精品解析:湖北荆州中学2026-2027学年高一上学期10月阶段检测物理试卷
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内容正文:
荆州中学2026级高一10月月考试题
物理试卷
(全卷满分100分 考试时间75分钟)
一、选择题:本题共10小题,每小题4分,共40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,第8-10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有错选的得0分。
1. 在物理学的重大发现中科学家们总结出了许多物理学方法,如控制变量法、极限思想法、类比法、微元法、科学假设法和建立物理模型法等。以下关于物理学研究方法的叙述正确的是( )
A. 在物理学中,突出问题的主要因素,忽略次要因素,这种研究方法叫科学假设法
B. 由速度可知,当趋于零时,v表示物体的瞬时速度,这里采用了极限思想
C. 加速度是用微元法定义的物理量,加速度与速度的变化量成正比
D. 速度是用比值法定义的物理量,速度与位移成正比
2. 小明在滑冰场游玩时,在0~2s内沿正东方向滑行了6m,在接下来的2s内又沿正北方向滑行了8m。下列说法正确的是( )
A. 小明在0~4s内的位移大小与路程相等
B. 小明在0~4s内的位移大小为14m
C. 小明在0~4s内的平均速率大小为2.5m/s
D. 小明在0~4s内的平均速度大小为2.5m/s
3. 如图甲所示,小鸟的捕鱼过程可分为两段运动,入水前在竖直方向做加速度为的匀加速直线运动,入水后做匀减速直线运动,其图像如图乙所示。匀加速运动的时间为,整个过程的运动时间为,最大速度为,则小鸟( )
A. 至时间内比0至时间内加速度小
B. 至时间内与0至时间内运动方向相反
C. 加速和减速过程中小鸟速度的变化量相同
D. 整个过程下落的高度为27 m
4. 如图,四块完全相同木块并排固定在水平地面上,从左至右编号依次为1、2、3、4。一颗可视为质点的子弹从木块1左端以初速度射入,子弹恰好从木块4穿出。假设子弹在木块中做匀减速直线运动,下列说法正确的是( )
A. 子弹穿过木块1的速度大小为
B. 子弹穿过木块2的速度大小为
C. 子弹穿过木块1、2与木块3、4的平均速度之比为
D. 子弹穿过木块1与木块4的时间之比为1∶2
5. 如图所示,物体沿x轴做匀变速直线运动的图像是一条开口向上的抛物线,时刻物体在处,坐标(3s,1m)为抛物线的顶点,由图中数据可求出的物理量是( )
A. 物体的初速度为
B. 物体的加速度为
C. 物体在前9s内的位移大小为9m
D. 物体在第9s末的速度大小为
6. 贴“福”字是中国民间由来已久的风俗,小吴同学正写“福”字,如图所示。他在水平桌面上平铺一张红纸,并在红纸左侧靠近边缘处用“镇纸”压住以防止打滑,整个书写过程中红纸始终保持静止,则该同学在书写过程中( )
A. 提笔悬空静止时,手对毛笔的摩擦力大小与握力没有关系,和重力相等,方向竖直向下
B. 向下顿笔时,毛笔对红纸的压力等于红纸对毛笔的支持力,它们是一对平衡力
C. 向右行笔时,镇纸对红纸的静摩擦力方向向左
D. 向右行笔时,红纸对桌面的静摩擦力方向向右
7. 因前方路段有塌方,一汽车在收到信号后立即开始刹车。刹车过程中汽车途经A、B、C三点,最终刚好汽车停在D点。已知汽车经过AB段和BC段所用时间相等均为,且,汽车在CD段的平均速度大小为1 m/s(汽车刹车过程中加速度不变)。则下列说法正确的是( )
A. 汽车刹车时加速度大小为10 m/s2
B. 汽车在A点的速度大小为12 m/s
C.
D. 汽车在AC段的平均速度大小为6 m/s
8. 伽利略为了研究自由落体的规律,采用“冲淡”重力的方法,研究铜球在小角度斜面上的运动规律,增大斜面倾角后发现其规律仍然成立,下列选项表述正确的是( )
A. “冲淡”重力是指伽利略更换了重量更小的铜球进行实验
B. 伽利略通过实验和推理后认为小球运动速度的变化对位移来说是均匀的
C. 伽利略通过实验和推理后认为小球运动速度的变化对时间来说是均匀的
D. 伽利略通过实验分析加合理外推,得出自由落体运动为匀变速直线运动的结论
9. 一本100张纸的书平放在水平桌面上,将一张A4纸夹在书页间,如图所示,已知A4纸与书本之间动摩擦因数,书本与桌面之间动摩擦因数,假设书本每张纸质量相等且都为5 g,A4纸重力可以忽略不计,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度。现用一水平力缓慢将A4纸抽出,则下列说法正确的是( )
A. 若将A4纸夹在第10张纸下面,将A4纸抽出的过程,书本受到桌面的摩擦力大小0.2 N
B. 若将A4纸夹在第10张纸下面,将A4纸抽出的过程,书本受到桌面的摩擦力大小0.4 N
C. 将A4纸夹在第38张纸下面时,书本将在桌面上移动
D. 无论将A4纸夹在第几张纸下面,书本都无法在桌面上移动
10. 甲,乙两车在平直公路上沿同一方向行驶,其图像如图所示,在时刻,乙车在甲车前方处,在时间内甲车的位移为。下列判断正确的是( )
A. 若甲、乙在时刻相遇,则
B. 若甲、乙在时刻相遇,则下次相遇时刻为
C. 若,则甲、乙一定相遇两次
D. 若,则甲、乙一定只相遇一次
二、非选择题:本题共5小题,共60分。
11. 某小组利用如图甲所示的装置测量某弹簧的劲度系数。将弹簧悬点与毫米刻度尺零刻度对齐,测量出弹簧原长,在弹簧挂钩上依次挂不同数量的钩码,并分别记下所挂钩码的总个数及弹簧长度。利用所得数据作出与的关系图像如图丙所示。已知实验中弹簧始终未超过弹性限度,每个钩码重量均为。
(1)某次测量的标尺读数如图乙所示,其读数为________;
(2)由图丙可求得该弹簧的劲度系数为________;(保留2位有效数字)
(3)由于毫米刻度尺没有完全竖直,稍微倾斜,这样导致劲度系数的测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
12. 某同学用如图甲所示的装置探究小车速度随时间变化的规律。实验所用学生电源的频率为50 Hz,打出的一条纸带如图乙所示,0、1、2、3、4为在纸带上所选的计数点,相邻计数点间还有四个点未画出。
(1)打点计时器打下点3时小车的速度大小为________;小车的加速度大小________。(以上两空均保留两位有效数字)
(2)该同学按课本“练习与应用”中提到的方法,将乙图中的4段纸带剪开贴到坐标纸上,发现这些纸带的左上顶点在一条倾斜直线上,如图丙所示,测出图中直线与x轴夹角θ,算出直线斜率为k(k=tanθ,无单位),纸带宽为d,交流电频率是f,则加速度a的表达式为________(用k、d、f表达)
13. 一个物体从地面以初速度v0竖直上抛并落回地面,测得物体落地前最后1秒内下落了25米,求:(g取10m/s2)
(1)物体下落的总时间t
(2)物体下落的高度h
(3)物体抛出时的初速度大小v0
14. 如图所示,一竖直固定的长直圆管内有一静止的薄圆盘,圆盘与管的上端口距离为l。一小球从管的上端口由静止下落,并撞在圆盘中心,碰撞后小球做竖直上抛运动,圆盘做匀减速直线运动,在圆盘的速度减为零的瞬间,小球第二次与圆盘发生碰撞。小球与圆盘发生碰撞的时间极短(可忽略),每次碰撞后瞬间圆盘和小球的速率均为碰撞前瞬间小球速率的一半,不计空气阻力,重力加速度大小为g,小球在管内运动时与管壁不接触,圆盘始终水平,且圆盘在圆管内做匀减速直线运动的加速度大小保持不变。
(1)求第一次碰撞后小球及圆盘的瞬时速度v1、v2;
(2)求圆盘在圆管内做匀减速直线运动的加速度大小a,及小球从第一次碰后到第二次碰前的平均速度大小;
(3)若小球与圆盘的第五次碰撞发生在管底,求圆管的长度L。
15. 如图所示,A、B、C三个物体的质量是mA=m,mB=mC=3m,A、B两物体通过绳子绕过定滑轮相连,B、C用劲度系数的轻弹簧相连,劲度系数为的轻弹簧一端固定在天花板上,另一端与滑轮相连。开始时,A、B两物体均静止且在同一水平面上,已知重力加速度大小为g, 不计滑轮、绳子、弹簧的重力和一切摩擦。
(1)求此时两弹簧的形变量;
(2)若用竖直向下的拉力缓慢拉动A物体,在拉动过程中,弹簧以及与A、B相连的绳子始终竖直,到C物体刚要离开地面(A尚未落地,B没有与滑轮相碰),求:
①C刚要离地时竖直向下的拉力的大小
②C刚要离地时A、B两物体的高度差
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荆州中学2026级高一10月月考试题
物理试卷
(全卷满分100分 考试时间75分钟)
一、选择题:本题共10小题,每小题4分,共40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,第8-10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有错选的得0分。
1. 在物理学的重大发现中科学家们总结出了许多物理学方法,如控制变量法、极限思想法、类比法、微元法、科学假设法和建立物理模型法等。以下关于物理学研究方法的叙述正确的是( )
A. 在物理学中,突出问题的主要因素,忽略次要因素,这种研究方法叫科学假设法
B. 由速度可知,当趋于零时,v表示物体的瞬时速度,这里采用了极限思想
C. 加速度是用微元法定义的物理量,加速度与速度的变化量成正比
D. 速度是用比值法定义的物理量,速度与位移成正比
【答案】B
【解析】
【详解】A.突出问题主要因素、忽略次要因素的研究方法是建立物理模型法,科学假设法是针对未知现象先提出合理假设再验证的研究方法,故A错误;
B.当趋于零时,平均速度可以表示物体的瞬时速度,该定义采用了极限思想,故B正确;
C.加速度是用比值定义法得到的物理量,加速度由物体所受合外力和自身质量决定,与速度变化量无正相关关系,故C错误;
D.速度是用比值定义法得到的物理量,速度是描述物体运动快慢的固有属性,与位移无正相关关系,故D错误。
故选B。
2. 小明在滑冰场游玩时,在0~2s内沿正东方向滑行了6m,在接下来的2s内又沿正北方向滑行了8m。下列说法正确的是( )
A. 小明在0~4s内的位移大小与路程相等
B. 小明在0~4s内的位移大小为14m
C. 小明在0~4s内的平均速率大小为2.5m/s
D. 小明在0~4s内的平均速度大小为2.5m/s
【答案】D
【解析】
【详解】小明的运动分为两段:向东位移,向北位移,全过程总时间为
AB.小明运动的路程为轨迹长度,即
位移大小是从初位置到末位置的直线距离,由于向东和向北相互垂直,由勾股定理可知位移大小为,故B错误;
由于位移大小()不等于路程(),故A错误;
C.平均速率等于路程与时间的比值,有,故C错误;
D.平均速度大小等于位移大小与时间的比值,有,故D正确。
故选D。
3. 如图甲所示,小鸟的捕鱼过程可分为两段运动,入水前在竖直方向做加速度为的匀加速直线运动,入水后做匀减速直线运动,其图像如图乙所示。匀加速运动的时间为,整个过程的运动时间为,最大速度为,则小鸟( )
A. 至时间内比0至时间内加速度小
B. 至时间内与0至时间内运动方向相反
C. 加速和减速过程中小鸟速度的变化量相同
D. 整个过程下落的高度为27 m
【答案】D
【解析】
【详解】A.图像的斜率绝对值表示加速度大小,由题图可知至时间内比0至时间内加速度大,故A错误;
B.图线在时间轴上方表示速度方向为正,则至时间内与0至时间内运动方向相同,故B错误;
C.加速和减速过程中小鸟速度的变化量大小相等,方向相反,故C错误;
D.小鸟匀加速直线运动的加速度为,则有
则整个过程下落的高度为,故D正确。
故选D。
4. 如图,四块完全相同木块并排固定在水平地面上,从左至右编号依次为1、2、3、4。一颗可视为质点的子弹从木块1左端以初速度射入,子弹恰好从木块4穿出。假设子弹在木块中做匀减速直线运动,下列说法正确的是( )
A. 子弹穿过木块1的速度大小为
B. 子弹穿过木块2的速度大小为
C. 子弹穿过木块1、2与木块3、4的平均速度之比为
D. 子弹穿过木块1与木块4的时间之比为1∶2
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据逆向思维,将子弹末速度为0的匀减速直线运动,反向视为初速度为0的匀加速直线运动。设每个木块厚度为,子弹加速度大小为
全程总位移的大小为,由匀变速直线运动的速度位移公式可得
穿过木块1后剩余位移的大小为,设此时速度的大小为,由速度位移公式可得
解得,故A错误;
B.穿过木块2后剩余的位移大小为,设此时速度的大小为,由速度位移公式可得
解得,故B正确;
C.匀变速直线运动的平均速度为初末速度的平均值。穿过1、2的过程:初速度为,末速度为,因此平均速度为
穿过3、4的过程:初速度为,末速度为0,因此平均速度为
因此二者比值为,故C错误;
D.初速度为0的匀加速直线运动,通过连续相等位移的时间比为,对应正向子弹穿过第4块、第3块、第2块、第1块的时间比,因此穿过木块1和木块4的时间之比为,故D错误。
故选B。
5. 如图所示,物体沿x轴做匀变速直线运动的图像是一条开口向上的抛物线,时刻物体在处,坐标(3s,1m)为抛物线的顶点,由图中数据可求出的物理量是( )
A. 物体的初速度为
B. 物体的加速度为
C. 物体在前9s内的位移大小为9m
D. 物体在第9s末的速度大小为
【答案】C
【解析】
【详解】AB.题图是位置随时间变化的图像,纵坐标表示位置,图线切线的斜率表示速度。由图可知,初始位置为,在时物体到达处,切线水平,则时速度为零。物体的初速度为
时间内物体的位移满足
联立解得物体的加速度为,物体的初速度为,故AB错误;
C.在时间内,由运动学公式有物体的位移大小为,故C正确;
D.物体在第9s末的速度大小为,故D错误。
故选C。
6. 贴“福”字是中国民间由来已久的风俗,小吴同学正写“福”字,如图所示。他在水平桌面上平铺一张红纸,并在红纸左侧靠近边缘处用“镇纸”压住以防止打滑,整个书写过程中红纸始终保持静止,则该同学在书写过程中( )
A. 提笔悬空静止时,手对毛笔的摩擦力大小与握力没有关系,和重力相等,方向竖直向下
B. 向下顿笔时,毛笔对红纸的压力等于红纸对毛笔的支持力,它们是一对平衡力
C. 向右行笔时,镇纸对红纸的静摩擦力方向向左
D. 向右行笔时,红纸对桌面的静摩擦力方向向右
【答案】D
【解析】
【详解】A.提笔静止时,手对毛笔的摩擦力大小与握力没有关系,摩擦力和重力平衡,则两者等大反向,则手对毛笔的摩擦力方向竖直向上,故A错误;
B.向下顿笔时,毛笔对红纸的压力等于红纸对毛笔的支持力,它们是一对相互作用力,不是平衡力,故B错误;
C.不管向什么方向行笔,“镇纸”相对红纸无运动趋势,则红纸与“镇纸”之间不存在摩擦力,故C错误;
D.向右行笔时,笔对红纸的滑动摩擦力向右,则由平衡可知,桌面对红纸的静摩擦力向左,由牛顿第三定律,则红纸对桌面的静摩擦力方向向右,故D正确。
故选D。
7. 因前方路段有塌方,一汽车在收到信号后立即开始刹车。刹车过程中汽车途经A、B、C三点,最终刚好汽车停在D点。已知汽车经过AB段和BC段所用时间相等均为,且,汽车在CD段的平均速度大小为1 m/s(汽车刹车过程中加速度不变)。则下列说法正确的是( )
A. 汽车刹车时加速度大小为10 m/s2
B. 汽车在A点的速度大小为12 m/s
C.
D. 汽车在AC段的平均速度大小为6 m/s
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据
其中,
代入解得,故A错误;
B.汽车停在D点,D点速度为0,匀变速直线运动的平均速度等于初末速度的平均值,因此CD段平均速度
解得
则从A到C过程有
解得,故B正确;
C.从C到D减速到0,由运动学公式得,故C错误;
D.匀变速直线运动AC段的平均速度等于初末速度的平均值,则,故D错误。
故选B。
8. 伽利略为了研究自由落体的规律,采用“冲淡”重力的方法,研究铜球在小角度斜面上的运动规律,增大斜面倾角后发现其规律仍然成立,下列选项表述正确的是( )
A. “冲淡”重力是指伽利略更换了重量更小的铜球进行实验
B. 伽利略通过实验和推理后认为小球运动速度的变化对位移来说是均匀的
C. 伽利略通过实验和推理后认为小球运动速度的变化对时间来说是均匀的
D. 伽利略通过实验分析加合理外推,得出自由落体运动为匀变速直线运动的结论
【答案】CD
【解析】
【详解】A.伽利略采用“冲淡”重力的方法,是指让铜球在斜面上运动,使加速度小于重力加速度,从而延长运动时间,便于测量,而不是更换重量更小的铜球,故A错误;
BC.伽利略通过数学推理和实验验证,认为小球运动速度的变化对时间来说是均匀的,即,而不是对位移来说是均匀的,故B错误,C正确;
D.伽利略通过斜面实验分析,发现位移与时间的平方成正比,增大斜面倾角规律仍然成立,结合题图所示斜面倾角逐渐增大至竖直的过程,通过合理外推,当倾角为时,得出自由落体运动为匀变速直线运动的结论,故D正确。
故选CD。
9. 一本100张纸的书平放在水平桌面上,将一张A4纸夹在书页间,如图所示,已知A4纸与书本之间动摩擦因数,书本与桌面之间动摩擦因数,假设书本每张纸质量相等且都为5 g,A4纸重力可以忽略不计,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度。现用一水平力缓慢将A4纸抽出,则下列说法正确的是( )
A. 若将A4纸夹在第10张纸下面,将A4纸抽出的过程,书本受到桌面的摩擦力大小0.2 N
B. 若将A4纸夹在第10张纸下面,将A4纸抽出的过程,书本受到桌面的摩擦力大小0.4 N
C. 将A4纸夹在第38张纸下面时,书本将在桌面上移动
D. 无论将A4纸夹在第几张纸下面,书本都无法在桌面上移动
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.每张纸质量相等且都为5 g,即
书本与桌面间的最大静摩擦力为
若将A4纸夹在第10张纸下面,将A4纸抽出的过程,A4纸与第10张纸和第11张纸之间都有滑动摩擦力,A4纸与书本的摩擦力为
可知书本与桌面的摩擦力应为静摩擦力,由平衡条件知书本与桌面间的摩擦力大小为0.4 N,故A错误,B正确;
CD.将A4纸夹在第38张纸下面时,A4纸与书本的摩擦力为
可知书本将在桌面上移动,故C正确,D错误。
故选BC。
10. 甲,乙两车在平直公路上沿同一方向行驶,其图像如图所示,在时刻,乙车在甲车前方处,在时间内甲车的位移为。下列判断正确的是( )
A. 若甲、乙在时刻相遇,则
B. 若甲、乙在时刻相遇,则下次相遇时刻为
C. 若,则甲、乙一定相遇两次
D. 若,则甲、乙一定只相遇一次
【答案】ABC
【解析】
【详解】AD.若甲、乙在时刻相遇,根据图像与时间轴所包围的面积表示位移可得,
解得
若甲、乙只相遇一次,则必然在时刻相遇,则,故A正确,D错误;
B.由图可知,内甲、乙的图像与时间轴所包围的面积相等,即位移相同,所以,若甲、乙在时刻相遇,则下次相遇时刻为,故B正确;
C.只要在时刻之前甲、乙相遇,甲、乙就必然相遇两次,须满足
又
联立得
若,因
则甲、乙一定相遇两次,故C正确。
故选ABC。
二、非选择题:本题共5小题,共60分。
11. 某小组利用如图甲所示的装置测量某弹簧的劲度系数。将弹簧悬点与毫米刻度尺零刻度对齐,测量出弹簧原长,在弹簧挂钩上依次挂不同数量的钩码,并分别记下所挂钩码的总个数及弹簧长度。利用所得数据作出与的关系图像如图丙所示。已知实验中弹簧始终未超过弹性限度,每个钩码重量均为。
(1)某次测量的标尺读数如图乙所示,其读数为________;
(2)由图丙可求得该弹簧的劲度系数为________;(保留2位有效数字)
(3)由于毫米刻度尺没有完全竖直,稍微倾斜,这样导致劲度系数的测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
【答案】(1)14 .00
(2)60 (3)小于
【解析】
【小问1详解】
根据刻度尺的读数规则可知,该读数为
【小问2详解】
由胡克定律可知
整理得
【小问3详解】
刻度尺倾斜时,刻度尺测得的长度Δx是弹簧真实长度的倾斜投影值,会比弹簧真实的竖直伸长量偏大。
根据可知劲度系数的测量值小于真实值。
12. 某同学用如图甲所示的装置探究小车速度随时间变化的规律。实验所用学生电源的频率为50 Hz,打出的一条纸带如图乙所示,0、1、2、3、4为在纸带上所选的计数点,相邻计数点间还有四个点未画出。
(1)打点计时器打下点3时小车的速度大小为________;小车的加速度大小________。(以上两空均保留两位有效数字)
(2)该同学按课本“练习与应用”中提到的方法,将乙图中的4段纸带剪开贴到坐标纸上,发现这些纸带的左上顶点在一条倾斜直线上,如图丙所示,测出图中直线与x轴夹角θ,算出直线斜率为k(k=tanθ,无单位),纸带宽为d,交流电频率是f,则加速度a的表达式为________(用k、d、f表达)
【答案】(1) ①. 0.61 ②. 1.2
(2)
【解析】
【小问1详解】
由于交流电的频率为50Hz,且相邻计数点间还有四个点未画出,则相邻计数点间的时间间隔为
则打3点时小车的速度大小为
小车运动的加速度大小为
【小问2详解】
已知纸带的宽度为d,所以
由直线斜率可得
因为表示相邻相等时间内的位移差,所以
时间间隔
联立解得
13. 一个物体从地面以初速度v0竖直上抛并落回地面,测得物体落地前最后1秒内下落了25米,求:(g取10m/s2)
(1)物体下落的总时间t
(2)物体下落的高度h
(3)物体抛出时的初速度大小v0
【答案】(1)3s (2)45m
(3)30m/s
【解析】
【小问1详解】
物体落地前最后1秒内的位移等于总下落的位移减去前下落的位移,可得
其中,
解得物体下落的总时间
【小问2详解】
自由落体总位移
解得物体下落的高度
【小问3详解】
物体竖直向上运动过程,以竖直向上为正方向,可得
解得物体抛出时的初速度大小
14. 如图所示,一竖直固定的长直圆管内有一静止的薄圆盘,圆盘与管的上端口距离为l。一小球从管的上端口由静止下落,并撞在圆盘中心,碰撞后小球做竖直上抛运动,圆盘做匀减速直线运动,在圆盘的速度减为零的瞬间,小球第二次与圆盘发生碰撞。小球与圆盘发生碰撞的时间极短(可忽略),每次碰撞后瞬间圆盘和小球的速率均为碰撞前瞬间小球速率的一半,不计空气阻力,重力加速度大小为g,小球在管内运动时与管壁不接触,圆盘始终水平,且圆盘在圆管内做匀减速直线运动的加速度大小保持不变。
(1)求第一次碰撞后小球及圆盘的瞬时速度v1、v2;
(2)求圆盘在圆管内做匀减速直线运动的加速度大小a,及小球从第一次碰后到第二次碰前的平均速度大小;
(3)若小球与圆盘的第五次碰撞发生在管底,求圆管的长度L。
【答案】(1),竖直向上;,竖直向下
(2);
(3)
【解析】
【小问1详解】
小球第一次碰撞圆盘前速度大小为
选向下为正方向,碰撞后瞬间小球和圆盘的速度分别为,方向竖直向上;,方向竖直向下。
【小问2详解】
设第一次碰撞后至第二次碰撞前,二者经历的时间为t,位移为x,可得,
联立解得,
圆盘做匀减速直线运动,有
解得
从第一次碰撞到第二次碰撞,小球的平均速度大小
【小问3详解】
小球第二次碰撞圆盘前速度为
即小球第二次碰撞圆盘前速度与第一次碰撞圆盘速度相同,碰撞后的运动过程与第一次碰撞后运动过程也相同,由(2)分析可知第二次碰撞后圆盘位移仍为
则第三次碰撞圆盘后,圆盘的位移也为,以此类推若小球与圆盘的第5次碰撞发生在管底,圆管的长度为
15. 如图所示,A、B、C三个物体的质量是mA=m,mB=mC=3m,A、B两物体通过绳子绕过定滑轮相连,B、C用劲度系数的轻弹簧相连,劲度系数为的轻弹簧一端固定在天花板上,另一端与滑轮相连。开始时,A、B两物体均静止且在同一水平面上,已知重力加速度大小为g, 不计滑轮、绳子、弹簧的重力和一切摩擦。
(1)求此时两弹簧的形变量;
(2)若用竖直向下的拉力缓慢拉动A物体,在拉动过程中,弹簧以及与A、B相连的绳子始终竖直,到C物体刚要离开地面(A尚未落地,B没有与滑轮相碰),求:
①C刚要离地时竖直向下的拉力的大小
②C刚要离地时A、B两物体的高度差
【答案】(1),;
(2)①5mg;②
【解析】
【详解】(1)对A做受力分析可知,绳子上的拉力大小等于A的重力大小,则滑轮受到向下的拉力为
F1=2mg
由胡克定律可得
对B做受力分析有
F2=3mg-mg=2mg
由胡克定律可得
(2)①C刚要离开地面时对BC整体做受力分析可得
施加在A上的竖直向下的拉力为
②滑轮受到向下的拉力为
由胡克定律可得
则该过程中滑轮下降的距离为
C刚要离地时对C进行受力分析可得劲度系数k2的弹簧弹力为
则由胡克定律可得
则B上升高度为
A下降的距离
则A、B两物体的高度差为
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