内蒙古自治区兴安盟乌兰浩特第一中学2023-2024学年高一下学期第一次月考物理试题(原卷版+解析版)

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名称 内蒙古自治区兴安盟乌兰浩特第一中学2023-2024学年高一下学期第一次月考物理试题(原卷版+解析版)
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文件大小 1.5MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2024-04-13 12:54:42

文档简介

内蒙古自治区兴安盟乌兰浩特第一中学2023级高一下学期
第一次月考物理试题
(考试时长:75分钟)
一、选择题(本题共10个小题,其中1-6小题为单项选择题,每小题4分;7-10小题为多项选择题,每小题6分。共计48分。)
1. 下列说法正确的是(  )
A. 匀速圆周运动是匀变速曲线运动
B. 宇宙飞船内的宇航员处于失重状态是由于没有受到万有引力的作用
C. 做曲线运动的物体运动状态一定在改变
D. 开普勒行星运动定律只适用于行星绕太阳的运动
2. 明朝的《天工开物》记载的工艺技术体现了我国古代劳动人民的智慧。如图所示,可转动把手上的a点到转轴的距离为,辘轳边缘b点到转轴的距离为。甲转动把手可以把井底的乙匀加速拉起来,下列说法正确的是(  )
A. a点角速度与b点角速度之比为
B. a点线速度与b点线速度大小之比为
C. a点向心加速度与b点向心加速度大小之比为
D. a点线速度与b点线速度大小之比为1∶2
3. 2023 年华为隆重推出搭载我国自主研发的麒麟9000s芯片的 Mate60 手机,该手机可以与地球同步轨道的“天通一号01”实现卫星通信。 已知地球半径为 R,“天通一号01”离地高度约为6R,以下关于该卫星的说法正确的是( )
A. 卫星在地球同步轨道上处于平衡状态
B. 卫星的发射速度小于近地卫星的环绕速度
C. 卫星加速度约为静止在赤道上物体加速度的36 倍
D. 若地球自转加快,卫星为保持与地面同步,轨道高度应降低
4. 如图,位于竖直面内的光滑金属细圆环半径为R,质量分别为和的两带孔小球穿于环上。当圆环最终以角速度ω绕竖直直径匀速转动时,发现两小球均离开了原位置,它们和圆心的连线与竖直方向的夹角分别记为和,下列说法正确的是(  )
A. 若,则
B. 若,则
C. 若,则
D. 和总是相等,与和的大小无关
5. 某天体的质量约为地球的,半径约为地球的3倍,若从地球上高h处平抛一物体,水平位移为L,则在该天体上,从同样高度以同样速度平抛同一物体,其水平位移为(  )
A. B. C. D. 6L
6. 如图,轻弹簧的下端固定在水平桌面上,上端放有物块P,系统处于静止状态,现用一竖直向上的力F作用在P上,使其向上做匀加速直线运动,以x表示P离开静止位置的位移,在弹簧恢复原长前,下列表示F和x之间关系的图像可能正确的是(  )
A. B.
C. D.
7. 影视作品中武林高手展示轻功时都是吊威亚(钢丝)的。如图所示,轨道车A通过细钢丝跨过轮轴拉着特技演员B上升,便可呈现出演员B飞檐走壁的效果。轨道车A沿水平地面以速度大小向左匀速前进,某时刻连接轨道车的钢丝与水平方向的夹角为37°,连接特技演员B的钢丝竖直,取,则该时刻特技演员B(  )
A. 速度大小为 B. 速度大小为
C. 处于超重状态 D. 处于失重状态
8. 如图所示为一网球发球机,可以将网球以不同的水平速度射出,打到竖直墙上。是竖直墙上三点,与出射点处于同一水平线上,两点分别为两次试验时击中的点,,,出射点到点的距离为,当地重力加速度为,空气阻力忽略不计,网球可看作质点。下列说法正确的是(  )
A. 出射速度足够大,网球也不可能击中点
B. 发球间隔时间足够短,两个网球在下落过程中可相遇
C. 击中A点的网球的初速度大小为L
D. 网球击中B点时速度大小为
9. 如图所示,Ⅰ为北斗卫星导航系统中的静止轨道卫星,其对地张角为;Ⅱ为地球的近地卫星。已知地球的自转周期为,万有引力常量为G,根据题中条件,可求出(  )
A. 地球的平均密度为
B. 卫星Ⅰ和卫星Ⅱ的加速度之比为
C. 卫星Ⅱ的周期为
D. 卫星Ⅱ运动的周期内无法直接接收到卫星Ⅰ发出电磁波信号的时间为
10. 如图,三个小木块a、b和c(均可视为质点)放在水平圆盘上,a、b质量均为m,c的质量为2m,a与转轴的距离为L,b、c与转轴的距离均为2L,木块与圆盘的最大静摩擦力均为木块所受重力的k倍,重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动,用表示转盘转动的角速度,下列说法正确的是(  )
A. 木块a和c同时相对圆盘发生滑动
B. 木块b和c同时相对圆盘发生滑动
C. 当时,三木块与圆盘均保持相对静止
D 当时,三木块与圆盘均保持相对静止
二、实验题(本题共2小题,共计16分。)
11. 某物理兴趣小组用如图甲所示装置探究加速度与力、质量关系。
(1)关于本次实验,下列说法正确的是______。
A.平衡摩擦力时,需要在定滑轮上挂上槽码
B.细线必须与长木板平行
C.先释放小车再接通电源
D.若增大小车质量,需要重新平衡摩擦力
(2)在某次实验中,打点计时器所用电源的频率为50Hz。兴趣小组通过实验得到小车做匀变速直线运动的一条纸带如乙图所示,纸带上每相邻的两个计数点之间都有四个点未画出。按时间顺序取A、B、C、D、E五个计数点,用刻度尺量出相邻点之间的距离是xAB=5.19cm,xAC=10.89cm,xAD=17.10cm,xAE=23.82cm。由此求得小车的加速度大小为______m/s2(结果保留2位有效数字)。
(3)实验得到的理想a—F图像应是一条过原点的直线,但由于实验误差影响,出现如图丁所示的三种情况:
图线①产生原因是______;图线③产生原因是______。
(4)在保持槽码质量(槽码质量远小于小车和砝码的总质量)不变的情况下,多次改变小车上砝码的质量,测得多组加速度a及对应小车上砝码的质量m,作出图像,如图丙所示,若图中直线的斜率为k,在纵轴上的截距为p,若满足牛顿第二定律,则小车的质量为______(用p、k字母表示)。’
12. 如图所示,向心力演示仪的挡板A、C到转轴距离为R,挡板B到转轴距离为2R,塔轮①④半径相同,①②③半径之比为1:2:3,④⑤⑥半径之比为3:2:1。现通过控制变量法,用该装置探究向心力大小与角速度、运动半径,质量的关系。
(1)当质量和运动半径一定时,探究向心力的大小与角速度的关系,将传动皮带套在②④塔轮上,应将质量相同的小球分别放在挡板______处(选填“A”、“ B”或“C”中的两个);此时的两个小球向心力大小之比是______。
(2)将大小相同的铁球和橡胶球分别放置在A、C挡板处,传动皮带套在①④两个塔轮上,图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球向心力大小的比值为3:1,则铁球与橡胶球的质量之比为______。
三、解答题(本题共3小题,其中13题10分,14题12分,15题14分。共计36分。)
13. 质量为2kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动,一段时间后撤去F,其运动的图像如图所示。g取,求:
(1)0~10s和10s~30s内物体运动加速度大小;
(2)物体与水平面间的动摩擦系数;
(3)水平推力F的大小。
14. 如图所示,竖直平面内有一光滑圆弧管道,其半径为R=0.5m,一质量m=0.8kg的小球从平台边缘的A处水平射出,恰能沿圆弧管道上P点的切线方向进入管道内侧,管道半径OP与竖直线的夹角为53°,已知管道最高点Q与A点等高,sin53°=0.8,cos53°=0.6,g取10 m/s2。试求:
(1)小球从平台上的A点射出时的速度大小v0;
(2)小球从平台上的射出点A到圆弧管道入射点P之间的距离l(结果可用根式表示);
(3)如果小球沿管道通过圆弧的最高点Q时的速度大小为3m/s,则小球运动到Q点时对轨道的压力。
15. 如图,质量为、长为的一只长方体形空铁箱在水平拉力F作用下沿水平面向右匀加速运动,铁箱与水平面间的动摩擦因数为。这时铁箱内一个质量为的小木块恰好能静止在后壁上。小木块与铁箱内壁间的动摩擦因数为。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取。求:
(1)小木块对铁箱压力的大小;
(2)水平拉力F的大小;
(3)减小拉力F,经过一段时间,小木块沿铁箱左侧壁落到底部(小木块不反弹),此时铁箱的速度为6m/s同时撤去拉力F,又经再给铁箱施加一水平向右的恒力,为使小物块不撞击铁箱右壁,则恒力最小值为多少。内蒙古自治区兴安盟乌兰浩特第一中学2023级高一下学期
第一次月考物理试题
(考试时长:75分钟)
一、选择题(本题共10个小题,其中1-6小题为单项选择题,每小题4分;7-10小题为多项选择题,每小题6分。共计48分。)
1. 下列说法正确的是(  )
A. 匀速圆周运动是匀变速曲线运动
B. 宇宙飞船内的宇航员处于失重状态是由于没有受到万有引力的作用
C. 做曲线运动的物体运动状态一定在改变
D. 开普勒行星运动定律只适用于行星绕太阳的运动
【答案】C
【解析】
【详解】A.向心加速度方向时刻改变,所以匀速圆周运动是非匀变速曲线运动,故A错误;
B.宇宙飞船内的宇宙员处于完全失重状态是由于宇航员所受万有引力全部用来提供宇航员与飞船一起绕地球圆周运动,而非不受万有引力作用,故B错误;
C.由于曲线运动的轨迹为曲线,速度大小可以不变,但速度方向一定改变,则它的运动状态一定发生改变,故C正确;
D.开普勒定律只适用于行星绕太阳的运动,也适用于卫星绕行星的运动,故D错误。
故选C。
2. 明朝的《天工开物》记载的工艺技术体现了我国古代劳动人民的智慧。如图所示,可转动把手上的a点到转轴的距离为,辘轳边缘b点到转轴的距离为。甲转动把手可以把井底的乙匀加速拉起来,下列说法正确的是(  )
A. a点角速度与b点角速度之比为
B. a点线速度与b点线速度大小之比为
C. a点向心加速度与b点向心加速度大小之比为
D. a点线速度与b点线速度大小之比为1∶2
【答案】B
【解析】
【详解】A.因a、b两点同轴转动,则a点的角速度等于b点的角速度,故A错误;
BD.根据,可知a点线速度与b点线速度大小之比
故B正确,D错误;
C.根据,可知a点向心加速度与b点向心加速度大小之比
故C错误。
故选B。
3. 2023 年华为隆重推出搭载我国自主研发的麒麟9000s芯片的 Mate60 手机,该手机可以与地球同步轨道的“天通一号01”实现卫星通信。 已知地球半径为 R,“天通一号01”离地高度约为6R,以下关于该卫星的说法正确的是( )
A. 卫星在地球同步轨道上处于平衡状态
B. 卫星的发射速度小于近地卫星的环绕速度
C. 卫星的加速度约为静止在赤道上物体加速度的36 倍
D. 若地球自转加快,卫星为保持与地面同步,轨道高度应降低
【答案】D
【解析】
【详解】A.卫星在地球同步轨道上做匀速圆周运动,不是处于平衡状态,故A错误;
B.同步卫星轨道高于近地轨道卫星,故发射速度大于最小发射速度,即最大环绕速度,故B错误;
C.同步轨道上卫星与赤道上物体运动的角速度相同,由,卫星在同步轨道上的向心加速度约是赤道上物体向心加速度的7倍,故C错误;
D.若地球自转加快,卫星为保持与地面同步,应当具有更大的角速度,更小的周期,根据可知轨道高度应降低,故D正确。
故选D。
4. 如图,位于竖直面内的光滑金属细圆环半径为R,质量分别为和的两带孔小球穿于环上。当圆环最终以角速度ω绕竖直直径匀速转动时,发现两小球均离开了原位置,它们和圆心的连线与竖直方向的夹角分别记为和,下列说法正确的是(  )
A. 若,则
B. 若,则
C. 若,则
D. 和总是相等,与和的大小无关
【答案】D
【解析】
【详解】当圆环最终以角速度ω绕竖直直径匀速转动时,小球的向心力
可得
由此可知,θ与ω大小、半径大小R有关,与质量无关。
故选D。
5. 某天体的质量约为地球的,半径约为地球的3倍,若从地球上高h处平抛一物体,水平位移为L,则在该天体上,从同样高度以同样速度平抛同一物体,其水平位移为(  )
A. B. C. D. 6L
【答案】D
【解析】
【详解】根据万有引力等于重力
可得某天体和地球的重力加速度之比
根据平抛运动可知

可得水平位移之比
因为地球上水平位移为L,则该在天体水平位移
故选D。
6. 如图,轻弹簧的下端固定在水平桌面上,上端放有物块P,系统处于静止状态,现用一竖直向上的力F作用在P上,使其向上做匀加速直线运动,以x表示P离开静止位置的位移,在弹簧恢复原长前,下列表示F和x之间关系的图像可能正确的是(  )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】设物块P的质量为m,加速度为a,静止时弹簧的压缩量为x0,弹簧的劲度系数为k,由力的平衡条件得,mg=kx0,以向上为正方向,木块的位移为x时弹簧对P的弹力:F1=k(x0-x),对物块P,由牛顿第二定律得,F+F1-mg=ma,由以上式子联立可得,F=k x+ma.可见F与x是线性关系,且F随着x的增大而增大,当x=0时,kx+ma>0,故A正确,B、C、D错误.故选A.
【点睛】解答本题的关键是要根据牛顿第二定律和胡克定律得到F与x的解析式,再选择图象,这是常用的思路,要注意物块P的位移与弹簧形变量并不相等.
7. 影视作品中的武林高手展示轻功时都是吊威亚(钢丝)的。如图所示,轨道车A通过细钢丝跨过轮轴拉着特技演员B上升,便可呈现出演员B飞檐走壁的效果。轨道车A沿水平地面以速度大小向左匀速前进,某时刻连接轨道车的钢丝与水平方向的夹角为37°,连接特技演员B的钢丝竖直,取,则该时刻特技演员B(  )
A. 速度大小为 B. 速度大小为
C. 处于超重状态 D. 处于失重状态
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.将车速v沿着细钢丝方向和垂直于细钢丝的方向分解可知,在沿着细钢丝方向的速度为
所以人上升的速度为
故A正确,B错误;
CD.设连接轨道车的钢丝与水平方向的夹角为,则人的速度
人在加速上升,则演员处于超重状态,故C正确,D错误。
故选AC。
8. 如图所示为一网球发球机,可以将网球以不同的水平速度射出,打到竖直墙上。是竖直墙上三点,与出射点处于同一水平线上,两点分别为两次试验时击中的点,,,出射点到点的距离为,当地重力加速度为,空气阻力忽略不计,网球可看作质点。下列说法正确的是(  )
A. 出射速度足够大,网球也不可能击中点
B. 发球间隔时间足够短,两个网球在下落过程中可相遇
C. 击中A点的网球的初速度大小为L
D. 网球击中B点时速度大小为
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.网球做平抛运动,不管出射速度足够大,竖直方向的位移不为零,所以网球不能击中点,故A正确;
B.发球间隔时间足够短,但两个网球的水平位移不相等,竖直位移不相等,所以两个网球在下落过程中不可能相遇,故B错误;
C.对于击中A点的网球,根据平抛运动的规律可得

解得击中A点的网球的初速度大小为
故C正确;
D.网球击中点时,据平抛运动的规律可得

解得击中B点的网球的初速度大小为
网球击中点时时速度大小为
故D正确。
故选ACD。
9. 如图所示,Ⅰ为北斗卫星导航系统中的静止轨道卫星,其对地张角为;Ⅱ为地球的近地卫星。已知地球的自转周期为,万有引力常量为G,根据题中条件,可求出(  )
A. 地球的平均密度为
B. 卫星Ⅰ和卫星Ⅱ的加速度之比为
C. 卫星Ⅱ的周期为
D. 卫星Ⅱ运动的周期内无法直接接收到卫星Ⅰ发出电磁波信号的时间为
【答案】AB
【解析】
【详解】C.设地球半径为,近地卫星轨道半径近似等于地球半径,即
另根据几何关系可得卫星Ⅰ的轨道半径为
设卫星Ⅱ的周期为,由开普勒第三定律可得
解得
故C错误;
B.设地球质量为,卫星Ⅰ质量为,卫星Ⅱ的质量为,根据牛顿第二定律有

可得

解得
故B正确;
A.对近地卫星,根据万有引力充当向心力有
解得
地球的体积
可得地球密度
故A正确;
D.设不能接收到信号的时间为,若卫星I与卫星II同向运动,则有
解得
若卫星I与卫星II相向运动,则有
解得
故D错误。
故选AB。
10. 如图,三个小木块a、b和c(均可视为质点)放在水平圆盘上,a、b质量均为m,c的质量为2m,a与转轴的距离为L,b、c与转轴的距离均为2L,木块与圆盘的最大静摩擦力均为木块所受重力的k倍,重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动,用表示转盘转动的角速度,下列说法正确的是(  )
A. 木块a和c同时相对圆盘发生滑动
B. 木块b和c同时相对圆盘发生滑动
C. 当时,三木块与圆盘均保持相对静止
D. 当时,三木块与圆盘均保持相对静止
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.木块a相对圆盘刚要发生滑动时,有
解得
木块b相对圆盘刚要发生滑动时,有
解得
木块c相对圆盘刚要发生滑动时,有
解得
可知发生相对滑动的临界角速度大小关系为
则木块b和c同时相对圆盘发生滑动,木块a和c不同时相对圆盘发生滑动,故A错误,B正确;
C.根据以上分析可知,当圆盘角速度满足
三木块与圆盘均保持相对静止;当圆盘角速度满足
木块b和c已经与圆盘发生滑动,木块a与圆盘仍相对静止;故C正确,D错误。
故选BC。
二、实验题(本题共2小题,共计16分。)
11. 某物理兴趣小组用如图甲所示装置探究加速度与力、质量的关系。
(1)关于本次实验,下列说法正确的是______。
A.平衡摩擦力时,需要在定滑轮上挂上槽码
B.细线必须与长木板平行
C.先释放小车再接通电源
D.若增大小车质量,需要重新平衡摩擦力
(2)在某次实验中,打点计时器所用电源频率为50Hz。兴趣小组通过实验得到小车做匀变速直线运动的一条纸带如乙图所示,纸带上每相邻的两个计数点之间都有四个点未画出。按时间顺序取A、B、C、D、E五个计数点,用刻度尺量出相邻点之间的距离是xAB=5.19cm,xAC=10.89cm,xAD=17.10cm,xAE=23.82cm。由此求得小车的加速度大小为______m/s2(结果保留2位有效数字)。
(3)实验得到的理想a—F图像应是一条过原点的直线,但由于实验误差影响,出现如图丁所示的三种情况:
图线①产生原因是______;图线③产生原因是______。
(4)在保持槽码质量(槽码质量远小于小车和砝码总质量)不变的情况下,多次改变小车上砝码的质量,测得多组加速度a及对应小车上砝码的质量m,作出图像,如图丙所示,若图中直线的斜率为k,在纵轴上的截距为p,若满足牛顿第二定律,则小车的质量为______(用p、k字母表示)。’
【答案】(1)B (2)0.51
(3) ①. 不满足 “槽码的总质量远小于小车质量”的条件 ②. 平衡摩擦力时长木板的倾角过小
(4)
【解析】
【小问1详解】
A.平衡摩擦力时,不能在定滑轮上挂上槽码,故A错误;
B.细线必须与长木板平行,才能保证小车所受拉力与木板平行,等于小车受到的合力,从而减小实验误差,故B正确;
C.实验中,为打点稳定,应先接通电源再释放小车,故C错误;
D.平衡摩擦力后,有
可知若增大小车质量,不需要重新平衡摩擦力,故D错误。
故选B
【小问2详解】
相邻两计数点的时间间隔为
根据逐差法求出小车的加速度大小为
【小问3详解】
[1]图线①中当外力较大时,即槽码质量较大时二者不再符合正比关系,产生原因是不满足 “槽码的总质量远小于小车质量”的条件。
[2]图线③中当外力达到某一值时,小车才有加速度,产生原因可能是平衡摩擦力时长木板的倾角过小。
【小问4详解】
设小车质量为,根据牛顿第二定律
整理得
图像的斜率为
图像的纵截距为
小车的质量为
12. 如图所示,向心力演示仪的挡板A、C到转轴距离为R,挡板B到转轴距离为2R,塔轮①④半径相同,①②③半径之比为1:2:3,④⑤⑥半径之比为3:2:1。现通过控制变量法,用该装置探究向心力大小与角速度、运动半径,质量的关系。
(1)当质量和运动半径一定时,探究向心力的大小与角速度的关系,将传动皮带套在②④塔轮上,应将质量相同的小球分别放在挡板______处(选填“A”、“ B”或“C”中的两个);此时的两个小球向心力大小之比是______。
(2)将大小相同的铁球和橡胶球分别放置在A、C挡板处,传动皮带套在①④两个塔轮上,图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球向心力大小的比值为3:1,则铁球与橡胶球的质量之比为______。
【答案】(1) ①. AC##CA ②. 1:4
(2)3:1
【解析】
【小问1详解】
[1]根据图(b)可知,当质量和运动半径一定时,探究向心力的大小与角速度的关系,应将质量相同的小球分别放在挡板A、C处,故选AC;
[2]根据题已知,塔轮①④半径相同,而①②半径之比为1:2,则塔伦②④半径之比为2:1,将传动皮带套在②④塔轮上,两塔轮线速度相同,则可得两塔轮轴的角速度之比为1:2,而两小球做圆周运动的半径相同,可得两小球做圆周运动的线速度之比为1:2,根据向心力公式
可得两小球做圆周运动的向心力之大小比为1:4。
【小问2详解】
将大小相同的铁球和橡胶球分别放置在A、C挡板处,则两球做圆周运动的半径相同,传动皮带套在①④两个塔轮上,而根据题意,塔轮①④半径相同,则塔轮转动的角速度相同,因此可知两小球做圆周运动的线速度相同,而图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球向心力大小的比值为3:1,根据向心力公式
可知,铁球与橡胶球的质量之比为3:1。
三、解答题(本题共3小题,其中13题10分,14题12分,15题14分。共计36分。)
13. 质量为2kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动,一段时间后撤去F,其运动的图像如图所示。g取,求:
(1)0~10s和10s~30s内物体运动的加速度大小;
(2)物体与水平面间的动摩擦系数;
(3)水平推力F的大小。
【答案】(1),;(2)0.05;(3)
【解析】
【详解】(1)图像的斜率表示加速度,由题图可知0~10s和10s~30s内物体运动的加速度大小分别为
(2)撤去F后,由牛顿第二定律可得
解得
(3)撤去F前,由牛顿第二定律可得
解得
F=3N
14. 如图所示,竖直平面内有一光滑圆弧管道,其半径为R=0.5m,一质量m=0.8kg的小球从平台边缘的A处水平射出,恰能沿圆弧管道上P点的切线方向进入管道内侧,管道半径OP与竖直线的夹角为53°,已知管道最高点Q与A点等高,sin53°=0.8,cos53°=0.6,g取10 m/s2。试求:
(1)小球从平台上的A点射出时的速度大小v0;
(2)小球从平台上的射出点A到圆弧管道入射点P之间的距离l(结果可用根式表示);
(3)如果小球沿管道通过圆弧的最高点Q时的速度大小为3m/s,则小球运动到Q点时对轨道的压力。
【答案】(1)3 m/s;(2) m;(3)6.4 N,方向向上
【解析】
【详解】(1)小球从A到P的高度差
h=R(1+cos53°)
小球做平抛运动有
h=gt2
则小球在P点的竖直分速度
vy=gt
把小球在P点的速度分解可得
tan53°=
联立解得小球平抛运动初速度
v0=3 m/s
(2)小球平抛下降高度
h=vyt
水平射程
s=v0t
故A、P间的距离
l== m
(3)小球到达Q时,vQ=3m/s
在Q点根据向心力公式得
FN+mg=m
解得FN=6.4N > 0,表明方向向下。
所以由牛顿第三定律知,小球通过管道的最高点Q时对管道的压力FN′=FN=6.4 N,方向向上
15. 如图,质量为、长为的一只长方体形空铁箱在水平拉力F作用下沿水平面向右匀加速运动,铁箱与水平面间的动摩擦因数为。这时铁箱内一个质量为的小木块恰好能静止在后壁上。小木块与铁箱内壁间的动摩擦因数为。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取。求:
(1)小木块对铁箱压力的大小;
(2)水平拉力F的大小;
(3)减小拉力F,经过一段时间,小木块沿铁箱左侧壁落到底部(小木块不反弹),此时铁箱的速度为6m/s同时撤去拉力F,又经再给铁箱施加一水平向右的恒力,为使小物块不撞击铁箱右壁,则恒力最小值为多少。
【答案】(1)20N;(2)129N;(3)2N
【解析】
【详解】(1)对木块:
由牛顿第三定律,木块对铁箱的压力大小为20N;
(2)小木块和铁箱整体
对木块:
解得
(3)设,在撤去拉力F后,经的过程
对木块:
对铁箱
设施加恒力后,经时间木块到达铁箱右侧且两者速度都为v,在此过程对木块
对铁箱
在时间内木块相对铁箱运动的距离为铁箱的长度,则有
解得:
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