内容正文:
盐池中学2025-2026学年度第二学期期中考试
高一物理试卷
总分100分 答题时间75分钟
一、单选题(本题共10小题,每题4分,共40分)
1. 在物理学探索中,科学家们创造出了很多研究方法,并对物理学的发展做出了卓越的贡献,下列符合史实的是( )
A. 德国天文学家开普勒对他导师第谷观测的行星数据进行分析,总结出了万有引力定律
B. 英国物理学家卡文迪什应用“放大法”的方法较精确地测出了引力常量
C. 牛顿利用扭秤实验比较准确地测量出引力常量,被称为”第一个称量地球的人”
D. 在物理学中经常用比值法定义物理量,例如功率、加速度、密度等
2. 如图所示,有一空心圆锥面开口向上放置着,在光滑圆锥面内表面有一物体m绕竖直方向的几何轴匀速转动,则物体m所受的力为( )
A. 重力、弹力、下滑力共三个力
B. 重力、弹力共两个力
C. 重力、弹力、向心力共三个力
D. 重力、弹力、离心力共三个力
3. 如图为某共享单车的主要传动部件。大齿轮和小齿轮通过链条相连, a、b分别是大齿轮和小齿轮边缘上的两点。已知大齿轮直径d1=20 cm,小齿轮直径d2=10 cm,若两齿轮匀速转动,则下列关于a点与b点的说法中正确的是( )
A. 线速度大小之比为2∶1
B. 角速度大小之比为1∶2
C. 向心加速度大小之比为2∶1
D. 周期之比为1∶2
4. 关于功率,下列说法正确的是( )
A. 功率是描述力对物体做功多少的物理量
B. 功率小,说明物体做功少
C. 力对物体做功越快,力的功率一定越大
D. 做功的力越大,功率就越大
5. 如图所示,铺设铁路时,弯道处的外轨会略高于内轨。已知火车轨道所在平面与水平面间的夹角为,弯道的转弯半径为R,重力加速度为g。若质量为m的火车转弯时速度,则( )
A. 内轨对内侧车轮轮缘有挤压
B. 外轨对外侧车轮轮缘有挤压
C. 重力和支持力的合力提供火车转弯的向心力
D. 若火车速度大于v时,火车将受到内轨侧压力作用
6. 如图所示,三个相同物体分别在大小相同的力F的作用下沿水平方向发生了一段位移l,已知位移l的大小相同,下列说法正确的是( )
A. 甲图中力F对物体做负功 B. 乙图中力F对物体做正功
C. 丙图中力F对物体做正功 D. 三种情况下力F对物体做的功相同
7. 如图所示,足球在地面1的位置被踢出后,经过最高点2位置,落到地面3的位置。对于这个过程,下列说法正确的是( )
A. 足球在2位置重力势能最小
B. 足球在2位置重力的瞬时功率为零
C. 足球从1位置到2位置重力做正功
D. 足球从2位置到3位置重力势能增加
8. 风云四号C星在西昌卫星发射中心于北京时间2025年12月27日由长征三号乙运载火箭发射升空,卫星准确进入预定轨道,成为我国第二代静止轨道气象卫星风云四号系列的最新成员。关于风云四号C星,下列说法正确的是( )
A. 运行速度等于第一宇宙速度
B. 发射速度大于第二宇宙速度
C. 周期大于月球绕地球运动的周期
D. 距地面高度保持不变且相对地面静止
9. 如图所示,质量为1kg的小球,从距水平桌面高度为1m处的A点下落到水平地面上的B点,桌面距地面的高度为1m。取重力加速度大小g=10m/s2。下列说法错误的是( )
A. 若以地面为重力势能的参考平面,则小球在A点时的重力势能为20J
B. 若以地面为重力势能的参考平面,则小球在B点时的重力势能为0
C. 若以桌面为重力势能的参考平面,则小球在A点时的重力势能为10J
D. 若以桌面为重力势能的参考平面,则小球在B点时的重力势能为20J
10. 我国的航空航天事业已经取得了卓越成就,在全球居于举足轻重的地位。人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道,在发射地球静止卫星的过程中,卫星从圆轨道Ⅰ的点先变轨到椭圆轨道Ⅱ,然后在点变轨进入地球同步轨道Ⅲ。已知卫星在变轨过程中质量不变,则下列说法正确的是( )
A. 卫星在轨道Ⅱ上点的速率等于在轨道Ⅰ上点的速率
B. 卫星在轨道Ⅱ上B点的加速度小于轨道Ⅲ上B点的加速度
C. 卫星在轨道Ⅱ上点的速率比卫星在轨道Ⅱ上点的速率小
D. 若卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轨道上运行的周期分别为、、,则
二、多选题(本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,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,有选错的得0分)
11. 长L=0.5m的轻质细杆,一端固定质量m=2kg的小球A,小球在竖直平面内绕O点做圆周运动,g=10m/s2,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 小球能通过最高点的最小速率为0
B. 当最高点速率v=2m/s时,杆对小球为支持力
C. 当最高点速率v=3m/s时,杆对小球为支持力
D. 小球在最低点时,杆的弹力可以小于重力
12. 有a、b、c、d四颗卫星,a还未发射,在赤道表面上随地球一起转动,b是近地轨道卫星,c是地球同步卫星,d是高空探测卫星,它们均做匀速圆周运动,各卫星排列位置如图所示。下列说法正确的是( )
A. 在相同时间内,b转过的弧长最短
B. b的向心加速度大于d的向心加速度
C. c在4h内转过的角度是
D. d的运动周期可能是26h
13. 质量为2000kg的汽车发动机的额定功率为60kW,汽车从静止开始,以2m/s2的加速度做匀加速直线运动,达到额定功率后保持功率不变,所受阻力f=2000N。则下列说法正确的是( )
A. 汽车能达到的最大速度为30m/s
B. 汽车匀加速运动的时间为15s
C. 3s末汽车的瞬时功率为3.6×104W
D. 当汽车的速度为12m/s时,加速度为2.5 m/s2
三、实验题:(每空2分,共6分)
14. 向心力演示器如图所示。
(1)本实验采用的实验方法是__________。
A.控制变量法 B.等效法 C.模拟法
(2)若将传动皮带套在两塔轮半径相同的圆盘上,质量相同的两钢球分别放在不同位置的挡板处,转动手柄,可探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与__________(选填“”、“”或“”)的关系。
(3)若将皮带套在两轮塔最下面圆盘上(两圆盘半径之比为),质量相同的两钢球放在图示位置的挡板处,转动手柄,稳定后,观察到左侧标尺露出1格,右侧标尺露出9格,则可以得出的实验结论为:__________。
四、计算题(本题共4小题,共36分)
15. 有一辆质量为900kg的小汽车驶上圆弧半径为40m的拱桥,不计空气阻力,。
(1)汽车到达桥顶时速度为6m/s,汽车对桥的压力是多大?
(2)汽车以多大速度经过桥顶时恰好腾空,对桥没有压力?
16. 一颗人造卫星A绕地心做匀速圆周运动。已知地球的半径为R,人造卫星距地面的高度为h,绕地球运动的周期为T,万有引力常量为G。求:
(1)地球的质量;
(2)地球的密度。
17. 某款儿童滑梯如图所示,其滑面可视为与水平地面夹角的平直斜面,滑面顶端距离地面高度。一质量的儿童从滑面顶端由静止开始下滑至底端,已知儿童与滑梯间的阻力为48N,儿童沿滑面下滑的过程,可以看作质点沿斜面做直线运动,取重力加速度,忽略空气阻力的影响。求:
(1)儿童下滑的整个过程中,所受的几个力做的功各是多少?
(2)儿童下滑过程中,这些力做的总功是多少?
18. 如图,粗糙的弧形轨道下端与半径为R的光滑圆轨道相接,整个轨道位于竖直平面内。质量为m的小球从弧形轨道上的A点由静止滑下,进入圆轨道后沿圆轨道运动,最后离开圆轨道。若小球恰好可以运动到圆轨道的最高点,并完成圆周运动。h=3R,重力加速度为g,不计空气阻力。求:
(1)小球运动到圆轨道的最低点时速度的大小;
(2)小球在粗糙的弧形轨道上运动过程中,阻力所做的功。
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盐池中学2025-2026学年度第二学期期中考试
高一物理试卷
总分100分 答题时间75分钟
一、单选题(本题共10小题,每题4分,共40分)
1. 在物理学探索中,科学家们创造出了很多研究方法,并对物理学的发展做出了卓越的贡献,下列符合史实的是( )
A. 德国天文学家开普勒对他导师第谷观测的行星数据进行分析,总结出了万有引力定律
B. 英国物理学家卡文迪什应用“放大法”的方法较精确地测出了引力常量
C. 牛顿利用扭秤实验比较准确地测量出引力常量,被称为”第一个称量地球的人”
D. 在物理学中经常用比值法定义物理量,例如功率、加速度、密度等
【答案】B
【解析】
【详解】A.开普勒对导师第谷的行星观测数据分析后,总结出的是开普勒行星运动三大定律,万有引力定律由牛顿提出,故A错误;
B.卡文迪什的扭秤实验中,通过光的反射放大扭秤的微小扭转形变,属于“放大法”,最终较精确测出了引力常量G,故B正确;
C.利用扭秤实验测出引力常量G、被称为“第一个称量地球的人”的是卡文迪什,不是牛顿,故C错误;
D.比值定义法的核心是被定义的物理量与定义它的两个物理量无决定关系,加速度是加速度的决定式,不是比值定义式;加速度的比值定义式为,故D错误。
故选B。
2. 如图所示,有一空心圆锥面开口向上放置着,在光滑圆锥面内表面有一物体m绕竖直方向的几何轴匀速转动,则物体m所受的力为( )
A. 重力、弹力、下滑力共三个力
B. 重力、弹力共两个力
C. 重力、弹力、向心力共三个力
D. 重力、弹力、离心力共三个力
【答案】B
【解析】
【详解】根据受力分析,物体受重力与空心圆锥内部侧面的弹力(支持力),其中重力和弹力两个力的合力大小不变,指向空心圆锥轴心,提供物体做匀速转动的向心力,故ACD错误, B正确。
故选B。
3. 如图为某共享单车的主要传动部件。大齿轮和小齿轮通过链条相连, a、b分别是大齿轮和小齿轮边缘上的两点。已知大齿轮直径d1=20 cm,小齿轮直径d2=10 cm,若两齿轮匀速转动,则下列关于a点与b点的说法中正确的是( )
A. 线速度大小之比为2∶1
B. 角速度大小之比为1∶2
C. 向心加速度大小之比为2∶1
D. 周期之比为1∶2
【答案】B
【解析】
【详解】A.a、b属于链条传动,线速度相等,所以a点与b点的线速度相等。故A错误;
B.由圆周运动公式,a点与b点的线速度相等,则
解得, B正确;
C.向心加速度公式, 相等,因此 , C错误;
D.周期公式,因此 ,D错误。
故选B 。
4. 关于功率,下列说法正确的是( )
A. 功率是描述力对物体做功多少的物理量
B. 功率小,说明物体做功少
C. 力对物体做功越快,力的功率一定越大
D. 做功的力越大,功率就越大
【答案】C
【解析】
【详解】A.功率是描述力对物体做功快慢的物理量,描述做功多少的物理量是功,故A错误;
B.根据公式,做功总量由功率和做功时间共同决定,功率小若做功时间足够长,做功也可以很多,故B错误;
C.功率的物理意义就是表征做功的快慢,力对物体做功越快,功率一定越大,故C正确;
D.根据瞬时功率公式 (为力与速度方向的夹角),功率由力的大小、速度的大小及它们之间的夹角共同决定,故D错误。
故选C 。
5. 如图所示,铺设铁路时,弯道处的外轨会略高于内轨。已知火车轨道所在平面与水平面间的夹角为,弯道的转弯半径为R,重力加速度为g。若质量为m的火车转弯时速度,则( )
A. 内轨对内侧车轮轮缘有挤压
B. 外轨对外侧车轮轮缘有挤压
C. 重力和支持力的合力提供火车转弯的向心力
D. 若火车速度大于v时,火车将受到内轨侧压力作用
【答案】C
【解析】
【详解】ABC.对转弯的火车受力分析,由牛顿第二定律得
解得
此时,火车的重力与支持力的合力提供火车转弯的向心力,对内外侧车轮轮缘均没有挤压,故AB错误;C正确;
D.若火车速度大于v时,需要的向心力更大,重力和支持力的合力不足以提供向心力,火车有离心趋势,会挤压外轨,受到外轨的侧压力,故D错误。
故选C 。
6. 如图所示,三个相同物体分别在大小相同的力F的作用下沿水平方向发生了一段位移l,已知位移l的大小相同,下列说法正确的是( )
A. 甲图中力F对物体做负功 B. 乙图中力F对物体做正功
C. 丙图中力F对物体做正功 D. 三种情况下力F对物体做的功相同
【答案】C
【解析】
【详解】A.甲图中力F对物体做功为 ,故甲图中力F对物体做正功,故A错误;
B.乙图中力F对物体做功为 ,故乙图中力F对物体做负功,故B错误;
C.丙图中力F对物体做功为 ,故丙图中力F对物体做正功,故C正确;
D.三种情况下力F对物体做功一样多,但有正有负,不能说三种情况下力F对物体做功相同,故D错误。
故选C 。
7. 如图所示,足球在地面1的位置被踢出后,经过最高点2位置,落到地面3的位置。对于这个过程,下列说法正确的是( )
A. 足球在2位置重力势能最小
B. 足球在2位置重力的瞬时功率为零
C. 足球从1位置到2位置重力做正功
D. 足球从2位置到3位置重力势能增加
【答案】B
【解析】
【详解】ACD.足球从位置1到位置2,重力做负功,重力势能增加;从2位置到3位置重力做正功,重力势能减小,可见足球在2位置重力势能最大,故ACD错误;
B.足球在2位置的速度水平向右,竖直方向速度,根据功率表达式可知,足球在2位置重力的瞬时功率为零,故B正确。
故选B。
8. 风云四号C星在西昌卫星发射中心于北京时间2025年12月27日由长征三号乙运载火箭发射升空,卫星准确进入预定轨道,成为我国第二代静止轨道气象卫星风云四号系列的最新成员。关于风云四号C星,下列说法正确的是( )
A. 运行速度等于第一宇宙速度
B. 发射速度大于第二宇宙速度
C. 周期大于月球绕地球运动的周期
D. 距地面高度保持不变且相对地面静止
【答案】D
【解析】
【详解】A.第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度,也是卫星绕地球做圆周运动的最大环绕速度,根据万有引力提供向心力
解得
可知轨道半径越大环绕速度越小,风云四号C星轨道半径大于近地卫星,运行速度小于第一宇宙速度,故A错误;
B.第二宇宙速度是物体脱离地球引力的最小发射速度,风云四号C星仍绕地球运动,发射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间,故B错误;
C.根据开普勒第三定律
轨道半径越大周期越大,月球绕地球的轨道半径远大于同步卫星轨道半径,故月球周期更大,风云四号C星周期小于月球绕地周期,故C错误;
D.风云四号C星是静止轨道卫星,轨道固定在赤道平面,周期与地球自转周期相同,距地面高度保持不变,相对地面静止,故D正确。
故选D。
9. 如图所示,质量为1kg的小球,从距水平桌面高度为1m处的A点下落到水平地面上的B点,桌面距地面的高度为1m。取重力加速度大小g=10m/s2。下列说法错误的是( )
A. 若以地面为重力势能的参考平面,则小球在A点时的重力势能为20J
B. 若以地面为重力势能的参考平面,则小球在B点时的重力势能为0
C. 若以桌面为重力势能的参考平面,则小球在A点时的重力势能为10J
D. 若以桌面为重力势能的参考平面,则小球在B点时的重力势能为20J
【答案】D
【解析】
【详解】A.若以地面为重力势能的参考平面,点距地面的高度,则小球在点时的重力势能,故A正确;
B.若以地面为重力势能的参考平面,点在地面上,高度,则小球在点时的重力势能,故B正确;
C.若以桌面为重力势能的参考平面,点距桌面的高度,则小球在点时的重力势能,故C正确;
D.若以桌面为重力势能的参考平面,点在桌面下方处,高度,则小球在点时的重力势能,故D错误。
本题选错误的,故选D。
10. 我国的航空航天事业已经取得了卓越成就,在全球居于举足轻重的地位。人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道,在发射地球静止卫星的过程中,卫星从圆轨道Ⅰ的点先变轨到椭圆轨道Ⅱ,然后在点变轨进入地球同步轨道Ⅲ。已知卫星在变轨过程中质量不变,则下列说法正确的是( )
A. 卫星在轨道Ⅱ上点的速率等于在轨道Ⅰ上点的速率
B. 卫星在轨道Ⅱ上B点的加速度小于轨道Ⅲ上B点的加速度
C. 卫星在轨道Ⅱ上点的速率比卫星在轨道Ⅱ上点的速率小
D. 若卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轨道上运行的周期分别为、、,则
【答案】D
【解析】
【详解】A卫星在轨道Ⅰ上点加速后做离心运动,才能变轨到轨道Ⅱ上,所以卫星在轨道Ⅱ上点的速率大于在轨道Ⅰ上点的速率,故A错误;
B.卫星绕地球做圆周运动,万有引力提供向心力,由牛顿第二定律得
解得
卫星在轨道Ⅱ上经过B点和轨道Ⅲ上经过B点时距离地球的距离相等,因此加速度相等,故B错误;
C.由开普勒第二定律,可知卫星在轨道Ⅱ上过A点的速率比卫星在轨道Ⅱ上过B点的速率大,故C错误;
D.由开普勒第三定律可得,设卫星在I的轨道半径r1、在Ⅱ轨道的半长轴为r2、在Ⅲ轨道上运行的轨道半径为r3,根据图中几何关系可知,r1<r2<r3,则T1<T2<T3,故D正确。
故选D。
二、多选题(本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,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,有选错的得0分)
11. 长L=0.5m的轻质细杆,一端固定质量m=2kg的小球A,小球在竖直平面内绕O点做圆周运动,g=10m/s2,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 小球能通过最高点的最小速率为0
B. 当最高点速率v=2m/s时,杆对小球为支持力
C. 当最高点速率v=3m/s时,杆对小球为支持力
D. 小球在最低点时,杆的弹力可以小于重力
【答案】AB
【解析】
【详解】A.轻杆可以对最高点的小球提供支持力平衡重力,因此小球能通过最高点的最小速率为,区别于只能拉的绳子模型,A正确。
BC.当小球在最高点杆的弹力恰好为0时,重力完全提供向心力,由
得临界速度:
,杆对小球为支持力,故B正确;,杆对小球为拉力,故C错误。
D.小球在最低点时,向心力向上(指向圆心),由牛顿第二定律:
得
杆的弹力一定大于重力,D错误。
故选AB。
12. 有a、b、c、d四颗卫星,a还未发射,在赤道表面上随地球一起转动,b是近地轨道卫星,c是地球同步卫星,d是高空探测卫星,它们均做匀速圆周运动,各卫星排列位置如图所示。下列说法正确的是( )
A. 在相同时间内,b转过的弧长最短
B. b的向心加速度大于d的向心加速度
C. c在4h内转过的角度是
D. d的运动周期可能是26h
【答案】BD
【解析】
【详解】A.对于已发射b、c、d的卫星,由万有引力提供向心力,
得
因 ,故b、c、d中最大。
对于a,由于a、c转动周期相同,,由
得
综上相同时间内b转过的弧长最长。
故A错误;
B.由万有引力提供向心力
得
即b的向心加速度大于d,故B正确。
C.同步卫星周期为, 转过角度
故C错误;
D. 由万有引力提供向心力,
得
因,故
因此的周期可能为 ,故D正确。
故选BD。
13. 质量为2000kg的汽车发动机的额定功率为60kW,汽车从静止开始,以2m/s2的加速度做匀加速直线运动,达到额定功率后保持功率不变,所受阻力f=2000N。则下列说法正确的是( )
A. 汽车能达到的最大速度为30m/s
B. 汽车匀加速运动的时间为15s
C. 3s末汽车的瞬时功率为3.6×104W
D. 当汽车的速度为12m/s时,加速度为2.5 m/s2
【答案】AC
【解析】
【详解】A.当汽车的牵引力减小到等于阻力时,汽车的速度达到最大,根据
解得,故A正确;
B.匀加速阶段由牛顿第 二定律
得牵引力
匀加速结束时功率达到额定功率,此时匀加速的最大速度
匀加速运动时间 ,故B错误;
C.匀加速时间为,3s末汽车仍在匀加速阶段,速度
瞬时功率 ,故C正确;
D. 此时汽车功率已达到额定功率,牵引力
由牛顿第二定律得
解得,故D错误。
故选 AC。
三、实验题:(每空2分,共6分)
14. 向心力演示器如图所示。
(1)本实验采用的实验方法是__________。
A.控制变量法 B.等效法 C.模拟法
(2)若将传动皮带套在两塔轮半径相同的圆盘上,质量相同的两钢球分别放在不同位置的挡板处,转动手柄,可探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与__________(选填“”、“”或“”)的关系。
(3)若将皮带套在两轮塔最下面圆盘上(两圆盘半径之比为),质量相同的两钢球放在图示位置的挡板处,转动手柄,稳定后,观察到左侧标尺露出1格,右侧标尺露出9格,则可以得出的实验结论为:__________。
【答案】 ①. A ②. r ③. 质量和半径一定的条件下,物体做圆周运动需要的向心力与角速度的平方成正比
【解析】
【详解】(1)[1]本实验采用的实验方法是控制变量法,A正确。
故选A。
(2)[2]若将传动皮带套在两塔轮半径相同的圆盘上,则角速度ω相同,质量m相同的两钢球分别放在不同位置的挡板处,则转动半径r不同,转动手柄,可探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与半径r的关系。
(3)[3]若将皮带套在两轮塔最下面圆盘上(两圆盘半径之比为),则角速度之比为;质量相同的两钢球放在图示位置的挡板处,转动半径相同;转动手柄,稳定后,观察到左侧标尺露出1格,右侧标尺露出9格,则向心力之比为;可以得出的实验结论为质量和半径一定的条件下,物体做圆周运动需要的向心力与角速度的平方成正比。
四、计算题(本题共4小题,共36分)
15. 有一辆质量为900kg的小汽车驶上圆弧半径为40m的拱桥,不计空气阻力,。
(1)汽车到达桥顶时速度为6m/s,汽车对桥的压力是多大?
(2)汽车以多大速度经过桥顶时恰好腾空,对桥没有压力?
【答案】(1)8190N
(2)20m/s
【解析】
【小问1详解】
汽车到达桥顶时速度为6m/s,根据牛顿第二定律可得
代入数据解得
根据牛顿第三定律可得,汽车对桥的压力大小为。
【小问2详解】
设汽车以速度经过桥顶时恰好腾空,对桥没有压力,根据牛顿第二定律可得
解得
16. 一颗人造卫星A绕地心做匀速圆周运动。已知地球的半径为R,人造卫星距地面的高度为h,绕地球运动的周期为T,万有引力常量为G。求:
(1)地球的质量;
(2)地球的密度。
【答案】(1)
;
(2)
【解析】
【小问1详解】
设地球的质量为M,卫星A的质量为,卫星A的万有引力提供向心力,有
则地球的质量
【小问2详解】
地球可视为球体,体积为 ,根据密度定义
将地球质量代入化简得
17. 某款儿童滑梯如图所示,其滑面可视为与水平地面夹角的平直斜面,滑面顶端距离地面高度。一质量的儿童从滑面顶端由静止开始下滑至底端,已知儿童与滑梯间的阻力为48N,儿童沿滑面下滑的过程,可以看作质点沿斜面做直线运动,取重力加速度,忽略空气阻力的影响。求:
(1)儿童下滑的整个过程中,所受的几个力做的功各是多少?
(2)儿童下滑过程中,这些力做的总功是多少?
【答案】(1),0,
(2)
【解析】
【小问1详解】
儿童受重力、支持力和阻力作用,其中重力做功
支持力与位移垂直,所以不做功
阻力与位移方向相反,做功为
【小问2详解】
总功为
18. 如图,粗糙的弧形轨道下端与半径为R的光滑圆轨道相接,整个轨道位于竖直平面内。质量为m的小球从弧形轨道上的A点由静止滑下,进入圆轨道后沿圆轨道运动,最后离开圆轨道。若小球恰好可以运动到圆轨道的最高点,并完成圆周运动。h=3R,重力加速度为g,不计空气阻力。求:
(1)小球运动到圆轨道的最低点时速度的大小;
(2)小球在粗糙的弧形轨道上运动过程中,阻力所做的功。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
根据题意可知,小球恰好可以运动到圆轨道的最高点,由牛顿第二定律有
解得
从圆轨道的最低点到最高点的过程中,由动能定理
代入可得小球运动到圆轨道的最低点时速度的大小为
【小问2详解】
根据题意,小球从A点运动到圆轨道的最低点的过程中,由动能定理
解得小球在粗糙的弧形轨道上运动过程中,阻力所做的功为
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