内容正文:
南昌二中2025-2026学年度上学期高一物理月考(二)
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 一碗水置于火车车厢内的水平桌面上.当火车向右做匀减速运动时,水面形状接近于图( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】当火车向右做匀减速运动时,则加速度向左,根据牛顿定律可知,水面形状接近A所示,故选A.
2. 如图所示,两个物体A和B,质量分别为M和m,用跨过定滑轮的轻绳相连,A静止于水平地面上,不计一切摩擦,则A对绳的作用力与地面对A的作用力的大小分别为( )
A. mg,Mg B. mg,(M-m)g C. (M-m)g,Mg D. Mg,(M-m)g
【答案】B
【解析】
【详解】对A由平衡条件得
同理,对B有
联立解得,故选B。
3. 如图甲所示,比较长的台阶式电梯以v0=2m/s的速度斜向下匀速运行,运行方向与水平方向的夹角θ=30°。从某时刻开始计时的14s内,电梯进行变速运动,电梯对乘客的支持力随时间的变化图像如图乙所示。已知乘客质量为50kg,乘客一直与电梯保持相对静止地站立在电梯上且身体没有与电梯扶手处接触。重力加速度取g=10m/s2。则在这0~14s时间内,乘客的位移是( )
A. 34m B. 54m C. 40m D. 68m
【答案】D
【解析】
【详解】0~4s内,根据牛顿第二定律可得
解得
位移大小为
4~10s内,有,
10~14s内,根据牛顿第二定律可得
解得
位移大小为
总位移大小为
故选D。
4. 如图所示,一小物块从长2m的水平桌面一端以初速度v0沿中线滑向另一端,经过1s从另一端滑落。物块与桌面间动摩擦因数为μ,g取10m/s2。下列μ值可能正确的是( )
A. μ=0.50 B. μ=0.45 C. μ=0.40 D. μ=0.35
【答案】D
【解析】
【详解】由平均速度公式
根据,得
对物块,由牛顿第二定律得
解得
由消时公式得
由于,所以
故选D。
5. 如图所示,一根轻弹簧上端固定在O点,下端拴一个可视为质点的小球P,小球处于静止状态。现对小球施加水平向右的外力F,使小球缓慢偏离竖直方向,移动中弹簧与竖直方向的夹角θ<90°且弹簧的伸长量不超过弹性限度。在移动中的每一个时刻,都可以认为小球处于平衡状态。则小球上升的高度h与cosθ的函数关系图像为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】施加外力之前的伸长量为
弹簧总长度
施加外力后弹簧弹力
弹簧伸长量
此时弹簧总长度
小球上升的高度
故选C。
6. 请根据以下资料推断小型客车雨天行驶在该公路上的安全距离最接近(已知g=10m/s2,指示牌速度单位为:km/h)( )
路面
路面与轮胎之间的动摩擦因数
干
0.70~0.80
湿
0.25~0.40
A. 95m B. 120m C. 145m D. 160m
【答案】C
【解析】
【详解】雨天最大速度v=25m/s,反应距离最大
刹车最小加速度a=μg=2.5m/s2
刹车最大距离
最小安全距离,接近于145m。
故选C。
7. 如图所示,倾角为α的传送带,以一定的速度将送料机送来的货物传送到仓库里。送料漏斗出口P距传送带的竖直高度为H,送料管PQ的内壁光滑且有一定的伸缩性(即在PQ管与竖直夹角θ取不同值时,通过伸缩其长度总能保持其出口Q很贴近传送带)。当θ取某值时,货物从P到Q所用时间最短,则最短时间为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】以P为最高点画一个圆,使它恰与传送带相切,货物从P到切点Q所用时间最短。PC=H,根据几何关系可知
解得
故选A。
8. 如图所示,光滑的水平地面上有三个木块a、b、c,质量均为m,a、c之间用轻质细绳连接。现用一水平恒力F作用在b上,三者开始一起做匀加速运动,运动过程中把一块橡皮泥粘在某一木块上面,系统仍做匀加速运动且始终没有相对滑动。在粘上橡皮泥并达到稳定后,下列说法正确的是( )
A. 若粘在b木块上面,绳的张力减小,a、b间摩擦力增大
B. 若粘在b木块上面,绳的张力和a、b间摩擦力一定都减小
C. 若粘在c木块上面,绳的张力和a、b间摩擦力都增大
D. 若粘在c木块上面,绳的张力减小,a、b间摩擦力不变
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.粘上橡皮泥前,以a、b、c为整体,有
粘上橡皮泥后,以a、b、c、橡皮泥为整体,有
可知粘上橡皮泥后的加速度比原来小;若粘在b木块上面,对a、c整体有
由于加速度变小,则a、b间摩擦力减小;对c有
由于加速度减小,所以绳的张力减小,故A错误,B正确;
CD.若粘在c木块上面,对ab整体有
由于加速度减小,则绳的张力变大;对b有
由于加速度减小,则a、b间摩擦力增大,故C正确,D错误。
故选BC。
9. 如图甲所示,两完全相同、质量均为m的物体A、B(不粘连)叠放在劲度系数为k的轻弹簧上处于静止状态,现对物体A施加竖直向上的力F后,物体A运动的v-t图像如图乙所示,时刻物体A、B将要分离,重力加速度大小为g,下列说法正确的是( )
A. t=0时刻弹簧的压缩量为 B. 时间内力F逐渐减小
C. 时刻物体B开始减速 D. 力F的最小值为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.物体A、B叠放在轻弹簧上处于静止状态时,以A、B为研究对象,受重力、弹力,根据平衡条件有
解得
故A正确;
B.由图像可知,时间,物体做匀加速度运动,以A、B为研究对象,根据牛顿第二定律
可知弹簧形变量逐渐减小,力F逐渐增大,故B错误;
C.时刻物体A、B将要分离,此时物体A、B都有竖直向上加速度,物体B仍为加速运动,故C错误;
D.时刻力F最小,则有
由图像可知
则有
故D正确。
故选AD。
10. 如图,光滑水平地面上有一质量为2m的小车在水平推力F的作用下加速运动。车厢内有质量均为m的A、B两小球,两球用轻杆相连,A球靠在光滑左壁上,B球处在车厢水平底面上,且与底面的动摩擦因数为μ,杆与竖直方向的夹角为θ,杆与车厢始终保持相对静止。假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列说法正确的是( )
A. 若B球受到的摩擦力为零,则
B. 若A球所受车厢壁弹力为零,则
C. 若推力F向左,且,则F的最大值为
D. 若推力F向右,且,则加速度大小范围为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.设杆的弹力为,杆水平方向的分力与竖直方向的分力满足
对小球A,竖直方向有
联立可得
若B球受到的摩擦力为零,对B根据牛顿第二定律可得
可得
对小球A、B和小车整体根据牛顿第二定律得,故A错误;
B.若A球所受车厢壁弹力为零,对A根据牛顿第二定律可得
可得
对小球A、B和小车整体根据牛顿第二定律得,故B正确;
C.若推力向左,根据牛顿第二定律可知加速度向左,小球A向左方向的加速度由杆对小球A的水平分力提供,小球A所受向左的合力的最大值为
小球B所受向左的合力的最大值
由于,可知
则对小球B,根据牛顿第二定律得
对系统根据牛顿第二定律得
联立可得的最大值为,故C错误;
D.若推力向右,根据牛顿第二定律可知系统整体加速度向右,由于小球A可以受到左壁向右的支持力,理论上向右的合力可以无限大,因此只需要讨论小球B即可,当小球B所受的摩擦力向左时,小球B向右的合力最小,此时
当小球所受摩擦力向右时,小球B向右的合力最大,此时
对小球B根据牛顿第二定律得,
对系统根据牛顿第二定律得
可得加速度大小范围为,故D正确。
故选BD。
二、实验题(共计16分)
11. 某实验小组用如图1所示装置进行验证力的平行四边形定则的实验,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳。
(1)本实验最主要采用的科学方法是 (填选项前的字母)。
A. 建立物理模型法 B. 理想实验法 C. 控制变量法 D. 等效替代法
(2)如图2所示,________的方向和AO的方向共线(填F或F′)。
(3)同学接着进行了如图3所示的实验,一竖直木板上固定白纸,白纸上附有角度刻度线,弹簧测力计a和b连接细线系于O点,其下端用细线挂一重物Q,使结点O静止在角度刻度线的圆心位置。从Ob水平开始,保持弹簧测力计a和b的夹角及O点位置不变,使弹簧测力计a和b均逆时针缓慢转动至弹簧测力计a竖直。则初始弹簧测力计a的读数为__________ N,转动的整个过程中弹簧测力计b的读数变化情况是 _____________。
【答案】(1)D (2)
(3) ①. 5.80 ②. 一直减小
【解析】
【小问1详解】
本实验最主要采用的科学方法是等效替代法,故选D;
【小问2详解】
F是根据平行四边形定则得到的理论值,是对橡皮筋的实际拉力,方向一定是沿AO方向。
【小问3详解】
[1]弹簧测力计的最小刻度为0.1N,则初始弹簧测力计a的读数为5.80N;
[2]整个转动的过程中,重物Q对O点的拉力FOQ与Q的重力相等,保持不变,三个力形成的力的矢量三角形如图,由图可知Foa和Fob都逐渐减小。
12. 某同学利用如图所示的实验装置来测量重力加速度大小g。细绳跨过固定在铁架台上不可转动的小圆柱体,两端各悬挂一个重锤。实验步骤如下:
①用刻度尺测量遮光片的宽度d。
②将遮光片固定在重锤1上,用天平测量重锤1和遮光片的总质量m、重锤2的质量M(M>m)。
③将光电门安装在铁架台上,将重锤1压在桌面上,保持系统静止,重锤2离地面足够高。用刻度尺测量出遮光片中心到光电门的竖直距离H。
④启动光电门,释放重锤1,在重锤2落地时停止计时,测出遮光片经过光电门所用时间。
⑤重复测量3次下落时间,取其平均值作为测量值t。
⑥根据上述数据求出重力加速度大小g。
⑦多次改变光电门高度,重复步骤③④⑤⑥,求出g的平均值。
回答下列问题:
(1)步骤⑤可以减小遮光片经过光电门所用时间测量的_________(选填“偶然”或“系统”)误差。
(2)重锤1通过光电门时的速度大小为v=______(用遮光片d、t表示)。若不计摩擦,g与m、M、d、t、H的关系式为g=_____________。
(3)实验发现,当M和m之比接近于1时,g的测量值明显小于真实值。主要原因是圆柱体表面不光滑,导致跨过圆柱体的绳两端拉力不相等。理论分析表明,圆柱体与绳之间的动摩擦因数很小时,跨过圆柱体的绳两端拉力差,其中γ是只与圆柱体表面动摩擦因数有关的常数。保持M+m=2m0不变,其中M=(1+β)m0,m=(1-β)m0。β足够小时,重锤运动的加速度大小可近似表示为a=(β-γ)g。调整两重锤的质量,测得不同β时重锤的加速度大小a,结果如下表。根据表格数据,采用逐差法得到重力加速度大小g=______m/s2(保留三位有效数字)。
β
0.04
0.06
0.08
0.10
a/(m/s2)
0.085
0.283
0.476
0.674
【答案】(1)偶然 (2) ①. ②.
(3)9.78
【解析】
【小问1详解】
多次测量数据取平均值可减小偶然误差。
【小问2详解】
根据光电门的测速原理可知,重锤1通过光电门时的速度大小为
对重锤1与2组成的系统可得,
联立解得
【小问3详解】
已知加速度为
取表格中四组数据(a1,β1)至(a4,β4),根据逐差法可得
解得
三、计算题(8+12+18=38分)
13. 如图所示,A、B两物体用两根轻质细线分别悬挂在天花板上,两细线与水平方向的夹角分别为60°和45°,A、B间拴接的轻质弹簧恰好处于水平状态。已知A物体的质量为m,重力加速度大小为g。求
(1)B物体的质量;
(2)剪断左侧细线瞬间A物体的加速度大小。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
对A物体分析,根据平衡条件得
对B物体分析,根据平衡条件得
联立解得B物体的质量为
【小问2详解】
剪断左侧细线瞬间,对A物体有
由牛顿第二定律有
解得
14. 在倾角θ=37°的粗糙斜面上有一质量m=2kg的物块,受如图甲所示的水平方向恒力F的作用。t=0时刻物块以某一速度从斜面上A点沿斜面下滑,在t=4s时滑到水平面上,在这以后的一段时间内物块运动的速度随时间变化关系图像如图乙所示。已知A到水平面的高度h=39.6m,物块运动的总路程为81m,物块与各接触面之间的动摩擦因数相同,假设转角处速度大小不变,g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
(1)物块在A点的速度;
(2)水平恒力F的大小。
【答案】(1)18m/s
(2)
【解析】
【小问1详解】
由题意可知,物块在斜面上下滑的路程为
由图乙可知,物块运动到斜面最低点时的速度大小为,则根据匀变速直线运动的规律有
代入数据解得物块在A点的速度大小为
【小问2详解】
物块运动的总路程为81m,所以物块在水平面上运动的路程为
将物块在水平面上的匀减速直线运动看成反向的从静止开始的匀加速直线运动,则根据匀变速直线运动的运动学公式有
解得物块在水平面上运动的加速度大小为
物块在斜面上做匀减速直线运动,设其加速度大小为,则有
解得
对物块在斜面上的运动进行受力分析可知,其沿斜面方向的牛顿第二定律方程为
在垂直于斜面方向由平衡关系有
又因为
同理对物块在水平面上的运动进行受力分析,对其列牛顿第二定律方程有
代入数据联立解得水平恒力的大小为
15. 我校2026年迎新趣味运动会将举行托乒乓球跑步比赛,赛道为水平直道。比赛时,某同学将球置于球拍中心,以大小为a的加速度从静止开始做匀加速直线运动,当速度达到v0时,再以v0做匀速直线运动跑至终点,整个过程中球一直保持在球拍中心位置不动。比赛中,该同学在匀速直线运动阶段保持球拍的倾角为θ0,如图所示。设球在运动过程中受到的空气阻力大小与其速度大小成正比,方向与运动方向相反,不计球与球拍之间的摩擦,球的质量为m,重力加速度为g。
(1)求匀速运动阶段乒乓球对球拍的压力;
(2)写出在运动过程中球拍倾角θ的正切值与时间t的关系式;
(3)在整个匀速跑阶段,若该同学速率仍为v0,而球拍的倾角比θ0大了β并保持不变,到达终点时球刚好从球拍上距离中心为r的下边沿掉落,求比赛距离S。(不计球在球拍上的移动引起的空气阻力的变化)
【答案】(1),方向垂直球拍向下
(2)加速阶段,匀速阶段
(3)
【解析】
【小问1详解】
匀速运动时,对乒乓球列平衡方程
解得
根据牛顿第三定律可知,方向垂直球拍向下。
【小问2详解】
匀速阶段
则有
匀加速阶段
对乒乓球
解得
联立解得()
匀速直线运动阶段:保持球拍的倾角为θ0,则
【小问3详解】
匀速运动阶段,当球拍的倾角为θ0时,乒乓球受重力和空气阻力合力为
现球拍的倾角比θ0大了β,乒乓球相对球拍向下匀加速,设相对加速度为,则有
解得
乒乓球相对球拍下滑的过程中,相对位移
匀速跑阶段历时
匀速跑阶段的位移
匀加速阶段的位移
故比赛距离
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南昌二中2025-2026学年度上学期高一物理月考(二)
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 一碗水置于火车车厢内的水平桌面上.当火车向右做匀减速运动时,水面形状接近于图( )
A. B.
C. D.
2. 如图所示,两个物体A和B,质量分别为M和m,用跨过定滑轮的轻绳相连,A静止于水平地面上,不计一切摩擦,则A对绳的作用力与地面对A的作用力的大小分别为( )
A. mg,Mg B. mg,(M-m)g C. (M-m)g,Mg D. Mg,(M-m)g
3. 如图甲所示,比较长的台阶式电梯以v0=2m/s的速度斜向下匀速运行,运行方向与水平方向的夹角θ=30°。从某时刻开始计时的14s内,电梯进行变速运动,电梯对乘客的支持力随时间的变化图像如图乙所示。已知乘客质量为50kg,乘客一直与电梯保持相对静止地站立在电梯上且身体没有与电梯扶手处接触。重力加速度取g=10m/s2。则在这0~14s时间内,乘客的位移是( )
A. 34m B. 54m C. 40m D. 68m
4. 如图所示,一小物块从长2m的水平桌面一端以初速度v0沿中线滑向另一端,经过1s从另一端滑落。物块与桌面间动摩擦因数为μ,g取10m/s2。下列μ值可能正确的是( )
A. μ=0.50 B. μ=0.45 C. μ=0.40 D. μ=0.35
5. 如图所示,一根轻弹簧上端固定在O点,下端拴一个可视为质点的小球P,小球处于静止状态。现对小球施加水平向右的外力F,使小球缓慢偏离竖直方向,移动中弹簧与竖直方向的夹角θ<90°且弹簧的伸长量不超过弹性限度。在移动中的每一个时刻,都可以认为小球处于平衡状态。则小球上升的高度h与cosθ的函数关系图像为( )
A. B.
C. D.
6. 请根据以下资料推断小型客车雨天行驶在该公路上的安全距离最接近(已知g=10m/s2,指示牌速度单位为:km/h)( )
路面
路面与轮胎之间的动摩擦因数
干
0.70~0.80
湿
0.25~0.40
A. 95m B. 120m C. 145m D. 160m
7. 如图所示,倾角为α的传送带,以一定的速度将送料机送来的货物传送到仓库里。送料漏斗出口P距传送带的竖直高度为H,送料管PQ的内壁光滑且有一定的伸缩性(即在PQ管与竖直夹角θ取不同值时,通过伸缩其长度总能保持其出口Q很贴近传送带)。当θ取某值时,货物从P到Q所用时间最短,则最短时间为( )
A. B.
C. D.
8. 如图所示,光滑的水平地面上有三个木块a、b、c,质量均为m,a、c之间用轻质细绳连接。现用一水平恒力F作用在b上,三者开始一起做匀加速运动,运动过程中把一块橡皮泥粘在某一木块上面,系统仍做匀加速运动且始终没有相对滑动。在粘上橡皮泥并达到稳定后,下列说法正确的是( )
A. 若粘在b木块上面,绳的张力减小,a、b间摩擦力增大
B. 若粘在b木块上面,绳的张力和a、b间摩擦力一定都减小
C. 若粘在c木块上面,绳的张力和a、b间摩擦力都增大
D. 若粘在c木块上面,绳的张力减小,a、b间摩擦力不变
9. 如图甲所示,两完全相同、质量均为m的物体A、B(不粘连)叠放在劲度系数为k的轻弹簧上处于静止状态,现对物体A施加竖直向上的力F后,物体A运动的v-t图像如图乙所示,时刻物体A、B将要分离,重力加速度大小为g,下列说法正确的是( )
A. t=0时刻弹簧的压缩量为 B. 时间内力F逐渐减小
C. 时刻物体B开始减速 D. 力F的最小值为
10. 如图,光滑水平地面上有一质量为2m的小车在水平推力F的作用下加速运动。车厢内有质量均为m的A、B两小球,两球用轻杆相连,A球靠在光滑左壁上,B球处在车厢水平底面上,且与底面的动摩擦因数为μ,杆与竖直方向的夹角为θ,杆与车厢始终保持相对静止。假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列说法正确的是( )
A. 若B球受到的摩擦力为零,则
B. 若A球所受车厢壁弹力为零,则
C. 若推力F向左,且,则F的最大值为
D. 若推力F向右,且,则加速度大小范围为
二、实验题(共计16分)
11. 某实验小组用如图1所示装置进行验证力的平行四边形定则的实验,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳。
(1)本实验最主要采用的科学方法是 (填选项前的字母)。
A. 建立物理模型法 B. 理想实验法 C. 控制变量法 D. 等效替代法
(2)如图2所示,________的方向和AO的方向共线(填F或F′)。
(3)同学接着进行了如图3所示的实验,一竖直木板上固定白纸,白纸上附有角度刻度线,弹簧测力计a和b连接细线系于O点,其下端用细线挂一重物Q,使结点O静止在角度刻度线的圆心位置。从Ob水平开始,保持弹簧测力计a和b的夹角及O点位置不变,使弹簧测力计a和b均逆时针缓慢转动至弹簧测力计a竖直。则初始弹簧测力计a的读数为__________ N,转动的整个过程中弹簧测力计b的读数变化情况是 _____________。
12. 某同学利用如图所示的实验装置来测量重力加速度大小g。细绳跨过固定在铁架台上不可转动的小圆柱体,两端各悬挂一个重锤。实验步骤如下:
①用刻度尺测量遮光片的宽度d。
②将遮光片固定在重锤1上,用天平测量重锤1和遮光片的总质量m、重锤2的质量M(M>m)。
③将光电门安装在铁架台上,将重锤1压在桌面上,保持系统静止,重锤2离地面足够高。用刻度尺测量出遮光片中心到光电门的竖直距离H。
④启动光电门,释放重锤1,在重锤2落地时停止计时,测出遮光片经过光电门所用时间。
⑤重复测量3次下落时间,取其平均值作为测量值t。
⑥根据上述数据求出重力加速度大小g。
⑦多次改变光电门高度,重复步骤③④⑤⑥,求出g的平均值。
回答下列问题:
(1)步骤⑤可以减小遮光片经过光电门所用时间测量的_________(选填“偶然”或“系统”)误差。
(2)重锤1通过光电门时的速度大小为v=______(用遮光片d、t表示)。若不计摩擦,g与m、M、d、t、H的关系式为g=_____________。
(3)实验发现,当M和m之比接近于1时,g的测量值明显小于真实值。主要原因是圆柱体表面不光滑,导致跨过圆柱体的绳两端拉力不相等。理论分析表明,圆柱体与绳之间的动摩擦因数很小时,跨过圆柱体的绳两端拉力差,其中γ是只与圆柱体表面动摩擦因数有关的常数。保持M+m=2m0不变,其中M=(1+β)m0,m=(1-β)m0。β足够小时,重锤运动的加速度大小可近似表示为a=(β-γ)g。调整两重锤的质量,测得不同β时重锤的加速度大小a,结果如下表。根据表格数据,采用逐差法得到重力加速度大小g=______m/s2(保留三位有效数字)。
β
0.04
0.06
0.08
0.10
a/(m/s2)
0.085
0.283
0.476
0.674
三、计算题(8+12+18=38分)
13. 如图所示,A、B两物体用两根轻质细线分别悬挂在天花板上,两细线与水平方向的夹角分别为60°和45°,A、B间拴接的轻质弹簧恰好处于水平状态。已知A物体的质量为m,重力加速度大小为g。求
(1)B物体的质量;
(2)剪断左侧细线瞬间A物体的加速度大小。
14. 在倾角θ=37°的粗糙斜面上有一质量m=2kg的物块,受如图甲所示的水平方向恒力F的作用。t=0时刻物块以某一速度从斜面上A点沿斜面下滑,在t=4s时滑到水平面上,在这以后的一段时间内物块运动的速度随时间变化关系图像如图乙所示。已知A到水平面的高度h=39.6m,物块运动的总路程为81m,物块与各接触面之间的动摩擦因数相同,假设转角处速度大小不变,g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
(1)物块在A点的速度;
(2)水平恒力F的大小。
15. 我校2026年迎新趣味运动会将举行托乒乓球跑步比赛,赛道为水平直道。比赛时,某同学将球置于球拍中心,以大小为a的加速度从静止开始做匀加速直线运动,当速度达到v0时,再以v0做匀速直线运动跑至终点,整个过程中球一直保持在球拍中心位置不动。比赛中,该同学在匀速直线运动阶段保持球拍的倾角为θ0,如图所示。设球在运动过程中受到的空气阻力大小与其速度大小成正比,方向与运动方向相反,不计球与球拍之间的摩擦,球的质量为m,重力加速度为g。
(1)求匀速运动阶段乒乓球对球拍的压力;
(2)写出在运动过程中球拍倾角θ的正切值与时间t的关系式;
(3)在整个匀速跑阶段,若该同学速率仍为v0,而球拍的倾角比θ0大了β并保持不变,到达终点时球刚好从球拍上距离中心为r的下边沿掉落,求比赛距离S。(不计球在球拍上的移动引起的空气阻力的变化)
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