内容正文:
淮南一中2026-2027学年度高三上学期开学考物理试题
(考试时间:75分钟满分:100分)
一、单项选择题:本题共8小题,每小题4分,共32分。在每小题给出的四个选项中只有一项符合题目要求。
1. 一弹性小球从高处静止落下,以的速度撞到地面,并以的速度反弹回去,与地面接触的时间为,则与地面接触的过程中速度变化量和加速度为( )
A. 速度变化量为,方向向下 B. 速度变化量为,方向向下
C. 加速度为,方向向上 D. 加速度为,方向向上
2. 在某次冰壶比赛中,时间时球员跪式推动冰壶自本垒圆心由静止向前滑行,推至前卫线时,放开冰壶使其自行滑行,冰壶恰好到达营垒中心并停止运动,整个过程冰壶一直沿直线运动,其位移x随时间变化的图像如图所示,图像中的、两段曲线均为抛物线。对冰壶的整个运动过程,下列说法正确的是( )
A. 时刻,冰壶的速度为
B. 运动过程中,冰壶的最大速度为
C. 时间内冰壶的平均速率大于
D. 时间内加速度大小等于加速度大小
3. 如图木楔为等腰三角形,木楔的顶角为,现在木楔背上加一力,方向如图所示,不计木楔的质量,木楔在两侧产生的推力为( )
A. B. C. D.
4. 在上表面水平的小车上叠放着上下表面同样水平的物块,已知质量相等,、间的动摩擦因数,物块与小车间的动摩擦因数。小车以加速度做匀加速直线运动时,间发生了相对滑动,与小车相对静止,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度取,小车的加速度大小可能是( )
A. B. C. D.
5. 下图为2026年米兰冬奥会我国部分夺金运动员的赛事现场照片,下列说法正确的是( )
A. 甲图中,徐梦桃从跳台斜向上飞出后,在最高点速度为零
B. 乙图中,裁判为腾空完成技巧动作的苏翊鸣打分时,可将其视为质点
C. 丙图中,李天马在完成自由式滑雪空中技巧时,人的重心可能不在身体内部
D. 丁图中,宁忠岩以1分41秒98打破速滑1500米奥运纪录,其平均速度约为14.7m/s
6. “城市”重庆的公路很多都是依山而建,如俯视图所示:一汽车在水平面内以速率做匀速圆周运动通过弯道1,到达点,从到做匀加速直线运动,以速率到达点,然后在弯道2做匀速圆周运动。已知两个弯道半径之比,长度为,则( )
A. 汽车从到过程的加速度为
B. 汽车从到过程的加速度为
C. 汽车在弯道1和弯道2的向心加速度大小之比等于1∶2
D. 汽车在弯道1和弯道2的向心加速度大小之比等于2∶1
7. 2025 年 2 月,实践 25 号卫星成功为北斗 G7 卫星加注推进剂,完成了人类航天史上首次“太空加油”。已知北斗 G7 卫星在地球同步静止轨道绕地球做匀速圆周运动,下列说法正确的是( )
A. 北斗 G7 卫星的运行周期小于地球赤道上随地球自转物体的运行周期
B. 北斗G7 卫星的向心加速度小于地球表面附近的重力加速度
C. 北斗G7 卫星的运行速度小于地球赤道上随地球自转物体的线速度
D. 加注燃料前,北斗 G7 卫星受到稀薄大气阻力,高度降低,线速度减小
8. 水平地面上轻弹簧左端固定,右端与滑块不拴接,通过滑块压缩 锁定。 时解除锁定,释放滑块。计算机通过滑块上的速度传感器描绘出滑块的速度平方与滑块位移图像如图所示,其中段为曲线,段为直线,已知滑块质量,重力加速度,不计空气阻力,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则下列说法正确的是( )
A. 若水平地面光滑,则在滑块向右运动的过程中(未与弹簧分离),滑块机械能守恒
B. 滑块与地面间的动摩擦因数
C. 弹簧锁定时具有的弹性势能为
D. 滑块运动过程中加速度最大为
二、多选题:本题共2小题,每小题5分,共10分。在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
9. 叠放在光滑水平面上的物块和木板质量分别为m和M,,二者之间的动摩擦因数为,木板长,物块在木板中间,大小忽略不计,。在物块上施加水平外力F,则( )
A. 如果,二者将以加速度共同做匀加速直线运动
B. 如果,二者将发生相对滑动
C. 如果,经过1s物块的速度为
D. 如果,经过1s可以将物块从木板上拉下
10. 如图所示,半径为1m的光滑半圆柱体固定在水平地面上,可视为质点的甲乙两球,通过轻绳相连,静止在圆柱面上,两小球静止位置所在的半径与竖直方向的夹角分别为37°和53°。某时刻小球受到干扰失去平衡,从静止开始运动,甲球沿圆柱面向上运动,乙球沿圆柱面向下运动。已知甲球质量为1kg,g取10m/s2,下列说法正确的是( )
A. 乙球的质量为
B. 乙球落地前的速度大小为
C. 乙球落地前,轻绳对甲球做的功为
D. 乙球落地后,甲球恰能离开圆柱体运动
三、非选择题:共5题。共58分。
11. 图甲是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图,测速仪发出并接收超声波脉冲信号,根据发出和接收到的信号间的时间差,测出被测物体的速度。图乙中P1、P2是测速仪发出的超声波信号,N1、N2分别是P1、P2由汽车反射回来的信号。设测速仪匀速扫描,P1、P2之间的时间间隔Δt=1.0 s,超声波在空气中传播的速度是v=340 m/s,若汽车是匀速行驶的,则根据图乙,求:
(1)汽车接收到信号P1时,汽车与测速仪之间的距离;
(2)汽车在接收到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离;
(3)汽车的速度。
12. 如图,一台空调外机用两个三角形支架固定在外墙上,空调外机的重心恰好在支架横梁和斜梁的连接点的上方,重力大小为。横梁水平,斜梁跟横梁的夹角为,已知横梁对点的拉力沿方向,斜梁对点的支持力沿方向,忽略三角形支架的重力,,。
(1)求空调外机对一侧三角支架上点的压力大小;
(2)求和的大小;
(3)如果把斜梁加长一点,仍保持连接点的位置不变,横梁仍然水平,请论证和的大小将如何变化。
13. 一辆大型货车正在平直公路上以的速度匀速行驶,车厢载有一小箱货物,货物与车厢之间的动摩擦因数,货物与车厢前壁的距离。某时刻,司机突然发现有一个横穿马路的行人,并立即减速,此时货车前端与行人的距离,不考虑反应时间,重力加速度取,求:
(1)为保证货车不会撞上行人,货车的加速度最小值?
(2)若货车以(1)中加速度刹车,货物相对车厢静止时与车厢前壁的距离;(结果保留三位有效数字)
(3)假如货车以的加速度减速,货物相对车厢静止时与车厢前壁的距离。(假设碰撞为弹性碰撞,且货车质量远远大于货物质量。结果保留三位有效数字)
14. 如图为传送带运送货物的装置。水平传送带固定于距离水平地面高处,传送带以速度顺时针匀速运转,转轴间距为。可视为质点质量的货物以初速度水平滑入传送带左端,同时给货物施加一个恒力,如图与水平方向夹角为,大小为。货物在运动过程中可从传送带右端水平抛出,脱离传送带的瞬间撤去恒力。货物与传送带之间的动摩擦因数为,最大静摩擦等于滑动摩擦力,取,重力加速度。
(1)当,,求物块开始运动的加速度大小;
(2)当,,,,求物块落地点与传送带左端的水平距离大小;
(3)当,,,转轴间距可以任意取值(传送带依然绷直),但满足。求物块落地点距离传送带左端水平距离的最大值与之间满足的关系。
15. 某固定装置的竖直截面如图所示,由倾角的直轨道,半径的圆弧轨道,长度、倾角为的直轨道,半径也为、圆心角为的圆弧轨道组成,轨道间平滑连接。质量的小物块从轨道上高度为处静止释放,经圆弧轨道滑上直轨道,轨道由特殊材料制成,小物块向上运动时动摩擦因数,向下运动时动摩擦因数,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。(其它轨道均光滑,小物块视为质点,不计空气阻力,重力加速度,,)
(1)若,求小物块第一次经过点时对轨道的压力大小;
(2)若,求小物块在上运动过程中距点的最远距离;
(3)为使小物块能不脱离轨道地滑上最高点,求释放点高度的取值范围。
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淮南一中2026-2027学年度高三上学期开学考物理试题
(考试时间:75分钟满分:100分)
一、单项选择题:本题共8小题,每小题4分,共32分。在每小题给出的四个选项中只有一项符合题目要求。
1. 一弹性小球从高处静止落下,以的速度撞到地面,并以的速度反弹回去,与地面接触的时间为,则与地面接触的过程中速度变化量和加速度为( )
A. 速度变化量为,方向向下 B. 速度变化量为,方向向下
C. 加速度为,方向向上 D. 加速度为,方向向上
【答案】D
【解析】
【详解】小球从高处静止落下,以的速度撞到地面,并以的速度反弹回去,以向下为正方向,则,
根据加速度
方向与正方向相反,即向上。
故选D。
2. 在某次冰壶比赛中,时间时球员跪式推动冰壶自本垒圆心由静止向前滑行,推至前卫线时,放开冰壶使其自行滑行,冰壶恰好到达营垒中心并停止运动,整个过程冰壶一直沿直线运动,其位移x随时间变化的图像如图所示,图像中的、两段曲线均为抛物线。对冰壶的整个运动过程,下列说法正确的是( )
A. 时刻,冰壶的速度为
B. 运动过程中,冰壶的最大速度为
C. 时间内冰壶的平均速率大于
D. 时间内加速度大小等于加速度大小
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】D.根据题意,在图像中,两段曲线均为抛物线,则可知两个过程中冰壶均作匀变速运动,在时间内冰壶做匀加速直线运动,在时间内冰壶做匀减速直线运动。
时间内设冰壶的加速度大小为,则有
时间时间内冰壶做匀减速直线运动,速度减为0,则可将该运动逆向看成初速度为0的匀加速直线运动,设其加速度大小为,则有
解得,,故D错误;
B.由上分析可知时刻冰壶有最大速度为,故B正确;
A.时刻,冰壶的速度为,故A错误;
C.时间内冰壶的平均速率为,故C错误。
故选B。
【点睛】
3. 如图木楔为等腰三角形,木楔的顶角为,现在木楔背上加一力,方向如图所示,不计木楔的质量,木楔在两侧产生的推力为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】如下图所示,以木楔为研究对象,不计重力。它受竖直向下的外力和两侧斜面对它的两个支持力,根据力的平衡,两个的合力与等大反向,与竖直方向夹角为
由平行四边形定则
解得
根据牛顿第三定律,木楔对两侧的推力大小也为
故选A。
4. 在上表面水平的小车上叠放着上下表面同样水平的物块,已知质量相等,、间的动摩擦因数,物块与小车间的动摩擦因数。小车以加速度做匀加速直线运动时,间发生了相对滑动,与小车相对静止,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度取,小车的加速度大小可能是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】ABCD.A 可获得的最大加速度
、整体可获得的最大加速度
A 与 B 之间发生相对滑动
、整体与车之间不发生相对滑动
所以,故只有B正确。
故选B。
5. 下图为2026年米兰冬奥会我国部分夺金运动员的赛事现场照片,下列说法正确的是( )
A. 甲图中,徐梦桃从跳台斜向上飞出后,在最高点速度为零
B. 乙图中,裁判为腾空完成技巧动作的苏翊鸣打分时,可将其视为质点
C. 丙图中,李天马在完成自由式滑雪空中技巧时,人的重心可能不在身体内部
D. 丁图中,宁忠岩以1分41秒98打破速滑1500米奥运纪录,其平均速度约为14.7m/s
【答案】C
【解析】
【详解】A.徐梦桃斜向上飞出后做斜抛运动,最高点竖直方向分速度为零,但仍有水平方向分速度,因此速度不为零,故A错误;
B.裁判打分需要观察苏翊鸣的动作细节,运动员的形状和大小不能忽略,因此不能将其视为质点,故B错误;
C.物体的重心与其形状和质量分布有关,可以在物体上,也可以不在物体上。李天马在完成自由式滑雪空中技巧时,人的形状时刻改变,重心可能不在身体内部,故C正确;
D.平均速度是位移与时间的比值,而1500米是路程,速滑赛道为环形,总位移小于1500米,因此无法计算平均速度,故D错误。
故选C。
6. “城市”重庆的公路很多都是依山而建,如俯视图所示:一汽车在水平面内以速率做匀速圆周运动通过弯道1,到达点,从到做匀加速直线运动,以速率到达点,然后在弯道2做匀速圆周运动。已知两个弯道半径之比,长度为,则( )
A. 汽车从到过程的加速度为
B. 汽车从到过程的加速度为
C. 汽车在弯道1和弯道2的向心加速度大小之比等于1∶2
D. 汽车在弯道1和弯道2的向心加速度大小之比等于2∶1
【答案】C
【解析】
【详解】AB. 由题意可知,汽车在点初速度为,在点末速度为,位移为
根据匀变速直线运动的速度位移公式:
代入题给数据,解得,故A、B错误;
CD. 向心加速度公式为
由于,
因此在两个弯道向心加速度之比为,故C正确,D错误。
故选C。
7. 2025 年 2 月,实践 25 号卫星成功为北斗 G7 卫星加注推进剂,完成了人类航天史上首次“太空加油”。已知北斗 G7 卫星在地球同步静止轨道绕地球做匀速圆周运动,下列说法正确的是( )
A. 北斗 G7 卫星的运行周期小于地球赤道上随地球自转物体的运行周期
B. 北斗G7 卫星的向心加速度小于地球表面附近的重力加速度
C. 北斗G7 卫星的运行速度小于地球赤道上随地球自转物体的线速度
D. 加注燃料前,北斗 G7 卫星受到稀薄大气阻力,高度降低,线速度减小
【答案】B
【解析】
【详解】A.北斗G7是地球同步卫星,运行周期等于地球自转周期,与地球赤道上随地球自转物体的周期相等,故A错误;
B.万有引力提供向心加速度,由
可得,地球表面附近重力加速度(为地球半径),同步卫星轨道半径,因此其向心加速度小于地球表面重力加速度,故B正确;
C.同步卫星与赤道上随地球自转物体的角速度相同,线速度,同步卫星轨道半径远大于地球半径,因此其运行速度大于赤道上随地球自转物体的线速度,故C错误;
D.卫星受稀薄大气阻力高度降低,稳定后由
可得,减小则线速度增大,故D错误。
故选B。
8. 水平地面上轻弹簧左端固定,右端与滑块不拴接,通过滑块压缩 锁定。 时解除锁定,释放滑块。计算机通过滑块上的速度传感器描绘出滑块的速度平方与滑块位移图像如图所示,其中段为曲线,段为直线,已知滑块质量,重力加速度,不计空气阻力,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则下列说法正确的是( )
A. 若水平地面光滑,则在滑块向右运动的过程中(未与弹簧分离),滑块机械能守恒
B. 滑块与地面间的动摩擦因数
C. 弹簧锁定时具有的弹性势能为
D. 滑块运动过程中加速度最大为
【答案】D
【解析】
【详解】A.若水平地面光滑,在滑块向右运动未与弹簧分离的过程中,滑块受重力、支持力和弹簧弹力作用。重力和支持力不做功,弹簧弹力对滑块做正功,根据功能关系可知滑块的机械能增加,故A错误;
B. 段图像为直线,说明滑块离开弹簧后做匀减速直线运动。由图可知 点坐标 , 点坐标 。根据运动学公式
代入数据得
解得加速度
根据牛顿第二定律
解得,故B错误;
C.滑块从点运动到点停止,根据能量守恒定律,弹簧锁定时具有的弹性势能全部转化为克服摩擦力做的功,即,故C错误;
D.滑块在点时速度最大,加速度为零,此时弹簧弹力等于滑动摩擦力。点横坐标
弹簧压缩量
由平衡条件
代入数据解得
滑块刚释放时(),弹簧压缩量最大,弹力最大,合力最大,加速度最大。由牛顿第二定律
代入数据解得,故D正确。
故选D。
二、多选题:本题共2小题,每小题5分,共10分。在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
9. 叠放在光滑水平面上的物块和木板质量分别为m和M,,二者之间的动摩擦因数为,木板长,物块在木板中间,大小忽略不计,。在物块上施加水平外力F,则( )
A. 如果,二者将以加速度共同做匀加速直线运动
B. 如果,二者将发生相对滑动
C. 如果,经过1s物块的速度为
D. 如果,经过1s可以将物块从木板上拉下
【答案】AD
【解析】
【详解】施加水平外力在物块上,物块和木板加速时刚好发生相对滑动,有
联立解得,
A.因,则物块和木板一起做匀加速直线运动,加速度为,故A正确;
B.因,则物块和木板一起做匀加速直线运动,故B错误;
C.因,则物块和木板一起做匀加速直线运动,加速度为
经过1s物块的速度为,故C错误;
D.因,则物块和木板各自做匀加速直线运动,物块的加速度为
木板的加速度为
将物块从木板上拉下,有
解得,故D正确。
故选AD。
10. 如图所示,半径为1m的光滑半圆柱体固定在水平地面上,可视为质点的甲乙两球,通过轻绳相连,静止在圆柱面上,两小球静止位置所在的半径与竖直方向的夹角分别为37°和53°。某时刻小球受到干扰失去平衡,从静止开始运动,甲球沿圆柱面向上运动,乙球沿圆柱面向下运动。已知甲球质量为1kg,g取10m/s2,下列说法正确的是( )
A. 乙球的质量为
B. 乙球落地前的速度大小为
C. 乙球落地前,轻绳对甲球做的功为
D. 乙球落地后,甲球恰能离开圆柱体运动
【答案】BC
【解析】
【详解】A.初始静止时,甲乙沿圆柱切线方向均受力平衡,且绳子拉力相等,因此
解得,故A错误;
B.乙从初始位置滑落到地面,沿弧移动的圆心角为
因此甲也沿弧向上移动,恰好到达半圆柱顶端。甲上升高度
乙下降高度
乙球落地前,两球速度大小相等,由系统机械能守恒得
解得,故B正确;
C.乙球落地前,对甲球由动能定理得
解得轻绳对甲球做的功为,故C正确;
D.若甲球恰能离开圆柱体运动,则甲在顶端刚好不受圆柱的支持力,仅由重力提供向心力,而甲实际需要的向心力
则需要圆柱的支持力
因此甲不会离开圆柱体,故D错误。
故选BC。
三、非选择题:共5题。共58分。
11. 图甲是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图,测速仪发出并接收超声波脉冲信号,根据发出和接收到的信号间的时间差,测出被测物体的速度。图乙中P1、P2是测速仪发出的超声波信号,N1、N2分别是P1、P2由汽车反射回来的信号。设测速仪匀速扫描,P1、P2之间的时间间隔Δt=1.0 s,超声波在空气中传播的速度是v=340 m/s,若汽车是匀速行驶的,则根据图乙,求:
(1)汽车接收到信号P1时,汽车与测速仪之间的距离;
(2)汽车在接收到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离;
(3)汽车的速度。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
图乙横向匀速扫描,横坐标差与时间差成正比。由,的横坐标差可得扫描时间标尺
由到的横坐标差可得回波总时间
设汽车接收时与测速仪的距离为。超声波从测速仪到汽车、再由反射点返回测速仪的两段路程相等,故回波时间满足
代入和,得
【小问2详解】
同理,由到的横坐标差可得第二次回波总时间
设汽车接收时与测速仪的距离为。由回波传播关系得
所以
图中,说明汽车向测速仪方向行驶,接收两个信号期间前进的距离为
代入和,得
【小问3详解】
超声波到达汽车的单程时间分别是对应回波总时间的一半,所以汽车接收两信号的时间间隔为
汽车做匀速直线运动,速度大小满足
代入,,和,得
12. 如图,一台空调外机用两个三角形支架固定在外墙上,空调外机的重心恰好在支架横梁和斜梁的连接点的上方,重力大小为。横梁水平,斜梁跟横梁的夹角为,已知横梁对点的拉力沿方向,斜梁对点的支持力沿方向,忽略三角形支架的重力,,。
(1)求空调外机对一侧三角支架上点的压力大小;
(2)求和的大小;
(3)如果把斜梁加长一点,仍保持连接点的位置不变,横梁仍然水平,请论证和的大小将如何变化。
【答案】(1)
(2),
(3)斜梁加长后,和均减小。
【解析】
【小问1详解】
把空调外机视为整体,重心在两侧支架连线的对称位置且处于静止状态,两侧支架所受压力相等。设空调外机对一侧支架点的压力为,列整体竖直方向平衡方程
因此一侧压力为,由牛顿第三定律,支架对空调外机的支持力与压力等大、方向相反。点受力如下。
【小问2详解】
研究一侧支架的点,取水平方向向右为正方向。点受到横梁沿方向的拉力、斜梁由B指向O的支持力以及空调外机的压力,三力平衡。压力大小由小问1知为,方向竖直向下。
由点竖直方向平衡得
代入得以
由点水平方向平衡得
代入及前述得
【小问3详解】
斜梁加长而点位置不变、横梁仍水平时,横梁与斜梁的夹角大于,由、
当锐角增大时,,增大,因此和均减小。
13. 一辆大型货车正在平直公路上以的速度匀速行驶,车厢载有一小箱货物,货物与车厢之间的动摩擦因数,货物与车厢前壁的距离。某时刻,司机突然发现有一个横穿马路的行人,并立即减速,此时货车前端与行人的距离,不考虑反应时间,重力加速度取,求:
(1)为保证货车不会撞上行人,货车的加速度最小值?
(2)若货车以(1)中加速度刹车,货物相对车厢静止时与车厢前壁的距离;(结果保留三位有效数字)
(3)假如货车以的加速度减速,货物相对车厢静止时与车厢前壁的距离。(假设碰撞为弹性碰撞,且货车质量远远大于货物质量。结果保留三位有效数字)
【答案】(1)
(2)2.33m (3)2.67m
【解析】
【小问1详解】
货车做匀减速运动,经的位移后,速度恰好减为零,此时加速度最小,设为
根据速度位移公式有
解得
【小问2详解】
对货物受力分析,货物也做匀减速运动,根据牛顿第二定律有
解得
因,故货车先停止运动,之后再货物停止运动
则货车从减速到零的位移为
货物从减速到零的位移为
故最终货物相对车厢静止时与车厢前壁的距离为
【小问3详解】
当货车以的加速度减速,则有,故货车先停止运动,之后货物再停止运动,则货车减速到零的时间为
此时货车的位移为
则货物内的位移为
则货物相对货车车厢前壁的距离为
此时货车的速度为零,货物的速度为
则货物与货车发生弹性碰撞,由于货车质量远远大于货物质量,所以碰撞后货物的速度大小不变,方向相反,即以的初速度向右做匀减速直线运动,因所受滑动摩擦力大小不变,故做匀减速运动的加速度大小仍为,则货物向左减速到零的位移为
故货物相对车厢静止时与车厢前壁的距离
14. 如图为传送带运送货物的装置。水平传送带固定于距离水平地面高处,传送带以速度顺时针匀速运转,转轴间距为。可视为质点质量的货物以初速度水平滑入传送带左端,同时给货物施加一个恒力,如图与水平方向夹角为,大小为。货物在运动过程中可从传送带右端水平抛出,脱离传送带的瞬间撤去恒力。货物与传送带之间的动摩擦因数为,最大静摩擦等于滑动摩擦力,取,重力加速度。
(1)当,,求物块开始运动的加速度大小;
(2)当,,,,求物块落地点与传送带左端的水平距离大小;
(3)当,,,转轴间距可以任意取值(传送带依然绷直),但满足。求物块落地点距离传送带左端水平距离的最大值与之间满足的关系。
【答案】(1)
(2)
(3)当时,;当时,;当时,
【解析】
【小问1详解】
对货物受力分析正交分解有,
滑动摩擦力有
联立解得
【小问2详解】
货物加速度,开始加速到共速时,
共速后货物以继续加速至从传送带右端飞出,根据牛顿第二定律有
解得
此过程中有
解得
货物飞出后平抛至落地有
则物块落地点与传送带左端的水平距离大小
【小问3详解】
受力分析知货物先向右匀减速直线运动,根据牛顿第二定律
解得
假设货物匀减速运动至右端以速度直接飞出,则物块落地点距离传送带左端水平距离
当时,
计算知:货物以从减速至所需位移
货物以从减速至所需位移
即若,则物体落地点离传送带左端的距离为
若,则物体先减速再匀速,则物体落地点离传送带左端的距离为,由此式知当时,,即最大值仍为(因可在间任意取值)
综上,物体落地点离传送带左端的距离与转轴间距离的关系如图所示
则当时,
当时,
当时,
15. 某固定装置的竖直截面如图所示,由倾角的直轨道,半径的圆弧轨道,长度、倾角为的直轨道,半径也为、圆心角为的圆弧轨道组成,轨道间平滑连接。质量的小物块从轨道上高度为处静止释放,经圆弧轨道滑上直轨道,轨道由特殊材料制成,小物块向上运动时动摩擦因数,向下运动时动摩擦因数,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。(其它轨道均光滑,小物块视为质点,不计空气阻力,重力加速度,,)
(1)若,求小物块第一次经过点时对轨道的压力大小;
(2)若,求小物块在上运动过程中距点的最远距离;
(3)为使小物块能不脱离轨道地滑上最高点,求释放点高度的取值范围。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
对小物块从到第一次经过的过程,根据机械能守恒定律
解得
小物块第一次经过点时,根据牛顿第二定律有
代入数据解得轨道对小物块的支持力
由牛顿第三定律,小物块对轨道的压力为
【小问2详解】
设物块在上运动过程中距点的最远距离为,根据动能定理有
解得
【小问3详解】
当小物块刚好能到点,到由动能定理有
解得
当小物块经过点恰好脱离轨道时,则
解得
从到点由功能关系
解得
综上的取值范围为
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