内容正文:
惠州市光正实验学校2025~2026学年度第一学期期中考试
高一物理试题
注意事项∶
1、答题前,考生先将自己的姓名、考号填涂清楚。
2、选择题必须使用2B铅笔填涂∶非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写,字体工整,笔记清楚。
3、请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试卷上答题无效。
4、作图可先使用铅笔画出,确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑。
5、保持卡面清洁,不要折叠、不要弄破、弄皱,不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
本试卷共4页,15小题 考试时间:75分钟 满分:100
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. 下列叙述的情形中,可以把人或物体看成质点的是( )
A. 研究月球的自转 B. 研究跳高运动员的空中姿态
C. 确定南海中某艘中国海巡舰的位置 D. 观察花样游泳运动员的舞蹈动作
2. 下列物理量属于矢量的是( )
A. 质量 B. 时间 C. 路程 D. 加速度
3. 有两个力,一个是12N,一个是6N,它们的合力可能等于( )
A. 5N B. 20N C. 12N D. 2N
4. 书法课上,某同学临摹“力”字时,笔尖的轨迹如图中带箭头的实线所示。笔尖由a点经b点回到a点,则( )
A. 该过程平均速度为0 B. 该过程平均速率为0
C. 两次过a点时速度方向相同 D. 两次过a点时摩擦力方向相同
5. 如图所示的实验装置可以用来演示木板的微小形变,以下说法正确的是( )
A. 木板对重物的支持力和重物的重力是一对相互作用力
B. 重物对木板的压力和木板对重物的支持力是一对平衡力
C. 重物受到支持力的方向与木板形变的方向相反
D. 与不放重物相比,在木板中间放上重物后,屏幕上光点向上移动
6. 如图所示为某质点做直线运动的v-t图像,其中在t=0和t=t0时刻的瞬时速度分别为v0和v1。则质点在t=0~t0运动过程中,下列说法正确的是( )
A. 质点的速度方向和加速度方向总是相同 B. 质点的速度大小和加速度大小都逐渐变小
C. 质点的加速度先减小后增大 D. 质点运动的平均速度大于
7. 在科技节的物理展区,两盏特制小灯笼“甲”、“乙”用两根轻质尼龙绳“1”、“2”串联悬挂在固定竖直杆顶端。为模拟大气水平气流对物体的作用,实验员启动鼓风机,稳定的水平风力持续作用在灯笼表面。经过短暂晃动,两个灯笼保持静止,此时绳“1”与竖直方向的夹角为,绳“2”与竖直方向的夹角为,如图所示。已知两灯笼受到的水平风力大小相等,,则甲、乙两个小灯笼质量的比值为( )
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
二、多项选择题:本大题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题列出的四个选项中,有多项符合题目要求。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. 如图所示,用一把直尺可以测量神经系统的反应速度。请你的同学用手指拿着一把长30cm的直尺,你在零刻度线做抓尺的准备,当他松开直尺,你见到直尺向下落时,立即用手抓住直尺,记录抓住处的刻度,重复以上步骤多次。若某次测量时记录的刻度为20cm,g取10m/s2,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 本次测量时对应的反应时间为0.2s
B. 反应时间与直尺下落的高度成正比
C. 若将该直尺的刻度改造成“反应时间”,则其刻度不均匀
D. 若某同学的反应时间约为0.3s,则能用该直尺测量他的反应时间
9. 地摊经济是现在的热门话题,为很多下岗职工提供再就业的机会。小王也想摆一个小吃地摊——卖烤热狗 。如图所示,两根水平的平行金属圆柱支撑热狗, 圆柱半径都为R ,圆心间距为2.4R ,生热狗和熟热狗均可视为质量分布均匀的圆柱体,熟热狗半径较大,重力不变。忽略摩擦。下列分析判断正确的是( )
A. 静止的生热狗烤成熟热狗后重心升高
B. 静止的生热狗烤成熟热狗后重心高度不变
C. 静止的生热狗烤成熟热狗后对单根金属圆柱的压力减小
D. 静止的生热狗烤成熟热狗后对单根金属圆柱的压力不变
10. 如图所示,在水平面上有三个质量均为m的木块,木块1和2、2和3间分别用一原长为L、劲度系数为k的轻质弹簧连接起来,木块1、2、3与水平面间的动摩擦因数均为μ。现用一水平恒力F(大小未知)向右拉木块3,使三个木块一起向右匀速运动时,已知重力加速度为g(木块大小不计)。下列说法正确的是( )
A. 水平恒力F的大小为
B. 木块1和2间的距离等于木块2和3间的距离为
C. 木块1和2间的距离为
D. 木块2和3间的距离为
三、非选择题:本大题共5小题,共54分。考生根据要求作答。
11. “验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示,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.图乙是在白纸上根据实验结果画出的图.本实验采用的科学方法是( )
A. 理想实验法 B. 等效替代法
C. 控制变量法 D. 建立物理模型法
12. 某同学利用如图(a)装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验
(1)图(c)是该同学某次测量的弹簧长度,该长度是________cm。
(2)实验装置如图(a)所示,以下操作规范的是______。
A. 实验前,为避免弹簧自身重力的影响,应先把弹簧水平放置测量其原长
B. 悬吊钩码时,应在钩码静止后再读数
C. 所挂钩码的个数是没有限制的
D. 逐一增挂钩码,在不超过弹簧弹性限度的情况下记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重力
(3)他通过实验得到如图(b)所示的弹力大小F与弹簧长度L的关系图线,由此图线可得该弹簧的劲度系数k=_______。(结果保留2位有效数字)
13. 小惠同学用电火花打点计时器做《探究小车速度随时间变化的规律》实验。
(1)电火花打点计时器的工作电压及电源是______;
A. 220V、交流电 B. 220V、直流电
C. 约8V、交流电 D. 约8V、直流电
(2)如图所示是由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.20s,其中d1=7.05cm,d2=14.73cm,d3=23.06cm,d4=32.01cm,d5=41.62cm,d6=51.88cm,则B点的瞬时速度大小是______m/s(保留两位有效数字),小车运动的加速度大小为______m/s2(保留两位有效数字)。
(3)小惠同学做完实验后,用多用电表测出所用220V的交流电的实际电压为225V,实际频率为45.56Hz,但其计算加速度所使用的频率值为50Hz,小惠的计算结果比实际值______(填偏大、偏小或者不变)。
14. 蓝牙是一种无线通讯技术,可实现各种设备之间的短距离数据交换。某同学用安装有蓝牙设备的玩具车A、B进行实验。如图所示,两条相互垂直的轨道相交于O点,A车自O点由静止开始以加速度向东做匀加速直线运动,B车自O点以速度向南做匀速直线运动。当两车间的距离超过时,两车无法实现通信,忽略信号传递的时间。试求:
(1)A车从静止开始运动末时速度的大小和在内运动的位移大小;
(2)若A、B两车同时出发,则两车能通信的时间为多少?
15. 如图所示,一倾角为53°、质量为10kg的斜面体A静置于水平面上,在斜面体A和光滑竖直墙面之间放置一质量为6kg的光滑梯形物块B,物块B与斜面体A、墙面刚好完全接触,斜面体A、物块B均处于静止状态。已知斜面体A与水平面间的动摩擦因数,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小取,,。试回答:(结果均保留3位有效数字)
(1)作出物块B的受力图,并求出斜面体A对物块B的弹力和墙面对物块B的弹力的大小?
(2)求出地面对斜面体A的支持力和地面对斜面体A的摩擦力分别多大?
(3)若在斜面体A上施加一个水平向左的拉力,当A刚好要向左滑动时,求出的大小。
16. 如图所示,质量均为m的两个小球a、b分别用长为L的不可伸长的细绳悬挂在O点,两小球之间用一根原长也为L的轻弹簧连接,两小球均处于静止状态Ⅰ,状态Ⅰ时两细绳与轻弹簧恰构成一底角为θ的等腰三角形。已知重力加速度为g。试求:
(1)状态Ⅰ时弹簧弹力的大小
(2)弹簧的劲度系数的大小;
(3)现用水平力F缓慢拉动右侧小球b,使小球a处于最低点,并保持两小球处于静止状态Ⅱ,求状态Ⅱ时两细绳与轻弹簧间的夹角大小和此时水平力F的大小。
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惠州市光正实验学校2025~2026学年度第一学期期中考试
高一物理试题
注意事项∶
1、答题前,考生先将自己的姓名、考号填涂清楚。
2、选择题必须使用2B铅笔填涂∶非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写,字体工整,笔记清楚。
3、请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试卷上答题无效。
4、作图可先使用铅笔画出,确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑。
5、保持卡面清洁,不要折叠、不要弄破、弄皱,不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
本试卷共4页,15小题 考试时间:75分钟 满分:100
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. 下列叙述的情形中,可以把人或物体看成质点的是( )
A. 研究月球的自转 B. 研究跳高运动员的空中姿态
C. 确定南海中某艘中国海巡舰的位置 D. 观察花样游泳运动员的舞蹈动作
【答案】C
【解析】
【详解】A.研究月球的自转时,需要考察月球各部分相对于转轴的运动,月球的形状和大小不能忽略,不能把月球看成质点,故A错误;
B.研究跳高运动员的空中姿态时,需要考察运动员各部分的位置关系,运动员的形状和大小不能忽略,不能把运动员看成质点,故B错误;
C.确定南海中某艘中国海巡舰的位置时,海巡舰的大小相对于南海范围很小,其形状和大小对确定位置没有影响,可以把海巡舰看成质点,故C正确;
D.观察花样游泳运动员的舞蹈动作时,需要考察运动员各部分的运动,运动员的形状和大小不能忽略,不能把运动员看成质点,故D错误。
故选C。
2. 下列物理量属于矢量的是( )
A. 质量 B. 时间 C. 路程 D. 加速度
【答案】D
【解析】
【详解】A.质量只有大小无方向,是标量,选项A错误;
B.时间只有大小无方向,是标量,选项B错误;
C.路程只有大小无方向,是标量,选项C错误;
D.加速度即有大小又有方向,是矢量,选项D正确;
3. 有两个力,一个是12N,一个是6N,它们的合力可能等于( )
A. 5N B. 20N C. 12N D. 2N
【答案】C
【解析】
【详解】两个共点力的合力范围满足。
将数据代入得合力范围
故选C。
4. 书法课上,某同学临摹“力”字时,笔尖的轨迹如图中带箭头的实线所示。笔尖由a点经b点回到a点,则( )
A. 该过程平均速度为0 B. 该过程平均速率为0
C. 两次过a点时速度方向相同 D. 两次过a点时摩擦力方向相同
【答案】A
【解析】
【详解】A.笔尖由a点经b点回到a点过程,初位置和末位置相同,位移为零,该过程平均速度为0,故A正确;
B.笔尖由a点经b点回到a点过程,轨迹长度不为零,则路程不为零,该过程平均速率不为0,故B错误;
C.两次过a点时轨迹的切线方向不同,则速度方向不同,故C错误;
D.摩擦力方向与笔尖的速度方向相反,则两次过a点时摩擦力方向不同,故D错误。
故选A。
5. 如图所示的实验装置可以用来演示木板的微小形变,以下说法正确的是( )
A. 木板对重物的支持力和重物的重力是一对相互作用力
B. 重物对木板的压力和木板对重物的支持力是一对平衡力
C. 重物受到支持力的方向与木板形变的方向相反
D. 与不放重物相比,在木板中间放上重物后,屏幕上光点向上移动
【答案】C
【解析】
【详解】A.木板对重物的支持力和重物的重力是一对平衡力,故A错误;
B.重物对木板的压力和木板对重物的支持力是一对相互作用力,故B错误;
C.重物受到支持力的方向向上,木板发生的形变方向向下,则两者方向相反,故C正确;
D.在木板中间放重物后,木板会向下发生微小形变,导致反射镜的角度变化。根据光的反射定律,反射光线的偏转角度会被放大,最终屏幕上的光点会向下移动,故D错误。
故选C。
6. 如图所示为某质点做直线运动的v-t图像,其中在t=0和t=t0时刻的瞬时速度分别为v0和v1。则质点在t=0~t0运动过程中,下列说法正确的是( )
A. 质点的速度方向和加速度方向总是相同 B. 质点的速度大小和加速度大小都逐渐变小
C. 质点的加速度先减小后增大 D. 质点运动的平均速度大于
【答案】C
【解析】
【详解】A.质点先做减速运动,后做加速运动,质点的速度方向和加速度方向先相反后相同,选项A错误;
BC.因图像的斜率等于加速度,根据图像可知质点的加速度先减小到零后反向增大,质点的速度大小也是先减小后增大,选项B错误,C正确;
D.若质点做匀变速直线运动,则在0~t0运动过程中的平均速度等于,因质点在0~t0运动过程中运动的位移小于匀变速直线运动的位移,所以质点运动的平均速度小于,选项D错误。
故选C。
7. 在科技节的物理展区,两盏特制小灯笼“甲”、“乙”用两根轻质尼龙绳“1”、“2”串联悬挂在固定竖直杆顶端。为模拟大气水平气流对物体的作用,实验员启动鼓风机,稳定的水平风力持续作用在灯笼表面。经过短暂晃动,两个灯笼保持静止,此时绳“1”与竖直方向的夹角为,绳“2”与竖直方向的夹角为,如图所示。已知两灯笼受到的水平风力大小相等,,则甲、乙两个小灯笼质量的比值为( )
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
【答案】B
【解析】
【详解】设对甲乙的风力大小均为F,对甲乙,由平衡条件有
对乙,由平衡条件有
因为
联立解得
故选B。
二、多项选择题:本大题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题列出的四个选项中,有多项符合题目要求。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. 如图所示,用一把直尺可以测量神经系统的反应速度。请你的同学用手指拿着一把长30cm的直尺,你在零刻度线做抓尺的准备,当他松开直尺,你见到直尺向下落时,立即用手抓住直尺,记录抓住处的刻度,重复以上步骤多次。若某次测量时记录的刻度为20cm,g取10m/s2,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 本次测量时对应的反应时间为0.2s
B. 反应时间与直尺下落的高度成正比
C. 若将该直尺的刻度改造成“反应时间”,则其刻度不均匀
D. 若某同学的反应时间约为0.3s,则能用该直尺测量他的反应时间
【答案】AC
【解析】
【详解】A.根据自由落体运动的位移公式,可得本次测量时对应的反应时间,A正确;
BC.根据可知,反应时间与直尺下落的高度不成正比,改造后刻度分布不均匀,B错误,C正确;
D.若某同学的反应时间约为,则该直尺下降的高度,则不能用该直尺测量他的反应时间,D错误。
故选AC。
9. 地摊经济是现在的热门话题,为很多下岗职工提供再就业的机会。小王也想摆一个小吃地摊——卖烤热狗 。如图所示,两根水平的平行金属圆柱支撑热狗, 圆柱半径都为R ,圆心间距为2.4R ,生热狗和熟热狗均可视为质量分布均匀的圆柱体,熟热狗半径较大,重力不变。忽略摩擦。下列分析判断正确的是( )
A. 静止的生热狗烤成熟热狗后重心升高
B. 静止的生热狗烤成熟热狗后重心高度不变
C. 静止的生热狗烤成熟热狗后对单根金属圆柱的压力减小
D. 静止的生热狗烤成熟热狗后对单根金属圆柱的压力不变
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.生热狗和熟热狗均可视为圆柱体,熟热狗半径较大,重心升高,所以选项A正确,B错误;
CD.对热狗进行受力分析如图所示,根据平衡条件可得:
静止的生热狗烤成熟热狗后半径变大,则θ减小,所以静止的生热狗烤成熟热狗后对单根金属圆柱的压力减小,选项C正确,D错误。
故选AC。
10. 如图所示,在水平面上有三个质量均为m的木块,木块1和2、2和3间分别用一原长为L、劲度系数为k的轻质弹簧连接起来,木块1、2、3与水平面间的动摩擦因数均为μ。现用一水平恒力F(大小未知)向右拉木块3,使三个木块一起向右匀速运动时,已知重力加速度为g(木块大小不计)。下列说法正确的是( )
A. 水平恒力F的大小为
B. 木块1和2间的距离等于木块2和3间的距离为
C. 木块1和2间的距离为
D. 木块2和3间的距离为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.以三个木块整体为研究对象,三木块一起做匀速直线运动,加速度为零。三块与地面间的滑动摩擦力分别为,,
方向均向左。由牛顿第二定律,水平方向有
所以,故A正确;
BCD.设两根弹簧的伸长量分别为,。由胡克定律,两个弹簧的弹力大小分别为,,方向均沿弹簧轴线。对木块1,水平方向平衡得
所以
对木块2,水平方向平衡得
代入前式得
记木块1、2间和木块2、3间的距离分别为和。两块间的距离等于弹簧原长与伸长量之和,所以
同理,木块2、3间的距离为
故BC错误,D正确。
故选AD。
三、非选择题:本大题共5小题,共54分。考生根据要求作答。
11. “验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示,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.图乙是在白纸上根据实验结果画出的图.本实验采用的科学方法是( )
A. 理想实验法 B. 等效替代法
C. 控制变量法 D. 建立物理模型法
【答案】B
【解析】
【分析】在“验证力的平行四边形定则”的实验中采用了两个力合力与一个力效果相同来验证的平行四边形定则,因此采用“等效法”。
【详解】F是通过作图的方法得到合力的理论值,而F′是通过一个弹簧称沿AO方向拉橡皮条,使橡皮条伸长到O点,使得一个弹簧称的拉力与两个弹簧称的拉力效果相同,测量出的合力,故方向一定沿AO方向的是F′,由于误差的存在F和F′方向并不在重合;合力与分力是等效替代的关系,所以本实验采用的等效替代法,故选B。
【点睛】本实验采用的是“等效替代”的方法,即一个合力与几个分力共同作用的效果相同,可以互相替代,明确“理论值”和“实验值”的区别。
12. 某同学利用如图(a)装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验
(1)图(c)是该同学某次测量的弹簧长度,该长度是________cm。
(2)实验装置如图(a)所示,以下操作规范的是______。
A. 实验前,为避免弹簧自身重力的影响,应先把弹簧水平放置测量其原长
B. 悬吊钩码时,应在钩码静止后再读数
C. 所挂钩码的个数是没有限制的
D. 逐一增挂钩码,在不超过弹簧弹性限度的情况下记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重力
(3)他通过实验得到如图(b)所示的弹力大小F与弹簧长度L的关系图线,由此图线可得该弹簧的劲度系数k=_______。(结果保留2位有效数字)
【答案】(1)16.00 (2)BD
(3)
【解析】
【详解】(1)由图可知刻度尺最小分度为0.1cm,则该同学某次测量的弹簧长度是16.00cm;
(2)A.由于弹簧自身有重力,实验前,应该把弹簧竖直放置测量其原长,故A错误;
B.悬吊钩码时,应在钩码静止后再读数,防止钩码摆动过程影响示数,故B正确;
CD.实验过程中应该逐一增挂钩码,在不超过弹簧弹性限度的情况下记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重力,故C错误,D正确。
故选BD。
(3)由图像的斜率可得劲度系数为
13. 小惠同学用电火花打点计时器做《探究小车速度随时间变化的规律》实验。
(1)电火花打点计时器的工作电压及电源是______;
A. 220V、交流电 B. 220V、直流电
C. 约8V、交流电 D. 约8V、直流电
(2)如图所示是由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.20s,其中d1=7.05cm,d2=14.73cm,d3=23.06cm,d4=32.01cm,d5=41.62cm,d6=51.88cm,则B点的瞬时速度大小是______m/s(保留两位有效数字),小车运动的加速度大小为______m/s2(保留两位有效数字)。
(3)小惠同学做完实验后,用多用电表测出所用220V的交流电的实际电压为225V,实际频率为45.56Hz,但其计算加速度所使用的频率值为50Hz,小惠的计算结果比实际值______(填偏大、偏小或者不变)。
【答案】(1)A (2) ①. ②.
(3)偏大
【解析】
【小问1详解】
A.电火花打点计时器使用交流电,故A正确;
B.电火花打点计时器不能使用直流电,故B错误;
C.约交流电是电磁打点计时器使用的电源,故C错误;
D.电火花打点计时器的工作电压不是约,且不能使用直流电,故D错误。
故选A。
【小问2详解】
[1]点对应点和点之间的中间时刻,点和点之间的位移为,由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度规律得
[2]设相邻计数点间的六段位移依次为,并将其分为前、后各三段。前三段总位移为
后三段总位移为
由逐差法得
【小问3详解】
电火花打点计时器的打点周期由电源频率决定,电压由变为不影响打点时间间隔。设相邻计数点间有个打点周期,由频率定义得计数点间的时间间隔满足
即时间间隔与频率成反比。实际频率,故
由小问2的逐差法公式,在纸带位移数据相同时,计算所用的时间间隔偏小,所得加速度偏大。
14. 蓝牙是一种无线通讯技术,可实现各种设备之间的短距离数据交换。某同学用安装有蓝牙设备的玩具车A、B进行实验。如图所示,两条相互垂直的轨道相交于O点,A车自O点由静止开始以加速度向东做匀加速直线运动,B车自O点以速度向南做匀速直线运动。当两车间的距离超过时,两车无法实现通信,忽略信号传递的时间。试求:
(1)A车从静止开始运动末时速度的大小和在内运动的位移大小;
(2)若A、B两车同时出发,则两车能通信的时间为多少?
【答案】(1)12m/s,18m
(2)2s
【解析】
【小问1详解】
根据匀变速直线运动的速度公式有
根据匀变速直线运动的位移公式有
【小问2详解】
设两车能通信的时间为t,依题意得,
根据几何关系有
解得
15. 如图所示,一倾角为53°、质量为10kg的斜面体A静置于水平面上,在斜面体A和光滑竖直墙面之间放置一质量为6kg的光滑梯形物块B,物块B与斜面体A、墙面刚好完全接触,斜面体A、物块B均处于静止状态。已知斜面体A与水平面间的动摩擦因数,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小取,,。试回答:(结果均保留3位有效数字)
(1)作出物块B的受力图,并求出斜面体A对物块B的弹力和墙面对物块B的弹力的大小?
(2)求出地面对斜面体A的支持力和地面对斜面体A的摩擦力分别多大?
(3)若在斜面体A上施加一个水平向左的拉力,当A刚好要向左滑动时,求出的大小。
【答案】(1);100N,80.0N
(2)160N,80.0N
(3)40.0N
【解析】
【小问1详解】
以B为研究对象,物块B受力如图所示
根据平衡条件可得,
解得 ,
斜面体A对物块B的弹力为 ,墙面对物块B的弹力为
【小问2详解】
对A、B整体研究,根据力的平衡,地面对A的支持力为解得
地面对A的摩擦力为
【小问3详解】
在A上施加一个水平向左的拉力,当A刚好要滑动时,地面对A的静摩擦力达到最大值,对A、B整体研究,则有
解得
16. 如图所示,质量均为m的两个小球a、b分别用长为L的不可伸长的细绳悬挂在O点,两小球之间用一根原长也为L的轻弹簧连接,两小球均处于静止状态Ⅰ,状态Ⅰ时两细绳与轻弹簧恰构成一底角为θ的等腰三角形。已知重力加速度为g。试求:
(1)状态Ⅰ时弹簧弹力的大小
(2)弹簧的劲度系数的大小;
(3)现用水平力F缓慢拉动右侧小球b,使小球a处于最低点,并保持两小球处于静止状态Ⅱ,求状态Ⅱ时两细绳与轻弹簧间的夹角大小和此时水平力F的大小。
【答案】(1)
(2)
(3),
【解析】
【小问1详解】
设弹簧劲度系数为k,初始时对小球a进行受力分析如图所示。
可得弹簧的弹力大小为
【小问2详解】
此时弹簧的长度为:
弹簧的劲度系数
【小问3详解】
用水平力F缓慢拉动右侧小球b,使小球a处于最低点,并保持两小球处于静止状态,对a球可知此时弹簧弹力为零,弹簧应处于原长。
所以两细绳与轻弹簧间的夹角
对b球受力分析如图所示。根据平衡条件可得
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