精品解析:河南新乡市部分学校2025-2026学年高一下学期6月阶段检测物理试题
2026-06-19
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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) | 河南省 |
| 地区(市) | 新乡市 |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 5.33 MB |
| 发布时间 | 2026-06-19 |
| 更新时间 | 2026-06-19 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-06-19 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58408766.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
高一物理
注意事项:
1、答题前,务必将自己的个人信息填写在答题卡上,并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2、回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 德国天文学家开普勒用20年的时间研究了丹麦天文学家第谷的行星观测记录,发现所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上,并于十七世纪初发表了开普勒行星运动定律。实际上,行星的轨迹与圆十分接近,我们常常将椭圆轨道按周期相同的圆轨道处理,圆轨道半径R是( )
A. 太阳与行星的最远距离 B. 行星椭圆轨道长轴的一半
C. 行星椭圆轨道短轴的一半 D. 行星椭圆轨道长轴与短轴相加的一半
2. 摩托车赛道转弯处外高内低,弯道半径r是由地形决定的。道路内外高度差h的设计不仅与r有关,还与摩托车在弯道上的行驶速率v有关。如图所示,摩托车在某弯道做匀速圆周运动,下列说法正确的是( )
A. 摩托车在转弯过程中速度不变 B. 摩托车所受合力指向圆心
C. v一定时,r越大则要求h越大 D. 如果赛车手减速,摩托车将做离心运动
3. 在一段平直河流,一运动员驾驶小船渡河,从O点由静止出发,先加速再减速运动到河对岸,运动过程中船头始终与河岸垂直。设各处河水流速都相同,则小船运动的轨迹可能是( )
A. B.
C. D.
4. 如图所示,两可视为质点的物体高度差为H,质量 。不计绳重和摩擦,重力加速度为g,由静止释放至二者达到相同高度,则此过程( )
A. 左侧物体M的机械能守恒 B. 相同高度时两物体的速率不相等
C. 重力对右侧物体m做功 D. 系统重力势能减少了
5. 如图所示,两条长度分别为R1、R2不可伸长的细绳,各有一端固定在光滑水平面上,细绳另一端分别系有质量为m1、m2的小球,并使两小球都在水平面内做匀速圆周运动。已知,且,则下列有关两绳拉力大小F1、F2的比值,叙述正确的是( )
A. 若两球动能的比值 ,则
B. 若两球角速度的比值 ,则
C. 若两球运动周期的比值 ,则
D. 若两球速率的比值 ,则
6. 如图所示,在高度为h处以速度v0水平抛出一个可看成质点的物体,物体落地时的速度与水平方向的夹角为θ。不考虑空气阻力,则下表各组数据中能使θ角最大的是( )
组次
甲
乙
丙
丁
h(m)
4
4
5
5
v0(m/s)
3
2
3
2
A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 丁
7. 如图所示,四个固定质点的质量关系为,且m2、m3、m4在同一直线上,它们之间的距离和位置关系如图所示。若m1、m2、m4三个质点对m3的万有引力合力大小是m1质点对m3万有引力大小的倍,则图中θ为( )
A. 60° B. 45° C. 30° D. 15°
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 2026年4月24日,第十一届“中国航天日”主场活动在成都举行,主题为“七秩问天路,携手探九霄”。全球首颗商业地球静止轨道卫星“苍宇一号”亮相商业航天展区,成为现场焦点。“苍宇一号”将于2026年底发射至离地球表面高度约为6R的地球静止轨道上运行,已知地球的半径为R,地球表面重力加速度大小为g,下列说法正确的是( )
A. “苍宇一号”可以在郑州的上空相对地面保持静止
B. “苍宇一号”在轨运行的周期与地球自转周期相同
C. “苍宇一号”在轨运行的向心加速度大小约为
D. “苍宇一号”在轨运行的线速度小于7.9 km/s
9. 如图1所示,在光滑水平地面上有一物块和轻质弹簧组成的系统,弹簧的劲度系数为k,质量 的物块离开初始位置的位移用x表示。若物块受到水平向右的拉力F及弹簧弹力 随着位移x的变化如图2所示,则当物块从的初始位置由静止开始移动至 处的过程中( )
A. 物块所受合力越来越大 B. 物块所受合力越来越小
C. 弹簧的弹性势能增加了0.5 J D. 物块的速度大小增加了0.5 m/s
10. 竖直平面内有一如图所示的轨道,该轨道的方程在数值上满足。将一可视为质点的小球紧靠左侧轨道的某一点以初速度v0水平抛出,小球恰好直接落在轨道最低点O的位置,重力加速度g取10 m/s2,忽略空气阻力,则下列说法正确的是( )
A.
B. 若仅适当增大小球的质量,小球将落在O点右侧轨道上
C. 若仅适当增大小球的初速度,小球将落在O点右侧轨道上
D. 若仅适当增大小球在轨道上的抛出高度,小球将仍落在O点
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某小组同学在“验证机械能守恒定律”的实验中,将打点计时器固定在铁架台上,使重锤带动纸带从静止开始自由下落。
(1)在下图四种实验操作中正确的是________(填选项标号)。
A. B.
C. D.
(2)某实验小组得到了如图所示的纸带,由于纸带较长,图中有部分未画出。纸带上各点是打点计时器打出的计时点,那么纸带的________(填“左”或“右”)端与重锤相连。已知O点为纸带上打出的第一个点,研究O到C的过程,测出OC长度,还需要测出________(填“AC”“BD”或“CD”)的长度。
(3)实验中,该组同学根据测得的数据计算发现,检查测量与计算均无错误,出现这一结果的原因可能是________(填选项标号)。
A. 存在空气阻力和摩擦力 B. 接通电源前释放了纸带
12. 采用如图1所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验。
(1)实验时需要下列哪个器材________(填选项标号)。
A. 天平 B. 重垂线 C. 打点计时器
(2)某同学实验后发现在白纸上留下的点迹如图2所示,原因可能是________(填选项标号)。
A. 斜槽有摩擦
B. 斜槽末端未调成水平
C. 小球没有每次都从斜槽上同一个位置释放
(3)实验小组又采用了频闪照片获取小球平抛运动过程中的位置,频闪仪每隔0.05 s发出一次闪光,该频闪仪的闪光频率为________赫兹。某次拍摄时,小球在抛出瞬间频闪仪恰好闪光,拍摄的照片如图3所示,图中的O点为第1个影像点,P1点为第3个影像点,P2点为第5个影像点,测出第1、第3和第5个影像点间的距离之比,重力加速度g取10 m/s2,则由此可以计算出小球从O点抛出的初速度大小为________m/s。
13. 如图1所示,在北方冬天的雪地里常常能见到马拉雪橇。人与坐的雪橇整体可视为与水平雪地平行的木板,两条绳子相互平行且垂直于木板边缘,如图2为简化模型。已知绳子与水平地面的夹角θ为37°,当每条绳子拉力F的大小均为100 N时,木板沿直线匀速前进,在10 s内前进了15 m,不计空气阻力,,,求此过程中
(1)地面对木板的阻力大小;
(2)两条绳子拉力所做的总功;
(3)两条绳子拉力的总功率。
14. 我国高铁在国际交通领域是一颗璀璨明珠,其运行的动车组列车是由几节自带动力的车厢(动车)加几节不带动力的车厢(拖车)编成一组。如图所示,某车次动车组由8节车厢连接而成,每节车厢质量均为 ,其中第1、3、5、6、8节是带动力的车厢,每节可以提供 的额定功率。设动车组在平直路面上行驶,每节带动力车厢在行驶中的输出功率相同,每节车厢受到的阻力恒为单节车厢重力的0.01倍,重力加速度g取10 m/s2。求:
(1)该动车组所能达到的最大速度;
(2)若动车组以额定功率启动,经1000s时间加速后以最大速度匀速行驶,则整个加速过程中所通过的路程为多少;
(3)当动车组以加速度加速行驶时,第1节车厢对第2节车厢的作用力大小。
15. 如图所示,将一轻质弹簧放置在水平面AB上,一端固定在A点,另一端与质量为m的滑块P接触但不连接,当弹簧处于自然长度时,滑块P位于图中O点位置。水平面上OA段光滑、OB段粗糙,且OB段长度为0.8R。B端与半径为R的竖直光滑半圆轨道BCD相切,C点与圆心等高,D点是半圆轨道的最高点。用滑块P将弹簧压缩至E点(图中未画出),静止释放后,滑块P刚好能到达半圆轨道的最高点D;将滑块P换成质量为2m的同种材质的滑块Q,Q仍压缩弹簧到E点由静止释放,Q恰能运动到半圆轨道上的C点。已知重力加速度为g,滑块P、Q均可视为质点,求:
(1)滑块P在E点时,弹簧的弹性势能;
(2)滑块P、Q与OB段接触面间的动摩擦因数;
(3)滑块Q最终静止时到O点的距离。
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高一物理
注意事项:
1、答题前,务必将自己的个人信息填写在答题卡上,并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2、回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 德国天文学家开普勒用20年的时间研究了丹麦天文学家第谷的行星观测记录,发现所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上,并于十七世纪初发表了开普勒行星运动定律。实际上,行星的轨迹与圆十分接近,我们常常将椭圆轨道按周期相同的圆轨道处理,圆轨道半径R是( )
A. 太阳与行星的最远距离 B. 行星椭圆轨道长轴的一半
C. 行星椭圆轨道短轴的一半 D. 行星椭圆轨道长轴与短轴相加的一半
【答案】B
【解析】
【详解】根据开普勒第三定律,所有行星轨道的半长轴的三次方与公转周期 的二次方的比值为定值,即 。若将椭圆轨道等效为周期相同的圆轨道,对圆轨道有,因此等效圆轨道半径等于椭圆的半长轴。
故选B。
2. 摩托车赛道转弯处外高内低,弯道半径r是由地形决定的。道路内外高度差h的设计不仅与r有关,还与摩托车在弯道上的行驶速率v有关。如图所示,摩托车在某弯道做匀速圆周运动,下列说法正确的是( )
A. 摩托车在转弯过程中速度不变 B. 摩托车所受合力指向圆心
C. v一定时,r越大则要求h越大 D. 如果赛车手减速,摩托车将做离心运动
【答案】B
【解析】
【详解】A.速度是矢量,摩托车转弯时做圆周运动,速度方向时刻改变,因此速度是变化的,故A错误;
B.摩托车做匀速圆周运动,合外力完全提供向心力,向心力方向始终指向圆心,因此合力指向圆心,故B正确;
C.设倾斜路面倾角为θ,路面宽度为L,重力和支持力的合力提供向心力时有
且
整理得
当v一定时,r越大,设计要求的h越小,故C错误;
D.减速后摩托车做圆周运动需要的向心力减小,现有合力大于需要的向心力,摩托车会做近心运动,而非离心运动,故D错误;
故选B。
3. 在一段平直河流,一运动员驾驶小船渡河,从O点由静止出发,先加速再减速运动到河对岸,运动过程中船头始终与河岸垂直。设各处河水流速都相同,则小船运动的轨迹可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】小船的船头始终与河岸垂直,根据运动的合成与分解,当小船加速时,小船的实际速度方向逐渐偏向船头方向。当小船减速时,小船的实际速度方向逐渐偏向水流速度方向。只有A选项沿运动轨迹切线速度方向变化满足题意。
故选 A。
4. 如图所示,两可视为质点的物体高度差为H,质量 。不计绳重和摩擦,重力加速度为g,由静止释放至二者达到相同高度,则此过程( )
A. 左侧物体M的机械能守恒 B. 相同高度时两物体的速率不相等
C. 重力对右侧物体m做功 D. 系统重力势能减少了
【答案】C
【解析】
【详解】A.左侧物体下降时绳对其做功,左侧物体机械能不守恒,故A错误;
B.两物体被绳相连同时运动,物体沿绳方向的速率是相等的,故B错误;
C.当二者高度相同时,左侧下降了,右侧上升了,重力对右侧物体做负功,,故C正确;
D.左侧物体下降,重力势能减少,右侧物体上升,重力势能增大,所以系统的重力势能变化量为
所以系统的重力势能减少了 ,故D错误。
故选C。
5. 如图所示,两条长度分别为R1、R2不可伸长的细绳,各有一端固定在光滑水平面上,细绳另一端分别系有质量为m1、m2的小球,并使两小球都在水平面内做匀速圆周运动。已知,且,则下列有关两绳拉力大小F1、F2的比值,叙述正确的是( )
A. 若两球动能的比值 ,则
B. 若两球角速度的比值 ,则
C. 若两球运动周期的比值 ,则
D. 若两球速率的比值 ,则
【答案】A
【解析】
【详解】A.若两球动能的比值
则 ,故A正确;
B.若两球角速度的比值
则 ,故B错误;
C.若两球运动周期的比值
则,故C错误;
D.若两球速率的比值
则 ,故D错误;
故选A。
6. 如图所示,在高度为h处以速度v0水平抛出一个可看成质点的物体,物体落地时的速度与水平方向的夹角为θ。不考虑空气阻力,则下表各组数据中能使θ角最大的是( )
组次
甲
乙
丙
丁
h(m)
4
4
5
5
v0(m/s)
3
2
3
2
A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 丁
【答案】D
【解析】
【详解】小球在空中做平抛运动,因此小球竖直方向做自由落体运动,水平方向做匀速直线运动。
竖直方向
其中
联立方程解得
可知,越大,越小, 越大,则丁的 角最大。
故选D。
7. 如图所示,四个固定质点的质量关系为,且m2、m3、m4在同一直线上,它们之间的距离和位置关系如图所示。若m1、m2、m4三个质点对m3的万有引力合力大小是m1质点对m3万有引力大小的倍,则图中θ为( )
A. 60° B. 45° C. 30° D. 15°
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意设 ,则
根据万有引力公式可知,令对的万有引力大小为
对的引力
对的引力
则、的合力为
方向由指向。
大小为F,方向与y轴夹角为θ,与对称分布在y轴两侧: x方向分量大小相等、方向相反,相互抵消;y方向分量相加,总合力为
根据题意可知
解得
故选C。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 2026年4月24日,第十一届“中国航天日”主场活动在成都举行,主题为“七秩问天路,携手探九霄”。全球首颗商业地球静止轨道卫星“苍宇一号”亮相商业航天展区,成为现场焦点。“苍宇一号”将于2026年底发射至离地球表面高度约为6R的地球静止轨道上运行,已知地球的半径为R,地球表面重力加速度大小为g,下列说法正确的是( )
A. “苍宇一号”可以在郑州的上空相对地面保持静止
B. “苍宇一号”在轨运行的周期与地球自转周期相同
C. “苍宇一号”在轨运行的向心加速度大小约为
D. “苍宇一号”在轨运行的线速度小于7.9 km/s
【答案】BD
【解析】
【详解】A.地球静止轨道卫星在赤道上空,故“苍宇一号”不可能在郑州的上空保持相对静止,故A错误;
B.地球静止轨道卫星与地球相对静止,在轨运行的周期与地球自转周期相同,故B正确;
C.某物体在地球表面上,则有
“苍宇一号”在轨运行,则有
联立解得“苍宇一号”在轨运行的向心加速度为,故C错误;
D.7.9km/s是第一宇宙速度,是卫星环绕地球做匀速圆周运动的最大速度,故“苍宇一号”在轨运行的线速度小于7.9km/s,故D正确。
故选BD。
9. 如图1所示,在光滑水平地面上有一物块和轻质弹簧组成的系统,弹簧的劲度系数为k,质量 的物块离开初始位置的位移用x表示。若物块受到水平向右的拉力F及弹簧弹力 随着位移x的变化如图2所示,则当物块从 的初始位置由静止开始移动至 处的过程中( )
A. 物块所受合力越来越大 B. 物块所受合力越来越小
C. 弹簧的弹性势能增加了0.5 J D. 物块的速度大小增加了0.5 m/s
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.由图可知拉力F比弹力增大的更快,所以物块的合力越来越大,故A正确,B错误;
C.根据做功公式可知,图像与坐标轴围成的面积代表做功,则有
所以弹簧的弹性势能增加了0.25 J,故C错误;
D.根据动能定理有
其中
解得 ,故D正确;
故选AD。
10. 竖直平面内有一如图所示的轨道,该轨道的方程在数值上满足。将一可视为质点的小球紧靠左侧轨道的某一点以初速度v0水平抛出,小球恰好直接落在轨道最低点O的位置,重力加速度g取10 m/s2,忽略空气阻力,则下列说法正确的是( )
A.
B. 若仅适当增大小球的质量,小球将落在O点右侧轨道上
C. 若仅适当增大小球的初速度,小球将落在O点右侧轨道上
D. 若仅适当增大小球在轨道上的抛出高度,小球将仍落在O点
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.根据题意可知,设抛出点到O点的竖直高度为H,则水平位移为
根据平抛运动规律有 ,
联立解得 ,故A正确;
B.平抛运动轨迹与质量m无关,仅由初速度和抛出位置决定。增大小球质量,不改变运动轨迹,小球仍会落在O点,故B错误;
CD.设抛物线上任意一点的坐标为(x,y)且满足,小球水平抛出时,竖直方向有
解得
则水平方向有
这说明水平位移恰好等于该点的横坐标x,即小球会落到原点O,若仅适当增大小球的初速度,小球水平位移增大,将落在O点右侧轨道上,故CD正确;
故选ACD。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某小组同学在“验证机械能守恒定律”的实验中,将打点计时器固定在铁架台上,使重锤带动纸带从静止开始自由下落。
(1)在下图四种实验操作中正确的是________(填选项标号)。
A. B.
C. D.
(2)某实验小组得到了如图所示的纸带,由于纸带较长,图中有部分未画出。纸带上各点是打点计时器打出的计时点,那么纸带的________(填“左”或“右”)端与重锤相连。已知O点为纸带上打出的第一个点,研究O到C的过程,测出OC长度,还需要测出________(填“AC”“BD”或“CD”)的长度。
(3)实验中,该组同学根据测得的数据计算发现,检查测量与计算均无错误,出现这一结果的原因可能是________(填选项标号)。
A. 存在空气阻力和摩擦力 B. 接通电源前释放了纸带
【答案】(1)A (2) ①. 左 ②. BD (3)B
【解析】
【小问1详解】
验证机械能守恒实验中,打点计时器必须接交流电源;释放纸带前,正确操作是手提纸带上端,让重锤靠近打点计时器保持静止,A符合要求。
故选A。
【小问2详解】
[1]重锤下落过程速度逐渐增大,相邻打点的间距越来越大,因此点迹更密集的左端先被打点,即左端与重锤相连。
[2]计算C点的瞬时速度时,根据匀变速直线运动规律,中间时刻瞬时速度等于对应时间段的平均速度,C点是B、D的中间时刻,因此需要测量的长度来计算。
【小问3详解】
A.存在阻力时,重力势能减少量一部分用于克服阻力做功,因此,故A错误;
B.若先释放纸带后接通电源,打第一个点时重锤已经具有初速度,但计算时我们将点初动能默认为0,得到的动能增加量偏大,因此会出现,故B正确。
故选B。
12. 采用如图1所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验。
(1)实验时需要下列哪个器材________(填选项标号)。
A. 天平 B. 重垂线 C. 打点计时器
(2)某同学实验后发现在白纸上留下的点迹如图2所示,原因可能是________(填选项标号)。
A. 斜槽有摩擦
B. 斜槽末端未调成水平
C. 小球没有每次都从斜槽上同一个位置释放
(3)实验小组又采用了频闪照片获取小球平抛运动过程中的位置,频闪仪每隔0.05 s发出一次闪光,该频闪仪的闪光频率为________赫兹。某次拍摄时,小球在抛出瞬间频闪仪恰好闪光,拍摄的照片如图3所示,图中的O点为第1个影像点,P1点为第3个影像点,P2点为第5个影像点,测出第1、第3和第5个影像点间的距离之比,重力加速度g取10 m/s2,则由此可以计算出小球从O点抛出的初速度大小为________m/s。
【答案】(1)B (2)C
(3) ①. 20 ②. 0.5
【解析】
【小问1详解】
需要利用重垂线确定竖直方向,无需天平与打点计时器。
故选B。
【小问2详解】
A.斜槽有摩擦不影响实验结果,其他操作无误时,轨迹应为抛物线,故A错误;
BC.斜槽末端未调成水平时,小球抛出的初速度不水平,小球做斜抛运动,小球没有每次从同一位置释放,每次初速度不同,点迹会散乱,故C正确,B错误;
故选C。
【小问3详解】
[1] 频闪仪每隔0.05 s发出一次闪光,则闪光频率为
[2] 根据平抛运动规律可得小球从O到P1点有 ,
则
小球从P1到P2点有 ,
则
根据题意
解得
13. 如图1所示,在北方冬天的雪地里常常能见到马拉雪橇。人与坐的雪橇整体可视为与水平雪地平行的木板,两条绳子相互平行且垂直于木板边缘,如图2为简化模型。已知绳子与水平地面的夹角θ为37°,当每条绳子拉力F的大小均为100 N时,木板沿直线匀速前进,在10 s内前进了15 m,不计空气阻力,,,求此过程中
(1)地面对木板的阻力大小;
(2)两条绳子拉力所做的总功;
(3)两条绳子拉力的总功率。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【详解】(1)由于木板匀速运动,则有
解得
(2)根据功的定义式有
解得
(3)根据功率的定义,有
解得
14. 我国高铁在国际交通领域是一颗璀璨明珠,其运行的动车组列车是由几节自带动力的车厢(动车)加几节不带动力的车厢(拖车)编成一组。如图所示,某车次动车组由8节车厢连接而成,每节车厢质量均为 ,其中第1、3、5、6、8节是带动力的车厢,每节可以提供 的额定功率。设动车组在平直路面上行驶,每节带动力车厢在行驶中的输出功率相同,每节车厢受到的阻力恒为单节车厢重力的0.01倍,重力加速度g取10 m/s2。求:
(1)该动车组所能达到的最大速度;
(2)若动车组以额定功率启动,经1000s时间加速后以最大速度匀速行驶,则整个加速过程中所通过的路程为多少;
(3)当动车组以加速度加速行驶时,第1节车厢对第2节车厢的作用力大小。
【答案】(1)90m/s
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
当动车组达到最大速度时,总动力与总阻力相等,满足
其中
代入数据计算,可解得
【小问2详解】
对动车组启动的过程应用动能定理,满足
解得
【小问3详解】
设每节动力车厢能提供的牵引力为,第1节与第2节车厢之间的作用力大小为,根据牛顿第二定律,对全部车厢分析,满足
对除第1节车厢外的7节车厢进行分析,有
可解得第1节车厢对第2节车厢的作用力为
15. 如图所示,将一轻质弹簧放置在水平面AB上,一端固定在A点,另一端与质量为m的滑块P接触但不连接,当弹簧处于自然长度时,滑块P位于图中O点位置。水平面上OA段光滑、OB段粗糙,且OB段长度为0.8R。B端与半径为R的竖直光滑半圆轨道BCD相切,C点与圆心等高,D点是半圆轨道的最高点。用滑块P将弹簧压缩至E点(图中未画出),静止释放后,滑块P刚好能到达半圆轨道的最高点D;将滑块P换成质量为2m的同种材质的滑块Q,Q仍压缩弹簧到E点由静止释放,Q恰能运动到半圆轨道上的C点。已知重力加速度为g,滑块P、Q均可视为质点,求:
(1)滑块P在E点时,弹簧的弹性势能;
(2)滑块P、Q与OB段接触面间的动摩擦因数;
(3)滑块Q最终静止时到O点的距离。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
滑块P刚好能到达半圆轨道最高点D点,滑块P的重力提供向心力,有
滑块P从E点运动到D点的过程,由能量守恒定律有
滑块Q刚好能到达半圆轨道C点,则
滑块Q从E点运动到C点的过程,由能量守恒定律有
解得
【小问2详解】
由(1)知
解得
【小问3详解】
设滑块最终静止时在粗糙面上滑行的路程为x,根据能量守恒定律有
得
故最终滑块停在B点,到O点的距离为
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