三省一区(辽宁、吉林、黑龙江、内蒙古)2026-2027学年高一上学期物理期中练习卷
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内容正文:
三省一区(辽宁、吉林、黑龙江、内蒙古)2026-2027学年高一上学期物理期中练习卷
(考试时间:75分钟,分值:100分。)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
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.测试范围:第1~3章,人教版2019必修第一册。
第Ⅰ卷
一、选择题:本题共 10 小题,共46 分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1.在刚刚结束的2026爱知·名古屋亚运会自由泳决赛中,中国选手张展硕以(分:秒)的成绩赢得冠军并打破亚洲纪录。已知亚运会所用标准泳池的长度为,下列说法正确的是( )
A.“”指的是位移大小
B.“(分:秒)”表示时刻
C.张展硕游完的平均速度为0
D.研究张展硕的划水及触壁转身动作时能将他看作质点
2.2026年9月,我国自主研发的隐身战机歼-35A官方代号正式公布,命名为“云龙”,延续了空军战斗机“龙”系列命名传统,既为了与其他军用飞机做出区分,也是为了表现其战机性能。该机能短时间内完成大角度爬升、急转弯、加速减速等高难度动作,展现出色的空中灵活性。这种“高灵活性”本质上反映飞机具有较强的( )
A.平均速度 B.瞬时速度 C.加速度 D.航程
3.(2026·山东·高考真题)如图甲所示,汽车在平直公路上行驶,路边有等间距的树木,车载摄像机记录了沿途景色。某同学根据一段视频绘制了图乙,横坐标为树木序号,纵坐标为对应树木出现的时刻,内汽车通过隧道。关于汽车的运动,下列说法合理的是( )
A.内做加速运动
B.内做减速运动
C.内的路程小于内的路程
D.内的路程大于内的路程
4.杂技演员在抛球表演时,用一只手把五个球依次竖直向上抛出,为了持续表演下去,该演员必须让回到手中的小球隔一个相等的时间,再向上抛出,假如每一个球上升的最大高度都是1.8m,且演员手中有一半时间没球,一半时间有球,那么球在手中停留的时间是(不考虑空气阻力,假设球相遇时能错过不相碰,g取)( )
A. B. C. D.
5.“境自远尘皆入咏,物含妙理总堪寻”在网络上常看到有人把几个看似不可能堆起来的物体堆到一起的视频。如图所示,不同的物件、、、、互相叠放在地面、平板和平板上,挂件挂在细绳CD上,细绳一端水平系在竖直墙上点,另一端系在平板的右端点,整个装置处于平衡状态。从物理角度来分析,以下说法正确的是( )
A.地面可能是光滑的
B.物件受力个数可能为个
C.物件受力个数一定为个
D.物件受到平板的作用力方向一定竖直向上
6.(2026·贵州·高考真题)如图,农民伯伯挑玉米时用双手分别抓住轻绳的O、点处,某时刻绳、与竖直方向的夹角均为,手对绳的作用力分别垂直于、,所有作用力在同一竖直平面内,此时人和物均处于平衡状态。已知每筐玉米质量为,重力加速度大小为,忽略筐和扁担质量,则此时扁担对肩膀的作用力大小为( )
A. B. C. D.
7.一辆电动玩具车可双向行驶,几个同学在学校操场上对小车进行运动性能测试。如图所示,小车从点由静止开始加速运动,到达障碍物后立即返回,障碍物与点的距离为,已知小车加速时的最大加速度能达到,减速时的最大加速度为,运动过程中小车的速度大小不能超过。在保证安全的情况下,小车从开始运动到返回出发点的最短时间为( )
A. B. C. D.
8.如图所示,制作一把“反应时间测量尺”。乙同学用手捏住直尺的顶端,甲同学用手在直尺0刻度位置做捏住直尺的准备,但手不碰到直尺。在乙同学放手让直尺下落时,甲同学立刻捏住直尺。读出甲同学捏住直尺的刻度,就可以粗略确定甲同学的反应时间。若把刻度尺的长度刻度对应标注为“时间”刻度,使它变为“反应时间测量尺”,下列说法正确的有( )
A.捏住直尺的刻度越大,反应时间越短
B.45 cm刻度所对应的时间刻度约为0.3 s
C.0.1s与0.2s刻线间的距离,比0.2s和0.3s刻线间的距离长
D.在北京做好的“反应时间测量尺”拿到赤道处使用,测量出的反应时间会比实际值略小
9.在机械加工车间的物料临时存放区,工人将一根质量为m的铜管P端用轻绳悬挂于天花板上的O点,N端斜靠在一个质量为M的楔形支撑块上。楔形支撑块置于水平地面上,铜管和支撑块均保持静止状态。重力加速度为g,则( )
A.铜管一定受到4个力的作用 B.铜管N端所受弹力方向竖直向上
C.地面对支撑块没有摩擦力的作用 D.地面对支撑块的支持力小于
10.如图所示,一倾角θ=37°的斜面体固定于水平地面上,一质量m=2.0 kg的小物块恰好能够静止于斜面上。若给物块施加一平行于斜面且与斜面内的水平虚线成α=60°角的推力F,在小物块始终保持静止的情况下,推力F由0逐渐增大的过程中,若最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10 m/s2,则下列说法正确的是( )
A.小物块所受的摩擦力逐渐减小
B.小物块与斜面之间的动摩擦因数为0.75
C.推力F的最大值为 N
D.小物块所受摩擦力的最小值为N
第Ⅱ卷
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11.(8分)某同学用图甲所示装置测量物块A与长木板B之间的动摩擦因数。实验中通过改变重物C的质量来改变A、B之间的压力大小,在拉力F作用下将长木板B拉出,实验中A、C始终保持相对静止,已知轻弹簧始终在弹性限度内,且始终水平,劲度系数。重力加速度取。
(1)该同学先通过力传感器描绘出图像,如图乙所示。由图乙可知时刻,物块A受到长木板B的摩擦力为______(填“静摩擦力”或“滑动摩擦力”),物块A受到长木板B的最大静摩擦力______(填“略大于”或“等于”)滑动摩擦力。
(2)该同学随后测得物块A、重物C的总质量为m,长木板B拉出过程中,物块A和重物C整体稳定时弹簧的长度为x,描绘出图像如图丙所示。由图丙可知弹簧原长为______cm(结果保留一位有效数字),物块A与长木板B之间的动摩擦因数为______(结果保留两位有效数字)。
12.(8分)某同学利用自由落体测量当地的重力加速度,装置如图甲所示,铁架台顶端固定一电磁铁装置,可控制金属球由静止下落,在金属球正下方安装一光电门,主要测量步骤如下:
a.实验时选取一个适当的金属球,测出其直径为d;
b.测出光电门到金属球球心的距离为;
c.控制电磁铁,使金属球由静止释放,记录金属球经过光电门的挡光时间为;
d.调整光电门的位置,重复步骤b、c,测出多组h和对应的数值。
回答下列问题:
(1)选取的金属球应________。
A.质量大,体积大
B.质量大,体积小
C.质量小,体积小
D.质量小,体积大
(2)金属球经过光电门时的速度大小为________(用d、表示)。
(3)该同学将测量的多组数据进行整理,并做出了如图乙所示的图像,已知其斜率为k,则当地的重力加速度________(用d、k表示)。
13.(10分)如图,“求知”物理兴趣小组,为了了解高空坠物的危害,将一个小球(可视为质点)从离地面高为的高楼面上由静止释放,让其自由下落。窗口上边缘离高楼面的距离为,窗口的高度为。忽略空气阻力,重力加速度g取,求:
(1)小球落地时的速度大小v;
(2)小球落地前最后1 s内的位移大小x;
(3)小球通过窗口所用的时间。
14.(12分)如图所示,倾角的斜面体固定在水平面上,质量的木板放在斜面上,质量的物块放在木板上。三根轻质细线连接于点,其中细线绕过光滑小定滑轮与物块相连,细线的另一端固定在墙壁上,细线悬挂着质量也为的物块。已知定滑轮和物块之间的细线与斜面平行,定滑轮和点之间的细线与竖直方向的夹角也为,细线水平。整个装置处于静止状态,重力加速度取,。求:
(1)细线上的拉力大小;
(2)物块所受摩擦力的大小和方向;
(3)斜面体对木板支持力的大小和摩擦力的大小。
15.(16分)机动车在斑马线前礼让行人已成为各大城市中一道亮丽的风景线。某N市规定:如图所示,当行人行至斑马线上的A点时,三条车道均需让行;当行人行至B点时,内侧两车道需要让行,最外侧车道可以通行;当行人行至C点时,最内侧车道需要让行,外侧两车道可以通行;当行人行至D点时,三车道均可通行,A、B、C、D在同一直线上。若N市有一条笔直的道路,每条车道宽度均为,当伤者以的速度沿着AD连线匀速走到A点时,一司机开着一辆最大加速度为、最大速度为的甲车已在最外侧车道的停止线位置停车等待,同时,另一司机开着启动和制动最大加速度均为、最大速度为的乙车正在最内侧车道的不远处以最大速度匀速驶来。当乙车司机发现伤者匀速走来时,便以最大的加速度刹车做匀减速运动,恰好在伤者走到D点时,乙车停在停止线的位置。
(1)求乙车在离停止线多远处开始刹车以及乙车开始刹车的时刻伤者的位置在哪里?
(2)若甲车和乙车均按照规定礼让行人后通行,并且都以各自最大的加速度和速度行驶,则乙车追上甲车前,甲乙两车运动过程中车头间沿运动方向的最大距离是多少?
(3)在第(2)问的基础上,乙车在开车后多长时间能和甲车平齐?(即车头共线)
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三省一区(辽宁、吉林、黑龙江、内蒙古)2026-2027学年高一上学期物理期中练习卷解析
(考试时间:75分钟,分值:100分。)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
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.测试范围:第1~3章,人教版2019必修第一册。
第Ⅰ卷
一、选择题:本题共 10 小题,共46 分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1.在刚刚结束的2026爱知·名古屋亚运会自由泳决赛中,中国选手张展硕以(分:秒)的成绩赢得冠军并打破亚洲纪录。已知亚运会所用标准泳池的长度为,下列说法正确的是( )
A.“”指的是位移大小
B.“(分:秒)”表示时刻
C.张展硕游完的平均速度为0
D.研究张展硕的划水及触壁转身动作时能将他看作质点
【答案】C
【详解】A.“”表示运动轨迹的长度,指的是路程,A错误;
B.“(分:秒)”表示完成比赛所经历的时间,是时间间隔,B错误;
C.标准泳池长,游完需往返两次,终点与起点重合,全程位移为0。设全程位移为,所用时间为,则平均速度,C正确;
D.研究划水及触壁转身动作时,运动员的大小和形状不能忽略,不能将他看作质点,D错误。故选C。
2.2026年9月,我国自主研发的隐身战机歼-35A官方代号正式公布,命名为“云龙”,延续了空军战斗机“龙”系列命名传统,既为了与其他军用飞机做出区分,也是为了表现其战机性能。该机能短时间内完成大角度爬升、急转弯、加速减速等高难度动作,展现出色的空中灵活性。这种“高灵活性”本质上反映飞机具有较强的( )
A.平均速度 B.瞬时速度 C.加速度 D.航程
【答案】C
【详解】A.平均速度描述一段时间的运动快慢与方向,故A错误;
B.瞬时速度描述物体某一时刻运动的快慢与方向,其大小与运动状态改变的快慢无关,故B错误;
C.加速度是描述速度变化快慢的物理量,公式为。短时间内完成加速减速、转弯(速度方向改变)等动作,说明速度变化量大、所用时间短,即加速度大,对应运动状态改变快,符合“高灵活性”的本质,故C正确;
D.航程是飞机能够航行的最大距离,和运动状态改变的能力无关,故D错误。
故选C。
3.(2026·山东·高考真题)如图甲所示,汽车在平直公路上行驶,路边有等间距的树木,车载摄像机记录了沿途景色。某同学根据一段视频绘制了图乙,横坐标为树木序号,纵坐标为对应树木出现的时刻,内汽车通过隧道。关于汽车的运动,下列说法合理的是( )
A.内做加速运动
B.内做减速运动
C.内的路程小于内的路程
D.内的路程大于内的路程
【答案】B
【详解】树木是等间距的,故图像可类比图像
AB.根据可知,图像斜率的倒数表示速度,由图知时间内斜率增大,则速度减小,做减速运动,故A错误,B正确;
C.由图可知内的路程为4d,大于内的路程3d,故C错误;
D.内的路程3d,等于内的路程3d,故D错误。
故选B。
4.杂技演员在抛球表演时,用一只手把五个球依次竖直向上抛出,为了持续表演下去,该演员必须让回到手中的小球隔一个相等的时间,再向上抛出,假如每一个球上升的最大高度都是1.8m,且演员手中有一半时间没球,一半时间有球,那么球在手中停留的时间是(不考虑空气阻力,假设球相遇时能错过不相碰,g取)( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】竖直上抛运动上升、下落过程对称,对下落过程由匀变速位移公式
代入、,解得
因此单个球在空中总时间
设相邻两次抛球的时间间隔为,球在手中停留时间为, 五个球依次循环抛出,同一个球从第一次抛出到下一次被抛出共经历5个抛球间隔,满足
手中一半时间有球、一半时间无球,因此每个间隔内有球时间等于无球时间,即
联立可得
故选B。
5.“境自远尘皆入咏,物含妙理总堪寻”在网络上常看到有人把几个看似不可能堆起来的物体堆到一起的视频。如图所示,不同的物件、、、、互相叠放在地面、平板和平板上,挂件挂在细绳CD上,细绳一端水平系在竖直墙上点,另一端系在平板的右端点,整个装置处于平衡状态。从物理角度来分析,以下说法正确的是( )
A.地面可能是光滑的
B.物件受力个数可能为个
C.物件受力个数一定为个
D.物件受到平板的作用力方向一定竖直向上
【答案】D
【详解】A.以、、、、、包括A、B平板整体为研究对象,细绳对整体有向右的拉力,则地面对整体有向左的摩擦力,地面不可能光滑,故A错误
B.物件受到重力、支持力和摩擦力3个力,故B错误
C.物件受到重力、平板A的支持力和摩擦力、平板B的压力和摩擦力,共个力,故C错误
D.物件受力平衡,所以平板A对物件的作用力与的重力是一对平衡力,则物件受到的平板的作用力方向竖直向上,故D正确。
故选D。
6.(2026·贵州·高考真题)如图,农民伯伯挑玉米时用双手分别抓住轻绳的O、点处,某时刻绳、与竖直方向的夹角均为,手对绳的作用力分别垂直于、,所有作用力在同一竖直平面内,此时人和物均处于平衡状态。已知每筐玉米质量为,重力加速度大小为,忽略筐和扁担质量,则此时扁担对肩膀的作用力大小为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】对单侧O点受力分析: O点受三个力:向下的玉米重力mg、OA绳的拉力T、手垂直OA的作用力F,系统平衡。
根据平衡条件
则单侧绳对扁担向下的分力为
扁担对肩膀的作用力大小为
解得
故选B。
7.一辆电动玩具车可双向行驶,几个同学在学校操场上对小车进行运动性能测试。如图所示,小车从点由静止开始加速运动,到达障碍物后立即返回,障碍物与点的距离为,已知小车加速时的最大加速度能达到,减速时的最大加速度为,运动过程中小车的速度大小不能超过。在保证安全的情况下,小车从开始运动到返回出发点的最短时间为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】从A点到障碍物的去程,以加速时的最大加速度加速到10m/s,用时
对应位移
以减速时的最大加速度减速到0,用时
对应位移
匀速过程的时间为
返回过程中,以加速时的最大加速度加速到10m/s,用时2.5s,位移为12.5m,接着匀速回到A点,用时
总时间为
故选B。
8.如图所示,制作一把“反应时间测量尺”。乙同学用手捏住直尺的顶端,甲同学用手在直尺0刻度位置做捏住直尺的准备,但手不碰到直尺。在乙同学放手让直尺下落时,甲同学立刻捏住直尺。读出甲同学捏住直尺的刻度,就可以粗略确定甲同学的反应时间。若把刻度尺的长度刻度对应标注为“时间”刻度,使它变为“反应时间测量尺”,下列说法正确的有( )
A.捏住直尺的刻度越大,反应时间越短
B.45 cm刻度所对应的时间刻度约为0.3 s
C.0.1s与0.2s刻线间的距离,比0.2s和0.3s刻线间的距离长
D.在北京做好的“反应时间测量尺”拿到赤道处使用,测量出的反应时间会比实际值略小
【答案】BD
【详解】直尺做自由落体运动,根据位移公式有,解得。
A.捏住直尺的刻度越大,说明直尺下落高度h越大,由可知反应时间越长,故A错误;
B.45cm刻度对应的下落高度为h=0.45m,取重力加速度g=9.8m/s2,代入数据解得时间,故B正确;
C.根据可知,0.1s与0.2s刻线间的距离
0.2s和0.3s刻线间的距离
由于Δh1<Δh2,即0.1s与0.2s刻线间的距离更短,故C错误;
D.在北京做好的测量尺,尺上标度对应的时间,在赤道处重力加速度较小,即g赤道<g北京,实际下落相同高度所用真实时间,可知t实>t标,即测量出刻度表示的反应时间会比实际值略小,故D正确。
故选BD。
9.在机械加工车间的物料临时存放区,工人将一根质量为m的铜管P端用轻绳悬挂于天花板上的O点,N端斜靠在一个质量为M的楔形支撑块上。楔形支撑块置于水平地面上,铜管和支撑块均保持静止状态。重力加速度为g,则( )
A.铜管一定受到4个力的作用 B.铜管N端所受弹力方向竖直向上
C.地面对支撑块没有摩擦力的作用 D.地面对支撑块的支持力小于
【答案】AD
【详解】AB.铜管静止,对铜管受力分析可知,铜管受重力、绳子拉力、斜面对铜管N端垂直于斜面向上的弹力,三力无法平衡,还会受静摩擦力作用,故A正确,B错误;
C.对整体分析可知,整体受重力、地面竖直向上的支持力、绳子斜向左上方的拉力,水平向右的摩擦力,即地面对支撑块有向右的摩擦力,故C错误;
D.设绳与竖直方向的夹角为,对整体分析,竖直方向有
解得
则地面对支撑块的支持力小于,故D正确;
故选AD。
10.如图所示,一倾角θ=37°的斜面体固定于水平地面上,一质量m=2.0 kg的小物块恰好能够静止于斜面上。若给物块施加一平行于斜面且与斜面内的水平虚线成α=60°角的推力F,在小物块始终保持静止的情况下,推力F由0逐渐增大的过程中,若最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10 m/s2,则下列说法正确的是( )
A.小物块所受的摩擦力逐渐减小
B.小物块与斜面之间的动摩擦因数为0.75
C.推力F的最大值为 N
D.小物块所受摩擦力的最小值为N
【答案】BC
【详解】A.对小物块受力分析可知,沿斜面方向有重力分力、推力F和静摩擦力,因小物块始终处于静止状态,故重力分力和推力F的合力与静摩擦力平衡,根据力的平行四边形定则可知静摩擦力先减小后增大,故A错误;
B.小物块恰好能够静止于斜面上,则有
解得,故B正确;
C. 如图所示
当静摩擦力达到滑动摩擦力时,推力F最大,根据几何关系可知,故C正确;
D.当静摩擦力与推力F垂直时,静摩擦力有最小值,故D错误。
故选BC。
第Ⅱ卷
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11.(8分)某同学用图甲所示装置测量物块A与长木板B之间的动摩擦因数。实验中通过改变重物C的质量来改变A、B之间的压力大小,在拉力F作用下将长木板B拉出,实验中A、C始终保持相对静止,已知轻弹簧始终在弹性限度内,且始终水平,劲度系数。重力加速度取。
(1)该同学先通过力传感器描绘出图像,如图乙所示。由图乙可知时刻,物块A受到长木板B的摩擦力为______(填“静摩擦力”或“滑动摩擦力”),物块A受到长木板B的最大静摩擦力______(填“略大于”或“等于”)滑动摩擦力。
(2)该同学随后测得物块A、重物C的总质量为m,长木板B拉出过程中,物块A和重物C整体稳定时弹簧的长度为x,描绘出图像如图丙所示。由图丙可知弹簧原长为______cm(结果保留一位有效数字),物块A与长木板B之间的动摩擦因数为______(结果保留两位有效数字)。
【答案】(1) 静摩擦力 略大于(2)
【详解】(1)[1]由图乙可知时刻,长木板B已被拉动,但物块A和B保持相对静止,因此A受到的是静摩擦力;
[2]由图乙可知弹簧弹力先上升到一个峰值后小幅下降,最终稳定在某一数值,这个峰值对应最大静摩擦力,稳定值对应滑动摩擦力,说明最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。
(2)[1]以物块A和重物C整体为研究对象,根据平衡条件有
整理得
当时,弹簧形变量为0,此时弹簧长度等于,由图丙可知弹簧原长为
[2]结合图像的斜率可知
解得
12.(8分)某同学利用自由落体测量当地的重力加速度,装置如图甲所示,铁架台顶端固定一电磁铁装置,可控制金属球由静止下落,在金属球正下方安装一光电门,主要测量步骤如下:
a.实验时选取一个适当的金属球,测出其直径为d;
b.测出光电门到金属球球心的距离为;
c.控制电磁铁,使金属球由静止释放,记录金属球经过光电门的挡光时间为;
d.调整光电门的位置,重复步骤b、c,测出多组h和对应的数值。
回答下列问题:
(1)选取的金属球应________。
A.质量大,体积大
B.质量大,体积小
C.质量小,体积小
D.质量小,体积大
(2)金属球经过光电门时的速度大小为________(用d、表示)。
(3)该同学将测量的多组数据进行整理,并做出了如图乙所示的图像,已知其斜率为k,则当地的重力加速度________(用d、k表示)。
【答案】(1)B(2)(3)
【详解】(1)为减小空气阻力对自由落体运动的影响,应选择质量大、体积小的金属球,使重力远大于空气阻力,让小球的运动更贴近理想自由落体。
故选 B。
(2)挡光时间极短,用金属球挡光阶段的平均速度近似小球经过光电门的瞬时速度
(3)小球由静止开始自由下落,由自由落体运动规律可得
代入速度表达式得
整理后得
由图像可知图像斜率为,
解得重力加速度
13.(10分)如图,“求知”物理兴趣小组,为了了解高空坠物的危害,将一个小球(可视为质点)从离地面高为的高楼面上由静止释放,让其自由下落。窗口上边缘离高楼面的距离为,窗口的高度为。忽略空气阻力,重力加速度g取,求:
(1)小球落地时的速度大小v;
(2)小球落地前最后1 s内的位移大小x;
(3)小球通过窗口所用的时间。
【答案】(1)(2)(3)
【详解】(1)小球从楼顶由静止释放,忽略空气阻力,做自由落体运动,下落高度为,落地速度与下落高度的关系为
代入数据解得
(2)设小球落地所用的总时间为,根据自由落体运动的位移公式有
代入数据解得
落地前最后内的位移等于总高度减去前内下落的高度,根据位移公式有
代入数据解得
(3)设小球从楼顶下落到窗口上边缘所用时间为,下落到窗口下边缘所用时间为,窗口上边缘离楼顶的距离为,根据位移公式有
代入数据解得
窗口下边缘离楼顶的距离为,根据位移公式有
代入数据解得
小球通过窗口所用的时间为
代入数据解得
14.(12分)如图所示,倾角的斜面体固定在水平面上,质量的木板放在斜面上,质量的物块放在木板上。三根轻质细线连接于点,其中细线绕过光滑小定滑轮与物块相连,细线的另一端固定在墙壁上,细线悬挂着质量也为的物块。已知定滑轮和物块之间的细线与斜面平行,定滑轮和点之间的细线与竖直方向的夹角也为,细线水平。整个装置处于静止状态,重力加速度取,。求:
(1)细线上的拉力大小;
(2)物块所受摩擦力的大小和方向;
(3)斜面体对木板支持力的大小和摩擦力的大小。
【答案】(1)(2),方向沿着斜面向下(3),
【详解】(1)物块静止,故细线的拉力为
由得
对结点受力分析,设细线的拉力为,由平衡条件得,
解得,
(2)光滑小定滑轮两侧细线的拉力大小相等,物块受到沿斜面向上的拉力为
物块的重力沿斜面向下的分力为
拉力大于重力沿斜面向下的分力,因此木板对物块的静摩擦力沿斜面向下。设其大小为,由平衡条件得
解得
(3)将木板和物块视为整体,设斜面体对木板的支持力为。垂直斜面方向由平衡条件得
代入得
整体的重力沿斜面向下的分力为
该分力大于细线沿斜面向上的拉力,所以斜面体对木板的静摩擦力沿斜面向上。设其大小为,由平衡条件得
解得
15.(16分)机动车在斑马线前礼让行人已成为各大城市中一道亮丽的风景线。某N市规定:如图所示,当行人行至斑马线上的A点时,三条车道均需让行;当行人行至B点时,内侧两车道需要让行,最外侧车道可以通行;当行人行至C点时,最内侧车道需要让行,外侧两车道可以通行;当行人行至D点时,三车道均可通行,A、B、C、D在同一直线上。若N市有一条笔直的道路,每条车道宽度均为,当伤者以的速度沿着AD连线匀速走到A点时,一司机开着一辆最大加速度为、最大速度为的甲车已在最外侧车道的停止线位置停车等待,同时,另一司机开着启动和制动最大加速度均为、最大速度为的乙车正在最内侧车道的不远处以最大速度匀速驶来。当乙车司机发现伤者匀速走来时,便以最大的加速度刹车做匀减速运动,恰好在伤者走到D点时,乙车停在停止线的位置。
(1)求乙车在离停止线多远处开始刹车以及乙车开始刹车的时刻伤者的位置在哪里?
(2)若甲车和乙车均按照规定礼让行人后通行,并且都以各自最大的加速度和速度行驶,则乙车追上甲车前,甲乙两车运动过程中车头间沿运动方向的最大距离是多少?
(3)在第(2)问的基础上,乙车在开车后多长时间能和甲车平齐?(即车头共线)
【答案】(1)22.5m,正好在C点(2)45m(3)11.5s
【详解】(1)乙从开始刹车到停止,走过的距离为
所以乙车必须在离停止线前22.5m处开始以最大加速度刹车。
乙车停下来用时
伤者在3s内走过的距离为
故乙车刹车伤者正好在C点
(2)伤者行至D点时,乙开始启动,此时甲车已经行驶
由题意,当两者速度相等时,两车间距最大,此时,乙车运动的时间
运行距离
甲车运动8s,而甲车到达最大速度需要5s,,
(3)当乙车从启动到达到最大速度运行,
甲车运动时间9s,即甲车已经达到最大速度,并以最大速度运行了4s,行驶距离
两车距离
还需匀速运动
所以乙车从启动到与甲车平齐共用时
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