精品解析:贵州省贵阳市第三实验中学2024-2025学年高一下学期学业质量监测物理试题
2026-08-09
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内容正文:
贵阳市第三实验中学2024-2025学年度第二学期学业质量监测
高一年级物理
请考生注意:1.考试时间为75分钟,满分为100分,
2.所有题的答案必须答在答题纸的指定位置,否则不得分。
第I卷(选择题)
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 下列说法中正确的是( )
A. 太阳系中所有行星的轨道都是椭圆,太阳在椭圆的中心
B. 相同的时间内,火星与太阳的连线扫过的面积与地球与太阳的连线扫过的面积相等
C. 地球与火星轨道的半长轴的三次方跟它们各自公转周期的二次方的比值相等
D. 月—地检验是通过比较苹果和月球的加速度,验证地球对苹果和月球的引力满足同一表达式
2. 如图所示为贵阳市河滨公园的摩天轮,乘客坐在座舱里随着摩天轮一起在竖直平面内做匀速圆周运动,下列说法正确的是( )
A. 乘客的加速度保持不变 B. 乘客的速度保持不变
C. 乘客的角速度保持不变 D. 乘客的合外力保持不变
3. 质量为的小物块,从离桌面高处由静止下落,桌面离地面高为,如图所示。如果以桌面为参考平面,那么小物块落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化分别是( )
A. , B. ,
C. , D. ,
4. 如图所示的三种情况下,物体在力的作用下水平发生了一段位移。设这三种情形下力和位移的大小都是一样的。关于这三种情形下力对物体做的功,下列说法正确的是( )
A. 甲图和丙图中,力对物体做功相同
B. 甲图和乙图中,力对物体做功相同
C. 甲图中,力对物体做功为
D. 乙图中,力对物体做功为
5. 如图所示,下列有关生活中的圆周运动实例分析,其中说法正确的是( )
A. 如图甲,一个小球(可视为质点)沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动过程中,小球受到了重力、漏斗的弹力和向心力的作用
B. 如图乙,火车轨道在弯道处应设计成“外轨比内轨低”
C. 如图丙,汽车通过凹形桥的最低点时,汽车处于超重状态
D. 如图丁,洗衣机脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力,从而沿切线方向甩出
6. 如图所示,三个相同的小球A、B、C位于同一高度处,A做自由落体运动,B沿光滑斜面由静止滑下,C做平抛运动,在每个小球落地的瞬间,其重力的功率分别为、、。下列关系式正确的是( )
A. B. C. D.
7. 北斗导航系统(BDS)是继GPS、GLONASS、GALILEO之后的第四个成熟的卫星导航系统,它由我国自主研制,具有抗遮挡能力强、服务精度高等特点。如图所示,北斗导航系统由三种轨道卫星组成;中圆轨道卫星的周期约为、轨道倾角;静止轨道卫星的周期为、轨道倾角;倾斜同步轨道卫星的周期为、轨道倾角(轨道倾角是指卫星轨道面与地球赤道面之间的夹角),则( )
A. 中圆轨道卫星的动能最大
B. 静止轨道卫星的角速度大小为
C. 倾斜同步轨道卫星相对于北京静止
D. 中圆轨道卫星与静止轨道卫星的轨道半径之比约为
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求的。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 一辆小汽车在水平路面上由静止启动,在前5s内做匀加速直线运动,5s末达到额定功率,之后保持以额定功率运动,其v−t图像如图所示。已知汽车的质量为m=1×103kg,汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍,g取10m/s2,则以下说法正确的是( )
A. 汽车在前5s内的牵引力为5×102N B. 汽车速度为25m/s时的加速度为5m/s2
C. 汽车的额定功率为100kW D. 汽车的最大速度为100m/s
9. 图甲为“梦天”实验舱成功和“天和”核心舱对接的照片,图乙为“梦天”实验舱的变轨过程:先将“梦天”实验舱从地面发射到近地轨道(轨道I),再在Q点将“梦天”实验舱从近地轨道变轨到转移轨道(轨道II);第三步,在P点将从“梦天”实验舱从转移轨道变轨到“天和”核心舱的轨道(轨道III)。则下列说法正确的是( )
A. “梦天”实验舱从点进行变轨后无动力运动到P点的过程中动能减小
B. “梦天”实验舱在轨道I上运行到Q点时的加速度小于在轨道II上运行到Q点时的加速度
C. “梦天”实验舱在轨道II的运行周期大于“天和”核心舱的运行周期
D. “梦天”实验舱在轨道I运行的线速度大于对接后在轨道III运行的线速度
10. 质量均为m=1kg的甲、乙两个物体同时从同地沿同一方向做直线运动,二者的动能随位移x的变化图像如图所示。下列说法正确的是( )
A. 甲的加速度大于乙的加速度
B. 甲、乙在x=6m处相遇
C. 当甲的位移刚达到9m时,乙在甲的后面
D. 当甲的位移为6m时,乙在甲后面,且距离最远
第II卷(非选择题)
三、实验题:本题共1小题,共8分。
11. 向心力演示器如图所示。匀速转动手柄1,可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动。皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上,可使两个槽内的小球分别以不同的角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供,球对挡板的反作用力,通过横臂的杠杆使弹簧测力套筒7下降,从而露出标尺8,标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小。用上述向心力演示器探究“向心力与角速度的关系”。
(1)本实验采用的实验方法是_____。
A. 理想实验法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 D. 放大法
(2)为了探究向心力与角速度的关系,应将选择质量_____(填“相同”或“不同”)的小球,此时两小球转动的半径应_____(填“相同”或“不同”),图中左右两侧标尺“8”露出的长度_____(填“相同”或“不同”)。
(3)在某次实验中,转动时发现左边标尺露出的格数是右边的4倍,则左边塔轮与右边塔轮的角速度之比为_____。
(4)通过本实验可以得到的结论有_____。
A. 在半径和角速度一定的情况下,向心力的大小与质量成反比
B. 在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与线速度的平方成正比
C. 在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与角速度的平方成正比
D. 在质量和角速度一定的情况下,向心力的大小与半径成正比
四、计算题:本题共3小题,共44分。
12. 我国已启动“登月工程”,在未来航天员将乘飞船登月后将进行一系列的科学探测与实验。设想宇航员从离地高处以水平抛出一小铁球(引力视为恒力,阻力可忽略,不考虑月球自转),经过时间落到地面。已知月球半径为,引力常量为,求:
(1)月球表面的重力加速度;
(2)月球的质量;
(3)月球的“第一宇宙速度”。
13. 如图所示,半径为的半球形陶罐,固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上,转台转轴与过陶罐球心的对称轴重合。转台静止不动时,将一质量为的小物块放入陶罐内,小物块恰能静止于陶罐内壁的A点,且A点与点的连线与之间的夹角,取重力加速度,,,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则:
(1)小物块与陶罐内壁之间的动摩擦因数是多少?
(2)当转台绕转轴匀速转动时,若小物块在陶罐中的A点与陶罐一起转动且所受的摩擦力恰好为0,则转台转动的角速度为多少?
(3)若改变转台的角速度为时,小物块仍在A点与罐壁相对静止,求此时小物块受到的摩擦力的大小和方向。
14. 足够长的光滑斜面与长度为粗糙水平地面平滑相连,质量为的小球(可视为质点)从斜面上距离地面高处静止释放,经点进入与水平地面平滑连接的光滑圆形轨道(点为轨道最低点),恰好能到达圆形轨道的最高点点。已知小球与地面间的动摩擦因数,圆形轨道半径,取重力加速度,求:
(1)小球第一次经过点时,小球对圆形轨道的压力大小;
(2)若小球从斜面上距离地面高处静止释放,为使小球能进入光滑圆轨道,且在圆轨道上运动的过程中不脱离圆轨道,求的取值范围;
(3)若小球从斜面距离地面高H2处静止释放,最后能经过最高点点且飞出后直接落到水平地面上。求落地点到点的距离与H2的关系式,并请写出H2的取值范围。
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贵阳市第三实验中学2024-2025学年度第二学期学业质量监测
高一年级物理
请考生注意:1.考试时间为75分钟,满分为100分,
2.所有题的答案必须答在答题纸的指定位置,否则不得分。
第I卷(选择题)
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 下列说法中正确的是( )
A. 太阳系中所有行星的轨道都是椭圆,太阳在椭圆的中心
B. 相同的时间内,火星与太阳的连线扫过的面积与地球与太阳的连线扫过的面积相等
C. 地球与火星轨道的半长轴的三次方跟它们各自公转周期的二次方的比值相等
D. 月—地检验是通过比较苹果和月球的加速度,验证地球对苹果和月球的引力满足同一表达式
【答案】CD
【解析】
【详解】A.根据开普勒第一定律,太阳系中所有行星的轨道都是椭圆,太阳在椭圆的一个焦点上,故A错误;
B.根据开普勒第二定律,在相同时间内,同一轨道上的行星与太阳的连线扫过的面积相等,但火星与地球不在同一轨道上,火星与太阳的连线扫过的面积与地球与太阳的连线扫过的面积不相等,故B错误;
C.根据开普勒第三定律可知,地球与火星轨道的半长轴的三次方跟它们各自公转周期的二次方的比值相等,故C正确;
D.月—地检验是通过比较苹果和月球的加速度,验证地球对苹果和月球的引力满足同一表达式,故D正确。
故选CD。
2. 如图所示为贵阳市河滨公园的摩天轮,乘客坐在座舱里随着摩天轮一起在竖直平面内做匀速圆周运动,下列说法正确的是( )
A. 乘客的加速度保持不变 B. 乘客的速度保持不变
C. 乘客的角速度保持不变 D. 乘客的合外力保持不变
【答案】C
【解析】
【详解】A.乘客在竖直平面内做匀速圆周运动,则乘客的加速度大小保持不变,方向总是指向圆心,时刻发生变化,故A错误;
BC.乘客在竖直平面内做匀速圆周运动,乘客的速度大小不变,方向时刻发生变化;乘客的角速度保持不变,故B错误,C正确;
D.乘客在竖直平面内做匀速圆周运动,乘客的合外力提供所需的向心力,则乘客的合外力大小不变,方向时刻发生变化,故D错误。
故选C。
3. 质量为的小物块,从离桌面高处由静止下落,桌面离地面高为,如图所示。如果以桌面为参考平面,那么小物块落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化分别是( )
A. , B. ,
C. , D. ,
【答案】D
【解析】
【详解】以桌面为参考平面,则小物块落地时的重力势能为
整个过程中重力做功为
则整个过程中重力势能的变化为
故选D。
4. 如图所示的三种情况下,物体在力的作用下水平发生了一段位移。设这三种情形下力和位移的大小都是一样的。关于这三种情形下力对物体做的功,下列说法正确的是( )
A. 甲图和丙图中,力对物体做功相同
B. 甲图和乙图中,力对物体做功相同
C. 甲图中,力对物体做功为
D. 乙图中,力对物体做功为
【答案】A
【解析】
【详解】甲图中力F做功为
乙图中力F做功为
丙图中力F做功为
可知甲图和丙图中,力对物体做功相同。
故选A。
5. 如图所示,下列有关生活中的圆周运动实例分析,其中说法正确的是( )
A. 如图甲,一个小球(可视为质点)沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动过程中,小球受到了重力、漏斗的弹力和向心力的作用
B. 如图乙,火车轨道在弯道处应设计成“外轨比内轨低”
C. 如图丙,汽车通过凹形桥的最低点时,汽车处于超重状态
D. 如图丁,洗衣机脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力,从而沿切线方向甩出
【答案】C
【解析】
【详解】A.向心力是效果力,不是单独的一个力,一个小球(可视为质点)沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动过程中,小球受到了重力、漏斗的弹力的作用,故A错误;
B.火车轨道在弯道处应设计成 “外轨比内轨高”,这样火车的重力和轨道对火车的支持力的合力可以提供部分向心力,这就可以减轻轮缘与外轨间的挤压,故B错误;
C.汽车通过凹形桥的最低点时,圆心在汽车的正上方,此时重力和支持力的合力提供向心力,汽车的加速度方向向上,即由可知,汽车受到的支持力大于重力,故汽车通过凹形桥的最低点时,汽车处于超重状态,故C正确;
D.洗衣机脱水桶的脱水原理是:水滴做圆周运动所需要的向心力较大,而水与衣物之间的粘滞力无法提供,所以水滴将做离心运动,从而沿切线方向甩出,故D错误。
故选C。
6. 如图所示,三个相同的小球A、B、C位于同一高度处,A做自由落体运动,B沿光滑斜面由静止滑下,C做平抛运动,在每个小球落地的瞬间,其重力的功率分别为、、。下列关系式正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】A做自由落体运动,C做平抛运动,竖直方向做自由落体运动,根据
可知A、C落地时竖直方向的速度大小相同,根据
可知A、C落地时重力的功率相等,即有
A、B的初速度均为0,根据动能定理可得
可知B下滑到斜面底端的速度大小与A落地时的速度大小相等,但B的速度方向与重力方向成一定的夹角,所以落地瞬间B的竖直分速度小于A的竖直分速度,则有
综上分析可得
故选A。
7. 北斗导航系统(BDS)是继GPS、GLONASS、GALILEO之后的第四个成熟的卫星导航系统,它由我国自主研制,具有抗遮挡能力强、服务精度高等特点。如图所示,北斗导航系统由三种轨道卫星组成;中圆轨道卫星的周期约为、轨道倾角;静止轨道卫星的周期为、轨道倾角;倾斜同步轨道卫星的周期为、轨道倾角(轨道倾角是指卫星轨道面与地球赤道面之间的夹角),则( )
A. 中圆轨道卫星的动能最大
B. 静止轨道卫星的角速度大小为
C. 倾斜同步轨道卫星相对于北京静止
D. 中圆轨道卫星与静止轨道卫星的轨道半径之比约为
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据牛顿第二定律万有引力提供向心力
解得,
中圆轨道卫星的周期最小,故半径最小,运行速度最大;但由于卫星的质量关系不知道,故无法确定动能大小关系,故A错误;
B.静止轨道卫星的周期为24h,故角速度大小为
故B错误;
C.倾斜同步轨道卫星相对于北京运动,故C错误;
D.由开普勒第三定律可知,中圆轨道卫星与静止轨道卫星的轨道半径之比为
故D正确。
故选D。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求的。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 一辆小汽车在水平路面上由静止启动,在前5s内做匀加速直线运动,5s末达到额定功率,之后保持以额定功率运动,其v−t图像如图所示。已知汽车的质量为m=1×103kg,汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍,g取10m/s2,则以下说法正确的是( )
A. 汽车在前5s内的牵引力为5×102N B. 汽车速度为25m/s时的加速度为5m/s2
C. 汽车的额定功率为100kW D. 汽车的最大速度为100m/s
【答案】CD
【解析】
【分析】
【详解】A.汽车在前5s内做匀加速运动,加速度
由牛顿第二定律得
解得
故A错误;
BCD.汽车在5s末功率达到额定功率
当汽车速度最大时,牵引力与阻力大小相等,即
F=F阻
最大速度
汽车速度为25m/s时,则有
解得
故B错误,CD正确。
故选CD。
9. 图甲为“梦天”实验舱成功和“天和”核心舱对接的照片,图乙为“梦天”实验舱的变轨过程:先将“梦天”实验舱从地面发射到近地轨道(轨道I),再在Q点将“梦天”实验舱从近地轨道变轨到转移轨道(轨道II);第三步,在P点将从“梦天”实验舱从转移轨道变轨到“天和”核心舱的轨道(轨道III)。则下列说法正确的是( )
A. “梦天”实验舱从点进行变轨后无动力运动到P点的过程中动能减小
B. “梦天”实验舱在轨道I上运行到Q点时的加速度小于在轨道II上运行到Q点时的加速度
C. “梦天”实验舱在轨道II的运行周期大于“天和”核心舱的运行周期
D. “梦天”实验舱在轨道I运行的线速度大于对接后在轨道III运行的线速度
【答案】AD
【解析】
【详解】A.“梦天”实验舱从Q点进行变轨后无动力运动到P点的过程中,万有引力做负功,动能减小,故A正确;
B.根据牛顿第二定律可得
可得
可知“梦天”实验舱在轨道I上运行到Q点时的加速度等于在轨道II上运行到Q点时的加速度,故B错误;
C.根据开普勒第三定律,由于“梦天”实验舱在轨道Ⅱ的半长轴小于“天和”核心舱的轨道半径,则“梦天”实验舱在轨道II的运行周期小于“天和”核心舱的运行周期,故C错误;
D.根据万有引力提供向心力可得
解得
“梦天”实验舱在轨道I运行的半径小于对接后运行的轨道半径,则“梦天”实验舱在轨道I运行的线速度大于对接后在轨道III运行的线速度,故D正确。
故选AD。
10. 质量均为m=1kg的甲、乙两个物体同时从同地沿同一方向做直线运动,二者的动能随位移x的变化图像如图所示。下列说法正确的是( )
A. 甲的加速度大于乙的加速度
B. 甲、乙在x=6m处相遇
C. 当甲的位移刚达到9m时,乙在甲的后面
D. 当甲的位移为6m时,乙在甲后面,且距离最远
【答案】AC
【解析】
【详解】A.根据动能定理
对甲
得
对乙
图线斜率大小等于合力,甲、乙加速度大小分别为
,
则甲的加速度大于乙的加速度,A正确;
BC.对甲
甲的初速度为
甲停止运动所用时间为
此时甲的位移为
乙在内的位移为
则甲停止运动前,乙没有追上甲,当甲的位移达到时,乙在甲后面,此后甲静止,所以甲、乙在x=9m处相遇,B错误,C正确;
D.当甲的位移为6m时,由
此时甲的速度为
时间为
此时,乙的位移和速度分别为
,
乙在甲后面,当速度不同,距离不是最远,D错误。
故选AC。
第II卷(非选择题)
三、实验题:本题共1小题,共8分。
11. 向心力演示器如图所示。匀速转动手柄1,可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动。皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上,可使两个槽内的小球分别以不同的角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供,球对挡板的反作用力,通过横臂的杠杆使弹簧测力套筒7下降,从而露出标尺8,标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小。用上述向心力演示器探究“向心力与角速度的关系”。
(1)本实验采用的实验方法是_____。
A. 理想实验法 B. 等效替代法 C. 控制变量法 D. 放大法
(2)为了探究向心力与角速度的关系,应将选择质量_____(填“相同”或“不同”)的小球,此时两小球转动的半径应_____(填“相同”或“不同”),图中左右两侧标尺“8”露出的长度_____(填“相同”或“不同”)。
(3)在某次实验中,转动时发现左边标尺露出的格数是右边的4倍,则左边塔轮与右边塔轮的角速度之比为_____。
(4)通过本实验可以得到的结论有_____。
A. 在半径和角速度一定的情况下,向心力的大小与质量成反比
B. 在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与线速度的平方成正比
C. 在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与角速度的平方成正比
D. 在质量和角速度一定的情况下,向心力的大小与半径成正比
【答案】(1)C (2) ①. 相同 ②. 相同 ③. 不同
(3)2:1 (4)BCD
【解析】
【小问1详解】
本实验要研究多个物理量之间的关系,采用的实验方法是控制变量法,故选C;
【小问2详解】
[1][2][3]为了探究向心力与角速度的关系,要保持质量和半径一定,则应将选择质量相同的小球,此时两小球转动的半径应相同;因向心力不等,则图中左右两侧标尺“8”露出的长度不同。
【小问3详解】
在某次实验中,转动时发现左边标尺露出的格数是右边的4倍,则左右两边小球向心力之比4:1,根据F=mω2r可知,则左边塔轮与右边塔轮的角速度之比为2:1;
【小问4详解】
A.根据F=mω2r可知在半径和角速度一定的情况下,向心力的大小与质量成正比,选项A错误;
B.由可知在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与线速度的平方成正比,选项B正确;
C.根据F=mω2r可知在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与角速度的平方成正比,选项C正确;
D.根据F=mω2r可知在质量和角速度一定的情况下,向心力的大小与半径成正比,选项D正确。
故选BCD。
四、计算题:本题共3小题,共44分。
12. 我国已启动“登月工程”,在未来航天员将乘飞船登月后将进行一系列的科学探测与实验。设想宇航员从离地高处以水平抛出一小铁球(引力视为恒力,阻力可忽略,不考虑月球自转),经过时间落到地面。已知月球半径为,引力常量为,求:
(1)月球表面的重力加速度;
(2)月球的质量;
(3)月球的“第一宇宙速度”。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
小铁球做平抛运动,竖直方向有
可得月球表面的重力加速度
【小问2详解】
在月球表面有
解得月球的质量为
【小问3详解】
月球的第一宇宙速度等于卫星在月球表面轨道绕月球做匀速圆周运动的线速度,则有
可得月球的第一宇宙速度为
13. 如图所示,半径为的半球形陶罐,固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上,转台转轴与过陶罐球心的对称轴重合。转台静止不动时,将一质量为的小物块放入陶罐内,小物块恰能静止于陶罐内壁的A点,且A点与点的连线与之间的夹角,取重力加速度,,,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则:
(1)小物块与陶罐内壁之间的动摩擦因数是多少?
(2)当转台绕转轴匀速转动时,若小物块在陶罐中的A点与陶罐一起转动且所受的摩擦力恰好为0,则转台转动的角速度为多少?
(3)若改变转台的角速度为时,小物块仍在A点与罐壁相对静止,求此时小物块受到的摩擦力的大小和方向。
【答案】(1)0.75
(2)5rad/s (3)3N,方向斜向下
【解析】
【小问1详解】
由平衡可知
解得
【小问2详解】
若小物块在陶罐中的A点与陶罐一起转动且所受的摩擦力恰好为0,则
解得
【小问3详解】
若改变转台的角速度为时,则滑块受摩擦力斜向下,则,
联立解得f=3N
14. 足够长的光滑斜面与长度为粗糙水平地面平滑相连,质量为的小球(可视为质点)从斜面上距离地面高处静止释放,经点进入与水平地面平滑连接的光滑圆形轨道(点为轨道最低点),恰好能到达圆形轨道的最高点点。已知小球与地面间的动摩擦因数,圆形轨道半径,取重力加速度,求:
(1)小球第一次经过点时,小球对圆形轨道的压力大小;
(2)若小球从斜面上距离地面高处静止释放,为使小球能进入光滑圆轨道,且在圆轨道上运动的过程中不脱离圆轨道,求的取值范围;
(3)若小球从斜面距离地面高H2处静止释放,最后能经过最高点点且飞出后直接落到水平地面上。求落地点到点的距离与H2的关系式,并请写出H2的取值范围。
【答案】(1)60N (2)或者
(3) ,H2的取值范围()
【解析】
【小问1详解】
恰好能到达圆形轨道的最高点点,则
从A到B由机械能守恒定律
在A点时
解得
根据牛顿第三定律可知,小球对轨道的压力60N;
【小问2详解】
若小球恰能到达A点,则
解得
若小球恰能到达与圆心等高的位置,则
解得
若小球恰能经过最高点B,则
解得
可知为使小球能进入光滑圆轨道,且在圆轨道上运动的过程中不脱离圆轨道,求的取值范围或者;
【小问3详解】
从开始下滑到到达B点由能量关系
小球从B点抛出的水平位移x与B点的速度关系为,
可得
联立可知
小球从B点飞出时速度最小值为
此时xmin=0.1m,H1min=0.1125m;
x的最大值为xmax=L=0.5m,此时H1max=0.4125m
即H2的取值范围(0.1125m~0.4125m)
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