
【解析】
【详解】(1)对物体,有
解得
(2)在餐桌上有
可得
恰好不会滑出桌面落到地上
可得
恰好不会滑出桌面落到地上
可得
(3)在餐桌上有
物体滑出桌面的过程中
飞出桌面后竖直方向
水平方向
故物体落地时距离圆桌中心的水平距离
解得
则此过程桌面对物体做的功为
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