精品解析:甘肃省天水市麦积区新梦想高考复读学校2025-2026学年高三上学期10月月考物理试题
2026-08-21
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内容正文:
天水市麦积区新梦想高考复读学校
2025--2026学年度第二次检测考试物理试卷
一、选择题(单选题共10小题,每一题4分,多选题共3小题,每题5分,43分,选错或不选得0分,少选得3分)
1. 如图1所示,分别用单色光、照射光电管的阴极,其光电流随光电管两端电压的变化规律如图2所示。下列说法正确的是( )
A. a光的频率大于光的频率
B. 两种光经过同一障碍物,a光更容易发生明显衍射
C. b光照射时逸出的光电子的最大初动能较小
D. 真空中光传播的速度大于光传播的速度
2. 唐朝大诗人白居易曾写下“隔窗知夜雨,芭蕉先有声”的诗句,“雨打芭蕉”为文人墨客提供了极好的写作题材,某次降雨过程中,某个雨滴自静止从空中下落,其速度随时间变化关系如图所示,关于雨滴的运动情况,下列说法中正确的是( )
A. 雨滴下落过程做自由落体运动
B. 雨滴在时间内的位移满足
C. 雨滴在时间内的平均速度为小于
D. 雨滴下落过程中加速度一直变大
3. 有关圆周运动的基本模型,下列说法正确的是( )
A. 如图甲,小球固定在细绳的一端,在竖直面内绕绳的另一端做圆周运动,小球通过最高点的速度至少等于
B. 如图乙,汽车通过拱形桥的最高点时处于超重状态
C. 如图丙,完全相同的A、B两个物块放在匀速转动的水平转台上随转台一起做匀速圆周运动,,转台转速缓慢加快时,物块B先开始滑动
D. 如图丁,火车转弯超过规定速度行驶时,车轮对内轨会有挤压作用
4. 如图所示,质量为m的国产人形机器人“天工”站立在倾角为θ的斜面上,机器人与斜面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 机器人对斜面的压力与斜面对机器人的支持力是一对平衡力
B. 机器人对斜面的压力是由于斜面发生了形变要恢复原状而产生的
C. 机器人相对于斜面的运动趋势方向沿斜面向下
D. 斜面对机器人的摩擦力大小为
5. 2025年5月14日我国成功发射全球首个太空计算星座“星算”,首批12颗卫星全部进入预定轨道,此次任务实现全球首个太空计算星座“零”的突破。如图所示,12颗卫星围绕地球做匀速圆周运动,轨道离地高度约500km,小于地球同步卫星与地面的距离。下列说法正确的是( )
A. “星算”卫星运行周期大于地球自转周期
B. “星算”卫星所受地球的万有引力大于同步卫星所受地球的万有引力
C. “星算”卫星的加速度大于地球赤道处随地球自转物体的向心加速度
D. “星算”卫星的运行速度大于地球第一宇宙速度
6. 如图所示,木块A、B分别重30N和20N,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.2。夹在A、B之间的水平轻弹簧被压缩了2cm,弹簧的劲度系数为100N/m。系统置于水平地面上静止不动。现用的水平拉力作用在木块A上,直到木块B即将开始运动,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,弹簧始终在弹性限度内,从施加力F到木块B即将开始运动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 木块A所受摩擦力始终为4N
B. 木块A运动的位移大小为8cm
C. 木块B所受摩擦力先减小后增大
D. 木块B所受摩擦力的方向不变
7. 如图所示,一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入一平行玻璃砖后,变为a、b两束单色光,并从玻璃砖下表面B、C点射出。则下列说法正确的是( )
A. 在玻璃砖中,a光的传播速度小于b光
B. a光的频率小于b光
C. 在真空中,a光的波长大于b光
D. 若增大入射角θ,则单色光a可能会在MN界面发生全反射
8. 天文望远镜观测发现,大量的恒星以“双星系统”的形式存在,一般的双星系统距离其他星体很远,可以当作孤立系统处理。现根据对某一双星系统的测量,确定该系统中两星体质量之和为M,两者中心相距L。两星体绕连线上某点做匀速圆周运动,则( )
A. 双星系统做匀速圆周运动的角速度为
B. 若两星的质量之比为,则两星的向心力大小之比为
C. 若两星的质量之比为,则两星公转的半径之比为
D. 若两星的质量之比为,则两星公转的线速度之比为
9. 一辆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,之后保持额定功率运动,其v-t图像如图所示。已知汽车的质量为m=2×103kg,汽车受到的阻力为车重力的,g取10m/s2,则( )
A. 汽车在前5s内受到的阻力大小为200N
B. 汽车的额定功率为40kW
C. 前5s内牵引力的功率为30kW
D. 汽车的最大速度为30m/s
10. 在如图所示的平行板电容器中,电场强度E和磁感应强度B相互垂直,一带正电的粒子q以速度v沿着图中所示的虚线穿过两板间的空间而不偏转(忽略重力影响)。以下说法正确的是( )
A. 带电粒子在电磁场中受到的电场力、洛伦兹力共线且方向相反
B. 若粒子带负电,其它条件不变,则粒子不能沿直线穿过两板
C. 若粒子电量加倍,其它条件不变,则粒子仍沿直线穿过两板
D. 若粒子从右侧沿虚线飞入,其它条件不变,则粒子仍沿直线穿过两板
二、实验题(共14分)
11. 某同学利用图1甲实验装置探究滑块加速度与木板间动摩擦因数的关系。实验过程中选取上表面粗糙程度不同的长木板,通过纸带测出滑块加速度a及对应动摩擦因数μ的数值,作出a—μ图像如图乙所示,作图时忘记标明纵、横截距数据,重力加速度g取10m/s2。
(1)为尽可能准确地完成实验,下列说法正确的是___________。
A. 长木板需要调整为水平
B. 实验前需要补偿阻力
C. 实验过程不需要保持小桶及沙子质量不变
D. 实验过程需要保持小桶及沙子质量远小于滑块质量
E. 连接滑块的细线需要与长木板平行
(2)已知滑块质量为,当换用动摩擦因数的长木板时,实验得到的纸带如图2所示,已知交流电频率,相邻计数点间还有四个点未画出,则滑块加速度大小___________(保留2位有效数字)。
(3)结合以上信息,则小桶及沙子质量___________;图乙中横截距___________(结果均用小数表示)。
12. 某实验小组用如图甲所示的装置研究平抛运动及其特点,他的实验操作是:在小球A、B处于同一高度时,用小锤轻击弹性金属片,使A球水平飞出,同时B球被松开下落。
(1)现将A、B球恢复初始状态后,用比较大的力敲击弹性金属片,A球落地点变远,则在空中运动的时间_____(填“变大”、“不变”或“变小”);
(2)安装图乙研究平抛运动实验装置时,保证斜槽末端水平,斜槽______(填“需要”或“不需要”)光滑;
(3)然后小明用图乙所示方法记录平抛运动的轨迹,由于没有记录抛出点,如图丙所示,数据处理时选择A点为坐标原点(0,0),丙图中小方格的边长均为20cm,重力加速度g取10m/s2,则小球平抛初速度的大小为________m/s,小球在B点速度的大小为_______m/s。
三、解答题(第13题10分,第14题16分,第15题17分,共计43分)
13. 斜雪道顶端以水平速度飞出,恰好落到倾斜雪道底端。雪道顶端高度为h,重力加速度为g、运动员的质量为m。不计空气阻力,求:
(1)运动员在空中运动的时间t1;
(2)运动员落回雪道时的速度v;
(3)当运动员落到斜面时,重力的瞬时功率P。
14. 为研究过山车的原理,某物理小组提出下列设想,取一个与水平方向夹角为37°,长为L=2.0m的粗糙倾斜轨道AB,通过水平轨道BC与竖直圆轨道相连,出口为水平轨道DE,整个轨道除AB段以外都是光滑的,其中AB与BC轨道以微小圆弧相接,如图所示,一个小物块以初速度v0=4.0m/s,从某一高度水平抛出,到A点时速度方向恰沿AB方向,并沿倾斜轨道滑下,已知物块与倾斜轨道间的动摩擦因数μ=0.5,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)小物块的抛出点与A点的高度差h;
(2)小物块在轨道AB段下滑过程中加速度a的大小;
(3)要使小物块不离开轨道,并从水平轨道DE滑出,求竖直圆轨道的半径R应该满足什么条件?
15. 如图所示,光滑四分之一圆弧与传送带平滑连接,圆弧半径,传送带水平长度,顺时针传动,速度,让质量为的滑块a(可看作质点)从圆弧顶端静止释放,到达传送带右端时,刚好与传送带共速,之后从传送带飞出。已知重力加速度,求:
(1)滑块a滑到圆弧底端B点时对圆弧的压力大小;
(2)滑块a与传送带之间的动摩擦因数;
(3)滑块a与传送带因摩擦产生的热量;
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2025--2026学年度第二次检测考试物理试卷
一、选择题(单选题共10小题,每一题4分,多选题共3小题,每题5分,43分,选错或不选得0分,少选得3分)
1. 如图1所示,分别用单色光、照射光电管的阴极,其光电流随光电管两端电压的变化规律如图2所示。下列说法正确的是( )
A. a光的频率大于光的频率
B. 两种光经过同一障碍物,a光更容易发生明显衍射
C. b光照射时逸出的光电子的最大初动能较小
D. 真空中光传播的速度大于光传播的速度
【答案】B
【解析】
【详解】AC.由图2可知b光的遏止电压大于a光的遏止电压,根据
可知b光的频率大于a光的频率,b光照射时逸出的光电子的最大初动能较大,故AC错误;
B.因为a光的频率小,根据可知,a光的波长长,相同条件下,两种光经过同一障碍物,a光更容易发生明显衍射,故B正确;
D.a、b光在真空中速度相等,故D错误。
故选B。
2. 唐朝大诗人白居易曾写下“隔窗知夜雨,芭蕉先有声”的诗句,“雨打芭蕉”为文人墨客提供了极好的写作题材,某次降雨过程中,某个雨滴自静止从空中下落,其速度随时间变化关系如图所示,关于雨滴的运动情况,下列说法中正确的是( )
A. 雨滴下落过程做自由落体运动
B. 雨滴在时间内的位移满足
C. 雨滴在时间内的平均速度为小于
D. 雨滴下落过程中加速度一直变大
【答案】B
【解析】
【详解】A.雨滴下落过程受空气阻力作用,则不是自由落体运动,A错误;
B.雨滴在时间内如果做匀加速运动,则位移为,因雨滴做加速度减小的变加速运动,则位移大于雨滴做匀加速运动的位移,即满足,B正确;
C.根据可知,雨滴在时间内的平均速度为大于,C错误;
D.因v-t图像的斜率减小,可知雨滴下落过程中加速度一直变小,D错误。
故选B。
3. 有关圆周运动的基本模型,下列说法正确的是( )
A. 如图甲,小球固定在细绳的一端,在竖直面内绕绳的另一端做圆周运动,小球通过最高点的速度至少等于
B. 如图乙,汽车通过拱形桥的最高点时处于超重状态
C. 如图丙,完全相同的A、B两个物块放在匀速转动的水平转台上随转台一起做匀速圆周运动,,转台转速缓慢加快时,物块B先开始滑动
D. 如图丁,火车转弯超过规定速度行驶时,车轮对内轨会有挤压作用
【答案】A
【解析】
【详解】A.绳子只能提供拉力,在最高点时,如绳子的拉力为零,则只有重力提供小球圆周运动的向心力,即
解得,故A正确;
B.汽车通过拱形桥的最高点时具有向下的加速度,汽车处于失重状态,故B错误;
C.物块放在匀速转动的水平转台上随转台一起做圆周运动,摩擦力充当向心力,最大角速度对应最大静摩擦力,即有
解得
由于,则物块A的临界角速度较小,因此逐渐增大转度时,物体A最先滑动,故C错误;
D.火车转弯超过规定速度行驶时,重力和支持力的合力不够提供向心力,车轮对外轨会有挤压作用,故D错误。
故选A。
4. 如图所示,质量为m的国产人形机器人“天工”站立在倾角为θ的斜面上,机器人与斜面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 机器人对斜面的压力与斜面对机器人的支持力是一对平衡力
B. 机器人对斜面的压力是由于斜面发生了形变要恢复原状而产生的
C. 机器人相对于斜面的运动趋势方向沿斜面向下
D. 斜面对机器人的摩擦力大小为
【答案】C
【解析】
【详解】A.机器人对斜面的压力和斜面对机器人的支持力是物体和斜面间的相互作用力,是一对作用力和反作用力,故A错误;
B.弹力是由于施力物体发生形变要恢复原状而对受力物体产生的力。机器人对斜面的压力,施力物体是机器人,所以是由于机器人发生形变要恢复原状而产生的,故B错误;
C.假设斜面光滑,机器人会沿斜面向下滑动,所以机器人相对于斜面的运动趋势方向沿斜面向下,故C正确;
D.机器人静止在斜面上,受到的摩擦力为静摩擦力。根据平衡条件,静摩擦力的大小为,故D错误。
故选C。
5. 2025年5月14日我国成功发射全球首个太空计算星座“星算”,首批12颗卫星全部进入预定轨道,此次任务实现全球首个太空计算星座“零”的突破。如图所示,12颗卫星围绕地球做匀速圆周运动,轨道离地高度约500km,小于地球同步卫星与地面的距离。下列说法正确的是( )
A. “星算”卫星运行周期大于地球自转周期
B. “星算”卫星所受地球的万有引力大于同步卫星所受地球的万有引力
C. “星算”卫星的加速度大于地球赤道处随地球自转物体的向心加速度
D. “星算”卫星的运行速度大于地球第一宇宙速度
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据万有引力提供向心力有
得
故轨道半径越大,周期越大,“星算”卫星的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径,故“星算”卫星的周期小于地球同步卫星的周期,即“星算”卫星的周期小于地球自转周期,故A错误;
B.因“星算”卫星与同步卫星的质量关系未知,故无法判断“星算”卫星所受地球的万有引力与同步卫星所受地球的万有引力的关系,故B错误;
C.根据万有引力提供向心力有
得
故轨道半径越大,向心加速度越小,因“星算”卫星的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径,故“星算”卫星的向心加速度大于地球同步卫星的向心加速度,又地球同步卫星与地球赤道处随地球自转物体的角速度相等,地球同步卫星的轨道半径较大,故地球同步卫星的向心加速度大于地球赤道处随地球自转物体的向心加速度,故“星算”卫星的加速度大于地球赤道处随地球自转物体的向心加速度,故C正确;
D.根据万有引力定律提供向心力有
得
故轨道半径越大,线速度越小,“星算”卫星的轨道半径大于近地卫星的轨道半径,故“星算”卫星的运行速度小于近地卫星的速度,近地卫星的速度即第一宇宙速度,故“星算”卫星的运行速度小于地球第一宇宙速度,故D错误。
故选C。
6. 如图所示,木块A、B分别重30N和20N,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.2。夹在A、B之间的水平轻弹簧被压缩了2cm,弹簧的劲度系数为100N/m。系统置于水平地面上静止不动。现用的水平拉力作用在木块A上,直到木块B即将开始运动,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,弹簧始终在弹性限度内,从施加力F到木块B即将开始运动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 木块A所受摩擦力始终为4N
B. 木块A运动的位移大小为8cm
C. 木块B所受摩擦力先减小后增大
D. 木块B所受摩擦力的方向不变
【答案】C
【解析】
【详解】A.木块A受到的最大静摩擦力
当外力刚作用在木块A上,此时木块A受到的合力
因此当外力刚作用在木块A上,木块A开始运动,受滑动摩擦力作用,由题可知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,因此木块A所受摩擦力始终为。故A错误;
B.木块B即将开始运动的时候,木块B受到的拉力
由牛顿第三定律可知此时弹簧弹力
此时弹簧的伸长量
木块A运动的位移大小为。故B错误;
CD.开始时,弹簧压缩2cm,弹力为2N,木块B的最大静摩擦力为4N,刚开始木块B处于静止状态,受到静摩擦力大小为2N,方向向左,施加外力后,弹簧逐渐恢复原长,弹力减小,木块B受到的静摩擦力随之减小,继续拉动木块A,弹簧又逐渐伸长,弹力逐渐增大,B受到的静摩擦力又逐渐增大,方向向右,故木块B受到的摩擦力先减小后增大,故C正确,D错误。
故选C。
7. 如图所示,一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入一平行玻璃砖后,变为a、b两束单色光,并从玻璃砖下表面B、C点射出。则下列说法正确的是( )
A. 在玻璃砖中,a光的传播速度小于b光
B. a光的频率小于b光
C. 在真空中,a光的波长大于b光
D. 若增大入射角θ,则单色光a可能会在MN界面发生全反射
【答案】A
【解析】
【详解】A.对比单色光a、b的折射光路可知,玻璃砖对a光的折射率更大,即
由
可知,,故A正确;
B.由可知,a光的频率大于b光,故B错误;
C.由
可知,真空中a光的波长小于b光,故C错误;
D.发生全反射需要两个条件:① 光从光密介质射入光疏介质;②入射角大于等于全反射临界角,而单色光a在MN界面是由光疏介质射向光密介质,因此不可能发生全反射,故D错误。
故选A。
8. 天文望远镜观测发现,大量的恒星以“双星系统”的形式存在,一般的双星系统距离其他星体很远,可以当作孤立系统处理。现根据对某一双星系统的测量,确定该系统中两星体质量之和为M,两者中心相距L。两星体绕连线上某点做匀速圆周运动,则( )
A. 双星系统做匀速圆周运动的角速度为
B. 若两星的质量之比为,则两星的向心力大小之比为
C. 若两星的质量之比为,则两星公转的半径之比为
D. 若两星的质量之比为,则两星公转的线速度之比为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.由万有引力定律及牛顿第二定律得,
又双星的总质量
由双星之间的几何关系有
联立以上各式并代入可得双星系统做匀速圆周运动的角速度为,故A正确;
BCD.两者之间的引力提供各自向心力,可以得到
由此可知,两星公转的半径之比
又由公式得,两星公转的线速度之比
又有公式得,两星公转的向心加速度之比
两星间的万有引力互为作用力与反作用力,大小相等,该引力分别提供两星做圆周运动的向心力,因此两星的向心力大小之比为 1 : 1,故BC错误,D正确。
故选AD。
9. 一辆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,之后保持额定功率运动,其v-t图像如图所示。已知汽车的质量为m=2×103kg,汽车受到的阻力为车重力的,g取10m/s2,则( )
A. 汽车在前5s内受到的阻力大小为200N
B. 汽车的额定功率为40kW
C. 前5s内牵引力的功率为30kW
D. 汽车的最大速度为30m/s
【答案】CD
【解析】
【详解】A.由题意知,汽车受到的阻力为车重的,则阻力为,故A错误;
B.由题图知,前5s内的加速度为
由牛顿第二定律可得
解得
汽车的额定功率为,故B错误;
C.前5s内牵引力的功率为,故C正确;
D.汽车的最大速度为,故D正确。
故选CD。
10. 在如图所示的平行板电容器中,电场强度E和磁感应强度B相互垂直,一带正电的粒子q以速度v沿着图中所示的虚线穿过两板间的空间而不偏转(忽略重力影响)。以下说法正确的是( )
A. 带电粒子在电磁场中受到的电场力、洛伦兹力共线且方向相反
B. 若粒子带负电,其它条件不变,则粒子不能沿直线穿过两板
C. 若粒子电量加倍,其它条件不变,则粒子仍沿直线穿过两板
D. 若粒子从右侧沿虚线飞入,其它条件不变,则粒子仍沿直线穿过两板
【答案】AC
【解析】
【详解】A.根据题意,分析可知带正电的粒子受向下的电场力,向上的洛伦兹力,方向共线且相反,故A正确;
BC.因粒子做直线运动,则有
解得
可知从左边进入的粒子只要满足此速度,均能直线通过两板,与粒子电性、电量无关,故B错误,C正确;
D.若粒子从右侧沿虚线飞入,其它条件不变,则受电场力向下,洛伦兹力也向下,故则粒子将向下偏转,粒子不能沿直线穿过两板,故D错误。
故选AC。
二、实验题(共14分)
11. 某同学利用图1甲实验装置探究滑块加速度与木板间动摩擦因数的关系。实验过程中选取上表面粗糙程度不同的长木板,通过纸带测出滑块加速度a及对应动摩擦因数μ的数值,作出a—μ图像如图乙所示,作图时忘记标明纵、横截距数据,重力加速度g取10m/s2。
(1)为尽可能准确地完成实验,下列说法正确的是___________。
A. 长木板需要调整为水平
B. 实验前需要补偿阻力
C. 实验过程不需要保持小桶及沙子质量不变
D. 实验过程需要保持小桶及沙子质量远小于滑块质量
E. 连接滑块的细线需要与长木板平行
(2)已知滑块质量为,当换用动摩擦因数的长木板时,实验得到的纸带如图2所示,已知交流电频率,相邻计数点间还有四个点未画出,则滑块加速度大小___________(保留2位有效数字)。
(3)结合以上信息,则小桶及沙子质量___________;图乙中横截距___________(结果均用小数表示)。
【答案】(1)AE (2)2.0
(3) ①. 0.75 ②. 0.375
【解析】
【小问1详解】
A.长木板不水平会出现重力分力,需要调整长木板水平,故A正确;
B.探究动摩擦因数与加速度关系,不需要补偿阻力,故B错误;
CD.实验过程需要保证滑块质量、小桶及沙子质量保持不变,但不需要保持小桶及沙子质量远小于滑块质量,故CD错误;
E.为防止出现分力,连接滑块的细线需要与长木板平行,故E正确。
故选AE。
【小问2详解】
根据逐差法
可得
【小问3详解】
[1]根据题意,已知,对系统由牛顿第二定律有
当时,有
解得
[2]当时,有
则
12. 某实验小组用如图甲所示的装置研究平抛运动及其特点,他的实验操作是:在小球A、B处于同一高度时,用小锤轻击弹性金属片,使A球水平飞出,同时B球被松开下落。
(1)现将A、B球恢复初始状态后,用比较大的力敲击弹性金属片,A球落地点变远,则在空中运动的时间_____(填“变大”、“不变”或“变小”);
(2)安装图乙研究平抛运动实验装置时,保证斜槽末端水平,斜槽______(填“需要”或“不需要”)光滑;
(3)然后小明用图乙所示方法记录平抛运动的轨迹,由于没有记录抛出点,如图丙所示,数据处理时选择A点为坐标原点(0,0),丙图中小方格的边长均为20cm,重力加速度g取10m/s2,则小球平抛初速度的大小为________m/s,小球在B点速度的大小为_______m/s。
【答案】(1)不变 (2)不需要
(3) ①. 3 ②. 5
【解析】
【小问1详解】
将、球恢复初始状态后,用比较大的力敲击弹性金属片,球落地点变远,水平速度变大,下落的高度不变,由自由落体运动下落时间
可知小球在空中运动的时间不变。
【小问2详解】
安装图乙研究平抛运动实验装置时,保证斜槽末端水平,使小球每次都做平抛运动,使小球每次都是从斜槽上同一位置由静止开始释放,斜槽不需要光滑。
【小问3详解】
[1]由题图丙可知,两计数点间,小球在水平方向的位移相等,可知两计数点间的时间间隔相等,小球在竖直方向做自由落体运动,因此由匀变速直线运动的推论
可得
则小球平抛初速度的大小为
[2]小球在轴方向由匀变速直线运动在某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,可得小球在点轴方向速度的大小
小球在点速度的大小
三、解答题(第13题10分,第14题16分,第15题17分,共计43分)
13. 斜雪道顶端以水平速度飞出,恰好落到倾斜雪道底端。雪道顶端高度为h,重力加速度为g、运动员的质量为m。不计空气阻力,求:
(1)运动员在空中运动的时间t1;
(2)运动员落回雪道时的速度v;
(3)当运动员落到斜面时,重力的瞬时功率P。
【答案】(1)
(2),方向与水平方向成角,满足
(3)
【解析】
【小问1详解】
运动员从雪道顶端飞出过程可视为平抛运动,在竖直方向上
解得
【小问2详解】
运动员在水平方向的分速度
运动员在竖直方向的分速度
运动员落回雪道时的速度
设合速度与水平方向夹角为,则
【小问3详解】
根据重力的瞬时功率公式
将代入得
14. 为研究过山车的原理,某物理小组提出下列设想,取一个与水平方向夹角为37°,长为L=2.0m的粗糙倾斜轨道AB,通过水平轨道BC与竖直圆轨道相连,出口为水平轨道DE,整个轨道除AB段以外都是光滑的,其中AB与BC轨道以微小圆弧相接,如图所示,一个小物块以初速度v0=4.0m/s,从某一高度水平抛出,到A点时速度方向恰沿AB方向,并沿倾斜轨道滑下,已知物块与倾斜轨道间的动摩擦因数μ=0.5,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)小物块的抛出点与A点的高度差h;
(2)小物块在轨道AB段下滑过程中加速度a的大小;
(3)要使小物块不离开轨道,并从水平轨道DE滑出,求竖直圆轨道的半径R应该满足什么条件?
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
到A点时速度方向恰沿AB方向,则有
解得小物块在A点的竖直分速度为
则小物块的抛出点与A点的高度差为
【小问2详解】
小物块在轨道AB段下滑过程中,根据牛顿第二定律可得
解得加速度大小为
【小问3详解】
设当小物块刚好经过圆弧轨道最高点时,轨道半径为,由重力提供向心力得
解得小物块经过圆弧轨道最高点的最小速度为
小物块在A点的速度大小为
从A点到圆弧轨道最高点过程,根据动能定理可得
联立解得
则要使小物块不离开轨道,并从水平轨道DE滑出,竖直圆轨道的半径应满足
15. 如图所示,光滑四分之一圆弧与传送带平滑连接,圆弧半径,传送带水平长度,顺时针传动,速度,让质量为的滑块a(可看作质点)从圆弧顶端静止释放,到达传送带右端时,刚好与传送带共速,之后从传送带飞出。已知重力加速度,求:
(1)滑块a滑到圆弧底端B点时对圆弧的压力大小;
(2)滑块a与传送带之间的动摩擦因数;
(3)滑块a与传送带因摩擦产生的热量;
【答案】(1)
(2)0.2 (3)
【解析】
【分析】
【小问1详解】
滑块滑到底端过程中,由动能定理得
求得
在B点,由牛顿第二定律
解得
由牛顿第三定律,滑块到B点时对圆弧的压力为
【小问2详解】
从B运动到C的过程中由动能定理可得
解得
【小问3详解】
可知滑块在传送带上做减速运动
则减速所用的时间为
可知滑块的对地位移为
传送带对地的位移为
可得相对位移为
则因摩擦产生的热量为
【点睛】
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