内容正文:
连城一中2025-2026学年上期高一年级月考
2物理试卷
(考试时间:75分钟 总分:100分)
一、单选题(本大题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题列出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。)
1. 下列对于运动基本概念的描述正确的是( )
A. “无人机快递”完成快件投递后返回到出发点,此运动过程“无人机”的路程为零
B. 微信交易记录中有一单的转账时间为“2025060519:49:34”,这里的时间是指时刻
C. 高速公路启用的“区间测速”系统,测量的一定是汽车行驶的平均速度大小
D. 坐在高速行驶车上的乘客感觉旁边的车没动,乘客是以地面为参考系的
2. 三个小朋友在水平桌面上玩一个“夺宝”游戏,用三根平行于桌面的绳子拉静止在水平桌面上的玩具箱,玩具箱依旧保持静止状态,忽略桌面与玩具箱间的摩擦力,三根绳子的拉力可能是下面哪一组( )
A. 2N、4N、5N B. 2N、3N、6N
C. 1N、2N、4N D. 2N、4N、7N
3. 一可视为质点的物体沿直线运动的v—t关系如图所示,则( )
A. 第0.5s末与第1.5s末的速度大小相等,方向相反
B. 第2s末与第5s末的加速度大小均为0
C. 第2s末与第5s末的加速度相同
D. 0~1s内加速度与速度方向相同,5~6s内加速度与速度方向相反
4. 如图所示,光滑轻质晾衣绳的两端分别固定在两根竖直杆的A、B两点,衣服通过衣架的挂钩悬挂在绳上并处于静止状态,且此时衣服更靠近左侧直杆。下列说法正确的是( )
A. 静止时左侧的绳子张力大于右侧绳子张力
B. 保持两竖直杆间距离不变,仅将B端移到位置,绳子张力不变
C. 保持两竖直杆的距离不变,仅将B端移到位置,绳子张力变小
D. 保持两固定点不变,仅将右侧直杆向左移至图中虚线位置,绳子张力变大
二、双项选择题(本题共4小题,每小题6分,共24分。在每小题列出的四个选项中,有两个选项是符合题目要求的,全部选对得6分,选对但不全得3分,有选错得0分)。
5. 关于以下课本中的案例,说法正确的有( )
A. 图甲所示装置为光电门,可测量遮光条通过光电门时的平均速度
B. 用图乙所示装置测量木板和物块间的滑动摩擦力时,必须保证下方木板做匀速直线运动
C. 图丙所示实验中,墙上的光点P发生移动,说明桌面发生了微小形变
D. 伽利略基于图丁的客观事实,提出了力不是维持物体运动的原因
6. 如图所示,人向右匀速推动水平桌面上的长木板,在木板翻离桌面以前,则( )
A. 木板露出桌面后,推力将逐渐减小
B. 木板露出桌面后,木板对桌面的压力保持不变
C. 木板露出桌面后,桌面对木板的摩擦力保持不变
D. 木板露出桌面后,桌面与木板间的动摩擦因数逐渐减小
7. 如图,在水平地面上一粗糙斜劈,斜劈顶端装有一光滑定滑轮。一轻绳一端悬挂物块Q,另一端跨过定滑轮与斜劈上的物块P相连,轻绳与斜面平行,系统处于静止状态。现对Q施加一水平向左的力F使Q缓慢移动,这一过程P与斜劈始终保持静止,则( )
A. 水平力F变大 B. 绳子拉力变小
C. 斜面体受到地面的摩擦力变大 D. P受到的摩擦力变大
8. 如图,一粗糙斜面倾角为,在斜面上静置有质量均为的、两木块,它们之间夹有被压缩了的轻质弹簧,该弹簧的劲度系数,系统处于静止状态。现用沿斜面向上的拉力作用在木块上,若两木块与斜面间的动摩擦因数相同,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,,重力加速度大小取,下列说法正确的是( )
A. 初始时,弹簧的弹力为
B. 木块与斜面间的动摩擦因数
C. 力作用后,木块将向上运动
D. 力作用前后,木块受到摩擦力大小均为
三、非选择题:共60分,其中9、10、11题为填空题,12、13题为实验题,14、15、16为计算题,考生根据要求作答。
9. 高空抛物被称为“城市毒瘤”,刑法修正案新增高空抛物罪。某高楼住户,有一花盆从距地面20m处自由坠落,不计空气阻力,g取10m/s2,花盆经过______s落到地面,到达地面时的速度为______m/s。
10. 如图所示,物体A被水平力F压在竖直墙壁上静止不动,缓慢增大力F,则墙壁对物体A的弹力______(填“不断增大”“不断减小”或“保持不变”),墙壁对物体A的摩擦力______(填“不断增大”“不断减小”或“保持不变”)。
11. 如图,一重力为G的体操运动员在进行训练,竖直倒立保持静止状态时,两手臂对称支撑。当两臂夹角约为60°时,地面对运动员单手的弹力大小为______;当夹角减小时,地面对运动员单手的弹力大小______(选填“增大”“减小”或“不变”)。
12. 某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验,他用图钉把白纸固定在水平放置的木板上,将橡皮条的一端固定在木板上的点,另一端系两个细绳套,用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套,互成角度施加拉力,使橡皮条伸长,让结点到达纸面上某位置,记为,然后撤去两个力,再用一个弹簧测力计把结点拉到位置,如图甲所示。
(1)某次实验中,一弹簧测力计的指针位置如图乙所示,读数为______N。
(2)某次实验作出力的平行四边形如图丙所示,在与两力中,方向一定沿方向是______(填“”或“”)。
(3)实验中与的夹角为,保持的方向不变、增大角的过程中,为保证结点位置不变,的大小将( )
A. 一直增大 B. 一直减小
C. 先增大后减小 D. 先减小后增大
13. 为了探究物体质量一定时加速度与力的关系,某同学设计了如图所示的实验装置。其中M为小车的质量(不含与小车相连的滑轮质量),m(未知量且可改变)为砂和砂桶的质量,为与小车相连的滑轮的质量。力传感器可测出轻绳中的拉力大小。
实验过程如下:
①调节长木板使之水平;
②使细绳水平,调节砂桶中砂的质量,当纸带上打下的点间隔均匀时,力传感器的示数为;
③更换纸带,增加砂桶中砂的质量,记录力传感器的示数为F,取下纸带;
④重复步骤③多次进行实验。根据以上实验操作回答下列问题:
(1)在实验操作时是否需要满足沙和沙桶的总质量远小于小车的质量?______(填“需要”或“不需要”)
(2)实验过程中,小车和木板之间的滑动摩擦力大小为______。
(3)该同学在实验过程中得到如图所示的一条纸带(两点之间还有四个点没有画出),已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电,根据纸带可以求出小车的加速度为______(计算结果保留两位有效数字)
(4)力传感器的示数为F,小车的加速度为a,根据多次实验得到的数据作出的a-F图像可能是如图中的______(填“①”或“②”或“③”)。
14. 如图所示,细绳1、2和橡皮筋(满足胡克定律)相连于一点,绳1上端固定在A点,绳2下端与质量m=0.8kg的水杯相连,橡皮筋的另一端与绳套相连。水杯静止时,绳1与竖直方向的夹角为37°且橡皮筋与绳2垂直,此时橡皮筋的长度L=13cm。已知橡皮筋的原长,且橡皮筋始终在弹性限度内,取重力加速度大小g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
(1)细绳1上的弹力大小;
(2)橡皮筋的劲度系数k。
15. 如图所示,斜面BC固定不动,且水平面AB与斜面BC平滑连接,斜面倾角为37°。质量m=11kg的物体在拉力F1作用下沿水平面向右匀速运动,F1=50 N,方向与水平方向夹角也为37°。滑上斜面后,立即改用拉力F2,使物体沿斜面继续匀速上行。设物体与斜面间和水平面间的动摩擦因数相同,已知sin37° =0.6,cos37° =0.8,重力加速度大小g取10 m/s2,求:
(1)动摩擦因数μ的大小;
(2)若F2平行于斜面向上,F2的大小;
16. 如图所示,在竖直墙壁的左侧水平地面上,放置质量为m的正方体ABCD,在正方体与墙壁之间放置一质量也为m的匀质光滑球,球心为O,OB与竖直方向的夹角为53°,此时正方体恰好能保持静止。已知重力加速度g=10m/s,sin53°=0.8,cos53°=0.6,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求:
(1)正方体ABCD对地面的压力;
(2)墙壁与球间的弹力大小,以及正方体与水平地面间的动摩擦因数;
(3)若保持正方体与墙壁距离不变,增大球的半径,当球的半径大于某个值后,不论球的质量多大,正方体和球均能保持静止,求这一临界的半径与原来半径的比值。(,结果保留小数点后两位)
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连城一中2025-2026学年上期高一年级月考
2物理试卷
(考试时间:75分钟 总分:100分)
一、单选题(本大题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题列出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。)
1. 下列对于运动基本概念的描述正确的是( )
A. “无人机快递”完成快件投递后返回到出发点,此运动过程“无人机”的路程为零
B. 微信交易记录中有一单的转账时间为“2025060519:49:34”,这里的时间是指时刻
C. 高速公路启用的“区间测速”系统,测量的一定是汽车行驶的平均速度大小
D. 坐在高速行驶车上的乘客感觉旁边的车没动,乘客是以地面为参考系的
【答案】B
【解析】
【详解】A.路程是运动轨迹的总长度,无人机往返后路程为往返路径之和,不为零,故A错误;
B.“2025060519:49:34”是具体时间点,对应时刻,故B正确;
C.“区间测速”测量的是平均速率(路程除以时间),而非平均速度(位移/时间),故C错误;
D.乘客感觉旁边的车静止,是因两车同速同向,参考系是旁边的车,故D错误。
故选B。
2. 三个小朋友在水平桌面上玩一个“夺宝”游戏,用三根平行于桌面的绳子拉静止在水平桌面上的玩具箱,玩具箱依旧保持静止状态,忽略桌面与玩具箱间的摩擦力,三根绳子的拉力可能是下面哪一组( )
A. 2N、4N、5N B. 2N、3N、6N
C. 1N、2N、4N D. 2N、4N、7N
【答案】A
【解析】
【详解】A.2N、4N的合力范围为
则2N、4N、5N的合力可以为0,玩具箱可以保持静止状态,故A正确;
B.2N、3N的合力范围为
则2N、3N、6N的合力不可以为0,玩具箱不可以保持静止状态,故B错误;
C.1N、2N的合力范围为
则1N、2N、4N的合力不可以为0,玩具箱不可以保持静止状态,故C错误;
D.2N、4N的合力范围为
则2N、4N、7N的合力不可以为0,玩具箱不可以保持静止状态,故D错误。
故选A。
3. 一可视为质点的物体沿直线运动的v—t关系如图所示,则( )
A. 第0.5s末与第1.5s末的速度大小相等,方向相反
B. 第2s末与第5s末的加速度大小均为0
C. 第2s末与第5s末的加速度相同
D. 0~1s内加速度与速度方向相同,5~6s内加速度与速度方向相反
【答案】C
【解析】
【详解】A.由图可知,0.5s末与第1.5s末的速度大小都为,大小相等,方向相同,故A错误;
BC.图像斜率表示加速度,第2s末与第5s末的加速度相同,故B错误,C正确;
D.0~1s内加速度与速度方向相同,5~6s内加速度与速度方向相同,故D错误。
故选C。
4. 如图所示,光滑轻质晾衣绳的两端分别固定在两根竖直杆的A、B两点,衣服通过衣架的挂钩悬挂在绳上并处于静止状态,且此时衣服更靠近左侧直杆。下列说法正确的是( )
A. 静止时左侧的绳子张力大于右侧绳子张力
B. 保持两竖直杆间距离不变,仅将B端移到位置,绳子张力不变
C. 保持两竖直杆的距离不变,仅将B端移到位置,绳子张力变小
D. 保持两固定点不变,仅将右侧直杆向左移至图中虚线位置,绳子张力变大
【答案】B
【解析】
【详解】A.衣服通过衣架的挂钩悬挂在绳上并处于静止状态,挂钩属于“活结”,左、右两车绳子张力相等,故A错误;
BCD.设绳子间的夹角为,绳子总长为L,两杆间距离为d,如图所示
根据几何关系有
得
当B端移到B1位置或B2位置时,d、L都不变,则也不变;由平衡条件可知
解得
可见,绳子张力F也不变;
保持两固定点不变,仅将右侧直杆向左移至图中虚线位置,则d减小,减小,F减小,
故B正确,CD错误;
故选B。
二、双项选择题(本题共4小题,每小题6分,共24分。在每小题列出的四个选项中,有两个选项是符合题目要求的,全部选对得6分,选对但不全得3分,有选错得0分)。
5. 关于以下课本中的案例,说法正确的有( )
A. 图甲所示装置为光电门,可测量遮光条通过光电门时的平均速度
B. 用图乙所示装置测量木板和物块间的滑动摩擦力时,必须保证下方木板做匀速直线运动
C. 图丙所示实验中,墙上的光点P发生移动,说明桌面发生了微小形变
D. 伽利略基于图丁的客观事实,提出了力不是维持物体运动的原因
【答案】AC
【解析】
【详解】A.光电门的工作原理是利用遮光条通过光电门的时间,结合遮光条的宽度,根据(d为遮光条宽度,t为遮光时间)计算平均速度,该平均速度可近似为瞬时速度,故A正确;
B.图乙装置测量滑动摩擦力时,物块处于静止状态,受到的摩擦力与弹簧测力计的拉力平衡,下方木板的运动状态(匀速或变速)不影响物块的受力平衡,所以不需要保证木板做匀速直线运动,故B错误;
C.图丙是利用光的反射原理来放大桌面的微小形变,当桌面发生微小形变时,反射光线的方向改变,墙上的光点P发生移动,故C正确;
D.图丁是伽利略的理想斜面实验,该实验是理想化的推理,并非基于客观事实,伽利略通过这个推理提出了力不是维持物体运动的原因,故D错误。
故选AC。
6. 如图所示,人向右匀速推动水平桌面上的长木板,在木板翻离桌面以前,则( )
A. 木板露出桌面后,推力将逐渐减小
B. 木板露出桌面后,木板对桌面的压力保持不变
C. 木板露出桌面后,桌面对木板的摩擦力保持不变
D. 木板露出桌面后,桌面与木板间的动摩擦因数逐渐减小
【答案】BC
【解析】
【详解】B.木板露出桌面后,木板竖直方向上受重力和支持力,二力平衡,支持力不变,由牛顿第三定律可知,木板对桌面的压力与桌面对木板的支持力大小相等,所以木板对桌面的压力保持不变,故B正确;
D.木板露出桌面后,桌面与木板间的粗糙程度不变,动摩擦因数不变,故D错误;
C.木板露出桌面后,木板匀速运动,桌面与木板间的动摩擦因数不变,木板对桌面的压力保持不变,由,可知桌面对木板的摩擦力保持不变,故C正确;
A.木板露出桌面后,木板匀速运动,推力与摩擦力是一对平衡力,大小不变,故A错误。
故选BC。
7. 如图,在水平地面上一粗糙斜劈,斜劈顶端装有一光滑定滑轮。一轻绳一端悬挂物块Q,另一端跨过定滑轮与斜劈上的物块P相连,轻绳与斜面平行,系统处于静止状态。现对Q施加一水平向左的力F使Q缓慢移动,这一过程P与斜劈始终保持静止,则( )
A. 水平力F变大 B. 绳子拉力变小
C. 斜面体受到地面的摩擦力变大 D. P受到的摩擦力变大
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.设左侧绳与竖直方向的夹角为,绳中拉力为T,对Q有,
当Q缓慢向左移动时,变大,变大,变小,则绳子拉力T变大,水平力F变大,故A正确,B错误;
C.将Q、P与斜面作为一个整体 ,由平衡条件可知,斜面体受到地面的摩擦力与F等大反向,由于F在增大,故斜面体受到地面的摩擦力变大,故C正确;
D.由于不知道具体的P、Q质量大小关系,故开始时,P受到斜面的摩擦力可能沿斜面向上,故随着T的增大,P受到的摩擦力可能先减小后增大,故D错误。
故选AC。
8. 如图,一粗糙斜面倾角为,在斜面上静置有质量均为的、两木块,它们之间夹有被压缩了的轻质弹簧,该弹簧的劲度系数,系统处于静止状态。现用沿斜面向上的拉力作用在木块上,若两木块与斜面间的动摩擦因数相同,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,,重力加速度大小取,下列说法正确的是( )
A. 初始时,弹簧的弹力为
B. 木块与斜面间的动摩擦因数
C. 力作用后,木块将向上运动
D. 力作用前后,木块受到摩擦力大小均为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.初始时,弹簧的弹力为,A错误;
B.对B分析可知
可得木块与斜面间的动摩擦因数,B正确;
CD.力F作用前,对A受力分析,沿斜面方向有
代入数据解得
A与斜面的最大静摩擦力,力作用后,假设A不动,则
解得,可知假设成立,木块仍静止,C错误,D正确。
故选BD。
三、非选择题:共60分,其中9、10、11题为填空题,12、13题为实验题,14、15、16为计算题,考生根据要求作答。
9. 高空抛物被称为“城市毒瘤”,刑法修正案新增高空抛物罪。某高楼住户,有一花盆从距地面20m处自由坠落,不计空气阻力,g取10m/s2,花盆经过______s落到地面,到达地面时的速度为______m/s。
【答案】 ①. 2 ②. 20
【解析】
【详解】[1][2]根据自由落体运动规律有,
代入数据解得,
10. 如图所示,物体A被水平力F压在竖直墙壁上静止不动,缓慢增大力F,则墙壁对物体A的弹力______(填“不断增大”“不断减小”或“保持不变”),墙壁对物体A的摩擦力______(填“不断增大”“不断减小”或“保持不变”)。
【答案】 ①. 不断增大 ②. 保持不变
【解析】
【详解】[1]物体A在水平方向上受到推力F和墙面的支持力N,处于平衡状态,缓慢增大力F,根据平衡条件可知,墙壁对物体A的弹力不断增大。
[2]物体A在竖直方向上受到重力和摩擦力,处于平衡状态,根据平衡条件可知墙壁对物体A的摩擦力保持不变。
11. 如图,一重力为G的体操运动员在进行训练,竖直倒立保持静止状态时,两手臂对称支撑。当两臂夹角约为60°时,地面对运动员单手的弹力大小为______;当夹角减小时,地面对运动员单手的弹力大小______(选填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】 ①. ②. 不变
【解析】
【详解】[1]对人受力分析,竖直方向有,可得地面对运动员单手的弹力大小为
[2]当夹角减小时,地面对运动员单手的弹力大小不变。
12. 某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验,他用图钉把白纸固定在水平放置的木板上,将橡皮条的一端固定在木板上的点,另一端系两个细绳套,用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套,互成角度施加拉力,使橡皮条伸长,让结点到达纸面上某位置,记为,然后撤去两个力,再用一个弹簧测力计把结点拉到位置,如图甲所示。
(1)某次实验中,一弹簧测力计的指针位置如图乙所示,读数为______N。
(2)某次实验作出力的平行四边形如图丙所示,在与两力中,方向一定沿方向是______(填“”或“”)。
(3)实验中与的夹角为,保持的方向不变、增大角的过程中,为保证结点位置不变,的大小将( )
A. 一直增大 B. 一直减小
C. 先增大后减小 D. 先减小后增大
【答案】(1)3.00
(2) (3)A
【解析】
【小问1详解】
弹簧测力计最小分度是,所以要估读到最小分度的下一位;根据弹簧测力计的指针所指位置,可知读数为。
【小问2详解】
是根据平行四边形定则作出的理论上的合力,方向不一定沿AO方向,实际合力必定是,方向一定沿AO方向。
【小问3详解】
与的夹角为(),保持的方向不变、增大角,为保证O点位置不变,即与的合力不变,由力的三角形法则作图如下,可知应该变大。
13. 为了探究物体质量一定时加速度与力的关系,某同学设计了如图所示的实验装置。其中M为小车的质量(不含与小车相连的滑轮质量),m(未知量且可改变)为砂和砂桶的质量,为与小车相连的滑轮的质量。力传感器可测出轻绳中的拉力大小。
实验过程如下:
①调节长木板使之水平;
②使细绳水平,调节砂桶中砂的质量,当纸带上打下的点间隔均匀时,力传感器的示数为;
③更换纸带,增加砂桶中砂的质量,记录力传感器的示数为F,取下纸带;
④重复步骤③多次进行实验。根据以上实验操作回答下列问题:
(1)在实验操作时是否需要满足沙和沙桶的总质量远小于小车的质量?______(填“需要”或“不需要”)
(2)实验过程中,小车和木板之间的滑动摩擦力大小为______。
(3)该同学在实验过程中得到如图所示的一条纸带(两点之间还有四个点没有画出),已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电,根据纸带可以求出小车的加速度为______(计算结果保留两位有效数字)
(4)力传感器的示数为F,小车的加速度为a,根据多次实验得到的数据作出的a-F图像可能是如图中的______(填“①”或“②”或“③”)。
【答案】(1)不需要 (2)
(3)
(4)③
【解析】
【小问1详解】
实验装置中有力传感器,可以直接测出绳上拉力,不需要将砂和砂桶的总重力近似为绳上的拉力,所以不再需要砂和砂桶的总质量远小于小车质量。
【小问2详解】
在实验过程②中,打出的点迹是均匀的,说明小车做匀速直线运动,对小车受力分析,有
【小问3详解】
纸带上的两点之间的时间间隔为t,则
根据公式可知,
【小问4详解】
绳上拉力的2倍需要大于小车受到的摩擦力,才能让小车开始做匀加速直线运动,根据牛二定律可列出表达式
所以图像应为③。
14. 如图所示,细绳1、2和橡皮筋(满足胡克定律)相连于一点,绳1上端固定在A点,绳2下端与质量m=0.8kg的水杯相连,橡皮筋的另一端与绳套相连。水杯静止时,绳1与竖直方向的夹角为37°且橡皮筋与绳2垂直,此时橡皮筋的长度L=13cm。已知橡皮筋的原长,且橡皮筋始终在弹性限度内,取重力加速度大小g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
(1)细绳1上的弹力大小;
(2)橡皮筋的劲度系数k。
【答案】(1)10N (2)
【解析】
【小问1详解】
细绳2上的弹力大小
对细绳1、2的连接点受力分析有
解得
【小问2详解】
橡皮筋上的弹力大小
由胡克定律有
解得
15. 如图所示,斜面BC固定不动,且水平面AB与斜面BC平滑连接,斜面倾角为37°。质量m=11kg的物体在拉力F1作用下沿水平面向右匀速运动,F1=50 N,方向与水平方向夹角也为37°。滑上斜面后,立即改用拉力F2,使物体沿斜面继续匀速上行。设物体与斜面间和水平面间的动摩擦因数相同,已知sin37° =0.6,cos37° =0.8,重力加速度大小g取10 m/s2,求:
(1)动摩擦因数μ的大小;
(2)若F2平行于斜面向上,F2的大小;
【答案】(1)0.5 (2)
【解析】
【小问1详解】
物体做匀速直线运动,将正交分解有
水平方向
竖直方向
滑动摩擦力,,
联立解得
【小问2详解】
改用拉力,物体沿斜面继续匀速上行,由力的正交分解可知,沿斜面方向
垂直于斜面方向
滑动摩擦力,,
联立解得
16. 如图所示,在竖直墙壁的左侧水平地面上,放置质量为m的正方体ABCD,在正方体与墙壁之间放置一质量也为m的匀质光滑球,球心为O,OB与竖直方向的夹角为53°,此时正方体恰好能保持静止。已知重力加速度g=10m/s,sin53°=0.8,cos53°=0.6,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求:
(1)正方体ABCD对地面的压力;
(2)墙壁与球间的弹力大小,以及正方体与水平地面间的动摩擦因数;
(3)若保持正方体与墙壁距离不变,增大球的半径,当球的半径大于某个值后,不论球的质量多大,正方体和球均能保持静止,求这一临界的半径与原来半径的比值。(,结果保留小数点后两位)
【答案】(1),方向竖直向下
(2),
(3)
【解析】
【小问1详解】
以正方体和光滑球为整体,竖直方向根据受力平衡可得
则正方体ABCD对地面的压力大小为,方向竖直向下。
【小问2详解】
以光滑球为对象,根据平衡条件可得
解得墙壁与球间的弹力大小为
以正方体和光滑球为整体,水平方向根据受力平衡可得
由于正方体恰好能保持静止,则有
解得正方体与水平地面间的动摩擦因数为
【小问3详解】
若保持正方体与墙壁距离不变,设该距离为,根据几何关系可得
增大球的半径,正方体和球均能保持静止,则有
又
联立可得
当满足
不论球的质量多大,正方体均能保持静止状态;设这一临界的半径为,根据几何关系可得
其中
联立可得这一临界的半径与原来半径的比值为
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