内容正文:
2024-2025学年度下学期高一期中教学质量检测
物理
注意事项:
1.答题前,考生先将自己的姓名、班级、考场号/座位号填写在答题卡上,认真核对条形码上的姓名、准考证号,并将条形码粘贴在答题卡的指定位置上。
2.选择题答案使用2B铅笔填涂,如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其它答案的标号;选择题答案使用0.5毫米黑色中性(签字)笔或碳素笔书写,字体工整,笔迹清楚。
3.请按照题号在答题卡上各题的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效。
4.保持卷面及答题卡清洁,不折叠,不破损,不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、选择题:本题共10小题,共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,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 如图,小船S要过河,处为小船的正对岸位置,河宽,水流速度,小船在静水中划行的速度。下列说法中正确的是( )
A. 小船到达河对岸位置离点的最小距离为
B. 小船过河的最短时间为
C. 若水流速度变大,小船到达河对岸位置离点的最小距离一定变大
D. 若水流速度变大,小船过河的最短时间一定变长
2. 投壶是中国传统的宴饮游戏。如图,甲、乙两人在同一高度沿水平方向各投出一支箭,箭尖插入壶中时与水平面的夹角分别为和;若两支箭质量相同,不计空气阻力、箭长、壶口大小等因素的影响,,,则甲、乙两人投出的箭入壶时的速度之比为( )
A. B. C. D.
3. 如图所示是一种古老的舂米机。舂米时,稻谷放在石臼A中,横梁可以绕O转动,在横梁前端B处固定一舂米锤,脚踏在横梁另一端C点往下压时,舂米锤便向上抬起,然后提起脚,舂米锤就向下运动,击打A中的稻谷,使稻谷的壳脱落。已知OB>OC,则在横梁绕O转动过程中( )
A. B、C的向心加速度满足
B. B、C的角速度关系满足
C. B、C的角速度关系满足
D. B、C的线速度关系满足
4. 如图,在轨运行的量子科学实验卫星“墨子号”和地球静止卫星,可近似看成绕地球做匀速圆周运动,地球静止卫星的轨道半径更大。设“墨子号”及静止卫星绕地球运行的速度和周期分别为、和、。则( )
A. B. C. D.
5. 假设某智能网联汽车在平直路面上启动后的牵引力F随时间t变化的图像如图所示,已知该汽车以额定功率启动,在平直路面上运动的最大速度为,所受阻力恒定,由此可知该汽车( )
A. 在时间内做加速度增大的加速运动 B. 启动后速度为时的加速度为
C. 额定功率为 D. 在时间内位移可能小于
6. 如图所示为一轻杆拴一个可视为质点的小球,图中O点为固定的圆心,现操控小球在竖直面内做匀速圆周运动。关于小球在运动过程中重力的功率,以下说法正确的是( )
A. 小球在最低点重力的功率最大 B. 小球在最高点重力的功率最大
C. 小球在与圆心等高处重力的功率为零 D. 小球在与圆心等高处重力的功率最大
7. 如图所示,质量为的小球,从离地面高处由静止开始释放,落到地面后继续陷入泥中深度而停止,不计空气阻力,重力加速度为,则下列说法正确的是( )
A. 小球落地时动能等于
B. 小球在泥土中受到的平均阻力为
C. 整个过程中小球克服阻力做的功等于
D. 小球陷入泥中的过程中克服泥的阻力所做的功等于刚落到地面时的动能
8. 2024年2月3号,“威海壹号”卫星成功入轨,可将星地激光通信速率提升至40Gbs。发射“威海壹号”时,首先将其发射到圆轨道Ⅰ,在A点点火使其进入椭圆轨道Ⅱ,最终在B点进入预定轨道Ⅲ,已知卫星在轨道Ⅰ、Ⅲ均做圆周运动,下列说法正确的是( )
A. “威海壹号”在轨道Ⅱ上由A点运动到B点万有引力做负功,机械能减小
B. “威海壹号”在轨道Ⅰ运行时的速率小于在轨道Ⅲ上运行时的速率
C. “威海壹号”在B点的喷气方向与运动方向相反
D. “威海壹号”在轨道Ⅰ上运行时A点的加速度等于在轨道Ⅱ上运动时A点的加速度
9. 一轻绳通过光滑的轻质定滑轮与套在光滑水平杆上的小物块A连接,另一端与小球B连接.系统由静止释放后,物块A经过图示位置时向右运动的速度大小为,小球B的速度大小为,轻绳与杆的夹角为()。则( )
A. ,当A运动到B正上方时,B下降到最低点
B. 图示时刻,小球B处于失重状态
C. 由静止释放到图示时刻的过程中,绳中拉力一直对A不做功
D. 图示时刻,轻绳对物块A和小球B做功的功率大小相等
10. 杂技演员用细绳系住盛了水的杯子做“水流星”表演时,手拿绳子迅速地旋转着绳子做各种精彩表演。如图1所示,杯子在竖直平面内做匀速圆周运动,在最高点处杯子内的水恰好不流出来;如图2所示,杯子绕着同一点在水平面内做匀速圆周运动,绳与竖直方向的夹角为θ。假设水的质量均为m,杯子中水的重心到细绳端点的距离为l,重力加速度为g,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 图1中杯子和水做匀速圆周运动的线速度大小为
B. 图1中杯子在正下方时杯子内的水对杯子的压力大小为
C. 图2中杯子和水转动的角速度大小为
D. 图2中杯子和水转动的周期为
二、非选择题:本大题共5小题,共54分。
11. 用如图所示的实验装置来探究小球(有钢球和铝球两种)做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系,转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动,槽内的球就做匀速圆周运动。
(1)在一次实验中,某同学把两个质量相等的钢球放在A、C位置,A、C到塔轮中心距离相同,将皮带处于左右塔轮的半径不等的层上。转动手柄,观察左右露出的刻度,此时可研究向心力的大小与______的关系。
A. 质量m B. 半径r C. 角速度大小
(2)在(1)的实验中,某同学匀速转动手柄时,左边标尺露出1格,右边标尺露出4格,则皮带连接的左、右塔轮半径的比值为______。
(3)在(1)的实验中,其他条件不变,若增大手柄转动的速度,则下列符合实验实际的是______。
A. 左、右两标尺的示数变大,两标尺示数的比值变小
B. 左、右两标尺的示数变大,两标尺示数的比值不变
C. 左、右两标尺的示数变小,两标尺示数的比值变小
D. 左、右两标尺的示数变大,两标尺示数的比值变大
12. 三个同学利用不同的实验装置,进行了“探究平抛运动的特点”的实验:
(1)甲同学采用如图甲所示的装置。用小锤击打弹性金属片,金属片把A球沿水平方向弹出,同时B球被松开自由下落,观察到两球同时落地,改变小锤打击的力度,即改变A球被弹出时的速度,两球仍然同时落地,这说明A球______;
A. 竖直方向的分运动是自由落体运动
B. 水平方向的分运动是匀速直线运动
C. 竖直方向的分运动是匀速直线运动
(2)乙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图乙所示的小球做平抛运动的照片,小球在平抛运动中的几个位置如图中的a、b、c、d所示,图中每个小方格的边长为L = 2.5 cm,则该小球经过b点时的速度大小vb = ______m/s;(g取10 m/s2)
(3)丙同学采用如图丙所示的装置。下列器材问题和操作方式不会对实验误差带来影响的是______。
A. 槽与小球间有摩擦 B. 槽末端切线不水平
C. 小球每次自由滚下的位置不同 D. 某次实验时小球在释放瞬间有初速度v0
13. 如图所示,小车与货物的总重,装卸工人将其沿斜面匀速推到汽车车厢上,设车厢离地面高度为1m,斜面长度为4m。若装卸工人沿斜面推小车的力F为小车与货物的总重G的0.5倍。则:
(1)此过程中,装卸工人做了多少功?
(2)此过程中,克服摩擦力做的功是多少?
14. 如图所示,质量为m的小球自由下落d后,沿竖直面内的固定轨道ABC运动,AB是半径为d的光滑圆弧,BC是直径为d的粗糙半圆弧(B是轨道的最低点)。小球恰好能运动到C点,重力加速度为g。求:
(1)小球运动到B处时对轨道的压力大小;
(2)小球在BC上运动过程中,摩擦力对小球做的功。
15. 第十四届全国冬季运动会于2月17日在内蒙古开幕。跳台滑雪是其中的项目之一,滑雪大跳台的赛道主要由助滑道、起跳区、着陆坡、停止区组成,如图甲所示,图乙为简化后的跳台滑雪赛道示意图,AD段为助滑道,DB为起跳区,与水平面的夹角,BC段为倾角的着陆坡。一运动员质量为50kg,从助滑道的起点A由静止开始下滑,到达起跳点D时,借助设备和技巧,以与水平方向成30°角(起跳角)从B点起跳,最后落在着陆坡面的C点。已知该运动员在B点的起跳速度为20m/s,不计空气阻力,重力加速度。求:
(1)运动员离开着陆坡面的最大距离是多少?
(2)运动员落到C点的速度大小?
(3)运动员从B点到C点重力做功的平均功率?
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2024-2025学年度下学期高一期中教学质量检测
物理
注意事项:
1.答题前,考生先将自己的姓名、班级、考场号/座位号填写在答题卡上,认真核对条形码上的姓名、准考证号,并将条形码粘贴在答题卡的指定位置上。
2.选择题答案使用2B铅笔填涂,如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其它答案的标号;选择题答案使用0.5毫米黑色中性(签字)笔或碳素笔书写,字体工整,笔迹清楚。
3.请按照题号在答题卡上各题的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效。
4.保持卷面及答题卡清洁,不折叠,不破损,不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、选择题:本题共10小题,共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,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 如图,小船S要过河,处为小船的正对岸位置,河宽,水流速度,小船在静水中划行的速度。下列说法中正确的是( )
A. 小船到达河对岸位置离点的最小距离为
B. 小船过河的最短时间为
C. 若水流速度变大,小船到达河对岸位置离点的最小距离一定变大
D. 若水流速度变大,小船过河的最短时间一定变长
【答案】B
【解析】
【详解】BC.当船头指向垂直河岸时,小船过河的时间最短,则有
若水流速度变大,小船过河的最短时间不变,故B正确,C错误;
AD.由于小船在静水中划行的速度大于水流速度,则小船的合速度可以垂直与河岸,小船可以到达正对岸,则小船到达河对岸位置离点的最小距离为0;若水流速度变大,小船到达河对岸位置离点的最小距离仍可能为0,故AD错误。
故选B。
2. 投壶是中国传统的宴饮游戏。如图,甲、乙两人在同一高度沿水平方向各投出一支箭,箭尖插入壶中时与水平面的夹角分别为和;若两支箭质量相同,不计空气阻力、箭长、壶口大小等因素的影响,,,则甲、乙两人投出的箭入壶时的速度之比为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】甲、乙两人在同一高度抛出,根据竖直方向的分运动为自由落体运动,有
可知2支箭入壶时在竖直方向的分速度大小相等,由速度的矢量三角形可知
,
解得
故选B。
3. 如图所示是一种古老的舂米机。舂米时,稻谷放在石臼A中,横梁可以绕O转动,在横梁前端B处固定一舂米锤,脚踏在横梁另一端C点往下压时,舂米锤便向上抬起,然后提起脚,舂米锤就向下运动,击打A中的稻谷,使稻谷的壳脱落。已知OB>OC,则在横梁绕O转动过程中( )
A. B、C的向心加速度满足
B. B、C的角速度关系满足
C. B、C的角速度关系满足
D. B、C的线速度关系满足
【答案】A
【解析】
【详解】BC.B、C同轴转动,角速度关系满足
故BC错误;
A.根据
由于OB>OC,则B、C的向心加速度满足
故A正确;
D.根据
由于OB>OC,则B、C的线速度关系满足
故D错误。
故选A。
4. 如图,在轨运行的量子科学实验卫星“墨子号”和地球静止卫星,可近似看成绕地球做匀速圆周运动,地球静止卫星的轨道半径更大。设“墨子号”及静止卫星绕地球运行的速度和周期分别为、和、。则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】AB.根据万有引力定律及牛顿第二定律可得
解得
由于,故,A错误,B正确;
CD.根据万有引力定律,结合牛顿第二定律可得
解得
由于,故,CD 错误。
故选B。
5. 假设某智能网联汽车在平直路面上启动后的牵引力F随时间t变化的图像如图所示,已知该汽车以额定功率启动,在平直路面上运动的最大速度为,所受阻力恒定,由此可知该汽车( )
A. 在时间内做加速度增大的加速运动 B. 启动后速度为时的加速度为
C. 额定功率为 D. 在时间内位移可能小于
【答案】B
【解析】
【详解】A.汽车在平直路面上启动由牛顿第二定律有
在时间内牵引力逐渐减小,则汽车做加速度减小的加速运动,故A错误;
BC.汽车运动的最大速度为,则有
可得额定功率为
而启动后速度为时,有
,
联立解得
故B正确,C错误;
D.若时间做匀加速直线运动,则位移为
而汽车在内做的是加速度减小的直线运动,其位移一定大于,故D错误。
故选B。
6. 如图所示为一轻杆拴一个可视为质点的小球,图中O点为固定的圆心,现操控小球在竖直面内做匀速圆周运动。关于小球在运动过程中重力的功率,以下说法正确的是( )
A. 小球在最低点重力的功率最大 B. 小球在最高点重力的功率最大
C. 小球在与圆心等高处重力的功率为零 D. 小球在与圆心等高处重力的功率最大
【答案】D
【解析】
【详解】AB.小球在竖直面内做匀速圆周运动,其速率不变,由重力功率的瞬时值表达式
其中为重力与速度的夹角,小球在圆周的最高点和最低点时,重力与速度的夹角为,重力的功率为零,故AB错误;
CD.当小球运动到与圆心等高处时,重力与速度的夹角为0,该位置重力的功率最大为
故C错误,D正确。
故选D。
7. 如图所示,质量为的小球,从离地面高处由静止开始释放,落到地面后继续陷入泥中深度而停止,不计空气阻力,重力加速度为,则下列说法正确的是( )
A. 小球落地时动能等于
B. 小球在泥土中受到的平均阻力为
C. 整个过程中小球克服阻力做的功等于
D. 小球陷入泥中的过程中克服泥的阻力所做的功等于刚落到地面时的动能
【答案】C
【解析】
【详解】A.小球落到地面过程,根据动能定理有
可知,小球落地时动能等于,A错误;
B.小球在运动的全过程有
解得
B错误;
C.根据上述,整个过程中小球克服阻力做的功为
C正确;
D.小球陷入泥中的过程,根据动能定理有
解得
可知,小球陷入泥中的过程中克服泥的阻力所做的功等于刚落到地面时的动能与减小的重力势能之和,D错误。
故选C。
8. 2024年2月3号,“威海壹号”卫星成功入轨,可将星地激光通信速率提升至40Gbs。发射“威海壹号”时,首先将其发射到圆轨道Ⅰ,在A点点火使其进入椭圆轨道Ⅱ,最终在B点进入预定轨道Ⅲ,已知卫星在轨道Ⅰ、Ⅲ均做圆周运动,下列说法正确的是( )
A. “威海壹号”在轨道Ⅱ上由A点运动到B点万有引力做负功,机械能减小
B. “威海壹号”在轨道Ⅰ运行时的速率小于在轨道Ⅲ上运行时的速率
C. “威海壹号”在B点的喷气方向与运动方向相反
D. “威海壹号”在轨道Ⅰ上运行时A点的加速度等于在轨道Ⅱ上运动时A点的加速度
【答案】CD
【解析】
【详解】A.“威海壹号”在轨道Ⅱ上由A点运动到B点万有引力做负功,机械能不变,故A错误;
B.由万有引力提供向心力有
得
可见“威海壹号”在轨道Ⅰ运行时的速率大于在轨道Ⅲ上运行时的速率,故B错误;
C.“威海壹号”在点做离心运动,需要加速,所以喷气方向与运动方向相反,故C正确;
D.由万有引力提供向心力有
得
可见“威海壹号”在轨道Ⅰ上运行时A点的加速度等于在轨道Ⅱ上运动时A点的加速度,故D正确。
故选CD。
9. 一轻绳通过光滑的轻质定滑轮与套在光滑水平杆上的小物块A连接,另一端与小球B连接.系统由静止释放后,物块A经过图示位置时向右运动的速度大小为,小球B的速度大小为,轻绳与杆的夹角为()。则( )
A. ,当A运动到B正上方时,B下降到最低点
B. 图示时刻,小球B处于失重状态
C. 由静止释放到图示时刻的过程中,绳中拉力一直对A不做功
D. 图示时刻,轻绳对物块A和小球B做功的功率大小相等
【答案】AD
【解析】
【详解】A.物块A的运动为合运动,将物块A的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子的方向,在沿绳子方向的分速度等于小球B的速度,即
故A正确;
B.运动过程中,没有摩擦,系统机械能守恒,系统重力势能转化为两者动能,当时,B球的速度为零,故B球先加速后减速,先失重后超重,无法判断图示时刻B球的状态,故B错误;
C.由静止释放到图示时刻的过程中,绳中拉力与A的位移一直成锐角,做正功,故C错误;
D.系统机械能守恒,轻绳对物块A和小球B的拉力大小相等,沿绳子的速度大小相等,则轻绳对两者拉力做功的功率大小相等,故D正确。
故选AD。
10. 杂技演员用细绳系住盛了水的杯子做“水流星”表演时,手拿绳子迅速地旋转着绳子做各种精彩表演。如图1所示,杯子在竖直平面内做匀速圆周运动,在最高点处杯子内的水恰好不流出来;如图2所示,杯子绕着同一点在水平面内做匀速圆周运动,绳与竖直方向的夹角为θ。假设水的质量均为m,杯子中水的重心到细绳端点的距离为l,重力加速度为g,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 图1中杯子和水做匀速圆周运动的线速度大小为
B. 图1中杯子在正下方时杯子内的水对杯子的压力大小为
C. 图2中杯子和水转动的角速度大小为
D. 图2中杯子和水转动的周期为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.杯子在竖直平面内做匀速圆周运动,杯子通过最高点时,水恰好不流出来,重力恰好提供向心力,设此时速度为v,有
解得
故A错误;
B.设杯子在正下方时杯子对水的支持力大小为F,水所受的合力提供向心力,即
可得
由牛顿第三定律可知,在正下方时杯子内的水对杯子的压力大小为,方向竖直向下,选项B正确;
C.设杯子的质量为M,绳的拉力为,对水杯进行受力分析,竖直方向上有
水平方向上有
其中,联立可得
故C错误;
D.杯子和水转动的周期为
故D正确。
故选BD。
二、非选择题:本大题共5小题,共54分。
11. 用如图所示的实验装置来探究小球(有钢球和铝球两种)做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系,转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动,槽内的球就做匀速圆周运动。
(1)在一次实验中,某同学把两个质量相等的钢球放在A、C位置,A、C到塔轮中心距离相同,将皮带处于左右塔轮的半径不等的层上。转动手柄,观察左右露出的刻度,此时可研究向心力的大小与______的关系。
A. 质量m B. 半径r C. 角速度大小
(2)在(1)的实验中,某同学匀速转动手柄时,左边标尺露出1格,右边标尺露出4格,则皮带连接的左、右塔轮半径的比值为______。
(3)在(1)的实验中,其他条件不变,若增大手柄转动的速度,则下列符合实验实际的是______。
A. 左、右两标尺的示数变大,两标尺示数的比值变小
B. 左、右两标尺的示数变大,两标尺示数的比值不变
C. 左、右两标尺的示数变小,两标尺示数的比值变小
D. 左、右两标尺的示数变大,两标尺示数的比值变大
【答案】(1)C (2)2
(3)B
【解析】
【小问1详解】
可知,因两球的质量和半径相同,所以比较的是向心力的大小和角速度的关系。
故选C。
【小问2详解】
由向心力计算公式,左边标尺露出1格,右边标尺露出4格,向心力之比1:4,则角速度之比1:2,又因皮带连接的左、右塔轮线速度相同,由v=r可知,左右塔轮半径之比2:1。即皮带连接的左、右塔轮半径的比值为2。
【小问3详解】
若增大手柄转动的速度,由
可知向心力增大,但比值不变。
故选B。
12. 三个同学利用不同的实验装置,进行了“探究平抛运动的特点”的实验:
(1)甲同学采用如图甲所示的装置。用小锤击打弹性金属片,金属片把A球沿水平方向弹出,同时B球被松开自由下落,观察到两球同时落地,改变小锤打击的力度,即改变A球被弹出时的速度,两球仍然同时落地,这说明A球______;
A. 竖直方向的分运动是自由落体运动
B. 水平方向的分运动是匀速直线运动
C. 竖直方向的分运动是匀速直线运动
(2)乙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图乙所示的小球做平抛运动的照片,小球在平抛运动中的几个位置如图中的a、b、c、d所示,图中每个小方格的边长为L = 2.5 cm,则该小球经过b点时的速度大小vb = ______m/s;(g取10 m/s2)
(3)丙同学采用如图丙所示的装置。下列器材问题和操作方式不会对实验误差带来影响的是______。
A. 槽与小球间有摩擦 B. 槽末端切线不水平
C. 小球每次自由滚下的位置不同 D. 某次实验时小球在释放瞬间有初速度v0
【答案】(1)A (2)1.25 (3)A
【解析】
【小问1详解】
由于A球以不同速度平抛时,下落情况与自由落体运动的B球完全相同,说明平抛运动在竖直方向上的分运动为自由落体运动,水平方向运动无法判断。
故选A。
【小问2详解】
竖直方向上,根据
可得相邻两个点间的时间间隔
平抛初速度
b点竖直方向上的分速度
因此b点的速度
【小问3详解】
若每次小球运动轨迹相同,每次小球必须从斜槽的同一位置由静止释放,斜槽末端必须水平,这样就能保证每次小球平抛的初速度相同,至于斜槽是否光滑对实验结果没有影响。
故选A。
13. 如图所示,小车与货物的总重,装卸工人将其沿斜面匀速推到汽车车厢上,设车厢离地面高度为1m,斜面长度为4m。若装卸工人沿斜面推小车的力F为小车与货物的总重G的0.5倍。则:
(1)此过程中,装卸工人做了多少功?
(2)此过程中,克服摩擦力做的功是多少?
【答案】(1)2000J
(2)1000J
【解析】
【小问1详解】
装卸工人沿斜面推小车的力大小为F=0.5G=500N
则此过程中,装卸工人做的功为W=Fs=500×4J=2000J
【小问2详解】
此过程中,克服重力做的功为WG=Gh=1000×1J=1000J
由于小车匀速运动,动能不变,由动能定理可得
解得克服摩擦力做的功为Wf=1000J
14. 如图所示,质量为m的小球自由下落d后,沿竖直面内的固定轨道ABC运动,AB是半径为d的光滑圆弧,BC是直径为d的粗糙半圆弧(B是轨道的最低点)。小球恰好能运动到C点,重力加速度为g。求:
(1)小球运动到B处时对轨道的压力大小;
(2)小球在BC上运动过程中,摩擦力对小球做的功。
【答案】(1)5mg (2)
【解析】
【小问1详解】
从开始下落到到达B点,由动能定理
在B点时由牛顿第二定律
解得
由牛顿第三定律可知小球运动到B处时对轨道的压力大小5mg;
【小问2详解】
小球恰好能运动到C点,则
从B到C由能量关系
解得
15. 第十四届全国冬季运动会于2月17日在内蒙古开幕。跳台滑雪是其中的项目之一,滑雪大跳台的赛道主要由助滑道、起跳区、着陆坡、停止区组成,如图甲所示,图乙为简化后的跳台滑雪赛道示意图,AD段为助滑道,DB为起跳区,与水平面的夹角,BC段为倾角的着陆坡。一运动员质量为50kg,从助滑道的起点A由静止开始下滑,到达起跳点D时,借助设备和技巧,以与水平方向成30°角(起跳角)从B点起跳,最后落在着陆坡面的C点。已知该运动员在B点的起跳速度为20m/s,不计空气阻力,重力加速度。求:
(1)运动员离开着陆坡面的最大距离是多少?
(2)运动员落到C点的速度大小?
(3)运动员从B点到C点重力做功的平均功率?
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
运动员起跳时沿垂直斜面方向的初速度
重力加速度在垂直斜面方向的分加速度大小为
离斜面最远时,垂直斜面方向的速度为零,则离斜面的最远距离
【小问2详解】
离斜面最远时,运动的时间
由于运动时间的对称性,则运动员落到C点的时间
运动员落到C点的水平方向速度大小为
运动员落到C点的竖直方向速度大小为
运动员落到C点的速度大小
【小问3详解】
运动员从B点运动到C点过程,由动能定理可得
运动员从B点到C点重力做功的平均功率
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