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2021-2022學(xué)年廣東省廣州市八校高一(下)期末物理試卷試題數(shù):18,總分:1001.(單選題,3分)下列說(shuō)法正確的是()A.開普勒研究了行星運(yùn)動(dòng)得出了開普勒三大定律,并發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律B.相同時(shí)間內(nèi),火星與太陽(yáng)連線掃過(guò)的面積等于地球與太陽(yáng)連線掃過(guò)的面積C.所有的行星都在同一橢圓軌道上繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)D.卡文迪許利用扭秤實(shí)驗(yàn)測(cè)出了萬(wàn)有引力常量G的大小2.(單選題,3分)質(zhì)點(diǎn)在xOy平面內(nèi)從O點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示,已知質(zhì)點(diǎn)在y軸方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng),則關(guān)于質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述正確的是()A.質(zhì)點(diǎn)先減速運(yùn)動(dòng)后加速運(yùn)動(dòng)B.質(zhì)點(diǎn)所受合力方向一定與x軸平行C.質(zhì)點(diǎn)所受合力始終朝向同一個(gè)方向D.質(zhì)點(diǎn)的加速度方向始終與速度方向垂直3.(單選題,3分)如圖,自行車的大齒輪、小齒輪、后輪邊緣上分別有A、B、C三點(diǎn)(不打滑),已知轉(zhuǎn)動(dòng)半徑之比為rA:rB:rC=2:1:6.蹬自行車前進(jìn)時(shí),下列關(guān)于A、B、C三點(diǎn)的角速度ω、線速度大小v、周期T和向心加速度大小a的關(guān)系式正確的是()A.ωA=ωBB.vA=vCC.TB=6TCD.aA=2aB4.(單選題,3分)如圖所示,用一根長(zhǎng)桿和兩個(gè)定滑輪的組合裝置來(lái)提升重物M,長(zhǎng)桿的一端放在地上通過(guò)鉸鏈連接形成轉(zhuǎn)軸,其端點(diǎn)恰好處于左側(cè)滑輪正下方O點(diǎn)處,在桿的中點(diǎn)C處栓一細(xì)繩,繞過(guò)兩個(gè)滑輪后掛上重物M,C點(diǎn)與O點(diǎn)距離為2L,現(xiàn)在對(duì)桿的另一端用力使其逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),由豎直位置以角速度ω緩緩轉(zhuǎn)至水平位置(轉(zhuǎn)過(guò)了90°),此過(guò)程中下列說(shuō)法正確的是()A.重物M勻速上升B.重物M的速度先增大后減小C.重物M的最大速度是ωLD.重物M勻加速上升5.(單選題,3分)一小船在靜水中的速度為3m/s,它在一條河寬150m,流速為5m/s的河流中渡河,則下列說(shuō)法正確的是()A.小船渡河時(shí)間不少于60sB.小船以最短時(shí)間渡河時(shí),它沿水流方向的位移大小為150mC.小船以最短位移渡河時(shí),位移大小為250mD.小船以最短位移渡河時(shí),時(shí)間為60s6.(單選題,3分)一輛質(zhì)量為m的汽車,從靜止開始運(yùn)動(dòng),其阻力為車重的λ倍,其牽引力的大小F=kx+f,其中k為比例系數(shù),x為車前進(jìn)的距離,f為車所受的阻力,則當(dāng)車前進(jìn)的距離為s時(shí)牽引力做的功為()A.λmgsB.C.+λmgsD.7.(單選題,3分)質(zhì)量為m的汽車在發(fā)動(dòng)機(jī)恒定牽引力的作用下,沿水平方向運(yùn)動(dòng),在t0時(shí)刻關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī),其運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖所示。若汽車行駛過(guò)程中所受阻力是汽車重量的k倍,則()A.汽車牽引力F與所受阻力大小之比為2:1B.汽車在t0時(shí)刻的動(dòng)能為mk2g2t02C.汽車在2t0時(shí)刻阻力的瞬時(shí)功率為mk2g2t0D.整個(gè)過(guò)程中汽車牽引力做功為mk2g2t028.(單選題,3分)三個(gè)懸掛在細(xì)線上的擺錘在水平面上繞豎直桿做勻速圓周運(yùn)動(dòng),懸線掃過(guò)一個(gè)圓錐面,細(xì)線系于同一點(diǎn),三個(gè)擺錘擺動(dòng)起來(lái)位于同一水平面內(nèi),則它們做圓周運(yùn)動(dòng)相同的物理量為()A.角速度B.線速度C.向心加速度D.向心力9.(多選題,4分)滑雪大跳臺(tái)的場(chǎng)地可分為助滑區(qū)AB、起跳臺(tái)BC(傾角為α)、著陸坡EF(傾角為β)和停止區(qū)FG四部分。比賽中,運(yùn)動(dòng)員(可視為質(zhì)點(diǎn))從A點(diǎn)處由靜止沿AB方向下滑后,從起跳臺(tái)的最高點(diǎn)C處沿BC方向飛出,落到著陸坡上的F點(diǎn),之后滑入停止區(qū)。已知C與F點(diǎn)的高度差為h0,運(yùn)動(dòng)員騰空的最高點(diǎn)D與F點(diǎn)的高度差為h1,設(shè)運(yùn)動(dòng)員始終在同一豎直面內(nèi)運(yùn)動(dòng),不計(jì)他在A到F的過(guò)程中受到的摩擦及空氣作用,則()A.從C點(diǎn)飛出時(shí),運(yùn)動(dòng)員的速率為B.從C到F,運(yùn)動(dòng)員騰空的時(shí)間為C.到達(dá)F點(diǎn)時(shí),運(yùn)動(dòng)員的速度方向與EF的夾角為(90°-β)D.A點(diǎn)與F點(diǎn)的高度差為10.(多選題,4分)圖中力F大小相等,物體沿水平面運(yùn)動(dòng)相同的位移,下列說(shuō)法正確的是()
A.甲圖中力F做功最多,丁圖中力F做功最少B.乙圖中力F做功與丙圖中力F做功一樣多C.乙圖中物體克服摩擦力做功與丁圖中物體克服摩擦力一樣多D.甲圖中物體的動(dòng)能變化量最大,丁圖中物體的動(dòng)能變化量最小11.(多選題,4分)2021年9月20日,“天舟三號(hào)”貨運(yùn)飛船采用自主快速交會(huì)對(duì)接模式成功對(duì)接于空間站“天和”核心艙后向端口。假如開始對(duì)接前空間站和貨運(yùn)飛船都在沿逆時(shí)針?lè)较蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng),其軌道如圖所示,開始對(duì)接后,貨運(yùn)飛船變軌,從空間站后方以大于空間站的速度與之對(duì)接,不計(jì)空氣阻力,下列說(shuō)法正確的是()A.對(duì)接前,貨運(yùn)飛船做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度大于空間站做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度B.對(duì)接前,貨運(yùn)飛船做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期大于空間站做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期C.貨運(yùn)飛船只有加速才能與空間站對(duì)接D.對(duì)接后組合體的速度大于第一宇宙速度12.(多選題,4分)質(zhì)量為1kg的物體在水平粗糙的地面上,在一水平外力F作用下運(yùn)動(dòng),如圖甲所示,外力F做功和物體克服摩擦力做功與物體位移的關(guān)系如圖乙所示,重力加速度g為10m/s2.下列分析正確的是()A.s=9m時(shí),物體速度為3m/sB.物體運(yùn)動(dòng)的位移為13.5mC.前3m運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物體的加速度為3m/s2D.物體與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.213.(問(wèn)答題,8分)平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是曲線,比直線運(yùn)動(dòng)復(fù)雜。我們可以把平拋運(yùn)動(dòng)分解為兩個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的直線運(yùn)動(dòng),分別研究物體在豎直方向和水平方向的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。
(1)如圖甲所示,用小錘打擊彈性金屬片,A球沿水平方向拋出,同時(shí)B球由靜止自由下落,觀察到的現(xiàn)象是___,反映的平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律是___。
A.A、B兩個(gè)小球同時(shí)落地
B.A、B兩個(gè)小球不同時(shí)落地
C.A球平拋時(shí)水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)
D.A球平拋時(shí)豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)
(2)如圖乙所示,將白紙和復(fù)寫紙對(duì)齊重疊并固定在豎直的硬板上。鋼球沿斜槽軌道PO滑下后從O點(diǎn)飛出,落在水平擋板MN上。由于擋板靠近硬板一側(cè)較低,鋼球落在擋板上時(shí),鋼球側(cè)面會(huì)在白紙上擠壓出一個(gè)痕跡點(diǎn)。移動(dòng)擋板,重新釋放鋼球,如此重復(fù),白紙上將留下一系列痕跡點(diǎn)。
①為保證鋼球從O點(diǎn)水平飛出且初速度是一定的,下列實(shí)驗(yàn)條件必須滿足的是___。
A.斜槽軌道光滑
B.斜槽軌道末端水平
C.每次從斜槽上相同的位置無(wú)初速度釋放鋼球
②以平拋運(yùn)動(dòng)的拋出點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn),建立如圖丙所示的坐標(biāo)系。平拋軌跡上的P點(diǎn)坐標(biāo)值為(30,45),單位為cm。則小球平拋的初速度為___m/s。(g=10m/s2)14.(問(wèn)答題,8分)為了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置:
(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),一組同學(xué)進(jìn)行了如下操作:
①用天平分別測(cè)出重物A、B的質(zhì)量M1和M2(A的質(zhì)量含擋光片、B的質(zhì)量含掛鉤,且M2>M1)。用螺旋測(cè)微器測(cè)出擋光片的寬度d,測(cè)量結(jié)果如圖丙所示,則d=___mm。
②將重物A、B用繩連接后,跨放在定滑輪上。一個(gè)同學(xué)用手托住重物B,另一個(gè)同學(xué)測(cè)量出___(填“A的上表面”“A的下表面”或“擋光片中心”)到光電門中心的豎直距離h,之后釋放重物B使其由靜止開始下落。
③記錄擋光片經(jīng)過(guò)光電門的時(shí)間△t。
(2)如果系統(tǒng)(重物A、B)的機(jī)械能守恒,應(yīng)滿足的關(guān)系式為___(用質(zhì)量M1、M2,重力加速度為g,經(jīng)過(guò)光電門的時(shí)間為△t,擋光片的寬度d和距離h表示結(jié)果)。
(3)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中,有同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)作了改進(jìn),如圖乙所示。在B的下面掛上質(zhì)量為m的鉤碼,讓M1=M2=m,經(jīng)過(guò)光電門的速度用v表示,距離用h表示。仍釋放重物B使其由靜止開始下落,若系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,則有=___。(已知重力加速度為g)
(4)為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度,以下建議中確實(shí)對(duì)提高準(zhǔn)確程度有作用的是___
A.繩的質(zhì)量要輕且盡可能光滑B.在“輕質(zhì)繩”的前提下,繩子越長(zhǎng)越好
C.盡量保證重物只沿豎直方向運(yùn)動(dòng),不要搖晃D.擋光片的寬度越小越好15.(問(wèn)答題,11分)如圖所示,質(zhì)量為m=1.0kg的小物體從A點(diǎn)以vA=5.0m/s的初速度沿粗糙的水平面勻減速運(yùn)動(dòng)距離s=1.0m到達(dá)B點(diǎn)vB=2m/s,然后進(jìn)入半徑R=0.4m豎直放置的光滑半圓形軌道,小物體恰好通過(guò)軌道最高點(diǎn)C后水平飛出軌道,重力加速度g取10m/s2。求:
(1)粗糙水平面的動(dòng)摩擦因μ;
(2)小物體在B處對(duì)圓形軌道壓力的大小FN;
(3)從軌道最高點(diǎn)C水平飛出后落在距B點(diǎn)的距離x。16.(問(wèn)答題,11分)如圖,將質(zhì)量為m的小鋼珠以某一初速度v0從A點(diǎn)無(wú)撞擊地進(jìn)入兩圓管組成的豎直細(xì)管道,經(jīng)最高點(diǎn)B水平射出后落到斜面上C點(diǎn),兩圓心O、O′連線水平,O′為斜面的頂點(diǎn),已知斜面與豎直線BO′夾角θ=60°,兩圓管的半徑均為R,O′C=R,重力加速度g,求
(1)鋼珠從B點(diǎn)到C點(diǎn)的平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)間t;
(2)鋼珠在B處對(duì)管道的作用力大小N;
(3)鋼珠在管道運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服阻力做的功Wf。17.(問(wèn)答題,11分)如圖所示,在豎直方向上A、B兩物體通過(guò)勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連,A放在水平地面上,B、C兩物體通過(guò)細(xì)繩繞過(guò)輕質(zhì)定滑輪相連,C放在固定的光滑斜面上。用手拿住C,使細(xì)線剛剛拉直但無(wú)拉力作用,并保證ab段的細(xì)線豎直、cd段的細(xì)線與斜面平行。已知A、B的質(zhì)量均為2m,C的質(zhì)量為5m,重力加速度為g,細(xì)線與滑輪之間的摩擦不計(jì),開始時(shí)整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。釋放C后它沿斜面下滑(斜面足夠長(zhǎng)),A剛離開地面時(shí),B獲得最大速度。求:
(1)斜面傾角α的正弦值;
(2)B的最大速度v。18.(問(wèn)答題,11分)如圖所示,某運(yùn)動(dòng)員從O點(diǎn)由靜止開始,在不借助其它外力的情況下,自由滑過(guò)一段圓心角為60°的粗糙的圓弧軌道后從A點(diǎn)水平飛出,經(jīng)t=s后落到斜坡上的B點(diǎn),已知A點(diǎn)是斜坡的起點(diǎn),圓弧軌道半徑為2m,斜坡與水平面的夾角θ=30°,運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量m=50kg,取g=10m/s2,空氣阻力忽略不計(jì)。則求:
(1)運(yùn)動(dòng)員到達(dá)A點(diǎn)時(shí)的速度的大??;
(2)運(yùn)動(dòng)員到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能;
(3)在圓弧軌道上摩擦阻力對(duì)運(yùn)動(dòng)員做的功。
2021-2022學(xué)年廣東省廣州市八校高一(下)期末物理試卷參考答案與試題解析試題數(shù):18,總分:1001.(單選題,3分)下列說(shuō)法正確的是()A.開普勒研究了行星運(yùn)動(dòng)得出了開普勒三大定律,并發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律B.相同時(shí)間內(nèi),火星與太陽(yáng)連線掃過(guò)的面積等于地球與太陽(yáng)連線掃過(guò)的面積C.所有的行星都在同一橢圓軌道上繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)D.卡文迪許利用扭秤實(shí)驗(yàn)測(cè)出了萬(wàn)有引力常量G的大小【正確答案】:D【解析】:根據(jù)物理學(xué)史和常識(shí)解答,明確開普勒和卡文迪許的貢獻(xiàn)以及萬(wàn)有引力發(fā)現(xiàn)歷程和萬(wàn)有引力常量的測(cè)定實(shí)驗(yàn);知道開普勒三大定律的基本內(nèi)容。
【解答】:解:A.開普勒總結(jié)出行星運(yùn)動(dòng)的開普勒三大定律,牛頓發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律,故A錯(cuò)誤;
B.根據(jù)開普勒第二定律可知,在相同時(shí)間內(nèi),火星與太陽(yáng)連線掃過(guò)的面積相同,故B錯(cuò)誤;
C.根據(jù)開普勒第一定律可知,所有行星沿各自的橢圓軌道環(huán)繞太陽(yáng),而太陽(yáng)則處在各自橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn),故C錯(cuò)誤;
D.卡文迪許在實(shí)驗(yàn)室,利用扭秤實(shí)驗(yàn)測(cè)出了萬(wàn)有引力常量G的大小,故D正確。
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】:本題考查萬(wàn)有引力發(fā)現(xiàn)歷程、萬(wàn)有引力定律的適用條件、萬(wàn)有引力常量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)和開普勒定律的基本內(nèi)容應(yīng)用,要求牢記相關(guān)物理學(xué)家的主要貢獻(xiàn)。2.(單選題,3分)質(zhì)點(diǎn)在xOy平面內(nèi)從O點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示,已知質(zhì)點(diǎn)在y軸方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng),則關(guān)于質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述正確的是()A.質(zhì)點(diǎn)先減速運(yùn)動(dòng)后加速運(yùn)動(dòng)B.質(zhì)點(diǎn)所受合力方向一定與x軸平行C.質(zhì)點(diǎn)所受合力始終朝向同一個(gè)方向D.質(zhì)點(diǎn)的加速度方向始終與速度方向垂直【正確答案】:B【解析】:由圖象及運(yùn)動(dòng)的合成和分解規(guī)律可明確物體在水平方向上運(yùn)動(dòng)性質(zhì),則可明確它在水平方向上受力情況,同時(shí)掌握合力情況.
【解答】:解:A、圖線中各點(diǎn)的切線方向可以表示為該點(diǎn)的合速度方向;而合速度是水平速度和豎直速度的合速度,則由圖可知,水平分速度應(yīng)先增大后減??;故物體先加速后減速,故A錯(cuò)誤;
B、根據(jù)A的分析可知,物體先向正方向加速,后減速,則說(shuō)明合外力一定先向x軸正方向,后沿負(fù)方向,故B正確;
C、物體有可能受到大小不變,但方向先向右后向左的力的作用,故C錯(cuò)誤;
D、由圖只能判斷力和速度之間有一定的夾角,但不能說(shuō)明力和速度是垂直的,即也不能說(shuō)明加速度方向與速度方向垂直,故D錯(cuò)誤;
故選:B。
【點(diǎn)評(píng)】:本題考查運(yùn)動(dòng)的合成與分解及曲線運(yùn)動(dòng)的條件,要注意明確物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),合外力與速度方向不在同一直線上;而曲線運(yùn)動(dòng)可以分解為兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析.3.(單選題,3分)如圖,自行車的大齒輪、小齒輪、后輪邊緣上分別有A、B、C三點(diǎn)(不打滑),已知轉(zhuǎn)動(dòng)半徑之比為rA:rB:rC=2:1:6.蹬自行車前進(jìn)時(shí),下列關(guān)于A、B、C三點(diǎn)的角速度ω、線速度大小v、周期T和向心加速度大小a的關(guān)系式正確的是()A.ωA=ωBB.vA=vCC.TB=6TCD.aA=2aB【正確答案】:B【解析】:AB為鏈條傳動(dòng)兩輪邊緣的點(diǎn),線速度大小相等,BC為同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的兩點(diǎn),它們的角速度相等;再根據(jù)題中給出的半徑關(guān)系,由v=ωr求線速度;由公式a=求向心加速度。
【解答】:解:A、由題可知ωB=ωC,vA=vB,又rA=rB,由ω=,可知,ωA=ωB,故A錯(cuò)誤;
B、由又rB:rC=1:6,v=rω可知,vB=vC,vA=vB,故B正確;
C、由ωB=ωC,可知,TB=TC,故C錯(cuò)誤;
D、由rA:rB=2:1,a=可知,aA=aB,故D錯(cuò)誤.
故選:B。
【點(diǎn)評(píng)】:本題以自行車的齒輪為背景,考查了描述圓周運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)物理量之間的關(guān)系,注意兩個(gè)模型:鏈條傳動(dòng)的兩個(gè)輪子邊緣的線速度相等,同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)點(diǎn)的角速度相等。4.(單選題,3分)如圖所示,用一根長(zhǎng)桿和兩個(gè)定滑輪的組合裝置來(lái)提升重物M,長(zhǎng)桿的一端放在地上通過(guò)鉸鏈連接形成轉(zhuǎn)軸,其端點(diǎn)恰好處于左側(cè)滑輪正下方O點(diǎn)處,在桿的中點(diǎn)C處栓一細(xì)繩,繞過(guò)兩個(gè)滑輪后掛上重物M,C點(diǎn)與O點(diǎn)距離為2L,現(xiàn)在對(duì)桿的另一端用力使其逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),由豎直位置以角速度ω緩緩轉(zhuǎn)至水平位置(轉(zhuǎn)過(guò)了90°),此過(guò)程中下列說(shuō)法正確的是()A.重物M勻速上升B.重物M的速度先增大后減小C.重物M的最大速度是ωLD.重物M勻加速上升【正確答案】:B【解析】:C點(diǎn)的線速度為ωL,為一定值,將該速度分解為沿繩子方向和垂直于繩子方向,在沿繩子方向的速度等于重物的速度,根據(jù)C點(diǎn)速度與繩子沿線的夾角的變化,判斷繩子方向分速度的變化,從而得出重物速度的變化.
【解答】:解:設(shè)C點(diǎn)線速度方向與繩子沿線的夾角為θ(銳角),由題知C點(diǎn)的線速度為vC=ω?2L,該線速度在繩子方向上的分速度就為v繩=2ωLcosθ.θ的變化規(guī)律是開始最大(90°)然后逐漸變小,所以,v繩=2ωLcosθ逐漸變大,直至繩子和桿垂直,θ變?yōu)榱愣?,繩子的速度變?yōu)樽畲?,?ωL;然后,θ又逐漸增大,v繩=2ωLcosθ逐漸變小,繩子的速度變慢。所以知重物的速度先增大后減小,最大速度為2ωL.故B正確,ACD錯(cuò)誤。
故選:B。
【點(diǎn)評(píng)】:解決本題的關(guān)鍵掌握運(yùn)動(dòng)的合成與分解,把C點(diǎn)的速度分解為沿繩子方向和垂直于繩子的方向,在沿繩子方向的分速度等于重物的速度5.(單選題,3分)一小船在靜水中的速度為3m/s,它在一條河寬150m,流速為5m/s的河流中渡河,則下列說(shuō)法正確的是()A.小船渡河時(shí)間不少于60sB.小船以最短時(shí)間渡河時(shí),它沿水流方向的位移大小為150mC.小船以最短位移渡河時(shí),位移大小為250mD.小船以最短位移渡河時(shí),時(shí)間為60s【正確答案】:C【解析】:當(dāng)船頭垂直于對(duì)岸時(shí),渡河時(shí)間最短;
當(dāng)船速小于水速時(shí),渡河位移最短是當(dāng)合速度與船速垂直時(shí)。根據(jù)幾何關(guān)系可以求出物體的最小位移。
【解答】:解:AD、當(dāng)船頭垂直對(duì)岸行駛時(shí)時(shí)間最短,故最短時(shí)間是tmin=代入數(shù)據(jù)解得tmin=50s,故AD錯(cuò)誤;
B、船以最短時(shí)間渡河,它沿水流方向位移大小為x=v水t代入數(shù)據(jù)解得x=250m,故B錯(cuò)誤;
C、因船速小于水速,故當(dāng)合速度方向與船速垂直時(shí),渡河位移最短,如圖所示
設(shè)此時(shí)合速度的方向與河岸的夾角為θ,sinθ==,則渡河的最小位移為x=代入數(shù)據(jù)解得x=250m,故C正確;
故選:C。
【點(diǎn)評(píng)】:明確小船渡河問(wèn)題中渡河時(shí)間最短和渡河位移最短。6.(單選題,3分)一輛質(zhì)量為m的汽車,從靜止開始運(yùn)動(dòng),其阻力為車重的λ倍,其牽引力的大小F=kx+f,其中k為比例系數(shù),x為車前進(jìn)的距離,f為車所受的阻力,則當(dāng)車前進(jìn)的距離為s時(shí)牽引力做的功為()A.λmgsB.C.+λmgsD.【正確答案】:C【解析】:先求出汽車前進(jìn)s的平均牽引力,在利用功的公式求得牽引力做功。
【解答】:解:汽車受到的阻力f=λmg
牽引力隨位移線性變化,故當(dāng)x=0時(shí),牽引力為F1=f,當(dāng)x=s時(shí),牽引力F2=ks+f,整個(gè)過(guò)程的平均牽引力
故牽引力做功為W=,故ABD錯(cuò)誤,C正確;
故選:C。
【點(diǎn)評(píng)】:本題主要考查了求恒力做功,注意再利用公式W=FL時(shí),必須把變力轉(zhuǎn)化成恒力來(lái)求;7.(單選題,3分)質(zhì)量為m的汽車在發(fā)動(dòng)機(jī)恒定牽引力的作用下,沿水平方向運(yùn)動(dòng),在t0時(shí)刻關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī),其運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖所示。若汽車行駛過(guò)程中所受阻力是汽車重量的k倍,則()A.汽車牽引力F與所受阻力大小之比為2:1B.汽車在t0時(shí)刻的動(dòng)能為mk2g2t02C.汽車在2t0時(shí)刻阻力的瞬時(shí)功率為mk2g2t0D.整個(gè)過(guò)程中汽車牽引力做功為mk2g2t02【正確答案】:C【解析】:根據(jù)速度時(shí)間圖線求出加速階段和減速階段的位移之比,根據(jù)對(duì)全程運(yùn)用動(dòng)能定理,求出牽引力與阻力做功之比,從而得出牽引力與阻力之比.根據(jù)功的定義計(jì)算牽引力做功,根據(jù)P=fv求解汽車在2t0時(shí)刻阻力的瞬時(shí)功率.
【解答】:解:A、圖線與時(shí)間軸圍成的面積表示位移,知加速階段和減速階段經(jīng)歷的位移之比x1:x2=1:2。
根據(jù)動(dòng)能定理得,F(xiàn)x1-f(x1+x2)=0,則牽引力做功和整個(gè)過(guò)程克服阻力做功相等,則.故A錯(cuò)誤;
B、汽車行駛過(guò)程中所受阻力是汽車重量的k倍,則f=kmg,所以F=3f=3kmg,
0-t0時(shí)間內(nèi),根據(jù)動(dòng)能定理得:
解得:v=2kgt0
所以可得t0時(shí)刻汽車的動(dòng)能為,故B錯(cuò)誤;
C、由v-t圖象可知,汽車在2t0時(shí)刻的瞬時(shí)速度為,故汽車在2t0時(shí)刻阻力的瞬時(shí)功率為
Pf=f?=kmg×kgt0=mk2g2t0,故C正確;
D、整個(gè)過(guò)程中汽車牽引力做功,故D錯(cuò)誤。
故選:C。
【點(diǎn)評(píng)】:本題考查動(dòng)能定理以及功率公式的正確應(yīng)用;解決本題的關(guān)鍵在于是否能夠從速度時(shí)間圖線得出加速階段和減速階段的位移之比,運(yùn)用動(dòng)能定理進(jìn)行分析.8.(單選題,3分)三個(gè)懸掛在細(xì)線上的擺錘在水平面上繞豎直桿做勻速圓周運(yùn)動(dòng),懸線掃過(guò)一個(gè)圓錐面,細(xì)線系于同一點(diǎn),三個(gè)擺錘擺動(dòng)起來(lái)位于同一水平面內(nèi),則它們做圓周運(yùn)動(dòng)相同的物理量為()A.角速度B.線速度C.向心加速度D.向心力【正確答案】:A【解析】:小球均做勻速圓周運(yùn)動(dòng),對(duì)它們受力分析,找出向心力來(lái)源,可先求出角速度,再由角速度與線速度、周期、向心加速度的關(guān)系公式求解。
【解答】:解:A、對(duì)其中一個(gè)小球受力分析,受重力,繩子的拉力,由于小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),
根據(jù)向心力方程得:
mgtanθ=mω2r
設(shè)球與懸掛點(diǎn)間的高度差為h,由幾何關(guān)系得:r=htanθ
聯(lián)立解得:ω=,如圖所示三個(gè)擺錘擺動(dòng)起來(lái)位于同一水平面內(nèi),所以它們的角速度相等,故A正確;
B、由v=wr,三球轉(zhuǎn)動(dòng)半徑不等,線速度不等,故B錯(cuò)誤;
C、由a=ω2r,三球轉(zhuǎn)動(dòng)半徑不等,向心加速度不等,故C錯(cuò)誤;
D、由F=mω2r,三球轉(zhuǎn)動(dòng)半徑不等,向心力不等,故D錯(cuò)誤。
故選:A。
【點(diǎn)評(píng)】:本題關(guān)鍵要對(duì)球受力分析,找向心力來(lái)源,求角速度;同時(shí)要靈活應(yīng)用角速度與線速度、周期、向心加速度之間的關(guān)系公式。9.(多選題,4分)滑雪大跳臺(tái)的場(chǎng)地可分為助滑區(qū)AB、起跳臺(tái)BC(傾角為α)、著陸坡EF(傾角為β)和停止區(qū)FG四部分。比賽中,運(yùn)動(dòng)員(可視為質(zhì)點(diǎn))從A點(diǎn)處由靜止沿AB方向下滑后,從起跳臺(tái)的最高點(diǎn)C處沿BC方向飛出,落到著陸坡上的F點(diǎn),之后滑入停止區(qū)。已知C與F點(diǎn)的高度差為h0,運(yùn)動(dòng)員騰空的最高點(diǎn)D與F點(diǎn)的高度差為h1,設(shè)運(yùn)動(dòng)員始終在同一豎直面內(nèi)運(yùn)動(dòng),不計(jì)他在A到F的過(guò)程中受到的摩擦及空氣作用,則()A.從C點(diǎn)飛出時(shí),運(yùn)動(dòng)員的速率為B.從C到F,運(yùn)動(dòng)員騰空的時(shí)間為C.到達(dá)F點(diǎn)時(shí),運(yùn)動(dòng)員的速度方向與EF的夾角為(90°-β)D.A點(diǎn)與F點(diǎn)的高度差為【正確答案】:BD【解析】:運(yùn)動(dòng)員從C到D做斜拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求得上升的最大高速即可求得初速度,從C到D和從D到F,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求得運(yùn)動(dòng)時(shí)間,從C到F根據(jù)動(dòng)能定理求得到達(dá)F點(diǎn)的速度,確定影響與EF的夾角影響因素,從A到F,利用動(dòng)能定理求得下降的高度。
【解答】:解:A、運(yùn)動(dòng)員從C點(diǎn)做斜拋運(yùn)動(dòng),上升的最大高度Δh=h1-h0=,解得vC=,故A錯(cuò)誤;
B、從C點(diǎn)D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間=,從D到F豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng),,解得,故經(jīng)歷的總時(shí)間為t=t1+t2=,故B正確;
C、從C到F,根據(jù)動(dòng)能定理可得:,解得,水平速度vCx與vF間的夾角與高度h1、h0,角度α的取值有關(guān),故C錯(cuò)誤;
D、從A到F,根據(jù)動(dòng)能定理可得:,解得h=,故D正確;
故選:BD。
【點(diǎn)評(píng)】:本題主要考查了動(dòng)能定理和斜拋運(yùn)動(dòng),在求時(shí)間時(shí),利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,特別是幾何關(guān)系。10.(多選題,4分)圖中力F大小相等,物體沿水平面運(yùn)動(dòng)相同的位移,下列說(shuō)法正確的是()
A.甲圖中力F做功最多,丁圖中力F做功最少B.乙圖中力F做功與丙圖中力F做功一樣多C.乙圖中物體克服摩擦力做功與丁圖中物體克服摩擦力一樣多D.甲圖中物體的動(dòng)能變化量最大,丁圖中物體的動(dòng)能變化量最小【正確答案】:AB【解析】:明確力、位移以及夾角,根據(jù)恒力做功的表達(dá)式W=Fscosθ(θ為F與S的夾角)進(jìn)行判斷即可,合外力做功等于動(dòng)能的變化。
【解答】:解:設(shè)位移為s,則有:
甲圖中拉力做功為:W=Fs;
乙圖中拉力做功為:W=Fscos30°=Fs;
丙圖中拉力做功為:W=Fscos30°=Fs;
丁圖中拉力做功為:W=Fscos60°=Fs;
AB、甲圖中力F做功最多,丁圖中力F做功最少,乙圖中力F做功與丙圖中力F做功一樣多,故AB正確;
C、根據(jù)受力分析可知丙中摩擦力不做功,故C錯(cuò)誤;
D、根據(jù)動(dòng)能定理可知甲圖中Fs=ΔEk最大,由于乙圖中摩擦因數(shù)未知,無(wú)法比較乙和丙的動(dòng)能變化量,故D錯(cuò)誤
故選:AB。
【點(diǎn)評(píng)】:本題涉及恒力做功的求法,拉力F做功取決與力的大小、位移的大小和力與位移夾角的余弦三者的乘積,與是否有其他力做功無(wú)關(guān)。11.(多選題,4分)2021年9月20日,“天舟三號(hào)”貨運(yùn)飛船采用自主快速交會(huì)對(duì)接模式成功對(duì)接于空間站“天和”核心艙后向端口。假如開始對(duì)接前空間站和貨運(yùn)飛船都在沿逆時(shí)針?lè)较蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng),其軌道如圖所示,開始對(duì)接后,貨運(yùn)飛船變軌,從空間站后方以大于空間站的速度與之對(duì)接,不計(jì)空氣阻力,下列說(shuō)法正確的是()A.對(duì)接前,貨運(yùn)飛船做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度大于空間站做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度B.對(duì)接前,貨運(yùn)飛船做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期大于空間站做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期C.貨運(yùn)飛船只有加速才能與空間站對(duì)接D.對(duì)接后組合體的速度大于第一宇宙速度【正確答案】:AC【解析】:根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力得出速度與軌道半徑的關(guān)系,從而比較大小;貨運(yùn)飛船做離心運(yùn)動(dòng)才能向高軌道變軌;第一宇宙速度是最大的環(huán)繞速度。
【解答】:解:AB.設(shè)地球質(zhì)量為M,質(zhì)量為m的物體繞地球做軌道半徑為r、速度為v、周期為T的勻速圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律有,解得,
根據(jù)以上兩式可知,對(duì)接前,貨運(yùn)飛船做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度大于空間站做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度,貨運(yùn)飛船做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期小于空間站做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期,故A正確,B錯(cuò)誤;
C.貨運(yùn)飛船要與空間站對(duì)接需要加速,從而做離心運(yùn)動(dòng)到達(dá)空間站所在軌道,故C正確;
D.第一宇宙速度是物體在地球表面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度,對(duì)接后組合體的軌道半徑大于地球半徑,其速度小于第一宇宙速度,故D錯(cuò)誤。
故選:AC。
【點(diǎn)評(píng)】:解決本題的關(guān)鍵掌握萬(wàn)有引力提供向心力這一理論,以及知道隨著高度的升高,加速度減小,運(yùn)動(dòng)行越慢。12.(多選題,4分)質(zhì)量為1kg的物體在水平粗糙的地面上,在一水平外力F作用下運(yùn)動(dòng),如圖甲所示,外力F做功和物體克服摩擦力做功與物體位移的關(guān)系如圖乙所示,重力加速度g為10m/s2.下列分析正確的是()A.s=9m時(shí),物體速度為3m/sB.物體運(yùn)動(dòng)的位移為13.5mC.前3m運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物體的加速度為3m/s2D.物體與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2【正確答案】:BCD【解析】:物體所受摩擦力大小為恒力,故乙圖中的下面一條直線為摩擦力做功的圖象,結(jié)合斜率求出摩擦力大小和外力F大小。
【解答】:解:A、根據(jù)W-s圖象的斜率表示力,由圖乙可求物體受到的摩擦力大小為f=2N,設(shè)s=9m時(shí)物體的速度為v,
根據(jù)動(dòng)能定理:W-fs=mv2,代入數(shù)據(jù)可求v=3m/s,故A錯(cuò)誤;
B、設(shè)物體運(yùn)動(dòng)的總位移為x,由乙圖知,拉力的總功為27J,根據(jù)W=fx,解得:x=13.5m,故B正確;
C、前3m拉力F=5N,根據(jù)牛頓第二定律:F-f=ma,代入得加速度:a=3m/s2,故C正確;
D、摩擦力f=μmg,解得摩擦因數(shù):μ=0.2,故D正確。
故選:BCD。
【點(diǎn)評(píng)】:考查動(dòng)能定理與牛頓第二定律的應(yīng)用,本題屬于速度圖象類的題目,主要是要理解斜率的含義,同時(shí)運(yùn)用動(dòng)能定理過(guò)程中,注意力做功的正負(fù)。13.(問(wèn)答題,8分)平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是曲線,比直線運(yùn)動(dòng)復(fù)雜。我們可以把平拋運(yùn)動(dòng)分解為兩個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的直線運(yùn)動(dòng),分別研究物體在豎直方向和水平方向的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。
(1)如圖甲所示,用小錘打擊彈性金屬片,A球沿水平方向拋出,同時(shí)B球由靜止自由下落,觀察到的現(xiàn)象是___,反映的平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律是___。
A.A、B兩個(gè)小球同時(shí)落地
B.A、B兩個(gè)小球不同時(shí)落地
C.A球平拋時(shí)水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)
D.A球平拋時(shí)豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)
(2)如圖乙所示,將白紙和復(fù)寫紙對(duì)齊重疊并固定在豎直的硬板上。鋼球沿斜槽軌道PO滑下后從O點(diǎn)飛出,落在水平擋板MN上。由于擋板靠近硬板一側(cè)較低,鋼球落在擋板上時(shí),鋼球側(cè)面會(huì)在白紙上擠壓出一個(gè)痕跡點(diǎn)。移動(dòng)擋板,重新釋放鋼球,如此重復(fù),白紙上將留下一系列痕跡點(diǎn)。
①為保證鋼球從O點(diǎn)水平飛出且初速度是一定的,下列實(shí)驗(yàn)條件必須滿足的是___。
A.斜槽軌道光滑
B.斜槽軌道末端水平
C.每次從斜槽上相同的位置無(wú)初速度釋放鋼球
②以平拋運(yùn)動(dòng)的拋出點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn),建立如圖丙所示的坐標(biāo)系。平拋軌跡上的P點(diǎn)坐標(biāo)值為(30,45),單位為cm。則小球平拋的初速度為___m/s。(g=10m/s2)【正確答案】:A;D;BC;1【解析】:(1)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析兩球同時(shí)落地表示的意義;
(2)①根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和注意事項(xiàng)分析裝置的正確與否;②根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律求小球初速度。
【解答】:解:(1)用小錘打擊彈性金屬片,A球沿水平方向拋出,同時(shí)B球由靜止自由下落,觀察到的現(xiàn)象是A、B兩個(gè)小球同時(shí)落地,反映的平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律是A球平拋時(shí)豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng),故BC錯(cuò)誤,AD正確。
(2)①A.斜槽軌道沒(méi)必要必須光滑,只要小球到達(dá)底端的速度相同即可,故A錯(cuò)誤;
B.斜槽軌道末端必須水平,以保證小球做平拋運(yùn)動(dòng),故B正確;
C.每次必須由同一位置從靜止釋放小球,以保證到達(dá)底端的速度相同,故C正確。
故選BC。
②由于小球在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng),則有
h=
又平拋軌跡上的P點(diǎn)坐標(biāo)值為(30,45),
代入數(shù)據(jù)解得:t=0.3s
根據(jù)小球水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),則有
x=v0t
代入數(shù)據(jù)解得:v0=1m/s。
故答案為:(1)A,D(2)①BC②1
【點(diǎn)評(píng)】:解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理以及注意事項(xiàng),知道平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向和豎直方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和推論靈活求解。14.(問(wèn)答題,8分)為了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置:
(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),一組同學(xué)進(jìn)行了如下操作:
①用天平分別測(cè)出重物A、B的質(zhì)量M1和M2(A的質(zhì)量含擋光片、B的質(zhì)量含掛鉤,且M2>M1)。用螺旋測(cè)微器測(cè)出擋光片的寬度d,測(cè)量結(jié)果如圖丙所示,則d=___mm。
②將重物A、B用繩連接后,跨放在定滑輪上。一個(gè)同學(xué)用手托住重物B,另一個(gè)同學(xué)測(cè)量出___(填“A的上表面”“A的下表面”或“擋光片中心”)到光電門中心的豎直距離h,之后釋放重物B使其由靜止開始下落。
③記錄擋光片經(jīng)過(guò)光電門的時(shí)間△t。
(2)如果系統(tǒng)(重物A、B)的機(jī)械能守恒,應(yīng)滿足的關(guān)系式為___(用質(zhì)量M1、M2,重力加速度為g,經(jīng)過(guò)光電門的時(shí)間為△t,擋光片的寬度d和距離h表示結(jié)果)。
(3)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中,有同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)作了改進(jìn),如圖乙所示。在B的下面掛上質(zhì)量為m的鉤碼,讓M1=M2=m,經(jīng)過(guò)光電門的速度用v表示,距離用h表示。仍釋放重物B使其由靜止開始下落,若系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,則有=___。(已知重力加速度為g)
(4)為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度,以下建議中確實(shí)對(duì)提高準(zhǔn)確程度有作用的是___
A.繩的質(zhì)量要輕且盡可能光滑B.在“輕質(zhì)繩”的前提下,繩子越長(zhǎng)越好
C.盡量保證重物只沿豎直方向運(yùn)動(dòng),不要搖晃D.擋光片的寬度越小越好【正確答案】:5.315;擋光片中心;(M2-M1)gh=(M1+M2)()2;;AC【解析】:螺旋測(cè)微器的讀數(shù)等于固定刻度讀數(shù)加上可動(dòng)刻度讀數(shù),需估讀;
根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒,得出系統(tǒng)重力勢(shì)能的減小量和系統(tǒng)動(dòng)能的增加量,根據(jù)極短時(shí)間內(nèi)的平均速度表示瞬時(shí)速度求出系統(tǒng)末動(dòng)能;
依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理,及引起的誤差根源,即可求解。
【解答】:解:(1)①螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為:d=5mm+31.5×0.01mm=5.315mm;
②需要測(cè)量系統(tǒng)重力勢(shì)能的變化量,則應(yīng)該測(cè)量出擋光片中心到光電門中心的距離,
(2)系統(tǒng)的末速度為:v=,
則系統(tǒng)重力勢(shì)能的減小量△Ep=(M2-M1)gh,系統(tǒng)動(dòng)能的增加量為:△EK=(M1+M2)v2=(M1+M2)()2。
若系統(tǒng)機(jī)械能守恒,則有:(M2-M1)gh=(M1+M2)()2,
(3)若機(jī)械能守恒,則(2m-m)gh=×3mv2,
解得:=
(4)A、繩的質(zhì)量越小,對(duì)系統(tǒng)的加速度的影響越小,故A正確;
B、繩子的長(zhǎng)度要適合,也不能太長(zhǎng),故B錯(cuò)誤;
C、鉤碼只沿豎直方向運(yùn)動(dòng),不要搖晃時(shí),滑塊的運(yùn)動(dòng)也更加穩(wěn)定,故C正確;
D、擋光片所引起的時(shí)間越小越好,并不是寬度越小越好的,故D錯(cuò)誤。
故答案為:(1)5.315;(2)擋光片中心;
(2)(M2-M1)gh=(M1+M2)()2;(3);(4)AC。
【點(diǎn)評(píng)】:解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理,知道誤差產(chǎn)生的原因;明確驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)方法,難度適中。15.(問(wèn)答題,11分)如圖所示,質(zhì)量為m=1.0kg的小物體從A點(diǎn)以vA=5.0m/s的初速度沿粗糙的水平面勻減速運(yùn)動(dòng)距離s=1.0m到達(dá)B點(diǎn)vB=2m/s,然后進(jìn)入半徑R=0.4m豎直放置的光滑半圓形軌道,小物體恰好通過(guò)軌道最高點(diǎn)C后水平飛出軌道,重力加速度g取10m/s2。求:
(1)粗糙水平面的動(dòng)摩擦因μ;
(2)小物體在B處對(duì)圓形軌道壓力的大小FN;
(3)從軌道最高點(diǎn)C水平飛出后落在距B點(diǎn)的距離x。【正確答案】:
【解析】:對(duì)AB過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理可分析得第一問(wèn),在B點(diǎn)對(duì)小物體受力分析,應(yīng)用牛頓第二定律可以得第二問(wèn),根據(jù)小物體恰好到達(dá)C點(diǎn)求出小物體在C點(diǎn)的速度,再解平拋運(yùn)動(dòng)即可。
【解答】:解:(1)物體由A到B過(guò)程,由動(dòng)能定理,
-μmgs=-
則μ=-==0.25
故粗糙水平面的動(dòng)摩擦因μ為0.25;
(2)小物體在B處對(duì)圓形軌道壓力的大小為FN,根據(jù)牛頓第三定律可知,圓形軌道對(duì)小物體的支持力大小也為FN,
根據(jù)牛頓第二定律FN-mg=m
則FN=mg+m=1.0×10N+1.0×N=60N
故小物體在B處對(duì)圓形軌道壓力的大小FN為60N;
(3)根據(jù)題意小物體恰好到達(dá)C點(diǎn),故在C點(diǎn)小物體受到的重力充當(dāng)向心力
mg=m,得vC==m/s=2m/s,
小物體從C點(diǎn)水平飛出后將做平拋運(yùn)動(dòng),
根據(jù)2R=①
x=vCt②
聯(lián)立①②解得x=0.8m
故從軌道最高點(diǎn)C水平飛出后落在距B點(diǎn)的距離為0.8m;
答:(1)粗糙水平面的動(dòng)摩擦因μ為0.25;
(2)小物體在B處對(duì)圓形軌道壓力的大小FN為60N;
(3)從軌道最高點(diǎn)C水平飛出后落在距B點(diǎn)的距離為0.8m。
【點(diǎn)評(píng)】:本題考查了動(dòng)能定理、圓周運(yùn)動(dòng)向心力以及平拋運(yùn)動(dòng)等知識(shí),需要學(xué)生在分析該題時(shí)要充分考慮各段的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),選擇合適的方法進(jìn)行求解。16.(問(wèn)答題,11分)如圖,將質(zhì)量為m的小鋼珠以某一初速度v0從A點(diǎn)無(wú)撞擊地進(jìn)入兩圓管組成的豎直細(xì)管道,經(jīng)最高點(diǎn)B水平射出后落到斜面上C點(diǎn),兩圓心O、O′連線水平,O′為斜面的頂點(diǎn),已知斜面與豎直線BO′夾角θ=60°,兩圓管的半徑均為R,O′C=R,重力加速度g,求
(1)鋼珠從B點(diǎn)到C點(diǎn)的平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)間t;
(2)鋼珠在B處對(duì)管道的作用力大小N;
(3)鋼珠在管道運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服阻力做的功Wf?!菊_答案】:
【解析】:(1)通過(guò)幾何關(guān)系得到平拋運(yùn)動(dòng)的豎直位移,進(jìn)而由勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律求得運(yùn)動(dòng)時(shí)間;
(2)根據(jù)類平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律及幾何關(guān)系由平拋運(yùn)動(dòng)的位移公式求得在B點(diǎn)的速度,然后通過(guò)牛頓第二定律求得支持力,即可由牛頓第三定律求得壓力;
(3)對(duì)鋼球在管道內(nèi)運(yùn)動(dòng)過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理即可求解。
【解答】:解:(1)鋼珠從B點(diǎn)到C點(diǎn)的平拋運(yùn)動(dòng)的豎直位移為:
故由平拋運(yùn)動(dòng)的豎直方向位移公式可得運(yùn)動(dòng)時(shí)間為:;
(2)鋼珠從B點(diǎn)到C點(diǎn)的平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移為:
故平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為:;
那么,鋼珠在B點(diǎn)所需向心力為:
所以,對(duì)鋼珠進(jìn)行受力分析可得鋼珠在B處受到管道的支持力為:;
故由牛頓第三定律可得:鋼珠在B處對(duì)管道的作用力大小為:;
(3)鋼珠在管道內(nèi)運(yùn)動(dòng)只有重力和阻力做功,故由動(dòng)能定理可得鋼珠在管道運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服阻力做的功為:
=;
答:(1)鋼珠從B點(diǎn)到C點(diǎn)的平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)間
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