精品解析:福建同安第一中学2025-2026学年高一上学期期末考试物理试题
2026-09-08
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内容正文:
同安一中2025-2026学年高一上学期期末考
高一物理试卷
(试卷满分:100分 考试时间:75分钟)
一、单项选择题(本题共4小题;每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,只有一个是符合题目要求。)
1. 2026年厦门马拉松于1月11日开赛,某选手比赛过程中的跑步路线如图所示,路线总长度约为42.195公里,起点与终点一致均设在厦门国际会展中心,该选手跑完此次马拉松用时6小时,则( )
A. 小时属于国际单位制的基本单位
B. 该选手本次比赛全程的位移大小为42.195km
C. 该选手本次比赛全程的平均速度大小约为7km/h
D. 研究选手在地图上的位置时,可将选手视为质点
2. 探空气球利用北斗导航定位技术进行探测。在某次仅存在竖直方向运动的探测中,探空气球距离地面的高度经历了一次“上升-不变-下降”的变化过程。可能正确反映探空气球在此次过程中距离地面竖直高度h随时间t变化关系的图像是( )
A. B.
C. D.
3. 如图甲所示,小安同学站在水平放置的力传感器上做“下蹲”和“起立”的动作。由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程,由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程。某次实验过程中力传感器的示数F随时间t变化的关系图像如图乙所示,则小安同学( )
A. 到时刻做“下蹲”动作
B. 到时刻做“起立”动作
C. 到时刻做“下蹲”动作,到时刻做“起立”动作
D. 到时刻做“起立”动作,到时刻做“下蹲”动作
4. 如图甲所示,质量为的圆柱体工件水平放置于固定在水平面上的“V”形槽中,工件及“V”形槽的正视图如图乙所示,槽的两侧面夹角,两侧面与水平面间的夹角相等,与工件间的动摩擦因数,已知重力加速度,若沿工件轴线方向施加一水平拉力将其匀速拉出,则拉力的大小为( )
A. B. C. D.
二、双项选择题(本题共4小题;每小题6分,共24分。在每小题给出的四个选项中,有两个选项符合题目要求,全部选对得6分,选不全得3分,有选错得0分。)
5. 使用砚台研墨时讲究心静手稳,徐徐用力。如图所示,在研墨过程中,砚台始终静止在水平桌面上,当墨条的速度方向水平向左时,则( )
A. 砚台对墨条的摩擦力方向水平向左
B. 桌面对砚台的摩擦力方向水平向右
C. 桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力是一对平衡力
D. 桌面对砚台的支持力与砚台对桌面的压力是一对作用力与反作用力
6. 图甲是“中国天眼”球面射电望远镜维护时的照片,质量为m的工作人员被悬在空中的氦气球拉着,在望远镜球面上缓慢移动,其简化模型如图乙所示,A、B是球面上的两点,其中B点位置高于A点。已知工作人员可以视为质点,氦气球对工作人员有方向竖直向上、大小为的拉力作用,某时刻工作人员和球心的连线与竖直方向的夹角为,重力加速度为g,则工作人员( )
A. 此刻对球面的作用力大小为
B. 此刻对球面的作用力大小为
C. 从A点移动到B点后,对球面的压力减小
D. 从A点移动到B点后,对球面的压力增大
7. 如图所示,物体A静止放置于倾斜斜面上,平行于斜面的轻质弹簧1一端与物体A相连,另一端与细线相连,细线绕过光滑的轻质定滑轮与物体B相连,物体B、C通过轻质弹簧2连接,C未接触地面。已知轻质弹簧1、2的劲度系数均为k,A的质量为6m,B和C的质量均为m,初始时A、B和C均处于静止状态,弹簧1、2均在弹性限度内,滑轮左侧细线始终与斜面平行,斜面与水平面间的夹角为,重力加速度为g,则( )
A. 初始时弹簧1的伸长量为 B. 初始时弹簧2的伸长量为
C. 剪断细线瞬间,B的加速度为2g D. 剪断细线瞬间,C的加速度为g
8. 如图甲所示,倾角为的传送带以2m/s的恒定速率顺时针转动,其顶端与底端间的距离为3m,时刻将质量为的小物块无初速度轻放在传送带顶端。小物块受到一个方向垂直传送带斜面向上的力F,大小按图乙所示规律随时间周期性变化。已知物块与传送带间的动摩擦因数,,,重力加速度,小物块可视为质点,则( )
A. 0~0.6s内物块的加速度大小为
B. 运动过程中加速度的大小会发生变化
C. 物块从传送带顶端运动到底端所用的时间为
D. 0~1.2s内物块因为摩擦在传送带上留下的划痕长度为3.6m
三、非选择题(本题共8题,共60分)
9. 如图所示,三块材料相同、高度一致的木块A、B、C紧挨着并排固定在水平地面上,可视为质点的子弹以水平速度垂直射入木块A,即将射出木块C时速度恰好减为0。已知木块C的长度为L,子弹在木块A、B、C中运动的时间均相等,子弹穿过木块的运动可看作匀减速直线运动,则子弹刚射出木块B时的速度大小为________,木块A的长度为________。
10. 高空抛物是一种不文明的行为,会带来严重的社会危害。某次测试中将物体由静止释放,不计空气阻力,物体在落地前最后1秒的位移是35m,已知重力加速度,则物体在落地前最后1秒的平均速度大小为________m/s,从释放到落地的时间为________s。
11. 如图所示,倾角为的斜面固定在水平地面上,斜面上一物块受到方向平行于斜面向上的拉力F作用,当时,物块恰能沿斜面向上做匀速直线运动,当时,物块运动的加速度大小为。已知该过程中物块始终未离开斜面,重力加速度,则物块的质量为________kg,物块与斜面间的动摩擦因数为________。
12. 小安同学用如图甲所示的装置测量某弹簧的劲度系数。实验时,先把弹簧上端固定在铁架台的横杆上,再把标尺竖直固定,调节标尺使弹簧上端悬点与标尺的零刻度线对齐。在弹簧下端悬挂不同质量的钩码,记录每一次悬挂钩码的质量和弹簧下端指针的刻度位置,最后利用所得数据做出弹簧指针所指的标尺刻度值l与所挂钩码质量m的关系图像如图丙所示。已知实验中弹簧始终未超过其弹性限度,重力加速度。
(1)某次实验过程中,弹簧下端指针在刻度尺上的指示位置如图乙所示,则刻度尺的读数为________cm;
(2)由图像丙可知,弹簧自由下垂时的长度为________cm。计算可得该弹簧的劲度系数为________N/m(结果均保留2位有效数字)。
(3)若初始时弹簧上端悬点在标尺零刻度线的上方,则用上述方法得到的劲度系数测量值与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
13. 小安同学利用如图甲所示的装置测量物块与长木板间的动摩擦因数。左端带有轻质光滑定滑轮的长木板固定于水平桌面上,物块上固定装有轻质光滑滑轮,细线通过两滑轮分别与拉力传感器和沙桶相连,两段细线均与长木板平行,纸带穿过打点计时器与物块连接,用来测定物块运动的加速度a。已知运动过程中纸带与打点计时器间阻力较小,可以忽略不计,打点计时器接入交流电的频率是50Hz,重力加速度。
(1)本实验中________(选填“需要”或“不需要”)满足“沙桶及沙的质量远小于物块和轻滑轮的质量和”这一条件。
(2)实验中得到一条清晰纸带的一部分如图乙所示,O、A、B、C为相邻的四个计数点,每相邻两计数点间还有四个点未画出,相邻计数点的间距已在图中给出,则本次实验中物块的加速度大小为________(结果保留三位有效数字)。
(3)改变沙桶中的细沙质量后重复进行实验,记录每次实验中拉力传感器的示数F,并根据纸带计算出物块相应的加速度a,绘制a-F图像如图丙所示,则物块与木板间动摩擦因数为________(结果保留一位有效数字)。
(4)若纸带与打点计时器间的阻力不可以忽略,则物块与长木板间的动摩擦因数测量值________真实值(选填“大于”“等于”或“小于”)。
14. 户外露营时,常将露营灯悬挂于帐篷或天幕下照明。如图所示,露营灯甲通过轻绳OA固定悬挂在O点,露营灯乙通过轻绳PB固定悬挂在P点。起风时,露营灯甲和乙均受到大小相等、方向水平向左的风力作用保持静止,此时轻绳OA、PB与竖直方向的夹角分别为45°、30°。已知露营灯甲的质量为m,重力加速度为g,求:
(1)风力的大小;
(2)轻绳OA的拉力大小;
(3)露营灯乙的质量。
15. 如图甲所示,时刻小物块以一定初速度沿水平面向右运动,经过2s后滑上倾角的足够长固定斜面AB,斜面底端B点与水平面平滑连接,使得小物块通过B点前后速度大小不变。小物块从开始运动到第二次到达斜面底端的过程中,其加速度大小a随时间t变化的图像如图乙所示。已知小物块与水平面、斜面间的动摩擦因数相等,重力加速度,,。求:
(1)小物块与水平面间的动摩擦因数;
(2)小物块沿斜面上滑时的加速度大小和沿斜面下滑时的加速度大小;
(3)小物块从出发到第二次到达斜面底端所通过的路程s。
16. 如图所示,倾角为的光滑的足够长斜面固定在水平面上,挡板D固定在斜面上。距离挡板上方处有一长木板C,其上有A、B两个小滑块,初始时B距C下端的距离为。将A、B、C同时从初始位置由静止释放,在以后的运动过程中,若C与D发生碰撞,则碰撞前后C的速度大小不变,方向相反。已知A、B、C的质量均为m,A、B与C间的动摩擦因数分别为和,A、B均可视为质点,运动过程中A、B始终在C上且A、B未发生碰撞,重力加速度为g,求:
(1)C第一次与D碰撞前瞬间的速度大小;
(2)C第一次与D碰撞后瞬间A、B、C的加速度大小;
(3)若C第二次与D碰撞后瞬间撤去D,最终B距C下端的距离。
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同安一中2025-2026学年高一上学期期末考
高一物理试卷
(试卷满分:100分 考试时间:75分钟)
一、单项选择题(本题共4小题;每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,只有一个是符合题目要求。)
1. 2026年厦门马拉松于1月11日开赛,某选手比赛过程中的跑步路线如图所示,路线总长度约为42.195公里,起点与终点一致均设在厦门国际会展中心,该选手跑完此次马拉松用时6小时,则( )
A. 小时属于国际单位制的基本单位
B. 该选手本次比赛全程的位移大小为42.195km
C. 该选手本次比赛全程的平均速度大小约为7km/h
D. 研究选手在地图上的位置时,可将选手视为质点
【答案】D
【解析】
【详解】A.国际单位制中,时间的基本单位是秒,不是小时,故A错误;
BC.路线总长度约为42.195公里,是路程,不是位移,因为位移大小为零,所以平均速度大小为零,故BC错误;
D.研究选手在地图上的位置时,选手大小可以忽略,可将选手视为质点,故D正确。
故选D。
2. 探空气球利用北斗导航定位技术进行探测。在某次仅存在竖直方向运动的探测中,探空气球距离地面的高度经历了一次“上升-不变-下降”的变化过程。可能正确反映探空气球在此次过程中距离地面竖直高度h随时间t变化关系的图像是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】因h-t图像的斜率等于速度,气球上升阶段竖直速度一定是先增加,后不变,再减小,则图像的斜率先增加后不变,再减小;高度不变阶段的竖直速度不变,则图像斜率为零;下降阶段同样是速度先向下增加,后不变,再减小,即图像的斜率先增加后不变,再减小。
故选B。
3. 如图甲所示,小安同学站在水平放置的力传感器上做“下蹲”和“起立”的动作。由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程,由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程。某次实验过程中力传感器的示数F随时间t变化的关系图像如图乙所示,则小安同学( )
A. 到时刻做“下蹲”动作
B. 到时刻做“起立”动作
C. 到时刻做“下蹲”动作,到时刻做“起立”动作
D. 到时刻做“起立”动作,到时刻做“下蹲”动作
【答案】A
【解析】
【详解】到时刻合力先向下后向上,先失重后超重,先向下加速后向下减速,所以做“下蹲”动作。
故选A。
4. 如图甲所示,质量为的圆柱体工件水平放置于固定在水平面上的“V”形槽中,工件及“V”形槽的正视图如图乙所示,槽的两侧面夹角,两侧面与水平面间的夹角相等,与工件间的动摩擦因数,已知重力加速度,若沿工件轴线方向施加一水平拉力将其匀速拉出,则拉力的大小为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意可知,两侧槽倾角为30°,设两侧面对其支持力为N,竖直方向平衡
沿工件轴线方向施加一水平拉力将其匀速拉出,根据平衡可知
故选C。
二、双项选择题(本题共4小题;每小题6分,共24分。在每小题给出的四个选项中,有两个选项符合题目要求,全部选对得6分,选不全得3分,有选错得0分。)
5. 使用砚台研墨时讲究心静手稳,徐徐用力。如图所示,在研墨过程中,砚台始终静止在水平桌面上,当墨条的速度方向水平向左时,则( )
A. 砚台对墨条的摩擦力方向水平向左
B. 桌面对砚台的摩擦力方向水平向右
C. 桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力是一对平衡力
D. 桌面对砚台的支持力与砚台对桌面的压力是一对作用力与反作用力
【答案】BD
【解析】
【详解】A.当墨条速度方向水平向左时,墨条相对于砚台向左运动,故砚台对墨条的摩擦力方向水平向右,故A错误;
B.根据牛顿第三定律,墨条对砚台的摩擦力方向水平向左,由于砚台处于静止状态,故桌面对砚台的摩擦力方向水平向右,故B正确;
C.桌面对砚台的支持力大小等于砚台的重力加上墨条对其的压力,故桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力不是一对平衡力,故C错误;
D.桌面对砚台的支持力与砚台对桌面的压力是一对作用力与反作用力,故D正确。
故选BD。
6. 图甲是“中国天眼”球面射电望远镜维护时的照片,质量为m的工作人员被悬在空中的氦气球拉着,在望远镜球面上缓慢移动,其简化模型如图乙所示,A、B是球面上的两点,其中B点位置高于A点。已知工作人员可以视为质点,氦气球对工作人员有方向竖直向上、大小为的拉力作用,某时刻工作人员和球心的连线与竖直方向的夹角为,重力加速度为g,则工作人员( )
A. 此刻对球面的作用力大小为
B. 此刻对球面的作用力大小为
C. 从A点移动到B点后,对球面的压力减小
D. 从A点移动到B点后,对球面的压力增大
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.对工作人员受力分析可知,工作人员受到重力、氦气球对工作人员竖直向上的作用力以及球面的作用力,根据平衡条件可得
解得,故A错误,B正确;
CD.由题可知,为球面对工作人员的支持力及摩擦力的合力,根据力的合成可得
由于从A点移动到B点时增大,减小,球面对工作人员的支持力减小
根据牛顿第三定律可知,工作人员对球面的压力大小等于球面对工作人员的支持力大小,因此从A点移动到B点后,对球面的压力减小,故C正确,D错误。
故选BC。
7. 如图所示,物体A静止放置于倾斜斜面上,平行于斜面的轻质弹簧1一端与物体A相连,另一端与细线相连,细线绕过光滑的轻质定滑轮与物体B相连,物体B、C通过轻质弹簧2连接,C未接触地面。已知轻质弹簧1、2的劲度系数均为k,A的质量为6m,B和C的质量均为m,初始时A、B和C均处于静止状态,弹簧1、2均在弹性限度内,滑轮左侧细线始终与斜面平行,斜面与水平面间的夹角为,重力加速度为g,则( )
A. 初始时弹簧1的伸长量为 B. 初始时弹簧2的伸长量为
C. 剪断细线瞬间,B的加速度为2g D. 剪断细线瞬间,C的加速度为g
【答案】AC
【解析】
【详解】A.对BC整体分析,根据平衡可知,初始时弹簧1的伸长量为,故A正确;
B.对C分析,根据平衡可知,初始时弹簧2的伸长量为,故B错误;
C.剪断细线瞬间,B的加速度为,故C正确;
D.剪断细线瞬间,弹簧2的弹力不变,C的合力仍为零,加速度为零,故D错误。
故选AC。
8. 如图甲所示,倾角为的传送带以2m/s的恒定速率顺时针转动,其顶端与底端间的距离为3m,时刻将质量为的小物块无初速度轻放在传送带顶端。小物块受到一个方向垂直传送带斜面向上的力F,大小按图乙所示规律随时间周期性变化。已知物块与传送带间的动摩擦因数,,,重力加速度,小物块可视为质点,则( )
A. 0~0.6s内物块的加速度大小为
B. 运动过程中加速度的大小会发生变化
C. 物块从传送带顶端运动到底端所用的时间为
D. 0~1.2s内物块因为摩擦在传送带上留下的划痕长度为3.6m
【答案】A
【解析】
【详解】A.0~0.6s内,对物块受力分析,根据牛顿第二定律有
解得,故A正确;
B.在内有
解得
小物块先匀加速再匀减速运动,交替进行,且加速度大小不变,故B错误;
C.一个周期1.2s,运动的位移为
运动周期个数
所以刚好匀加速结束到达传送带底端,所用时间,故C错误
D.内,因为
小物块与传送带间无摩擦;有摩擦,可得因为摩擦在传送带上留下的划痕长度为,故D错误。
故选A。
三、非选择题(本题共8题,共60分)
9. 如图所示,三块材料相同、高度一致的木块A、B、C紧挨着并排固定在水平地面上,可视为质点的子弹以水平速度垂直射入木块A,即将射出木块C时速度恰好减为0。已知木块C的长度为L,子弹在木块A、B、C中运动的时间均相等,子弹穿过木块的运动可看作匀减速直线运动,则子弹刚射出木块B时的速度大小为________,木块A的长度为________。
【答案】 ①. ②. 5L
【解析】
【详解】[1][2]逆过程是初速度为零匀加速直线运动,设每段时间为T,则
刚射出木块B时的速度大小
解得
根据连续相等时间内位移关系可知
解得
10. 高空抛物是一种不文明的行为,会带来严重的社会危害。某次测试中将物体由静止释放,不计空气阻力,物体在落地前最后1秒的位移是35m,已知重力加速度,则物体在落地前最后1秒的平均速度大小为________m/s,从释放到落地的时间为________s。
【答案】 ①. 35 ②. 4
【解析】
【详解】[1]物体在落地前最后1秒的平均速度大小为
[2]根据,
解得t=4s
11. 如图所示,倾角为的斜面固定在水平地面上,斜面上一物块受到方向平行于斜面向上的拉力F作用,当时,物块恰能沿斜面向上做匀速直线运动,当时,物块运动的加速度大小为。已知该过程中物块始终未离开斜面,重力加速度,则物块的质量为________kg,物块与斜面间的动摩擦因数为________。
【答案】 ①. 1 ②.
【解析】
【详解】[1][2]当时,物块恰能沿斜面向上做匀速直线运动,则
当时,物块运动的加速度大小为,根据牛顿第二定律
联立解得
12. 小安同学用如图甲所示的装置测量某弹簧的劲度系数。实验时,先把弹簧上端固定在铁架台的横杆上,再把标尺竖直固定,调节标尺使弹簧上端悬点与标尺的零刻度线对齐。在弹簧下端悬挂不同质量的钩码,记录每一次悬挂钩码的质量和弹簧下端指针的刻度位置,最后利用所得数据做出弹簧指针所指的标尺刻度值l与所挂钩码质量m的关系图像如图丙所示。已知实验中弹簧始终未超过其弹性限度,重力加速度。
(1)某次实验过程中,弹簧下端指针在刻度尺上的指示位置如图乙所示,则刻度尺的读数为________cm;
(2)由图像丙可知,弹簧自由下垂时的长度为________cm。计算可得该弹簧的劲度系数为________N/m(结果均保留2位有效数字)。
(3)若初始时弹簧上端悬点在标尺零刻度线的上方,则用上述方法得到的劲度系数测量值与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)10.00
(2) ①. 8.0 ②. 49
(3)不变
【解析】
【小问1详解】
最小分度值为0.1cm,要估计一位,是10.00cm。
【小问2详解】
[1]弹簧弹力与长度的对应关系 ,
联立可得
图像的纵截距为弹簧原长 ,结合图像可得
[2]图像的斜率 ,解得
【小问3详解】
劲度系数是通过图像的斜率得到的,弹簧悬点未与标尺零刻度对齐,影响不到斜率,所以对测量结果没有影响。
13. 小安同学利用如图甲所示的装置测量物块与长木板间的动摩擦因数。左端带有轻质光滑定滑轮的长木板固定于水平桌面上,物块上固定装有轻质光滑滑轮,细线通过两滑轮分别与拉力传感器和沙桶相连,两段细线均与长木板平行,纸带穿过打点计时器与物块连接,用来测定物块运动的加速度a。已知运动过程中纸带与打点计时器间阻力较小,可以忽略不计,打点计时器接入交流电的频率是50Hz,重力加速度。
(1)本实验中________(选填“需要”或“不需要”)满足“沙桶及沙的质量远小于物块和轻滑轮的质量和”这一条件。
(2)实验中得到一条清晰纸带的一部分如图乙所示,O、A、B、C为相邻的四个计数点,每相邻两计数点间还有四个点未画出,相邻计数点的间距已在图中给出,则本次实验中物块的加速度大小为________(结果保留三位有效数字)。
(3)改变沙桶中的细沙质量后重复进行实验,记录每次实验中拉力传感器的示数F,并根据纸带计算出物块相应的加速度a,绘制a-F图像如图丙所示,则物块与木板间动摩擦因数为________(结果保留一位有效数字)。
(4)若纸带与打点计时器间的阻力不可以忽略,则物块与长木板间的动摩擦因数测量值________真实值(选填“大于”“等于”或“小于”)。
【答案】(1)不需要 (2)1.85
(3)0.1 (4)大于
【解析】
【小问1详解】
本实验中,由于通过拉力传感器能直接得到细线的拉力,故不需要满足“沙桶及沙的质量远小于物块和轻滑轮的质量和”这一条件。
【小问2详解】
相邻两个计数点间的时间间隔为
根据
可知,实验物块的加速度大小为
【小问3详解】
对滑块(含轻滑轮),根据牛顿第二定律有
整理得
结合图像可知,,
解得
【小问4详解】
若纸带与打点计时器间的阻力不可以忽略,则物块与长木板间的动摩擦因数测量值大于真实值,因为将阻力也算成了摩擦力,导致这一项偏大。
14. 户外露营时,常将露营灯悬挂于帐篷或天幕下照明。如图所示,露营灯甲通过轻绳OA固定悬挂在O点,露营灯乙通过轻绳PB固定悬挂在P点。起风时,露营灯甲和乙均受到大小相等、方向水平向左的风力作用保持静止,此时轻绳OA、PB与竖直方向的夹角分别为45°、30°。已知露营灯甲的质量为m,重力加速度为g,求:
(1)风力的大小;
(2)轻绳OA的拉力大小;
(3)露营灯乙的质量。
【答案】(1)mg (2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
对甲受力分析,根据平衡条件可得
解得
【小问2详解】
对甲受力分析,根据平衡条件可得
解得
【小问3详解】
对乙受力分析,根据平衡条件可得
解得
15. 如图甲所示,时刻小物块以一定初速度沿水平面向右运动,经过2s后滑上倾角的足够长固定斜面AB,斜面底端B点与水平面平滑连接,使得小物块通过B点前后速度大小不变。小物块从开始运动到第二次到达斜面底端的过程中,其加速度大小a随时间t变化的图像如图乙所示。已知小物块与水平面、斜面间的动摩擦因数相等,重力加速度,,。求:
(1)小物块与水平面间的动摩擦因数;
(2)小物块沿斜面上滑时的加速度大小和沿斜面下滑时的加速度大小;
(3)小物块从出发到第二次到达斜面底端所通过的路程s。
【答案】(1)0.5 (2)10m/s2,2 m/s2
(3)40m
【解析】
【小问1详解】
对小物块在平面上,由牛顿第二定律
根据图乙可读出
解得
【小问2详解】
上滑过程:
解得
下滑过程:
解得
【小问3详解】
由逆向思维,小物块滑到B点时的速度
解得
上滑距离
根据对称性,从最高点下滑至B点,位移大小为
从初始位置到第一次经过B点:
解得
从初始位置到第一次经过B点的位移大小:
故通过的总路程
16. 如图所示,倾角为的光滑的足够长斜面固定在水平面上,挡板D固定在斜面上。距离挡板上方处有一长木板C,其上有A、B两个小滑块,初始时B距C下端的距离为。将A、B、C同时从初始位置由静止释放,在以后的运动过程中,若C与D发生碰撞,则碰撞前后C的速度大小不变,方向相反。已知A、B、C的质量均为m,A、B与C间的动摩擦因数分别为和,A、B均可视为质点,运动过程中A、B始终在C上且A、B未发生碰撞,重力加速度为g,求:
(1)C第一次与D碰撞前瞬间的速度大小;
(2)C第一次与D碰撞后瞬间A、B、C的加速度大小;
(3)若C第二次与D碰撞后瞬间撤去D,最终B距C下端的距离。
【答案】(1)
(2)0,,
(3)
【解析】
【小问1详解】
木板第一次与挡板碰撞前A、B、C整体共同沿斜面加速下滑,对A、B、C整体
解得
从释放到与挡板碰撞前
解得
【小问2详解】
C与D第一次相碰后对A:
解得
对B:
解得
对C:
解得
【小问3详解】
从CD第一次碰撞到CD第二次碰撞,A、B始终相对于C向下运动,故受力情况不变,加速度不变,A以加速度做匀速直线运动,B以加速度做匀加速直线运动,C先向上运动后向下运动,加速度为。
从C与D第一次碰撞到第三次回到原来D挡板处的过程进行分析,总用时
解得
此后A、C共同运动,B仍以加速度做匀加速直线运动,对A、C整体分析
解得
C第三次到达原来挡板D位置时B的速度大小为
解得
C第三次到达原来挡板D位置之后至A、C整体与B达到共同速度,假设用时为,达到共同速度为,有
解得
从C与挡板第一次碰撞后到A、C整体与B共速过程中,C的位移
B的位移
B相对于C向下滑动的距离
解得
故最终B与C下端的距离为
解得
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