内容正文:
2025—2026学年高一下学期物理学科期末质量检测
一、选择题(本题共10小题,共46分。其中第1~7题为单选题没,每题4分,只有一个选项符合题目要求。第8~10题为多选题,在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求,全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错得0分)
1. 2026年央视春节联欢晚会上,人形机器人与小朋友进行同台集群武术表演,惊艳了春晚舞台,如图是表演“后空翻”的情景。则关于腾空后的人形机器人,下列说法正确的是( )
A. 落地前处于失重状态 B. 腾空的高度越高,惯性越大
C. 重心位置始终在人形机器人身上 D. 观察人形机器人的动作时可以将其视为质点
【答案】A
【解析】
【详解】A.机器人在空中落地前,忽略空气阻力时,加速度等于重力加速度、方向竖直向下,落地前人形机器人处于失重状态,故A正确;
B.惯性是物体的固有属性,惯性大小仅由质量决定,和速度无关,故B错误;
C.物体的重心位置不一定在物体本身,机器人做后空翻肢体弯曲时,重心可能在机器人身体外,故C错误;
D.研究机器人后空翻动作时,机器人的形状、大小不能忽略,因此不能将机器人视为质点,故D错误。
故选A。
2. 消防员在一次用高压水枪灭火的过程中,消防员同时启动了多个喷水口进行灭火。有甲、乙靠在一起的高压水枪,它们喷出的水在空中运动的轨迹曲线如图所示,已知两曲线在同一竖直面内,忽略空气阻力,则( )
A. 甲、乙水枪喷出的水初速度相等
B. 乙水枪喷出的水初速度较大
C. 乙水枪喷出的水在空中运动的时间较长
D. 甲水枪喷出的水在最高点的速度较大
【答案】B
【解析】
【详解】AB.令喷出水的初速度与水平方向夹角为,到达最高点过程,斜抛运动竖直方向做竖直上抛运动,利用逆向思维有
解得
根据图示可知,竖直方向高度相等,甲喷出的初速度与水平方向夹角大一些,则乙水枪喷出的水初速度较大,故A错误,B正确;
C.斜抛运动竖直方向做竖直上抛运动,根据图示可知,高度相等,利用逆向思维有
根据对称性可知,上升与下降时间相等,水枪喷出的水在空中运动的时间
解得
即甲、乙水枪喷出的水在空中运动的时间相等,故C错误;
D.斜抛运动水平方向做匀速直线运动,则水在最高点的速度
结合上述可知,甲喷水速度小于乙喷水速度,甲喷出的初速度与水平方向夹角大一些,则甲水枪喷出的水在最高点的速度较小,故D错误。
故选B。
3. 将质量为1kg的物体从地面竖直向上抛出,一段时间后物体又落回抛出点。在此过程中物体所受空气阻力大小不变,其动能Ek随距离地面高度h的变化关系如图所示。取重力加速度。下列说法正确的是( )
A. 物体能上升的最大高度为3m
B. 物体受到的空气阻力大小为2N
C. 上升过程中物体加速度大小为10m/s2
D. 下落过程中物体克服阻力做功为24J
【答案】B
【解析】
【详解】B.根据动能定理可得
解得图象的斜率大小;故上升过程有
下降过程有
联立解得
,
故B正确;
A.针对上升到最高点的过程,由动能定理
解得物体上升的最大高度为
故A错误;
C.对上升过程由牛顿第二定律有
可知上升的加速度为
故C错误;
D.物体下落过程克服阻力做功为
故D错误。
故选B。
4. 如图所示,三个木块A、B、C质量分别为m 、m、,木块A、C通过轻弹簧相连,B放置在C上面、C放置在木板D上面,整个系统处于静止状态,重力加速度为g ,突然水平抽出木板D的瞬间,下列说法正确的是( )
A. A的加速度大小为 B. B的加速度为零
C. C的加速度大小为 D. B、C间的弹力大小为
【答案】C
【解析】
【详解】A.A原来受重力 和向上的弹簧弹力 ,系统处于平衡状态,合力为零,,抽出木板D瞬间,弹簧形变来不及改变,弹力大小保持不变,因此A加速度为 ,故A错误;
BD.若假设B、C一起加速,对B、C整体,总向下合力为
可得加速度 ,则与实际情况不符,因B最大加速度为 ,因此B、C会分离,B、C间弹力为 ,B只受重力,加速度为 ,故BD错误;
C.对C受力分析:向下的重力,向下的弹簧弹力为 ,总合力为,因此加速度 ,故C正确。
故选C。
5. 我国明代出版的《天工开物》中记录了我们祖先的劳动智慧,如图所示为“牛转翻车”,利用畜力转动不同半径齿轮来改变水车的转速,从而将水运送到高处。祖先的智慧在今天也得到了继承和发扬。我国自主研发的齿轮传动系统,打破了国外垄断,使中国高铁持续运行速度达到350km/h,中国高铁成为中国制造的一张“金名片”。图中A、B分别是两个齿轮边缘上的点,两齿轮的半径之比,在齿轮转动过程中( )
A. A、B两点的周期之比
B. A、B两点的线速度大小之比
C. A、B两点的角速度之比
D. A、B两点的向心加速度大小之比
【答案】C
【解析】
【详解】B.两齿轮接触传动,故A、B两点的线速度大小相等,则
故B错误;
C.根据
可得A、B两点的角速度之比
故C正确;
A.根据
可得
故A错误;
D.根据
可得
故D错误。
故选C。
6. 如图,为某款新型配送机器人,它可以自动规避道路障碍与往来车辆行人,实现自动化安全配送。该机器人在平直公路上行驶时额定功率为P,自身质量为M,最大承载质量为m,阻力为其总重力的k倍。重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 该机器人空载行驶时,能达到的最大速度为
B. 若该机器人满载以额定功率匀速行驶途中,不慎掉落一货物,之后机器人将做加速度逐渐增大的变加速运动
C. 该机器人可以一直做匀加速直线运动直至达到全程的最大速度
D. 若该机器人满载时以加速度a匀加速启动,则匀加速运动的时间为
【答案】A
【解析】
【详解】A.该机器人空载行驶时受到的阻力为
当其达到最大速度时,其所受到的阻力与牵引力大小相等,有
解得
故A项正确;
B.当其满载时,其受到的阻力为
匀速运动时,有
当掉落一个货物后,其阻力变为
掉落瞬间,其牵引力大于阻力,所以其将有加速度,有
对于其机器人有
由于掉落后机器人的做加速运动,其速度增加,所以其牵引力减小,加速度减小,综上所述若该机器人满载以额定功率匀速行驶途中,不慎掉落一货物,之后机器人将做加速度逐渐减小的变加速运动,故B项错误;
C.若机器人以恒定加速度启动,有
又因为
所以当机器人的功率增加到额定功率时,其牵引力将会减小,所以其之后将做加速度减小的加速运动,直至最大速度,综上所述可知,该机器人不可以一直做匀加速直线运动直至达到全程的最大速度,故C项错误;
D.当机器人恒加速度运动时,有
达到额定功率有
匀加速直线时,有
解得
故D项错误。
故选A。
7. 如图所示,圆心为O、半径为R的均匀带电圆环位于水平面内,带电量为Q。一个质量为m,带同种电荷带电量也为Q的小球,在圆心O的正上方高为h的处,处于静止状态,若与圆环上任一点的距离为L,则间的距离h为(静电力常量为k,重力加速度为g)( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】在带电圆环上取一小段长度,则该小段长度圆环带电量为
该小段带电圆环对带电小球的库仑力为
该库仑力的竖直分力为
其合力为
解得
故选A。
8. 如图所示,实线为两个点电荷和产生的电场中的电场线(方向未标出),一带正电的离子(不计重力)沿运动,下列说法正确的是( )
A. 带正电,带负电
B. 的电荷量大于的电荷量
C. 离子从到的运动过程中,点的电势能最大
D. 离子从到的运动过程中,速度先增大后减小
【答案】BD
【解析】
【详解】A.由图可知点电荷和带异种电荷,点电荷对该离子的库仑力为吸引力,故点电荷带负电,点电荷带正电荷,故A错误;
B.在点电荷和之间,点电荷附近的电场线比附近的电场线密集,故的电荷量大于的电荷量,故B正确;
CD.离子从到的运动过程中,电场力先做正功后做负功,速度先增大后减小,电势能先减小后增大,故C错误,D正确。
故选BD。
9. 如图所示,轻质弹簧一端固定,另一端与质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连,弹簧水平且处于原长。圆环从A处由静止释放后,经过B处速度最大,到达C处(AC=h)时速度减为零。若在此时给圆环一个竖直向上的速度v,它恰好能回到A点.弹簧始终在弹性限度内,重力加速度为g,则圆环( )
A. 下滑过程中,加速度一直增大
B. 上下两次经过B点的速度大小相等
C. 下滑过程中,克服摩擦力做的功为
D. 在C处弹簧的弹性势能为
【答案】CD
【解析】
【详解】A.圆环从A处由静止开始下滑,经过B处的速度最大,到达C处的速度为零,所以圆环先做加速运动,再做减速运动,经过B处的速度最大,所以经过B处的加速度为零,所以加速度先减小,后增大,A错误;
B.研究圆环从A处由静止开始下滑到B过程,运用动能定理列式得
研究圆环从B处上滑到A的过程,运用动能定理列出等式
即得
由于
所以
则得
所以圆环下滑经过B的速度小于上滑经过B的速度,B错误;
CD.研究圆环从A处由静止开始下滑到C过程,由动能定理
在C处获得一竖直向上的速度v,恰好能回到A,由动能定理得
联立解得克服摩擦力做的功为
所以在C处,弹簧的弹性势能为
CD正确。
故选CD。
10. 有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星,其运行的线速度是地球近地卫星的,卫星圆形轨道平面与地球赤道平面重合,卫星上有太阳能收集板可以把光能转化为电能,提供卫星工作所必须的能量。已知地球表面重力加速度为g,地球半径为R,忽略地球公转,此时太阳处于赤道平面上,近似认为太阳光是平行光,则下列说法正确的是( )
A. 卫星的轨道半径为3R
B. 卫星轨道所在位置的重力加速度为
C. 卫星运动的周期为
D. 卫星绕地球一周,太阳能收集板的工作时间为
【答案】CD
【解析】
【详解】A.卫星绕地球做匀速圆周运动,则有
对近地卫星有
在地球表面有
根据题意有
解得
故A错误;
B.在卫星轨道所在位置有
结合上述解得
故B错误;
C.卫星绕地球做匀速圆周运动,则有
结合上述解得
故C正确;
D.作出太阳光示意图,如图所示
根据几何关系有
解得
可知卫星绕地球一周,太阳能收集板的工作时间对应卫星的圆周角为
则太阳能收集板的工作时间为
结合上述解得
故D正确。
故选CD。
二、实验题(共两题每空2分,共16分)
11. 某实验小组采用落体法验证机械能守恒定律,装置如图甲所示。
(1)已知当地的重力加速度,交流电的频率,重物质量,则根据纸带所给数据(其中点为打点计时器打下的第一个点),可知过程中,重物动能的增加量___________J,重物重力势能的减少量___________J(结果均保留2位有效数字);一般情况下,这是因为___________;
(2)如果用图像法处理数据,则从纸带上选取多个点,测量从第一点到其余各点下落的高度,并计算出各点速度的平方,以为纵轴,为横轴建立直角坐标系,根据实验数据作出如图丙所示的图线。在实验误差允许范围内,若图像斜率为___________(用字母表示),则验证了机械能守恒定律。
【答案】(1) ①. ②. ③. 重物下落过程中克服空气阻力和摩擦阻力做功
(2)
【解析】
【小问1详解】
[1]由题可知,打点的时间间隔为
打点计时器打下C点时重物的速度大小为
故重物动能的增加量
[2]重力势能的减少量
[3] 一般,这是因为重物下落过程中克服空气阻力和摩擦阻力做功;
【小问2详解】
若机械能守恒,则有
整理可得
故在图像中,其斜率为
12. 某同学发现可以利用智能手机的软件直接测量手机运动时的加速度。为测量重力加速度大小,该同学设计了如图甲所示的实验装置。手机与木块固定后,放在木板上。木块通过一根跨过光滑定滑轮的细线悬挂不同个数的相同钩码。
(1)为平衡木块受到的摩擦力,应在___________(填“挂”或“不挂”)钩码的情况下将木板未固定滑轮的一端垫高,直至木块能在木板上做匀速直线运动。
(2)平衡摩擦力后,改变细线上悬挂钩码的个数,释放钩码后测得木块相应的加速度大小,得到多组实验数据后绘制出图像如图乙所示。已知该图像的斜率为,在纵轴的截距为,则当地的重力加速度大小为___________,手机和木块的总质量与单个钩码质量的比值为___________。(均选用、表示)
(3)下列说法正确的是___________。
A. 实验时需要确保钩码的总质量远小于手机和木块的总质量
B. 实验时应确保木板上方的细线始终与木板平行
C. 实验时细线上的拉力与细线下方钩码受到的总重力大小相等
【答案】(1)不挂 (2) ①. ②. (3)B
【解析】
【详解】(1)为平衡木块受到的摩擦力,应在不挂钩码的情况下将木板未固定滑轮的一端垫高,直至木块能在木板上做匀速直线运动。
(2)[1][2]设手机和木块的总质量为,单个钩码的质量为,根据牛顿第二定律
整理可得
对比题中图像有
解得
(3)A.结合前面分析可知,实验时不需要确保钩码的总质量远小于手机和木块的总质量,A错误;
B.为确保每次实验时手机和木块受到的细线拉力恒定,需要确保木板上方的细线始终与木板平行,B正确;
C.实验时细线下方钩码有向下的加速度,处于失重状态,细线上的拉力小于细线下方钩码受到的总重力,C错误。
故选B。
三、解答题(本大题共3小题,共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案不能得分。有数据计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13. 如图所示,带正电的小球B用绝缘棒固定,系在轻质绝缘丝线上重为G、带电荷量为(q>0)的小球在静电力的作用下发生偏离,当两个带电小球在同一高度相距保持静止时,丝线与竖直方向成角,小球可视为点电荷,静电力常量为。
(1)求A球受到绝缘丝线拉力的大小;
(2)求B球带电荷量。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
带负电的小球A处于平衡状态,竖直方向:
水平方向:
解得球受到绝缘丝线的拉力:
【小问2详解】
根据库仑定律受到库仑力的大小:
又:
解得B球带电荷量:
14. 抛石机又叫抛车,最早产生于周代,是一种攻守城垒的武器。为了方便研究,简化为图示物理模型,轻杆左端装上质量为m的石头A,右端固定有重物B,轻杆可绕水平转轴O自由转动。初始时刻轻杆与水平地面的夹角为30°,A、B到O的距离分别为6L、L。无初速度释放,当轻杆运动到竖直时A脱离轻杆做平抛运动,A、B均可视为质点,不计转轴摩擦及空气阻力,重力加速度为g。A平抛运动的水平射程为,求∶
(1)A脱离轻杆时,A和B的速度大小;
(2)重物B的质量M;
(3)A脱离杆前瞬间杆对转轴O的作用力大小。
【答案】(1),
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
竖直方向 ,解得
水平方向,解得
根据角速度公式 ,解得
【小问2详解】
根据机械能守恒定律得 ,解得
【小问3详解】
对A,,解得 ,向下,,向上
对B, ,解得 ,向上,,向下
杆对转轴O的作用力, ,向下
15. 如图所示,光滑平台上一根轻弹簧左端固定于竖直墙上,右端被质量m=1 kg、可视为质点的小物块压缩,且弹簧与物块不拴接,弹簧储存的弹性势能为,弹簧原长小于光滑平台的长度。在平台的右端有一传送带,AB间距离为,传送带以的速率顺时针转动,物块与传送带间的动摩擦因数(不考虑物块滑上和滑下传送带的机械能损失)。与传送带相邻的粗糙水平面BC长,它与物块间的动摩擦因数,在C点右侧有一半径为R的光滑竖直半圆轨道与BC平滑连接,在圆弧的最高点F处有一竖直固定弹性挡板。现将小物块释放,小物块恰能滑到半圆轨道最高点F,且物块撞上挡板后以原速率反弹。取。求:
(1)小物块第一次滑上传送带运动到B点时能否与传送带共速?求在该过程中产生的热量Q;
(2)半圆轨道的半径R;
(3)小物块最终停下的位置距离B点的距离d。
【答案】(1)可以,4.5J
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
分析可知弹簧弹性势能全部转化为物块动能,则有
解得
物块初速度小于传送带速度,可知物块在传送带上做加速运动,加速度大小
设物块能与传送带共速,则物块加速到6m/s用时
该时间内物块位移
可知假设成立。
根据功能关系可知,该过程中产生的热量。
【小问2详解】
小物块恰能滑到半圆轨道最高点F,在F点有
解得
物块从B到F过程,根据动能定理有
联立解得,
【小问3详解】
因为挡板是弹性挡板,因此碰后物块机械能不损失,则物块从B到F再返回到B过程,根据动能定理有
解得
又因为
可知物块以滑上传送带后,返回传送带时的速率仍为,再次滑上BC段,物块第二次滑上BC段,能滑行的距离
可知物块从B点向C滑行5.5m后到达C点,剩余动能
物块再次冲上半圆轨道,返回C点后,滑上BC段,根据动能定理有
解得
可知物块从C点向B滑行1.5m后停下,距离B点。
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2025—2026学年高一下学期物理学科期末质量检测
一、选择题(本题共10小题,共46分。其中第1~7题为单选题没,每题4分,只有一个选项符合题目要求。第8~10题为多选题,在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求,全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错得0分)
1. 2026年央视春节联欢晚会上,人形机器人与小朋友进行同台集群武术表演,惊艳了春晚舞台,如图是表演“后空翻”的情景。则关于腾空后的人形机器人,下列说法正确的是( )
A. 落地前处于失重状态 B. 腾空的高度越高,惯性越大
C. 重心位置始终在人形机器人身上 D. 观察人形机器人的动作时可以将其视为质点
2. 消防员在一次用高压水枪灭火的过程中,消防员同时启动了多个喷水口进行灭火。有甲、乙靠在一起的高压水枪,它们喷出的水在空中运动的轨迹曲线如图所示,已知两曲线在同一竖直面内,忽略空气阻力,则( )
A. 甲、乙水枪喷出的水初速度相等
B. 乙水枪喷出的水初速度较大
C. 乙水枪喷出的水在空中运动的时间较长
D. 甲水枪喷出的水在最高点的速度较大
3. 将质量为1kg的物体从地面竖直向上抛出,一段时间后物体又落回抛出点。在此过程中物体所受空气阻力大小不变,其动能Ek随距离地面高度h的变化关系如图所示。取重力加速度。下列说法正确的是( )
A. 物体能上升的最大高度为3m
B. 物体受到的空气阻力大小为2N
C. 上升过程中物体加速度大小为10m/s2
D. 下落过程中物体克服阻力做功为24J
4. 如图所示,三个木块A、B、C质量分别为m 、m、,木块A、C通过轻弹簧相连,B放置在C上面、C放置在木板D上面,整个系统处于静止状态,重力加速度为g ,突然水平抽出木板D的瞬间,下列说法正确的是( )
A. A的加速度大小为 B. B的加速度为零
C. C的加速度大小为 D. B、C间的弹力大小为
5. 我国明代出版的《天工开物》中记录了我们祖先的劳动智慧,如图所示为“牛转翻车”,利用畜力转动不同半径齿轮来改变水车的转速,从而将水运送到高处。祖先的智慧在今天也得到了继承和发扬。我国自主研发的齿轮传动系统,打破了国外垄断,使中国高铁持续运行速度达到350km/h,中国高铁成为中国制造的一张“金名片”。图中A、B分别是两个齿轮边缘上的点,两齿轮的半径之比,在齿轮转动过程中( )
A. A、B两点的周期之比
B. A、B两点的线速度大小之比
C. A、B两点的角速度之比
D. A、B两点的向心加速度大小之比
6. 如图,为某款新型配送机器人,它可以自动规避道路障碍与往来车辆行人,实现自动化安全配送。该机器人在平直公路上行驶时额定功率为P,自身质量为M,最大承载质量为m,阻力为其总重力的k倍。重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 该机器人空载行驶时,能达到的最大速度为
B. 若该机器人满载以额定功率匀速行驶途中,不慎掉落一货物,之后机器人将做加速度逐渐增大的变加速运动
C. 该机器人可以一直做匀加速直线运动直至达到全程的最大速度
D. 若该机器人满载时以加速度a匀加速启动,则匀加速运动的时间为
7. 如图所示,圆心为O、半径为R的均匀带电圆环位于水平面内,带电量为Q。一个质量为m,带同种电荷带电量也为Q的小球,在圆心O的正上方高为h的处,处于静止状态,若与圆环上任一点的距离为L,则间的距离h为(静电力常量为k,重力加速度为g)( )
A. B. C. D.
8. 如图所示,实线为两个点电荷和产生的电场中的电场线(方向未标出),一带正电的离子(不计重力)沿运动,下列说法正确的是( )
A. 带正电,带负电
B. 的电荷量大于的电荷量
C. 离子从到的运动过程中,点的电势能最大
D. 离子从到的运动过程中,速度先增大后减小
9. 如图所示,轻质弹簧一端固定,另一端与质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连,弹簧水平且处于原长。圆环从A处由静止释放后,经过B处速度最大,到达C处(AC=h)时速度减为零。若在此时给圆环一个竖直向上的速度v,它恰好能回到A点.弹簧始终在弹性限度内,重力加速度为g,则圆环( )
A. 下滑过程中,加速度一直增大
B. 上下两次经过B点的速度大小相等
C. 下滑过程中,克服摩擦力做的功为
D. 在C处弹簧的弹性势能为
10. 有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星,其运行的线速度是地球近地卫星的,卫星圆形轨道平面与地球赤道平面重合,卫星上有太阳能收集板可以把光能转化为电能,提供卫星工作所必须的能量。已知地球表面重力加速度为g,地球半径为R,忽略地球公转,此时太阳处于赤道平面上,近似认为太阳光是平行光,则下列说法正确的是( )
A. 卫星的轨道半径为3R
B. 卫星轨道所在位置的重力加速度为
C. 卫星运动的周期为
D. 卫星绕地球一周,太阳能收集板的工作时间为
二、实验题(共两题每空2分,共16分)
11. 某实验小组采用落体法验证机械能守恒定律,装置如图甲所示。
(1)已知当地的重力加速度,交流电的频率,重物质量,则根据纸带所给数据(其中点为打点计时器打下的第一个点),可知过程中,重物动能的增加量___________J,重物重力势能的减少量___________J(结果均保留2位有效数字);一般情况下,这是因为___________;
(2)如果用图像法处理数据,则从纸带上选取多个点,测量从第一点到其余各点下落的高度,并计算出各点速度的平方,以为纵轴,为横轴建立直角坐标系,根据实验数据作出如图丙所示的图线。在实验误差允许范围内,若图像斜率为___________(用字母表示),则验证了机械能守恒定律。
12. 某同学发现可以利用智能手机的软件直接测量手机运动时的加速度。为测量重力加速度大小,该同学设计了如图甲所示的实验装置。手机与木块固定后,放在木板上。木块通过一根跨过光滑定滑轮的细线悬挂不同个数的相同钩码。
(1)为平衡木块受到的摩擦力,应在___________(填“挂”或“不挂”)钩码的情况下将木板未固定滑轮的一端垫高,直至木块能在木板上做匀速直线运动。
(2)平衡摩擦力后,改变细线上悬挂钩码的个数,释放钩码后测得木块相应的加速度大小,得到多组实验数据后绘制出图像如图乙所示。已知该图像的斜率为,在纵轴的截距为,则当地的重力加速度大小为___________,手机和木块的总质量与单个钩码质量的比值为___________。(均选用、表示)
(3)下列说法正确的是___________。
A. 实验时需要确保钩码的总质量远小于手机和木块的总质量
B. 实验时应确保木板上方的细线始终与木板平行
C. 实验时细线上的拉力与细线下方钩码受到的总重力大小相等
三、解答题(本大题共3小题,共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案不能得分。有数据计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13. 如图所示,带正电的小球B用绝缘棒固定,系在轻质绝缘丝线上重为G、带电荷量为(q>0)的小球在静电力的作用下发生偏离,当两个带电小球在同一高度相距保持静止时,丝线与竖直方向成角,小球可视为点电荷,静电力常量为。
(1)求A球受到绝缘丝线拉力的大小;
(2)求B球带电荷量。
14. 抛石机又叫抛车,最早产生于周代,是一种攻守城垒的武器。为了方便研究,简化为图示物理模型,轻杆左端装上质量为m的石头A,右端固定有重物B,轻杆可绕水平转轴O自由转动。初始时刻轻杆与水平地面的夹角为30°,A、B到O的距离分别为6L、L。无初速度释放,当轻杆运动到竖直时A脱离轻杆做平抛运动,A、B均可视为质点,不计转轴摩擦及空气阻力,重力加速度为g。A平抛运动的水平射程为,求∶
(1)A脱离轻杆时,A和B的速度大小;
(2)重物B的质量M;
(3)A脱离杆前瞬间杆对转轴O的作用力大小。
15. 如图所示,光滑平台上一根轻弹簧左端固定于竖直墙上,右端被质量m=1 kg、可视为质点的小物块压缩,且弹簧与物块不拴接,弹簧储存的弹性势能为,弹簧原长小于光滑平台的长度。在平台的右端有一传送带,AB间距离为,传送带以的速率顺时针转动,物块与传送带间的动摩擦因数(不考虑物块滑上和滑下传送带的机械能损失)。与传送带相邻的粗糙水平面BC长,它与物块间的动摩擦因数,在C点右侧有一半径为R的光滑竖直半圆轨道与BC平滑连接,在圆弧的最高点F处有一竖直固定弹性挡板。现将小物块释放,小物块恰能滑到半圆轨道最高点F,且物块撞上挡板后以原速率反弹。取。求:
(1)小物块第一次滑上传送带运动到B点时能否与传送带共速?求在该过程中产生的热量Q;
(2)半圆轨道的半径R;
(3)小物块最终停下的位置距离B点的距离d。
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