2022-2023学年陕西省西安市蓝田县高一(下)期末物理试卷(含解析)
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1. 如图所示,倾角为的斜面体置于水平地面上,小盒置于斜面上,通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体连接,连接的一段细绳与斜面平行,连接的一段细绳竖直,连接在竖直固定在地面的弹簧上,现在盒内缓慢加入适量砂粒,、、始终位置保持不变,下列说法中正确的是( )
A. 对的摩擦力可能先减小后增大 B. 地面对的支持力可能不变
C. 对地面的摩擦力方向始终向左 D. 弹簧一定处于压缩状态
2. 关于离心现象,下列说法不正确的是( )
A. 脱水桶、离心器是利用离心现象工作的
B. 汽车限制速度可防止离心现象造成危害
C. 做匀速圆周运动的物体,当向心力突然增大时做离心运动
D. 做匀速圆周运动的物体,当合外力消失时,将沿切线做匀速直线运动
3. 如图,、两球可视为质点质量均为,固定在轻弹簧的两端,分别用细绳悬于点,其中球处在光滑竖直墙面和光滑水平地面的交界处.已知两球均处于静止状态,沿竖直方向,恰好构成一个正三角形,重力加速度为,则下列说法正确的是( )
A. 球对竖直墙壁的压力大小为 B. 弹簧对球的弹力大于对球的弹力
C. 绳的拉力大小等于 D. 球对地面的压力不可能为零
4. 中国的长征系列火箭是世界上先进的运载工具之一,它是利用喷射燃烧的气体获得动力的。若不计空气阻力,下面关于火箭竖直发射加速升空时的叙述正确的是( )
A. 喷出的气体对火箭的推力与火箭对喷出气体的推力是一对作用力与反作用力
B. 喷出的气体对火箭的推力与火箭的重力是一对平衡力
C. 火箭加速上升时,喷出的气体对火箭的推力大于火箭对喷出气体的推力
D. 此时火箭搭载的嫦娥四号探测器处于超重状态
5. 图为表面粗糙的倾斜皮带传输装置,皮带的传动速度保持不变.物体被无初速地放在皮带的底端上,开始时物体在皮带上滑动,当它到达位置后就不再相对皮带滑动,而是随皮带一起匀速运动,直至传送到顶端,在传送过程中,物体受到的摩擦力( )
在段为沿皮带向上的滑动摩擦力
在段为沿皮带向下的滑动摩擦力
在段不受静摩擦力
在段受沿皮带向上的静摩擦力.
A. B. C. D.
6. 关于重力和弹力,下列说法正确的是( )
A. 重心就是物体所受重力的等效作用点,故重心一定在物体上
B. 任何几何形状规则的物体的重心必与其几何中心重合
C. 挂在电线下的电灯受到向上的拉力,是因为电线发生微小形变产生的
D. 用一根竹竿拨动水中的木头,木头受到竹竿的弹力,是由于木头发生形变产生的
7. 运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程,将人和伞看成一个系统,在这两个过程中,下列说法正确的是( )
A. 阻力对系统始终做负功 B. 系统受到的合外力始终向下
C. 重力做功使系统的重力势能增加 D. 任意相等的时间内重力做的功相等
8. 如图所示,一根不可伸长的轻绳两端分别系着小球和物块,跨过固定于斜面体顶端的小滑轮,倾角为的斜面体置于水平地面上,的质量为,的质量为,开始时,用手托住,使段绳恰好处于水平伸直状态绳中无拉力,绳平行于斜面,此时静止不动,将由静止释放,其下摆过程中斜面体保持静止,下列判断中正确的是( )
A. 物块受到摩擦力先增大后减小
B. 地面对斜面体的摩擦力方向先向右后向左
C. 小球重力的瞬时功率先变大后变小
D. 小球的机械能不守恒,、系统的机械能守恒
9. 一个质量为的同学站在电梯底板上,如图所示的图像是计算机显示的观光电梯在某一段时间内速度变化的情况竖直向上为正方向。根据图像提供的信息,可以判断下列说法中正确的( )
A. 在内,该同学对电梯底板的压力等于
B. 在内,电梯在加速上升,该同学处于失重状态,对电梯底板的压力等于
C. 在内,该同学所受的支持力为,该同学处于失重状态
D. 在内,电梯在加速下降,该同学处于超重状态,对电梯底板的压力等于
10. 下列说法正确的是( )
A. 两个匀变速直线运动的合运动一定是匀变速直线运动
B. 做圆周运动的物体受到的合力不一定指向圆心
C. 一对摩擦力做功的代数和为零
D. 物体竖直向上运动,其机械能一定增加
11. 以下关于各物体运动判断正确的是( )
A. 图,物体从接触弹簧开始到运动至最右端的过程中,一直做减速运动
B. 图,物体在恒力的作用下,从接触弹簧开始到运动至最右端的过程中,先做加速运动,后做减速运动
C. 图,小球从接触弹簧开始到运动至最低点的过程中,先做加速运动,后做减速运动
D. 图,蹦极的人先做自由落体运动,橡皮条从绷紧开始到运动至最低点的过程中,一直做减速运动
12. 小球从空中自由下落,与水平地面相碰后弹到空中某一高度,其速度随时间变化的关系如图所示。取则( )
A. 小球下落的最大速度为
B. 小球第一次反弹初速度的大小为
C. 小球能弹起的最大高度为
D. 小球能弹起的最大高度为
13. 如图甲所示,静止在水平地面上的物块,受到水平向右的拉力作用,与时间的关系如图乙所示,设物块与地面的最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,则( )
A. 时间内物块的加速度逐渐增大 B. 时刻物块的加速度最大
C. 时刻物块的速度最大 D. 时间内物块一直做减速运动
14. 近期天文学界有很多新发现,若某一新发现的星体质量为、半径为、自转周期为,引力常量为。下列说法正确的是( )
A. 如果该星体的自转周期,会解体
B. 如果该星体的自转周期,会解体
C. 该星体表面的引力加速度为
D. 如果有卫星靠近该星体表面飞行,其速度大小为
15. 如图所示,一木箱放置于做加速直线运动的小车的水平地板上,下列说法正确的是( )
A. 木箱所受的重力就是木箱对小车的压力
B. 木箱所受的重力和木箱对小车的压力是一对平衡力
C. 木箱所受的重力和支持力是一对作用力与反作用力
D. 木箱所受的支持力和木箱对小车的压力是一对作用力与反作用力
16. 我国自行研制的北斗导航系统,已全面服务交通运输、公共安全、救灾减灾、农林牧渔、城市治理等行业,是国之重器,利国利民。已知北斗导航卫星中有一颗同步卫星,关于该同步卫星,下列说法中正确的是( )
A. 该同步卫星的向心加速度小于近地卫星
B. 地球赤道上物体随地球自转的周期小于该同步卫星的运转周期
C. 为了方便导航,该同步卫星可发射到北京正上空
D. 该同步卫星在运行过程中不可能撞上其他同步卫星
17. 如图,质量的长木板静止处于粗糙水平地面上,长木板与地面的动摩擦因数,现有一质量的小木块以的速度从一端滑上木板,恰好未从木板上滑下,滑块与长木板的动摩擦因数,取,求:
木块刚滑上木板时,木块和木板的加速度大小;
木板长度;
木板在地面上运动的最大位移。
18. 已知万有引力常量,地球半径,月球与地球间距离,同步卫星距地面的高度,月球绕地球的运转周期,地球自转周期,地球表面的重力加速度某同学根据以上条件,提出一种估算地球质量的方法:
同步卫星绕地心做圆周运动,由得
请判断上面的结果是否正确,并说明理由.如不正确,请给出正确的解法和结果.
请根据已知条件再提出两种估算地球质量的方法,并解得结果.
19. 如图所示,在一个竖直的杆上有、两点,距离为,一根长为的轻绳两端分别系在、两点上,绳上穿有一个质量为的光滑圆环,初始时刻杆和环保持静止状态。现匀速转动杆,带动圆环一起做圆周运动,当与点相连的绳保持水平时,求:重力加速度取
杆转动的角速度大小;
从静止状态到做圆周转动过程中绳对圆环做的功。
20. 如图所示,为一绷紧的传送带,始终以的速度逆时针运行,传送带与水平方向的夹角现有一质量为的小碳从处以的速度沿图示方向滑上传送带,已知、之间的距离为,碳块与传送带间的动摩擦因数,,试求:
碳块在传送带上运动的总时间。
碳块在传送带上留下的划痕长度。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
绳子拉力保持不变.对斜面的压力等于及沙子的总重力沿垂直于斜面的分力.所受的重力沿斜面向下的分力与拉力的合力等于静摩擦力.当向中缓慢加入沙子时,根据平衡条件讨论受到的摩擦力的变化.整体保持静止,合力为零,保持不变.
本题关键通过分析物体的受力情况,确定摩擦力的大小和方向;注意静摩擦力可能沿着斜面向下,也可能沿着斜面向上;而弹簧也可以伸长或压缩.
【解答】
A、由于不知道的重力沿着斜面方向的分力与细线拉力的大小关系,故不能确定静摩擦力的方向,故随着沙子质量的增加,静摩擦力可能增加、可能减小,有可能先减小后增大。故A正确;
B、以与组成的整体为研究对象,整体受到重力、支持力以及绳子向左上方的拉力、地面的摩擦力,在盒内缓慢加入适量砂粒后,竖直向下的重力增大,而其他的力不变,所以整体受到的支持力一定增大。故B错误;
C、以与组成的整体为研究对象,整体受到重力、支持力以及绳子向左上方的拉力、地面的摩擦力,水平方向除摩擦力外,只有绳子的拉力有一个向右的分力,所以可知地面对的摩擦力的方向一定向左。由牛顿第三定律可知,对地面的摩擦力向右,故C错误;
D、如果绳子对的拉力是大于的重力,则弹簧处于拉伸状态,而如果绳子对的拉力是小于的重力,则弹簧处压缩状态,故D错误。
故选:。
2.【答案】
【解析】解:、脱水桶,离心器都是利用离心现象工作的,故A正确.
B、汽车限制速度,使得需要的向心力小于最大静摩擦力,可防止离心现象,故B正确;
C、做匀速圆周运动的物体,当提供的向心力突然增大时,做近心运动,而不是离心运动.故C不正确.
D、匀速圆周运动的物体,当合外力消失时,他将沿切线做匀速直线运动,故D正确;
本题选择不正确的,故选:.
做圆周运动的物体,在受到指向圆心的合外力突然消失,或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下,就做逐渐远离圆心的运动,这种运动叫做离心运动.所有远离圆心的运动都是离心运动,但不一定沿切线方向飞出,做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都消失时,它将沿切线做直线运动.
物体做离心运动的条件:合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力,所有远离圆心的运动都是离心运动,但不一定沿切线方向飞出.
3.【答案】
【解析】解:、对球受力分析,受重力、支持力和拉力,如图;
由于三个力夹角均为度,故弹簧的支持力和绳子的拉力都等于重力,故C正确;
A、对球受力分析,受重力、弹簧的压力,墙壁的向右的支持力、细线的拉力、地面的支持力,其中地面的支持力和拉力可能只有一个,在水平方向:
故A错误;
B、弹簧静止,合力为零,故两个球对弹簧的弹力等大、反向、共线,故弹簧对球的弹力等于对球的弹力,故B错误;
D、根据平衡条件,绳对球的拉力和地面的支持力的合力大小等于弹簧推力的竖直分力和重力之和,故
故,可知地面对的支持力可能等于,根据牛顿第三定律,球对地面的压力可能为零.故D错误;
故选:
先对球受力分析,受重力、支持力和拉力,根据平衡条件得到支持力和拉力;再对球受力分析,受重力、弹簧的压力,墙壁的支持力、细线的拉力、地面的支持力,根据平衡条件列式分析.
该题考查共点力作用下物体的平衡,解答本题关键是先后对两个小球受力分析,然后根据平衡条件列式分析求解.
4.【答案】
【解析】解:、火箭尾部喷出气体,火箭对气体产生推力,喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力,从而让火箭获得了向上的推力,故A正确;
、火箭加速上升,是因为喷出气体对火箭的推力大于火箭自身重力的原因,喷出的气体对火箭的推力与火箭对喷出气体的推力是一对相互作用力,大小相等,故B、C错误;
D、火箭加速升空,加速度竖直向上,合力竖直向上,则该探测器处于超重状态,故D正确。
故选:。
作用力和反作用力是发生在相互作用的两个物体之间,不能出现第三个物体;火箭能够加速上升是因为合力方向向上,气体对火箭的推力大于火箭自身的重力;火箭加速上升,加速度方向向上,处于超重状态。
相互作用力是总发生在相互作用的两个物体之间,它们大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。一定要注意与一对平衡力的区别。
5.【答案】
【解析】解:从到滑块匀加速直线运动,从到滑块匀速直线运动。
从到过程,对有压力,有相对滑动,接触面粗糙,故物体受到沿着斜面向上的滑动摩擦力。
从到滑块匀速直线运动,受力平衡,合力为零,物体受重力、支持力和沿斜面向上的静摩擦力。
故选:。
摩擦力的产生条件:接触面粗糙、有挤压、有相对运动或者相对运动趋势.
本题是摩擦力有无和方向的判断,可以结合摩擦力的产生条件、平衡条件和牛顿第三定律进行分析,基础题.
6.【答案】
【解析】解:、物体各部分都受重力作用,但可以认为物体各部分所受重力集中于一点,这点叫做重心,而重心不一定在物体上,故A错误。
B、只有形状规则质量分布均匀的物体,其重心才与几何中心重合,故B错误。
C、挂在电线下的电灯受到向上的拉力,是因为电线发生微小形变产生的,要恢复原状,从而对灯产生弹力,故C正确。
D、用一根竹竿拨动水中的木头,木头受到竹竿的弹力,是由于竹竿发生形变产生的,故D错误。
故选:。
正确解答本题需要掌握:重力的产生,重心的物理意义,重心位置与质量分布和物体的形状有关,重心可以在物体外;知道重力的方向是竖直向下的或者说与当地的水平面垂直。
本题考查了关于重力和弹力的性质的考查,要注意明确弹力是由施力物体发生形变后而产生的,而重力是由于物体受到地球的吸引而产生的。
7.【答案】
【解析】解:、阻力的方向始终与人的运动的方向相反,所以阻力对系统始终做负功,故A正确.
B、运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程,在减速下降的过程中,由牛顿第二定律可知,此时合力的方向是向上的,所以B错误.
C、在下降的过程中重力做正功,由能的转化和可知此时物体的重力势能减小,所以C错误.
D、由重力做的功可知,由于人不是匀速运动的,在相等的时间内下降的高度不同,所以任意相等的时间内重力做的功不相等,故D错误.
故选A.
当力和位移的夹角为锐角时,力对物体做正功,当力和位移的夹角为钝角时,力对物体做负功,根据人的运动状态可以确定人的受力的情况,从而可以分析力做功的情况.
本题考查的是学生对功的理解,根据功的定义可以分析做功的情况.
8.【答案】
【解析】解:小球摆下过程,只有重力做功,机械能守恒,由机械能守恒定律得:
在最低点,由牛顿第二定律得:
解得:
再对物体受力分析,受重力、支持力、拉力和静摩擦力,重力的下滑分量为,故静摩擦力先减小,当拉力大于后反向变大,故A错误;
B.对物体和斜面体整体受力分析,由于球向左下方拉物体和斜面体整体,故一定受到地面对其向右的静摩擦力,故B错误;
C.重力的功率为:
由于小球在摆动过程中,竖直分速度先增大后减小;故小球受重力的功率先增大后减小,故C正确;
D.小球摆下过程,只有重力做功,机械能守恒,故D错误。
故选:。
小球摆动过程中,机械能守恒,求出最低点绳子拉力,再对受力分析,判断摩擦力的变化;对与斜面整体受力分析,判断地面对斜面体摩擦力的方向;计算小球重力的瞬时功率功率需求解小球摆动过程中的竖直分速度的变化;根据机械能守恒条件判断机械能是否守恒。
本题关键是先根据机械能守恒求出小球最低点速度,再根据向心力公式得出球对细线的拉力,最后对滑块受力分析后根据共点力平衡条件判断静摩擦力变化情况;同时要注意研究对象的灵活选择。
9.【答案】
【解析】解:由图可知在内电梯在匀速上升,处于平衡状态,所以该同学对电梯的支持力等于重力,物体的重力为:
代入数据得:,由牛顿第三定律知该同学对电梯底板的压力应等于,故A错误;
B.在内电梯的加速度为
由图可知:,
代入数据得:,对该同学由牛顿第二定律得:
代入数据得:,由牛顿第三定律知对电梯底板的压力等于,该同学处于超重状态,故B错误;
C.在内电梯的加速度方向向下,则该同学处于失重状态,其加速度为:
由图可知:,
,对该同学由牛顿第二定律得:
代入数据解得:,该同学所受的支持力为,处于失重状态,故C正确;
D.在内,电梯的加速度与在内电梯的加速度相同,,加速度方向向下,电梯加速下降,对该同学由牛顿第二定律得:
代入数据解得:,该同学所受的支持力为,该同学处于失重状态,由牛顿第三定律知对电梯的压力等于,故D错误。
故选:。
根据图线可以得到各个阶段的加速度,然后根据牛顿第二定律可以计算出电梯对该同学的支持力,根据牛顿第三定律可以得到该同学对电梯的压力。
本题考查超失重问题,注意“上超下失”是指物体具有向上的加速度时物体处于超重状态,有向下的加速度时,物体处于失重状态。
10.【答案】
【解析】解:、当两个匀变速直线运动的合加速度与合初速度共线时,合运动为匀变速直线运动;当合加速度与合初速度不共线时,合运动为曲线运动,故A错误;
B、做匀速圆周运动的物体合外力全部提供向心力,合外力一定指向圆心;做变速圆周运动时,合外力沿半径方向的分力提供向心力,合外力沿切线方向的分力改变速度的大小,故B正确;
C、一对静摩擦力做的功的代数和为零,一对滑动摩擦力做的功的代数和为负值,故C错误;
D、根据功能关系可知,物体竖直向上运动时,当除重力以外的力的合力向上时,机械能增加,当除重力以外的力的合力向下时,机械能减小,故D错误。
故选:。
当加速度与初速度共线为直线运动,不共线为曲线运动;
加速圆周运动合力与速度成锐角,减速圆周运动合力与速度成钝角,匀速圆周合力沿半径指向圆心;
一对静摩擦力做的功的代数和为零,一对滑动摩擦力做的功的代数和为负值;
根据机械能守恒条件判断;
熟记直线运动和曲线运动的条件,掌握圆周运动的力的特征,知道机械能守恒的条件;
11.【答案】
【解析】解:、物块与弹簧接触后,水平方向仅受弹力,与速度方向相反,故物体从接触弹簧开始到运动至最右端的过程中,一直做减速运动,故A正确;
B、物块与弹簧接触后,开始大于弹簧的弹力,加速度方向向右,物块做加速运动,加速度减小,当推力与弹力相等后,加速度方向水平向左,物块做减速运动,加速度逐渐增大,则先做加速运动,后做减速运动,故B正确;
C、开始于弹簧接触时,压缩量很小,因此弹簧对小球向上的弹力小于向下重力,小球向下加速,当重力与弹力相等后,弹力大于向下重力,此时合外力方向向上,小球减速,故整个过程中小球受到的合力先向下减小,后合力向上增大,加速度的方向先向下后向上,则小球从接触弹簧开始到运动至最低点的过程中,先做加速运动,后做减速运动,故C正确;
D、人开始做自由落体运动,受到橡皮筋的弹力作用后,橡皮绳绷紧产生向上的拉力,开始阶段,拉力小于重力,人向下做加速运动,当拉力大于重力后,人做减速运动,故D错误。
故选:。
根据物块的受力,结合牛顿第二定律得出物块的加速度变化,根据速度与加速度方向的关系判断速度的变化。
解决本题的关键知道加速度的方向与合力的方向相同,当加速度方向与速度方向相同,物体做加速运动,当加速度方向与速度方向相反,物体做减速运动。
12.【答案】
【解析】解:、由图可知,小球下落到时的速度最大,最大速度为;故A正确;
B、由图象可知,小球第一次反弹后初速度的大小为,故B错误;
C、由图象可知:前内物体自由下落,后物体反弹,根据图象中速度图象与时间轴围成的面积表示位移可得小球弹起的高度为:,故C正确D错误。
故选:。
解决本题的关键是正确理解速度时间图象的物理意义:速度图象的斜率代表物体的加速度,速度图象与时间轴围成的面积代表物体的位移,最后求出反弹的高度。
解决本题要明确图象的含义:在图象中每时刻对应于速度的大小,速度的正负表示其运动方向,图象的斜率表示物体运动的加速度,图象与时间轴围成的面积为物体的位移,时间轴上方面积表示位移为正,下方表示为负。
13.【答案】
【解析】解:、时间内,小于等于最大静摩擦力,可知物块处于静止状态,加速度保持不变,故A错误。
B、时刻拉力最大,合力最大,根据牛顿第二定律知,物块的加速度最大,故B正确。
C、时刻后,拉力仍然大于摩擦力,物块仍然做加速运动,速度仍增大,时刻后拉力小于摩擦力,物块做减速运动,速度减小,所以时刻速度最大。故C正确。
D、在时间内,拉力大于摩擦力,减小,合力减小,加速度减小。但物块仍做加速运动,故D错误;
故选:。
根据物块的受力,结合合力的方向确定物块的加速度方向,从而确定物块的运动规律,判断何时加速度最大,何时速度最大.
解决本题的关键理清物块的运动规律,知道加速度方向与速度方向相同,物体做加速运动,加速度方向与速度方向相反,物体做减速运动.通过分析受力情况,由牛顿第二定律来分析加速度的变化.
14.【答案】
【解析】解:、设星球表面有一物体质量为,星球解体的条件是万有引力不足以提供该物体随星球的转动所需的向心力,即,解得,故A正确、B错误;
C、在星球表面,物体所受的万有引力近似等于物体重力。根据公式,得。故C错误;
D、设卫星的质量为,在绕星球表面飞行时满足,可求得。故D正确。
故选:。
要明白卫星解体的临界条件是万有引力恰好提供星球表面的物体随星球转动所需的向心力,当万有引力不足以提供表面物体所需的向心力时,星球就会解体;会计算星球表面的重力加速度;能够掌握近地卫星运行速度的计算方法。
本题的难点在于理解星球解体的临界条件,要求了解星球表面物体或近地卫星的运行特点。
15.【答案】
【解析】解:木箱对小车的压力与木箱的重力等大、同向,但性质不同,不是同一个力,木箱对小车的压力作用于小车上,木箱的重力作用于木箱上,故A错误;
B.木箱所受重力施力物体是地球,受力物体是木箱,而木箱对小车的压力施力物体是木箱,受力物体是小车,不可能是一对平衡力,故B错误;
C.木箱受重力、支持力作用在同一个物体上,重力和支持力是一对平衡力,故C错误;
D.木箱所受支持力和木箱对小车的压力是两个物体之间的相互作用,是一对相互作用力,故D正确。
故选:。
物体静止或做匀速直线运动时,处于平衡状态,所受到的力是平衡力,平衡力作用在同一个物体上,不一定同时产生,同时变化,同时消失;物体间的作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,作用力与反作用力作用在两个物体上,且同时产生,同时变化,同时消失。
该题考查平衡力与作用力、反作用力的区别与联系,解答本题关键要能区分平衡力与相互作用力,注意最明显的区别在是否作用于同一物体上。
16.【答案】
【解析】解:、根据,解得,近地卫星的轨道半径小,所以地球同步轨道卫星的向心加速度小于近地卫星的向心加速度,故A正确;
B、地球上物体随地球自转的周期等于该同步卫星的运转周期,故B错误;
C、地球同步卫星只能是在和赤道同一平面的轨道上,所以不可能在北京的正上空,故C错误;
D、同一轨道上的卫星角速度和线速度大小都相等,所以不可能发生碰撞,故D正确。
17.【答案】解:由题意知,冲上木板后木块做匀减速直线运动,
初速度,
根据牛顿第二定律可得加速度大小;
木板由静止做匀加速度直线运动,根据牛顿第二定律可得:
,
解得:;
木块恰好未从木板滑下,当木块运动到木板最右端时,两者速度相等。
设此过程所用时间为
即
解得
木块位移
木板位移
木板长度
木块木板达到共同速度后将一起作匀减速直线运动,分析得
根据牛顿第二定律可得,
木板位移
总位移。
答:木块刚滑上木板时,木块和木板的加速度大小;
木板长度;
木板在地面上运动的最大位移。
【解析】根据牛顿第二定律可得加速度大小;
木块恰好未从木板滑下,当木块运动到木板最右端时,两者速度相等,根据位移关系求解长度;
木块木板达到共同速度后将一起作匀减速直线运动,根据牛顿第二定律求解加速度,再根据位移关系求解位移。
对于牛顿第二定律的综合应用问题,关键是弄清楚物体的运动过程和受力情况,利用牛顿第二定律或运动学的计算公式求解加速度,再根据题目要求进行解答;知道加速度是联系静力学和运动学的桥梁。
18.【答案】解:上面结果是错误的,地球的半径在计算过程中不能忽略,正确解法和结果:
得
方法一:月球绕地球做圆周运动,
由得;
方法二:同步卫星绕地球做圆周运动,
得;
方法三:在地面重力近似等于万有引力,
由
得 .
【解析】根据万有引力提供向心力,列式求解,地球半径较大,不能忽略;
对月球或地球应用万有引力提供向心力,也可根据在地球表面重力等于向心力求解.
本题关键抓住万有引力提供向心力或在地球表面重力等于万有引力.
19.【答案】解:当与点相连的绳处于水平时,设杆转动的角速度为,两段绳的夹角为,、的距离为,圆环转动的半径为,绳的拉力大小为,则环的受力如图所示。
在水平方向上:
在竖直方向上:
对绳有
代入数据解得
初始时,设圆环离点距离为,则有
解得
设绳对圆环做的功为,则根据功能关系有
代入数据解得
答:杆转动的角速度大小为;
从静止状态到做圆周转动过程中绳对圆环做的功为。
【解析】对圆环受力分析,正交分解结合牛顿第二定律可求得角速度大小;
根据动能定理可求得绳对圆环做的功。
本题考查圆周运动的解题思路,解题关键是利用牛顿第二定律,合力提供向心力的方法。
20.【答案】解:令传送带的长度为,
碳块相对传送带向上运动物时加速度大小为,根据牛顿第二定律有:
碳块经时间与传送带同速:
时间内炭块下滑位移为:
解得:,
,碳块以大小为的加速度继续加速下滑。
经时间滑出传送带
因为
碳块在传送带上运动的总时间为,则
解得:。
时间内,传送带位移为,且。
碳块相对传送带位移大小为
时间内,传送带位移为
碳块相对传送带位移大小为
解得:
划痕长为:
解得:
答:碳块在传送带上运动的总时间为。
碳块在传送带上留下的划痕长度为。
【解析】分析物体在传送带上的运动情况,根据运动学公式求解出各段的运动时间,各段时间相加即为总时间。
根据运动学公式分析物体在各个过程与传送带的相对位移,各段相对位移相加即为碳块在传送带上留下的划痕长度。
解决该题的关键是正确进行受力分析,掌握物体在传送带上的运动情况,注意在当物体和传送带的速度相等时物体和传送带的相对运动方向。
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