精品解析:江苏省南菁高级中学2025-2026学年高一上学期12月月考物理试题
2026-08-07
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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 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 江苏省 |
| 地区(市) | 无锡市 |
| 地区(区县) | 江阴市 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.73 MB |
| 发布时间 | 2026-08-07 |
| 更新时间 | 2026-08-07 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-08-07 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/59126994.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
2025—2026学年度第一学期
高一年级12月阶段性考试物理试卷
本试卷满分100分 考试时间75分钟
一、选择题(下列各题的备选答案中只有一个选项是正确的,请把正确答案填写在括号中。每小题4分,共44分)
1. 关于力学单位制,下列说法正确的是( )
A. 在国际单位制中,力的单位是“牛顿”,属于基本单位
B. 在kg、m、s三个基本单位中,任选两个可以导出力的单位
C. 物理公式既可以确定物理量之间的数量关系,也可以确定单位之间的关系
D. 在任何单位制中,牛顿第二定律的表达式都为F=ma
2. 关于牛顿第一定律和惯性的概念,下列理解正确的是( )
A. 牛顿第一定律是实验定律,可以通过实验直接验证
B. 物体抵抗运动状态变化的“本领”叫惯性,这个“本领”的大小仅由质量唯一量度
C. 物体运动的速度越大,其惯性就越大,越难停下来
D. 牛顿第一定律说明了“力是维持物体运动的原因”,纠正了亚里士多德的错误观点
3. 关于力与运动,下列说法错误的是( )
A. 物体所受合外力越大,其速度的变化量就一定越大
B. 在直线运动中,物体所受合外力的方向,始终与速度变化量的方向相同
C. 只要物体所受合外力不为零,就一定存在加速度
D. 只要物体加速度为零,物体所受合外力一定为零
4. 如图所示,一辆赛车从A点由静止开始做匀加速直线运动,连续经过B、C、D 三点,已知赛车在AB段的平均速度为1m/s,在CD段的平均速度为7m/s,赛车从A点到B点的运动时间与从C点到D点的运动时间相等,则赛车在BC段的平均速度为( )
A. 3m/s B. 3.5m/s C. 4m/s D. 4.5m/s
5. 如图是某人站在力传感器上做下蹲起跳动作的数据图。图是根据传感器画出的F-t图线。图中a、c、e对应的纵坐标均为700N,取重力加速度g=10m/s2。请根据图像所给出的信息,判断下面说法中正确的是( )
A. 此人在b时刻处于超重状态
B. 此人在c时刻的加速度大小大于在b点时的加速度大小
C. 此人在e时刻的加速度大小大于在a点时的加速度大小
D. 此人在f时刻时脚刚好离开传感器
6. 如图所示,ab、cd是竖直平面内两根固定的细杆,a、b、c、d位于同一圆周上,圆周半径为R,b点为圆周的最低点,c点为圆周的最高点。现有两个小滑环A、B分别从a、c处由静止释放,滑环A经时间t1从a点到达b点,滑环B经时间t2从c点到达d点;另有一小球C从c点静止释放做自由落体,经时间t3到达b点,不计一切阻力与摩擦,且A、B、 C都可视为质点,则t1、t2、t3的大小关系为( )
A. B.
C. D. A、B、C 三物体的质量未知,因此无法比较
7. 在一水平天花板上用两根等长轻绳悬挂一小球,小球可视为质点。下列四幅图中,剪断其中一根轻绳的瞬间,另一根轻绳上的拉力大小不变的是( )
A. B.
C. D.
8. 乘坐“空中缆车”饱览大自然的美景是旅游者绝妙的选择。若某一缆车沿着坡度为30°的山坡以加速度a(a<gsin30°)加速下行,如图所示。若在缆车中放一个与山坡表面平行的斜面,斜面上放一个质量为m的小物块,小物块相对斜面静止(设缆车保持竖直状态运行)。重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A. 小物块处于超重状态
B. 小物块受到的摩擦力方向平行斜面向下
C. 小物块受到的静摩擦力为
D. 若缆车加速度减小,则小物块受到的摩擦力和支持力都增大
9. 如图所示,完全相同的三条轮胎整齐叠放在墙角,所有接触面间的动摩擦因数均相同,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现将水平向右的恒力作用在中间轮胎上,一小段时间后三条轮胎的位置可能是( )
A. B.
C. D.
10. 世界展览会院子里的一个装饰物由四个一样的无摩擦金属球组成,每个金属球质量为。球的位置如图所示,三个球放于水平面上,相互接触,第四个球自由地放于前三个球上面。为了避免分开,对下面的三个球的接触点进行焊接。此时焊点所承受的拉力为( )
A. B. C. D.
11. 当钉子垂直钉入墙中的时候,会受到墙对钉子的阻力作用,假设阻力与钉子进入墙中的距离成正比。现对一与墙垂直接触的钉子施加一个垂直于墙的恒力F,在钉子进入墙过程中,钉子位移为x,速度为v,时间为t,加速度大小为a,当钉子静止时,钉子没有完全进入墙内。下列图像有可能正确的是( )
A. B. C. D.
二、非选择题(数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位,其中第13-16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后的答案不得分。共5题,计56分)
12. 如图所示,孙华和刘刚两位同学合作设计了一套研究小车加速度与力关系的实验装置。已知小车的质量一定,砂和砂桶的总质量为,打点计时器所接交流电源的频率为,小车的前端用一根轻质短杆固定着质量为的光滑滑轮。
(1)下列说法正确的是___________;(填选项前的字母)
A. 实验前需要将带滑轮的长木板右端垫高,以平衡摩擦力
B. 本实验不需要确保滑轮左端的两段细线与木板平行
C. 小车靠近打点计时器,应先释放小车,再接通电源
(2)本实验___________(填“需要”或“不需要”)满足砂和砂桶的总质量远小于小车的质量。
(3)孙华同学以小车的加速度为纵坐标,力传感器的示数为横坐标,画出的图线与横坐标的夹角为,且斜率为,则小车的质量为___________;(填选项前的字母)
A. B. C. D.
(4)刘刚同学实验中测得,拉力传感器显示的示数为,打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点未画出),其中,,,,,则小车的加速度___________,此次实验中砂和砂桶的总质量___________。(重力加速度取,结果均保留两位有效数字)
13. 班级大扫除,擦窗户是必做的一项工作。如图所示,某同学竖直向上匀速擦玻璃。湿抹布的质量为,该同学对湿抹布的作用力为恒力,该恒力,与竖直方向夹角。(,,),求:
(1)抹布受到玻璃的弹力的大小;
(2)玻璃对湿抹布的摩擦力的大小。
14. 某校物理课外小组为了研究不同物体水下运动特征,使用质量的流线型人形模型进行模拟实验。实验时让模型从高处自由下落进入水中,假设模型入水后受到大小恒为的阻力和的恒定浮力,模型的位移大小远大于模型长度,忽略模型在空气中运动时的阻力,试求模型:
(1)在水中能到达的最大深度H;
(2)从开始下落到返回水面所需时间t。
15. 如图所示,有一个可视为质点、质量的小物块,初速度为零,经由水平顺时针转动的传送带从最左端送到最右端,滑过光滑水平面后,滑上紧靠面末端的质量的静止长木板。已知传送带速度恒为,传送带间长度,木板上表面与面相平,木板下表面与地面之间动摩擦因数为,小物块与传送带、长木板上表面间的动摩擦因数均为。长木板足够长,不计空气阻力,重力加速度取。求:
(1)物块在传送带上运动的时间;
(2)物块滑上木板瞬间物块和木板的加速度分别为多少?
(3)木板最终停止时,其左端距离水平面上点的距离为多少?
16. 一轻弹簧的一端固定在倾角为的固定光滑斜面的底部,另一端和质量为的小物块相连,如图所示。质量为的小物块紧靠静止在斜面上,此时弹簧的压缩量为,从时开始,对施加沿斜面向上的外力,使始终做匀加速直线运动。经过一段时间后,物块、分离;再经过同样长的时间,距其出发点的距离恰好也为,弹簧的形变始终在弹性限度内,重力加速度大小,求:
(1)弹簧的劲度系数;
(2)求、分离时弹簧的压缩量以及物块加速度的大小;
(3)外力大小随时间变化的关系式。
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2025—2026学年度第一学期
高一年级12月阶段性考试物理试卷
本试卷满分100分 考试时间75分钟
一、选择题(下列各题的备选答案中只有一个选项是正确的,请把正确答案填写在括号中。每小题4分,共44分)
1. 关于力学单位制,下列说法正确的是( )
A. 在国际单位制中,力的单位是“牛顿”,属于基本单位
B. 在kg、m、s三个基本单位中,任选两个可以导出力的单位
C. 物理公式既可以确定物理量之间的数量关系,也可以确定单位之间的关系
D. 在任何单位制中,牛顿第二定律的表达式都为F=ma
【答案】C
【解析】
【详解】A.在国际单位制(SI)中,基本单位包括长度(米,m)、质量(千克,kg)、时间(秒,s)等,而力的单位“牛顿”(N)是导出单位,定义为kg·m/s2,不属于基本单位,故A错误;
B.力的单位牛顿(N)由公式F=ma导出,其单位为kg·m/s2,必须同时使用kg、m、s三个基本单位。若仅选两个(如kg和m),无法导出力的单位,故B错误;
C.物理公式(如牛顿第二定律F=ma)不仅描述了物理量(力、质量、加速度)的数量关系,还隐含了单位之间的关系(如1N=1kg·m/s2),故C正确;
D.牛顿第二定律的表达式F=ma仅在特定单位制(如国际单位制)中成立,其中比例系数为1,在其他单位制(如英制单位制)中,表达式可能为F=kma(k为比例常数),故D错误。
故选C。
2. 关于牛顿第一定律和惯性的概念,下列理解正确的是( )
A. 牛顿第一定律是实验定律,可以通过实验直接验证
B. 物体抵抗运动状态变化的“本领”叫惯性,这个“本领”的大小仅由质量唯一量度
C. 物体运动的速度越大,其惯性就越大,越难停下来
D. 牛顿第一定律说明了“力是维持物体运动的原因”,纠正了亚里士多德的错误观点
【答案】B
【解析】
【详解】A.牛顿第一定律不是实验定律,因为它描述的是理想状态(无外力),在现实中无法通过实验直接验证,而是基于推理和理想实验得出的结论,故A错误;
B.惯性是物体抵抗运动状态变化的性质,其大小仅由质量唯一量度,与速度、位置等因素无关,故B正确;
C.惯性大小只取决于质量,与速度无关,故C错误;
D.牛顿第一定律纠正了亚里士多德的错误观点(力是维持运动的原因),说明力是改变物体运动状态的原因,故D错误。
故选B。
3. 关于力与运动,下列说法错误的是( )
A. 物体所受合外力越大,其速度的变化量就一定越大
B. 在直线运动中,物体所受合外力的方向,始终与速度变化量的方向相同
C. 只要物体所受合外力不为零,就一定存在加速度
D. 只要物体加速度为零,物体所受合外力一定为零
【答案】A
【解析】
【详解】A.由牛顿第二定律有
对于加速度有
整理有
所以物体所受合外力越大,其速度的变化率越大,速度变化量不一定越大,故A项错误,符合题意;
B.由牛顿第二定律可知,物体所受合力的方向与物体加速度的方向相同,由加速度的相关知识可知,物体加速度的方向与物体的速度变化量方向相同,故B项正确,不符合题意;
C.由牛顿第二定律可知,当物体所受的合外力不为零时,其一定存在加速度,故C项正确,不符合题意;
D.由牛顿第二定律可知,当物体的加速度为零时,其所受合外力也为零,故D项正确,不符合题意。
故选A。
4. 如图所示,一辆赛车从A点由静止开始做匀加速直线运动,连续经过B、C、D 三点,已知赛车在AB段的平均速度为1m/s,在CD段的平均速度为7m/s,赛车从A点到B点的运动时间与从C点到D点的运动时间相等,则赛车在BC段的平均速度为( )
A. 3m/s B. 3.5m/s C. 4m/s D. 4.5m/s
【答案】C
【解析】
【详解】设赛车在B、C、D三点的速度分别为、、,则有,
设赛车从A点到B点的运动时间与从C点到D点的运动时间均为,则有,
解得,,
则赛车在BC段的平均速度
故选C。
5. 如图是某人站在力传感器上做下蹲起跳动作的数据图。图是根据传感器画出的F-t图线。图中a、c、e对应的纵坐标均为700N,取重力加速度g=10m/s2。请根据图像所给出的信息,判断下面说法中正确的是( )
A. 此人在b时刻处于超重状态
B. 此人在c时刻的加速度大小大于在b点时的加速度大小
C. 此人在e时刻的加速度大小大于在a点时的加速度大小
D. 此人在f时刻时脚刚好离开传感器
【答案】D
【解析】
【详解】ABC.刚开始,人站立在传感器上,重力大小等于支持力大小,传感器的示数为700N,即人的体重为700N,a、c、e点在同一水平线上,支持力相等,合力为零,加速度均为0,b点传感器的支持力小于重力700N,人处于失重状态,加速度大于零,则此人在c时刻的加速度大小小于在b点时的加速度大小,故ABC错误;
D.f点时,传感器的示数为0,人与传感器脱离接触,故D正确。
故选D。
6. 如图所示,ab、cd是竖直平面内两根固定的细杆,a、b、c、d位于同一圆周上,圆周半径为R,b点为圆周的最低点,c点为圆周的最高点。现有两个小滑环A、B分别从a、c处由静止释放,滑环A经时间t1从a点到达b点,滑环B经时间t2从c点到达d点;另有一小球C从c点静止释放做自由落体,经时间t3到达b点,不计一切阻力与摩擦,且A、B、 C都可视为质点,则t1、t2、t3的大小关系为( )
A. B.
C. D. A、B、C 三物体的质量未知,因此无法比较
【答案】A
【解析】
【详解】对于环A,设ab与水平方向的夹角为θ,圆的半径为R,由牛顿第二定律可知,下滑加速度为
又根据运动学公式得
解得
对于环B,设cd与水平方向的夹角为α,由牛顿第二定律可知,下滑加速度为
又根据运动学公式得
解得
对自由落体的球C而言,有
解得
因此三者时间相等,且与物体的质量无关,故选项A正确,BCD均错误。
故选A。
7. 在一水平天花板上用两根等长轻绳悬挂一小球,小球可视为质点。下列四幅图中,剪断其中一根轻绳的瞬间,另一根轻绳上的拉力大小不变的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设轻绳与水平天花板的夹角为,由受力分析可知初始时刻满足
剪断其中一根轻绳的瞬间,小球只受重力、未剪断绳子的拉力,将重力沿绳子和垂直于绳子分解后,满足
由以上两式解得
轻绳与水平天花板的夹角为
故选B。
8. 乘坐“空中缆车”饱览大自然的美景是旅游者绝妙的选择。若某一缆车沿着坡度为30°的山坡以加速度a(a<gsin30°)加速下行,如图所示。若在缆车中放一个与山坡表面平行的斜面,斜面上放一个质量为m的小物块,小物块相对斜面静止(设缆车保持竖直状态运行)。重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A. 小物块处于超重状态
B. 小物块受到的摩擦力方向平行斜面向下
C. 小物块受到的静摩擦力为
D. 若缆车加速度减小,则小物块受到的摩擦力和支持力都增大
【答案】C
【解析】
【详解】A.由于小物块和斜面保持相对静止,所以物块具有沿斜面向下的加速度a,加速度有向下的分量,所以小物块处于失重状态,故A错误;
BCD.以物块为研究对象,小物块受竖直向下的重力mg,垂直斜面向上的支持力FN和沿斜面的静摩擦力f,由于a<gsin30°,故摩擦力与加速度方向相反,平行斜面向上,则在沿斜面方面上,根据牛顿第二定律有
可得小物块受到的静摩擦力为
若缆车加速度减小,则小物块受到的摩擦力增大,支持力
不变,故C正确,B、D错误。
故选C。
9. 如图所示,完全相同的三条轮胎整齐叠放在墙角,所有接触面间的动摩擦因数均相同,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现将水平向右的恒力作用在中间轮胎上,一小段时间后三条轮胎的位置可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】下方轮胎与地面之间的最大静摩擦力
中间轮胎与下方轮胎之间的最大静摩擦力
中间轮胎与上方轮胎之间的最大静摩擦力为
当力F作用时,中间轮胎先相对于上方轮胎滑动,而下方轮胎与中间轮胎的静摩擦力更大,下方轮胎不易滑动,因此中间轮胎向右运动时,上方轮胎会相对中间轮胎向左滑动,中间轮胎相对于下方轮胎向右滑动,下方轮胎保持相对静止。
故选B。
10. 世界展览会院子里的一个装饰物由四个一样的无摩擦金属球组成,每个金属球质量为。球的位置如图所示,三个球放于水平面上,相互接触,第四个球自由地放于前三个球上面。为了避免分开,对下面的三个球的接触点进行焊接。此时焊点所承受的拉力为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】设每个球的半径为r,四个球的球心构成正四面体,其棱长为2r, 如图所示,由几何知识可知其底面外接圆的半径
对上方的球受力分析,设下方球对上方球的支持力为,支持力与竖直方向的夹角为,则有
由平衡条件可得
解得
对下方的一个球受力分析,受到上方球的压力(与是一对作用力与反作用力)、球的重力、地面的支持力、及焊接处的拉力T,由水平方向平衡可知,压力沿水平方向的分力与两个焊接的拉力的合力平衡,由几何知识可知,两个焊接的拉力T的夹角为,则有
其中
联立解得
故选A。
11. 当钉子垂直钉入墙中的时候,会受到墙对钉子的阻力作用,假设阻力与钉子进入墙中的距离成正比。现对一与墙垂直接触的钉子施加一个垂直于墙的恒力F,在钉子进入墙过程中,钉子位移为x,速度为v,时间为t,加速度大小为a,当钉子静止时,钉子没有完全进入墙内。下列图像有可能正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】AB.设钉子受到的阻力为,则
则由牛顿第二定律得
得
加速度随位移均匀减小,到a为零,得
可得
加速度随位移均匀增大,故加速度先减小后反向增大,而位移并不随时间均匀变化,故A正确,B错误;
CD.钉子初末速度均为零,所以钉子先做加速度减小的加速运动,后做加速度增大的减速运动,故CD错误。
故选A。
二、非选择题(数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位,其中第13-16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后的答案不得分。共5题,计56分)
12. 如图所示,孙华和刘刚两位同学合作设计了一套研究小车加速度与力关系的实验装置。已知小车的质量一定,砂和砂桶的总质量为,打点计时器所接交流电源的频率为,小车的前端用一根轻质短杆固定着质量为的光滑滑轮。
(1)下列说法正确的是___________;(填选项前的字母)
A. 实验前需要将带滑轮的长木板右端垫高,以平衡摩擦力
B. 本实验不需要确保滑轮左端的两段细线与木板平行
C. 小车靠近打点计时器,应先释放小车,再接通电源
(2)本实验___________(填“需要”或“不需要”)满足砂和砂桶的总质量远小于小车的质量。
(3)孙华同学以小车的加速度为纵坐标,力传感器的示数为横坐标,画出的图线与横坐标的夹角为,且斜率为,则小车的质量为___________;(填选项前的字母)
A. B. C. D.
(4)刘刚同学实验中测得,拉力传感器显示的示数为,打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点未画出),其中,,,,,则小车的加速度___________,此次实验中砂和砂桶的总质量___________。(重力加速度取,结果均保留两位有效数字)
【答案】(1)A (2)不需要 (3)D
(4) ①. 0.80 ②. 0.49
【解析】
【小问1详解】
A.实验要求细线的拉力作为小车和滑轮所受的合外力,故需要平衡摩擦力,A正确;
B.本实验需要确保滑轮左端的两段细线与木板平行,以确保两段细线的拉力作为小车和滑轮所受的合外力,B错误;
C.小车靠近打点计时器,应先接通电源,再释放小车,C错误。
故选A。
【小问2详解】
细线的拉力可以从力传感器上直接读出,没有认为细线的拉力近似等于砂和砂桶的重力,故不需要满足砂和砂桶的总质量远小于小车的质量。
【小问3详解】
依题意,由牛顿第二定律有
解得,已知图线斜率为,有
解得
故选D。
【小问4详解】
[1][2]依题意相邻两个计数点间的时间间隔
由有
解得
设砂和砂桶的加速度为,经过时间,小车和滑轮向左运动的位移为,根据动滑轮的性质可知,此过程砂和砂桶向下运动的位移为,由可得
解得
对砂和砂桶进行受力分析,由牛顿第二定律有
解得
13. 班级大扫除,擦窗户是必做的一项工作。如图所示,某同学竖直向上匀速擦玻璃。湿抹布的质量为,该同学对湿抹布的作用力为恒力,该恒力,与竖直方向夹角。(,,),求:
(1)抹布受到玻璃的弹力的大小;
(2)玻璃对湿抹布的摩擦力的大小。
【答案】(1)12N (2)8N
【解析】
【小问1详解】
以抹布为研究对象,受到重力、人对它的推力、支持力和摩擦力,抹布受到玻璃的弹力大小等于该同学的推力垂直于玻璃的分力大小,则有
【小问2详解】
竖直方向根据平衡条件可得
解得
14. 某校物理课外小组为了研究不同物体水下运动特征,使用质量的流线型人形模型进行模拟实验。实验时让模型从高处自由下落进入水中,假设模型入水后受到大小恒为的阻力和的恒定浮力,模型的位移大小远大于模型长度,忽略模型在空气中运动时的阻力,试求模型:
(1)在水中能到达的最大深度H;
(2)从开始下落到返回水面所需时间t。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)模型自由下落至水面时,有
解得
模型自由下落至水面时的速度为
模型从水面运动至最低点,根据牛顿第二定律有
解得
在水中能到达的最大深度为
(2)模型从水面运动至最低点所用的时间为
模型从最低点运动至水面,根据牛顿第二定律有
解得
模型从最低点运动至水面,根据动力学公式有
解得
从开始下落到返回水面所需时间
15. 如图所示,有一个可视为质点、质量的小物块,初速度为零,经由水平顺时针转动的传送带从最左端送到最右端,滑过光滑水平面后,滑上紧靠面末端的质量的静止长木板。已知传送带速度恒为,传送带间长度,木板上表面与面相平,木板下表面与地面之间动摩擦因数为,小物块与传送带、长木板上表面间的动摩擦因数均为。长木板足够长,不计空气阻力,重力加速度取。求:
(1)物块在传送带上运动的时间;
(2)物块滑上木板瞬间物块和木板的加速度分别为多少?
(3)木板最终停止时,其左端距离水平面上点的距离为多少?
【答案】(1)
(2),
(3)
【解析】
【小问1详解】
小物块在传送带上加速运动的加速度
小物块达到与传送带共同速度运动的位移大小
小物块在传送带上匀加速运动的时间
小物块在传送带上匀速运动的位移大小
小物块在传送带上匀速运动的时间
小物块在传送带上运动的时间
【小问2详解】
物块滑上木板瞬间物块的加速度大小
物块滑上木板瞬间木板的加速度大小为
【小问3详解】
设小物块与木板达到共同速度运动的时间为,则
解得,
小物块与木板达到共同速度前,木板上相对地面运动的位移大小
小物块与木板达到共同速度后二者相对静止,一起做匀减速运动,加速度大小为
木板匀减速运动的位移大小为
木板最终停止时,其左端距离水平面上点的距离为
16. 一轻弹簧的一端固定在倾角为的固定光滑斜面的底部,另一端和质量为的小物块相连,如图所示。质量为的小物块紧靠静止在斜面上,此时弹簧的压缩量为,从时开始,对施加沿斜面向上的外力,使始终做匀加速直线运动。经过一段时间后,物块、分离;再经过同样长的时间,距其出发点的距离恰好也为,弹簧的形变始终在弹性限度内,重力加速度大小,求:
(1)弹簧的劲度系数;
(2)求、分离时弹簧的压缩量以及物块加速度的大小;
(3)外力大小随时间变化的关系式。
【答案】(1)
(2)9cm 0.625m/s2
(3)a、b分离前,外力大小随时间变化的关系式, a、b分离后,
【解析】
【小问1详解】
小物块b紧靠a静止在斜面上,则将二者看成一个整体,可知弹力大小与整体重力的分力大小相等,有
解得
【小问2详解】
由于初速度为0,最初两段相同时间间隔内位移之比为
且由题有
当物块a、b分离时弹簧压缩量
两物块刚好要分离时,a与b之间无相互作用力且加速度相同,对a由牛顿第二定律有
代入数据解得
【小问3详解】
对整体牛顿第二定律可得
代入数据可得
因分离时位移x=,由x==at2
解得
所以a、b分离前,外力大小随时间变化的关系式
a、b分离后,对b根据牛顿第二定律,有
解得
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