精品解析:河南郑州市第十二中学2026-2027学年高三上学期第二次质量检测物理试卷
2026-10-23
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内容正文:
2026-2027学年高三上期第二次质量检测
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7小题,每小题4分,共28分)
1. 2025年4月30日,神舟十九号返回舱在东风着陆场稳稳落地,蔡旭哲、宋令东、王浩泽三名航天员平安归来。直播画面中,1200平方米的主降落伞如一朵巨型红白花朵在空中绽放,与着陆时底部反推发动机点火扬起的烟尘共同构成震撼场景。下列说法正确的是( )
A. 以蔡旭哲、宋令东、王浩泽为参考系,神舟十九号返回舱是运动的
B. 降落伞在做减速运动,伞绳给伞的拉力大于伞给伞绳的拉力
C. 研究神舟十九号返回舱在空中运动轨迹时,可以把它看成质点
D. 烟尘在空中处于平衡状态
2. 某质点从A点沿图中的曲线运动到B点,质点受力的大小为F。经过B点后,若力的方向突然变为与原来相反,它从B点开始可能沿图中的( )虚线运动。
A. a B. b C. c D. d
3. 模拟失重环境的实验舱,通过电磁弹射从地面由静止开始加速后竖直向上射出,上升到最高点后回落,再通过电磁制动使其停在地面。实验舱运动过程中,受到的空气阻力f的大小随速率增大而增大,f随时间t的变化如图所示(向上为正)。下列说法正确的是( )
A. 从到,实验舱处于电磁弹射过程 B. 从到,实验舱加速度大小减小
C. 从到,实验舱内物体处于失重状态 D. 时刻,实验舱达到最高点
4. 某航拍无人机在竖直平面内运动,以t =0时刻的位置为坐标原点、水平向右为x轴正方向、竖直向上为y轴正方向建立坐标系,无人机运动过程中的水平速度vx随时间变化的vx-t图像和竖直位移y随时间变化的y-t图像分别如图甲、乙所示。则下列说法不正确的是( )
A. 0~2s内无人机水平方向的位移大小为1.0 m
B. 0~2s内无人机在竖直方向做匀速直线运动
C. 0~2s内无人机的运动轨迹为曲线
D. 2s末无人机速度方向与水平方向的夹角为45°
5. 如图所示,体育课上,某同学将一实心球从水平地面上以大小为v0=10m/s、方向与水平方向成θ=53°角的初速度斜向上抛出,不计空气阻力,重力加速度g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6。则实心球能上升到最高点的时间为( )
A. 0.8s B. 1.2s C. 1.6s D. 2.0s
6. 2025年5月,河南省防汛抗旱指挥部组织开展“应急使命-2025”河南防汛应急综合演练。如图所示,在某次救援中,某河道水流速度大小恒为v=10m/s,河岸上A处的下游C处有个半径r=10m的圆形漩涡,漩涡与河岸相切于B点,A、B两点间的距离为m。某解放军战士驾驶冲锋舟把被困群众从河岸的A处沿直线避开漩涡送到对岸,冲锋舟在静水中的最小速度为( )
A. 5m/s B. m/s C. 10m/s D. 10m/s
7. 如图所示,质量分别为、的物块A、B分居圆心两侧放在水平圆盘上,用不可伸长的轻绳相连,与圆心距离分别为和,其中。A、B与圆盘的动摩擦因数相同,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当圆盘以不同角速度轴匀速转动时,绳中弹力F随的变化关系如图所示。当角速度为时,A物块恰好不受摩擦力作用,取。下列说法正确的是( )
A.
B.
C. 物块与圆盘间的动摩擦因数
D. 当角速度为时,物块恰好与圆盘相对滑动
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分,少选得3分,错选得0分)
8. 下列关于生活中的圆周运动实例分析,其中说法正确的是( )
A. 甲图中汽车通过拱桥的最高点时处于超重状态
B. 乙图中洗衣机里衣物随着滚筒做匀速圆周运动时,衣物运动到最低点时脱水效果最好
C. 丙图中铁路的转弯处,外轨比内轨高是为了减小轮缘与外轨的侧向压力
D. 丁图中同一小球在光滑固定的圆锥筒内、位置先后做匀速圆周运动,在、两位置小球角速度大小相等
9. 如图所示,不计滑轮质量与摩擦,用一段轻绳通过定滑轮将、两物体连在一起,已知,那么定滑轮对天花板点的作用力的大小(已知重力加速度为g)( )
A. 一定小于 B. 一定大于
C. 一定小于 D. 一定等于
10. 如图甲所示,水平地面上有一足够长木板,将一小物块放在长木板右端,给长木板施加一水平向右的变力F,长木板及小物块的加速度a随变力F变化的规律如图乙所示。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小为g,下列说法正确的是( )
A. 小物块与长木板间的动摩擦因数为
B. 长木板与地面间的动摩擦因数为
C. 小物块的质量为
D. 长木板的质量为
三、非选择题:本题共5题,共54分。
11. 某同学做力的合成实验,实验装置如图(a)甲所示,该装置中三根支撑脚L、M、N的高度可通过地脚螺钉调节。完成下列填空:
(1)该同学借助水平仪将实验装置台面调至水平。水平仪内封有液体和气泡,当水平仪底面水平时,气泡会静止在水平仪中心处,俯视图如图(a)乙所示。将水平仪放到台面上,气泡静止在水平仪中的位置俯视图如图(a)丙所示,下列操作能将台面调成水平的是_____________或_____________(填正确答案标号);
A.保持M和N高度不变,调高L B.保持M和N高度不变,调低L
C.保持L高度不变,同时调高M和N D.保持L高度不变,同时调低M和N
(2)如图(b)甲所示,将橡皮筋一端固定在O点,另一端通过圆环、细线与弹簧测力计相连。某次实验时,拉伸橡皮筋调整圆环圆心至点并保持静止,记录两细线的夹角,由弹簧测力计读出拉力和的大小,其中的读数为_____________N;
(3)根据测量结果在方格纸上画出和的图示,如图(b)乙所示。已知方格纸上每小格边长代表,用作图法可得和的合力大小为_____________N(结果保留2位有效数字)。
12. 某小组采用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律,部分实验步骤如下:
(1)将两光电门安装在长直轨道上,选择宽度为d的遮光片固定在小车上,调整轨道倾角,用跨过定滑轮的细线将小车与托盘及砝码相连。选用d =____cm(填“5.00”或“1.00”)的遮光片,可以较准确地测量遮光片运动到光电门时小车的瞬时速度。
(2)将小车自轨道右端由静止释放,从数字毫秒计分别读取遮光片经过光电门1、光电门2时的速度v1=0.40m/s、v2=0.81m/s,以及从遮光片开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间t =2.00s,计算小车的加速度a =____m/s2(结果保留2位有效数字)。
(3)将托盘及砝码的重力视为小车受到的合力F,改变砝码质量,重复上述步骤,根据数据拟合出a-F图像,如图乙所示。若要得到一条过原点的直线,实验中应_______(填“增大”或“减小”)轨道的倾角。
(4)图乙中直线斜率的单位为________(填“kg”或“kg-1”)。
13. 某地铁线路相邻两站、之间轨道水平且笔直,列车从站由静止出发,先做匀加速运动加速到最高运行速度,再以速度匀速行驶一段时间,最后做匀减速运动,恰好停在站。列车运行的图像如图所示。
(1)求列车在加速阶段和减速阶段的加速度大小、;
(2)为缩短运行时间,调度部门将该列车的最高运行速度提高到,加速和减速阶段的加速度大小均保持不变。求在这一运行方式下,列车从站运行到站比原来节省的时间。
14. 在水平路面上骑摩托车的人,遇到一个壕沟,其尺寸如图所示。摩托车后轮离开地面后失去动力,可以视为平抛运动。摩托车后轮落到壕沟对面才算安全,摩托车可视为质点。g取求:
(1)摩托车飞跃壕沟的时间?
(2)摩托车的速度至少要多大才能越过这个壕沟?
(3)摩托车恰好飞跃壕沟落地时的速度大小?
15. 如图所示,在倾角为θ的光滑斜面EFMN上(FM为斜面与地面的交线),有一根长R=0.1m的细线,细线的一端固定在O点,另一端连接着一个可视为质点的小球,过O点平行于EF的直线交FM于C点,FC的长度x1=0.5m。现使小球刚好能在斜面上做完整的顺时针圆周运动,从某次过B点细线被割断瞬间开始计时(不影响小球速度),经t=1s落到地面上的D点(图中未画出D点)。不考虑小球反弹,忽略空气阻力,sinθ=0.2,g=10m/s2。求:
(1)小球经过B点时速率vB;
(2)小球离开斜面时的G点和地面上H点间的竖直高度h;
(3)水平面内D点到H点的距离L。
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2026-2027学年高三上期第二次质量检测
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7小题,每小题4分,共28分)
1. 2025年4月30日,神舟十九号返回舱在东风着陆场稳稳落地,蔡旭哲、宋令东、王浩泽三名航天员平安归来。直播画面中,1200平方米的主降落伞如一朵巨型红白花朵在空中绽放,与着陆时底部反推发动机点火扬起的烟尘共同构成震撼场景。下列说法正确的是( )
A. 以蔡旭哲、宋令东、王浩泽为参考系,神舟十九号返回舱是运动的
B. 降落伞在做减速运动,伞绳给伞的拉力大于伞给伞绳的拉力
C. 研究神舟十九号返回舱在空中运动轨迹时,可以把它看成质点
D. 烟尘在空中处于平衡状态
【答案】C
【解析】
【详解】A.以蔡旭哲、宋令东、王浩泽为参考系,神舟十九号返回舱的位置没有变化,因此神舟十九号返回舱是静止的,A错误;
B.伞绳给伞的拉力与伞给伞绳的拉力是一对相互作用力,根据牛顿第三定律,两者始终大小相等,与降落伞是否做减速运动无关,B错误;
C.研究神舟十九号返回舱在空中运动轨迹时,其大小和形状对所研究问题的影响可以忽略,因此可以把它看成质点,C正确;
D.烟尘被反推发动机喷出的气体扬起,其运动速度发生变化,并非静止或做匀速直线运动,因此不处于平衡状态,D错误。
故选C。
2. 某质点从A点沿图中的曲线运动到B点,质点受力的大小为F。经过B点后,若力的方向突然变为与原来相反,它从B点开始可能沿图中的( )虚线运动。
A. a B. b C. c D. d
【答案】A
【解析】
【详解】根据运动轨迹,可以判断质点从A到B过程中,力F的方向指向轨迹凹侧,若力的方向突然变为与原来相反,力同样指向新轨迹的凹侧,所以质点从B点开始可能沿着图中的a虚线运动。
故选A。
3. 模拟失重环境的实验舱,通过电磁弹射从地面由静止开始加速后竖直向上射出,上升到最高点后回落,再通过电磁制动使其停在地面。实验舱运动过程中,受到的空气阻力f的大小随速率增大而增大,f随时间t的变化如图所示(向上为正)。下列说法正确的是( )
A. 从到,实验舱处于电磁弹射过程 B. 从到,实验舱加速度大小减小
C. 从到,实验舱内物体处于失重状态 D. 时刻,实验舱达到最高点
【答案】B
【解析】
【详解】A.间,f向下,先增大后减小,可知此时速度方向向上,先增大后减小,故实验舱先处于弹射过程后做竖直上抛运动;故A错误;
B.由于受到的空气阻力f的大小随速率增大而增大则f—t图的形状与v—t图的形状是一模一样的,则实验舱加速度大小在减小,故B正确;
C.间,f向上,先增大后减小,可知此时速度方向向下,先增大后减小,先向下加速后向下减速,加速度先向下后向上,先失重后超重,故C错误;
D.根据前面分析可知时刻速度方向改变,从向上变成向下运动,故时刻到达最高点,故D错误。
故选B。
4. 某航拍无人机在竖直平面内运动,以t =0时刻的位置为坐标原点、水平向右为x轴正方向、竖直向上为y轴正方向建立坐标系,无人机运动过程中的水平速度vx随时间变化的vx-t图像和竖直位移y随时间变化的y-t图像分别如图甲、乙所示。则下列说法不正确的是( )
A. 0~2s内无人机水平方向的位移大小为1.0 m
B. 0~2s内无人机在竖直方向做匀速直线运动
C. 0~2s内无人机的运动轨迹为曲线
D. 2s末无人机速度方向与水平方向的夹角为45°
【答案】D
【解析】
【详解】A.0~2s内无人机水平方向的位移大小,故A正确,不符合题意;
B.0~2s内无人机在竖直方向上做匀速直线运动,故B正确,不符合题意;
C.0~2s内无人机在水平方向上做匀加速直线运动,在竖直方向上做匀速直线运动,所以无人机的运动轨迹为曲线,故C正确,不符合题意;
D.2s末无人机速度方向与水平方向的夹角
其中,
则
所以速度方向与水平方向的夹角不为,故D错误,符合题意。
故选D。
5. 如图所示,体育课上,某同学将一实心球从水平地面上以大小为v0=10m/s、方向与水平方向成θ=53°角的初速度斜向上抛出,不计空气阻力,重力加速度g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6。则实心球能上升到最高点的时间为( )
A. 0.8s B. 1.2s C. 1.6s D. 2.0s
【答案】A
【解析】
【详解】球做斜抛运动,将其分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动,则竖直方向竖直上抛运动的初速度为
实心球上升到最高点时速度为零,则对应的时间为
故选A。
6. 2025年5月,河南省防汛抗旱指挥部组织开展“应急使命-2025”河南防汛应急综合演练。如图所示,在某次救援中,某河道水流速度大小恒为v=10m/s,河岸上A处的下游C处有个半径r=10m的圆形漩涡,漩涡与河岸相切于B点,A、B两点间的距离为m。某解放军战士驾驶冲锋舟把被困群众从河岸的A处沿直线避开漩涡送到对岸,冲锋舟在静水中的最小速度为( )
A. 5m/s B. m/s C. 10m/s D. 10m/s
【答案】B
【解析】
【详解】冲锋舟速度最小且避开漩涡沿直线运动到对岸时,合速度方向恰好与漩涡相切,如图所示
由于水流速度不变,合速度与漩涡相切,冲锋舟相对河岸速度为水流速度末端矢量到合速度上任一点的连线。可知当冲锋舟相对河岸与合速度垂直时速度最小,即
解得冲锋舟在静水中的最小速度m/s
故选B。
7. 如图所示,质量分别为、的物块A、B分居圆心两侧放在水平圆盘上,用不可伸长的轻绳相连,与圆心距离分别为和,其中。A、B与圆盘的动摩擦因数相同,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当圆盘以不同角速度轴匀速转动时,绳中弹力F随的变化关系如图所示。当角速度为时,A物块恰好不受摩擦力作用,取。下列说法正确的是( )
A.
B.
C. 物块与圆盘间的动摩擦因数
D. 当角速度为时,物块恰好与圆盘相对滑动
【答案】C
【解析】
【详解】ABC.当角速度较小时,绳中没有拉力,对A、B有
由于
所以,随着角速度增大,B所受摩擦力先达到最大,此后
随着角速度增大,B所受摩擦力不变,则有
结合图像可得
解得
当角速度为时,A物块恰好不受摩擦力,则有
联立解得
故AB错误,C正确;
D.当物块恰好与圆盘相对滑动时,A所受摩擦力达到最大,且沿半径向外,则有
联立解得
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,少选得3分,错选得0分)
8. 下列关于生活中的圆周运动实例分析,其中说法正确的是( )
A. 甲图中汽车通过拱桥的最高点时处于超重状态
B. 乙图中洗衣机里衣物随着滚筒做匀速圆周运动时,衣物运动到最低点时脱水效果最好
C. 丙图中铁路的转弯处,外轨比内轨高是为了减小轮缘与外轨的侧向压力
D. 丁图中同一小球在光滑固定的圆锥筒内、位置先后做匀速圆周运动,在、两位置小球角速度大小相等
【答案】BC
【解析】
【详解】A.汽车通过拱形桥的最高点时,加速度方向竖直向下,处于失重状态,故A错误;
B.根据牛顿第二定律,在最低点
在最高点有
在最低点支持力更大,可知衣物运动到最低点B点时脱水效果更好,故B正确;
C.火车转弯时,由外轨的侧压力提供向心力,为了保护铁轨,减小外轨所受的侧压力,往往使外轨略高于内轨,这样也防止了火车向外脱轨,故C正确;
D.设筒壁与竖直方向夹角为,对小球有
解得
由于小球在A、B两点做圆周运动的r不同,故角速度不同,故D错误。
故选BC。
9. 如图所示,不计滑轮质量与摩擦,用一段轻绳通过定滑轮将、两物体连在一起,已知,那么定滑轮对天花板点的作用力的大小(已知重力加速度为g)( )
A. 一定小于 B. 一定大于
C. 一定小于 D. 一定等于
【答案】AC
【解析】
【详解】依题意,设物体P向下运动的加速度大小为,轻绳对、两物体的拉力为,有
联立以上式子,可得
则滑轮受到轻绳的压力大小为,由于天花板对滑轮的拉力及两段轻绳对它的压力的共同作用处于静止状态,可知天花板对滑轮的作用力大小为,根据牛顿第三定律可知,定滑轮对天花板点的作用力的大小为
故选AC。
10. 如图甲所示,水平地面上有一足够长木板,将一小物块放在长木板右端,给长木板施加一水平向右的变力F,长木板及小物块的加速度a随变力F变化的规律如图乙所示。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小为g,下列说法正确的是( )
A. 小物块与长木板间的动摩擦因数为
B. 长木板与地面间的动摩擦因数为
C. 小物块的质量为
D. 长木板的质量为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.设小物块的质量为m,长木板的质量为M,长木板与地面间的动摩擦因数为,小物块与长木板间的动摩擦因数为。当时,小物块相对长木板滑动,对小物块,由牛顿第二定律可得
解得,故A错误;
B.根据图乙可知,当时,长木板恰好开始相对地面滑动,有
解得长木板与地面间的动摩擦因数
当时,小物块与长木板相对静止一起加速运动,由牛顿第二定律可得
解得
结合图乙中可得,
解得,故B正确;
CD.当时,对长木板,根据牛顿第二定律可得
解得
结合图乙可得
又
解得长木板的质量
小物块的质量,故C错误,D正确。
故选BD。
三、非选择题:本题共5题,共54分。
11. 某同学做力的合成实验,实验装置如图(a)甲所示,该装置中三根支撑脚L、M、N的高度可通过地脚螺钉调节。完成下列填空:
(1)该同学借助水平仪将实验装置台面调至水平。水平仪内封有液体和气泡,当水平仪底面水平时,气泡会静止在水平仪中心处,俯视图如图(a)乙所示。将水平仪放到台面上,气泡静止在水平仪中的位置俯视图如图(a)丙所示,下列操作能将台面调成水平的是_____________或_____________(填正确答案标号);
A.保持M和N高度不变,调高L B.保持M和N高度不变,调低L
C.保持L高度不变,同时调高M和N D.保持L高度不变,同时调低M和N
(2)如图(b)甲所示,将橡皮筋一端固定在O点,另一端通过圆环、细线与弹簧测力计相连。某次实验时,拉伸橡皮筋调整圆环圆心至点并保持静止,记录两细线的夹角,由弹簧测力计读出拉力和的大小,其中的读数为_____________N;
(3)根据测量结果在方格纸上画出和的图示,如图(b)乙所示。已知方格纸上每小格边长代表,用作图法可得和的合力大小为_____________N(结果保留2位有效数字)。
【答案】(1) ①. A ②. D
(2)3.00 (3)4.0
【解析】
【小问1详解】
[1][2]水平仪气泡会向较高的一端移动,根据图丙可知是M和N端高了的原因,所以要将台面调成水平,需要保持M和N高度不变,调高L或者保持L高度不变,同时调低M和N,故选A或D。
【小问2详解】
由图可知F1的读数为3.00N
【小问3详解】
根据平行四边形法则做出合力图像如图所示
由于每小格边长代表0.5N,故可得F1和F2的合力大小为F=8×0.5N=4.0N
12. 某小组采用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律,部分实验步骤如下:
(1)将两光电门安装在长直轨道上,选择宽度为d的遮光片固定在小车上,调整轨道倾角,用跨过定滑轮的细线将小车与托盘及砝码相连。选用d =____cm(填“5.00”或“1.00”)的遮光片,可以较准确地测量遮光片运动到光电门时小车的瞬时速度。
(2)将小车自轨道右端由静止释放,从数字毫秒计分别读取遮光片经过光电门1、光电门2时的速度v1=0.40m/s、v2=0.81m/s,以及从遮光片开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间t =2.00s,计算小车的加速度a =____m/s2(结果保留2位有效数字)。
(3)将托盘及砝码的重力视为小车受到的合力F,改变砝码质量,重复上述步骤,根据数据拟合出a-F图像,如图乙所示。若要得到一条过原点的直线,实验中应_______(填“增大”或“减小”)轨道的倾角。
(4)图乙中直线斜率的单位为________(填“kg”或“kg-1”)。
【答案】(1)1.00
(2)0.21 (3)增大
(4)kg-1
【解析】
【小问1详解】
利用遮光片经过光电门的平均速度近似代替瞬时速度时,遮光片宽度越小,平均速度越接近遮光片通过光电门的瞬时速度,测量误差更小,因此选1.00cm的遮光片。
【小问2详解】
小车做匀加速直线运动,根据加速度定义式可得
【小问3详解】
从图乙可知,当有一定大小的外力F时,小车的加速度仍为零,可知平衡摩擦力不足,若要得到一条过原点的直线,需要平衡摩擦力,故实验中应增大轨道的倾角。
【小问4详解】
根据牛顿第二定律,a-F图线的斜率,质量M的单位是kg,因此斜率的单位是
13. 某地铁线路相邻两站、之间轨道水平且笔直,列车从站由静止出发,先做匀加速运动加速到最高运行速度,再以速度匀速行驶一段时间,最后做匀减速运动,恰好停在站。列车运行的图像如图所示。
(1)求列车在加速阶段和减速阶段的加速度大小、;
(2)为缩短运行时间,调度部门将该列车的最高运行速度提高到,加速和减速阶段的加速度大小均保持不变。求在这一运行方式下,列车从站运行到站比原来节省的时间。
【答案】(1),
(2)4s
【解析】
【小问1详解】
由图可知,列车的最高运行速度、加速阶段所用时间和减速阶段所用时间分别为,,
由匀变速直线运动速度公式,加速阶段有加速度大小
减速阶段有加速度大小
【小问2详解】
在图像中,图线与时间轴所围图形的面积表示A、B之间的位移,即
最高运行速度提高到后,加速阶段有
减速阶段,
由于,说明列车仍有匀速行驶阶段。
匀速阶段的位移为
比原来节省的时间为
14. 在水平路面上骑摩托车的人,遇到一个壕沟,其尺寸如图所示。摩托车后轮离开地面后失去动力,可以视为平抛运动。摩托车后轮落到壕沟对面才算安全,摩托车可视为质点。g取求:
(1)摩托车飞跃壕沟的时间?
(2)摩托车的速度至少要多大才能越过这个壕沟?
(3)摩托车恰好飞跃壕沟落地时的速度大小?
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
依题意可知摩托车竖直方向上做的是自由落体运动,设下落高度为,飞跃壕沟的运动时间为,则有
所以摩托车飞跃壕沟的时间
【小问2详解】
要想越过壕沟,摩托车的水平位移至少是,由于水平方向做的是匀速直线运动,故
可得摩托车越过这个壕沟的最小初速度为
【小问3详解】
摩托车落地时的竖直方向速度为
根据矢量运算法则可得摩托车恰好飞跃壕沟落地时的速度大小为
方向与水平方向夹角为
15. 如图所示,在倾角为θ的光滑斜面EFMN上(FM为斜面与地面的交线),有一根长R=0.1m的细线,细线的一端固定在O点,另一端连接着一个可视为质点的小球,过O点平行于EF的直线交FM于C点,FC的长度x1=0.5m。现使小球刚好能在斜面上做完整的顺时针圆周运动,从某次过B点细线被割断瞬间开始计时(不影响小球速度),经t=1s落到地面上的D点(图中未画出D点)。不考虑小球反弹,忽略空气阻力,sinθ=0.2,g=10m/s2。求:
(1)小球经过B点时速率vB;
(2)小球离开斜面时的G点和地面上H点间的竖直高度h;
(3)水平面内D点到H点的距离L。
【答案】(1)1m/s
(2)1.35m (3)0.7m
【解析】
【小问1详解】
因为小球刚好能在斜面上做完整的顺时针圆周运动,所以在A点由牛顿第二定律
从A点到B点的过程中,由动能定理
联立解得小球经过B点时速率为
【小问2详解】
小球在BG间做类平抛运动,则
作出小球在G点的侧视图,如图所示
G点沿GF方向的分速度为
G点沿竖直方向的分速度为
离开G点后,竖直方向的位移为
联立解得小球离开斜面时的G点和地面上H点间的竖直高度为
【小问3详解】
如图所示
vGF沿水平方向的分速度为
G点沿水平方向的分速度为
D和H之间的距离为
联立可得水平面内D点到H点的距离
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