精品解析:河北衡水中学2025-2026学年高一下学期5月综合素质评价三物理试题
2026-06-05
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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) | 河北省 |
| 地区(市) | 衡水市 |
| 地区(区县) | 桃城区 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 6.62 MB |
| 发布时间 | 2026-06-05 |
| 更新时间 | 2026-06-05 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-06-05 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58228608.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
2025-2026高一年级下学期综合素质评价三
物理学科
试卷满分:100分 考试时间:75分钟
第Ⅰ卷(选择题 共46分)
一、单项选择题(本题共7个小题,每小题4分,共28分。在每个小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题目要求的。)
1. 米兰冬奥会中国选手宁忠岩获速度滑冰男子1500米金牌,终结了欧美选手长达102年的垄断。宁忠岩以50.4 km/h的速度通过弯道(选手可视为质点做匀速圆周运动)。宁忠岩通过弯道的过程中( )
A. 所受合外力做功不为零 B. 动量发生改变
C. 所受重力的冲量为零 D. 始终处于受力平衡状态
2. 一些地方开设了滑草滑道游乐项目,如图所示。设某游客(含装备)从滑草滑道的顶端由静止开始下滑到最低点过程中,该游客(含装备)的重力做功,克服阻力做功。则该过程中,该游客含装备 ( )
A. 重力势能减少 B. 动能增加
C. 机械能减少 D. 产生的热量为
3. 如图所示为“嫦娥七号”发射后经多次变轨进入地月转移轨道,最终被月球引力捕获。其中轨道Ⅰ、Ⅱ在近地点M点相切,N为轨道Ⅰ的远地点。则“嫦娥七号”( )
A. 发射速度必须大于第二宇宙速度
B. 在轨道Ⅰ经过M点速率大于在轨道Ⅱ经过M点的速率
C. 位于轨道Ⅰ和Ⅱ时,在相同的时间内与地球的连线扫过的面积相等
D. 在轨道Ⅲ经过M点时应向后喷气才能进入地月转移轨道
4. 一质量为2 kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动。F随时间t变化的图线如图所示,则( )
A. 时物块的速率为1 m/s
B. 时物块的动量大小为2 kg·m/s
C. 时物块的动量大小为3 kg·m/s
D. 时物块的速度为零
5. 如图所示,一小球从点以初速度沿光滑水平面出发恰好能经过半径为的竖直光滑圆弧轨道最高点点,与水平方向夹角,则小球出发时的初速度是( )
A. B. C. D.
6. 从地面竖直向上抛出一物体,其机械能等于动能Ek与重力势能Ep之和。取地面为重力势能零点,该物体的和Ep随它离开地面的高度h的变化如图所示。重力加速度取10 m/s2。由图中数据可得( )
A. 物体的质量为1 kg
B. 时,物体的速率为
C. 时,物体的动能
D. 从地面至,物体的动能减少20 J
7. 如图所示,物体B放置在水平桌面上,桌子边缘固定一轻质定滑轮,一轻绳绕过定滑轮和另一轻质动滑轮将物块A、B按如图方式连接,桌面上方的轻绳与桌面保持平行,与动滑轮连接的轻绳保持竖直方向。已知物块A、B的质量均为,物块B与桌面间的动摩擦因数为,重力加速度为,不计轻绳与滑轮间的摩擦力和空气阻力。在物块A向下运动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 物块B与桌面间的动摩擦因数满足 B. 物块B的加速度大小为
C. 物块A的加速度大小为 D. 物块A下降高度时,其动能大小为
二、多项选择题(本题共3个小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有两个或两个以上选项符合题目要求,全部选对得6分,选对但不全得3分,有选错的得0分)
8. 如图甲所示,在光滑水平面上的两个小球发生正碰,小球的质量分别为m1和m2。图乙为它们碰撞前后的图像。已知。由此可以判断( )
A. 碰后m2和m1都向右运动
B. 碰撞过程中m2对m1的冲量大小为0.6 N·s
C.
D. 碰撞过程遵循动量守恒定律
9. 如图所示三个装置,()中桌面光滑,()、()中桌面粗糙程度相同,()用大小为的力替代重物进行牵引,其余均相同。不计绳和滑轮质量及绳与滑轮摩擦,都由静止释放,在移动相同距离的过程中,下列关于三个实验装置的分析中,正确的是( )
A. 装置()的动能增加量大于()中的动能增加量
B. 装置()中物块的加速度为
C. 装置()、()中物块的动能增加量相同
D. 装置()中绳上的张力小于装置()中绳上的张力
10. 如图所示,一电动倾斜传送带上端与一水平面平滑相连,将物块A轻放在传送带底端,已知传送带顺时针方向匀速运行,与水平面夹角为,传送带长L=6 m,速度v=5 m/s,A与传送带间的动摩擦因数(最大静摩擦力等于滑动摩擦力),A的质量为m=2 kg,取g=10 m/s2。则( )
A. 物块A在传送带上加速运动的过程中,动量的变化率不变
B. 物块A在传送带上运行的时间为2.2 s
C. 把A从底端运送到顶端的过程中,摩擦力对物块A做的功为90 J
D. 把A从底端运送到顶端的过程中,电动机多消耗的电能为160 J
第Ⅱ卷(非选择题 共54分)
二、实验题(16分)
11. 在“验证机械能守恒定律”的实验中:
(1)下列操作正确的是( )
A. B. C.
(2)实验中,先接通电源,再释放重物,得到如图1所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能变化量___________,动能变化量___________。
(3)大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是( )
A. 利用公式计算重物速度
B. 利用公式计算重物速度
C. 存在空气阻力和摩擦阻力的影响
D. 没有采用多次实验取平均值的方法
12. 小南同学用如题图甲所示的装置验证机械能守恒定律,其操作步骤如下:
①在铁架台的O点固定一个力传感器,将一根细线一端与力传感器相连,另一端系住一个小钢球;
②将小钢球保持静止时球心的位置记为A点,测得力传感器的最下端到A点的距离为L,此时力传感器的示数为;
③将小钢球向右拉至不同的高度由静止释放(绳子一直保持紧绷状态);
④记录释放点小钢球球心与A点的高度差以及小钢球在运动过程中力传感器示数F随时间t变化的规律;
⑤改变,记录小钢球每次经过A点时力传感器的示数,通过分析与之间的关系,来验证机械能是否守恒。
(1)某次实验中,小钢球在运动过程中传感器示数F随时间t变化的规律如题图乙所示,图中c点为图像最高点,c点对应的力传感器示数为,求:
①本次实验中小钢球经过A点时对应图乙中的________(填“a”、“b”、“c”“d”或“e”)点;
②本次实验中,小钢球经过A点时的动能为________(用字母表示);
(2)若小钢球运动过程中机械能守恒,则图像应为________(填标号)。
A. B. C. D.
四、计算题(共38分,请写出必要的文字说明和解题过程,没有过程只有结果不得分)
13. 某游乐场的过山车模型如图所示:过山车轨道位于竖直平面内,该轨道由一段斜轨道和与之相切的圆形轨道连接而成,C点为圆形轨道的最低点,B点与圆心等高,A点为轨道的最高点,圆形轨道的半径为R。质量为m的过山车(可视为质点)从斜轨道上离C点高度为3R的D点由静止下滑,已知重力加速度为g。
(1)若轨道是光滑的,求过山车到达C点处时对轨道的压力;
(2)若轨道是粗糙的,且要求过山车刚好能通过A点,求过山车从D点到A点过程中克服阻力所做的功。
14. 如图所示,倾角为的斜面固定在水平地面上,斜面底端固定一轻质弹簧,弹簧轴线与斜面平行,弹簧处于原长时弹簧上端位于B点。将质量的物块(可视为质点)从斜面顶端A点由静止释放,物块第一次运动到最低点时弹簧的压缩量。已知物块与斜面间的动摩擦因数,A、B点间的距离,取重力加速度大小,弹簧始终在弹性限度内。弹性势能为,其中k是弹簧劲度系数,x是弹簧形变量。(,)求:
(1)物块第一次经过B点时的速度大小vB;
(2)弹簧的劲度系数k;
(3)物块的最大动能Ekm。(结果保留两位小数)。
15. 某兴趣小组设计了一套物体输送装置,其简化模型如图所示,包含传送带、粗糙水平面MN、倾角的足够长的斜面NP。传送带与水平面、水平面与斜面之间的连接处均平滑过渡。现有一可视为质点的物块从传送带最左端静止释放,沿着装置输送。已知传送带长度并以顺时针转动,物块与传送带间动摩擦因数,水平面MN长度,物块与水平面间动摩擦因数,。求:
(1)物块第一次在传送带上运动的过程中,物块与传送带间因摩擦产生的热量;
(2)若斜面表面光滑,物块最终停在该装置的哪个位置?
(3)若斜面表面粗糙且物块与斜面间动摩擦因数与斜面高度h满足的关系如图2所示,物块在斜面上运动产生的总热量为多少?
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2025-2026高一年级下学期综合素质评价三
物理学科
试卷满分:100分 考试时间:75分钟
第Ⅰ卷(选择题 共46分)
一、单项选择题(本题共7个小题,每小题4分,共28分。在每个小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题目要求的。)
1. 米兰冬奥会中国选手宁忠岩获速度滑冰男子1500米金牌,终结了欧美选手长达102年的垄断。宁忠岩以50.4 km/h的速度通过弯道(选手可视为质点做匀速圆周运动)。宁忠岩通过弯道的过程中( )
A. 所受合外力做功不为零 B. 动量发生改变
C. 所受重力的冲量为零 D. 始终处于受力平衡状态
【答案】B
【解析】
【详解】A.匀速圆周运动速率不变,因此动能不变。根据动能定理,合外力做功等于动能的变化量,动能变化为0,故合外力做功为0,A错误;
B.动量是矢量,满足,匀速圆周运动速度大小不变但方向时刻改变,因此动量也会随速度方向变化发生改变,B正确;
C.冲量定义为,选手通过弯道的时间不为零,重力也不为零,因此重力的冲量不为零,C错误;
D.匀速圆周运动的合外力提供向心力,存在向心加速度,合外力不为零,不属于受力平衡状态,D错误。
故选B。
2. 一些地方开设了滑草滑道游乐项目,如图所示。设某游客(含装备)从滑草滑道的顶端由静止开始下滑到最低点过程中,该游客(含装备)的重力做功,克服阻力做功。则该过程中,该游客含装备 ( )
A. 重力势能减少 B. 动能增加
C. 机械能减少 D. 产生的热量为
【答案】A
【解析】
【详解】A.游客(含装备)的重力做功W1,则重力势能减少W1,故A正确;
B.合外力做功等于动能增加,即动能增加,故B错误;
C.机械能减少量等于克服阻力做功,即机械能减小W2,故C错误;
D.因摩擦生热等于克服阻力做功,即产生的热量为,故D错误。
故选A。
3. 如图所示为“嫦娥七号”发射后经多次变轨进入地月转移轨道,最终被月球引力捕获。其中轨道Ⅰ、Ⅱ在近地点M点相切,N为轨道Ⅰ的远地点。则“嫦娥七号”( )
A. 发射速度必须大于第二宇宙速度
B. 在轨道Ⅰ经过M点速率大于在轨道Ⅱ经过M点的速率
C. 位于轨道Ⅰ和Ⅱ时,在相同的时间内与地球的连线扫过的面积相等
D. 在轨道Ⅲ经过M点时应向后喷气才能进入地月转移轨道
【答案】D
【解析】
【详解】A.第二宇宙速度是航天器脱离地球引力束缚、成为太阳系人造行星的最小发射速度。“嫦娥七号”仍在地月系统内,未脱离地球引力,因此发射速度小于第二宇宙速度,故A错误;
B.从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ,需要在近地点做离心运动,必须加速才能进入更大的轨道,因此在轨道Ⅰ经过M点速率小于在轨道Ⅱ经过M点的速率,故B错误;
C.开普勒第二定律只适用于同一轨道,不同轨道不满足“相等时间扫过面积相等”的规律,故C错误;
D.“嫦娥七号”要进入地月转移轨道,需加速做离心运动,因此向后喷气,利用反冲推力加速,故D正确。
故选D。
4. 一质量为2 kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动。F随时间t变化的图线如图所示,则( )
A. 时物块的速率为1 m/s
B. 时物块的动量大小为2 kg·m/s
C. 时物块的动量大小为3 kg·m/s
D. 时物块的速度为零
【答案】AC
【解析】
【详解】A.由动量定理可得
解得
时物块的速率为,故A正确;
BCD.时物块的动量大小
时物块的动量大小为
时物块的动量大小为
所以时物块的速度为,故BD错误,C正确。
故选AC。
5. 如图所示,一小球从点以初速度沿光滑水平面出发恰好能经过半径为的竖直光滑圆弧轨道最高点点,与水平方向夹角,则小球出发时的初速度是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】小球恰好经过B点时,圆弧轨道对小球弹力为0,重力沿半径方向(指向圆心)的分力提供向心力。 由向心力公式得
化简得
根据几何关系可得B点总高度
根据机械能守恒有
解得
故选C。
6. 从地面竖直向上抛出一物体,其机械能等于动能Ek与重力势能Ep之和。取地面为重力势能零点,该物体的和Ep随它离开地面的高度h的变化如图所示。重力加速度取10 m/s2。由图中数据可得( )
A. 物体的质量为1 kg
B. 时,物体的速率为
C. 时,物体的动能
D. 从地面至,物体的动能减少20 J
【答案】C
【解析】
【详解】A.由图可知在最高点
解得,A错误;
B.在初位置由图可知
解得,B错误;
C.时,物体的动能,故C正确;
D.根据图像可知从地面至,物体的动能减少,故D错误。
故选C。
7. 如图所示,物体B放置在水平桌面上,桌子边缘固定一轻质定滑轮,一轻绳绕过定滑轮和另一轻质动滑轮将物块A、B按如图方式连接,桌面上方的轻绳与桌面保持平行,与动滑轮连接的轻绳保持竖直方向。已知物块A、B的质量均为,物块B与桌面间的动摩擦因数为,重力加速度为,不计轻绳与滑轮间的摩擦力和空气阻力。在物块A向下运动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 物块B与桌面间的动摩擦因数满足 B. 物块B的加速度大小为
C. 物块A的加速度大小为 D. 物块A下降高度时,其动能大小为
【答案】C
【解析】
【详解】由滑轮特点可知,若A下降位移,B向左的位移
设A的加速度为,则B的加速度
C.对A受力分析,根据牛顿第二定律
对B受力分析,根据牛顿第二定律
联立解得 ,C正确;
A.A向下运动要求加速度,即
可得,A错误;
B.B的加速度,B错误;
D.A下降过程中,由动能定理得
代入表达式,可得,D错误。
故选C 。
二、多项选择题(本题共3个小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有两个或两个以上选项符合题目要求,全部选对得6分,选对但不全得3分,有选错的得0分)
8. 如图甲所示,在光滑水平面上的两个小球发生正碰,小球的质量分别为m1和m2。图乙为它们碰撞前后的图像。已知。由此可以判断( )
A. 碰后m2和m1都向右运动
B. 碰撞过程中m2对m1的冲量大小为0.6 N·s
C.
D. 碰撞过程遵循动量守恒定律
【答案】BD
【解析】
【详解】A.根据图像的斜率表示速度,可知碰后向右运动,向左运动,故A错误;
BC.根据图像的斜率表示速度,可知碰前和的速度分别为,
碰后和的速度分别为,
根据动量守恒可得
联立解得
对,根据动量定理可得
可知碰撞过程中对的冲量大小为,故B正确,C错误;
D.正碰过程,两小球所受合外力为零,遵循动量守恒定律,故D正确。
故选BD。
9. 如图所示三个装置,()中桌面光滑,()、()中桌面粗糙程度相同,()用大小为的力替代重物进行牵引,其余均相同。不计绳和滑轮质量及绳与滑轮摩擦,都由静止释放,在移动相同距离的过程中,下列关于三个实验装置的分析中,正确的是( )
A. 装置()的动能增加量大于()中的动能增加量
B. 装置()中物块的加速度为
C. 装置()、()中物块的动能增加量相同
D. 装置()中绳上的张力小于装置()中绳上的张力
【答案】AD
【解析】
【详解】A.由于装置(b)有摩擦力,可知装置(a)中物块的加速度较大,在移动相同距离的过程中得到的速度较大,则装置()的动能增加量大于()中的动能增加量,选项A正确;
B.装置()中对系统列方程可知,物块的加速度为
选项B错误;
C.装置()中的加速度
装置(c)中的加速度
可知装置()中物块的加速度较大,在移动相同距离的过程中得到的速度较大,则装置(c)的动能增加量大于()中的动能增加量,选项C错误;
D.装置()中绳上的张力
装置()中绳上的张力
装置()中绳上的张力小于装置()中绳上的张力,选项D正确。
故选AD。
10. 如图所示,一电动倾斜传送带上端与一水平面平滑相连,将物块A轻放在传送带底端,已知传送带顺时针方向匀速运行,与水平面夹角为,传送带长L=6 m,速度v=5 m/s,A与传送带间的动摩擦因数(最大静摩擦力等于滑动摩擦力),A的质量为m=2 kg,取g=10 m/s2。则( )
A. 物块A在传送带上加速运动的过程中,动量的变化率不变
B. 物块A在传送带上运行的时间为2.2 s
C. 把A从底端运送到顶端的过程中,摩擦力对物块A做的功为90 J
D. 把A从底端运送到顶端的过程中,电动机多消耗的电能为160 J
【答案】ABD
【解析】
【详解】B.物块A刚放在传送带上时先加速上滑,根据牛顿第二定律有
解得
加速到与传送带速度相等所用时间
加速过程的位移
之后物块A以速度匀速运动,匀速运动的时间
所以物块A在传送带上运行的总时间,故B正确;
A.物块A在传送带上加速运动的过程中,加速度不变,则合力F不变,根据动量定理可知,物块A动量的变化率,保持不变,故A正确;
CD.电动机多消耗的电能等于物块A增加的机械能与因摩擦产生的热量之和,物块A增加的机械能,故摩擦力对物块A做功为85J
在传送带上加速阶段,传送带位移
二者的相对位移
因摩擦产生的热量
所以电动机多消耗的电能,故C错误,D正确。
故选ABD。
第Ⅱ卷(非选择题 共54分)
二、实验题(16分)
11. 在“验证机械能守恒定律”的实验中:
(1)下列操作正确的是( )
A. B. C.
(2)实验中,先接通电源,再释放重物,得到如图1所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能变化量___________,动能变化量___________。
(3)大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是( )
A. 利用公式计算重物速度
B. 利用公式计算重物速度
C. 存在空气阻力和摩擦阻力的影响
D. 没有采用多次实验取平均值的方法
【答案】(1)B (2) ①. ②. (3)C
【解析】
【小问1详解】
实验开始时应该用手捏住纸带最上端,让纸带保持竖直,重物靠近打点计时器,故选B。
【小问2详解】
[1]从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能变化量
[2]动能变化量
【小问3详解】
AB.利用公式或者用计算重物速度等于间接应用了机械能守恒定律,不会产生题中所述的误差,AB错误;
C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响,导致重物克服阻力做功,一部分重力势能转化为内能,使得重力势能的减少量大于动能的增加量,C正确;
D.没有采用多次实验取平均值的方法只能减小偶然误差,不会出现重力势能的减少量总大于动能的增加量的情况,D错误。
故选C。
12. 小南同学用如题图甲所示的装置验证机械能守恒定律,其操作步骤如下:
①在铁架台的O点固定一个力传感器,将一根细线一端与力传感器相连,另一端系住一个小钢球;
②将小钢球保持静止时球心的位置记为A点,测得力传感器的最下端到A点的距离为L,此时力传感器的示数为;
③将小钢球向右拉至不同的高度由静止释放(绳子一直保持紧绷状态);
④记录释放点小钢球球心与A点的高度差以及小钢球在运动过程中力传感器示数F随时间t变化的规律;
⑤改变,记录小钢球每次经过A点时力传感器的示数,通过分析与之间的关系,来验证机械能是否守恒。
(1)某次实验中,小钢球在运动过程中传感器示数F随时间t变化的规律如题图乙所示,图中c点为图像最高点,c点对应的力传感器示数为,求:
①本次实验中小钢球经过A点时对应图乙中的________(填“a”、“b”、“c”“d”或“e”)点;
②本次实验中,小钢球经过A点时的动能为________(用字母表示);
(2)若小钢球运动过程中机械能守恒,则图像应为________(填标号)。
A. B. C. D.
【答案】(1) ①. c ②. (2)D
【解析】
【小问1详解】
[1]小钢球运动到A点时速度达到最大,故
所以小钢球在A点时拉力F达到最大值,本次实验小钢球经过A点时对应图2中的c;
[2]当小钢球在A点保持静止时
小钢球运动到A点时速度达到最大,小钢球在A点
所以
动能
联立解得
【小问2详解】
小钢球在A点合力提供向心力
机械能守恒,故
联立解得
故选D。
四、计算题(共38分,请写出必要的文字说明和解题过程,没有过程只有结果不得分)
13. 某游乐场的过山车模型如图所示:过山车轨道位于竖直平面内,该轨道由一段斜轨道和与之相切的圆形轨道连接而成,C点为圆形轨道的最低点,B点与圆心等高,A点为轨道的最高点,圆形轨道的半径为R。质量为m的过山车(可视为质点)从斜轨道上离C点高度为3R的D点由静止下滑,已知重力加速度为g。
(1)若轨道是光滑的,求过山车到达C点处时对轨道的压力;
(2)若轨道是粗糙的,且要求过山车刚好能通过A点,求过山车从D点到A点过程中克服阻力所做的功。
【答案】(1),竖直向下
(2)
【解析】
【小问1详解】
从D到C,根据机械能守恒定律
解得
在C点,根据牛顿第二定律
可得
根据牛顿第三定律,过山车到达C点处时对轨道的压力为
方向竖直向下。
【小问2详解】
过山车刚好能通过A点,在A点重力提供向心力,即
解得
从D到A,根据动能定理
解得
14. 如图所示,倾角为的斜面固定在水平地面上,斜面底端固定一轻质弹簧,弹簧轴线与斜面平行,弹簧处于原长时弹簧上端位于B点。将质量的物块(可视为质点)从斜面顶端A点由静止释放,物块第一次运动到最低点时弹簧的压缩量。已知物块与斜面间的动摩擦因数,A、B点间的距离,取重力加速度大小,弹簧始终在弹性限度内。弹性势能为,其中k是弹簧劲度系数,x是弹簧形变量。(,)求:
(1)物块第一次经过B点时的速度大小vB;
(2)弹簧的劲度系数k;
(3)物块的最大动能Ekm。(结果保留两位小数)。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
对物块从到的过程,由动能定理
解得
【小问2详解】
物块第一次到达最低点时速度为0,弹簧弹性势能最大。对到最低点全过程,由功能关系
代入
得
由弹性势能公式
解得
【小问3详解】
当物块合力为0时,速度最大、动能最大。设此时弹簧压缩量为,沿斜面方向受力平衡
代入数据得
对到动能最大位置过程,由动能定理
解得
15. 某兴趣小组设计了一套物体输送装置,其简化模型如图所示,包含传送带、粗糙水平面MN、倾角的足够长的斜面NP。传送带与水平面、水平面与斜面之间的连接处均平滑过渡。现有一可视为质点的物块从传送带最左端静止释放,沿着装置输送。已知传送带长度并以顺时针转动,物块与传送带间动摩擦因数,水平面MN长度,物块与水平面间动摩擦因数,。求:
(1)物块第一次在传送带上运动的过程中,物块与传送带间因摩擦产生的热量;
(2)若斜面表面光滑,物块最终停在该装置的哪个位置?
(3)若斜面表面粗糙且物块与斜面间动摩擦因数与斜面高度h满足的关系如图2所示,物块在斜面上运动产生的总热量为多少?
【答案】(1)
(2)距离水平面MN上距N点左侧2.6m处
(3)
【解析】
【小问1详解】
物块在传送带上先匀加速运动,由牛顿第二定律
解得
加速到传送带速度的时间和位移
此过程与传送带的相对路程
物块与传送带间因摩擦产生的热量
【小问2详解】
物块离开传送带时动能为
从到过程摩擦力做功
到达点动能
斜面光滑,物块上滑后滑回点,动能仍为,之后向左经过,到达点时剩余动能
物块进入传送带向左减速,直到停下,设向左运动距离,由动能定理
解得
则物块在距离点(传送带右端)左侧处,再次被加速,设物块出加速带的速度为,则有
代入数据解得
物块第二次离开传送带时动能为
之后物块重复之前的运动情况,则物块到达点动能
斜面光滑,物块上滑后滑回点,动能仍为,之后向左运动的位移为
因此物块最终停在水平面MN上,距离右端N点左侧2.6m处。
【小问3详解】
由图2得时,
设物块沿斜面上升最大高度为h,上升过程摩擦力做功的绝对值为
由动能定理,上升过程初动能全部用于克服重力和摩擦力做功
则
整理得
解得
符合假设。
在最高点
物块下滑,下滑过程摩擦力做功的绝对值与上升过程相等
总热量
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