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- 2021-05-24 发布
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2016-2017学年广东省汕头市潮师高中高三(上)期中物理试卷(理科)
一、选择题:本大题共8小题,每小题6分.在每小题给出的四个选项中,第1~4题只有一项是符合题目要求,第5~8题有多项符合题目要求.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.应用物理知识分析生活中的常见现象,可以使物理学习更加有趣和深入.如图所示,某同学坐在列车的车厢内,列车正在前进中,桌面上有一个小球相对桌面静止.如果他发现小球突然运动,可以根据小球的运动,分析判断列车的运动.下列判断正确的是( )
A.小球相对桌面向后运动,可知列车在匀速前进
B.小球相对桌面向后运动,可知列车在减速前进
C.小球相对桌面向前运动,可知列车在加速前进
D.小球相对桌面向前运动,可知列车在减速前进
2.一质点沿x轴正方向做直线运动,通过坐标原点时开始计时,其﹣t的图象如图所示,则下列说法正确的是( )
A.质点做匀速直线运动,速度为0.5m/s
B.质点做匀加速直线运动,加速度为0.5m/s
C.质点在第1 s内的平均速度0.75m/s
D.质点在1 s末速度为1.5m/s
3.如图所示,物块A放在木板B上,A、B的质量均为m,A、B之间的动摩擦因数为μ,B与地面之间的动摩擦因数为.若将水平力作用在A上,使A刚好要相对B滑动,此时A的加速度为a1;若将水平力作用在B上,使B刚好要相对A滑动,此时B的加速度为a2,则a1与a2的比为( )
A.1:1B.2:3C.1:3D.3:2
4.如图所示,斜劈A静止放置在水平地面上,木桩B固定在水平地面上,弹簧K把物体与木桩相连,弹簧与斜面平行.质量为m的物体和人在弹簧K的作用下沿斜劈表面向下运动,此时斜劈受到地面的摩擦力方向向左.则下列说法正确的是( )
A.若剪断弹簧,物体和人的加速度方向一定沿斜面向下
B.若剪断弹簧,物体和人仍向下运动,A受到的摩擦力方向可能向右
C.若人从物体m离开,物体m仍向下运动,A受到的摩擦力可能向右
D.若剪断弹簧同时人从物体m离开,物体m向下运动,A可能不再受到地面摩擦力
5.下列说法正确的是( )
A.在光电效应实验中光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
B.大亚湾核电站反应堆是利用了核聚变原理
C.放射性元素发生一次β衰变,原子序数增加1
D.当氢原子从n=3的状态跃迁到n=2的状态时,放出光子
6.如图所示,一大小始终不变的外力F将物体压在粗糙竖直面上,当F从实线位置绕O点顺时针转至虚线位置,物体始终静止,则在这个过程中,摩擦力f与墙壁对物体弹力FN的变化情况是( )
A.f方向可能一直竖直向上B.f先变小后变大
C.FN先变大后变小D.FN先变小后变大
7.如图所示,两个小球a、b质量均为m,用细线相连并悬挂于O点,现用一轻质弹簧给小球a施加一个拉力F,使整个装置处于静止状态,且Oa与竖直方向夹角为θ=45o,已知弹簧劲度系数为k,则弹簧形变量可能是( )
A.B.C.D.
8.如图1所示,足够长的传送带与水平面夹角为θ,在传送带上某位置轻轻放置一小木块,小木块与传送带间动摩擦因素为μ,小木块速度随时间变化关系如图2所示,v0、t0已知,则( )
A.传送带一定逆时针转动
B.μ=tanθ+
C.传送带的速度大于v0
D.t0后滑块的加速度为2gsinθ﹣
三、非选择题:包括必考题和选考题两部分.第9题~第12题为必考题,每个试题考生都必须作答.第13题为选考题,考生根据要求作答.(一)必考题
9.某实验小组利用小车、一端带有滑轮的导轨、打点计时器和几个已知质量的小钩码探究加速度与力的关系,实验装置如图甲所示.
(1)图乙是实验中得到的一条纸带,图中打相邻两计数点的时间间隔为0.1s,由图中的数据可得小车的加速度a为 m/s2(保留三位有效数字);
(2)该实验小组以测得的加速度a为纵轴,所挂钩码的总重力F为横轴,作出的图象如丙图中图线1所示,发现图象不过原点,怀疑在测量力时不准确,他们将实验进行了改装,将一个力传感器安装在小车上,直接测量细线拉小车的力F′,作a﹣F′图如丙图中图线2所示,则图象不过原点的原因是 ,对于图象上相同的力,用传感器测得的加速度偏大,其原因是 .
10.某同学欲用图甲所示装置探究“加速度与质量的关系”.实验中砂和砂桶的总质量为m,小车和砝码的总质量为M.且实验过程中始终保持M<20m.
①实验中,为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,先调节长木板上滑轮的高度,使细线与长木板平行.接下来还需要进行的一项操作是
A.将长木板水平放置,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,给打点计时器通电,调节m的大小,使小车在砂和砂桶的牵引下运动,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动.
B.将长木板的一端垫起适当的高度,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,撤去砂和砂桶,给打点计时器通电,轻推小车,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动.
C.将长木板的一端垫起适当的高度,撤去纸带以及砂和砂桶,轻推小车,观察判断小车是否做匀速运动.
②图乙是实验中得到的一条纸带,O、A、B、C、D、E、F、G为8个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点未画出,已知打点计时器的工作频率为50Hz.该同学计划利用v﹣t图象计算小车的加速度.首先用刻度尺进行相关长度的测量,其中CE的测量情况如图丙所示,由图可知CE长为 cm,依据此数据计算打点计时器打下D点时小车的速度为 m/s.图丁中已标注出了打点计时器打下A、B、C、E、F五个点时小车的速度.
③请将打下D点时小车的速度标注在v﹣t图上.并描绘出小车的v﹣t图象.
④由图丁中描绘的图线可得出小车的加速度为 m/s2(计算结果保留两位有效数字)
⑤该同学保持砂和砂桶的总质量m不变,通过在小车上增加砝码改变小车的质量M,得到多组实验数据.为了探究加速度与质量的关系,该同学利用所测数据,做出了与M的图象,下列给出的四组图象中正确的是:
11.质量m=10kg的滑块在倾角为370的斜面底部受一个沿斜面向上的力F=100N作用,由静止开始运动.2s内滑块在斜面上移动了4m,2s末撤去力F,求F撤去后,经过多长时间滑块返回斜面底部?(g=10m/s2)
12.如图所示,水平传送带以v=12m/s的速度顺时针做匀速运动,其上表面的动摩擦因数μ1=0.1,把质量m=20kg的行李包轻放上传送带,释放位置距传送带右端4.5m处.平板车的质量M=30kg,停在传送带的右端,水平地面光滑,行李包与平板车上表面间的动摩擦因数μ2=0.3,平板车长10m,行李包从传送带滑到平板车过程速度不变,行李包可视为质点.(g=10m/s2)求:
(1)行李包在平板车上相对于平板车滑行的时间是多少?
(2)要想行李包不从平板车滑出,求行李包释放位置应满足什么条件?
(二)选考题
13.如图,轻质细杆上端固定在O处的水平转轴上,下端连接一质量可忽略的力传感器P(可测出细杆所受拉力或压力大小)和质量m=1kg的小球,小球恰好没有触及水平轨道.轻杆可绕O处的转轴无摩擦在竖直面内转动,小球的轨道半径R=0.5m.在水平轨道左侧某处A固定一高度H=1.5m的光滑曲面,曲面底端与水平轨道平滑连接.质量与小球相同的物块从曲面顶端由静止释放,物块与水平轨道间的动摩擦因数 μ=0.5,物块滑到B处时与小球发生弹性正碰,碰后小球连杆绕O点做圆周运动.重力加速度g=10m/s2.
(1)若AB间的距离s=1m,求物块与小球碰后瞬间力传感器显示的力的大小.
(2)多次改变光滑曲面在水平轨道左侧的位置并固定,每次都使物块从曲面顶端由静止释放,若有两次小球通过最高点C时力传感器中显示力的大小都为6N,求这两次AB间的距离s1和s2.
2016-2017学年广东省汕头市潮师高中高三(上)期中物理试卷(理科)
参考答案与试题解析
一、选择题:本大题共8小题,每小题6分.在每小题给出的四个选项中,第1~4题只有一项是符合题目要求,第5~8题有多项符合题目要求.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.应用物理知识分析生活中的常见现象,可以使物理学习更加有趣和深入.如图所示,某同学坐在列车的车厢内,列车正在前进中,桌面上有一个小球相对桌面静止.如果他发现小球突然运动,可以根据小球的运动,分析判断列车的运动.下列判断正确的是( )
A.小球相对桌面向后运动,可知列车在匀速前进
B.小球相对桌面向后运动,可知列车在减速前进
C.小球相对桌面向前运动,可知列车在加速前进
D.小球相对桌面向前运动,可知列车在减速前进
【考点】惯性.
【分析】小球与列车一起做匀速直线运动,小球沿如图(俯视图)中的虚线从A点运动到B点.知小球向前运动,是由于惯性,列车和桌子的速度慢下来,小球要保持以前的速度继续运行,所以会向前运动.
【解答】解:A、当列车加速时,小球由于惯性要保持原来的运动状态,相对于小车向后运动;故小球相对桌面向后运动,列车是突然加速前进,故AB错误;
C、小球由于惯性要保持原来的运动状态,小球相对桌面向前运动,可知列车相当于小球向后运动,在减速前进.故C错误,D正确.
故选:D.
2.一质点沿x轴正方向做直线运动,通过坐标原点时开始计时,其﹣t的图象如图所示,则下列说法正确的是( )
A.质点做匀速直线运动,速度为0.5m/s
B.质点做匀加速直线运动,加速度为0.5m/s
C.质点在第1 s内的平均速度0.75m/s
D.质点在1 s末速度为1.5m/s
【考点】匀变速直线运动的图像.
【分析】﹣t的图象即v﹣t图象,倾斜的直线表示匀速直线运动,图线的斜率等于加速度,由图直接读出速度.由求平均速度.
【解答】解:A、﹣t图象即v﹣t图象,由图知质点的速度均匀增大,说明质点做匀加速直线运动,故A错误.
B、质点做匀加速直线运动,根据x=v0t+at2,得=v0+at,由图得: a=0.5,则加速度为 a=2×0.5=1m/s2.故B错误.
C、质点在第1s内的平均速度 ==m/s=1m/s,故C错误.
D、质点的初速度 v0=0.5m/s,在1s末速度为 v=v0+at=0.5+1=1.5m/s.故D正确.
故选:D
3.如图所示,物块A放在木板B上,A、B的质量均为m,A、B之间的动摩擦因数为μ,B与地面之间的动摩擦因数为.若将水平力作用在A上,使A刚好要相对B滑动,此时A的加速度为a1;若将水平力作用在B上,使B刚好要相对A滑动,此时B的加速度为a2,则a1与a2的比为( )
A.1:1B.2:3C.1:3D.3:2
【考点】牛顿第二定律;物体的弹性和弹力.
【分析】水平力作用在A上,A、B刚好发生相对滑动时,A、B的加速度相等,隔离对B分析求出加速度的大小.水平力作用在B上,刚好发生相对滑动时,A、B的摩擦力刚好达到最大,隔离对A分析,根据牛顿第二定律得出加速度的大小.从而得出加速度之比.
【解答】解:当水平力作用在A上,使A刚好要相对B滑动,临界情况是A、B的加速度相等,隔离对B分析,B的加速度为:
=,
当水平力作用在B上,使B刚好要相对A滑动,此时A、B间的摩擦力刚好达到最大,A、B的加速度相等,有:
,
可得:a1:a2=1:3.
故选:C.
4.如图所示,斜劈A静止放置在水平地面上,木桩B固定在水平地面上,弹簧K把物体与木桩相连,弹簧与斜面平行.质量为m的物体和人在弹簧K的作用下沿斜劈表面向下运动,此时斜劈受到地面的摩擦力方向向左.则下列说法正确的是( )
A.若剪断弹簧,物体和人的加速度方向一定沿斜面向下
B.若剪断弹簧,物体和人仍向下运动,A受到的摩擦力方向可能向右
C.若人从物体m离开,物体m仍向下运动,A受到的摩擦力可能向右
D.若剪断弹簧同时人从物体m离开,物体m向下运动,A可能不再受到地面摩擦力
【考点】摩擦力的判断与计算.
【分析】先对斜面分析,受重力、地面的支持力和静摩擦力、滑块的滑动摩擦力和压力,将滑块的滑动摩擦力和压力合成,当作一个力处理,根据平衡条件得到该力的方向情况;然后对人和滑块整体分析,根据牛顿第二定律判断其运动情况.
【解答】解:A、剪断弹簧前,对斜面分析,受重力、地面的支持力和静摩擦力、滑块对斜面体的力(滑块对斜面体的滑动摩擦力和压力的合力),斜劈受到地面的摩擦力方向向左,故根据平衡条件,滑块对斜面体的力向右下方;
根据牛顿第三定律,斜面对滑块的力向左上方;
若剪断弹簧,滑块和人整体还要受重力,故合力偏左,根据牛顿第二定律,加速度是沿斜面向下,故A正确;
B、若剪断弹簧,物体和人仍向下运动,故物体和人整体对斜面体的力不变,故斜面体受力情况不变,故地面摩擦力依然向左,故B错误;
C、若人从物体m离开,由于惯性,物体m仍向下运动;动摩擦因素是不变的,故滑块对斜面体压力和滑动摩擦力正比例减小,故压力和滑动摩擦力的合力依然向右下方,故地面对斜面体的静摩擦力依然向左,故C错误;
D、若剪断弹簧同时人从物体m离开,由于惯性,物体m仍向下运动;动摩擦因素是不变的,故滑块对斜面体压力和滑动摩擦力正比例减小,故压力和滑动摩擦力的合力依然向右下方,故地面对斜面体的静摩擦力依然向左,故D错误;
故选:A.
5.下列说法正确的是( )
A.在光电效应实验中光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
B.大亚湾核电站反应堆是利用了核聚变原理
C.放射性元素发生一次β衰变,原子序数增加1
D.当氢原子从n=3的状态跃迁到n=2的状态时,放出光子
【考点】氢原子的能级公式和跃迁;光电效应.
【分析】根据光电效应方程判断影响光电子最大初动能的因素;根据裂变和聚变的特点分析即可.同时明确核电站的工作模式;根据电荷数守恒,质量数守恒判断β衰变原子序数的变化.从高能级向低能级跃迁时,根据原子的能量变化分析.
【解答】解:A、根据光电效应方程知,Ekm=hv﹣W0,知光电子的最大初动能与入射光的频率有关,频率越高,光电子的最大初动能越大,但不是成正比,故A错误;
B、目前的核电站均采用核裂变;聚变的应用尚在试验阶段;故B错误;
C、根据电荷数守恒,质量数守恒知,β衰变放出一个电子,新核的电荷数增1,即原子序数增加1.故C正确.
D、当氢原子从n=3的状态跃迁到n=2的状态时,氢原子的能量值减小,所以向外放出光子.故D正确.
故选:CD
6.如图所示,一大小始终不变的外力F将物体压在粗糙竖直面上,当F从实线位置绕O点顺时针转至虚线位置,物体始终静止,则在这个过程中,摩擦力f与墙壁对物体弹力FN的变化情况是( )
A.f方向可能一直竖直向上B.f先变小后变大
C.FN先变大后变小D.FN先变小后变大
【考点】共点力平衡的条件及其应用;物体的弹性和弹力.
【分析】对物体受力分析,受推力、重力、支持力和摩擦力,根据平衡条件并结合正交分解法列式分析即可.
【解答】解:物体始终静止状态,受力平衡,对物体受力分析,若F斜向下,设与水平方向的夹角为θ,根据平衡条件得:
f=mg+Fsinθ,方向向上,
FN=Fcosθ,
当F从实线位置绕O点顺时针转至水平位置的过程中,θ减小,则sinθ减小,cosθ增大,所以f减小,FN增大,
若F斜向上,设与水平方向的夹角为θ,根据平衡条件得:
f=mg﹣Fsinθ,若Fsinθ<mg,则摩擦力方向向上,
FN=Fcosθ,
当F从水平位置转至虚线位置时,θ增大,则sinθ增大,cosθ减小,所以f减小,FN减小,
综上可知,f的方向可以一直向上,大小逐渐减小,FN先增大后减小,故AC正确,BD错误.
故选:A
7.如图所示,两个小球a、b质量均为m,用细线相连并悬挂于O点,现用一轻质弹簧给小球a施加一个拉力F,使整个装置处于静止状态,且Oa与竖直方向夹角为θ=45o,已知弹簧劲度系数为k,则弹簧形变量可能是( )
A.B.C.D.
【考点】共点力平衡的条件及其应用;物体的弹性和弹力;胡克定律.
【分析】以小球ab整体为研究对象,分析受力,作出力图,根据平衡条件,分析F可能的值,然后再经过胡克定律分析弹簧形变量的可能情况.
【解答】解:以小球ab整体为研究对象,分析受力,作出F在几个方向时整体的受力图,根据平衡条件得知:F与T的合力与整体重力2mg总是大小相等、方向相反,由力的合成图可知,当F与绳子oa垂直时,F有最小值,即图中2位置,F的最小值为:
Fmin=2mgsinθ=2×mg=mg;
根据胡克定律:Fmin=kxmin,
所以:xmin=,
则BCD可能,A不可能.
故选:BCD
8.如图1所示,足够长的传送带与水平面夹角为θ,在传送带上某位置轻轻放置一小木块,小木块与传送带间动摩擦因素为μ,小木块速度随时间变化关系如图2所示,v0、t0已知,则( )
A.传送带一定逆时针转动
B.μ=tanθ+
C.传送带的速度大于v0
D.t0后滑块的加速度为2gsinθ﹣
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动规律的综合运用.
【分析】对滑块受力分析,开始时,受到重力、支持力、滑动摩擦力,处于加速阶段;当速度等于传送带速度时,如果重力的下滑分力小于或等于最大静摩擦力,则一起匀速下滑,否则,继续加速.
【解答】解:A、若传送带顺时针转动,当滑块下滑(mgsinθ>μmgcosθ),将一直匀加速到底端;当滑块上滑(mgsinθ<μmgcosθ),先匀加速运动,在速度相等后将匀速运动,两种均不符合运动图象;故传送带是逆时针转动,故A正确;
B、滑块在0~内,滑动摩擦力向下做匀加速下滑, =gsinθ+μgcosθ,由图可知,,则μ=﹣tanθ,故B错误;
C、只有当滑块的速度等于传送带的速度时,滑块所受的摩擦力变成斜向上,故传送带的速度等于,故C错误;
D、等速后的加速度 =gsinθ﹣μgcosθ,代入μ值得 =2gsinθ﹣,故D正确;
故选:AD
三、非选择题:包括必考题和选考题两部分.第9题~第12题为必考题,每个试题考生都必须作答.第13题为选考题,考生根据要求作答.(一)必考题
9.某实验小组利用小车、一端带有滑轮的导轨、打点计时器和几个已知质量的小钩码探究加速度与力的关系,实验装置如图甲所示.
(1)图乙是实验中得到的一条纸带,图中打相邻两计数点的时间间隔为0.1s,由图中的数据可得小车的加速度a为 0.195 m/s2(保留三位有效数字);
(2)该实验小组以测得的加速度a为纵轴,所挂钩码的总重力F为横轴,作出的图象如丙图中图线1所示,发现图象不过原点,怀疑在测量力时不准确,他们将实验进行了改装,将一个力传感器安装在小车上,直接测量细线拉小车的力F′,作a﹣F′图如丙图中图线2所示,则图象不过原点的原因是 未平衡摩擦力或平衡不足 ,对于图象上相同的力,用传感器测得的加速度偏大,其原因是 钩码的质量未远小于小车的质量,导致钩码的重力比细线的拉力大 .
【考点】测定匀变速直线运动的加速度.
【分析】(1)根据连续相等时间内的位移之差是一恒量,运用逐差法求出小车的加速度.
(2)根据F不等于零,加速度仍然为零,分析图象不过原点的原因.当钩码的质量未远远小于小车质量时,钩码的重力大于绳子的拉力.
【解答】解:(1)根据△x=aT2,运用逐差法得:a===0.195m/s2.
(2)由图线可知,F不等于零时,a仍然为零,可知图线不过原点的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足.
力传感器可以直接得出绳子拉力的大小,用钩码的重力表示绳子的拉力,必须满足钩码的质量远小于小车的质量,否则绳子的拉力实际上小于钩码的重力.所以对于图线上相同的力,用传感器测得的加速度偏大,原因是钩码的质量未远小于小车的质量,导致钩码的重力比细线的拉力大.
故答案为:(1)0.195;(2)未平衡摩擦力或平衡不足;钩码的质量未远小于小车的质量,导致钩码的重力比细线的拉力大.
10.某同学欲用图甲所示装置探究“加速度与质量的关系”.实验中砂和砂桶的总质量为m,小车和砝码的总质量为M.且实验过程中始终保持M<20m.
①实验中,为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,先调节长木板上滑轮的高度,使细线与长木板平行.接下来还需要进行的一项操作是 B
A.将长木板水平放置,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,给打点计时器通电,调节m的大小,使小车在砂和砂桶的牵引下运动,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动.
B.将长木板的一端垫起适当的高度,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,撤去砂和砂桶,给打点计时器通电,轻推小车,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动.
C.将长木板的一端垫起适当的高度,撤去纸带以及砂和砂桶,轻推小车,观察判断小车是否做匀速运动.
②图乙是实验中得到的一条纸带,O、A、B、C、D、E、F、G为8个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点未画出,已知打点计时器的工作频率为50Hz.该同学计划利用v﹣t图象计算小车的加速度.首先用刻度尺进行相关长度的测量,其中CE的测量情况如图丙所示,由图可知CE长为 10.60
cm,依据此数据计算打点计时器打下D点时小车的速度为 0.53 m/s.图丁中已标注出了打点计时器打下A、B、C、E、F五个点时小车的速度.
③请将打下D点时小车的速度标注在v﹣t图上.并描绘出小车的v﹣t图象.
④由图丁中描绘的图线可得出小车的加速度为 0.42 m/s2(计算结果保留两位有效数字)
⑤该同学保持砂和砂桶的总质量m不变,通过在小车上增加砝码改变小车的质量M,得到多组实验数据.为了探究加速度与质量的关系,该同学利用所测数据,做出了与M的图象,下列给出的四组图象中正确的是: B
【考点】探究加速度与物体质量、物体受力的关系.
【分析】①车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,则应平衡摩擦力;
②刻度尺要估读到下一位,中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度;
③图象上描出D点,连线即可;
④直线的斜率代表加速度;
⑤根据牛顿第二定律即可判断出与M关系式.
【解答】解:①小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力,可以将长木板的一段垫高,撤去砂和砂桶,轻推小车,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动,故B正确
②刻度尺上的示数为x=10.60cm,中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,故v==m/s=0.53m/s
③图象上描出D点,
让直线穿过尽量多的带你,不在直线上的点均匀分布在直线的两侧,如下图所示:
④直线的斜率即为加速度,故加速度为a=0.42m/s2
⑤根据牛顿第二定律可得mg=(M+m)a
则有, =+,故B正确,ACD错误;
故答案为:①B; ②10.60(10.58~10.62 ); 0.53;
③如上图所示.
④0.42;
⑤B.
11.质量m=10kg的滑块在倾角为370的斜面底部受一个沿斜面向上的力F=100N作用,由静止开始运动.2s内滑块在斜面上移动了4m,2s末撤去力F,求F撤去后,经过多长时间滑块返回斜面底部?(g=10m/s2)
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系.
【分析】物体先沿斜面向做匀加运动撤做减速运动.根据运动学公式出前2内物体的加速度,由牛顿第二定律和力公式求出物体受到的摩擦力;
根据牛顿第二定律求出撤去F物体的加速度,由运动学公式求解物体在斜面上运动的最大位移,由牛顿第二定律和运动学公式结合求出物体下滑的时间.抓住上滑下滑的位移大小相等.
【解答】解:前2s内,在力F作用下,滑块加速,由运动学公式有:
s1=t12,
解得:a1===2m/s2
2s末物体的速度为:v1=a1t1=2×2m/s=4m/s
由牛顿第二定律有:F﹣f﹣mgsin θ=ma1,
得:f=F﹣mgsin θ﹣ma1=100﹣10×10×0.6﹣10×2N=20N,
撤去力F后滑块沿斜面向上做减速运动,至速度减为零,由牛顿第二定律有:mgsin θ+f=ma2,
解得:a2==m/s2=8m/s2
由运动学公式有:t2==s=0.5s,s2==m=1m
之后反向做匀加速运动由牛顿第二定律有:mgsin θ﹣f=ma3,
解得:a3==m/s2=4m/s2,
由运动学公式有:s1+s2=t32,t3==s=2.5s
滑块返回斜面底部所需时间为:t=t2+t3=0.5+2.5s=3.0s.
答:F撤去后,经过3s时间滑块返回斜面底部.
12.如图所示,水平传送带以v=12m/s的速度顺时针做匀速运动,其上表面的动摩擦因数μ1=0.1,把质量m=20kg的行李包轻放上传送带,释放位置距传送带右端4.5m处.平板车的质量M=30kg,停在传送带的右端,水平地面光滑,行李包与平板车上表面间的动摩擦因数μ2=0.3,平板车长10m,行李包从传送带滑到平板车过程速度不变,行李包可视为质点.(g=10m/s2)求:
(1)行李包在平板车上相对于平板车滑行的时间是多少?
(2)要想行李包不从平板车滑出,求行李包释放位置应满足什么条件?
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系.
【分析】(1)先求出行李包滑上小车的速度,滑上小车后,对行李包和小车分别根据牛顿第二定律求出加速度,当速度相等时相对滑动停止;
(2)行李包恰好不从小车右端滑出的位移关系行李包比小车位移多走L,求出滑上小车的临界速度,再根据速度位移关系求出行李包在传送带上的位移;
【解答】解:(1)行李包放上传送带做匀加速直线运动.
①
②
解得v=3m/s<12m/s,符合题意
行李包滑上小车后,行李包减速,小车加速.
③
④
⑤
解得t=0.6s
相对位移s=,符合题意
(2)当行李包刚好滑到小车右端滑时,行李包与小车相对位移等于车长.设行李包刚滑上传送带时速度为V0,则
⑥
⑦
解得V0=10m/s<12m/s
行李包在传送带做匀加速直线运动
解得:x=50m
所以释放位置距离传送带右端应小于50m
答:(1)行李包在平板车上相对于平板车滑行的时间是0.6s;
(2)要想行李包不从平板车滑出,行李包释放位置应满足条件是释放位置距离传送带右端应小于50m
(二)选考题
13.如图,轻质细杆上端固定在O处的水平转轴上,下端连接一质量可忽略的力传感器P(可测出细杆所受拉力或压力大小)和质量m=1kg的小球,小球恰好没有触及水平轨道.轻杆可绕O处的转轴无摩擦在竖直面内转动,小球的轨道半径R=0.5m.在水平轨道左侧某处A固定一高度H=1.5m的光滑曲面,曲面底端与水平轨道平滑连接.质量与小球相同的物块从曲面顶端由静止释放,物块与水平轨道间的动摩擦因数 μ=0.5,物块滑到B处时与小球发生弹性正碰,碰后小球连杆绕O点做圆周运动.重力加速度g=10m/s2.
(1)若AB间的距离s=1m,求物块与小球碰后瞬间力传感器显示的力的大小.
(2)多次改变光滑曲面在水平轨道左侧的位置并固定,每次都使物块从曲面顶端由静止释放,若有两次小球通过最高点C时力传感器中显示力的大小都为6N,求这两次AB间的距离s1和s2.
【考点】动量守恒定律;牛顿第二定律;向心力;动能定理的应用.
【分析】(1)根据动能定理求出物块与小球碰撞前的速度,结合动量守恒定律和能量守恒求出碰撞后小球的速度,结合牛顿第二定律求出传感器显示的力的大小.
(2)小球在C处细杆可能表现为拉力,可能表现为支持力,结合牛顿第二定律、动量守恒、能量守恒求出两次AB间的距离s1和s2.
【解答】解:(1)设物块从静止释放运动到B处的速度为v0,由动能定理得mgH﹣μmgs= ①
设物块与小球碰后的速度分别为v和v1,由动量守恒和动能守恒可得mv0=mv+mv1 ②
2 ③
由牛顿第二定律得 F﹣mg= ④
解得力传感器显示的力大小F=50N ⑤
(2)设小球从B运动到C处时速度为v2,由机械能守恒定理得2 ⑥
①若C处细杆对小球作用力为拉力,由牛顿第二定律得mg+F= ⑦
则由①②③⑥⑦式联立解得 s1=0.2m ⑧
②若C处细杆对小球作用力为支持力,由牛顿第二定律得mg﹣F= ⑨
则由①②③⑥⑨式联立解得 s2=0.8m.
答:(1)物块与小球碰后瞬间力传感器显示的力的大小为50N.
(2)这两次AB间的距离s1和s2分别为0.2m、0.8m.
2017年1月3日