精品解析:湖北大学附属中学2025-2026学年高一下学期期中质量检测物理试卷
2026-05-19
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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 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 湖北省 |
| 地区(市) | 武汉市 |
| 地区(区县) | 武昌区 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 10.79 MB |
| 发布时间 | 2026-05-19 |
| 更新时间 | 2026-05-19 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-05-19 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/57944963.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
2025-2026学年度下学期高一期中质量检测
物理试卷
试卷满分:100分 考试时间:75分钟
一、选择题:本题共10小题,每小题4分,共40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,第8~10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
1. 书法课上,某同学临摹“力”字时,笔尖的轨迹如图中带箭头的实线所示。笔尖由a点经b点回到a点,则( )
A. 该过程位移为0 B. 该过程路程为0
C. 两次过a点时速度方向相同 D. 两次过a点时摩擦力方向相同
2. 甲、乙两行星绕某恒星做圆周运动,甲的轨道半径比乙的小。忽略两行星之间的万有引力作用,下列说法正确的是( )
A. 甲运动的周期比乙的小 B. 甲运动的线速度比乙的小
C. 甲运动的角速度比乙的小 D. 甲运动的向心加速度比乙的小
3. 韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员.他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离,重力对他做功1900J,他克服阻力做功100J.韩晓鹏在此过程中( )
A. 动能增加了1900J
B. 动能增加了2000 J
C. 重力势能减小了1900J
D. 重力势能减小了2000J
4. 某高中开设了糕点制作的选修课,小明同学在体验糕点制作的“裱花”环节时,如图所示,他在绕中心匀速转动的圆盘上放了一块直径8英寸(20cm)的蛋糕,在蛋糕边缘上每隔4s“点”一次奶油,蛋糕随圆盘转一周后均匀“点”上了15次奶油,则下列说法正确的是( )
A. 圆盘转动的转速为
B. 圆盘转动的角速度大小为rad/s
C. 蛋糕边缘的奶油的线速度大小为m/s
D. 圆盘转动的周期为15s
5. 有关生活中的圆周运动实例分析,下列说法正确的是( )
A. 若火车转弯的速度超过规定速度,图甲中的内轨对火车轮缘会有挤压作用
B. 在图乙的“水流星”表演中,装满水的桶转动到最高点的速度越大,水越不容易洒出
C. 图丙中,衣服(质量不变)在滚筒内壁做匀速圆周运动时,在最高点的合力大于在最低点的合力
D. 图丁中的汽车通过凹桥最低点时对桥的压力小于车受到的重力
6. 2024年6月,嫦娥六号探测器首次实现月球背面采样返回。如图所示,探测器在圆形轨道1上绕月球飞行,在A点变轨后进入椭圆轨道、为远月点。关于嫦娥六号探测器,下列说法正确的是( )
A. 在轨道2上从A向B运动过程中动能逐渐减小
B. 在轨道2上从A向B运动过程中加速度逐渐变大
C. 在轨道2上机械能与在轨道1上相等
D. 利用引力常量和轨道1的周期,可求出月球的质量
7. 已知某品牌概念车的质量为,额定功率为,运动过程中汽车所受的因力大小恒定,若保持额定功率不变,汽车能达到的最大速度为。若汽车以的恒定功率启动。从静止开始做加速直线运动,当速度为时,汽车的加速度大小为,当速度为时,汽车的加速度大小为,则加速度之差为( )
A. B. C. D.
8. 在万有引力定律建立的过程中,“月—地检验”证明了维持月球绕地球运动的力与地球对苹果的力是同一种力,从而实现了“地上物理学”和“天上物理学”的统一,即都遵从与距离的平方成反比的规律。设月球在半径为r(r=60R,R为地球半径)的轨道上绕地球做匀速圆周运动,运行周期为T,向心加速度为a;物体在地面处的重力加速度为g,物体在月球所在轨道处的加速度为g',忽略地球自转的影响。下列关系正确的是( )
A. B. C. D.
9. 2024年3月20日,鹊桥二号中继星成功发射升空,为嫦娥六号在月球背面的探月任务提供地月间中继通讯。鹊桥二号采用周期为24h的环月椭圆冻结轨道(如图),近月点A距月心约为2.0 × 103km,远月点B距月心约为1.8 × 104km,CD为椭圆轨道的短轴,下列说法正确的是( )
A. 鹊桥二号从C经B到D的运动时间为12h
B. 鹊桥二号在A、B两点的加速度大小之比约为81:1
C. 鹊桥二号在C、D两点的速度方向垂直于其与月心的连线
D. 鹊桥二号在地球表面附近的发射速度大于7.9km/s且小于11.2km/s
10. 如图,矩形金属框竖直放置,其中、足够长,且杆光滑,一根轻弹簧一端固定在M点,另一端连接一个质量为m的小球,小球穿过杆,金属框绕轴分别以角速度和匀速转动时,小球均相对杆静止,若,则与以匀速转动时相比,以匀速转动时( )
A. 小球的高度一定降低 B. 弹簧弹力的大小一定不变
C. 小球对杆压力的大小一定变大 D. 小球所受合外力的大小一定变大
二、非选择题:本题共5小题,共60分。
11. 小明同学在科技节的实验室开放期间,进入力学实验室自主探究,他做探究影响向心力大小因素的实验:如图甲所示,已知小球在挡板,,处做圆周运动的轨迹半径之比为,变速塔轮自上而下按如图乙所示三种组合方式,左右每层半径之比由上至下分别为、和。回答以下问题:
(1)本实验所采用的实验探究方法与下列哪些实验是相同的__________;
A. 探究小车速度随时间变化规律
B. 探究两个互成角度的力的合成规律
C. 探究平抛运动的特点
D. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系
(2)某次实验中,把两个质量相等的钢球放在、位置,探究向心力的大小与半径的关系,则需要将传动皮带调至第__________层塔轮(填“一”、“二”或“三”);
(3)现将质量相等的两小钢球分别放在、位置,将传送带调至第三层塔轮,则两球转动时所受向心力之比为__________。
(4)用此装置做实验有较大的误差,误差产生的主要原因是__________。
A. 匀速转动时的速度过大
B. 无法做到两小球的角速度相同
C. 实验过程中难以保证小球做匀速圆周运动
D. 读数时标尺露出的红白相间的等分格数不稳定
12. 测量小物块Q与平板P之间的动摩擦因数的实验装置如图所示。是半径足够大的、光滑的四分之一圆弧轨道,与水平固定放置的P板的上表面在点相切,点在水平地面的垂直投影为。重力加速度为。实验步骤如下:
①用天平称出物块Q的质量;
②测量出轨道的半径、的长度和的高度;
③将物块Q在点由静止释放,在物块Q落地处标记其落地点,;
④重复步骤③,共做10次;
⑤将10个落地点用一个尽量小的圆围住,用米尺测量圆心到的距离。
(1)用实验中的测量量表示:
(i)物块到达点时的动能__________;
(ii)物块到达点时的动能__________;
(iii)在物块从运动到的过程中,物块克服摩擦力做的功__________;
(iv)物块与平板之间的动摩擦因数__________。
(2)回答问题:实验步骤④⑤的目的是__________。
13. 如图为游乐场飞椅项目,某飞椅由4条绳索悬挂,可抽象为如图乙所示模型,已知绳长,水平横梁,飞椅和小孩总质量,整个装置可绕竖直轴匀速转动,绳与竖直方向夹角,小孩可视为质点,g取,取,,求:
(1)飞椅(和小孩)所需向心力大小;
(2)飞椅转动的角速度;
(3)每条绳子的拉力大小。
14. 某卫星绕地球的运动可视为匀速圆周运动,其轨道半径约为地球半径的倍。已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,引力常量为G。求:
(1)该卫星绕地球运动的向心加速度大小和线速度大小;
(2)地球的密度。
15. 某同学参照过山车情景设计了如下模型:光滑的竖直圆轨道半径R=2m,入口的平直轨道AC和出口的平直轨道CD均是粗糙的,质量为m=2kg的小滑块(可视为质点)与水平轨道之间的动摩擦因数均为μ=0.5,滑块从A点由静止开始受到水平拉力F=60N的作用,在B点撤去拉力,AB的长度为L=5m,不计空气阻力,g=10m/s2
(1)若滑块恰好通过圆轨道的最高点,求:
①当滑块再回到圆轨道最低点时对圆轨道的压力大小;
②滑块沿着出口的平直轨道CD能滑行的最大距离;
(2)要使滑块能进入圆轨道运动且不脱离轨道,求平直轨道BC段的长度范围。
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2025-2026学年度下学期高一期中质量检测
物理试卷
试卷满分:100分 考试时间:75分钟
一、选择题:本题共10小题,每小题4分,共40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,第8~10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
1. 书法课上,某同学临摹“力”字时,笔尖的轨迹如图中带箭头的实线所示。笔尖由a点经b点回到a点,则( )
A. 该过程位移为0 B. 该过程路程为0
C. 两次过a点时速度方向相同 D. 两次过a点时摩擦力方向相同
【答案】A
【解析】
【详解】A.笔尖由a点经b点回到a点过程,初位置和末位置相同,位移为零,故A正确;
B.笔尖由a点经b点回到a点过程,轨迹长度不为零,则路程不为零,故B错误;
C.两次过a点时轨迹的切线方向不同,则速度方向不同,故C错误;
D.摩擦力方向与笔尖的速度方向相反,则两次过a点时摩擦力方向不同,故D错误。
故选A 。
2. 甲、乙两行星绕某恒星做圆周运动,甲的轨道半径比乙的小。忽略两行星之间的万有引力作用,下列说法正确的是( )
A. 甲运动的周期比乙的小 B. 甲运动的线速度比乙的小
C. 甲运动的角速度比乙的小 D. 甲运动的向心加速度比乙的小
【答案】A
【解析】
【详解】根据卫星做圆周运动的向心力等于万有引力可知
可得,,,
因,可知卫星甲、乙运动的周期
线速度关系
角速度关系
向心加速度关系
故选A。
3. 韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员.他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离,重力对他做功1900J,他克服阻力做功100J.韩晓鹏在此过程中( )
A. 动能增加了1900J
B. 动能增加了2000 J
C. 重力势能减小了1900J
D. 重力势能减小了2000J
【答案】C
【解析】
【详解】AB、根据动能定理合外力做的功等于物体动能的增加量,重力对他做功1900J,他克服阻力做功100J,即阻力对他做功为−100J,则外力对他所做的总功为1900J−100J=1800J,是正功,他的动能增加了1800J,A、B错误;
CD、重力做的功等于重力势能的减少量,重力对物体做功为1900J,是正功,则重力势能减小了1900J,C正确、D错误,故选C
【点睛】物体重力做功多少,物体的重力势能就减小多少;根据动能定理确定动能的变化.
4. 某高中开设了糕点制作的选修课,小明同学在体验糕点制作的“裱花”环节时,如图所示,他在绕中心匀速转动的圆盘上放了一块直径8英寸(20cm)的蛋糕,在蛋糕边缘上每隔4s“点”一次奶油,蛋糕随圆盘转一周后均匀“点”上了15次奶油,则下列说法正确的是( )
A. 圆盘转动的转速为
B. 圆盘转动的角速度大小为rad/s
C. 蛋糕边缘的奶油的线速度大小为m/s
D. 圆盘转动的周期为15s
【答案】B
【解析】
【详解】ABD.由题意可知,圆盘转一周所需的时间为,可知周期为,可得转速为,角速度为,故AD错误,B正确;
C.直径8英寸(20cm)的蛋糕,可知半径为10cm,根据可知蛋糕边缘的奶油的线速度大小为,故C错误。
故选B。
5. 有关生活中的圆周运动实例分析,下列说法正确的是( )
A. 若火车转弯的速度超过规定速度,图甲中的内轨对火车轮缘会有挤压作用
B. 在图乙的“水流星”表演中,装满水的桶转动到最高点的速度越大,水越不容易洒出
C. 图丙中,衣服(质量不变)在滚筒内壁做匀速圆周运动时,在最高点的合力大于在最低点的合力
D. 图丁中的汽车通过凹桥最低点时对桥的压力小于车受到的重力
【答案】B
【解析】
【详解】A.火车转弯时,规定速度下重力与支持力的合力提供向心力。若速度超过规定速度,所需向心力增大,外轨对轮缘产生挤压,而非内轨,A错误;
B.“水流星”最高点,水不洒出的条件是向心力至少等于重力。速度越大,所需向心力越大,桶对水的压力越大,水越不易洒出,B正确;
C.衣服做匀速圆周运动,合力大小始终等于向心力
质量、速度、半径均不变,故最高点与最低点合力大小相等,C错误;
D.汽车过凹桥最低点时,向心力向上,支持力,支持力大于重力,根据牛顿第三定律,对桥的压力等于支持力,大于重力,D错误;
故选B。
6. 2024年6月,嫦娥六号探测器首次实现月球背面采样返回。如图所示,探测器在圆形轨道1上绕月球飞行,在A点变轨后进入椭圆轨道、为远月点。关于嫦娥六号探测器,下列说法正确的是( )
A. 在轨道2上从A向B运动过程中动能逐渐减小
B. 在轨道2上从A向B运动过程中加速度逐渐变大
C. 在轨道2上机械能与在轨道1上相等
D. 利用引力常量和轨道1的周期,可求出月球的质量
【答案】A
【解析】
【详解】A.在轨道2上从A向B运动过程中,探测器远离月球,月球对探测器的引力做负功,根据动能定理,动能逐渐减小,A正确;
B.探测器受到万有引力,由
解得
在轨道2上从A向B运动过程中,r增大,加速度逐渐变小,B错误;
C.探测器在A点从轨道1变轨到轨道2,需要加速,机械能增加,所以探测器在轨道2上机械能大于在轨道1上的机械能,C错误;
D.探测器在轨道1上做圆周运动,根据万有引力提供向心力,得
解得
利用引力常量G和轨道1的周期T,还需要知道轨道1的半径r,才能求出月球的质量,D错误。
故选A。
7. 已知某品牌概念车的质量为,额定功率为,运动过程中汽车所受的因力大小恒定,若保持额定功率不变,汽车能达到的最大速度为。若汽车以的恒定功率启动。从静止开始做加速直线运动,当速度为时,汽车的加速度大小为,当速度为时,汽车的加速度大小为,则加速度之差为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】汽车以额定功率启动,当牵引力大小等于阻力大小时,汽车具有最大速度,即
当汽车以的恒定功率启动,速度为时,牵引力
由牛顿第二定律有
解得
速度为时,牵引力
由牛顿第二定律有
解得
则
故选A。
8. 在万有引力定律建立的过程中,“月—地检验”证明了维持月球绕地球运动的力与地球对苹果的力是同一种力,从而实现了“地上物理学”和“天上物理学”的统一,即都遵从与距离的平方成反比的规律。设月球在半径为r(r=60R,R为地球半径)的轨道上绕地球做匀速圆周运动,运行周期为T,向心加速度为a;物体在地面处的重力加速度为g,物体在月球所在轨道处的加速度为g',忽略地球自转的影响。下列关系正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.根据,
又可得
故A正确,B错误。
CD.根据万有引力提供向心力可得
可得
故C正确,D错误。
故选AC。
9. 2024年3月20日,鹊桥二号中继星成功发射升空,为嫦娥六号在月球背面的探月任务提供地月间中继通讯。鹊桥二号采用周期为24h的环月椭圆冻结轨道(如图),近月点A距月心约为2.0 × 103km,远月点B距月心约为1.8 × 104km,CD为椭圆轨道的短轴,下列说法正确的是( )
A. 鹊桥二号从C经B到D的运动时间为12h
B. 鹊桥二号在A、B两点的加速度大小之比约为81:1
C. 鹊桥二号在C、D两点的速度方向垂直于其与月心的连线
D. 鹊桥二号在地球表面附近的发射速度大于7.9km/s且小于11.2km/s
【答案】BD
【解析】
【详解】A.鹊桥二号围绕月球做椭圆运动,根据开普勒第二定律可知,从A→C→B做减速运动,从B→D→A做加速运动,则从C→B→D的运动时间大于半个周期,即大于12h,故A错误;
B.鹊桥二号在A点根据牛顿第二定律有
同理在B点有
带入题中数据联立解得
aA:aB = 81:1
故B正确;
C.由于鹊桥二号做曲线运动,则可知鹊桥二号速度方向应为轨迹的切线方向,则可知鹊桥二号在C、D两点的速度方向不可能垂直于其与月心的连线,故C错误;
D.由于鹊桥二号环绕月球运动,而月球为地球的“卫星”,则鹊桥二号未脱离地球的束缚,故鹊桥二号的发射速度应大于地球的第一宇宙速度7.9km/s,小于地球的第二宇宙速度11.2km/s,故D正确。
故选BD。
10. 如图,矩形金属框竖直放置,其中、足够长,且杆光滑,一根轻弹簧一端固定在M点,另一端连接一个质量为m的小球,小球穿过杆,金属框绕轴分别以角速度和匀速转动时,小球均相对杆静止,若,则与以匀速转动时相比,以匀速转动时( )
A. 小球的高度一定降低 B. 弹簧弹力的大小一定不变
C. 小球对杆压力的大小一定变大 D. 小球所受合外力的大小一定变大
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】对小球受力分析,设弹力为T,弹簧与水平方向的夹角为θ,则对小球竖直方向
而
可知θ为定值,T不变,则当转速增大后,小球的高度不变,弹簧的弹力不变。则A错误,B正确;
水平方向当转速较小时,杆对小球的弹力FN背离转轴,则
即
当转速较大时,FN指向转轴
即
则因 ,根据牛顿第三定律可知,小球对杆的压力不一定变大。则C错误;
根据
可知,因角速度变大,则小球受合外力变大。则D正确。
故选BD。
二、非选择题:本题共5小题,共60分。
11. 小明同学在科技节的实验室开放期间,进入力学实验室自主探究,他做探究影响向心力大小因素的实验:如图甲所示,已知小球在挡板,,处做圆周运动的轨迹半径之比为,变速塔轮自上而下按如图乙所示三种组合方式,左右每层半径之比由上至下分别为、和。回答以下问题:
(1)本实验所采用的实验探究方法与下列哪些实验是相同的__________;
A. 探究小车速度随时间变化规律
B. 探究两个互成角度的力的合成规律
C. 探究平抛运动的特点
D. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系
(2)某次实验中,把两个质量相等的钢球放在、位置,探究向心力的大小与半径的关系,则需要将传动皮带调至第__________层塔轮(填“一”、“二”或“三”);
(3)现将质量相等的两小钢球分别放在、位置,将传送带调至第三层塔轮,则两球转动时所受向心力之比为__________。
(4)用此装置做实验有较大的误差,误差产生的主要原因是__________。
A. 匀速转动时的速度过大
B. 无法做到两小球的角速度相同
C. 实验过程中难以保证小球做匀速圆周运动
D. 读数时标尺露出的红白相间的等分格数不稳定
【答案】(1)D (2)一
(3)1∶9 (4)CD
【解析】
【小问1详解】
A.探究小车速度随时间变化规律,是规律探究,不需要控制变量,故A错误;
B.探究互成角度的力的合成规律,采用等效替代法,故B错误;
C.探究平抛运动的特点,采用运动分解法,故C错误;
D.探究加速度与受力、质量的关系,同样采用控制变量法,与本实验方法一致,故D正确。
故选D。
【小问2详解】
探究向心力与半径的关系,根据控制变量法,需要保证小球质量相等、角速度相等。皮带传动时塔轮边缘线速度相等,由,要,需要左右塔轮半径相等,第一层塔轮半径比为,因此调至第一层。
【小问3详解】
已知,轨迹半径。第三层塔轮左右半径比,皮带传动边缘线速度相等,因此,得 。 根据向心力公式,代入得:
【小问4详解】
A.速度大小本身不会带来误差,故A错误;
B.可以通过塔轮半径比控制两轮角速度,故B错误;
C.实验靠手摇驱动,很难保证小球持续做匀速圆周运动,向心力不稳定,产生误差,故C正确;
D.小球运动不稳定时,标尺露出的格数不稳定,读数会产生误差,故D正确。
故选CD。
12. 测量小物块Q与平板P之间的动摩擦因数的实验装置如图所示。是半径足够大的、光滑的四分之一圆弧轨道,与水平固定放置的P板的上表面在点相切,点在水平地面的垂直投影为。重力加速度为。实验步骤如下:
①用天平称出物块Q的质量;
②测量出轨道的半径、的长度和的高度;
③将物块Q在点由静止释放,在物块Q落地处标记其落地点,;
④重复步骤③,共做10次;
⑤将10个落地点用一个尽量小的圆围住,用米尺测量圆心到的距离。
(1)用实验中的测量量表示:
(i)物块到达点时的动能__________;
(ii)物块到达点时的动能__________;
(iii)在物块从运动到的过程中,物块克服摩擦力做的功__________;
(iv)物块与平板之间的动摩擦因数__________。
(2)回答问题:实验步骤④⑤的目的是__________。
【答案】(1) ①. ②. ③. ④.
(2)减小实验的偶然误差,让s的测量值更准确
【解析】
【小问1详解】
[1] 对物块从A点到B点的过程列动能定理方程有
解得物块到达点时的动能为
[2] 离开C点后物块Q做平抛运动,其竖直方向为自由落体运动,则由
可知,物块Q从C点到D点的运动时间为
又因为物块Q在水平方向做的是匀速直线运动,则有
解得物块Q到达C点时的速度为
所以物块到达点时的动能为
[3] 对物块从点运动到点的过程,列动能定理方程有
解得该过程物块克服摩擦力做的功为
[4] 物块从点运动到点的过程中,克服摩擦力做的功为
解得物块与平板之间的动摩擦因数为
【小问2详解】
步骤④重复多次实验,步骤⑤用最小圆法确定落点圆心,是为了减小实验的偶然误差,让s的测量值更准确。
13. 如图为游乐场飞椅项目,某飞椅由4条绳索悬挂,可抽象为如图乙所示模型,已知绳长,水平横梁,飞椅和小孩总质量,整个装置可绕竖直轴匀速转动,绳与竖直方向夹角,小孩可视为质点,g取,取,,求:
(1)飞椅(和小孩)所需向心力大小;
(2)飞椅转动的角速度;
(3)每条绳子的拉力大小。
【答案】(1)300N
(2)
(3)125N
【解析】
【小问1详解】
飞椅(和小孩)所需向心力大小为
代入数据解得
【小问2详解】
飞椅和小孩做圆周运动的半径
根据牛顿第二定律可得
代入数据解得
【小问3详解】
由于竖直方向受力平衡,有
代入数据得
所以每条绳子拉力为
14. 某卫星绕地球的运动可视为匀速圆周运动,其轨道半径约为地球半径的倍。已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,引力常量为G。求:
(1)该卫星绕地球运动的向心加速度大小和线速度大小;
(2)地球的密度。
【答案】(1),
(2)
【解析】
【小问1详解】
根据万有引力提供向心力,有
在星球表面,有
联立解得,
【小问2详解】
根据在星球表面万有引力充当重力的公式,
可解得
所以地球的密度
15. 某同学参照过山车情景设计了如下模型:光滑的竖直圆轨道半径R=2m,入口的平直轨道AC和出口的平直轨道CD均是粗糙的,质量为m=2kg的小滑块(可视为质点)与水平轨道之间的动摩擦因数均为μ=0.5,滑块从A点由静止开始受到水平拉力F=60N的作用,在B点撤去拉力,AB的长度为L=5m,不计空气阻力,g=10m/s2
(1)若滑块恰好通过圆轨道的最高点,求:
①当滑块再回到圆轨道最低点时对圆轨道的压力大小;
②滑块沿着出口的平直轨道CD能滑行的最大距离;
(2)要使滑块能进入圆轨道运动且不脱离轨道,求平直轨道BC段的长度范围。
【答案】(1)①;②10m;(2)或
【解析】
【分析】
【详解】(1)设滑块恰好通过最高点时速度为v1,满足
①设滑块再回到圆轨道最低点C时速度为v2,由动能定理可得
在最低点C满足
联立可解得圆轨道对滑块的支持力为,由牛顿第三定律可知,滑块对轨道的压力为120N。
②设滑块沿着出口的平直轨道CD能滑行的最大距离为x,由动能定理可得
联立可解得x=10m。
(2)要使滑块不脱离轨道,有两种可能:
①滑块要能通过最到点,到达最高点的速度大于等于v1,即到达C点的速度大于等于v2即可,从A到C过程,由动能定理可得
解得BC的距离;
②滑块到达与圆心等高处速度为零,沿轨道返回,也不会脱离轨道,据动能定理可得
解得BC的距离;
另外,滑块要能够进入圆轨道,应至少能到达C点,由动能定理可得
解得,综上所述,要使滑块不脱离轨道,BC的长度范围应介于
或
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