内容正文:
高三物理
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上,写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
考试时间为75分钟,满分100分
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. 下列说法正确的是( )
A. 高铁速度很快,任何时刻都不能看作质点
B. 物体的速度越大,惯性越大
C. 路程是标量,位移是矢量,两者大小一定不相等
D. 诗句“清泉石上流”,以“石”为参考系时,“水”是流动的
2. 如图是汽车在水平路面上转弯时的画面,下列说法正确的是( )
A. 汽车转弯时受到重力、弹力、摩擦力和向心力的作用
B. 若转弯时汽车速度增大,则一定会发生侧滑
C. 若转弯时汽车的角速度恒定,则选择内圈较为安全
D. 若转弯时汽车的线速度大小一定,选择内圈较为安全
3. 利用智能手机中的加速度传感器可以采集手机的加速度a随时间t变化的图像。某同学将手机竖直向上抛出,测得手机在竖直方向的a-t图像如图所示。g取10m/s2,下列说法正确的是( )
A. 时间内,手机受到的支持力大于手机对手的压力
B. 时刻手机到达最高点
C. 时刻手机的速度最大
D. 时间内,手机先失重后超重
4. 土星的公转周期约为30年,把地球到太阳的平均距离作为1天文单位,把土星、地球绕太阳的运动均看做圆周运动,则土星到太阳的平均距离约为( )
A. 5天文单位 B. 10天文单位 C. 15天文单位 D. 20天文单位
5. 如图所示,在倾角为的光滑斜面上,质量分别为、、的、、三个物体分别用轻绳和轻弹簧连接,在沿斜面向上的恒力作用下三者保持静止,已知重力加速度为,下列说法正确的是( )
A. 在轻绳被烧断的瞬间,的加速度大小为
B. 在轻绳被烧断的瞬间,的加速度大小为
C. 突然撤去外力的瞬间,的加速度大小为0
D. 突然撤去外力的瞬间,的加速度大小为
6. AB为光滑的四分之一圆形轨道,轨道的半径,轨道在B点的切线水平,BC高,CD段为水平地面。一质量为0.5kg的小球由A点从静止开始下滑到B后离开,落到水平地面上时速度与水平方向的夹角为α。已知g取。下列说法中正确的是( )
A. 小球在B点对轨道的压力大小为5N
B. 小球在B点对轨道的压力大小为10N
C.
D.
7. 随着科技的发展,人类社会越来越关注生态环境的安全;某新能源汽车的生产厂家为了测试汽车的性能,将汽车停在足够长的坡度的斜坡底端,时使汽车由静止开始启动,通过传感器描绘了汽车的加速度关于速度倒数的变化规律,如图所示。已知汽车在时达到额定功率,汽车在时速度达到最大,汽车的总质量,斜坡对汽车的阻力恒为,,重力加速度取,不计空气阻力。则( )
A. 时,汽车的速度大小为
B. 0~4 s内,汽车受到的牵引力大小恒为
C. 坐标系中,,
D. 汽车从启动到速度达到最大时通过的距离为
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. 如图,位于水平地面上的斜面光滑,斜面上一个质量的小球被轻绳拴住悬挂在天花板上,已知绳与竖直方向的夹角,斜面倾角,整个装置处于静止状态,取。则下列说法正确的是( )
A. 绳对小球的拉力大小为
B. 斜面对小球的支持力大小为
C. 地面对斜面的摩擦力大小为
D. 缓慢向右推动斜面,斜面对小球的支持力逐渐减小
9. 如图甲所示,足够长的固定斜面倾角,一质量的物块静止在斜面上,与斜面间的动摩擦因数为。时刻开始对物块施加一沿斜面向上的外力,随时间变化的规律如图乙所示。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度,下列说法正确的是( )
A. 时物块开始沿斜面向上运动
B. 时物块的速度为
C. 0~8 s内摩擦力对物块的冲量大小为
D. 0~5 s内摩擦力对物块的冲量大小为
10. 如图,相距的两平台位于同一水平面内,二者之间用传送带相接。传送带向右匀速运动,其速度的大小可以由驱动系统根据需要设定。质量的载物箱(可视为质点),以的初速度自左侧平台滑上传送带。载物箱与传送带间的动摩擦因数,重力加速度取。则( )
A. 载物箱到达右侧平台时所能达到的最大速度大小为
B. 若,则载物箱相对传送带运动的时间为
C. 若,则载物箱从左侧平台向右侧平台运动的过程中,系统因摩擦产生的热量为
D. 若,载物箱滑上传送带后,传送带速度突然变为零,则载物箱从左侧平台向右侧平台运动的过程中,系统因摩擦产生的热量为
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某学习小组做“探究平抛运动规律”实验的装置图如图甲所示。
(1)下列说法正确的有_________。
A. 安装斜槽时,应使其末端保持水平
B. 实验所用的斜槽必须是光滑的
C. 小球每次应从同一位置由静止释放
D. 将小球的位置标在纸上后,取下纸,用直尺将点连成折线,作为小球运动的轨迹
(2)用频闪照相法记录做平抛运动的小球在不同时刻的位置如图乙所示,方格纸横线水平、纵线竖直。已知频闪周期一定,观察图像可知,小球在水平方向上做_________运动。若图乙中每个小方格的边长都是,重力加速度取,则频闪照相机的闪光频率是_________,小球的初速度是_________。
12. 用如图所示的装置进行实验,让两个小球在斜槽水平轨道末端对心碰撞可以验证动量守恒定律。图中的点为小球抛出点在记录纸上的垂直投影。实验时,先使球1多次从斜槽上同一位置由静止释放,确定其平均落地点,记为。然后,把半径相同的球2置于水平轨道的末端,再将球1从位置由静止释放,与球2相碰,重复多次,分别确定碰后球1和球2的平均落地点,记为和,分别测出点到平均落地点的距离OP、OM、ON。测得球1的质量为,球2的质量为,且。
(1)下列实验步骤中必要的是_____。
A. 测量球1静止释放的高度 B. 测量抛出点距地面的高度
C. 测量两小球的半径 D. 利用重垂线确定点的位置
(2)某次实验确定球1平均落地点后不小心将白纸向左移动稍许,再将球2放在斜槽末端,然后从同一位置由静止释放球1,与球2碰撞后,再确定两球平均落地点和,则_____(填“>”“=”或“<”)。若实验空间有限,为了减小,在不改变材料的前提下,可以__________(填“增大”或“减小”)。
(3)更正(2)中的错误,在验证两球碰撞时动量守恒的基础上,某同学想进一步研究碰撞是否为弹性碰撞。在实验中换用不同质量的球重复实验,若测得小球的质量的比为,则_________(用表示)可以说明两球发生弹性碰撞。
13. 航天员站在某质量分布均匀的星球表面高处由静止释放一个小球,测得小球经时间落到地上,已知该星球的半径为,引力常量为,球的体积公式为。求:
(1)该星球表面的重力加速度;
(2)该星球的密度;
(3)该星球的第一宇宙速度的大小。
14. 如图甲所示,一足够长的木板在水平面上滑动,速度时,将一相对于地面静止的物块轻放到木板右端,木板运动的图像如图乙所示。已知物块与木板的质量相等,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度,求:
(1)物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数;
(2)从物块放上木板开始到木板停止运动的时间;
(3)整个过程中物块相对于木板的位移的大小。
15. 如图所示,质量为m、半径为R、内壁光滑的半圆弧槽置于光滑水平面上,其左侧紧靠竖直墙,右侧紧靠一质量为m的小滑块。将一质量为2m的小球自半圆弧槽左端槽口A的正上方某一位置由静止释放,小球由左端A点进入槽内,刚好能到达槽右端C点。重力加速度为g。
(1)求小球第一次运动到半圆弧槽最低点B瞬间,速度的大小;
(2)求小球第一次经半圆弧槽最低点B到刚好到达槽右端C点过程中,槽对小球做的功;
(3)若小球从刚好到槽右端C点至第二次到槽最低点B过程所用的时间为t,求时间t内槽运动的位移大小。
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高三物理
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上,写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
考试时间为75分钟,满分100分
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. 下列说法正确的是( )
A. 高铁速度很快,任何时刻都不能看作质点
B. 物体的速度越大,惯性越大
C. 路程是标量,位移是矢量,两者大小一定不相等
D. 诗句“清泉石上流”,以“石”为参考系时,“水”是流动的
【答案】D
【解析】
【详解】A.物体能否看作质点的判断依据是其大小、形状对研究问题的影响是否可忽略,例如研究高铁跨城市运行的总时间时,高铁的尺寸可忽略,可以看作质点,故A错误;
B.惯性是物体的固有属性,大小仅与物体的质量有关,和速度大小无关,故B错误;
C.当物体做单向直线运动时,路程的大小等于位移的大小,故C错误;
D.参考系是描述运动时作为参照的物体,以“石”为参考系时,“水”相对于石头的位置不断发生变化,因此水是流动的,故D正确。
故选D。
2. 如图是汽车在水平路面上转弯时的画面,下列说法正确的是( )
A. 汽车转弯时受到重力、弹力、摩擦力和向心力的作用
B. 若转弯时汽车速度增大,则一定会发生侧滑
C. 若转弯时汽车的角速度恒定,则选择内圈较为安全
D. 若转弯时汽车的线速度大小一定,选择内圈较为安全
【答案】C
【解析】
【详解】A.汽车在水平面转弯时做圆周运动,所受的力有重力、弹力、摩擦力,摩擦力提供向心力,A错误;
B.若汽车速度增大,弯道上需要的向心力增大,当静摩擦力没有超过最大静摩擦力时,车辆不向外侧滑动,B错误;
C.如果汽车以恒定的角速度转弯,根据
可知在内圈时转弯半径小,所以在内圈时向心力小,则静摩擦力小,不容易打滑,更安全,C正确;
D.若汽车以恒定的线速度大小转弯,根据
可知在外圈时转弯半径大,在外圈时向心力小,此时静摩擦力小,不容易打滑,安全,D错误。
故选C。
3. 利用智能手机中的加速度传感器可以采集手机的加速度a随时间t变化的图像。某同学将手机竖直向上抛出,测得手机在竖直方向的a-t图像如图所示。g取10m/s2,下列说法正确的是( )
A. 时间内,手机受到的支持力大于手机对手的压力
B. 时刻手机到达最高点
C. 时刻手机的速度最大
D. 时间内,手机先失重后超重
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据牛顿第三定律可知,手机受到的支持力和手机对手的压力大小总是相等,故A错误;
BCD.从图中时刻的加速度可判断本题是以上为正方向的,且时刻手机与手脱离,时间内,手机加速度向上,手机上升的速度越来越大,处于超重状态,时间内,手机加速度向下,手机上升的速度越来越小,处于失重状态,时刻手机与手脱离后将会继续减速上升,即手机先超重后失重,时刻手机不是到达最高点,时刻手机的速度最大,故BD错误;C正确。
故选C。
4. 土星的公转周期约为30年,把地球到太阳的平均距离作为1天文单位,把土星、地球绕太阳的运动均看做圆周运动,则土星到太阳的平均距离约为( )
A. 5天文单位 B. 10天文单位 C. 15天文单位 D. 20天文单位
【答案】B
【解析】
【详解】根据开普勒第三定律可得
代入数据可得天文单位。
故选B。
5. 如图所示,在倾角为的光滑斜面上,质量分别为、、的、、三个物体分别用轻绳和轻弹簧连接,在沿斜面向上的恒力作用下三者保持静止,已知重力加速度为,下列说法正确的是( )
A. 在轻绳被烧断的瞬间,的加速度大小为
B. 在轻绳被烧断的瞬间,的加速度大小为
C. 突然撤去外力的瞬间,的加速度大小为0
D. 突然撤去外力的瞬间,的加速度大小为
【答案】C
【解析】
【详解】初始静止时,对整体ABC,沿斜面方向合力为0,得恒力
对物体C,弹簧弹力
对物体B,A、B间轻绳的拉力
AB.烧断轻绳瞬间(轻绳拉力突变为0,弹簧弹力来不及突变)
对A,沿斜面合力为
加速度
对B,沿斜面合力为
加速度 ,故AB错误;
CD.撤去外力F瞬间(外力F突变为0,弹簧弹力仍来不及突变),C的受力没有任何变化,弹簧弹力依然平衡C的重力分力,合力为0,因此C的加速度为0
此时对AB整体分析,沿斜面合力为
加速度
故C正确,D错误。
故选C。
6. AB为光滑的四分之一圆形轨道,轨道的半径,轨道在B点的切线水平,BC高,CD段为水平地面。一质量为0.5kg的小球由A点从静止开始下滑到B后离开,落到水平地面上时速度与水平方向的夹角为α。已知g取。下列说法中正确的是( )
A. 小球在B点对轨道的压力大小为5N
B. 小球在B点对轨道的压力大小为10N
C.
D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB.小球在圆弧轨道上运动的过程有
小球通过点时对小球受力分析并结合牛顿第二定律有
由牛顿第三定律有
联立解得,故AB错误;
CD.小球落到地面的过程有
由几何关系有
联立可得,故C正确,D错误。
故选C。
7. 随着科技的发展,人类社会越来越关注生态环境的安全;某新能源汽车的生产厂家为了测试汽车的性能,将汽车停在足够长的坡度的斜坡底端,时使汽车由静止开始启动,通过传感器描绘了汽车的加速度关于速度倒数的变化规律,如图所示。已知汽车在时达到额定功率,汽车在时速度达到最大,汽车的总质量,斜坡对汽车的阻力恒为,,重力加速度取,不计空气阻力。则( )
A. 时,汽车的速度大小为
B. 0~4 s内,汽车受到的牵引力大小恒为
C. 坐标系中,,
D. 汽车从启动到速度达到最大时通过的距离为
【答案】C
【解析】
【详解】由牛顿第二定律知汽车启动的加速度为
结合题图知汽车先以匀加速启动,在时达到额定功率,此后加速度随的减小线性减小,说明此后的功率恒为额定功率。
A. 时,汽车的速度大小为,故A错误;
B.汽车在时达到额定功率,0~4 s内牵引力
代入数据得,故B错误;
C.加速度,代入,可得达到的最大功率即额定功率为
汽车在时速度达到最大,说明此时加速度减小到零,设最大速度为,则有
代入数据解得
则有,,故C正确;
D.汽车从启动到功率达到最大通过的距离为
从功率达到最大到速度达到最大,设前进的距离为,由动能定理得
代入数据得
汽车从启动到速度达到最大时通过的距离为,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. 如图,位于水平地面上的斜面光滑,斜面上一个质量的小球被轻绳拴住悬挂在天花板上,已知绳与竖直方向的夹角,斜面倾角,整个装置处于静止状态,取。则下列说法正确的是( )
A. 绳对小球的拉力大小为
B. 斜面对小球的支持力大小为
C. 地面对斜面的摩擦力大小为
D. 缓慢向右推动斜面,斜面对小球的支持力逐渐减小
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.对m受力分析可知,
解得,故A正确,B错误;
C.对斜面受力分析可知
解得,故C正确;
D.设斜面对小球的支持力与水平面的夹角为,绳与水平面的夹角为,由受力分析可知,
联立解得
缓慢向右推动斜面,绳与水平面夹角减小,故斜面对小球的支持力增大,故D错误。
故选AC。
9. 如图甲所示,足够长的固定斜面倾角,一质量的物块静止在斜面上,与斜面间的动摩擦因数为。时刻开始对物块施加一沿斜面向上的外力,随时间变化的规律如图乙所示。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度,下列说法正确的是( )
A. 时物块开始沿斜面向上运动
B. 时物块的速度为
C. 0~8 s内摩擦力对物块的冲量大小为
D. 0~5 s内摩擦力对物块的冲量大小为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.物块刚好开始沿斜面向上运动时
解得
由图像可知有
当时,解得,故A正确;
B.由图像与时间轴围成的面积表示冲量,则内外力的冲量
则内摩擦力与重力沿斜面方向上的分力的总冲量
代入,解得
由A可知时物块开始沿斜面向上运动,此时物块速度,设时物块的速度为,由动量定理
解得,故B错误;
CD.0~5 s由动量定理可知
由图像可知
解得0~5 s内摩擦力对物块的冲量
5~8 s内摩擦力为滑动摩擦力,其冲量
解得
得出0~8s摩擦力冲量大小为,故C错误,D正确。
故选AD。
10. 如图,相距的两平台位于同一水平面内,二者之间用传送带相接。传送带向右匀速运动,其速度的大小可以由驱动系统根据需要设定。质量的载物箱(可视为质点),以的初速度自左侧平台滑上传送带。载物箱与传送带间的动摩擦因数,重力加速度取。则( )
A. 载物箱到达右侧平台时所能达到的最大速度大小为
B. 若,则载物箱相对传送带运动的时间为
C. 若,则载物箱从左侧平台向右侧平台运动的过程中,系统因摩擦产生的热量为
D. 若,载物箱滑上传送带后,传送带速度突然变为零,则载物箱从左侧平台向右侧平台运动的过程中,系统因摩擦产生的热量为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.载物箱到达右侧平台期间一直加速,所能达到的速度最大,期间由牛顿第二定律知加速度
由匀变速直线运动规律知
代入数据解得,故A错误;
B.若,由牛顿第二定律可知载物箱滑上传送带时加速度,方向向左,由速度公式可知相对传送带运动的时间为,故B正确;
C.若,由牛顿第二定律可知加速期间,方向向右
载物箱从左侧平台滑上传送带到与传送带速度相同需要的时间
在期间传送带向右运动
载物箱向右运动
期间传送带相对载物箱的位移为
代入数据得
此后载物箱与传送带相对静止,则系统因摩擦产生的热量为,故C错误;
D.结合C项知,在共速后的内,载物箱和传送带一起向右运动
此时载物箱距右侧平台的距离为
由牛顿第二定律知载物箱加速度仍为,方向向左
载物箱减速到零还能前进的距离为
可知后,载物箱与传送带间因摩擦产生的热量为
则载物箱从左侧平台向右侧平台运动的过程中,系统因摩擦产生的总热量为,故D正确。
故选BD。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某学习小组做“探究平抛运动规律”实验的装置图如图甲所示。
(1)下列说法正确的有_________。
A. 安装斜槽时,应使其末端保持水平
B. 实验所用的斜槽必须是光滑的
C. 小球每次应从同一位置由静止释放
D. 将小球的位置标在纸上后,取下纸,用直尺将点连成折线,作为小球运动的轨迹
(2)用频闪照相法记录做平抛运动的小球在不同时刻的位置如图乙所示,方格纸横线水平、纵线竖直。已知频闪周期一定,观察图像可知,小球在水平方向上做_________运动。若图乙中每个小方格的边长都是,重力加速度取,则频闪照相机的闪光频率是_________,小球的初速度是_________。
【答案】(1)AC (2) ①. 匀速直线 ②. 25 ③. 0.8
【解析】
【小问1详解】
A.为保证小球做平抛运动初速度水平,安装斜槽轨道,使其末端保持水平,故A正确;
B.无论斜槽光滑或粗糙,只要从同一位置由静止释放小球,到达斜槽末端的速度大小均相同,则对斜槽的光滑与否无要求,故B错误;
C.为保证小球做平抛运动初速度相同,故每次小球应从同一位置由静止释放,故C正确;
D.将小球的位置标在纸上后,取下纸,用平滑曲线连接得到平抛运动的轨迹, 故D错误。
故选AC。
【小问2详解】
[1]在连续相等时间内,水平方向的位移相等,说明水平方向上做匀速直线运动
[2]根据,可得
则频闪照相机的闪光频率
[3]小球的初速度为。
12. 用如图所示的装置进行实验,让两个小球在斜槽水平轨道末端对心碰撞可以验证动量守恒定律。图中的点为小球抛出点在记录纸上的垂直投影。实验时,先使球1多次从斜槽上同一位置由静止释放,确定其平均落地点,记为。然后,把半径相同的球2置于水平轨道的末端,再将球1从位置由静止释放,与球2相碰,重复多次,分别确定碰后球1和球2的平均落地点,记为和,分别测出点到平均落地点的距离OP、OM、ON。测得球1的质量为,球2的质量为,且。
(1)下列实验步骤中必要的是_____。
A. 测量球1静止释放的高度 B. 测量抛出点距地面的高度
C. 测量两小球的半径 D. 利用重垂线确定点的位置
(2)某次实验确定球1平均落地点后不小心将白纸向左移动稍许,再将球2放在斜槽末端,然后从同一位置由静止释放球1,与球2碰撞后,再确定两球平均落地点和,则_____(填“>”“=”或“<”)。若实验空间有限,为了减小,在不改变材料的前提下,可以__________(填“增大”或“减小”)。
(3)更正(2)中的错误,在验证两球碰撞时动量守恒的基础上,某同学想进一步研究碰撞是否为弹性碰撞。在实验中换用不同质量的球重复实验,若测得小球的质量的比为,则_________(用表示)可以说明两球发生弹性碰撞。
【答案】(1)D (2) ①. < ②. 增大
(3)
【解析】
【小问1详解】
ABC.小球做平抛运动,所以斜槽末端必须水平,由于下落高度相同,运动时间t相同,平抛初速度为
需要验证的动量守恒的关系式为
可转化为
球1从同一位置静止释放,做平抛运动的初速度相同,因此,不需要测量球1静止释放的高度、抛出点距地面的高度,也不需要测量小球半径,故ABC错误;
D.必须利用重垂线确定O点的位置,才能测量水平位移,故D正确。
故选D。
【小问2详解】
[1]若不小心将白纸向左移动稍许,再将球2放在斜槽末端,然后从同一位置S由静止释放球1,与球2碰撞后,再确定两球平均落地点M和N,则OM和ON测量值偏大,所以
[2]若要减小ON,即碰撞后被碰小球的速度变小,则被碰小球的质量变大,即在不改变材料的前提下,可以增大。
【小问3详解】
若两球发生弹性碰撞,则,
联立可得
即
又,
联立可得
13. 航天员站在某质量分布均匀的星球表面高处由静止释放一个小球,测得小球经时间落到地上,已知该星球的半径为,引力常量为,球的体积公式为。求:
(1)该星球表面的重力加速度;
(2)该星球的密度;
(3)该星球的第一宇宙速度的大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
小球在星球表面做自由落体运动,有
解得该星球表面的重力加速度
【小问2详解】
星球表面万有引力等于重力
得星球质量
星球体积,联立得星球的密度
解得
【小问3详解】
第一宇宙速度是近地卫星环绕速度,重力提供向心力
解得
14. 如图甲所示,一足够长的木板在水平面上滑动,速度时,将一相对于地面静止的物块轻放到木板右端,木板运动的图像如图乙所示。已知物块与木板的质量相等,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度,求:
(1)物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数;
(2)从物块放上木板开始到木板停止运动的时间;
(3)整个过程中物块相对于木板的位移的大小。
【答案】(1)0.2,0.4
(2)
(3)
【解析】
【详解】(1)从时开始,木板与物块之间的摩擦力使物块加速,使木板减速,此过程一直持续到物块和木板具有共同速度为止。由图可知,在时,物块和木板的速度相同。设到时间间隔内,物块和木板的加速度大小分别为和,则,
设物块和木板的质量均为,物块和木板间、木板与地面间的动摩擦因数分别为、,对物块和木板,由牛顿第二定律分别得,
联立可得,
(2)在共速后,物块与木板之间的摩擦力改变方向,物块的加速度大小仍为,设木板的大小为,则由牛顿第二定律得
解得
从共速到木板停止运动的时间
从物块放上木板开始到木板停止运动的时间
解得
(3)由运动学公式可知,物块和木板相对于地面的运动距离分别为,
物块相对于木板的位移的大小为
联立可得
15. 如图所示,质量为m、半径为R、内壁光滑的半圆弧槽置于光滑水平面上,其左侧紧靠竖直墙,右侧紧靠一质量为m的小滑块。将一质量为2m的小球自半圆弧槽左端槽口A的正上方某一位置由静止释放,小球由左端A点进入槽内,刚好能到达槽右端C点。重力加速度为g。
(1)求小球第一次运动到半圆弧槽最低点B瞬间,速度的大小;
(2)求小球第一次经半圆弧槽最低点B到刚好到达槽右端C点过程中,槽对小球做的功;
(3)若小球从刚好到槽右端C点至第二次到槽最低点B过程所用的时间为t,求时间t内槽运动的位移大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【详解】(1)小球第一次运动到C点过程,对小球、半圆弧槽和小滑块组成的系统有系统水平方向上动量守恒,
根据系统能量守恒有
解得,
(2)对小球应用动能定理得
解得
(3)小球从刚好到槽右端C点至第二次经过槽最低点B点过程,小球、半圆弧槽和小滑块组成的系统,任意时刻水平方向上动量守恒,
设槽运动的位移大小为,小球运动的位移大小为,得
根据几何关系有
联立解得
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