福建莆田第二中学2023-2024学年高一下学期第二次月考物理试卷(原卷版+解析版)

文档属性

名称 福建莆田第二中学2023-2024学年高一下学期第二次月考物理试卷(原卷版+解析版)
格式 zip
文件大小 2.0MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2024-05-19 15:38:10

文档简介

莆田第二中学2023-2024学年高一下学期第二次月考
物理
考试时间:75分钟;试卷总分:100分
注意事项:
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2.请将答案正确填写在答题卡上
第I卷(选择题)
一、单选题
1. 如图所示是足球比赛过程中运动员踢出“香蕉球”的情境示意图。下列说法正确的是(  )
A. 足球在空中运动过程中,可能处于平衡状态
B. 足球在空中运动时的速度方向沿运动轨迹的法线方向
C. 足球在空中运动过程中,速度方向与加速度方向在同一条直线上
D. 足球在空中运动过程中,所受合力的方向指向运动轨迹弯曲的内侧
2. 如图所示,从斜面的顶端以初速度水平抛出一质量为m的小球,小球落在斜面上的A点,斜面的倾角为,重力加速度为g,不计空气阻力则小球落在A点前一瞬间重力的功率为(  )
A. B. C. D.
3. 如图甲所示,质量m=2kg小滑块在平行斜面向下的恒力F作用下,从固定粗糙斜面底端开始以v0=12m/s的初速度向上运动,力F作用一段时间后撤去。以出发点O为原点沿斜面向上建立坐标系,整个运动过程中物块动能随位置坐标变化的关系图像如图乙所示,斜面倾角θ=37°,取cos37°=0.8,sin37°=0.6,g=10m/s2,下列说法正确的是(  )
A. 沿斜面向上滑动加速度大小为24m/s2
B. 恒力F大小为4N
C. 斜面与物体间的动摩擦因数为0.25
D. 物块返回斜面底端时重力的瞬时功率P=48W
4. 如图为车牌自动识别系统的直杆道闸,离地面高为的细直杆可绕在竖直面内匀速转动。某汽车以匀速驶来,自动识别系统的反应时间为,到距离为,汽车可看成高的长方体,其左侧面底边在直线上,且到汽车左侧面的水平距离为,要使汽车安全通过道闸,直杆转动的角速度至少为(  )
A. B. C. D.
二、多选题
5. 关于圆周运动,下列说法正确的是(  )
A. 匀速圆周运动是一种变加速曲线运动
B. 做匀速圆周运动的物体,其所受合外力一定垂直于速度
C. 匀速圆周运动在相等时间的位移相同
D. 做变速圆周运动的物体,其向心力可能不指向圆心
6. 2023年,全国和美乡村篮球大赛(村BA)引燃了整个夏日的激情。运动员在某次跳起投篮时,投球点和篮筐正好在同一水平面上,篮球与水平面成45°准确落入篮筐内。若将篮球视为质点,其运动轨迹可简化为如图所示,A是篮球的投出点,P是篮球运动轨迹的最高点,C是篮球的投入点。已知AC间的水平距离为5m,重力加速度g取,不考虑空气阻力,则下列说法中正确的是(  )
A. 篮球在P点速度为0
B. 篮球从投出到进入篮筐的时间为1s
C. 篮球落入篮筐时的速度大小为5m/s
D. 篮球运动轨迹上P、C两点的竖直高度为1.25m
7. 如图所示,杂技演员进行表演时,可以悬空靠在以角速度ω匀速转动的圆筒内壁上而不掉下来。设圆筒半径为r,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则该演员(  )
A. 受到4个力的作用
B. 所需的向心力由弹力提供
C. 角速度越大,人受到的摩擦力越大
D. 圆筒角速度
8. 如图所示,竖直平面内固定两根足够长的细杆L1、L2,两杆不接触,且两杆间的距离忽略不计,两个小球a、b(视为质点)质量均为m,a球套在竖直杆L1上,b球套在水平杆L2上,a、b通过铰链用长度为l的刚性轻杆L连接,将a球从图示位置(轻杆与L2杆夹角为45°)由静止释放,不计一切摩擦,已知重力加速度为g。在此后的运动过程中,下列说法中正确的是(  )
A. a球和b球所组成的系统机械能守恒
B. b球的速度为零时,a球的加速度大小为零
C. b球最大速度为
D. a球的最大速度为
第II卷(非选择题)
三、填空题
9. 骑马射箭是蒙古族传统的体育项目,如图甲所示。在某次比赛中,选手沿直线O1O2骑马的速度为v1=6m/s,运动员静止时射出的弓箭速度为v2=8m/s,靶中心P离O1O2距离为d=8m,垂足为D,如图乙所示。若运动员射箭位置与靶子等高,要想命中目标且射出的箭在空中飞行时间最短(不计空气阻力和弓箭的重力),则箭射到靶子的最短时间________s,选手放箭处离目标的距离________m。
10. 如图甲,修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的,其原理可简化为图乙所示,C为大盘上的一点,A、B为大小两盘边缘上的两点,已知2rC=rA,rC=rB。工作时B和C点的角速度之比ωB:ωC=__________。向心加速度之比aA:aB=__________
四、实验题
11. 如图所示为探究向心力大小的表达式的实验装置—向心力演示器,转动手柄,可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动,槽内的小球也随者做匀速圆周运动,使小球做匀速圆周运动的向心力由挡板对小球的压力提供球对挡板的反作用力,通过与挡板相连的横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降,从而露出标尺,根据标尺露出的等分格,可以计算出两小球所受向心力大小的比值。左、右变速塔轮通过皮带连接,并可通过改变皮带所处的层来改变左、右塔轮的角速度之比,实验时,将两个小球分别放在短槽C处和长槽的A(或B)处,已知A、C分别到塔轮中心的距离相等,B到塔轮中心的距离是A到塔轮中心的距离的2倍。
(1)在该实验中,主要利用了_________来探究向心力与质量、半径、角速度之间的关系
A. 理想实验法 B. 微元法 C. 控制变量法 D. 等效替代法
(2)在某次实验中,一组同学把两个完全相同的小球分别放在A、C位置,将皮带处于塔轮的某一层上,匀速转动手柄时,左边标尺露出1个分格,右边标尺露出4个分格,则A、C位置处的小球转动所需的向心力之比为_________,皮带连接的左、右塔轮半径之比为_________,此次实验说明_________。
12. 用如图所示装置研究平地运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出,落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低,钢球落在挡板上时,钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板,重新释放钢球,如此重复,白纸上将留下一系列痕迹点。
(1)下列实验条件必须满足的有 。
A. 斜槽轨道光滑
B. 斜槽轨道末段水平
C. 挡板高度等间距变化
D. 每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
(2)为定量研究,建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。
a.取平抛运动的起始点为坐标原点,将钢球静置于Q点,钢球的球心对应白纸上的位置即为原点;在确定y轴时需要y轴与重锤线平行。
b.若遗漏记录平抛轨迹的起始点,也可按下述方法处理数据:如图所示,在轨迹上取A、B、C三点,AB和BC的水平间距相等且均为x,测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2,则___________(选填“大于”、“等于”或者“小于”)。可求得钢球平抛的初速度大小为___________(已知当地重力加速度为g,结果用上述字母表示)。
(3)为了得到平抛物体的运动轨迹,同学们还提出了以下三种方案,其中可行的是 。
A. 从细管水平喷出稳定的细水柱,拍摄照片,即可得到平抛运动轨迹
B. 用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻位置,平滑连接各位置,即可得到平抛运动轨迹
C. 将铅笔垂直于竖直的白纸板放置,笔尖紧靠白纸板,铅笔以一定初速度水平抛出,将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹
五、解答题
13. 如图所示,有一可绕竖直中心轴转动的水平圆盘,上面放置劲度系数的弹簧,弹簧的一端固定于轴0上,另一端连接质量的小物块A,物块与盘间的动摩擦因数,开始时弹簧未发生形变,长度,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取。则:
(1)当圆盘的转动周期时,物块在初始位置与圆盘一起匀速转动,求物块受到的向心力大小;
(2)圆盘的角速度多大时,物块A将开始滑动?
(3)当圆盘角速度缓慢地增加到时,弹簧的伸长量是多少?(弹簧始终在弹性限度内且物块未脱离圆盘)
14. 如图所示,倾角为θ=37°的斜面体固定在水平地面上,绕过斜面顶端定滑轮的细线一端连接在斜面底端、质量mB=1kg的物块B上,另一端吊着质量mA=2kg的物块A,连接物块B的细线与斜面平行,物块A离地面的高度为H=1.5m,物块B与斜面间的动摩擦因数μ=0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,斜面足够长,取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,物块均可视为质点,现由静止释放物块B(物块A着地后不反弹),求:
(1)A第一次落地瞬间的速度;
(2)从释放物块B到A第一次刚落地过程中,细线拉力对物块B所做的功;
(3)从物块A第一次落地后到此后细线再次刚好绷紧的过程中,物块B与斜面间因摩擦而产生的热量。
15. 如图所示,一轻质弹簧原长为2m,一端固定在倾角为θ=37°的固定斜面直轨道AC的底端A处,另一端位于轨道的B处,弹簧处于自然伸长状态。轻绳的一端固定在O点,另一端系着一金属小球P质量为m=1kg,轻绳长L=2.56m,将轻绳拉直,让轻绳从偏离竖直方向θ=37°的位置由静止释放小球P,当P运动到最低点时,轻绳刚好被拉断,P继续运动一段时间后恰好从C点沿CA方向进入倾斜直轨道,运动到最低点D(图中未画出),随后P被弹回,运动到最高点E。已知AE=4m,AC=5m,P与斜面直轨道AC间的动摩擦因数为,重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,1.62=2.56,求:
(1)轻绳的最大承受力的大小;
(2)小球P到达C点和第二次经过B点时的速度大小;
(3)小球P运动到D点时弹簧的弹性势能Ep。莆田第二中学2023-2024学年高一下学期第二次月考
物理
考试时间:75分钟;试卷总分:100分
注意事项:
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2.请将答案正确填写在答题卡上
第I卷(选择题)
一、单选题
1. 如图所示是足球比赛过程中运动员踢出的“香蕉球”的情境示意图。下列说法正确的是(  )
A. 足球在空中运动过程中,可能处于平衡状态
B. 足球在空中运动时的速度方向沿运动轨迹的法线方向
C. 足球在空中运动过程中,速度方向与加速度方向在同一条直线上
D. 足球在空中运动过程中,所受合力的方向指向运动轨迹弯曲的内侧
【答案】D
【解析】
【详解】A.依题意,足球在空中运动过程中,做曲线运动,不可能处于平衡状态。故A错误;
B.足球在空中运动时的速度方向沿运动轨迹的切线方向。故B错误;
C.足球在空中运动过程中,做曲线运动,速度方向与加速度方向不在同一条直线上。故C错误;
D.在空中运动过程中,所受合力的方向指向运动轨迹弯曲的内侧。故D正确。
故选D。
2. 如图所示,从斜面的顶端以初速度水平抛出一质量为m的小球,小球落在斜面上的A点,斜面的倾角为,重力加速度为g,不计空气阻力则小球落在A点前一瞬间重力的功率为(  )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据平抛运动的规律,设小球落在A点前一瞬间竖直方向上的速度为,则此时有
解得
此时重力的功率
ABD错误,C正确。
故选C。
3. 如图甲所示,质量m=2kg小滑块在平行斜面向下的恒力F作用下,从固定粗糙斜面底端开始以v0=12m/s的初速度向上运动,力F作用一段时间后撤去。以出发点O为原点沿斜面向上建立坐标系,整个运动过程中物块动能随位置坐标变化的关系图像如图乙所示,斜面倾角θ=37°,取cos37°=0.8,sin37°=0.6,g=10m/s2,下列说法正确的是(  )
A. 沿斜面向上滑动的加速度大小为24m/s2
B. 恒力F大小4N
C. 斜面与物体间的动摩擦因数为0.25
D. 物块返回斜面底端时重力的瞬时功率P=48W
【答案】B
【解析】
【详解】A.由动能定理
可知,图线的斜率表示物块受到的合外力,上滑时合外力最大,为图乙中最上面一条,可得
由牛顿第二定律
可得沿斜面向上滑动的加速度大小
a1=12
故A错误;
BC.由图线可知,在物块下滑至离出发点4m处撤去外力,同理可得,撤去外力前,由图像得合外力为
物块沿斜面下滑的加速度大小为
a2=4
在F作用下,上滑和下滑过程由牛顿第二定律分别可得
联立可解得
故B正确,C错误;
D.由图乙可知,撤去F瞬间,物块的动能为16J,可知速度为
返回至底端位移,设到达底端的速度为v2,由牛顿第二定律及运动学公式可得
联立可解得物块返回斜面底端
重力的瞬时功率为
D错误。
故选B。
4. 如图为车牌自动识别系统的直杆道闸,离地面高为的细直杆可绕在竖直面内匀速转动。某汽车以匀速驶来,自动识别系统的反应时间为,到距离为,汽车可看成高的长方体,其左侧面底边在直线上,且到汽车左侧面的水平距离为,要使汽车安全通过道闸,直杆转动的角速度至少为(  )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】汽车到达直杆道闸的时间为
临界状态下,直杆转动时间为
杆至少抬高
则杆抬高的角度

角速度
故选C。
二、多选题
5. 关于圆周运动,下列说法正确的是(  )
A. 匀速圆周运动是一种变加速曲线运动
B. 做匀速圆周运动的物体,其所受合外力一定垂直于速度
C. 匀速圆周运动在相等时间的位移相同
D. 做变速圆周运动的物体,其向心力可能不指向圆心
【答案】AB
【解析】
【分析】
【详解】A.匀速圆周运动加速度始终指向圆心,方向时刻在变化,加速度是变化的,是变加速运动,故A正确;
B.匀速圆周运动的合力提供向心力,指向圆心,方向始终与速度方向垂直,故B正确;
C.做匀速圆周运动的物体,在任何相等的时间内通过的弧长相等,位移大小相等,由于位移是矢量,所以位移不一定相等,故C错误;
D.无论做匀速圆周还是变速圆周运动,其向心力一定指向圆心,故D错误。
故选AB。
6. 2023年,全国和美乡村篮球大赛(村BA)引燃了整个夏日激情。运动员在某次跳起投篮时,投球点和篮筐正好在同一水平面上,篮球与水平面成45°准确落入篮筐内。若将篮球视为质点,其运动轨迹可简化为如图所示,A是篮球的投出点,P是篮球运动轨迹的最高点,C是篮球的投入点。已知AC间的水平距离为5m,重力加速度g取,不考虑空气阻力,则下列说法中正确的是(  )
A. 篮球在P点速度为0
B. 篮球从投出到进入篮筐的时间为1s
C. 篮球落入篮筐时的速度大小为5m/s
D. 篮球运动轨迹上P、C两点的竖直高度为1.25m
【答案】BD
【解析】
【详解】A.篮球从A点抛出后做斜抛运动,其运动可分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀变速直线运动,而P为篮球运动的最高点,则可知篮球在P点时竖直方向的分速度减为0,但水平方向的分速度不变,因此篮球在P点速度不为0,故A错误;
B.设篮球出手时的速度大小为,则水平方向和竖直方向的分速度分别为

在水平方向有

根据对称性,在竖直方向有
联立以上各式解得
故B正确;
C.篮球从出手到到达最高点的时间根据对称性可得
则有
解得
故C错误;
D.篮球从P到C在竖直方向上做自由落体运动,则其竖直高度为
故D正确。
故选BD。
7. 如图所示,杂技演员进行表演时,可以悬空靠在以角速度ω匀速转动的圆筒内壁上而不掉下来。设圆筒半径为r,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则该演员(  )
A. 受到4个力作用
B. 所需的向心力由弹力提供
C. 角速度越大,人受到的摩擦力越大
D. 圆筒的角速度
【答案】BD
【解析】
【详解】A.杂技演员受到重力、筒壁的弹力和静摩擦力的作用,共3个力作用,A错误;
BC.由于杂技演员在圆筒内壁上不掉下来,竖直方向根据平衡,有
筒壁的弹力提供向心力,水平方向,有
角速度越大,人受到的摩擦力不变,弹力变大,B正确,C错误;
D.要想不下滑,最大静摩擦力需要大于重力,所以

解得
D正确。
故选BD。
8. 如图所示,竖直平面内固定两根足够长的细杆L1、L2,两杆不接触,且两杆间的距离忽略不计,两个小球a、b(视为质点)质量均为m,a球套在竖直杆L1上,b球套在水平杆L2上,a、b通过铰链用长度为l的刚性轻杆L连接,将a球从图示位置(轻杆与L2杆夹角为45°)由静止释放,不计一切摩擦,已知重力加速度为g。在此后的运动过程中,下列说法中正确的是(  )
A. a球和b球所组成的系统机械能守恒
B. b球的速度为零时,a球的加速度大小为零
C. b球的最大速度为
D. a球的最大速度为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.a球和b球组成的系统没有外力做功,只有a球和b球的动能和重力势能相互转化,因此a球和b球所组成的系统机械能守恒,故A正确;
B.设轻杆L和水平杆L2的夹角为θ,由运动关联可知

可知当b球的速度为零时,轻杆L处于水平位置且与杆L2平行,则此时a球在竖直方向只受重力mg,因此a球的加速度大小为g,故B错误;
C.当杆L和杆L1第一次平行时,a球运动到最下方,b球运动到L1和L2交点位置,b球的速度达到最大,此时a球的速度为0,因此由系统机械能守恒有
解得
故C正确;
D.当轻杆L和杆L2第一次平行时,由运动的关联可知此时b球的速度为零,由系统机械能守恒有
解得
此时a球具有向下的加速度g,故此时a球的速度不是最大,a球将继续向下做加速度减小的加速运动,到加速度为0时速度达到最大,故D错误。
故选AC。
第II卷(非选择题)
三、填空题
9. 骑马射箭是蒙古族传统的体育项目,如图甲所示。在某次比赛中,选手沿直线O1O2骑马的速度为v1=6m/s,运动员静止时射出的弓箭速度为v2=8m/s,靶中心P离O1O2距离为d=8m,垂足为D,如图乙所示。若运动员射箭位置与靶子等高,要想命中目标且射出的箭在空中飞行时间最短(不计空气阻力和弓箭的重力),则箭射到靶子的最短时间________s,选手放箭处离目标的距离________m。
【答案】 ①. l ②. 10
【解析】
【详解】[1][2]如图所示
运动员在图示A点放箭,则箭射到靶子的最短时间
选手放箭处离目标的距离
10. 如图甲,修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的,其原理可简化为图乙所示,C为大盘上的一点,A、B为大小两盘边缘上的两点,已知2rC=rA,rC=rB。工作时B和C点的角速度之比ωB:ωC=__________。向心加速度之比aA:aB=__________
【答案】 ①. 2:1 ②. 1:2
【解析】
【详解】[1]因为A、B两点都在齿轮边缘,相互咬合传动,故线速度大小相等,即
根据公式
可得
因为A、C在同一齿轮上,角速度相同,故
[2]根据
可得
四、实验题
11. 如图所示为探究向心力大小的表达式的实验装置—向心力演示器,转动手柄,可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动,槽内的小球也随者做匀速圆周运动,使小球做匀速圆周运动的向心力由挡板对小球的压力提供球对挡板的反作用力,通过与挡板相连的横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降,从而露出标尺,根据标尺露出的等分格,可以计算出两小球所受向心力大小的比值。左、右变速塔轮通过皮带连接,并可通过改变皮带所处的层来改变左、右塔轮的角速度之比,实验时,将两个小球分别放在短槽C处和长槽的A(或B)处,已知A、C分别到塔轮中心的距离相等,B到塔轮中心的距离是A到塔轮中心的距离的2倍。
(1)在该实验中,主要利用了_________来探究向心力与质量、半径、角速度之间的关系
A. 理想实验法 B. 微元法 C. 控制变量法 D. 等效替代法
(2)在某次实验中,一组同学把两个完全相同的小球分别放在A、C位置,将皮带处于塔轮的某一层上,匀速转动手柄时,左边标尺露出1个分格,右边标尺露出4个分格,则A、C位置处的小球转动所需的向心力之比为_________,皮带连接的左、右塔轮半径之比为_________,此次实验说明_________。
【答案】(1)C (2) ①. 1:4 ②. 2:1 ③. 见解析
【解析】
【小问1详解】
在该实验中,试验时采用了控制其他两个量不变,研究另一个量与向心力的关系,故主要利用了控制变量法来探究向心力与质量、半径、角速度之间的关系。
故选C。
【小问2详解】
[1]由题意可知,左右两侧的向心力大小之比等于标尺露出的格数之比,所以
[2]由于A、C做圆周运动的半径相等,根据
可得
由于皮带传动处线速度相等,根据
可知
[3]由此此次实验控制了物体的质量和转动半径相等。故说明了当质量和转动半径相等时,所需的向心力与转动的角速度平方成正比。
12. 用如图所示装置研究平地运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出,落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低,钢球落在挡板上时,钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板,重新释放钢球,如此重复,白纸上将留下一系列痕迹点。
(1)下列实验条件必须满足的有 。
A. 斜槽轨道光滑
B. 斜槽轨道末段水平
C. 挡板高度等间距变化
D. 每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
(2)为定量研究,建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。
a.取平抛运动的起始点为坐标原点,将钢球静置于Q点,钢球的球心对应白纸上的位置即为原点;在确定y轴时需要y轴与重锤线平行。
b.若遗漏记录平抛轨迹的起始点,也可按下述方法处理数据:如图所示,在轨迹上取A、B、C三点,AB和BC的水平间距相等且均为x,测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2,则___________(选填“大于”、“等于”或者“小于”)。可求得钢球平抛的初速度大小为___________(已知当地重力加速度为g,结果用上述字母表示)。
(3)为了得到平抛物体运动轨迹,同学们还提出了以下三种方案,其中可行的是 。
A. 从细管水平喷出稳定的细水柱,拍摄照片,即可得到平抛运动轨迹
B. 用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置,平滑连接各位置,即可得到平抛运动轨迹
C. 将铅笔垂直于竖直的白纸板放置,笔尖紧靠白纸板,铅笔以一定初速度水平抛出,将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹
【答案】(1)BD (2) ①. 小于 ②.
(3)AB
【解析】
【小问1详解】
A.斜槽不需要光滑,只要保持末端速度相同即可,故A错误;
B.只要斜槽末端水平,钢球才能水平抛出,在竖直方向做初速度为0的自由落体运动,其轨迹为平抛运动轨迹,故B正确;
C.将高度等间距变化只是为了简化计算,不是必须要满足的要求,故C错误;
D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球是为了保持平抛运动每次都有相同的初速度,是充要条件,故D正确。
故选BD。
【小问2详解】
[1][2]平抛运动竖直方向上为自由落体运动,初速度为0,则根据平抛运动的规律,相等时间内竖直方向通过的位移之比为,由于A点的竖直方向速度大于0,则
由匀变速直线运动的推论
可知在竖直方向上
水平方向上可知
解得
【小问3详解】
A.用水平喷管喷出细水柱,并拍摄片,可得水柱的轨迹是平抛的轨迹,故A正确;
B.频闪照相后再将点连接可以得到平抛轨迹,故B正确;
C. 将铅笔垂直于竖直的白纸板放置,笔尖紧靠白纸板,以一定初速度水平抛出,笔尖与白纸板间有摩擦阻力,所以铅笔做的不是平抛运动,故C错误。
故选AB。
五、解答题
13. 如图所示,有一可绕竖直中心轴转动的水平圆盘,上面放置劲度系数的弹簧,弹簧的一端固定于轴0上,另一端连接质量的小物块A,物块与盘间的动摩擦因数,开始时弹簧未发生形变,长度,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取。则:
(1)当圆盘的转动周期时,物块在初始位置与圆盘一起匀速转动,求物块受到的向心力大小;
(2)圆盘的角速度多大时,物块A将开始滑动?
(3)当圆盘角速度缓慢地增加到时,弹簧的伸长量是多少?(弹簧始终在弹性限度内且物块未脱离圆盘)
【答案】(1)0.5N;(2);(3)
【解析】
【详解】(1)有向心力公式可得
解得
(2)设转盘的角速度为时,物块A开始滑动,则可得
解得
(3)设此时弹簧伸长量为,可得
解得
14. 如图所示,倾角为θ=37°的斜面体固定在水平地面上,绕过斜面顶端定滑轮的细线一端连接在斜面底端、质量mB=1kg的物块B上,另一端吊着质量mA=2kg的物块A,连接物块B的细线与斜面平行,物块A离地面的高度为H=1.5m,物块B与斜面间的动摩擦因数μ=0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,斜面足够长,取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,物块均可视为质点,现由静止释放物块B(物块A着地后不反弹),求:
(1)A第一次落地瞬间的速度;
(2)从释放物块B到A第一次刚落地过程中,细线拉力对物块B所做的功;
(3)从物块A第一次落地后到此后细线再次刚好绷紧的过程中,物块B与斜面间因摩擦而产生的热量。
【答案】(1);(2)20J;(3)4J
【解析】
【详解】(1)物体A向下运动过程中,设细线的拉力为F,加速度大小为a;对A根据牛顿第二定律可得
对B根据牛顿第二定律可得
解得
设物块A落地时速度大小v,则有
解得
对B根据动能定理可得
解得细线拉力对物块B所做的功为
(3)物块A落地后,设物块B沿斜面向上运动的距离为x,根据动能定理可
解得
则从A落地后到细线再次绷紧的过程中,物块B与斜面间因摩擦产生的热量为
15. 如图所示,一轻质弹簧原长为2m,一端固定在倾角为θ=37°的固定斜面直轨道AC的底端A处,另一端位于轨道的B处,弹簧处于自然伸长状态。轻绳的一端固定在O点,另一端系着一金属小球P质量为m=1kg,轻绳长L=2.56m,将轻绳拉直,让轻绳从偏离竖直方向θ=37°的位置由静止释放小球P,当P运动到最低点时,轻绳刚好被拉断,P继续运动一段时间后恰好从C点沿CA方向进入倾斜直轨道,运动到最低点D(图中未画出),随后P被弹回,运动到最高点E。已知AE=4m,AC=5m,P与斜面直轨道AC间的动摩擦因数为,重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,1.62=2.56,求:
(1)轻绳的最大承受力的大小;
(2)小球P到达C点和第二次经过B点时的速度大小;
(3)小球P运动到D点时弹簧的弹性势能Ep。
【答案】(1)14N;(2)4m/s;m/s;(3)24J
【解析】
【详解】(1)小球由静止运动到最低点,由动能定理
解得
m/s
在最低点,由牛顿第二定律
解得
F=14N
所以轻绳最大承受力的大小为14N。
(2)由小球恰好沿C点进入斜面轨道
解得
vC=4m/s
小球被反弹第二次经过B后从B到E过程,由动能定理得
解得
m/s
(3)设小球P运动到D点时弹簧压缩量x,从C到D过程由动能定理得
反弹后小球P从D到E过程由动能定理得
联立解得
J
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