内容正文:
2025-2026学年高三(上)11月第四次检测
物理试卷
一、单选题:本大题共8小题,共40分。
1. 《墨经》中记载古代建造房屋过程中,通过斜面提升重物,如图所示,若斜面体上表面和地面均粗糙,则用大小不变的力F在缓慢拉升重物的过程中,斜面始终保持静止,下列判断正确的是( )
A. 斜面受到地面的摩擦力变小 B. 斜面受到地面的支持力变大
C. 重物受到的摩擦力变大 D. 重物受到的支持力变大
2. 如图所示,弹簧的下端固定在光滑斜面底端,弹簧与斜面平行。在通过弹簧中心的直线上,小球P从直线上的N点以一定的初速度向下运动,对于小球P与弹簧接触到速度变为零的过程,下列说法中正确的是( )
A. 小球P的动能一直在减小
B. 小球P的机械能先增大再减少
C. 小球P速度为零时受到的弹簧弹力可能大于其重力
D. 小球P重力势能的减小量等于弹簧弹性势能的增加量
3. 如图所示,某物体自空间O点以水平初速度抛出,落在地面上的点,其轨迹为一抛物线。现仿此抛物线制作一个光滑滑道并固定在与完全重合的位置上,然后将一小滑环套在滑道上从点由静止释放,受微小扰动而沿此滑道滑下。为滑道上一点,连线与竖直方向成,则此滑环( )
A. 由点运动至点的时间为 B. 物体经过点时,速度的水平分量为
C. 物体经过点时,速度的竖直分量为 D. 物体经过点时的速度大小为
4. 如图所示,一架无人机从高为h的高空由静止释放质量为m的货物,货物沿直线下落,下落过程中受到的阻力与速率v的关系为f=kv(k已知),最终货物能匀速到达地面。已知重力加速度为g,忽略货物受到的空气浮力,下列说法正确的是( )
A. 货物在下落的过程中做加速度逐渐增大的加速运动,最后做匀速运动
B. 货物到达地面时的速度为
C. 货物到达地面的过程中损失的机械能为
D. 货物下落的时间为
5. 如图所示,小飞同学两手握住一个质量不计的弹性绳A、B两端,然后将轻质小滑轮连接一个质量为m的重物,放置在弹性绳上,此时A、B两端在同一水平线上。弹性绳弹力特点与弹簧类似,不计一切摩擦,若想使弹性绳长度减小,下列操作中能实现的是( )
A. 将弹性绳的A端竖直向上缓慢平移一小段距离
B. 将弹性绳的A端竖直向下缓慢平移一小段距离
C. 将弹性绳的B端水平向右缓慢平移一小段距离
D. 将弹性绳的A端水平向右缓慢平移一小段距离
6. 如图所示,卫星a在赤道上空绕地球做匀速圆周运动,角速度为ω,对地张角。地球(视为质量分布均匀的球体)的半径为R,引力常量为G,球的体积公式为,其中r为球的半径。万有引力常量为G,下列说法正确的是( )
A. 卫星的线速度 B. 根据题目数据可求出卫星的质量
C. 地球的质量为 D. 地球的密度为
7. 如图所示,甲、乙两名运动员在同一高度的前后两个不同位置将网球击出,网球在空中运动一段时间后,同时垂直击中竖直墙上的点,运动轨迹如图中、所示,忽略空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 甲运动员先将网球击出
B. 两网球撞墙前瞬间的速度可能相等
C. 甲运动员将网球击出时的速度更大
D. 两网球被击出时的速度方向相同
8. 如图所示,质量为m的小球在竖直放置的半径为R的光滑圆形管道内做圆周运动(小球半径不计),下列说法正确的是( )
A. 小球通过最低点时对管壁压力一定大于重力
B. 小球通过最高点时的向心力方向可能为竖直向上
C. 小球通过最高点时的最小速度是
D. 小球在水平线ab以上的管道中运动时外侧管壁对小球一定有作用力
二、多选题:本大题共2小题,共10分。
9. 如图甲所示,A、B两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止,其中A物体的质量为。现用恒定的向上拉,使两物体开始向上运动。在分离前,的加速度随位移变化如图乙所示。当物体运动位移为时,与分离。重力加速度为,下列说法正确的是( )
A. B物体的质量为
B. 弹簧的劲度系数等于
C. 作用后瞬间,对的压力大小为
D. 和分离后,还能继续上升
10. 如图所示,在倾角为的固定足够长的斜面上,放置一长为的木板,下端放置小物块(可视为质点),在外力作用下、处于静止状态,已知与间的动摩擦因数为,与斜面间的动摩擦因数为,、的质量均为,重力加速度大小为。时,撤去外力,同时获得的初速度沿斜面下滑,的初速度为零,则下列说法正确的是( )
A. 时,下滑的加速度大小为
B. 时,与速度相同
C. 时,与分离
D. 从撤去外力至与分离,两者之间因摩擦产生的热量为
三、实验题:本大题共2小题,共16分。
11. 某物理兴趣小组利用如图所示装置测量钩码C的质量,如图甲所示,质量为的小车A放在长木板上,由跨过轻质定滑轮的细绳与质量为的钩码B相连,钩码C挂在钩码B上,打点计时器固定在长木板上。长木板与水平面的夹角可调,当地的重力加速度为g。
(1)调整长木板与水平面的夹角,给A一个沿斜面向下的初速度,使纸带打出的点迹______,则说明A在斜面上做匀速直线运动。
(2)在保持(1)中倾角不变的情况下,将钩码C取走,把A由静止释放,打出的纸带如图乙所示,已知交流电源的频率为50Hz,相邻两计数点间还有4个点没有画出,则打出“2”时A的速度大小为______m/s(结果保留两位有效数字,下同),A的加速度大小______,钩码C的质量______(用物理量、、g和加速度a表示)。
(3)若电源实际频率小于50Hz,则测量结果______(填“偏大”、“不变”或“偏小”)。
12. 某同学想做“验证力的平行四边形定则”的实验,现有如下实验器材:重物、木板、白纸、图钉、刻度尺、细绳套和一只弹簧测力计;
(1)为了完成实验,他找来一根轻弹簧,用刻度尺和弹簧秤测量轻弹簧的长度l和弹力F,做出如图甲所示图像,根据图像,求得该弹簧的劲度系数__________(计算结果保留两位有效数字);
(2)为“验证力的平行四边形定则”,又进行了如下实验:
①将贴有白纸的木板竖直固定,弹簧测力计a上端悬挂于固定点P,下端用细线挂重物Q,测出重物Q的重力G,如图乙所示;
②将轻弹簧b的右端用细线系于O点,手拉轻弹簧的左端,使结点O静止在某位置,如图丙所示。测量轻弹簧b的__________和读出弹簧测力计a的示数,并在白纸上记录O点的位置和三条细线的方向;
③根据图甲求出弹簧的弹力,在白纸上作出各力的图示,验证力的平行四边形定则是否成立;
④改变弹簧的拉力,进行多次实验。
(a)步骤②中需要测量轻弹簧b的__________.
(b)下列不必要的操作是__________。(请填写选项前对应的字母)
A.弹簧测力计应在使用前校零
B.细线方向应与木板平面平行
C.改变拉力,进行多次实验时,每次都要使O点静止在同一位置
(c)改变弹簧的拉力时,发现两次结点O的位置与P刚好在同一直线上,如图丁所示,则下列说法中正确的是:__________。
A.第二次弹簧测力计a示数较大
B.两次弹簧测力计a示数相同
C.第二次弹簧b的长度一定更长
D.第二次弹簧b的长度可能更短
四、计算题:本大题共3小题,共34分。
13. 如图所示,质量为M=2kg的木块A套在水平杆上,并用轻绳将木块与质量为m=kg的小球B相连。今用与水平方向成α=30°角的力F=10N,拉着小球带动木块一起向右匀速运动,运动中M、m相对位置保持不变,g取10 m/s2。求:
(1)运动过程中轻绳与水平方向的夹角θ;
(2)木块与水平杆间的动摩擦因数μ;
(3)当tan α为多大时,使小球和木块一起向右匀速运动的拉力最小。
14. 如图所示,质量M=2.0kg的长木板A放在光滑水平面上,质量m=0.2kg的小滑块B放在长木板A的最右端,滑块与长木板间的动摩擦因数,设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,求:
(1)长木板A在外力作用下以加速度a1=2m/s2向右加速运动时,滑块B所受摩擦力大小与方向;
(2)要使滑块B脱离长木板A,至少要用多大的水平力拉长木板;
(3)若长木板长L=1.5m,在8.6N的水平拉力的作用下由静止开始运动,滑块滑离长木板需多长时间。
15. 如图所示,为竖直光滑圆弧轨道的直径,其半径,端切线水平。水平轨道与半径的光滑圆弧轨道相接于点,为圆弧轨道的最低点,圆弧轨道对应的圆心角。一质量为的小球(视为质点)从水平轨道上某点以某一速度冲上竖直圆轨道,并从点飞出,取,,。
(1)若小球恰好能从点飞出,求小球落地点与点的水平距离;
(2)若小球从点飞出,经过点恰好沿切线进入圆弧轨道,求小球在点对圆弧轨道的压力大小;
(3)若小球从点飞出,经过点恰好沿切线进入圆弧轨道,求小球在点受到的支持力的大小。
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2025-2026学年高三(上)11月第四次检测
物理试卷
一、单选题:本大题共8小题,共40分。
1. 《墨经》中记载古代建造房屋过程中,通过斜面提升重物,如图所示,若斜面体上表面和地面均粗糙,则用大小不变的力F在缓慢拉升重物的过程中,斜面始终保持静止,下列判断正确的是( )
A. 斜面受到地面的摩擦力变小 B. 斜面受到地面的支持力变大
C. 重物受到的摩擦力变大 D. 重物受到的支持力变大
【答案】A
【解析】
【详解】CD.用大小不变的力F在缓慢拉升重物的过程中,设拉重物的绳子与斜面方向的夹角为,斜面倾角为,以重物为对象,根据平衡条件可得,
联立解得,
由题知,在缓慢拉升重物的过程中不断变大,不变,可知重物受到的支持力变小,重物受到的摩擦力减小,故CD错误;
AB.以斜面和重物为整体,根据平衡条件可得,
由题知,在缓慢拉升重物的过程中不断变大,不变,可知斜面受到地面的支持力变小,斜面受到地面的摩擦力减小,故A正确,B错误。
故选A。
2. 如图所示,弹簧的下端固定在光滑斜面底端,弹簧与斜面平行。在通过弹簧中心的直线上,小球P从直线上的N点以一定的初速度向下运动,对于小球P与弹簧接触到速度变为零的过程,下列说法中正确的是( )
A. 小球P的动能一直在减小
B. 小球P的机械能先增大再减少
C. 小球P速度为零时受到的弹簧弹力可能大于其重力
D. 小球P重力势能的减小量等于弹簧弹性势能的增加量
【答案】C
【解析】
【详解】A.小球P与弹簧接触前,小球P沿斜面向下做初速度为零的匀加速直线运动,速度沿斜面向下;小球P与弹簧接触后,刚开始弹力小于重力沿斜面向下的分力,合外力沿斜面向下,加速度的方向沿斜面向下
随着形变量的不断增大,弹力变大,合力变小,加速度不断减小,此时小球P做加速度不断减小的加速运动;当弹力等于重力沿斜面向下的分力时,加速度为零,速度最大,小球P的动能最大,A错误;
B.弹簧弹力一直做负功,所以小球P的机械能不断减小,弹簧的弹性势能不断增大,最后达到最大,小球P与弹簧组成的系统的机械能守恒,弹簧的弹性势能不断增大,所以小球P的机械能不断减小,B错误;
C.加速度为零之后,小球继续向下运动,弹力大于重力沿斜面向下的分力,合外力方向沿斜面向上,加速度沿斜面向上
随着形变量的增大,弹力继续增大,合力沿斜面向上,且不断增大,加速度不断增大,速度不断减小,当弹簧压到最短时,小球P的速度为零,形变量最大,这时弹力可能大于重力,也可能等于重力,还有可能小于重力,但是一定大于重力沿斜面向下的分力,C正确;
D.当小球P的速度为零时,根据系统机械能守恒,可知小球P重力势能的减小量等于弹簧弹性势能的增加量,D错误。
故选C。
3. 如图所示,某物体自空间O点以水平初速度抛出,落在地面上的点,其轨迹为一抛物线。现仿此抛物线制作一个光滑滑道并固定在与完全重合的位置上,然后将一小滑环套在滑道上从点由静止释放,受微小扰动而沿此滑道滑下。为滑道上一点,连线与竖直方向成,则此滑环( )
A. 由点运动至点的时间为 B. 物体经过点时,速度的水平分量为
C. 物体经过点时,速度的竖直分量为 D. 物体经过点时的速度大小为
【答案】D
【解析】
【详解】A.物体自空间O点以水平初速度抛出经过点,有
联立得
小滑环套在滑道上从点由静止释放经过点,竖直方向加速度小于重力加速度,故由点运动至点的时间大于,故A错误;
BCD.物体自空间O点以水平初速度抛出经过点,有
设点速度与水平方向成,则
小滑环套在滑道上从点由静止释放经过点,有
物体经过点时的速度大小为
物体经过点时,速度的水平分量为
物体经过点时,速度的竖直分量为,故BC错误,D正确。
故选D。
4. 如图所示,一架无人机从高为h的高空由静止释放质量为m的货物,货物沿直线下落,下落过程中受到的阻力与速率v的关系为f=kv(k已知),最终货物能匀速到达地面。已知重力加速度为g,忽略货物受到的空气浮力,下列说法正确的是( )
A. 货物在下落的过程中做加速度逐渐增大的加速运动,最后做匀速运动
B. 货物到达地面时的速度为
C. 货物到达地面的过程中损失的机械能为
D. 货物下落的时间为
【答案】C
【解析】
【详解】A.货物在下落过程中受重力和阻力,两力方向相反,阻力随速率增大而增大,直到大小和重力相等,所以下落的过程中做加速度逐渐减小的加速运动,最后做匀速运动,故A错误;
B.如果物体做自由落体运动,根据速度-位移公式
解得
但是物体不做自由落体运动,根据分析可知其到达地面时的速度小于,故B错误;
C.物体匀速时
解得
物体落地时的动能增加量
物体落地时的重力势能减少量
所以货物到达地面的过程中损失的机械能,故C正确;
D.规定向下为正方向,使用微元法将运动进行划分,根据动量定理有
整理得
解得,故D错误。
故选C。
5. 如图所示,小飞同学两手握住一个质量不计的弹性绳A、B两端,然后将轻质小滑轮连接一个质量为m的重物,放置在弹性绳上,此时A、B两端在同一水平线上。弹性绳弹力特点与弹簧类似,不计一切摩擦,若想使弹性绳长度减小,下列操作中能实现的是( )
A. 将弹性绳的A端竖直向上缓慢平移一小段距离
B. 将弹性绳的A端竖直向下缓慢平移一小段距离
C. 将弹性绳的B端水平向右缓慢平移一小段距离
D. 将弹性绳的A端水平向右缓慢平移一小段距离
【答案】D
【解析】
【详解】AB.由于滑轮两侧绳子与竖直方向的夹角始终相等,故根据几何关系可知将弹性绳的A端竖直方向上平移一小段距离,绳子的拉力保持不变,故不会使弹性绳长度减小,AB错误;
C.将弹性绳的B端水平向右缓慢平移一小段距离,假设绳长不变,滑轮两侧绳子与竖直方向的夹角变大。根据平衡条件可知,绳拉力变大,则弹性绳将变长,故不会使弹性绳长度减小,C错误;
D.将弹性绳的A端水平向右缓慢平移一小段距离,假设绳长不变,滑轮两侧绳子与竖直方向的夹角变小。根据平衡条件可知,绳拉力变小,则弹性绳将变短,故会使弹性绳长度减小,D正确。
故选D。
6. 如图所示,卫星a在赤道上空绕地球做匀速圆周运动,角速度为ω,对地张角。地球(视为质量分布均匀的球体)的半径为R,引力常量为G,球的体积公式为,其中r为球的半径。万有引力常量为G,下列说法正确的是( )
A. 卫星的线速度 B. 根据题目数据可求出卫星的质量
C. 地球的质量为 D. 地球的密度为
【答案】C
【解析】
【详解】A.设卫星M的轨道半径为r,由几何关系可得,解得
卫星的线速度,故A错误;
B.由得m被约去了,故无法求卫星的质量,故B错误;
C.设地球的质量为M,由得
,故C正确;
D.地球的密度为,故D错误。
故选C。
7. 如图所示,甲、乙两名运动员在同一高度的前后两个不同位置将网球击出,网球在空中运动一段时间后,同时垂直击中竖直墙上的点,运动轨迹如图中、所示,忽略空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 甲运动员先将网球击出
B. 两网球撞墙前瞬间的速度可能相等
C. 甲运动员将网球击出时的速度更大
D. 两网球被击出时的速度方向相同
【答案】C
【解析】
【详解】A.将1、2轨迹的运动过程逆向看成从O点平抛的运动过程,根据平抛运动竖直方向做自由落体运动,则有
解得
由于甲乙击球的高度相同,因此两球的运动时间相等,故A错误;
BC.由于,根据平抛运动水平方向做匀速直线运动,则有
可知甲运动员将网球击出时的水平速度更大,网球撞墙前瞬间的速度
因此甲运动员击出的网球撞击墙瞬间的速度更大,两网球击出时的速度
结合上述分析可知,甲击出时网球的速度更大,故B错误,C正确;
D.设击球时的速度方向与水平方向的夹角为,则有
结合上述分析可知,两网球被击出时的速度方向不相同,故D错误。
故选C。
8. 如图所示,质量为m的小球在竖直放置的半径为R的光滑圆形管道内做圆周运动(小球半径不计),下列说法正确的是( )
A. 小球通过最低点时对管壁压力一定大于重力
B. 小球通过最高点时的向心力方向可能为竖直向上
C. 小球通过最高点时的最小速度是
D. 小球在水平线ab以上的管道中运动时外侧管壁对小球一定有作用力
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】A.小球通过最低点时合力需指向圆心作为向心力,故管壁对小球的支持力大于小球重力,由牛顿第三定律可知,小球对管壁压力一定大于重力,A正确;
B.小球通过最高点时的向心力一定指向圆心,故方向一定竖直向下,B错误;
C.小球通过最高点时只要有速度,即使再小也能通过,即过最高点的最小速度是0,C错误;
D.小球在水平线ab以上的管道中运动时是外侧管壁对小球有作用力还是内侧管壁对小球有作用力取决于小球的速度,如在最高点,当速度大于时,外侧管壁对小球有作用力,当速度小于时,内侧管壁对小球有作用力,D错误。
故选A。
二、多选题:本大题共2小题,共10分。
9. 如图甲所示,A、B两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止,其中A物体的质量为。现用恒定的向上拉,使两物体开始向上运动。在分离前,的加速度随位移变化如图乙所示。当物体运动位移为时,与分离。重力加速度为,下列说法正确的是( )
A. B物体的质量为
B. 弹簧的劲度系数等于
C. 作用后瞬间,对的压力大小为
D. 和分离后,还能继续上升
【答案】CD
【解析】
【详解】A.设B物体的质量为,F未作用时,对AB整体分析,根据平衡条件有
由图乙可知,当F作用瞬间,AB整体的加速度大小为
对AB整体分析,根据牛顿第二定律有
又
代入解得,故A错误;
B.AB分离瞬间,AB间弹力为0,二者加速度相等,对B物体,根据牛顿第二定律有
对A物体,根据牛顿第二定律有
又
联立解得,,故B错误;
C.F作用瞬间,对B物体分析,根据牛顿第二定律有
解得
根据牛顿第三定律可知F作用瞬间,对的压力大小为,故C正确;
D.从F作用到AB分离过程,根据运动学公式
可知图像与轴围成的面积表示,且当物体运动位移为时加速度大小为
又AB开始运动的初速度为零,则有
解得AB分离时的速度
AB分离后,对B物体,根据动能定理有
解得
即和分离后,还能继续上升,故D正确。
故选CD。
10. 如图所示,在倾角为的固定足够长的斜面上,放置一长为的木板,下端放置小物块(可视为质点),在外力作用下、处于静止状态,已知与间的动摩擦因数为,与斜面间的动摩擦因数为,、的质量均为,重力加速度大小为。时,撤去外力,同时获得的初速度沿斜面下滑,的初速度为零,则下列说法正确的是( )
A. 时,下滑的加速度大小为
B. 时,与速度相同
C. 时,与分离
D. 从撤去外力至与分离,两者之间因摩擦产生的热量为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.时,对,根据牛顿第二定律
解得加速度,故A正确;
B.时,下滑的加速度为
与速度相同时有
解得,,故B错误;
C.与速度相同之后,下滑的加速度为
下滑的加速度为
匀速下滑。前0.5s相对上滑,相对位移为
共速后,相对下滑,有
解得,故C错误;
D.从撤去外力至与分离,两者之间因摩擦产生的热量为,故D正确。
故选AD。
三、实验题:本大题共2小题,共16分。
11. 某物理兴趣小组利用如图所示装置测量钩码C的质量,如图甲所示,质量为的小车A放在长木板上,由跨过轻质定滑轮的细绳与质量为的钩码B相连,钩码C挂在钩码B上,打点计时器固定在长木板上。长木板与水平面的夹角可调,当地的重力加速度为g。
(1)调整长木板与水平面的夹角,给A一个沿斜面向下的初速度,使纸带打出的点迹______,则说明A在斜面上做匀速直线运动。
(2)在保持(1)中倾角不变的情况下,将钩码C取走,把A由静止释放,打出的纸带如图乙所示,已知交流电源的频率为50Hz,相邻两计数点间还有4个点没有画出,则打出“2”时A的速度大小为______m/s(结果保留两位有效数字,下同),A的加速度大小______,钩码C的质量______(用物理量、、g和加速度a表示)。
(3)若电源实际频率小于50Hz,则测量结果______(填“偏大”、“不变”或“偏小”)。
【答案】(1)间隔均匀
(2) ①. 0.20 ②. 1.1 ③.
(3)偏大
【解析】
【小问1详解】
纸带上打出的点迹均匀分布,则说明此时A做匀速直线运动。
【小问2详解】
[1][2][3]打出“2”时A的速度大小
A的加速度大小
在保持(1)的情况下,设此时斜面的倾角为,斜面与A间的动摩擦因数为,则对A有
对BC有
则
撤去C后,对A有
对B有
联立可得
【小问3详解】
当实际电源频率小于50Hz时,a的测量值会偏大,则会导致测量值也会偏大。
12. 某同学想做“验证力的平行四边形定则”的实验,现有如下实验器材:重物、木板、白纸、图钉、刻度尺、细绳套和一只弹簧测力计;
(1)为了完成实验,他找来一根轻弹簧,用刻度尺和弹簧秤测量轻弹簧的长度l和弹力F,做出如图甲所示图像,根据图像,求得该弹簧的劲度系数__________(计算结果保留两位有效数字);
(2)为“验证力的平行四边形定则”,又进行了如下实验:
①将贴有白纸的木板竖直固定,弹簧测力计a上端悬挂于固定点P,下端用细线挂重物Q,测出重物Q的重力G,如图乙所示;
②将轻弹簧b的右端用细线系于O点,手拉轻弹簧的左端,使结点O静止在某位置,如图丙所示。测量轻弹簧b的__________和读出弹簧测力计a的示数,并在白纸上记录O点的位置和三条细线的方向;
③根据图甲求出弹簧的弹力,在白纸上作出各力的图示,验证力的平行四边形定则是否成立;
④改变弹簧的拉力,进行多次实验。
(a)步骤②中需要测量轻弹簧b的__________.
(b)下列不必要的操作是__________。(请填写选项前对应的字母)
A.弹簧测力计应在使用前校零
B.细线方向应与木板平面平行
C.改变拉力,进行多次实验时,每次都要使O点静止在同一位置
(c)改变弹簧的拉力时,发现两次结点O的位置与P刚好在同一直线上,如图丁所示,则下列说法中正确的是:__________。
A.第二次弹簧测力计a示数较大
B.两次弹簧测力计a示数相同
C.第二次弹簧b的长度一定更长
D.第二次弹簧b的长度可能更短
【答案】(1)15 (2) ①. 长度(或伸长量) ②. C ③. AD
【解析】
【小问1详解】
根据胡可定律可知图像的斜率表示劲度系数,有
【小问2详解】
④[1]步骤②中为了获得轻弹簧b的拉力,则需要测量其长度(或伸长量);
[2]A.为准确测出拉力的大小,弹簧测力计在使用前应调零,故A正确,不符题意;
B.弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行,可以减少由于摩擦带来的误差,故B正确,不符题意;
C.改变拉力,进行多次实验时,两弹簧秤的拉力合成后的合力,其大小和方向总是与重物的重力等大反向,则不需要使O点静止在同一位置,故C错误,符合题意。
故选C。
[3]AB.改变弹簧的拉力时,发现两次结点O的位置与P刚好在同一直线上,因第二次结点的位置离P点更远,则弹簧测力计a有更长的伸长量,其弹力比第一次更大,故A正确,B错误;
CD.对两次平衡时的结点O受力分析,重物的重力恒定,弹簧测力计a的方向不变,力的大小变大,由动态平衡的特点可知,弹簧测力计b的大小和方向均不能确定,则第二次弹簧b的拉力可以变大,变小或不变,即长度可能更短,故C错误,D正确。
故选AD。
四、计算题:本大题共3小题,共34分。
13. 如图所示,质量为M=2kg的木块A套在水平杆上,并用轻绳将木块与质量为m=kg的小球B相连。今用与水平方向成α=30°角的力F=10N,拉着小球带动木块一起向右匀速运动,运动中M、m相对位置保持不变,g取10 m/s2。求:
(1)运动过程中轻绳与水平方向的夹角θ;
(2)木块与水平杆间的动摩擦因数μ;
(3)当tan α为多大时,使小球和木块一起向右匀速运动的拉力最小。
【答案】(1)30° (2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
对B进行受力分析,设细绳对B的拉力为FT,由平衡条件可得
Fcos 30°=FTcos θ,Fsin 30°+FTsin θ=mg
解得FT=10N,tan θ=
即θ=30°
【小问2详解】
对A进行受力分析,由平衡条件有FTsin θ+Mg=FN,FTcos θ=μFN
解得μ=
【小问3详解】
对A、B进行受力分析,由平衡条件有Fsin α+FN=(M+m)g,Fcos α=μFN
解得
令sin β=,cos β=
即tan β=,则
显然,当α+β=90°时,F有最小值,所以tan α=μ=时,F的值最小。
14. 如图所示,质量M=2.0kg的长木板A放在光滑水平面上,质量m=0.2kg的小滑块B放在长木板A的最右端,滑块与长木板间的动摩擦因数,设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,求:
(1)长木板A在外力作用下以加速度a1=2m/s2向右加速运动时,滑块B所受摩擦力大小与方向;
(2)要使滑块B脱离长木板A,至少要用多大的水平力拉长木板;
(3)若长木板长L=1.5m,在8.6N的水平拉力的作用下由静止开始运动,滑块滑离长木板需多长时间。
【答案】(1),方向水平向右;(2);(3)
【解析】
【详解】(1)小滑块B的最大加速度为
故可知此时AB没有发生相对滑动,即AB以a1=2m/s2一起向右加速运动,滑块B所受摩擦力大小为
方向水平向右。
(2)根据前面分析当AB发生相对滑动的临界加速度为,对整体分析有
(3)在的水平拉力的作用下AB发生相对滑动,此时AB加速度大小分别为
,
设经过时间t滑块滑离长木板,根据位移关系有
其中有
,
联立解得
15. 如图所示,为竖直光滑圆弧轨道的直径,其半径,端切线水平。水平轨道与半径的光滑圆弧轨道相接于点,为圆弧轨道的最低点,圆弧轨道对应的圆心角。一质量为的小球(视为质点)从水平轨道上某点以某一速度冲上竖直圆轨道,并从点飞出,取,,。
(1)若小球恰好能从点飞出,求小球落地点与点的水平距离;
(2)若小球从点飞出,经过点恰好沿切线进入圆弧轨道,求小球在点对圆弧轨道的压力大小;
(3)若小球从点飞出,经过点恰好沿切线进入圆弧轨道,求小球在点受到的支持力的大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
小球恰好能从点飞出,设此时速度为,对在点的小球受力分析,只受重力,根据牛顿第二定律
又小球落地时间满足
水平位移
联立解得
【小问2详解】
将小球在处的速度分解,在竖直方向上有
在水平方向上有
联立并代入数据得
对小球在处受力分析,由牛顿第二定律得
解得
根据牛顿第三定律知,圆弧轨道受到的压力大小
【小问3详解】
小球在处速度
其受力分析如图所示
由牛顿第二定律得
解得
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