精品解析:重庆市育才中学校2025-2026学年高一下学期4月月考物理试题
2026-05-28
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2份
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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-阶段检测 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 重庆市 |
| 地区(市) | 重庆市 |
| 地区(区县) | 九龙坡区 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.81 MB |
| 发布时间 | 2026-05-28 |
| 更新时间 | 2026-05-28 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-05-28 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58084424.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
高2028届2025-2026学年(下)4月月考
物理 试题
本试卷为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,共100分,考试时间75分钟。
注意事项:
1.答卷前,请考生务必把自己的姓名、准考证号填写在答题卡上;
2.作答时,务必将答案写在答题卡上,写在本试卷及草稿纸上无效;
3.考试结束后,将答题卡交回。
第Ⅰ卷
一、选择题:共10小题,共43分。在每小题给出的四个选项中,第1-7题只有一项是符合题目要求,每小题4分;第8-10题有多项符合题目要求,每小题5分,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 如图所示,在倾角θ的固定斜面上有一质量m的物体沿斜面下滑,重力加速度为g。当物体速度为v时,则物体重力的瞬时功率为( )
A. mgv B. mgvsinθ
C. mgvcosθ D. mgvtanθ
2. 蹦床深受儿童喜爱,弹性网面起到提高弹跳高度和保护儿童安全的作用。一儿童在一次玩耍中,不计空气阻力和弹性网的质量,儿童从刚接触弹性网面至运动到最低点的过程中,下列说法正确的是( )
A. 儿童的重力势能一直减小
B. 儿童的动能一直增大
C. 儿童的加速度一直增大
D. 儿童的机械能不变
3. 如图所示,哈雷彗星绕太阳运行的轨迹为椭圆,ab、cd分别为椭圆的长轴和短轴。哈雷彗星的运行周期为76年。只考虑太阳对哈雷彗星的作用力,则哈雷彗星( )
A. 从d点运动到a点的时间为19年
B. 在a点的加速度大于b点的加速度
C. 从a点运动到b点的过程中速率增大
D. 椭圆轨道半长轴小于地球绕太阳的公转半径
4. 近年来我国通讯技术发展迅猛,其中地球同步卫星在通信和电视信号转播中发挥了很大作用,如图所示,c为地球同步卫星,a为静止于地球赤道上的物体,b为近地卫星。则( )
A. a的线速度大于b的线速度 B. c的周期大于a的周期
C. a的向心加速度等于b的向心加速度 D. c的角速度小于b的角速度
5. 复兴号动车在世界上首次实现速度350km/h自动驾驶功能,成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量为m的动车,从静止开始以恒定功率P在平直轨道上运动,经时间t达到该功率下的最大速度vm,动车行驶过程中受到的阻力大小恒定。则( )
A. 在加速阶段,动车的加速度保持不变 B. 动车受到阻力大小为
C. 当动车的速度为时,动车的加速度大小为 D. 加速阶段,动车所受阻力做功为
6. 如图所示的拖把由拖杆和拖把头构成。小明同学在教室的水平地面打扫卫生时,保持拖杆与竖直方向的夹角θ=37º,并用沿拖杆方向大小为25N的恒力推动拖把头从静止向前移动了1.5m。已知拖把头的质量为1kg,与地面间的动摩擦因数为0.4,sin37º=0.6,重力加速度g=10m/s2,若不计拖杆质量,则此过程中( )
A. 小明对拖把做功15J B. 摩擦力对拖把做功-6J
C. 合力对拖把做功为10J D. 小明对拖把做功的平均功率为22.5W
7. 如图甲所示,质量为6kg的物块a以初速度从左端滑上静止在粗糙水平地面上的木板b。已知物块a与木板b之间的动摩擦因数为μ1,木板b与地面之间的动摩擦因数为μ2,a、b运动过程的图像如图乙所示,a始终未滑离b。已知重力加速度,则( )
A. , B. 木板b的最大动能为8J
C. a、b间摩擦产生的热量为96J D. 木板b与地面间摩擦产生的热量为192J
8. 石磨是传统农耕文明中极具代表性的生产工具。如图所示,M、N 为石磨推柄上的两点,当石磨绕竖直轴 OO' 匀速转动过程中,则( )
A. M点周期等于N点周期 B. M点角速度小于N点角速度
C. M点线速度小于N点线速度 D. M点向心加速度大于N点向心加速度
9. 如图所示,星球P、Q构成双星系统,质量分别为M1和M2,两星球间距为L。它们绕连线上某点O做匀速圆周运动,且OP<OQ。引力常量为G。则( )
A. M1>M2
B. 星球P做圆周运动的半径为
C. 星球P的周期为
D. 星球Q的动能为
10. 如图所示,质量为3.5kg的物体M下端与固定在水平地面上的轻质弹簧相连,弹簧的劲度系数为100N/m,物体M上端通过不可伸长的轻绳跨过两个光滑小定滑轮,与套在光滑直杆上质量为1.6kg的小球N相连。足够长直杆固定在地面上且倾角为θ=37º,P、Q为杆上的两点,O2P与固定杆的夹角也为θ,O2Q与杆垂直且O2Q=0.3m。初始时在外力的作用下小球N保持静止,轻绳O1O2N水平且拉力为F=45N,现由静止释放小球N,已知重力加速度g=10m/s2,sin37º=0.6,则( )
A. 整个过程中,物体M与小球N组成的系统机械能守恒
B. 小球N第一次运动到Q点时,小球N的动能为10.84J
C. 小球N第一次运动到P点时,小球N的速度大小为2m/s
D. 小球N静止释放到第一次运动P点的过程中,轻绳对物体M做功为7J
第Ⅱ卷
二、非选择题:本题共5小题,共57分。
11. Phyphox软件通过调用手机中的传感器能实现对加速度、角速度等物理量的测量。某研究小组利用如图甲所示的装置探究圆周运动物体的向心力与角速度的关系,水平转盘通过竖直转轴与电机连接,将一质量为0.2kg的手机固定在转盘上,能随转盘一起转动,phyphox软件可记录手机的向心加速度a和角速度ω。改变电机的转速,重复实验,根据多组实验数据获得图乙所示的a-ω图像。
(1)如图乙可知,当ω=3.0rad/s时,手机所受的向心力大小F=___________N(结果保留两位有效数字)。
(2)该小组同学又作出F-ω2图像,如图丙所示,则当质量、转动半径一定时,向心力与角速度的平方成 ___________(选填“正比”或“反比”)。
(3)若将手机转动半径增大后重复实验,作出的F-ω2图像斜率与图丙中直线斜率相比将___________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
12. 利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置如图甲所示,水平桌面上固定一倾角为30º的气垫导轨,导轨上放置一带遮光片的滑块,其总质量为M,滑块左端通过跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连。遮光片两条长边与导轨垂直,遮光片的宽度为d;导轨上B点处安装有一光电门,可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t,将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度,重力加速度为g。实验时将滑块在A点处由静止开始释放,A点到B 点的距离为L。
(1)滑块通过B点的瞬时速度可表示为___________;
(2)滑块从A点运动到B点的过程中,M、m组成的系统动能增加量可表示为___________,若在运动过程中机械能守恒,与L的关系式为___________。
(3)改变A、B间的距离L,得到滑块到B点时对应的速度v,作出v2−L图像如图乙所示,并测得m=M,则当地的重力加速度g=___________m/s2(结果保留三位有效数字)。
13. 2025年10月31日“神舟二十一号”载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射,与天和核心舱成功对接后一起绕地球做匀速圆周运动,已知地球的半径为R,地球表面的重力加速度为g,天和核心舱轨道半径为,万有引力常量为G,不计地球的自转影响,求:
(1)地球的质量;
(2)地球的第一宇宙速度;
(3)天和核心舱绕地球做匀速圆周运动的周期。
14. 如图所示,转盘中心有一个光滑小孔O,用细绳穿过小孔,两端各系一质量为2kg的物块A和质量为0.8kg的物块B,物块A与转盘间的动摩擦因数为0.2,重力加速度g=10m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。转动转盘,物块A与转盘相对静止一起做半径恒定的匀速圆周运动,当转盘以角速度rad/s匀速转动时,物块A与转盘间摩擦力恰好为零。
(1)物块A做匀速圆周运动的半径大小;
(2)若物块A以角速度rad/s随转盘一起做匀速圆周运动,求物块所受摩擦力的大小;
(3)若物块所受摩擦力的大小为2N,求转盘的角速度。
15. 某固定轨道装置的竖直截面如图所示,足够长的光滑弧形轨道AB、水平直轨道DM分别与竖直光滑圆轨道BCD相切于B、D,圆形轨道底端略微错开,Q为圆心,C为圆轨道的最高点,P为轨道上一点且QP与QC的夹角为60º,以水平轨道末端M点正下方的O点为坐标原点建立平面直角坐标系 xoy,x轴的正方向水平向右,y轴的正方向竖直向上,分界面ON的轨迹方程为。现将一质量为0.2kg可视为质点的滑块从弧形轨道上A点静止释放,从B点进入圆轨道内侧运动,滑块只有在能过最高点C的情况才能运动至水平轨道DM。已知A点距水平轨道的高度为1.8m,圆轨道半径为0.5m,滑块与水平轨道DM的动摩擦因数为0.1,DM长为10m,OM长为4m,圆轨道能承受的最大压力为18N,重力加速度为g=10m/s2,求:
(1)滑块运动到B点的速度大小;
(2)滑块运动到P点时,轨道对滑块的弹力大小;
(3)若改变释放点A与水平轨道的高度,求滑块运动到分界面ON时动能的范围。
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高2028届2025-2026学年(下)4月月考
物理 试题
本试卷为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,共100分,考试时间75分钟。
注意事项:
1.答卷前,请考生务必把自己的姓名、准考证号填写在答题卡上;
2.作答时,务必将答案写在答题卡上,写在本试卷及草稿纸上无效;
3.考试结束后,将答题卡交回。
第Ⅰ卷
一、选择题:共10小题,共43分。在每小题给出的四个选项中,第1-7题只有一项是符合题目要求,每小题4分;第8-10题有多项符合题目要求,每小题5分,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 如图所示,在倾角θ的固定斜面上有一质量m的物体沿斜面下滑,重力加速度为g。当物体速度为v时,则物体重力的瞬时功率为( )
A. mgv B. mgvsinθ
C. mgvcosθ D. mgvtanθ
【答案】B
【解析】
【详解】重力的功率为,故选B。
2. 蹦床深受儿童喜爱,弹性网面起到提高弹跳高度和保护儿童安全的作用。一儿童在一次玩耍中,不计空气阻力和弹性网的质量,儿童从刚接触弹性网面至运动到最低点的过程中,下列说法正确的是( )
A. 儿童的重力势能一直减小
B. 儿童的动能一直增大
C. 儿童的加速度一直增大
D. 儿童的机械能不变
【答案】A
【解析】
【详解】A.儿童的重力势能取决于高度,从接触弹性网面至最低点高度一直降低,故重力势能一直减小,故A正确;
B.儿童的动能先增大(重力大于弹力时向下加速)后减小(弹力大于重力时向下减速),不是一直增大,故B错误;
C.儿童的加速度受到合力的影响,当弹力小于重力时有
可知随着弹力增大,加速度大小先减小;当弹力大于重力后,有
加速度方向向上且增大,不是一直增大,故C错误;
D.儿童的机械能(动能与重力势能之和)因弹力做负功而一直减小,不是不变,故D错误。
故选A。
3. 如图所示,哈雷彗星绕太阳运行的轨迹为椭圆,ab、cd分别为椭圆的长轴和短轴。哈雷彗星的运行周期为76年。只考虑太阳对哈雷彗星的作用力,则哈雷彗星( )
A. 从d点运动到a点的时间为19年
B. 在a点的加速度大于b点的加速度
C. 从a点运动到b点的过程中速率增大
D. 椭圆轨道半长轴小于地球绕太阳的公转半径
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据开普勒第二定律可知,距离太阳越近则速率越大,则从d点运动到a点的时间小于四分之一周期,即小于19年,故A错误;
B.在a点受万有引力大于在b点的万有引力,由牛顿第二定律可知,在a点的加速度大于b点的加速度,故B正确;
C.由开普勒第二定律,从a点运动到b点的过程,速率减小,故C错误;
D.根据开普勒第三定律可知,哈雷彗星的周期大于地球的公转周期1年,故哈雷彗星的半长轴大于地球绕太阳的公转半径,故D错误。
故选B。
4. 近年来我国通讯技术发展迅猛,其中地球同步卫星在通信和电视信号转播中发挥了很大作用,如图所示,c为地球同步卫星,a为静止于地球赤道上的物体,b为近地卫星。则( )
A. a的线速度大于b的线速度 B. c的周期大于a的周期
C. a的向心加速度等于b的向心加速度 D. c的角速度小于b的角速度
【答案】D
【解析】
【详解】卫星绕地球做匀速圆周运动,由万有引力提供向心力得
可得,,
则有,,
同步卫星c与静止于地球赤道上的物体a的角速度相等,根据,,可得,
综上分析可得,,,
故选D。
5. 复兴号动车在世界上首次实现速度350km/h自动驾驶功能,成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量为m的动车,从静止开始以恒定功率P在平直轨道上运动,经时间t达到该功率下的最大速度vm,动车行驶过程中受到的阻力大小恒定。则( )
A. 在加速阶段,动车的加速度保持不变 B. 动车受到阻力大小为
C. 当动车的速度为时,动车的加速度大小为 D. 加速阶段,动车所受阻力做功为
【答案】C
【解析】
【详解】A.恒定功率启动时,牵引力满足
加速度
加速阶段速度逐渐增大,加速度逐渐减小,故A错误;
B.当动车速度达到最大值vm时,牵引力等于阻力,即,此时
解得,故B错误;
C.当动车速度为时,牵引力
代入加速度公式得,故C正确;
D.加速阶段根据动能定理,有
解得 ,故D错误。
故选C。
6. 如图所示的拖把由拖杆和拖把头构成。小明同学在教室的水平地面打扫卫生时,保持拖杆与竖直方向的夹角θ=37º,并用沿拖杆方向大小为25N的恒力推动拖把头从静止向前移动了1.5m。已知拖把头的质量为1kg,与地面间的动摩擦因数为0.4,sin37º=0.6,重力加速度g=10m/s2,若不计拖杆质量,则此过程中( )
A. 小明对拖把做功15J B. 摩擦力对拖把做功-6J
C. 合力对拖把做功为10J D. 小明对拖把做功的平均功率为22.5W
【答案】D
【解析】
【详解】A.小明对拖把做功,故A错误;
B.摩擦力对拖把头做功,故B错误;
C.合力对拖把做功为,C错误;
D.拖把的加速度
得a=3m/s2
由得t=1s
小明对拖把做功的平均功率,D正确。
故选D。
7. 如图甲所示,质量为6kg的物块a以初速度从左端滑上静止在粗糙水平地面上的木板b。已知物块a与木板b之间的动摩擦因数为μ1,木板b与地面之间的动摩擦因数为μ2,a、b运动过程的图像如图乙所示,a始终未滑离b。已知重力加速度,则( )
A. , B. 木板b的最大动能为8J
C. a、b间摩擦产生的热量为96J D. 木板b与地面间摩擦产生的热量为192J
【答案】C
【解析】
【详解】A.以物块为研究对象有
由图看出
可得,物块和木板整体,两者共同减速时,有
由图
可得,故A错误;
B.木板和物块达到共同速度之前的加速度,对木板有
由图
解得
木板b的最大动能为,故B错误;
C.由图得物块和木板在1s内的位移差值为4m,因此摩擦产热为,故C正确;
D.木板b与地面间因摩擦而产生的热量为,故D错误。
故选C。
8. 石磨是传统农耕文明中极具代表性的生产工具。如图所示,M、N 为石磨推柄上的两点,当石磨绕竖直轴 OO' 匀速转动过程中,则( )
A. M点周期等于N点周期 B. M点角速度小于N点角速度
C. M点线速度小于N点线速度 D. M点向心加速度大于N点向心加速度
【答案】AC
【解析】
【详解】由题意可知,M、N两点为共轴转动,所以角速度相等,即,根据,,,可知,,
故选AC。
9. 如图所示,星球P、Q构成双星系统,质量分别为M1和M2,两星球间距为L。它们绕连线上某点O做匀速圆周运动,且OP<OQ。引力常量为G。则( )
A. M1>M2
B. 星球P做圆周运动的半径为
C. 星球P的周期为
D. 星球Q的动能为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.两个星球绕O点旋转的周期(角速度)相等,有
因为r1<r2,则有M1>M2,A正确;
BC.根据万有引力提供向心力有
又
解得,,,BC错误;
D.星球Q的动能为,D正确。
故选AD。
10. 如图所示,质量为3.5kg的物体M下端与固定在水平地面上的轻质弹簧相连,弹簧的劲度系数为100N/m,物体M上端通过不可伸长的轻绳跨过两个光滑小定滑轮,与套在光滑直杆上质量为1.6kg的小球N相连。足够长直杆固定在地面上且倾角为θ=37º,P、Q为杆上的两点,O2P与固定杆的夹角也为θ,O2Q与杆垂直且O2Q=0.3m。初始时在外力的作用下小球N保持静止,轻绳O1O2N水平且拉力为F=45N,现由静止释放小球N,已知重力加速度g=10m/s2,sin37º=0.6,则( )
A. 整个过程中,物体M与小球N组成的系统机械能守恒
B. 小球N第一次运动到Q点时,小球N的动能为10.84J
C. 小球N第一次运动到P点时,小球N的速度大小为2m/s
D. 小球N静止释放到第一次运动P点的过程中,轻绳对物体M做功为7J
【答案】BC
【解析】
【详解】A.弹簧弹力对M做功,小球N与物体M组成的系统机械能不守恒,故A错误;
B.小球N第一次运动到Q点时,物体M下降的高度
小球N下降的高度为
未释放小球N时,由于拉力等于M的重力,弹簧处于拉伸状态,对物体M有
解得
由于小球N第一次运动到Q点时,物体M下降的高度为0.2m,表明此时弹簧处于压缩状态,压缩量大小为0.1m,则N第一次运动到Q点时弹簧的弹性势能不变,由于小球N在Q点时,轻绳与小球N速度方向垂直,根据绳的牵连速度规律可知vM=0
则有,故B正确;
C.当小球N第一次到达P点时,弹簧的弹性势能与初状态相等,物体M又回到原位置,在P点对N的速度沿绳和垂直于绳方向进行分解,沿绳方向的分速度等于M的速度,则有vM=vNcosθ
对于整个过程,由系统机械能守恒可得
解得vN=2m/s,vM=1.6m/s,故C正确;
D.小球N静止释放到P点的过程中,对物体M进行分析,结合上述,根据动能定理可得,故D错误。
故选BC。
第Ⅱ卷
二、非选择题:本题共5小题,共57分。
11. Phyphox软件通过调用手机中的传感器能实现对加速度、角速度等物理量的测量。某研究小组利用如图甲所示的装置探究圆周运动物体的向心力与角速度的关系,水平转盘通过竖直转轴与电机连接,将一质量为0.2kg的手机固定在转盘上,能随转盘一起转动,phyphox软件可记录手机的向心加速度a和角速度ω。改变电机的转速,重复实验,根据多组实验数据获得图乙所示的a-ω图像。
(1)如图乙可知,当ω=3.0rad/s时,手机所受的向心力大小F=___________N(结果保留两位有效数字)。
(2)该小组同学又作出F-ω2图像,如图丙所示,则当质量、转动半径一定时,向心力与角速度的平方成 ___________(选填“正比”或“反比”)。
(3)若将手机转动半径增大后重复实验,作出的F-ω2图像斜率与图丙中直线斜率相比将___________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】(1)0.49##0.50##0.51##0.52
(2)正比 (3)增大
【解析】
【小问1详解】
如图乙可知,当ω=3.0rad/s时,手机的向心加速度约为a=2.52m/s2,则所受的向心力大小
【小问2详解】
图像为过原点的直线,则当质量、转动半径一定时,向心力与角速度的平方成正比。
【小问3详解】
若将手机转动半径增大后重复实验,根据可知,作出的F-ω2图像的斜率为mr,则转动半径增大后斜率与图丙中直线斜率相比将增大。
12. 利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置如图甲所示,水平桌面上固定一倾角为30º的气垫导轨,导轨上放置一带遮光片的滑块,其总质量为M,滑块左端通过跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连。遮光片两条长边与导轨垂直,遮光片的宽度为d;导轨上B点处安装有一光电门,可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t,将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度,重力加速度为g。实验时将滑块在A点处由静止开始释放,A点到B 点的距离为L。
(1)滑块通过B点的瞬时速度可表示为___________;
(2)滑块从A点运动到B点的过程中,M、m组成的系统动能增加量可表示为___________,若在运动过程中机械能守恒,与L的关系式为___________。
(3)改变A、B间的距离L,得到滑块到B点时对应的速度v,作出v2−L图像如图乙所示,并测得m=M,则当地的重力加速度g=___________m/s2(结果保留三位有效数字)。
【答案】(1)
(2) ①. ②.
(3)9.75
【解析】
【小问1详解】
滑块通过B点的瞬时速度可表示为
【小问2详解】
[1] [2]根据系统机械能守恒有
则
【小问3详解】
根据系统机械能守恒有
则,
斜率
则有
解得
13. 2025年10月31日“神舟二十一号”载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射,与天和核心舱成功对接后一起绕地球做匀速圆周运动,已知地球的半径为R,地球表面的重力加速度为g,天和核心舱轨道半径为,万有引力常量为G,不计地球的自转影响,求:
(1)地球的质量;
(2)地球的第一宇宙速度;
(3)天和核心舱绕地球做匀速圆周运动的周期。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【详解】(1)设地球的质量为M,地球表面某物体的质量为m
由
解得
(2)设地球的第一宇宙速度为v
联立可得
(3)设天和核心舱绕地球做匀速圆周运动的周期为T
联立解得:
14. 如图所示,转盘中心有一个光滑小孔O,用细绳穿过小孔,两端各系一质量为2kg的物块A和质量为0.8kg的物块B,物块A与转盘间的动摩擦因数为0.2,重力加速度g=10m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。转动转盘,物块A与转盘相对静止一起做半径恒定的匀速圆周运动,当转盘以角速度rad/s匀速转动时,物块A与转盘间摩擦力恰好为零。
(1)物块A做匀速圆周运动的半径大小;
(2)若物块A以角速度rad/s随转盘一起做匀速圆周运动,求物块所受摩擦力的大小;
(3)若物块所受摩擦力的大小为2N,求转盘的角速度。
【答案】(1)0.5m
(2)1N (3)或者
【解析】
【小问1详解】
设物块A做匀速圆周运动的半径大小为r,绳子拉力为F,对B有
对A有.
联立得
【小问2详解】
设物块A以角速度rad/s随转盘一起做匀速圆周运动时所受摩擦力大小为f,由
联立得
【小问3详解】
设物块所受摩擦力大小为 时转盘的角速度为。当角速度较小,B恰好不向下运动时,对A有
联立得
当角速度较大,B恰好不向上运动时,对A有
联立得
15. 某固定轨道装置的竖直截面如图所示,足够长的光滑弧形轨道AB、水平直轨道DM分别与竖直光滑圆轨道BCD相切于B、D,圆形轨道底端略微错开,Q为圆心,C为圆轨道的最高点,P为轨道上一点且QP与QC的夹角为60º,以水平轨道末端M点正下方的O点为坐标原点建立平面直角坐标系 xoy,x轴的正方向水平向右,y轴的正方向竖直向上,分界面ON的轨迹方程为。现将一质量为0.2kg可视为质点的滑块从弧形轨道上A点静止释放,从B点进入圆轨道内侧运动,滑块只有在能过最高点C的情况才能运动至水平轨道DM。已知A点距水平轨道的高度为1.8m,圆轨道半径为0.5m,滑块与水平轨道DM的动摩擦因数为0.1,DM长为10m,OM长为4m,圆轨道能承受的最大压力为18N,重力加速度为g=10m/s2,求:
(1)滑块运动到B点的速度大小;
(2)滑块运动到P点时,轨道对滑块的弹力大小;
(3)若改变释放点A与水平轨道的高度,求滑块运动到分界面ON时动能的范围。
【答案】(1)m/s
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
设滑块运动到B点的速度大小为vB ,则
得
【小问2详解】
设滑块运动到P点时,轨道对滑块的弹力大小为FP。
A—P得:
.
联立得
【小问3详解】
临界1:滑块恰能运动到C点
A—C:
得.
A—M:
得
临界2:滑块运动到B点时轨道所受弹力刚好达到18N。
A—B:
得
A—M:
得
综上:
由平抛运动, ,
且,
化简得
该函数在0J<<1.5J单调递减,在>1.5J单调递增
时,;时,;时,
综上
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