精品解析：河北保定市曲阳县第一高级中学2024-2025学年高一上学期期末考试物理试题

河北保定市曲阳县第一高级中学2024-2025学年高一上学期期末考试物理试题 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. 有一列满载的火车，以一定的初速度在水平轨道上做匀减速直线运动，它的加速度大小为kg（k<1），则装满砾石的某节车厢中，位于中间位置的一个质量为m的砾石受到的周围其它砾石对它的总作用力大小应是（　　） A. B. C. D. 2. 科学训练可以提升运动成绩，某短跑运动员科学训练前后百米全程测试中，速度v与时间t的关系图像如图所示。由图像可知（　　） A. 时间内，训练后运动员的平均加速度大 B. 时间内，训练前、后运动员跑过的距离相等 C. 时间内，训练后运动员的平均速度小 D. 时刻后，运动员训练前做减速运动，训练后做加速运动 3. 如图所示，光滑圆弧竖直固定，用轻绳连接两个小球P、Q，两小球套在圆环上且均处于平衡状态，两小球与圆弧的圆心连线夹角分别为和，则两球质量之比为（ ） A. B. C. D. 4. 一质点由静止开始做匀加速直线运动，加速度大小为，经时间t后做匀减速直线运动，加速度大小为，若再经过时间t恰能回到出发点，则应为（　　） A. 1∶1 B. 1∶2 C. 1∶3 D. 1∶4 5. 逆风使帆的原理如图所示，把帆面张在航向（船头指向）和风向之间，因风对帆的压力F垂直帆面，可分解成两个分力F1、F2，其中F2垂直船轴即航向（“龙骨”），会被很大的横向阻力平衡，F1沿着航向，已知帆面与航向之间的夹角为θ，船的总质量为m，下列说法正确的是（ ） A. F2提供船前进的动力 B. 船受到的合力大小一定与F1值相等 C. 若船垂直航向的阻力为f2，则f2＝F sin θ D. 若船沿着航向的阻力为f1，则船的加速度为a＝ 6. 我国高铁技术迅猛发展，取得举世瞩目的成就。学校物理兴趣小组为研究高铁车厢间的相互作用力，用8个完全相同的滑块放在水平地面上模拟高铁车厢，滑块与地面间动摩擦因数都相同，滑块间用轻杆连接，如图所示。给滑块1施加水平向右的拉力F，滑块向右加速运动，下列分析判断正确的是（　　） A. 若减小滑块与地面间的动摩擦因数，则滑块7、8间杆的拉力变小 B. 若增大水平拉力F，滑块7、8间杆的拉力变小 C. 滑块7、8间杆的拉力与滑块5、6间杆的拉力大小之比为1∶3 D. 滑块7、8间杆的拉力与滑块5、6间杆的拉力大小之比为2∶3 7. 两个自行车骑友，相约在某平直公路上汇合，骑友甲在路边等待，当骑友甲发现骑友乙到达自己的正后方某位置时，便立即以大小为的加速度同向匀加速骑行，此过程中骑友乙一直以的速度匀速骑行。下列说法正确的是（　　） A. 经过的时间，两人速度相同 B. 两人相遇之前，两人间距离先增大后减小 C. 若骑友乙在骑友甲后方处时，骑友甲开始加速，则两人相遇时速度恰好相同 D. 两人一定有两次相遇 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，有两个或两个以上选项符合题目要求。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. 独竹漂是我国一项民间技艺。如图，在平静的湖面上，独竹漂选手手持划杆踩着楠竹，沿直线减速滑行，选手和楠竹相对静止，则（　　） A. 选手所受合力为零 B. 楠竹受到选手作用力的方向一定竖直向下 C. 手持划杆可使选手（含划杆）的重心下移，更易保持平衡 D. 选手受到楠竹作用力的方向与选手（含划杆）的重心在同一竖直平面 9. 如图所示，为了将一平房屋顶的货物搬下楼，工人将一根钢管倚靠在墙上并固定，一轻质滑环套在钢管上，绳子A一端与滑环相连，另一端与绳子B和绳子C系于O点，工人将货物系在绳子C上，通过滑轮控制绳子A让货物缓慢下降至地面。忽略绳子质量和弹性，不计滑环与钢管及滑轮与绳子之间的摩擦，则（　　） A. 绳子A上的拉力先增大后减小 B. 绳子A上的拉力一直增大 C. 绳子B上的拉力先增大后减小 D. 绳子B上的拉力一直减小 10. 如图（a），倾角为的足够长斜面放置在粗糙水平面上。质量相等的小物块甲、乙同时以初速度沿斜面下滑，甲、乙与斜面的动摩擦因数分别为、，整个过程中斜面相对地面静止。甲和乙的位置x与时间t的关系曲线如图（b）所示，两条曲线均为抛物线，乙的曲线在时切线斜率为0，则（ ） A. B. 时，甲的速度大小为 C. 之前，地面对斜面的摩擦力方向向左 D. 之后，地面对斜面的摩擦力方向向左 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11. 如图1所示，某组同学用此套装置探究a与F、m之间的定量关系。 （1）为达到平衡阻力的目的，取下细绳及托盘，通过调整垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做________运动。 （2）连接细绳及托盘，放入砝码，通过实验得到图2所示的纸带。纸带上O为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为0.1 s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G。则C点所对应的瞬时速度vC＝________，小车全程加速度a＝________。（结果保留至小数点后第二位） （3）实验前已测得托盘质量为7.7×10-3 kg，小车的质量为0.2 kg，实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为________ kg（g取9.8 m/s2，结果保留至小数点后第三位）。 12. 某兴趣小组设计了一个可以测量质量的装置。如图（a），细绳1、2和橡皮筋相连于一点，绳1上端固定在A点，绳2下端与水杯相连，橡皮筋的另一端与绳套相连。 为确定杯中物体质量m与橡皮筋长度x的关系，该小组逐次加入等质量的水，拉动绳套，使绳1每次与竖直方向夹角均为且橡皮筋与绳1垂直，待装置稳定后测量对应的橡皮筋长度。根据测得数据作出关系图线，如图（b）所示。 回答下列问题： （1）将一芒果放入此空杯，按上述操作测得，由图（b）可知，该芒果的质量_________g（结果保留到个位）。若杯中放入芒果后，绳1与竖直方向夹角为但与橡皮筋不垂直，由图像读出的芒果质量与相比_________（填“偏大”或“偏小”）。 （2）另一组同学利用同样方法得到的图像在后半部分弯曲，下列原因可能的是_________。 A. 水杯质量过小 B. 绳套长度过大 C. 橡皮筋伸长量过大，弹力与其伸长量不成正比 （3）写出一条可以使上述装置测量质量范围增大的措施_________。 13. 如图所示，某司机驾车（可视为质点）沿着城市道路以的速度直线行驶，行驶路线与斑马线中线交于M点，车辆距马路边沿3m，当汽车距离M点18.5m时，司机发现一行人欲从路边出发沿斑马线中央通过人行横道，已知汽车刹车的加速度大小为，若该司机的反应时间为0.4s，反应后司机立刻采取制动措施，求： （1）从司机看见行人到最终刹停汽车通过的距离； （2）行人与司机同时发现对方，行人在反应后立刻沿斑马线中线从静止开始匀加速跑向对面，若行人的反应时间与司机相同，要想先于汽车通过M点，行人的加速度至少为多少。 14. 如图所示，倾角θ＝30°的斜面体C固定于水平桌面上，物块A悬挂在水平绳OP和倾斜绳OQ的结点O处，水平绳OP另一端固定于竖直墙壁上，OQ与竖直方向的夹角α＝53°，且跨过轻质光滑定滑轮与斜面体上质量mB＝4 kg的物块B相连。已知滑轮右侧的细绳与斜面平行，重力加速度取10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6。改变物块A的质量，使A、B、C始终保持静止，求： （1）当B与斜面体间的摩擦力恰好为零时，绳OP的拉力大小； （2）当物块A的质量mA＝1.5 kg时，斜面体受到物块B给的摩擦力的大小和方向； （3）在（2）的情况下，水平桌面对斜面体C的摩擦力的大小。 15. 如图所示，某物理老师利用一根塑料管和一个网球进行惯性实验，将网球塞入塑料管中，用手握住塑料管迅速向下或向上运动进行实验。某次实验前，网球和塑料管均处于静止状态，网球正好在塑料管的中间位置，已知网球的质量为m，塑料管的质量为2m，网球与塑料管之间的滑动摩擦力大小恒为，塑料管的长为L，管的下端与地面足够远，重力加速度为g，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求： （1）用手握住塑料管迅速向下运动，要使网球能够相对塑料管滑动，则手给塑料管竖直向下作用力的最小值为多少？ （2）若给塑料管施加竖直向下大小为的作用力，则经过多长时间网球会从塑料管中滑出？ （3）若给塑料管施加竖直向上大小为的作用力，要使网球能够相对塑料管下端滑出，则作用的最短时间是多少？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 河北保定市曲阳县第一高级中学2024-2025学年高一上学期期末考试物理试题 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. 有一列满载的火车，以一定的初速度在水平轨道上做匀减速直线运动，它的加速度大小为kg（k<1），则装满砾石的某节车厢中，位于中间位置的一个质量为m的砾石受到的周围其它砾石对它的总作用力大小应是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】砾石随火车一起在水平方向上做匀减速直线运动，加速度大小与火车相同，对此砾石受力分析可知，在水平方向上，其他砾石对它的作用力大小为 在竖直方向上，此砾石受力平衡，则其他砾石对它的作用力大小为 那么此砾石受到的周围其它砾石对它的总作用力大小为 故C正确，ABD错误。 故选C。 2. 科学训练可以提升运动成绩，某短跑运动员科学训练前后百米全程测试中，速度v与时间t的关系图像如图所示。由图像可知（　　） A. 时间内，训练后运动员的平均加速度大 B. 时间内，训练前、后运动员跑过的距离相等 C. 时间内，训练后运动员的平均速度小 D. 时刻后，运动员训练前做减速运动，训练后做加速运动 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据图像的斜率表示加速度，由题图可知时间内，训练后运动员的平均加速度比训练前的小，故A错误； B．根据图像围成的面积表示位移，由题图可知时间内，训练前运动员跑过的距离比训练后的大，故B错误； C．根据图像围成的面积表示位移，由题图可知时间内，训练后运动员的位移比训练前的位移大，根据平均速度等于位移与时间的比值，可知训练后运动员的平均速度大，故C错误； D．根据图像可直接判断知，时刻后，运动员训练前速度减小，做减速运动；时刻后，运动员训练后速度增加，做加速运动，故D正确。 故选D。 3. 如图所示，光滑圆弧竖直固定，用轻绳连接两个小球P、Q，两小球套在圆环上且均处于平衡状态，两小球与圆弧的圆心连线夹角分别为和，则两球质量之比为（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】方法一：以小球P和Q为系统，根据力矩平衡有 可得 方法二：对P受力分析，受重力、圆弧轨道的支持力和轻绳的拉力，将重力和绳子拉力沿着垂直半径方向分解，根据平衡条件可得 可得 同理可得 则 故选B。 4. 一质点由静止开始做匀加速直线运动，加速度大小为，经时间t后做匀减速直线运动，加速度大小为，若再经过时间t恰能回到出发点，则应为（　　） A. 1∶1 B. 1∶2 C. 1∶3 D. 1∶4 【答案】C 【解析】 【详解】质点在前一时间内做匀加速直线运动，位移为 末速度为 在接下来的时间内，质点做匀减速直线运动，加速度大小为（方向与初速度相反），此阶段的位移为 因质点最终回到出发点，总位移为零，即 联立可得 故选C。 5. 逆风使帆的原理如图所示，把帆面张在航向（船头指向）和风向之间，因风对帆的压力F垂直帆面，可分解成两个分力F1、F2，其中F2垂直船轴即航向（“龙骨”），会被很大的横向阻力平衡，F1沿着航向，已知帆面与航向之间的夹角为θ，船的总质量为m，下列说法正确的是（ ） A. F2提供船前进的动力 B. 船受到的合力大小一定与F1值相等 C. 若船垂直航向的阻力为f2，则f2＝F sin θ D. 若船沿着航向的阻力为f1，则船的加速度为a＝ 【答案】D 【解析】 【详解】A．据题意可知，F1与船运动的方向相同，提供船前进的动力，故A错误； B．由于船的运动情况与沿航向所受阻力均不确定，故船受到的合力大小不一定与F1值相等，故B错误； C．由题意可知，F2与横向阻力f2平衡，则有f2＝F2＝F cos θ，故C错误； D．若船沿着航向的阻力为f1，根据牛顿第二定律可知F sin θ－f1＝ma 解得，故D正确。 故选D 。 6. 我国高铁技术迅猛发展，取得举世瞩目的成就。学校物理兴趣小组为研究高铁车厢间的相互作用力，用8个完全相同的滑块放在水平地面上模拟高铁车厢，滑块与地面间动摩擦因数都相同，滑块间用轻杆连接，如图所示。给滑块1施加水平向右的拉力F，滑块向右加速运动，下列分析判断正确的是（　　） A. 若减小滑块与地面间的动摩擦因数，则滑块7、8间杆的拉力变小 B. 若增大水平拉力F，滑块7、8间杆的拉力变小 C. 滑块7、8间杆的拉力与滑块5、6间杆的拉力大小之比为1∶3 D. 滑块7、8间杆的拉力与滑块5、6间杆的拉力大小之比为2∶3 【答案】C 【解析】 【详解】AB．对所有滑块，据牛顿第二定律，有 对第8个滑块，有 则 由此可知，若减小滑块与地面间的动摩擦因数，则滑块7、8间杆的拉力不变，若增大水平拉力F，滑块7、8间杆的拉力变大，故AB均错误； CD．对6、7、8三个滑块，根据牛顿第二定律，有 则 则滑块7、8间杆的拉力与滑块5、6间杆的拉力大小之比为，故C正确，D错误。 故选C。 7. 两个自行车骑友，相约在某平直公路上汇合，骑友甲在路边等待，当骑友甲发现骑友乙到达自己的正后方某位置时，便立即以大小为的加速度同向匀加速骑行，此过程中骑友乙一直以的速度匀速骑行。下列说法正确的是（　　） A. 经过的时间，两人速度相同 B. 两人相遇之前，两人间距离先增大后减小 C. 若骑友乙在骑友甲后方处时，骑友甲开始加速，则两人相遇时速度恰好相同 D. 两人一定有两次相遇 【答案】C 【解析】 【详解】B．甲初始速度为0，乙速度为，在甲速度未超过乙时，由于甲在前乙在后，则乙相对甲靠近，距离减小，则两人相遇之前，两人间距离一定先减小，故B错误； A．甲的速度达到乙的速度所需时间为，而非10s，故A错误 C．设相遇时间为，甲的位移为，乙的位移为（初始距离6.25m）。联立得 解得 此时甲速度 与乙速度相同，故C正确； D．根据C选项分析可知两人相遇次数取决于初始距离。当初始距离时，可能相遇两次；若，仅相遇一次；若，不相遇。因此“一定两次相遇”不成立，故D错误。 故选C。 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，有两个或两个以上选项符合题目要求。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. 独竹漂是我国一项民间技艺。如图，在平静的湖面上，独竹漂选手手持划杆踩着楠竹，沿直线减速滑行，选手和楠竹相对静止，则（　　） A. 选手所受合力为零 B. 楠竹受到选手作用力的方向一定竖直向下 C. 手持划杆可使选手（含划杆）的重心下移，更易保持平衡 D. 选手受到楠竹作用力的方向与选手（含划杆）的重心在同一竖直平面 【答案】CD 【解析】 【详解】A．选手和楠竹在水里减速滑行，速度在变化，根据牛顿第二定律可知合力不为零，故A错误； B．楠竹在水平方向有加速度，选手对楠竹的力在竖直方向有压力，水平方向有摩擦力，所以选手对楠竹的力方向不是竖直向下，故B错误； C．手持划杆可使选手（含划杆）的重心下移，更易保持平衡，故C正确； D．选手保持姿态不转动，总合力矩为零；重力作用过重心，对重心力矩为零，因此楠竹对选手的作用力对重心的力矩也必须为零，说明该作用力的方向一定过重心，即与选手（含划杆）的重心在同一竖直平面，D正确。 故选CD。 9. 如图所示，为了将一平房屋顶的货物搬下楼，工人将一根钢管倚靠在墙上并固定，一轻质滑环套在钢管上，绳子A一端与滑环相连，另一端与绳子B和绳子C系于O点，工人将货物系在绳子C上，通过滑轮控制绳子A让货物缓慢下降至地面。忽略绳子质量和弹性，不计滑环与钢管及滑轮与绳子之间的摩擦，则（　　） A. 绳子A上的拉力先增大后减小 B. 绳子A上的拉力一直增大 C. 绳子B上的拉力先增大后减小 D. 绳子B上的拉力一直减小 【答案】BD 【解析】 【详解】由于过程进行得缓慢，轻质滑环受到的钢管支持力和绳子A对它的拉力是一对平衡力，故绳子A的方向始终与钢管垂直。结点O受绳子A、B、C的三个拉力处于平衡状态，三力构成封闭三角形，如图所示 三个内角分别是、、，在货物下滑过程中不变，增大，减小。由于货物下滑过程中绳B不会与钢管平行，故不会小于，所以TA一直增大，TB一直减小。 故选BD。 10. 如图（a），倾角为的足够长斜面放置在粗糙水平面上。质量相等的小物块甲、乙同时以初速度沿斜面下滑，甲、乙与斜面的动摩擦因数分别为、，整个过程中斜面相对地面静止。甲和乙的位置x与时间t的关系曲线如图（b）所示，两条曲线均为抛物线，乙的曲线在时切线斜率为0，则（ ） A. B. 时，甲的速度大小为 C. 之前，地面对斜面的摩擦力方向向左 D. 之后，地面对斜面的摩擦力方向向左 【答案】AD 【解析】 【详解】B．位置与时间的图像的斜率表示速度，甲乙两个物块的曲线均为抛物线，则甲物体做匀加速运动，乙物体做匀减速运动，在时间内甲乙的位移可得 可得时刻甲物体的速度为，B错误； A．甲物体的加速度大小为 乙物体的加速度大小为 由牛顿第二定律可得甲物体 同理可得乙物体 联立可得，A正确 C．设斜面的质量为，取水平向左为正方向，由系统牛顿第二定理可得 则之前，地面和斜面之间摩擦力为零，C错误； D．之后，乙物体保持静止，甲物体继续沿斜面向下加速，由系统牛顿第二定律可得 即地面对斜面的摩擦力向左，D正确。 故选AD。 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11. 如图1所示，某组同学用此套装置探究a与F、m之间的定量关系。 （1）为达到平衡阻力的目的，取下细绳及托盘，通过调整垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做________运动。 （2）连接细绳及托盘，放入砝码，通过实验得到图2所示的纸带。纸带上O为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为0.1 s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G。则C点所对应的瞬时速度vC＝________，小车全程加速度a＝________。（结果保留至小数点后第二位） （3）实验前已测得托盘质量为7.7×10-3 kg，小车的质量为0.2 kg，实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为________ kg（g取9.8 m/s2，结果保留至小数点后第三位）。 【答案】（1）匀速直线 （2） ①. 0.76 ②. 0.99 （3）0.015 【解析】 【小问1详解】 平衡阻力成功的标志是小车做匀速直线运动。 【小问2详解】 [1]相邻计数点的时间间隔T＝0.1s，小车做匀加速直线运动，所以C点所对应的瞬时速度等于BD间的平均速度，即 [2]根据Δx＝aT2可得，小车的加速度大小为 【小问3详解】 设托盘、小车和砝码的质量分别为m1、m2和m3，细绳的拉力大小为T，由牛顿第二定律，对小车有T＝m2a 对托盘和砝码有 联立并代入数据，解得m3＝0.015 kg 12. 某兴趣小组设计了一个可以测量质量的装置。如图（a），细绳1、2和橡皮筋相连于一点，绳1上端固定在A点，绳2下端与水杯相连，橡皮筋的另一端与绳套相连。 为确定杯中物体质量m与橡皮筋长度x的关系，该小组逐次加入等质量的水，拉动绳套，使绳1每次与竖直方向夹角均为且橡皮筋与绳1垂直，待装置稳定后测量对应的橡皮筋长度。根据测得数据作出关系图线，如图（b）所示。 回答下列问题： （1）将一芒果放入此空杯，按上述操作测得，由图（b）可知，该芒果的质量_________g（结果保留到个位）。若杯中放入芒果后，绳1与竖直方向夹角为但与橡皮筋不垂直，由图像读出的芒果质量与相比_________（填“偏大”或“偏小”）。 （2）另一组同学利用同样方法得到的图像在后半部分弯曲，下列原因可能的是_________。 A. 水杯质量过小 B. 绳套长度过大 C. 橡皮筋伸长量过大，弹力与其伸长量不成正比 （3）写出一条可以使上述装置测量质量范围增大的措施_________。 【答案】（1） ①. 106 ②. 偏大 （2）C （3）减小细线与竖直方向的夹角 【解析】 【小问1详解】 [1]操作测得，由图（b）的图像坐标可知，该芒果的质量为106g； [2]若杯中放入芒果后，绳1与竖直方向夹角为但与橡皮筋不垂直，根据共点力平衡可知橡皮条的拉力变大，导致橡皮筋的长度偏大，若仍然根据图像读出芒果的质量与相比偏大。 【小问2详解】 另一组同学利用同样方法得到的图像在后半部分弯曲，可能是所测物体的质量过大，导致橡皮筋所受的弹力过大超过了弹簧的弹性限度，从而使橡皮筋弹力与其伸长量不成正比。 故选C。 【小问3详解】 根据共点力平衡条件可知，当减小绳子与竖直方向的夹角时，相同的物体质量对应橡皮筋的拉力较小，故相同的橡皮筋，可减小细线与竖直方向的夹角可增大质量测量范围。 13. 如图所示，某司机驾车（可视为质点）沿着城市道路以的速度直线行驶，行驶路线与斑马线中线交于M点，车辆距马路边沿3m，当汽车距离M点18.5m时，司机发现一行人欲从路边出发沿斑马线中央通过人行横道，已知汽车刹车的加速度大小为，若该司机的反应时间为0.4s，反应后司机立刻采取制动措施，求： （1）从司机看见行人到最终刹停汽车通过的距离； （2）行人与司机同时发现对方，行人在反应后立刻沿斑马线中线从静止开始匀加速跑向对面，若行人的反应时间与司机相同，要想先于汽车通过M点，行人的加速度至少为多少。 【答案】（1）28.5m （2） 【解析】 【详解】（1）司机反应时间0.4s，这段时间内汽车匀速行驶的距离 此后汽车开始以的加速度作匀减速运动，停止时通过路程 总路程 （2）汽车刹车时距离斑马线 根据匀减速过程可以列出 解得 以行人为研究对象 把代入，解得行人的加速度至少为 14. 如图所示，倾角θ＝30°的斜面体C固定于水平桌面上，物块A悬挂在水平绳OP和倾斜绳OQ的结点O处，水平绳OP另一端固定于竖直墙壁上，OQ与竖直方向的夹角α＝53°，且跨过轻质光滑定滑轮与斜面体上质量mB＝4 kg的物块B相连。已知滑轮右侧的细绳与斜面平行，重力加速度取10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6。改变物块A的质量，使A、B、C始终保持静止，求： （1）当B与斜面体间的摩擦力恰好为零时，绳OP的拉力大小； （2）当物块A的质量mA＝1.5 kg时，斜面体受到物块B给的摩擦力的大小和方向； （3）在（2）的情况下，水平桌面对斜面体C的摩擦力的大小。 【答案】（1）16N （2）5N，方向沿斜面向上 （3）20N 【解析】 【小问1详解】 当B与斜面体间的摩擦力为零时，设绳OQ的拉力大小为TOQ1，绳OP的拉力大小为TOP，对物块B受力分析，由平衡条件有TOQ1＝mBg sin θ 对结点O受力分析，在水平方向上有TOP＝TOQ1sin α 联立解得TOP＝16N。 【小问2详解】 当mA＝1.5kg时，对A，由平衡条件可知，绳OA的拉力大小为TOA＝mAg 对结点O受力分析，设绳OQ的拉力大小为TOQ2，则TOA＝TOQ2cos α 设斜面体对B的摩擦力为fB，以沿斜面向下为正方向，根据平衡条件，沿斜面方向有fB＋mBg sin θ－TOQ2＝0 联立解得TOQ2＝25N，fB＝5N 由于fB＞0，则fB大小为5N，方向沿斜面向下 由牛顿第三定律可知，斜面体受到物块B给的摩擦力大小为fB′＝fB＝5N，方向沿斜面向上。 【小问3详解】 设水平桌面对斜面体C的摩擦力大小为f，将B、C、滑轮以及滑轮右侧细绳看成整体，根据平衡条件可知，水平方向有f＝TOQ2sin α 解得f＝20N。 15. 如图所示，某物理老师利用一根塑料管和一个网球进行惯性实验，将网球塞入塑料管中，用手握住塑料管迅速向下或向上运动进行实验。某次实验前，网球和塑料管均处于静止状态，网球正好在塑料管的中间位置，已知网球的质量为m，塑料管的质量为2m，网球与塑料管之间的滑动摩擦力大小恒为，塑料管的长为L，管的下端与地面足够远，重力加速度为g，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求： （1）用手握住塑料管迅速向下运动，要使网球能够相对塑料管滑动，则手给塑料管竖直向下作用力的最小值为多少？ （2）若给塑料管施加竖直向下大小为的作用力，则经过多长时间网球会从塑料管中滑出？ （3）若给塑料管施加竖直向上大小为的作用力，要使网球能够相对塑料管下端滑出，则作用的最短时间是多少？ 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）设网球刚好能够相对塑料管滑动，以塑料管和网球为整体，根据牛顿第二定律可得 以网球为对象，根据牛顿第二定律可得 又 联立解得 （2）若给塑料管施加竖直向下大小为的作用力，以塑料管为对象，根据牛顿第二定律可得 解得 以网球为对象，根据牛顿第二定律可得 解得 设经过时间网球会从塑料管中滑出，则有 解得 （3）若给塑料管施加竖直向上大小为的作用力，以塑料管为对象，根据牛顿第二定律可得 解得 以网球为对象，根据牛顿第二定律可得 解得 设作用时间后撤去，网球恰好能够相对塑料管下端滑出，则撤去力前的过程，对于塑料管有 对于网球有 撤去力后，以塑料管为对象，根据牛顿第二定律可得 解得 网球到达塑料管下端时刚好与塑料管共速，则有 此过程塑料管与网球的位移分别为 根据位移关系可得 联立解得作用的最短时间为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $