2022年高三物理一輪 基礎(chǔ)訓(xùn)練卷7(含解析) 新人教版
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1、2022年高三物理一輪 基礎(chǔ)訓(xùn)練卷7(含解析) 新人教版 一、選擇題 1.右圖示為一鏈條傳動(dòng)裝置的示意圖.已知主動(dòng)輪是逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的,轉(zhuǎn)速為n,主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的齒數(shù)比為k.以下說法中正確的是( ) A.從動(dòng)輪是順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的 B.從動(dòng)輪是順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的 C.從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為nk D.從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為n/k 解析: 主動(dòng)輪與從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速比等于兩輪的齒數(shù)之反比,即n∶n′=,可得C正確. 答案: C 2.(xx·天津理綜)探測(cè)器繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),變軌后在周期較小的軌道上仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則變軌后與變軌前相比( ) A.軌道半徑變小 B.向心加速度變小 C.線速度變小 D
2、.角速度變小 解析: 探測(cè)器做勻速圓周運(yùn)動(dòng)由萬有引力充當(dāng)向心力,G=mr,G=m,G=mω2r,G=ma.由以上四式可知,T減小則r減小,a、v、ω均增大,故僅A正確. 答案: A 3.英國(guó)《新科學(xué)家(New Scientist)》雜志評(píng)選出了xx年度世界8項(xiàng)科學(xué)之最,在XTEJ1650-500雙星系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的最小黑洞位列其中.若某黑洞的半徑R約45 km,質(zhì)量M和半徑R的關(guān)系滿足=(其中c為光速,G為引力常量),則該黑洞表面重力加速度的數(shù)量級(jí)為( ) A.108 m/s2 B.1010 m/s2 C.1012 m/s2 D.1014 m/s2 解析: 星球表面的物體滿足
3、mg=G,即GM=R2g,由題中所給條件=推出GM=Rc2,則GM=R2g=Rc2,代入數(shù)據(jù)解得g=1012 m/s2,C正確. 答案: C 4.質(zhì)量為2 kg的質(zhì)點(diǎn)在x-y平面上做曲線運(yùn)動(dòng),在x方向的速度圖象和y方向的位移圖象如右圖所示,下列說法正確的是( ) A.質(zhì)點(diǎn)的初速度為5 m/s B.質(zhì)點(diǎn)所受的合外力為5 N C.質(zhì)點(diǎn)初速度的方向與合外力方向垂直 D.2 s末質(zhì)點(diǎn)速度大小為6 m/s 解析: 由x方向的速度圖象可知,在x方向的加速度為1.5 m/s2,受力Fx=3 N,由在y方向的位移圖象可知在y方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),速度為vy=4 m/s,受力Fy=0.因此質(zhì)點(diǎn)的初
4、速度為5 m/s,A選項(xiàng)正確;受到的合外力為3 N,B選項(xiàng)錯(cuò)誤;顯然,質(zhì)點(diǎn)初速度方向與合外力方向不垂直,C選項(xiàng)錯(cuò)誤;2 s末質(zhì)點(diǎn)速度應(yīng)該為v= m/s=2 m/s,D選項(xiàng)錯(cuò)誤. 答案: A 5.如右圖所示,在斜面頂端a處以速度va水平拋出一小球,經(jīng)過時(shí)間ta恰好落在斜面底端P處;今在P點(diǎn)正上方與a等高的b處以速度vb水平拋出另一小球,經(jīng)過時(shí)間tb恰好落在斜面的中點(diǎn)處.若不計(jì)空氣阻力,下列關(guān)系式正確的是( ) A.va=vb B.va=vb C.ta=tb D.ta=2tb 解析: 本題考查平拋運(yùn)動(dòng),中檔題.做平拋運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)時(shí)間由豎直方向的高度決定t=,a物體下落的高度是
5、b的2倍,有ta=tb,D錯(cuò)誤;水平方向的距離由高度和初速度決定x=v0,由題意得a的水平位移是b的2倍,可知va=vb,B正確. 答案: B 6.(xx·東北三校二次聯(lián)考)如右圖所示,在繞中心軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒內(nèi)壁上,有一物體隨圓筒一起轉(zhuǎn)動(dòng).在圓筒的角速度逐漸增大的過程中,物體相對(duì)圓筒始終未滑動(dòng),下列說法中正確的是( ) A.物體所受彈力逐漸增大,摩擦力大小一定不變 B.物體所受彈力不變,摩擦力大小減小了 C.物體所受的摩擦力與豎直方向的夾角為零 D.物體所受彈力逐漸增大,摩擦力大小可能不變 解析: 在圓筒的角速度逐漸增大的過程中,物體相對(duì)圓筒始終未滑動(dòng),則摩擦力的豎直分量與
6、重力平衡,切線分量與速度方向相同,使物體速度增加, 所以物體所受的摩擦力與豎直方向的夾角不為零,C錯(cuò)誤;物體的向心力由彈力提供,隨著速度增加,向心力增加,物體所受彈力逐漸增大,如果圓筒的角速度均勻增加,則摩擦力大小不變,D正確. 答案: D 7.地球有一個(gè)可能的天然衛(wèi)星被命名為“J002E2”,這個(gè)天體是美國(guó)亞利桑那州的業(yè)余天文愛好者比爾·楊發(fā)現(xiàn)的,他發(fā)現(xiàn)“J002E2”并不是路經(jīng)地球,而是以50天的周期圍繞地球運(yùn)行,其特征很像火箭的殘片或其他形式的太空垃圾.由此可知“J002E2”繞地半徑與月球繞地的半徑之比約為( ) A. B. C. D. 解析: 由萬有引力提供向心力
7、有=m12r1和=m月2r月,兩式相比解得:約為 ,A正確. 答案: A 8.(xx·西南師大附中模擬)如右圖所示,小球在豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),內(nèi)側(cè)壁半徑為R,小球半徑為r,則下列說法正確的是( ) A.小球通過最高點(diǎn)時(shí)的最小速度vmin= B.小球通過最高點(diǎn)時(shí)的最小速度vmin=0 C.小球在水平線ab以下的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí),內(nèi)側(cè)管壁對(duì)小球有較小的作用力 D.小球在水平線ab以上的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí),外側(cè)管壁對(duì)小球一定有作用力 解析: 小球沿管上升到最高點(diǎn)的速度可以為零,故A錯(cuò)誤,B正確;小球在水平線ab以下的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí),由外側(cè)管壁對(duì)小球的作用力FN與球重力在背離圓心方
8、向的分力Fmg的合力提供向心力,即:FN-Fmg=m,因此,外側(cè)管壁一定對(duì)球有作用力,而內(nèi)側(cè)壁無作用力,C錯(cuò)誤;小球在水平線ab以上的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí),小球受管壁的作用力與小球速度大小有關(guān),D錯(cuò)誤. 答案: B 9.經(jīng)長(zhǎng)期觀測(cè)人們?cè)谟钪嬷幸呀?jīng)發(fā)現(xiàn)了“雙星系統(tǒng)”.“雙星系統(tǒng)”是由兩顆相距較近的恒星組成,每個(gè)恒星的線度遠(yuǎn)小于兩個(gè)星體之間的距離,而且雙星系統(tǒng)一般遠(yuǎn)離其他天體.如右圖所示,兩顆星球組成的雙星,在相互之間的萬有引力的作用下,繞連線上的O點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng).現(xiàn)測(cè)得兩顆星之間的距離為L(zhǎng),質(zhì)量之比為m1∶m2=3∶2.則可知( ) A.m1、m2做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度之比為3∶2 B
9、.m1、m2做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度之比為3∶2 C.m1做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為L(zhǎng) D.m2做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為L(zhǎng) 解析: 兩恒星的軌道半徑分別為r1、r2,則 r1+r2=L 又由兩恒星的向心力大小相等得 G=m1r1ω2=m2r2ω2 由以上兩式得r1=L,r2=L 所以v1∶v2=r1∶r2=2∶3,故選C. 答案: C 10.(xx·安徽亳州)如右圖所示,P是水平面上的圓弧凹槽.從高臺(tái)邊B點(diǎn)以某速度v0水平飛出的小球,恰能從固定在某位置的凹槽的圓弧軌道的左端A點(diǎn)沿圓弧切線方向進(jìn)入軌道.O是圓弧的圓心,θ1是OA與豎直方向的夾角,θ2是BA與豎直方向的夾角.則( ) A.=2
10、 B.tan θ1tan θ2=2 C.=2 D.=2 解析: 由題意可知:tan θ1==,tan θ2===,所以tan θ1tan θ2=2,故B正確. 答案: B 二、非選擇題 11.如右圖所示,將一根光滑的細(xì)金屬棒折成“V”形,頂角為2θ,其對(duì)稱軸豎直,在其中一邊套上一個(gè)質(zhì)量為m的小金屬環(huán)P. (1)若固定“V”形細(xì)金屬棒,小金屬環(huán)P從距離頂點(diǎn)O為x的A點(diǎn)處由靜止自由滑下,則小金屬環(huán)由靜止下滑至頂點(diǎn)O需多長(zhǎng)時(shí)間? (2)若小金屬環(huán)P隨“V”形細(xì)金屬棒繞其對(duì)稱軸以每秒n轉(zhuǎn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),則小金屬環(huán)離對(duì)稱軸的距離為多少? 解析: (1)設(shè)小金屬環(huán)沿棒運(yùn)動(dòng)的加速度為a,
11、滑至O點(diǎn)用時(shí)為t,由牛頓第二定律得mgcos θ=ma 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得x=at2 聯(lián)立解得t=. (2)設(shè)小金屬環(huán)離對(duì)稱軸的距離為r,由牛頓第二定律和向心力公式得 mgcot θ=mrω2,ω=2πn 聯(lián)立解得r=. 答案: (1) (2) 12.(xx·重慶理綜)小明站在水平地面上,手握不可伸長(zhǎng)的輕繩一端,繩的另一端系有質(zhì)量為m的小球,甩動(dòng)手腕,使球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng).當(dāng)球某次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),繩突然斷掉,球飛行水平距離d后落地,如右圖所示.已知握繩的手離地面高度為d,手與球之間的繩長(zhǎng)為d,重力加速度為g.忽略手的運(yùn)動(dòng)半徑和空氣阻力. (1)求繩斷時(shí)球的速度大小v1和球落
12、地時(shí)的速度大小v2. (2)問繩能承受的最大拉力多大? (3)改變繩長(zhǎng),使球重復(fù)上述運(yùn)動(dòng),若繩仍在球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)斷掉,要使球拋出的水平距離最大,繩長(zhǎng)應(yīng)為多少?最大水平距離為多少? 解析: (1)設(shè)繩斷后球飛行時(shí)間為t,由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律,有豎直方向d-d=gt2,水平方向d=v1t 聯(lián)立解得v1= 由機(jī)械能守恒定律,有 mv=mv+mg 得v2=. (2)設(shè)繩能承受的最大拉力大小為FT,這也是球受到繩的最大拉力大?。? 球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R=d 由圓周運(yùn)動(dòng)向心力公式,有FT-mg= 聯(lián)立解得FT=mg. (3)設(shè)繩長(zhǎng)為l,繩斷時(shí)球的速度大小為v3,繩承受的最大拉力不變,
13、 有FT-mg=m得v3= 繩斷后球做平拋運(yùn)動(dòng),豎直位移為d-l,水平位移為x,時(shí)間為t1. 有d-l=gt,x=v3t1 得x=4 當(dāng)l=時(shí),x有極大值xm=d. 答案: (1)v1= v2= (2)mg (3)l= xm=d 滾動(dòng)訓(xùn)練(三) (本欄目?jī)?nèi)容,在學(xué)生用書中以活頁形式分冊(cè)裝訂!) 一、選擇題 1.(xx·南通三模)關(guān)于速度和加速度,下列說法中正確的是( ) A.速度不變時(shí),加速度可能改變 B.加速度增大時(shí),速度可能減小 C.速度變化越來越快時(shí),加速度越來越小 D.速度方向改變時(shí),加速度的方向也一定改變 解析: 速度不變時(shí),加速度一定為零,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;
14、加速度方向與速度方向相反時(shí)速度減小,選項(xiàng)B正確;加速度是表示速度變化快慢的物理量,速度變化越來越快時(shí),加速度越來越大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;速度方向改變時(shí),加速度方向不一定改變,如平拋運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 答案: B 2.如右圖所示,物體在水平外力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)外力F由圖示位置逆時(shí)針轉(zhuǎn)到豎直位置的過程中,物體仍保持靜止,則靜摩擦力可能為( ) ①0?、贔?、邸、?F A.①②④ B.②③④ C.①②③ D.①③④ 解析: 由于物體不動(dòng),當(dāng)F逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),靜摩擦力與F的水平分力平衡,當(dāng)F水平時(shí),F(xiàn)f=F,當(dāng)F豎直時(shí),F(xiàn)f=0,所以靜摩擦力的變化范圍是0≤Ff≤F,故
15、正確選項(xiàng)為C. 答案: C 3.汶川大地震后,為解決災(zāi)區(qū)群眾的生活問題,黨和國(guó)家派出大量直升機(jī)空投救災(zāi)物資.有一直升機(jī)懸停在空中向地面投放裝有物資的箱子,如右圖所示.設(shè)投放初速度為零,箱子所受的空氣阻力與箱子下落速度的平方成正比,且運(yùn)動(dòng)過程中箱子始終保持圖示姿態(tài).在箱子下落過程中,下列說法正確的是( ) A.箱內(nèi)物體對(duì)箱子底部始終沒有壓力 B.箱子剛投下時(shí),箱內(nèi)物體受到的支持力最大 C.箱子接近地面時(shí),箱內(nèi)物體受到的支持力比剛投下時(shí)大 D.若下落距離足夠長(zhǎng),箱內(nèi)物體有可能不受底部支持力而“飄起來” 解析: 因?yàn)橄侣渌俣炔粩嘣龃螅枇∝v2,所以阻力逐漸增大,當(dāng)F=mg時(shí),物
16、體開始勻速下落.以箱和物體為整體:(M+m)g-F=(M+m)a,F(xiàn)增大則加速度a減小,對(duì)物體:Mg-FN=ma,加速度減小,則支持力FN增大.所以物體后來受到的支持力比開始時(shí)要增大,但不可能“飄起來”. 答案: C 4.如右圖所示,水平地面上有一楔形物塊a,其斜面上有一小物塊b,b與平行于斜面的細(xì)繩的一端相連,細(xì)繩的另一端固定在斜面上.a(chǎn)與b之間光滑,a和b以共同速度在地面軌道的光滑段向左運(yùn)動(dòng).當(dāng)它們剛運(yùn)行至軌道的粗糙段時(shí)( ) A.繩的張力減小,b對(duì)a的正壓力減小 B.繩的張力增加,斜面對(duì)b的支持力增加 C.繩的張力減小,地面對(duì)a的支持力增加 D.繩的張力增加,地面對(duì)a的支持
17、力減小 答案: C 5.如右圖所示,質(zhì)量為m的木塊在質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板上向右滑行,木塊受到向右的拉力F的作用,長(zhǎng)木板處于靜止?fàn)顟B(tài),已知木板與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1,長(zhǎng)木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2,則( ) A.長(zhǎng)木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1Mg B.長(zhǎng)木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2(m+M)g C.當(dāng)F>μ2(m+M)g時(shí),長(zhǎng)木板便會(huì)開始運(yùn)動(dòng) D.無論怎樣改變F的大小,長(zhǎng)木板都不可能運(yùn)動(dòng) 解析: 木塊受到的滑動(dòng)摩擦力大小為μ1mg,由牛頓第三定律,長(zhǎng)木板受到m對(duì)它的摩擦力大小也是μ1mg,對(duì)長(zhǎng)木板使用平衡條件得地面對(duì)長(zhǎng)木板的靜摩擦力為μ1mg,A錯(cuò)誤.改變F的
18、大小,木塊m受到的滑動(dòng)摩擦力不會(huì)發(fā)生變化,長(zhǎng)木板受力不變,D正確. 答案: D 6.(xx·山西實(shí)驗(yàn)中學(xué)月考)蕩秋千是大家喜愛的一項(xiàng)體育活動(dòng),隨著科技的發(fā)展,將來有一天,同學(xué)們也許會(huì)在其它星球上享受蕩秋千的樂趣.假設(shè)你當(dāng)時(shí)所在星球的質(zhì)量與地球質(zhì)量之比為1∶80,半徑為1∶4.可將人看成質(zhì)點(diǎn),擺角小于90°,若經(jīng)過最低位置的速度為4 m/s,你能上升的最大高度是( ) A.0.8 m B.4 m C.2 m D.1.6 m 解析: 由黃金代換式可得星球表面的重力加速度:g′=g=2 m/s2,由機(jī)械能守恒定律得:h==4 m,B正確. 答案: B 7.以35 m/s的初速
19、度豎直向上拋出一個(gè)小球.不計(jì)空氣阻力,g=10 m/s2,以下判斷錯(cuò)誤的是( ) A.小球到最大高度時(shí)的速度為0 B.小球到最大高度時(shí)的加速度為0 C.小球上升的最大高度為61.25 m D.小球上升階段所用的時(shí)間為3.5 s 解析: 小球到最大高度時(shí)的速度一定為零,否則該點(diǎn)不是最大高度,A正確;小球上拋過程中只受重力作用,故加速度始終為g,B錯(cuò);由 v2-v=2(-g)h?h==61.25 m, C正確; 由v=v0-gt?t==3.5 s,D正確. 答案: B 8.如下圖所示,三個(gè)小球從同一高處的O點(diǎn)分別以水平初速度v1、v2、v3拋出,落在水平面上的位置分別是A、B
20、、C,O′是O在水平面上的射影點(diǎn),且O′A∶AB∶BC=1∶3∶5.若不計(jì)空氣阻力,則下列說法正確的是( ) A.v1∶v2∶v3=1∶3∶5 B.三個(gè)小球下落的時(shí)間相同 C.三個(gè)小球落地的速度相同 D.三個(gè)小球落地的動(dòng)能相同 解析: 本題考查平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律.根據(jù)t=可得,做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是由高度決定的,B項(xiàng)正確;根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的速度公式v1=,v2=,v3=,由于O′A∶AB∶BC=1∶3∶5,所以O(shè)′A∶O′B∶O′C=1∶4∶9,故v1∶v2∶v3=1∶4∶9,A項(xiàng)錯(cuò)誤;落地時(shí)的速度v=,由于三個(gè)小球高度相同,所以落地時(shí)它們的豎直分速度vy是相等的,但是
21、由于vx不相等,所以落地時(shí)的速度v不相等,C項(xiàng)錯(cuò)誤;由于三小球落地時(shí)的速度不相等,所以它們落地時(shí)動(dòng)能也不相等,D項(xiàng)錯(cuò)誤. 答案: B 9.如右圖所示,長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕桿A一端固定一個(gè)質(zhì)量為m的小球B,另一端固定在水平轉(zhuǎn)軸O上,輕桿A繞轉(zhuǎn)軸O在豎直平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng),角速度為ω.在輕桿A與水平方向夾角α從0°增加到90°的過程中,下列說法正確的是( ) A.小球B受到輕桿A作用力的方向一定沿著輕桿A B.小球B受到的合力的方向不一定沿著輕桿A C.小球B受到輕桿A的作用力逐漸增大 D.小球B受到輕桿A的作用力對(duì)小球B做正功 解析: 因?yàn)樾∏蛟谪Q直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),所以小球B受到的合力的
22、方向一定沿著輕桿A,A、B均錯(cuò)誤.由于小球所受的重力以及所需的向心力均不變,而重力與合力(向心力)之間的夾角減小,故小球B受到輕桿A的作用力逐漸減小,C錯(cuò)誤;由于小球的動(dòng)能不變,而重力做負(fù)功,所以小球B受到輕桿A的作用力對(duì)小球B做正功,D正確. 答案: D 10.(xx·新課標(biāo)全國(guó)卷)太陽系中的8大行星的軌道均可以近似看成圓軌道.下列4幅圖是用來描述這些行星運(yùn)動(dòng)所遵從的某一規(guī)律的圖象.圖中坐標(biāo)系的橫軸是lg(T/T0),縱軸是lg(R/R0);這里T和R分別是行星繞太陽運(yùn)行的周期和相應(yīng)的圓軌道半徑,T0和R0分別是水星繞太陽運(yùn)行的周期和相應(yīng)的圓軌道半徑.下列4幅圖中正確的是( )
23、解析: 取其中一行星為研究對(duì)象,設(shè)其質(zhì)量為m,軌道半徑為R,太陽的質(zhì)量為M,則G=m2·R,得=,水星=.所以3=2,所以3lg=2lg,所以B項(xiàng)對(duì). 答案: B 11.假設(shè)我國(guó)發(fā)射的探月衛(wèi)星“嫦娥一號(hào)”的繞月運(yùn)行軌道和載人飛船“神舟七號(hào)”的繞地運(yùn)行軌道都可以看成是圓軌道,且不計(jì)衛(wèi)星到月球表面的距離和飛船到地球表面的距離.已知月球質(zhì)量約為地球質(zhì)量的1/81,月球半徑約為地球半徑的1/4,地球上的第一宇宙速度約為7.9 km/s,衛(wèi)星和飛船的軌道半徑分別為r星、r船,周期分別為T星、T船,且k星=,k船=,則下列說法或結(jié)果正確的是( ) A.“神舟七號(hào)”繞地運(yùn)行的速率大于7.9 km/s
24、 B.“嫦娥一號(hào)”繞月運(yùn)行的速率為3.95 km/s C.k星∶k船=1∶81 D.T星∶T船=1∶4 解析: 根據(jù)v=可知軌道越高,運(yùn)行速度越小,第一宇宙速度是物體在地球表面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的臨界速度,故飛船速度應(yīng)小于第一宇宙速度,A錯(cuò)誤;“嫦娥一號(hào)”繞月運(yùn)行的速率v星===v地=1.76 km/s,B錯(cuò)誤;飛船和衛(wèi)星分別繞地球和月球運(yùn)行,由萬有引力提供向心力,有:mr=,故k==,T=,代入數(shù)據(jù)得:k星∶k船=1∶81,T星∶T船=9∶8,C正確,D錯(cuò)誤. 答案: C 二、非選擇題 12.如右圖所示,豎直平面內(nèi)兩根光滑細(xì)桿所構(gòu)成的角∠AOB被鉛垂線OO′平分,∠AOB=12
25、0°.兩個(gè)質(zhì)量均為m的小環(huán)P、Q通過水平輕彈簧的作用靜止在A、B兩處,A、B連線與OO′垂直,連線與O點(diǎn)的距離為h,彈簧原長(zhǎng)為h.現(xiàn)在兩小環(huán)沿桿向下移動(dòng)至A′B′,使其在豎直方向上均下移h距離,同時(shí)釋放兩環(huán).整個(gè)過程未超出彈簧的彈性限度,重力加速度為g,試求: (1)彈簧的勁度系數(shù); (2)釋放瞬間兩環(huán)加速度的大小. 解析: (1)在A、B處,彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài),伸長(zhǎng)量 x=2(htan 60°-h(huán))=h 由小環(huán)P(或Q)受力平衡可知: tan 60°= 根據(jù)胡克定律知F=kx. 解之得 k=. (2)在A′、B′處,彈簧伸長(zhǎng)量x′=3h 此時(shí)彈簧彈力F′=kx′=×3h=
26、mg. 由牛頓第二定律知,釋放瞬間 F′cos 30°-mgsin 30°=ma 解得a=g. 答案: (1) (2)g 13.參加電視臺(tái)娛樂節(jié)目,選手要從較高的平臺(tái)上以水平速度躍出后,落在水平傳送帶上,已知平臺(tái)與傳送帶高度差H=1.8 m,水池寬度x0=1.2 m,傳送帶A、B間的距離L0=20 m,由于傳送帶足夠粗糙,假設(shè)人落到傳送帶上后瞬間相對(duì)傳送帶靜止,經(jīng)過一個(gè)Δt=1.0 s反應(yīng)時(shí)間后,立刻以a=2 m/s2恒定向右加速度跑至傳送帶最右端. (1)若傳送帶靜止,選手以v0=3 m/s水平速度從平臺(tái)躍出,求從開始躍出到跑至傳送帶右端經(jīng)歷的時(shí)間. (2)若傳送帶以u(píng)=1 m/
27、s的恒定速度向左運(yùn)動(dòng),選手要能到達(dá)傳送帶右端,他從高臺(tái)上躍出的水平速度v1至少多大?在此情況下到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度大小是多少? 解析: (1)設(shè)選手落在傳送帶前的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1,水平運(yùn)動(dòng)距離為x1;選手在傳送帶上的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2,運(yùn)動(dòng)距離為x2,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得H=gt/2,t1==0.6 s. x1=v0t1=1.8 m, x2=L0-(x1-x0)=at/2,t2=4.4 s. t=t1+t2+Δt=6.0 s. (2)設(shè)水平躍出速度v1,落到傳送帶1 s反應(yīng)時(shí)間內(nèi)向左位移大小為x′1,則x′1=uΔt=1 m. 然后設(shè)向左減速至速度為零又向左發(fā)生位移為x′2,則x′2==0.25 m. 不從傳送帶上掉下,平拋水平位移x≥x0+x′1+x′2=2.45 m, 則v1≥=4.08 m/s,最小速度為4.08 m/s. 設(shè)在此情況下到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度大小為v,則v2=2aL0,v== m/s=4 m/s. 答案: (1)6.0 s (2)4.08 m/s 4 m/s
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